Исследование и обоснование параметров и режимов работы спиральнозубового рыхлителя-выравнивателя с автовибратором для поверхностной предпосевной обработки почвы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Наумов, Леонид Григорьевич

• Наумов, Леонид Григорьевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Наумов, Леонид Григорьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРЕСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОРУДИЙ БЕСПРИВОДНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

1.1. Применение ротационных рабочих органов на подготовке почвы к посеву

1.2. Анализ результатов исследований в области почвообрабатывающих машин с бесприводными ротационными рабочими органами

1.3. Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПИРАЛЬНОЗУБОВОГО

РАБОЧЕГО ОРГАНА

2.1. Обоснование технологических параметров

2.1.1. Уравнение движения точки спиральнозубового барабана

2.1.2. Абсолютная скорость и ускорение спиральнозубового рабочего органа

2.1.3. Длина пути, проходимого зубом в почве, и обоснование диаметра спиральнозубового барабана

2.1.4. Угол атаки и скольжение спиральнозубового барабана

2.1.5. Подача на один зуб и степень воздействия его на почву

2.2. Обоснование конструктивных параметров спиральнозубового рабочего органа

2.2.1. Обоснование формы зуба

2.2.2. Шаг, угол подъема винта (спирали) и расстановка

зубьев на барабане

2.2.3. Анализ сил, действующих при работе спиральнозубового барабана

2.2.4. Обоснование параметров автовибратора

2.2.5. Энергоемкость работы ротационного орудия бесприводного действия со спиральнозубовым барабаном

2.2.6. Пример расчета параметров ротационных почвообрабатывающих машин бесприводного действия

со спиральнозубовыми барабанами

2.2.7. Распределение эффективной мощности двигателя трактора при совмещении технологических операций

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Программа исследований

3.2. Методика графоаналитических исследований спиральнозубового рабочего органа

3.3. Методика полевых исследований

3.4. Обработка результатов экспериментальных исследований и погрешность измерений

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Выбор конструкции спиральнозубового барабана с автовибратором СРВУП-2

4.2. Влияние угла атаки и скорости движения на изменение сил, действующих на спиральнозубовый барабан

4.3. Затраты энергии на обработку почвы и скольжение спиральнозубового барбана

4.4. Сравнительная оценка показателей работы спиральнозубового

и зубчатопланчатого барабанов

4.5. Агротехническая оценка показателей спиральнозубового рыхлителя-выравнивателя почвы СРВУП-2

4.6. Производственная проверка спиральнозубовых барабанов

в составе орудий на предпосевной обработке почвы

4.7. Экономическая эффективность комбинированной машины РВУ-6, культиваторов КПС-4 и КШУ-6

со спиральнозубовыми рабочими органами

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и обоснование параметров и режимов работы спиральнозубового рыхлителя-выравнивателя с автовибратором для поверхностной предпосевной обработки почвы»

ВВЕДЕНИЕ

Комплекс агротехнических мероприятий, направленных на создание оптимальных условий для развития растений и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, предусматривает обязательное проведение поверхностных обработок почвы.

Предпосевная обработка почвы предусматривает рыхление, выравнивание, уплотнение подповерхностного слоя, подрезание сорняков и создание условий, исключающих их выживание. Применение однооперационных агрегатов, выполняющих комплекс указанных технологических операций, связано с растягиванием агротехнических сроков, переуплотнением почвы и повышением энергетических и трудовых затрат. Использование известных комбинированных агрегатов для обработки почвы под посев зерновых колосовых и мелкосемянных культур на глубину 3...5 см в условиях Республики Татарстан неэффективно вследствие неустойчивости глубины хода рабочих органов, большой материалоемкости и высокого тягового сопротивления. Наиболее полно отвечают требованиям к предпосевной обработке почвы (выравнивание поверхности поля при одновременном рыхлении и крошении верхнего слоя почвы, толщина которого соответствует глубине заделки семян возделываемой культуры) ротационные орудия бесприводного типа, но и они требуют совершенствования.

Учитывая агротехническую важность качественной поверхностной предпосевной обработки почвы следует считать разработку бесприводных ротационных рабочих органов актуальной научно-технической задачей.

Целью настоящих исследований является обоснование конструктивных параметров и режимов работы спиральнозубового рабочего органа с автовибратором, обеспечивающего совмещение операций поверхностной

предпосевной почвообработки: рыхления, выравнивания и уплотнения верхнего посевного слоя почвы.

На защиту выносятся следующие положения:

- зависимости для определения скорости и ускорения, длины пути, проходимого зубом в почве, скольжения спиральнозубового барабана;

- обоснование формы зуба и параметров автовибратора, расстановка зубьев на барабане;

- метод, алгоритм расчета и режимы работы спиральнозубового рыхлителя-выравнивателя.

Результаты исследований использованы в НПО "Почвопосевмаш" (г. Кировоград) при разработке исходных требований и конструкции комбинированного агрегата для предпосевной подготовки почвы и посева зерновых культур и на Грязинском культиваторном заводе (Липецкая область).

Основные положения диссертации обсуждались на научных конференциях КГСХА, на Всероссийских координационных совещаниях по НТП О.сх.71.04.01.ОЗИ, НТС НПО "Почвопосевмаш".

Работа проводилась в соответствии с научно-технической программой О.сх.71.04.01.ОЗИ "Создать и освоить производство составного комбинированного агрегата для предпосевной обработки почвы и посева зерновых культур" и с планами НИР и ОКР КГСХА.

При выполнении экспериментальных работ и производственной проверки макетных образцов машин участвовали Зимдеханов М.М., Якимов Ю.В., Галямов P.M.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРЕСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОРУДИЙ БЕСПРИВОДНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ.

1.1. Применение ротационных рабочих органов на подготовке почвы к посеву.

