CC BY
16
УДК 635.21
И. В. Ворокосов
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
ГРУППА КОМПАНИЙ МТС «АГРО-АЛЬЯНС» I. V. Vorokosov
SUBSTANTIATION OF CONSTRUCTIVE PARAMETERS OF CULTIVATING TOOLS FOR PRESEEDING CULTIVATION AND GRAIN CROPS SOWING
GROUP OF MTS COMPANIES «AGRO-ALLIANCE»
Аннотация. Приведены результаты по обоснованию параметров положения опорных колес и высоты присоединения прицепного устройства универсального комбинированного орудия к прицепной серьге трактора.
Ключевые слова: ресурсосберегающие технологии; обработка почвы; комбинированное орудие.
Summary. The results are given for substantiation provision parameters of attachment supporting wheels and height of attachment trailer device of universal combine tool to tractor trailer link.
Keywords: resource-saving technologies; tillage; combined instrument.
I ääh
Игорь Владимирович Ворокосов
Ihar Vladimirovich Vorokosov кандидат технических наук [email protected]
Введение. Ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур предусматривают применение комбинированных, универсальных почвообрабатывающих орудий способных за один проход агрегата проводить несколько технологических операций. Для фермерских и крестьянских хозяйств с площадью пашни до 500 га, имеющих трактора класса тяги 20-30 кН, желательно иметь одно комбинированное универсальное орудие, способное выполнять предпосевную, основную обработки почвы и обработку пара [1-3].
В Курганской области имеется 724 хозяйства с обрабатываемой площадью пашни до 2000 га, в том числе 292 - до 200 га, 205 - до 500 га. Низкий уровень обеспеченности техникой в большинстве хозяйств, высокий физический износ сельхозорудий, приводит к нарушениям агротехнических требований и сроков проведения посевной, что отражается на урожайности зерновых культур и на рентабельности производства сельскохозяйственной продукции в целом. Для данного типа хозяйств нужна недорогая по цене, универсальная техника, которая способна при соблюдении агротехнических требований выполнять основные операции за один проход агрегата по минимальной технологии возделывания зерновых культур в агрегате с тракторами класса тяги 20-30 кН как основного трактора используемого фермерскими хозяйствами [4].
Методика. Нами разработано универсальное, комбинированное почвообрабатывающее орудие АППУ-3,6
для тракторов класса тяги 20-30 кН [5]. Данное орудие способно производить следующие технологические операции:
- предпосевную обработку почвы по стерневому и обработанному фонам;
- обработку пара на глубину до 12 см;
- основную осеннюю обработку почвы на глубину до 16 см;
- глубокое рыхление почвы до 35 см.
Возможность присоединения прессовой сеялки СЗ-
3,6 к данному орудию позволит производить предпосевную обработку почвы и сев зерновых культур с внесением стартовой дозы удобрений без разрыва технологической операций [6].
Для определения рационального положения опорных колес и высоты присоединения прицепного устройства орудия к прицепной серьге трактора hH, при рекомендуемых значениях реакции почвы на опорное колесо Qz=4-8 кН разработана расчетная схема (рисунок 1) и составлены уравнения равновесия статики [7].
В процессе работы, в варианте предпосевной обработки почвы и посева, по расчетной схеме (рисунок 1) на орудие действуют следующие силы: Rxjjf Rzjji- горизонтальная и вертикальная составляющая сил, действующих на i-ю лапу, кН; Rxg, Rzg- горизонтальная и вертикальная составляющая сил, действующих на дисковые рабочие органы, кН; Rxk, Rzk- горизонтальная и вертикальная составляющая сил, действующих на катки, кН; Go - сила тяжести орудия, кН; G - сила тяжести сеялки, кН;
c ' '
G3- сила тяжести зерна в бункере сеялки, кН; Rxcj, Rzcj- горизонтальная и вертикальная силы, действующей на i-й сошник сеялки, кН;
RXkc, Rzkc- горизонтальная и вертикальная силы, действующей на каток сеялки или другой рабочий орган, кН.
