CC BY
26
Анализ дисковых орудий с рядным расположением сферических дисков
ЕВ. Припоров к.т.н., АС. Фроленко, соискатель, ДЛ. Усачёв,
соискатель, ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
Урожайность культур, как известно, определяется качеством семенного материала. Проведённые исследования позволили выявить оптимальные технологические параметры воздушно-решётной зерноочистительной машины при разделении компонентов вороха [1 — 5]. Авторами доказано, что установка фотоэлектронного сепаратора в составе технологического зерноочистительного комплекса позволяет повысить качество семенного материала [6]. Важный фактор повышения плодородия почвы — качественное внесение минеральных удобрений, отвечающее агротехническим требованиям. Предложена конструкция центробежного аппарата, позволяющая снизить расход удобрений и повысить его эффективность [7]. Выбор режима работы и обеспечение продольной устойчивости трактора позволяет методика, разработанная авторами [8, 9].
Материал и методы исследования. В ресурсосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур широкое распространение получают дисковые рабочие органы с размещением сферических дисков параллельными рядами или, что равнозначно, установка дисков на индивидуальной оси. Основное достоинство этих орудий в сравнении с традиционным батарейным размещением сферических дисков — снижение расхода топлива и повышение надёжности работы. Сферический диск дисковой бороны прикреплён к раме на индивидуальной оси и в процессе движения агрегата подрезает пласт и обеспечивает последующее крошение.
Ведущие производители дисковых орудий с установкой диска на индивидуальной оси: ОАО «Белагромаш-Сервис имени В.М. Рязанова», г. Белгород, ООО «БДМ-Агро», г. Краснодар, и ряд других. Анализ дисковых орудий этих производителей свидетельствует, что число рядов составляет два или четыре, диаметр сферического диска 560 мм.
Расстановка сферических дисков на раме дискового орудия должна обеспечить их установку так, чтобы возникающие силы от реакции почвы в горизонтальной плоскости были симметричны относительно продольной оси агрегата. Для выполнения этого условия сферические диски в параллельных рядах устанавливают так, что один ряд проводит обработку «в свал», а другой «в развал». В соседних рядах сферические диски установлены с противоположным направлением выпуклости. При этом общее количество рядов, осуществляющих обработку «в свал», и общее количество рядов, осуществляющих обработку «в развал», должно быть одинаково для дискового орудия.
Интервал рабочей скорости движения дисковой бороны с 2- или 4-рядным расположением рабочих органов составляет 10 — 12 км/ч. Угол атаки дисков дисковой бороны варьирует в интервале 0 - 30°, чаще 25°.
На рынке сельскохозяйственной техники в последние годы появились дисковые мульчировщики с 2- или 4-рядным расположением сферических дисков. Основное назначение этих дисковых орудий помимо подготовки почвы к посеву - проведение мульчирования почвы растительными остатками. Отличительными особенностями дискового мульчировщика от дисковой бороны являются более высокая рабочая скорость движения агрегата, установка каждого диска на упругой стойке, а сферические диски установлены под углом 20°.
Каждый сферический диск 2-рядного дискового мульчировщика закреплён на индивидуальной спиральной стойке. В процессе движения агрегата диск совершает колебания, что способствует самоочистке междискового пространства от растительных остатков и влажной почвы. Интервал рабочей скорости движения 2-рядного мульчировщика 12 — 18 км/ч. В 4-рядном дисковом мульчировщике каждый диск установлен на С-образной стойке. В процессе движения мульчировщика с рабочей скоростью 12 — 15 км/ч возникают низкочастотные колебания, которые способствуют самоочистке диска.
Результаты исследования. Качественные показатели работы дискового орудия зависят от величины нагрузки на диск, расстояния между соседними дисками в ряду и расстояния между следами дисков в параллельных рядах.
Пусть орудие имеет общую массу Q, общее количество дисков составляет п0, тогда величина массы, приходящейся на сферический диск во время рабочего хода, составит:
б
Ч
(1)
п„
где ^ — конструктивная масса дискового орудия, приходящаяся на сферический диск, кг; Q — конструктивная масса дискового орудия, кг; п0 — общее количество сферических дисков дискового орудия.
От значения величины нагрузки зависит стабильность глубины обработки по длине рабочего хода при изменении физико-механических свойств почвы.