Технологии возделывания сельскохозяйственных культур в природно-климатических зонах 1...5, 7, 10, 14, 18 предусматривает применение на предпосевной обработке почвы комбинированных агрегатов ВИП-5,6, РВК-5,4 и РВК-7,2, машины РИП-4,0, бороны КЗБ-21 и некоторых других орудий /36,43, 44, 51, 52, 58/.

Комбинированное орудие выравниватель-измельчитель почвы ВИП-5,6 предназначено для совмещения операций предпосевной обработки легких и средних по механическому составу почв /75, 76/. Состоит из трех прицепных секций, каждая из которых включает в себя последовательно установленные: игольчатую ротационную мотыгу, подпружиненную выравнивающую доску и клинчато-зубчатый каток.

К недостаткам орудия следует отнести обволакивание растительными остатками и залипание рабочих органов на влажных почвах и невозможность транспортировки по дорогам из-за отсутствия транспортных колес.

Комбинированные агрегаты РВК-5,4 и РВК-7,2 /87/ рыхлят почву на глубину до 12 см за один проход, измельчают комья и глыбы, выравнивают поверхность поля и уплотняют верхний слой. Конструкция агрегатов включает в себя: раму, сницу, брусья с С- или 8-образными рыхлительными рабочими органами, секции дисков, выравниватель, гидротрассу, транспортные колеса. Эти орудия в основном применяют для обработки тяжелых суглинистых почв под посев озимых, так как на влажных почвах весной, рабочие органы залипают.

В НПО ВИСХОМ разработана бесприводная комбинированная машина РИП-4,0 /36/. Она предназначена для предпосевной обработки почвы на глубину до 12 см (после вспашки, дискования). Состоит: из рамы, двух барабанов, соединенных между собой цепной передачей, шарнирно подвешенных фартуков и планчатого катка. Она имеет высокую энергоемкость и сравнительно низкую эксплутационную надежность, хотя достаточно качественно готовит почву к посеву.

В НПО "Белсельхозмеханизация" разработан комбинированный широкозахватный агрегат АКШ-7,2, выполняющий за один проход дробление комков, рыхление почвы, выравнивание и прикатывание поверхностного слоя. Агрегат полунавесной, четырехсекционный с шарнирным креплением секций к раме и механизмов догрузки боковых секций. Каждая секция имеет четыре ряда рыхлителей Б-образного типа и три ряда цилиндрических решетчатых катков со спиральным расположением планок (первый ряд монтируется перед рыхлительными рабочими органами, второй и третий за ними). Машина применяется для обработки средних по механическому составу почв под посев различных сельскохозяйственных культур.

Комбинированная зубовая борона КЗБ-21 предназначена для предпосевной обработки почвы и прикатывание ее после посева /43/. Борона снабжена упругими зубьями, наклон которых к поверхности почвы может регулироваться. Каток изготовлен из стального проката квадратного сечения в виде спирали. Машина предназначена для обработки паровых полей в зонах, подверженных ветровой эрозии. Машиноиспытальные станции к недостаткам относят чрезвычайно большую ширину захвата (21,3 м), высокую материалоемкость, агрегатирование с тяжелыми тракторами (кл. тяги 5), кроме этого на влажных почвах катки залипают и перестают вращаться.

Известны орудия с конусными зубовыми рабочими органами /25, 63/, работа которых более эффективна в сравнении с цилиндрическими. Однако они имеют следующие недостатки: сложны в изготовлении, требуют установки двух барабанов, обработка почвы по ширине захвата неоднородна.

ВИМом и КГСХА разработаны ротационные орудия с использованием винтозубовых (спиральных) рабочих органов (а.с. 1433637, а.с. 1475499), позволяющих выполнить за один проход несколько операций: рыхление почвы, дробление комков, перемешивание удобрений с почвой, уничтожение сорняков и выравнивание поверхности поля.

Это достигается благодаря тому, что каждый из барабанов орудия выполнен в виде конической или цилиндрической спирали, витки которой снабжены зубьями (прямыми или эвольвентными, одинарными или П-образными). Зубья на витках размещены равномерно с расстоянием равным шагу винта, что позволяет обеспечивать равномерность воздействия зубьев на единицу площади, а следовательно и однородность обработки почвы. Барабан может быть установлен афронтально, т.е. изменением угла атаки достигается регулирование степени крошения почвы и выравнивания поля /63/.

Известен культиватор-плоскорез игольчато-роторный КПИР-3 для поверхностной обработки почвы, позволяющий за один проход провести плоскорезную обработку почвы, крошение пласта игольчатыми дисками и уплотнение посевного слоя легкими прутковыми катками /47/.

С таким же назначением известно почвообрабатывающее орудие с комбинированными рабочими органами включающее плоскорезные лапы, где режущая кромка каждого крыла выполнена в виде двух логарифмических спиралей и барабаны с трапециедальными зубьями /10/.

За рубежом для подготовки почвы к посеву широко применяют различные машины, в состав которых входят бесприводные ротационные рабочие органы.

В Великобритании применяют орудие /111/, конструкция которого включает в себя три секции с возможностью установки под различным углом атаки. Рабочие органы представляют собой набор игольчатых борон неодинакового диаметра, установленных на валу с угловым смещением (рис. 1.1).

Опредленный интерес представляет машина, рабочие органы которой выполнены из листового материала /114/. Между двумя соединенными дисками на их ступицы посажен диск, свободное перемещение которого в вертикальной плоскости обеспечивает самоочистку.

В патенте ФРГ № 2818274 предложен агрегат для предпосевной обработки почвы, состоящий из следующих рабочих органов: выравнивателя, рыхлящих лап и двух пар ротационных борон. Для лучшего крошения почвы ротационные бороны соединены между собой цепной передачей.

Ножевые вращающиеся бороны предложены в патенте Великобритании № 1234263 /110/. Они предназначены для предпосевной подготовки, главным образом задернелых и засоренных почв.

