CC BY
57
6. щитов с.В., кривуца З.Ф. оптимизация работы автомобильного транспорта с использованием навигационных систем ГЛОНАСС И GPS //Научное обозрение. 2011. №6. С. 87-92.
power assessment of TEcHNoLoGicAL PRocEss of TRANsPoRTATioNs oF BEAN cuLTuREs
s.V. shitov, Z.F. Krivytca
Far eastern state agrarian university
summary. One of the main targets in the reducing of energy expenses. It means the decreasing the number of fulfilled operations, the stages of transportation and applying of energy saving technologies. The main of our work in the investigation of cargo capacity influence on separate components and total energy expenses during the agricultural cargo transit and the mathematical model was carried out to estimate the influence of technical exploitation index of transportation on total energy expenses. We experimentally studied soybean transportation by KamAZ-5510 with semi-trailer OdAZ-9370(q=19,235t), KamAZ-5320 (q=8t) and ZIL-130 (q=5,800t) according to "elevator consumer" scheme for estimation of the cargo capacity influence on separate components and total energy expenses. There were following conditions: asphalt concrete covering of the road and good state of it; category of roads - IV; free movement, motor run coefficient p = 0,5; distance - L=20 km; cargo capacity coefficient Y = 1; average time of loading and unloading for turnover t=0,5h, identical road conditions; and good weather; the length of transportation - 8 hours. The investigation showed that above 70% of total energy expenses are direct energy expenses. The decreasing of direct energy expenses considerably depends on minimization of transport outlays due to reduce of fuel expense. The total energy expenses increase from 2,27МДж for KamAZ-5510 with semi-trailer 0dAZ-9370(q=19,235t) to 5,6МДж for ZIL-130 (q=5,800t) when we decreased the cargo capacity of vehicles. Key words: technology, transport, energy expenditure, efficiency, crops, fuel consumption.
УДК 631.303
о прокалывании почвы иглами игольчатой бороны
Г.А. ХАЙЛИС1, доктор технических наук, профессор М.М. КОВАЛЕВ2, доктор технических наук, директор Л.А. ТАЛАХ3, кандидат технических наук, доцент В.В. ШЕВЧУК1, аспирант УкрНИИПИТим. Л. Погорелого (Украина) 2ВНИИМЛ Россельхозакадемии 3Луцкий национальный технический университет E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью анализа процесса прокола почвы конусными или конусно-цилиндрическими иглами бороны, систематизации приборов для определения твердости почвы и модернизации прибора непрерывного заглубления для исследования сопротивления почвы при ее проколе конусными или конусно-цилиндрическими иглами. Рассмотрено три случая погружения в почву игл одной и той же конусности. В первых двух углубляется только конусная часть иглы, причем во втором случае весь конус, а в третьем углубляется и конус, и цилиндрическая часть. В первых двух случаях в зоне действия конуса почва сминается, а в третьем, в зоне действия иглы, добавляется еще сопротивление вследствие ее трения относительно почвы. Поэтому при теоретическом и экспериментальном исследовании сопротивлений, преодолеваемых иглам, необходимо учитывать полную глубину их погружения в почву. Экспериментальное определение сопротивлений при внедрении в почву конусной иглы проводится с помощью различных по конструкции твердомеров, которые подразделяются на два типа: ударные и непрерывного заглубления. Последние получили наибольшее распространение и их целесообразно использовать для определения сопротивлений почвы при внедрении в нее иглы, проведя модернизацию таких устройств путем замены в них обычных деформаторов на конусные или конусно-цилиндрические. Модернизированный твердомер почвы непрерывного погружения позволяет экспериментально определять равнодействующую сил воздействия рабочей поверхности иглы на контактирующую с этой поверхностью почву. Ключевые слова: борона, игла, почва, прокол, сила, конус, прибор.
Игольчатые бороны применяют для обработки почвы [1.. .4], однако особенности прокалывания ими поверхности почвы исследованы недостаточно. Например, мало проанализированы прокол почвы иглами игольчатой бороны, а
также недостаточно эффективны приборы, применяемые для определения сопротивления почвы при ее проколе.
Цель наших исследований - анализ процесса прокола почвы конусными или конусно-цилиндрическими иглами бороны для повышения качества обработки поверхностных слоев почвы и совершенствования рабочих органов, а также систематизация приборов для определения твердости почвы и модернизация прибора непрерывного заглубления для определения сопротивления почвы при ее проколе конусными или конусно-цилиндрическими иглами.
Условия, материалы и методы. Игольчатые бороны применяют в комбинированных культиваторах для прокола почвы и ее поверхностного рыхления. Они содержат секции, каждая из которых состоит из пяти игольчатых дисков, причем оси этих дисков жестко связаны между собой. Каждый диск (рис. 1) содержит ступицу, ось, втулку и двенадцать игл, жестко связанных со ступицей. Игла представляет собою радиально закрепленный на ступице прямолинейный
Рис. 1. Диск игольчатой бороны с 12-ю иглами для прокола почвы.