На орудии конструкцией предусмотрено два опорных колеса. Горизонтальную и вертикальную силы, действующие на опорные колеса, обозначим Qx и Qz. Силы Qxci и Qzci - силы реакции почвы на i-е опорное колесо сеялки.
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2017 Теаш^ские науки 73
Рисунок 1 - Расчетная схема комбинированного орудия для предпосевной обработки почвы и посева
Уравнение равновесия для оси X
-Р + Ял + Я + Я + О + Р = 0. (1)
хр хд хл хк ^х хс V '
Из уравнения (1) усилие на крюке трактора
Р = Я + Я + Я + О + Р . (2)
хкр хд хл хк ^х хс V '
Неизвестной силой в уравнении является Ох, величина которой зависит от места расположения и от расстояния Ьн. Для ее определения составляем уравнение равновесия для оси Т и уравнение моментов сил относительно точки О (точки присоединения орудия к трактору).
Р +О +Я -Я -в+Я +Р =0
жкр / жд жл 0 жк 2С
(3)
ОхН0+О2а2+1х)+Яхд(Н0+(ад/2))+Я2даз+1х)+Яхл(Но+(ал/2))+ +Я1л(^4+1х)+Яхк(Но+(ак/2))+Я1к(^5+1х)-Рхс(^с-Но) +
+Р (1+1 )-вЛ+1 )-Р (Н -Ь )+Р I =0 (4)
жс* 6 х 0х 1 х' хр* о н жкр х 4 '
Вертикальная составляющая силы тяги сеялки Р2С зависит от высоты присоединения прицепной серьги сеялки к орудию. Поскольку конструктивно Но =Ьс, вертикальная составляющая Рхса0.
Вертикальная составляющая силы тяги трактора Рхкр зависит от высоты присоединения орудия к прицепной серьге Ьн, тогда
В свою очередь: где 8 = ± 0,2 [9].
Р = Р tgy
жкр хр & '
Я,„ =8Я„
(5)
(6)
Я =иЯ (7)
хк г хк 4 '
где ^ - коэффициент трения качения катка ^=0,2-0,4 [9].
(8)
хд
где о - коэффициент, при а = 20-30°, о = 0,4-0,8 [10].
Подставляя полученные выражения (5)-(8) в уравнения (2) -(4) и решая их относительно силы Ох при различных значениях высоты Ьн, получим зависимости (9)-(10) для выбора рациональных параметров Ох и Ьн при различных значениях свойств почвы, глубины обработки и места расположения колес.
При рациональных параметрах рабочих органов и колес определили положение точки присоединения орудия к прицепной серьге Ьн, обеспечивающую устойчивую работу орудия на предпосевной обработке почвы с одновременным посевом, т. е. рациональные значения
силы Ох. Расчет рациональных параметров Ох и Ьн при различных значениях свойств почвы, глубине обработки и месте расположения колес проводили по полученной формуле (10).
О1=[-Яхд(Н0+(ад/2)+оаз+1х))-Яхл(Н0+(аг/2)-5а4+1х))-
Но+(и-а/2)+а5 +1х))+РхС(ьс-нс)+воа1+1х)]-
■ (1иНо+1-2+1^1 (9)
Ох=№о+Яхл-Яхд-ЯЛ-(Яхд+Яхл+Ях+РхЖ-ЬЛ
■ Ох+^Но-ь))-1 (10)
Согласно принятой конструктивной схеме орудия и выбранных расстояниях между рабочими органами, с учетом агротехнических требований по обработке почвы и конструктивных соображений, рациональным положением опорного колеса является расстояние ^=1,3 м, при этом реакция почвы на опорное колесо Ох находится в допустимых пределах 4-8 кН [8; 9]. Тогда при изменении свойств почвы при ^=1,3 м допустимые значения силы Ох можно регулировать изменением расстояния Ьн.
Результаты. По формуле (9) определена зависимость силы Ох от высоты Ьн при различных свойствах почвы, находящейся в пределах к=20-70 кН/м2 .