Определенный интерес представляет комбинированное орудие

KRÜMEL-PACKER фирмы "ACCORD". Оно состоит из следующих последовательно установленных рабочих органов: пружинных стоек для легких культиваторов (шесть рядов) и спиральных катков ромбического поперечного сечения (установлены в два ряда со смещением) с зубьями.

Фирмой "SCHMOTZER", специализирующейся на произвостве сельскохозяйственных машин для возделывания сахарной свеклы, выпускается комбинированное орудие для предпосевной обработки почвы. Конструкция его состоит из последовательно установленных 4...6 рядов пружинных зубьев и двух рядов катков: первый ряд - прутковый каток, а второй - кольчато-клинчатый.

В комбинированных орудиях для предпосевной почвообработки

и

Рис.1.1. Бесприводные ротационные рабочие органы: 1,2,3,7 - Патент № 2439595 (ФРГ); 4 - A.c. № 929023 (СССР); 5- A.c. № 852192 (СССР); 8 - MBH - 2,8; 9 - A.c. № 990096 (СССР); 10 - A.c. № 736897 (СССР); 11 - Патент № 2849891 (ФРГ); 12 - БИГ- ЗА; 13 - A.c. № 1176860 (СССР); 14 -Патент № 3297096 (США); 15 - Патент № 321809 (ФРГ); 16 - РИП - 4,0; 17 -Патент № 1401800 (Англия); 18 - A.c. №1329638 (СССР).

фирмы "RAU" для дополнительного крошения и уплотнения почвы применяют приспособление, состоящее из двух прутковых катков: первый -диаметром 290 мм, а второй - 230 мм. На тяжелых почвах прутковые катки такого же диаметра не эффективны, поэтому для создания мелкокомковатой структуры посевного слоя применяют кольчато-шпоровый каток диаметром 320 мм.

Фирма "BRILLION" выпускает комбинированное орудие MB-148, состоящее из двух рядов С-образных рыхлителей почвы и двух рядов кольчато-зубовых (кембриджских) катков, причем первый ряд установлен перед рыхлящими рабочими органами, а второй за ними /121/.

Выпуск прицепных комбинированных почвообрабатывающих орудий производит фирма "BEARCAT". Орудие включает в себя последовательно установленные рабочие органы: кольчато-шпоровый каток, два ряда С-образных рыхлящих зубьев и клинчато-зубовый каток.

Для дополнительной обработки почвы после вспашки в ряде стран применяют дисковые бороны фирмы "PETTIT" как с гладкими, так и с вырезными дисками /116/.

Определенный интерес представляет приспособление для интенсивного крошения и ускорения усадки почвы перед посевом, выпускаемое фирмой "NIEMEYER" /126/. Оно включает в себя: катки Кэмпбелла (раздельно-клинчатые катки), называемые также уплотнителями подпочвы, и крокскиль-катки с боковыми клиновидными выступами.

Для подготовки почвы к посеву фирмой "RABE WERK" выпускается орудие, включающее уплотнитель подпочвы типа катка Кэмпбелла диаметром 1500 мм и двух рядов разреженных между собой крокскиль-катков диаметром 350 мм /125/. Первый ряд смонтирован перед уплотнителем подпочвы, а второй за ним, причем крокскиль-катки установлены со смещением и уплотняют верхний слой почвы между следами от катков Кэмпбелла.

Фирмой "EFKA KLAUSING" выпускается комбинированное орудие, предназначенное для подготовки стерневых агрофонов к посеву /119/. Оно состоит из последовательно установленных культиваторных лап с жесткими стойками и долотообразными наральниками для рыхления почвы на глубину до 35 см, приспособления, разрезающего поднятый лапами пласт, и зубчато-планчатого катка, планки которого изогнуты по винтовой линии.

Катки типа Кембридж диаметром 450 или 500 мм используются в качестве рабочих органов в машине для окончательной подготовки почвы к посеву, выпускаемой фирмой "LANWRENCE EDWARDS" /123/. Она состоит из трех секций, при транспортировке по дорогам боковые секции складываются, а машина опирается на пневматические колеса.

Аналогичную продукцию выпускает фирма "EBERHARDT" /124/. В конструкциях применяют катки типа Кембридж диаметром 390, 450, 500 и 650 мм.

Известно орудие для предпосевной обработки почвы TASKERS MULCHTRAIN /132/. Оно включает в себя: батарею вырезных сферических дисков, для разрезания стерни, упругие стойки квадратного поперечного сечения с лапами рыхлительными оборотными для обработки стерни и почвы на глубину до 20 см, лапы с жесткой стойкой и долотообразным наральником для рыхления подпахотного слоя на глубину до 45 см и батарею вырезных сферических дисков для измельчения взрыхленной почвы.

Известно орудие KOMBINATION PACKERS /118/. Оно представляет собой последовательно установленные: выравнивающий брус, четыре ряда S-образных рыхлительных оборотных лап с упругими стойками для обработки почвы на глубину до 15 см и спиральный каток-выравниватель ромбического поперечного сечения.

Фирмой "BAYERICHE PLUGFABRIK GMBH" выпускается комбинированное орудие LANDSBERG /120/. Конструкция включает в себя последовательно установленные выравнивающий брус, четыре ряда

S-образных рыхлительных оборотных лап с упругой стойкой и два ряда прутковых катков. Планки первого ряда катков - зубчатые, а второго -гладкие, но изогнутые по винтовой линии.

В ряде стран для подготовки почвы к посеву зерновых культур применяют комбинированную машину MULTI-HARROW /117/. Она состоит из выравнивающего бруса, двух рядов S-образных рыхлительных оборотных лап с упругой стойкой для обработки почвы на глубину до 15 см, трех рядов пальцевых борон с возможностью изменять угол наклона зубьев к почве и пруткового катка.

Патентные исследования /67/ определили выбор конструкторских разработок, предназначенных для выполнения технологических операций подготовки почвы к посеву, а рабочие органы комбинированного почвообрабатывающего орудия /113/ были выбраны за прототип.