Если дисковое орудие содержит общее количество дисков по, а рабочая ширина орудия В, то расстояние между соседними следами дисков в параллельных рядах составит:
I = В,
сл '
п„
(2)
где 1сл — расстояние между соседними следами, м.
При числе дисков в ряду пр расстояние между соседними дисками в ряду определится по выражению:
', = В.
п р
(3)
В таблице представлены некоторые параметры технической характеристики дисковых орудий с их установкой на индивидуальной оси.
По таблице видно, что нагрузка на диск у 2-ряд-ного дискатора составляет 53 — 54 кг, а у 2-рядного мульчировщика ДМ 5*2 эта величина составляет 132,5 кг. Увеличение нагрузки на диск достигается за счёт увеличения конструктивной массы дискового орудия путём установки балластных грузов на раму.
Из представленных в таблице данных следует, что 4-рядное дисковое орудие по сравнению с 2-рядным имеет больше значение расстояния между дисками в ряду, что снижает забивание меж-
дискового пространства растительными остатками и влажной почвой. Расстояние между следами дисков в параллельных рядах 4-рядного дискового орудия меньше, чем аналогичная величина у 2-рядного орудия. Уменьшение расстояния между следами дисков в параллельных рядах способствует более качественному измельчению почвы по рабочей ширине захвата.
На основе обработки данных технической характеристики дисковых орудий с 2-рядным и 4-рядным расположением рядов установлена функциональная зависимость часовой производительности агрегата от рабочей ширины захвата для каждого типа дисковой бороны и дискового мульчировщика. На основе обработки данных технической характеристики был построен график зависимости часовой производительности дискового орудия от рабочей ширины при количестве рядов 2 или 4 для дисковой бороны и дискового муль-чировщика. Этот график представляет линейную зависимость. Для определения величины коэффициентов линейного уравнения использован метод наименьших квадратов. Расчёты по оценке достоверности полученной эмпирической зависимости часовой производительности дискового орудия от
Параметры технической характеристики дисковых орудий с закреплением сферического диска
на индивидуальной оси
Марка дискового орудия Рабочая ширина захвата, м Масса конструкционная, кг Количество дисков Расстояние между следами дисков Производительность орудия, га/ч Удельная нагрузка на диск, кг
в ряду общее в ряду между соседними дисками
2-рядная дисковая борона (навесной)
БДМ 2*2 2,1 850 8 16 0,263 0,131 2,52 53,12
БДМ 2,4*2 2,4 970 9 18 0,267 0,133 2,88 53,88
БДМ 3,2*2 3,2 1300 12 24 0,267 0,133 3,84 54,167
4-рядная дисковая борона (полунавесной)
БДМ 2,4*4 2,4 2656 6 24 0,40 0,10 3,60 110,67
БДМ 3,2*4 3,2 2899 8 32 0,40 0,10 4,80 90,59
БДМ 4*4 4,0 3335 10 40 0,40 0,10 6,0 83,38
БДМ 5*4 5,0 4128 12 48 0,42 0,10 7,50 86,0
БДМ 6*4 6,0 4764 14 56 0,43 0,11 9,0 85,07
2-рядный дисковый мульчировщик (полунавесной)
ДМ 3*2 3,0 3100 12 24 0,25 0,125 5,40 129,2
ДМ 4*2 4,0 3410 17 34 0,24 0,118 7,20 100,3
ДМ 5*2 5,0 5566 21 42 0,24 0,119 9,0 132,5
ДМ 6*2 6,0 6250 25 50 0,24 0,122 10,8 125,0
ДМ 7*2 7,0 6905 29 58 0,241 0,121 12,6 119,1
ДМ 9*2 9,0 9320 37 74 0,243 0,122 16,2 125,9
4-рядный дисковый мульчировщик (полунавесной)
ДМ 3,2 3,2 3402 8 32 0,40 0,10 4,80 106,31
ДМ 4 4,0 3821 10 40 0,40 0,10 6,0 95,53
ДМ 5,2 5,0 5100 13 52 0,40 0,10 7,8 98,08
рабочей ширины захвата свидетельствовали, что расхождение фактического и расчётного значений величины производительности не превышает 2%.
Зависимость часовой производительности 2-рядной дисковой бороны от рабочей ширины захвата имеет вид:
W = 1,2 В, (4)
где W — часовая производительность дисковой бороны, га/ч;
В — рабочая ширина захвата, м.