стержень, форма которого в средней части близка к цилиндрической, в концевой части он выполнен в виде конуса, заканчивающегося острием. Диски с иглами движутся в продольно-вертикальной плоскости и вращаются вокруг своих горизонтальных осей. Диаметр диска с иглами составляет 280.. .290 мм, глубина погружения игл в почву - 4.. .6 см. Иглы крепятся к диску через 25.30 мм, расстояние между концами двух соседних игл на диске - 75.80 мм.
При анализе процесса прокола почвы с использованием метода системного анализа рассматривали конусные и конусно-цилиндрические иглы борон. Для измерения сопротивления, которое почва оказывает проникновению в нее деформатора, использовали метод графического определения силы сопротивления почвы в зависимости от глубины погружения иглы.
При проведении исследований применялось допущение о том, что чем глубже внедряется в почву игла или деформатор, тем больше сопротивление проколу. Кроме того, исходили из допущения, что при небольшой конусности иглы или деформатора сопротивление почвы зависит только от глубины ее погружения.
Результаты и обсуждение. При работе игольчатых борон иглы входят в почву, направляясь, в основном, перпендикулярно к ее поверхности, хотя возможно и некоторое отклонение от этого перпендикуляра (см. рис. 1).
Рассмотрим три случая погружения игл одной и той же конусности в почву под действием силы G. Это незначительное и полное погружение конуса иглы на глубину соответственно X (рис. 2, а) и Хк (рис. 2, б), а также погружение иглы на глубину Хп, которая больше Хк, причем часть D1B1 иглы имеет цилиндрическую форму (рис. 2, в).
Рис. 2. Различные случаи погружения игл игольчатой бороны в почву под действием силы в: а - погружение иглы на глубину X, которая меньше глубины Хк конуса, б - погружение иглы на глубину Хк конуса, в - погружение иглы на глубину, большую глубины Хк конуса.
В первых двух случаях почва в зоне действия конуса сминается, а в случае «в» помимо смятия почвы имеет место преодоление сопротивления вследствие трения игл относительно почвы в зоне D1B1, причем, чем больше глубина Хп, тем больше сопротивление.
Ввиду изложенного при теоретическом и экспериментальном исследовании сопротивлений, преодолеваемых иглами во время их погружении в почву, необходимо учитывать особенности сопротивлений на участках ВД и D1BД. Эти особенности заключаются в том, что вместо глубины Хк следует учитывать полную глубину Хп погружения игл, начиная от нулевой линии D1D1' до нижнего конца иглы (точка А1).
Экспериментальное определение сопротивления, которое оказывает почва проникновению в нее деформатора, осуществляется с помощью твердомеров. По данным [5],
сопротивление внедрению деформатора в почву зависит от его формы (при одинаковой площади поперечного сечения) лишь в начальный период деформации. Затем оно стабилизируется. Исходя из этого, для определения твердости почвы можно использовать деформаторы различной формы (в виде шара, плоского горизонтального круглого тела, цилиндра или тела другой формы).
Для определения твердости почвы применяют различные по конструкции твердомеры ударного действия (копровые) и непрерывного заглубления. К первому типу относятся приборы Митчериха, Железнова, Захарова, Волкова, Киквадзе и др., ко второму - приборы Горячкина, Качинского, Ревякина, Голубева, Алексеева, приборы, разработанные в ВИСХОМе и др.
Твердомеры непрерывного заглубления получили наибольшее распространение. Схема одного из них показана на рис. 3. Такой твердомер целесообразно использовать и при определении сопротивлений при внедрении в почву конусных или конусно-цилиндрических игл борон. Если в этом приборе плунжер, который обычно выполняется в виде плоского горизонтального круглого тела, заменить на конус и прикрепить последний вместо плунжера к штанге твердомера (острием вниз), то получится прибор для определения сопротивлений при внедрении в почву конусной иглы. Он состоит из рукоятки 1, пружины 2, штанги 3 и деформатора (плунжера) 5. Нижний конец пружины 2 жестко связан со штангой 3 (упирается в жестко связанный со штангой упор 4), и при нажатии рукояткой 1 на пружину давление ее сжатия передается на штангу 3, а через эту штангу на деформатор 5, представляющий собой конус иглы. При такой конструкции давление сжатия пружины равно давлению деформатора (конуса) 5 на почву. Штанга 3 и конус (деформатор) 5 движутся по вертикали в направляющей 6. Верхнее положение рукоятки 1 совпадает с линией О-О, а деформация пружины по вертикали обозначена у.
В предлагаемом приборе также, как в твердомере Ревякина, запись пути X движения деформатора (конуса)
Рис. 3. Схема твердомера почвы с деформатором конусного типа: 1 - рукоятка, 2 - пружина, 3 - штанга, 4 - упор, 5 - деформатор, 6 - направляющая.
Рис. 4. Схема регистрирующей части прибора, представленного на рис. 3: 3 - штанга, 4 - упор, 5 - деформатор, 6 - направляющая, 7- линия деформации почвы иглой.
