Повышение эффективности обработки почвы путем применения вибрационных рабочих органов с использованием гибких трубчатых элементов
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования.
Значения плотности и твердости почвы значительно варьируют на разных участках поля, поэтому при традиционной обработке почвы машины в ходе работы эти показатели не учитываются. Как следствие, неравномерное развитие корневой системы, неравномерный рост растений, уменьшение урожайности. В этой связи актуальным является разработка современных почвообрабатывающих машин, обеспечивающих оптимальные агротехнические показатели почвы. Даже в пределах небольшого участка поля необходимо избирательно, дифференцировано подходить к обработке почвы. Переуплотненные участки необходимо разуплотнять, обрабатывать с минимальными затратами энергии. Задача достичь оптимальной плотности почвы по всей поверхности поля. Для этого необходима дифференцированная обработка каждого участка с разными режимами воздействия рабочих органов.
Научная гипотеза.
Выбор оптимальных режимов работы при культивации почвы способствует повышению качества обработки почвы, опт
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПОСТАНОВКА ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1.1 Обзор технических решении или технологий 9
1.2 Обзор расчетов и математических моделей 25
1.3 Обзор методик картирования 48
1.4 Выводы, постановка вопроса и задачи исследования 57
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 59
2.1 Математическая модель взаимодествия рабочего органа культиватора со стойкой в виде гибкого трубчатого элемента с почвой Результаты сопоставления расчетной чувствительности с экспериментальными данными для пружин с переменной по периметру сечения толщиной стенки и результатами расчета энергетическим методом . 64
2.2 Моделирование напряженно деформированного состояния стойки методом конечных элементов 64
2.3 Выводы к главе 68
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 69
3.1 Программа проведения лабораторных экспериментов 69
3.2 Оборудование и приборы для проведения экспериментов 70
3.3 Методика проведения лабораторных исследований 74
3.3.1 Сбор данных для лабораторных исследований 74
3.3.2 Проведение лабораторных исследований 75
3.4 Математическая обработка результатов экспериментальных исследований 77
3.5 Выводы к главе 78
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 81
4.1 Результаты лабороторных исследований 81
4.2 Выводы главе 83
5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 84
5.1. Затраты на изготовление системы снижения тягового сопротивления для культиватора КПЭ–3,8 84
5.2 Расчет экономической эффективности применения системы 87
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 91
СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХИСТОЧНИКОВ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. STUDI ANALITIS SELF-EXCITED VIBRATION PADA VIBRATORY-TILLAGE SUPARMAN GUNARDI'S Sakai K. Part II: Vibratory Tillage Implement, of chapter 4: Power tillage equipment. in advances in soil dynamics volume 3. Uphadaya S.K. Chancellor, W. J. Perumpral J. V. Wulfsohn D. and Way TR. St. Joseph, Mich.: ASABE, Copyright 2009 American Society of Agricultural and Biological Engineers, eds., (2009), pp. 376-398
2. Патент № 2712893 C1 Российская Федерация, МПК A01B 35/06. Рыхлитель вибрационный : № 2019105399 : заявл. 26.02.2019 : опубл. 31.01.2020 / Х. И. Куса, Б. Ф. Тарасенко ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина".
3. Константинов, М. М. Обоснование параметров вибрационных почвообрабатывающих машин / М. М. Константинов, С. Н. Дроздов, Д. П. Юхин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2012. – № 5(37). – С. 77-80.
4. Константинов М.М., Юхин Д.П., Дроздов С.Н. Патент No2415526 Почвообрабатывающий агрегат. Бюл. No 12. М., 2009. 4 с.
5. Патент № 2309566 C1 Российская Федерация, МПК A01B 35/26, A01B 35/32. Рабочий орган культиватора с элементами вибрации : № 2006109295/12 : заявл. 23.03.2006 : опубл. 10.11.2007 / Н. М. Беспамятнова, С. В. Кравченко ; заявитель Государственное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства"
6. Патент № 2415526 C1 Российская Федерация, МПК A01B 35/32, A01B 39/28. Почвообрабатывающий агрегат : № 2009137428/21 : заявл. 09.10.2009 : опубл. 10.04.2011 / М. М. Константинов, Д. П. Юхин, С. Н. Дроздов ; заявитель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный аграрный университет".
7. Дубровский А.А. Вибрационная техника в сельском хозяйстве. М.: Машиностроение, 1968.
8. Авторское свидетельство № 404436 A1 СССР, МПК A01B 35/28. Культиватор-плоскорез с вибрационными рабочими органами : № 1809985/30-15 : заявл. 17.07.1972 : опубл. 22.10.1973 / Б. А. Ксенофонтов, А. А. Салов ; заявитель Сибирский научно-исследовательский и проектный институт газонефтепромыслового строительства.
9. Sakai K. Part II: Vibratory Tillage Implement, of chapter 4: Power tillage
equipment. in advances in soil dynamics volume 3. Uphadaya S.K.
Chancellor, W. J. Perumpral J. V. Wulfsohn D. and Way TR. St. Joseph,
Mich.: ASABE, Copyright 2009 American Society of Agricultural and
Biological Engineers, eds., (2009), pp. 376-398
10. 1 Choa, S. L. and W. J. Chancellor. 1972. Optimum design and operation parameters for a resonant oscillating subsoiler. TRANSAC-TIONS of the ASAE 16(6): 1200-1208.
11. J.T. Gunn, and V.N. Tramontini, 1955, Oscillation of tillage implements, Agricultural Engineering, 36(11), Pp.725.
12. R N V Gowripathi Rao, Nedunuri & Chaudhary, Himanshu. (2018). A review on effect of vibration in tillage application. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 377. 012030. 10.1088/
Содержание эрозионно-опасных частиц в слое почвы 0–5 см определяли до и после прохода агрегата. На каждом проходе отбирали пробы массой не менее 2,5 кг. Отобранные пробы почвы в лабораторных условиях доведены до воздушно–сухого состояния и просеивали через решета с различным диаметром отверстий. Массу фракции – проход решета диаметром 1мм – взвешивали с погрешностью не более ± 10 г. Массовую долю эрозионноопасных частиц определяют по формуле.
Вынос влажного слоя почвы на поверхность определяли путем отбора проб по слоям через каждые 5 см на глубину до 15 см. До прохода машины пробы на влажность отбирали в двукратной повторности в трех точках. После прохода машины пробы на влажность отбирали в тех же точках, что и до прохода.
В результате при проведении экспериментов оптимальная влажность почвы способствовала качественному рыхлению. Количество комков почвы до 25 мм в результате обработки почвы составляет 82,6…98,2%, удовлетворяет нормам ТУ (не менее 80%).
Испытываемый рабочий орган выдерживает заданную глубину обработки, при этом устойчивость хода рабочих