На рисунке 1 представлена зависимость часовой производительности от рабочей ширины захвата дисковой бороны с 2-рядным расположением рабочих органов.
Рис. 2 - Зависимость производительности 2-рядного мульчировщика от рабочей ширины захвата
Зависимость производительности 4-рядного дискового мульчировщика и 4-рядной дисковой бороны от рабочей ширины захвата имеет вид:
W = 1,5 В. (6)
Полученная зависимость свидетельствует о равенстве значений производительности дискового
Рис. 1 - Зависимость производительности дисковой бороны с 2-рядным расположением рабочих органов от рабочей ширины захвата
Эмпирическая зависимость теоретической производительности полунавесного 2-рядного дискового мульчировщика от рабочей ширины захвата имеет вид:
W = 1,8 В. (5)
График зависимости часовой производительности дискового мульчировщика с 2-рядным расположением рабочих органов от рабочей ширины захвата представлен на рисунке 2.
Рис. 3 - Зависимость часовой производительности от рабочей ширины захвата 4-рядной дисковой бороны и 4-рядного дискового мульчировщика
мульчировщика и дисковой бороны с 4-рядным расположением сферических дисков от рабочей ширины захвата. Однако рабочая скорость муль-чировщика отличается незначительно от дисковой бороны. Эта зависимость представлена на рисунке 3.
Выводы. Дисковые орудия с установкой каждого диска на индивидуальной оси имеют количество рядов 2 или 4, диаметр диска 560 мм, угол установки дисков — до 300.
Наибольшее значение удельной нагрузки на диск при фиксированной ширине захвата имеет 2-рядный дисковый мульчировщик и составляет до 129 кг. Навесные 2-рядные дисковые бороны имеют величину нагрузки на диск до 54 кг. От величины этого параметра зависит стабильность глубины обработки по длине рабочего хода.
Расстояние между следами дисков с 4-рядным их расположением в параллельных рядах составляет 0,1 м, что свидетельствует об интенсивном измельчении почвы по рабочей ширине захвата в сравнении с 2-дисковым орудием. Расстояние между соседними дисками в ряду имеет наибольшее значение у 4-рядного дискового орудия. Это снижает вероятность забивания междискового пространства растительными остатками и влажной почвой;
При одинаковой рабочей ширине захвата 4-рядной дисковой бороны и 4-рядного дискового мульчировщика часовая производительность этих орудий одинакова. Однако рабочие скорости движения этих дисковых орудий отличаются незначительно.
Наибольшее значение производительности имеет 2-рядный дисковый мульчировщик по сравнению с аналогичной дисковой бороной при одинаковой рабочей ширине захвата.
Литература
1. ОАО «Белагромаш-Сервис имени В.М. Рязанова». Каталог продукции. [Электронный ресурс].иЯЬ: // www.belaqгomash. ги.
2. Шафоростов В.Д., Припоров И.Е. Усовершенствование универсального семяочистительного комплекса. // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 8 — 1 (27). С. 71 — 73.
3. Шафоростов В.Д. Припоров И.Е. Оптимизация конструктивных параметров подающего устройства воздушно-решётной зерноочистительной машины МВУ—1500 // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень
Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2012. № 1 (150). С, 106-109.
4. Шафоростов В.Д., Припоров И.Е. Моделирование процесса сепарирования семян подсолнечника в вертикальном пневмоканале ветро-решётных зерноочистительных машин // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2011. № 1 (146-147) С, 113-118.
5. Припоров И.Е. Механико-технологическое обоснование процесса разделения компонентов вороха семян подсолнечника на воздушно-решётных зерноочистительных машинах. Краснодар, 2016.
6. Припоров И.Е. Обоснование применения оптического фотоэлектронного сепаратора в составе универсального семяочистительного комплекса // Конкурентная способ-
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ность отечественных гибридов, сортов и технологии возделывания масличных культур: сб. матер. VIII междунар. конф. молодых учёных и специалистов. Краснодар, 2015. С, 138-141.
7. Патент на изобретение RUS 2177217 Центробежный рабочий орган для рассева сыпучего материала / Якимов Ю.И., Припоров Е.В., Иванов В.П., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б. заявл. 14.03.2000.
8. Припоров Е.В. Определение энергосберегающего режима работы тягового агрегата // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. №5 (15). С, 92-95.
9. Припоров Е.В. Повышение продольной устойчивости навесных агрегатов // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. №5 (15). С, 115-119.