Проведенный анализ конструкций машин и рабочих органов показал, что использование известных орудий /25, 36, 43, 51, 63, 75, 76, 91/ для выполнения операций поверхностной обработки почвы недостаточно эффективно, так как они имеют технологические и конструктивные недостатки. До последнего времени орудиям для качественной поверхностной обработки почвы уделялось мало внимания, так как считалось, что более высокие требования следовало предъявлять к культиваторам и сеялкам. Этим можно объяснить то, что агрегаты для поверхностной предпосевной обработки почвы и рабочие органы к ним оказались наименее изучены в технологическом и агротехническом плане. И только в настоящее время, учитывая зарубежный опыт, обратили внимание на качественную подготовку почвы к посеву, особенно таких культур как лен, рапс и зерновые колосовые. В Нечерноземной зоне РФ и республике Татарстан глубина заделки семян льна, рапса и многолетних трав должна быть в пределах 2-3 см, а для зерновых колосовых - 4-5 см. Поэтому необходимы орудия, обеспечивающие подготовку почвы на указанную глубину.

1.2. Анализ результатов исследований в области почвообрабатывающих машин с бесприводными ротационными рабочими органами.

Вопросы теории взаимодействия рабочих органов почвообрабатывающих машин с почвой освещены в работах: В.П. Горячкина /23/, М.Х. Пигулевского /73/, Т.М. Гологурского /22/, К.Н. Дебу /29/, Л.В. Гячева /27/. Существенный вклад в решение проблем теории и практики обработки почвы внесли: Г.Н. Синеоков /84,85/, И.М. Панов /69...72/, В.А. Желиговский /33/, П.М. Василенко /14/, П.У. Бахтин /3/, А.Д. Далин, П.Ф. Павлов /28/, П.П. Карпуша, Н.Д. Даценко /42/, И.Т. Ковриков/47...50/, A.C. Путрин /48/, Г.М. Бузенков /7...9/, Н.С. Кабаков /39/, А.Ф. Жук /34/, Г.Д. Тимошенко /93/, П.Н. Бурченко /10...12/, Ю.И. Кузнецов, В.Н. Дроздов /32/, А.П. Спирин /88...90/, А.К. Кострицын /54/, О.С. Марченко /60/, А.И. Тимофеев /92/, Ф.М. Канарев /40/, Н.Б. Бок /5/, Ю.И. Матяшин /64/, И.М. Гринчук /25/, Н.Ю. Матяшин /63/, Г. Бернацкий /107/, В. Зоне /108/, Р. Тиль /109/, Х.С. Гайнанов /20,21/, В.И. Медведев /65/, В.Г. Артемьев /2/, Е.В. Ермолко /99/, Д. Мангольд /59/, Г.С. Юнусов /97/, П.И. Макаров /61/, Б.М. Козырев /47/, Г.Г. Булгариев /10/ и другие /18, 26, 35, 55, 57, 61, 62, 80...82, 96, 98/.

Результаты их исследований позволяют в настоящее время глубже рассмотреть механизм технологических процессов взаимодействия рабочих органов с почвой.

В ряде исследований /35, 56/ рассматривались процессы рыхления почвы игольчатыми дисками с прямолинейными радиально или наклонно расположенными иглами.

В последующих теоретических исследованиях установлено, что точки прямолинейной иглы совершают движения по различным траекториям /49, 98/, а форма иглы в значительной мере влияет на характер деформации почвы/48, 50, 81/.

В ряде исследований рассматривалась эффективность вибрации рабочих органов почвообрабатывающих машин. Отмечались следующие положительные стороны: вибрирование является средством интенсификации процессов обработки почвы; способствует снижению энергоемкости; увеличивает степень крошения почвы; уменьшает коэффициент трения рабочих органов и их залипаемость /33/.

Применение вибрации в основном изучалось при работе плугов, культиваторов, мелиоративных и других машин. При работе ротационных почвообрабатывающих машин также возникают импульсные колебания из-за неоднородности сопротивления почвы и неровности рельефа и в частности винтозубовых барабанов /63/.

Из проведенного анализа работ следует, что подавляющая часть теоретических исследований выполнена применительно к игольчатым дискам, установленным без угла атаки, хотя предпринимались попытки экспериментально изучить закономерность движения иглы диска, установленного под углом атаки к направлению поступательного движения /42, 80/. В настоящее время имеются работы по изучению траекторий движения конца иглы диска, установленного под углом атаки /61/ и с наклоном к поверхности поля /25/, траекторий движения точки зуба, принадлежащего барабану конической формы, катящемуся под углом атаки /64/. Авторами /25, 35, 42, 48...50, 56, 61...64, 80...82, 98/ разработаны аналитические зависимости, описывающие движения любой точки, принадлежащей сплошной поверхности ротационных рабочих органов почвообрабатывающих машин бесприводного действия. Однако аналитических зависимостей, представляющих вполне определенный закон перемещения точки поверхности зуба, установленного на витках спирального барабана, в ходе информационного поиска выявлено не было. Отсутствуют исследования рассматривающие в пространственной системе координат общего случая работы исполнительных элементов (зубьев) сложной

конфигурации. Недостаточно изучена сущность процесса воздействия зуба, выполненного по форме пространственной кривой, на почву в случае работы барабана под углом атаки. Мало изучены технологические и энергетические характеристики процесса взаимодействия спиральнозубового рабочего органа с почвой с использованием импульсных колебаний за счет автовибратора. В связи с этим определены цели и задачи исследований.

1.3. Цель и задачи исследований.

Цель настоящей работы - обоснование конструктивных параметров и режимов работы спиральнозубового рабочего органа, обеспечивающего совмещение операций поверхностной предпосевной почвообработки: рыхления, выравнивания и уплотнения верхнего посевного слоя почвы.

Анализ результатов исследований и конструкций ротационных почвообрабатывающих машин бесприводного действия позволяет сформулировать основные задачи для достижения поставленной цели:

1. Провести теоретические исследования спиральнозубового рабочего органа с автовибратором для предпосевной обработки почвы и обосновать технологические характеристики и конструктивные параметры.