осуществляется по вертикали (в направлении X на рис. 2, 3 и 4), а запись деформации сжатия пружины - по горизонтали (перпендикулярно направлению пути X). На получаемой в регистрирующей части такого прибора (рис. 4) диаграмме путь деформации почвы откладывается, как уже указывалось, вниз по вертикали (рис. 4, отрезок X), а деформация сжатия пружины изображается по горизонтали (на рис. 4 это линия ав или линия аД параллельные оси Оу1). Изображение деформации почвы при условии, что она «течет», то есть продолжает деформироваться под действием постоянного давления, показано в виде вертикальной прямой АВ (рис. 4).
При такой конструкции прибора начало кривой деформации почвы на диаграмме будет находиться в точке О, а вид самой кривой будет зависеть от характера сопротивления почвы (например, ОАВ).
Величина силы сопротивления почвы проникновению в нее иглы будет (как уже указывалось) в определенном масштабе выражаться горизонтальным отрезком на диаграмме. Например, если с помощью диаграммы на рис. 4 необходимо узнать вертикальную силу, действующую со стороны конуса на почву на глубине X, то эта глубина на диаграмме будет равна отрезку Оа, а действующая вниз сила в определенном масштабе будет выражаться горизонтальным отрезком ав, умноженным на жесткость пружины прибора. Если же потребуется узнать вертикальную силу, действующую в точке а1 на глубине Оа1 вниз, то она будет равна горизонтальному отрезку а А на диаграмме, умноженному на жесткость пружины.
выводы. Анализ процесса прокола почвы иглами конусной и конусно-цилиндрической формы игольчатой бороны показал, что в зависимости от глубины погружения в почву иглы одной и той же конусности почва в зоне ее действия либо только сминается, либо наблюдается дополнительное сопротивление вследствие трения иглы относительно почвы. Поэтому при теоретическом и экспериментальном исследовании сопротивлений, преодолеваемых иглами во время их погружения в почву, необходимо учитывать особенности их сопротивлений на коническом и цилиндрическом участках, то есть полную глубину погружения игл.
Экспериментальное определение сопротивлений при внедрении в почву игл бороны возможно с помощью различных по конструкции твердомеров, которые подразделяются на два типа: ударные и непрерывного заглубления. Последние получили наибольшее распространение и их целесообразно использовать для определения сопротивлений почвы при внедрении в нее иглы, проведя модернизацию, путем замены обычных деформаторов таких приборов на конусные или конусно-цилиндрические. Модернизированный твердомер почвы непрерывного погружения позволяет экспериментально определять равнодействующую сил воздействия рабочей поверхности иглы на контактирующую с ней почву.
Литература.
1. Заика П.М. Теор1я сльськогосподарських машин. Т. 1 (частина 1). Машини та знаряддя для обробтку Грунту. Харюв: ОКО, 2001. 444 с.
2. Хайлис. Г.А. Основы теории и расчета сельскохозяйственных машин. К.: Изд-во УСХА. 1992. 235 с.
3. Кравчук В., Хайлис Г., Шевчук В. О качении дисков игольчатой бороны при перемещении по поверхности почвы // Технка i технологи АПК. 2011. № 10. С. 23-25.
4. Мазитов Н. К. Теория реактивнихрабочих органов почвообрабатывающих машин. Казань: Изд-во «ФЭН» Академии наук РТ, 2011. 280 с.
5. Ковалев Н.Г., Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Сельскохозяйственные материалы (виды, состав, свойства). - М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998. - 208 с., ил.
about THE soiL PuNOTuRiNG WiTH THE NEEDLEs oF A NEEDLE HARRoW G.A. Haylis1, M.M. Kovalev2, L.A. Talakh3, V.V. Shevchuk1
1 Ukrainian Research Institute of Forecasting and Test Equipment and Technologies for Agricultural Production named L.Pogorely
2All-Russian Research Institute for Mechanization of Flax Production 3Lutsk National Technical University
Summary. The analysis of process of soil puncturing with needles of conical shape of acicular harrows and apparatus used for measuring of soil resistance during puncturing are discussed. Three cases of needles immersion to the soil are considered: insignificant immersion to the soil of a cone of a needle, immersion to the soil of a cone of a needle and immersion to the soil of a cone and cylindrical part of a needle. In the first two cases only the conical part of a needle goes deep, and in the second case all cone goes deep, and in the third case goes deep both a cone and cylindrical part. In the first two cases in a cone area of coverage the soil is rumpled, and in the third case in a needle area of coverage, resistance more owing to its friction concerning the soil is added. Theoretical and experimental studies of resistance overcome by needles during their immersion in the soil need in the considering of a depth of immersion of needles. Experimental determination of resistance at introduction to the soil of a conical needle is made by means of hardness gages for determination of hardness of the soil, by replacement in them a usual deformator on a cone, or on the deformator consisting of a cone and cylindrical part. The offered scheme of the upgraded hardness gage of the soil allows defining experimentally the resultant of forces of a working surface influence of a needle on the soil contacting to this surface. Keywords: harrow, needle, soil, puncture, force, cone, apparatus.