Результаты расчетов в виде графиков представлены на рисунке 2.
^=2,9 м, 1-3 =2,15 м, 14=2,85 м, ^5=4,2м, Ьс=0,45 м Рисунок 2 - Зависимость силы Ох от месторасположения опорного колеса при различных свойствах почвы к и высоты присоединения к трактору Ьн
На рисунке 2 рекомендуемая область заштрихована, видно, что с увеличением расстояния от 0,5 до 2,5 м. при перемещении колеса по оси X (рисунок 1) величина реакции почвы на опорное колесо С)2 уменьшается. Так, при к=20 кН/м2 и Лн=0,1 м величина силы 02 уменьшается с 11,3 кН до 4,8 кН.
При увеличении высоты присоединения орудия Лн величина реакции почвы на опорное колесо (Этакже
уменьшается. Возрастание удельного сопротивления почвы к до приводит к тому, что сила 02 снижается.
Определена зависимость силы 02 от высоты Лн при различных свойствах почвы на предпосевной обработке почвы, находящейся в пределах к=20-70 кН/м2. Результаты расчетов в виде графика представлены на рисунке 3.
^,=1,3м, ^ =2,9м, Ц=2,15м, Л =0,45 м, 1Л=2,85м, ^ =4,2м, а =0,05 м, а =0,06 м, а =0,05 м
'4' '5' 'а' 'л' ' к '
Рисунок 3 - Зависимость силы 02 от высоты присоединения к трактору Лн при различных свойствах почвы к
на предпосевной обработке почвы
На рисунке 3 рекомендуемая область заштрихована, видно, что обеспечение допустимого значения силы 02 в пределах от 4 до 8 кН, при изменении удельного сопротивления почвы в пределах к=20-70 кН/м2 высота присоединения прицепной серьги от поверхности поля Лн в зависимости от производимой технологической операции находится в пределах от 0,1 до 0,4 м и может изменяться в процессе работы при помощи регулировочного винта, расположенного на навеске орудия, а также при помощи гидравлической системы трактора.
Выводы. На основе полученных зависимостей обоснованы рациональные параметры месторасположения колес и высоты присоединения орудия к прицепной серьге трактора Лн при рекомендуемых значениях реакции почвы на опорное колесо 07=4-8 кН для предпосевной обработки почвы и посева они составляют ^=1,3 м, Лн = 0,100,40 м. Таким образом, с выбранными конструктивными параметрами орудия агрегат может работать с минимальным тяговым сопротивлением с соблюдением агротехнических требований к обработке почвы и посеву зерновых культур.
Список литературы
1 Архипов А. С., Оплетаев С. И. Состояние парка посевных машин Зауралья // Сто лет Сибирской маслодельной кооперации : материалы международной научно-практической конференции. Том 4. - Куртамыш, 2007. - С. 41-44.
2 Чумаков В. Г., Копыленко Л. Ю. Способы борьбы с уплотнением почвы // Вестник Курганской ГСХА. - 2014. - № 2. - С. 65-67.
3 Протокол № ИЦ -02 - 2011 Предварительные испытания агрегата полунавесного АППУ-3.6 + СЗ- 3.6. -Челябинск, 2011. - 53 с.
4 Пат. 2441357 «Комбинированный почвообрабатывающий и посевной агрегат» / Рахимов Р. С., Кузнецов Н. А.,
Ворокосов И. В., Амосов Г. И. // Изобретения, полезные модели: бюллетень. - 2012. - № 4.
5 Бледных В. В. Устройство, расчет и проектирование почвообрабатывающих орудий. - Челябинск, 2010.
- 203 с.
6 Рахимов Р. С. Повышение эффективности технологического процесса работы противоэрозионных почвообрабатывающих машин : дисс. ... докт. техн. наук.
- Челябинск, 1990. - 434 с.
7 Синеоков Г. Н., Панов И. М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. - М. : Машиностроение, 1977. - 328 с.