2. Экспериментально определить зависимость расхода энергии на обработку почвы от скорости движения и угла атаки в двух основных режимах его работы: с автовибратором и без него.

3. Теоретически и экспериментально обосновать параметры автовибратора, форму зубьев и их расстановку на витках спирали. Разработать методику и алгоритм расчета параметров спиральнозубового рыхлителя-выравнивателя.

4. Провести сравнительную оценку агротехнических и энергетических показателей работы экспериментальной и базовой машин в полевых условиях.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Наумов, Леонид Григорьевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ результатов исследований и конструкций машин показал, что для окончательной подготовки почвы к посеву (рыхление, выравнивание и уплотнение подповерхностного слоя) зерновых и мелкосемянных культур наиболее перспективны комбинированные орудия с ротационными рабочими органами бесприводного действия.

2. Разработаны спиральнозубовые рабочие органы (а. с. 1572430 и положительные решения Роспатента по заявкам № 97108830 (008764) и № 98106260 (006560)) совмещающие операции рыхления и выравнивания почвы.

3. Обоснованы оптимальные конструктивные параметры и режимы работы спиральнозубового рыхлителя-выравнивателя почвы СРВУП-2 с автовибратором: диаметр - 0,35 м, длина барабана - 2 м, шаг спирали - 0,2 м, угол подъема спирали - 6°, число зубьев на витке - 11; зубья -подковообразной формы, профиль вертикальных стоек которых эвольвентный; частота колебаний барабана за 1с 2,7.6,3; амплитуда колебаний и сила инерции регулируемые моментом массы дебаланса, в пределах 0,5 . 3 Н-м; угол атаки - регулируемый в пределах 0°. 15°; рабочая скорость - 2,5.3,8 м/с.

4. Предложены: аналитическое выражение (2.32), позволяющее определить количество зубьев на витках спирали в зависимости от диаметра барабана, шага винта и угла подъема спирали; расчетные уравнения (2.29) для построения по эвольвентной кривой вертикальных стоек подковообразных зубьев; уравнение для определения длины пути зуба в почве (2.23), а также определены расчетным путем основные параметры автовибратора.

5. Разработана методика и алгоритм расчета параметров ротационных почвообрабатывающих машин бесприводного действия со спиральнозубовы-ми барабанами и автовибратором с использованием ЭВМ.

6. Установлено, что тяговое и общее сопротивление спиральнозубового рабочего органа возрастают с увеличением угла атаки и скорости поступательного движения как в режиме с автовибратором так и без него, причем характер изменения сопротивления подобен изменению величины пути зуба в почве от указанных параметров. Снижение удельного сопротивления при работе с автовибратором составило в среднем 17%.

7. Сила инерции автовибратора и вибрация спиральнозубового барабана возрастают с увеличением скорости поступательного движения и момента массы дебаланса.

8. Сравнительный анализ работы спиральнозубового и зубчатопланчатого (базового) барабанов, входящих в состав комбинированной машины РВУ-6 показал, что удельные затраты энергии на обработку почвы при использовании спиральнозубового барабана на 40% ниже (без автовибратора) и на 51% (с автовибратором), чем зубчатопланчатого при одинаковых качественных показателях.

9. Производственная проверка макетных образцов спиральнозубовых рабочих органов в различных условиях подтвердила целесообразность и эффективность их применения на предпосевной подготовке под зерновые и мелкосемянные культуры, причем СРВУП-2 с автовибратором может быть использован как сменный к агрегатам типа "РВУ" и как дополнительный к лаповым культиваторам типа "КПС", "КШУ".

10. Ожидаемый народнохозяйственный эффект от использования агрегата РВУ-6 с предлагаемыми рабочими органами составит 2650 рублей, культиваторов КПС-4+СРВУП-2 - 1100 рублей и КШУ-6+СРВУП-2 - 2250 рублей в год (в ценах 1998 г.).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Наумов, Леонид Григорьевич, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Акт № 09-08-88 предварительных испытаний рыхлителя-выравнивателя почвы РВУ-6. Калининская МИС, 1988.

2. Артемьев В.Г. Теория пружинных транспортеров сельскохозяйственного назначения. - Ульяновск. 1997, - 240 с.

3. Бахтин П.У. Проблема обработки почвы. - М.: Знание, 1969. - 61 с.

4. Белов Т.Д., Дьяченко В.А. Комбинированные машины и агрегаты для возделывания сельскохозяйственных культур. - Минск: Ураджай, 180. -200 с.

5. Бок Н.Б. О кинематике почвообрабатывающих фрез // Материалы НТС ВИСХОМ, 1965. - Вып. 20.

6. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. - М.: Наука, 1964. - 608 с.

7. Бузенков Г.М. Совмещение операций в земледелии// Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства. - М., 1971. - № 11. - С. 4-7.

8. Бузенков Г.М., Кабаков Н.С., Жук А.Ф. Совмещение операций обработки почвы после пропашных культур// Вестник с.-х. науки, 1973. - № 1. -С. 74-80.

9. Бузенков Г.М. Совмещение технологических операций в сельском хозяйстве// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1977. - № 8. -С. 1-3.

10. Булгариев Г.Г. Разработка и обоснование параметров рабочих органов машины для поверхностной обработки почвы: Автореферат дисс. канд. тех. наук. - Казань, 1997. - 24 с.

11. Бурченко П.Н. Принципы создания комбинированных агрегатов для возделывания сельскохозяйственных культур на базе пассивных рабочих органов// Тр. ВИМ. - М., 1973. - Т. 63. - С. 134-151.

12. Бурченко П.Н., Бузенков Г.М., Кабаков Н.С. и др. Проблемы комбинированных машин и орудий// Вестник сельскохозяйственной науки. - 1974. - № 10. - С. 86-97.

