Исследование физико-механических свойств почвы на поворотной полосе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ НА ПОВОРОТНОЙ ПОЛОСЕ

А.Н. Беляев, кандидат технических наук, доцент Д.Г. Козлов, аспирант Воронежский государственный аграрный университет

В настоящее время накоплено большое количество экспериментальных данных о показателях тягово-сцепных свойств колесных и гусеничных машин в различных почвенных условиях, а также об уплотнении и распылении почв при рабоге машинно-тракторных агрегатов (МТА).

Однако это не стало пока основной теорией, объясняющей опыты и позволяющей прогнозировать показа гели взаимодействия ходовых систем с почвой и определить пути улучшения этих показателей.

В настоящее время на смену универсальнопропашным тракторам классической компоновки поступают новые универсально-пропашные тракторы, работающие в составе комбинированных агрегатов.

Увеличение единичной массы технических средств вызывает повышение механического воздействия ходовых систем на почву, что приводит к ее уплотнению и другим негативным последствиям, снижающим плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур.

Однако воздействие ходовых аппаратов этих тракторов на почву изучено мало, особенно на поворотной полосе при работе в междурядьях пропашных культур, не выявлены резервы снижения уплотняющего воздействия на почву ходовых систем этих тракторов. Актуальность этой проблеме добавляет то, что универсально-пропашные тракторы при междурядной обработке на полях средних размеров на совершение поворота затрачивают до 25-35% времени смены. В то же время проблема снижения динамического воздействия колес фактора на почву, ведущая к повышению се плодородия, является комплексной и при ее решении необходим системный подход, учитывающий условия эксплуатации машин, техноло! ию возделывания сельскохозяйственных культур, прогноз развития сельскохозяйственной техники.

Нами были проведены экспериментальные исследования по оценке твердости и плотности почвы на поле, подготовленном под посев, по следам трактора Л ГЗ-155 в составе комбинированного агрегата КРШ-8,1+НП-5,4+ЛТЗ-155КТТ-18 (транспортное положение орудия)

при повороте на поворотной полосе различными способами движения: 1 - передние управляемые колеса; 2 - передние и задние управляемые колеса (поворот осуществляется в разные стороны); 3 - комбинированный способ поворота [1], заключающийся в том. что на участке «вход в поворот» передние и задние колеса поворачиваются в одну сторону, то есть осуществляется движение «крабом»; при достижении колесами максимального угла поворота задние колеса возвращаются в нейтральное положение и дальнейший установившийся поворот происходит передними управляемыми колесами.

Перед проведением опытов с МТА были определены характеристики участков поля на основном участке и на поворотных полосах в результате контрольных замеров исходного физического состояния почвы: влажности,

плотности, твердости.

Оказалось, что влажность почвы на поворотных полосах значительно ниже по всем трем исследуемым слоям по сравнению с основным массивом поля: 0... 10см - 18,4% и 15,5%; 10.. .20см 22,3% и 19,9%; 20...30см - 22,4% и 19,5%.

Плотность поля в слое 0...30ем на поверочной полосе была 1,275г/см' против 1,114 г/см'; твердость в слое 0...25см на поворотной полосе

1,006МПа против 0,942МГ1а па основном массиве. Величины плотности р и твердости Т близки к оптимальным значениям для рассматриваемого типа почвы [2]. Как видно, плотность почвы на поворотной полосе на 14,5% выше, а твердос ть на 7%. чем на основном массиве поля.

Варьируемыми параметрами при испытаниях являлись скорость движения, давление воздуха в шинах и способ движения МТА.

Па рис. 1, 2, 3 и 4 приведены графики зависимостей плотности почвы р от скорости движения К МТА и твердости почвы Г от скорости движения V МТА при различных способах поворота и при давлении воздуха в шинах />„=0,1 МПа и /\,.=0,16МПа.

Выявлено, чю плотность р и твердость / почвы по следам движителей на поворотной полосе значительно увеличились в сравнении с

контрольными замерами по всем вариантам опытов. С увеличением скорости движения наблюдается рост плотности и твердости из-за повышенного буксования движителей. Причем при движении по первым двум способам наблюдается более интенсивный рост показателей, особенно при скоростях Vсвыше 1,417 м/с, что можно объяснить прогрессирующим боковым скольжением М'ГА.

Зависимости плотности почвы в следах трактора в составе

9. комбинированного навесного МТА при повороте от

г/смЗ

скорости движения

V. м/с

1 - способ поворота I; 2 - способ поворота II;

3 - способ поворота III Л,=0,1 МПа

Рис. 1

Максимальные значения и Т были получены при скорости У-2,389м/с по всем способам движения при давлении воздуха в шинах />№=0,16МПа (рис. 2, 3).

Эл и значения равны:

I способ-/9=2,37 г/см3, Т=2,604 МПа;

II способ -р=2,296 г/см3, Т=2,281 МПа;

III способ — р= 1,657 г/см', Т=2,202 МПа.

В сравнении с контрольными замерами увеличение соответственно составило: 85,9% и 2,6 раза, 80,1% и 2,27раза, 29,96% и 2,19 раза.

По сравнению с тем же режимом прямолинейного движения М'ГА с указанными параметрами увеличение соответственно составило: 62,2% и 28,8%, 57,2% и 12,8%, 13,4% и 9%.

Минимальные значения р и Т получены при У=0,72м/с при давлении воздуха в шинах Pw=0,lMПa:

I способ-р= 1,64 г/см3, Т=2,31 МПа;

II способ -р=1,55 г/см3, Т=2,012 МПа;

III способ - р= 1,49 г/см\ Т=1,95 МПа.

Это отличается от результатов контрольных замеров, соответственно, на 28,6% и в 2.3 раза: на 21,6% и в 2 раза; на 16,9% и 1,94 раза.

В сравнении с тем же режимом прямолинейного движения МТА с указанными параметрами увеличение соответственно: 17.9% и 24.1%, 11,5% и 8,1%, 7,2% и 4,8%.

Зависимости твердости почвы в следах трактора в составе комбинированного навесного МТА при повороте от скорости движения

V. м/с

1 - способ поворота I; 2 - способ поворота II;

3 - способ поворота III Л,=0,1МПа Рис. 2

Зависимости плотности почвы в следах трактора в составе комбинированного навесного МТА при повороте от р скорости движения

гдшЗ

V. шс

I - способ поворота I; 2 - способ поворота II: 3 способ поворота III /\,=0,16МПа Рис. 3

Исходя из анализа полученных зависимостей можно сделать вывод о том, что наиболее эффективным способом снижения динамического воздействия движителей на почву является движение по предложенному способу поворота III [1]. Уменьшение давления воздуха в шинах и выбор оптимальных скоростей движения МТА позволит получить минимальные значения плотности и твердости почвы при всех режимах движения и эксплуатационных изменениях.

Зависимости твердости почвы в следах трактора в состава комбинированного навесного МТА при повороте от скорости движения

V. м/с

I - способ поворота I; 2 - способ поворота II;

3 способ поворота III Л,=0,16МПа Рис. 4

Литература

1.Пат. 2240943 Российская Федерация, МГТК' С1 7В 62 Д 7/14. Система рулевого управления транспортного средства со всеми управляемыми колесами/Беляев А.Н., Глаголев Д А., Козлов Д.Г.; заявитель и патентооблада-

тель Воронеж. ВГАУ. - №2240343 опубл. 27.11.04.Бюл.№33 -4с.:ил.

2. Водяник И И. Воздействие ходовых систем на почву (научные основы).- М.: Агро-промиздат, 1990. -172 с.