13. Василенко П.М., Бабий П.Т. Культиваторы (конструкция, теория, расчет). - Киев: Изд-во Украинской СХА. - 1961. - 239 с.

14. Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин. - Киев: УСХА, 1960. - 283 с.

15. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. - М.: Колос, 1973. - 199 с.

16. Верняев О.В. Активные рабочие органы культиваторов. - М.: Машиностроение. - 1983. - 80 с.

17. Вилде A.A., Цесниекс А.Х., Пиннис У.Э. и др. Комбинированные почвообрабатывающие машины. - Агропромиздат, 1986. - 128 с.

18. Воронова Н.Т. Весенний агрокомплекс по сохранению влаги// Земледелие, 1984. - № 3. - С. 42-43.

19. Высоцкий A.B. Динамометрирование сельскохозяйственных машин. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение. - 1968. - 291 с.

20. Гайнанов Х.С., Макаров П.И. Некоторые особенности кинематики ротационных органов почвообрабатывающих машин// Совмещение операций в земледелии. Тезисы докладов республ. научн.-техн. конференции молодых ученых и специалистов сельского хозяйства. - Казань. 1980. - С. 80-88.

21. Гайнанов Х.С. Совмещение операций в земледелии. - М.: Россель-хозиздат, 1986.

22. Гологурский Т.М. Технологические процессы в почве при ее обработке. - Петроград, 1916. - 220 с.

23. Горячкин В.П. Собрание сочинений. - Т. 2, изд. 2-е, -М.: Колос, 1968. - 455 с.

24. ГОСТ 23728-88 - ГОСТ 23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. - М., 1988. - 25 с.

25. Гринчук И.М., Сердечный А.Н., Матяшин Ю.И. и др. Коническая ротационная борона// Тракторы и сельхозмашины. - 1977. - № 4. - С. 33-34.

26. Гудков А.Н. Теоретические положения к выбору новой системы машин для обработки почвы// Земледельческая техника. - Сб. тр. т. ХП. - М.: Машиностроение. - 1969. - С. 137-149.

27. Гячев JI.B. Теория лемешно-отвальной поверхности: Автореф. дис. ... докт. техн. наук. - М., 1961. - 28 с.

28. Далин А.Д., Павлов П.Ф. Ротационные грунтообрабатывающие и землеройные машины. - М.: Машгиз, 1950. - 260 с.

29. Дебу К.Н. Сельскохозяйственное машиноведение. - Изд. 2-е. - М.: Сельхозгиз, 1930. - 376 с.

30. Диденко Н.К. Определение оптимальной ширины захвата агрегата// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1970. - № 2. - С. 34-35.

31. Доспехов В.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов). - М.: Агропромиздат, 1985. - 352 с.

32. Дроздов В.Н., Кузнецов Ю.И., Шкурпела В.П. Подготовка машин для возделывания зерновых культур. - М.: Агропромиздат, 1989. - 160 с.

33. Желиговский В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии и сельскохозяйственных материалов. - Тбилиси, 1960. - 146 с.

34. Жук А.Ф. Изыскание типа и обоснование параметров комбинированных рабочих органов для предпосевной обработки почвы: Дисс. ... канд. техн. наук. - 1978. - 238 с.

35. Зиязетдинов Р.Ф. О взаимосвязи кинематических и конструктивных параметров ротационных мотыг (элементы теории)// Вопросы механизации и электрификации сельского хозяйства. Тр. ЧИМЭСХ. Вып. 21. - Челябинск. -1966. - С. 43-47.

36. Инаекян С.А., Антошин А.П., Дроздов В.Н. Комбинированная почвообрабатывающая машина// техника в сельском хозяйстве. - 1987. - № 3. С. 53-54.

37. Иофинов С.А., Лышко Г.П. Индустриальные технологии возделывания сельскохозяйственных культур. - М.: Колос. - 1983. - 191 с.

38. Исходные требования на агрегат комбинированный для предпосевной подготовки почвы и посева зерновых культур. Утв. 03.12.86. Приложение к заявке Р-25/7.

39. Кабаков Н.С., Мордухович А.И. Комбинированные почвообрабатывающие и посевные агрегаты и машины. - М.: Россельхозиздат, 1984. - 80 с.

40. Канарев Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия. М.: Машиностроение, 1983. - 144 с.

41. Карвовский Т., Касимов Н., Клочков Б. и др. Обработка почвы при интенсивном возделывании полевых культур. - М.: Агропромиздат. - 1988. -252 с.

42. Карпуша П.П., Даценко Н.В. Анализ работы ротационных игольчатых дисков// Тракторы и сельхозмашины. -1966. - № 7. - С. 30-32.

43. Каталог /Сельскохозяйственная техника для интесивных технологий в растениеводстве. - М.: АгроНИИЭНИИТО, 1988. - С. 38-51.

44. Каталог /Сельскохозяйственная техника. Ч. 1. - М., 1981. - С. 205-210.

45. Киртбая Ю.К. Резервы в использовании машинно-тракторного парка. - М.: Колос, 1976. - 256 с.

46. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1980. -671 с.

47. Козырев Б.М. Исследование характера нагружения зубьев ротационного барабана// Материалы НТК, Казань, 1982, с. 76-80.

48. Ковриков И.Т., Путрии А.С. Игольчато-дисковая борона с однорядным размещением сферо-гиперболических рабочих органов// Информ. листок № 114-80. - Оренбург: ЦНТИ. 1980. - С. 1-3.

49. Ковриков И.Т., Байдаков И.А. Обоснование количества игл рабочего органа игольчатой бороны// Механизация работ в полеводстве. Сб. тр. -Вып. 29. - Саратов. - 1975. - С. 63-67.

50. Ковриков И.Т. Обоснование формы иглы и параметров рабочих органов для поверхностной обработки почв// Тракторы и сельхозмашины. -1978.-№6.- С. 18-19.

51. Комаристов В.Е., Дунай Н.Ф. Сельскохозяйственные машины. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Колос, 1984. - 478 с.

52. Комбинированные сельскохозяйственные агрегаты: Альбом-справочник. - М.: Россельхозиздат. 1975. - 183 с.

53. Кононенко А.Ф. Пути улучшения использования сельскохозяйственной техники. - М.: Колос, 1980. - 115 с.

54. Кострицын А. К. Основные закономерности сопротивления деформации и разрушения и их использование для обоснования типа и параметров почвообрабатывающих противоэрозионных рабочих органов: Дис... докт. техн. наук. - М., 1986. - 465 с.

55. Краснощекое Н.В. Исследование работы дисковых орудий на повышенной скорости: Автореф. дисс... канд. техн. наук. - Омск, 1964. - 20 с.

56. Крутиков Н.П., Смирной И.И.. Щербаков К.Ф. и др. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин. - М.: Машгиз. - 1951. - 231 с.

57. Круть В.М. Озимым поверхностную обработку// Земледелие. - 1977. - № 8. - С. 34-36.

58. Кузьмин Т.П., Спирин А.П. Новые противоэрозионные машины// Земледелие. - 1984. - № 11. - С. 53-56.

59. Мазитов Н.К. Почва и машины. Казань: Татарское книжное издательство, 1988. - 193 с.

60. Марченко О.С. Экспериментально-теоретическое обоснование основных параметров и режимов работы луго-болотных фрез: Дисс... канд. техн. наук. - М., 1971. - 216 с.

61. Макаров П.И. О проблеме устойчивости движения пахотных агрегатов// Актуальные вопросы механизации с/х производства. Юбилейный сборник трудов КГСХА, часть 2, Казань, 1997.

62. Мармалюков В.П. Результаты исселдования спирального катка выравнивателя и культиватора для сплошной обработки почвы// Сб. научных трудов аспирантов. - Минск. - 1980. - С. 17-22.

63. Матяшин Н.Ю. Обоснование параметров и режимов работы винто-зубового рабочего органа для поверхностной предпосевной обработки почвы: Автореферат дис... канд. техн. наук. - М., 1992. - 20 с.

64. Матяшин Ю.И., Гринчук И.М., Егоров Г.М. Расчет и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин. - М.: Агропромиздат, 1988. -176 с.

65. Медведев В.И. Энергетика машинных агрегатов с рабочими органами - движителями. - Чебоксары: Чуваш.книж.изд-во. 1972.

66. ОСТ 70.4.2-80. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы. Программа и методы испытаний. - М., 1981. - 145 с.

67. Отчет о патентных исследованиях / Создать комбинированную машину для совмещения операций мелкой предпосевной подготовки почвы под посев зерновых (модернизация ВИП-5,6). Утв. 25.05.86.

68. Отчет о проведении испытаний комбинированной машины РВУ-6 для совмещения операций мелкой предпосевной подготовки почвы. Армавир, 1988.

69. Панов И.М., Юзбашев В.А. Комбинированные машины для Нечерноземной зоны. - М.: ЦНИИТЭИ тракторсельхозмаш, 1980. - Вып. 12.31 с.

70. Панов И.М. Основные вопросы дальнейшего развития конструкций почвообрабатывающих машин// Материалы НТС ВИСХОМ. - М., 1963. - С. 63-68.

71. Панов И.М. Перспективные направления совершенствования почвообрабатывающих машин// Перспективы развития почвообрабатывающих машин и орудий. - М., 1975. - С. 3-10.

72. Панов И.М., Кузнецов Ю.А. Перспективные направления создания комбинированных почвообрабатывающих машин. - М.: ЦНИИТЭИ трактор-сельхозмаш, 1973. - 67 с.

73. Пигулевский М.Х. Результаты воздействия на почву сохи, плуга и фрезы. - М. - Л., 1930. - 46 с.

74. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. -М.: Наука, 1972. - т.1. - 456 с.

75. Протокол № 8-75 контрольных испытаний выравнивателя-измельчителя почвы ВИП-5,6. Литовская МИС, 1975.

76. Протокол № 13-71 испытаний выравнивателя-измельчителя почвы ВИП-5,6. Литовская МИС, 1971.

77. Протокол № 12-58-89 государственных приемочных испытаний рыхлителя-выравнивателя уплотнителя РВУ-6. Кировская МИС, 1989.

78. Ревут И.Б. Как правильно обрабатывать почву. - М.: Знание. - 1966.

-32 с.

79. Русанов В.А., Садовников А.Н., Юшков Е.С. и др. Воздействие движителей тракторов на почву и ее плодородие// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1983. - № 5. - С. 3-8.

80. Сапаров О., Федоров А.К. Кинематика игольчатого дискового рабочего органа, работающего под некоторым углом к направлению движения// Механизация полеводства и животноводства в Северных областях Казахстана. Тр.Целиноградского СХИ. - Т. 28. - Целиноград. 1980. - С. 32-36.

81. Седнев Н.А. Анализ работы ротационных рабочих органов при движении с затормаживанием// Тракторы и сельхозмашины. - 1978. - 10. -С.18-19.

82. Седнев Н.А. Кинематика игольчатого диска при движении с затормаживанием// Тракторы и сельхозмашины. - 1979. - № 6. - С.18-19.

83. Сигов В.И. Осенняя обработка почвы под зерновые культуры. - М.: Россельхозиздат. - 1978. - 75 с.

84. Синеоков Т.Н. Проектирование почвообрабатывающих машин. -М.: Машиностроение. - 1965. - 311 с.

85. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. - М.: Машиностроение. - 1977. - 328 с.

86. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 гг. - М.: ЦНИИТЭИ, 1986. - 968 с.

87. Спивак А.И., Еремеев В.Н., Кузнецов Ю.И. и др. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат РВК-5,4// Техника в сельском хозяйстве. -1985.-№4.-С. 21-23.

88. Спирин А.П. Комплексная оценка эффективности комбинированных машин/ НТБВИМ. - М., 1986. - Вып. 65. - С. 10-14.

89. Спирин А.П., Коптеев А.В., Грицик М.И. Агротехническая эффективность ротационных игольчатых орудий// Сб. науч.тр./ВИМ. - М., 1983. - Т. 96. - С. 57-65.

90. Спирин А.П. Разработка почвозащитных технологий и комплексов машин для возделывания сельскохозяйственных культур в условиях интенсивного земледелия (на примере Южных степных районов): Автореф. дисс... докт.с.-х.наук. - М., 1987. - 43 с.

91. Справочник/ Сельскохозяйственная техника. Ч. I - М., 1963. - С. 8490.

92. Тимофеев А.И. Движение мобильных сельскохозяйственных машин и агрегатов: Автореф.дисс... докт.техн.наук. - М., 1971. - 58 с.

93. Тимошенко Т.Д. Обоснование основных параметров и показателей эффективности комбинированной почвообрабатывающей машины: Дисс... канд.техн.наук. - М., 1985. - 190 с.

94. Удовкин А.Ю. Машины для поверхностной обработки почвы// Техника в сельском хозяйстве. -1981. - № 11. С. 13-14.

95. Фере Н.Э. и др. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. - М., 1978.

96. Чайчиц Н.В. Теоретические исследования воздействия звездочек ротационных мотыг на почву в функции их конструктивных параметров// Тр. Азово-Черноморского ин-та механизации сельского хозяйства. - Вып. 13. -Ростов: Ростовское книж.изд-во. - 1970. - С. 98-107.

97. Юнусов Г.С. Обоснование технологической схемы и режимов работы комбинированного почвообрабатывающего агрегата для Нечерноземной зоны РСФСР: Дисс...канд.техн.наук. - М., 1991. - 198 с.

98. Яцук Е.П. и др. Ротационные почвообрабатывающие машины. -М.: Машиностроение. - 1971. - 255 с.

99. A.c. № 736897 (СССР). Ротационная борона/ Х.С. Гайнанов, Е.В. Ермолко, Е.И. Кропотов и др. - Опубл. в Б.И., 1980, № 20.

100. A.C. № 852192 (СССР). Рабочий орган почвообрабатывающего орудия/ О.Сапаров. - Опубл. в Б.И., № 29,1981.

101. A.c. № 990096 (СССР). Тросовый почвообрабатывающий рабочий орган/ A.B. Чусов, Ван-Дэ-Фу, В.Т. Сучков и др. - Опубл. в Б.И., № 3,1983.

102. A.c. № 1176860 (СССР). Почвообрабатывающее орудие/ A.A. Кна-ус, В.А. Мухин, А.И. Дремов. - Опубл. в Б.И., № 33,1985.

103. A.c. № 1329638 (СССР). Ротационный рабочий орган культиватора/ Н.Я. Москов, В.В. Кононученко. - Опубл. в Б.И., № 30,1987.

104. A.c. № 1438637 (СССР). Почвообрабатывающее орудие/ Н.С. Кабаков, Н.Ю. Матяшин, Ю.И. Матяшин и др. - Опубл. в Б.И., № 43, 1988.

105. A.c. № 1475499 (СССР). Ротационный рабочий орган/ Н.Ю. Ма-тяшин, Н.С. Кабаков, Ю.И. Матяшин и др. - Опубл. в Б.И., № 16,1989.

106. A.c. № 1572430 (СССР). Ротационный рабочий орган/ Н.С. Кабаков, Н.Ю. Матяшин, Ю.И. Матяшин и др. - Опубл. в Б.И., № 1990, № 23.

107. Bernacki, Н. Teoria glebogryzarck// Biuletyn pracnakowobadawerych. - 1962.- №2.

108. Söchne, W. Form and Anordnung von Fraswerk - zeugen// Grundlagen der Landtechnik . - 1957. - H.9.

109. Thill, R., Söchne, W. Technicke Probleme bei Bodenfräsen// Grundlagen der Landtechnik. - 1957. - H.9.

110. Патент № 1234263 (Англия). Implovements in harrows/ J.Y. and G.W. Jonson.

111. Патент № 1401800 (Англия). Implovements in on relation to cultivating implements/ J.M. McCoomb.

112. Патент № 2439595 (ФРГ). Sterwalze fur landwirtschaftliche Gerate/ Nichtennung beantragt.

113. Патент № 2849891 (ФРГ). Bodenbearbeitungsgerät/ Weiste, H.

114. Патент № 3218809 (ФРГ). Pool-Egge zur Schollenzerkleinerung und gleichzeitiger Boden/ Guttier, F.

115. Патент № 3297096 (США). Compaction, Gutter, Grusher unit/ D.M. Wooldridge.

116. Дисковые бороны SERIES - 44, - 55, - 66/ Проспект фирмы "PETTIT"

117. Комбинированная машина MULTI-HARROW/ Проспект фирмы "GRAYS".

118. Комбинированное орудие COMBINATION PACKERS/ Проспект фирмы "FLEXI-COIL Ltd".

119. Комбинированное орудие GST-7/ Проспект фирмы "EFKA CLAUSING".

120. Комбинированное орудие LANDSBERG/ Проспект фирмы "BAYERICHE PLUGFABRIK GMBH".

121. Комбинированное орудие MB-148/ Проспект фирмы "BRILLION".

122. Комбинированное орудие TASKERS MULCHTRAIN/ Проспект фирмы "TASKERS AGRICULTURAL MACHINERY".

123. Почвообрабатывающая машина DAL-ВО/ Проспект фирмы "LANWRENCE EDWARDS".

124. Почвообрабатывающая машина CAMBRIDGE-WALZEN/ Проспект фирмы "EBERHARDT".

125. Почвообрабатывающее орудие UP-1500/ Проспект фирмы "RABE WERK".

126. Почвообрабатывающее приспособление WPA-l-б/ Проспект фирмы "NIEMEYER".