CC BY
116
Были получены следующие результаты. Достоверной зависимости между значениями абсолютной влажности почвы и ее модулем упругости 1-го рода не выявлено. При влажности почвы в пределах 8,9...20,7 % значения модуля упругости находились в диапазоне 2,027.4,430 МПА. Минимальное значение модуля упругости получено при абсолютной влажности 10 %, а максимальное значение — 15,5 %.
Тенденцию повышения модуля упругости почвы с увеличением влажности почвы в данном интервале авторы связывают с преобладающей ролью плотносвязанной и рыхлосвязанной воды, которая повышает упругость межагрегатных связей.
Список литературы
1. Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойств почвы / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. — М.: Агропромиздат, 1986. — С. 198.
2. Машиностроение. Энциклопедия / И.П. Ксене-вич [и др.]. — М.: Машиностроение. Сельскохозяйственные машины и оборудование, 1998. — С. 120.
3. Гольдштейн, М.Н. Механика грунтов. Основания и фундаменты / М.Н. Гольдштейн, А.А. Царьков, И.И. Черкасов. — М.: Транспорт, 1981. — С. 57.
4. Кушнарёв, А.С. К методике определения модулей упругости и сдвига почвы / А.С. Кушнарёв // Сб. науч. тр. Мелитопольского института механизации сельского хозяйства. — Мелитополь, 1971. — С. 3.
УДК 631.311:669.13
Н.М. Соловьёв, канд. техн. наук А.Г. Дорошенко, канд. техн. наук Е.В. Годлевская, канд. пед. наук
Челябинская государственная агроинженерная академия
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПЛУЖНЫХ ЛЕМЕХОВ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА
В процессе эксплуатации почвообрабатывающих машин их рабочие органы, контактирующие непосредственно с почвой, подвергаются динамическим нагрузкам, абразивному износу, химическому воздействию внешней среды. Это вызывает быстрый износ таких деталей, поэтому работы, связанные с повышением износостойкости материалов, предназначенных для изготовления рабочих органов почвообрабатывающих машин (лемехов, лап культиваторов, дисков и др.), являются актуальными.
В статье рассматриваются результаты эксплуатационных испытаний опытных лемехов из высокопрочного чугуна [1] и стальных лемехов, лезвие которых было упрочнено наплавкой сормайта-1. Этим испытаниям предшествовала длительная проверка работоспособности чугунных лемехов (более 2000 шт.) в условиях рядовой эксплуатации в различных хозяйствах Челябинской области.
Практика показывает, что характер изнашивания рабочих органов почвообрабатывающих машин зависит от почвенных условий [2, 3]. Поэтому для эксплуатационных испытаний были выбраны различные почвенно-климатические зоны Челябинской обл. (Чебаркульский, Троицкий, Варненский р-ны). Условия испытаний представлены в таблице.
На эксплуатационные испытания было поставлено 30 лемехов: из них 15 опытных и 15 стальных, наплавленных сормайтом-1 (лезвийная часть леме-
ха). Стальные лемеха были контрольными по отношению к опытным.
Масса и габаритные размеры опытных лемехов превышали массу и габаритные размеры стальных (рис. 1).
Превышение массы — следствие увеличения размера носка опытного лемеха в сторону полевого обреза и ширины. Средняя масса базовых (стальных) лемехов составляла 3824 ± 145 г. Разница средней массы между опытными и базовыми лемехами составляла 976 г.
Средняя твердость незакаленных чугунных лемехов — 249 НВ, закаленных — 302 НВ.
Испытания проводились с использованием пахотных агрегатов в составе тракторов К-700 + + 8-корпусный плуг и трактор Т-4А + 4-корпусный плуг. Лемеха расставлялись на плугах поочередно: опытный—стальной—опытный— и т. д. В результате на 8-корпусном плуге одновременно испытывались 4 опытных и 4 стальных лемеха, а на 4-корпус-ном плуге — 2 опытных и 2 стальных.
Режим пахоты при испытаниях (скорость движения, агрегаты, глубина) в каждом хозяйстве выдерживались примерно постоянными. При этом учитывались наработка на агрегат и на отдельный лемех.
Выбраковочными параметрами лемехов (из-за многообразия типов почв) были: уменьшение ширины лемеха (износ) более 14 мм или затупление режущего лезвия более 3 мм, или износ по толщи-
41
Характеристика условий испытаний (СТО АИСТ 4.1-2004 и ГОСТ 20915-75)
Параметр ГУ ОПСП АО «Толсты», отд. АО «Толсты», ОПХ «Тимирязев- ОПХ «Тимирязев-
«Троицкое» «Комсомольское» отд. «Центральное» ское» ское»
Состав агрегата К-700 + ГШ-8-40 К-700 + ПН-8-40 К-700 + ПН-8-40 Т-150 + ПН-4-35 ДТ-75М + ПН-4-35
Вид работы Вспашка Вспашка Вспашка Вспашка Вспашка
Рельеф (уклон) Ровный Ровный Ровный 4° 2°
Тип почвы Чернозем обык- Чернозем обык- Чернозем обык- Темно-серая Лугово-чернозем-
новенный солон- новенный карбо- новенный непол- лесная ная выщелоченная
цеватый натный норазвитый
Содержание
гумуса, % 6,1 3,1 2,8 3,3 4,7
Механический Тяжелосуглини- Тяжелосуглини- Легкосуглини- Среднесуглини- Тяжелосуглини-
состав стый стый стый, крупнопылеватопесчаная стый, слабокаменистая, щебенчатая стый
Влажность
почвы в слоях, %
0.10 см СЧ сп сч 14,9.15,3 15,7.16,1 20,3.21,5 22,4.22,7
10.20 см 24,1.24,8 13,8.14,7 16,2.15,3 21,1.21,8 23,1.24,0
20.30 см 23,9.24,6 14,6.14,8 14,8.16,2 ,9 2, 2 ,3 2, 2 23,6.23,9
Твердость почвы
по слоям, МПа
0.10 см 1,17 1,87 1,41 1,31 1,74
10.20см 2,04 3,93 2,83 1,37 3,25
20.30 см 2,51 4,55 3,07 2,30 3,98
Фон Стерня ячменя Стерня пшеницы Стерня пшеницы Стерня овса Стерня пшеницы
стью до 0,5 г. Линейный износ лемеха определяли следующим образом: толщина режущего лезвия — замером микрометрической скобой с точностью до 0,1 мм, через каждые 20 мм длины лемеха со стороны лезвия, мм. Ширина и длина лемеха замерялась с помощью линейки, мм.
Для оценки характера и значения линейного износа с лемехов до и после испытания снимались на ватман профили контуров лемехов. Эксплуатационные испытания опытных и стальных лемехов проводились с привлечением Челябинской МИС.
Выбраковочными параметрами лемехов при вспашке почв, кроме песчаных, супесчаных, каменистых, щебенчатых, гравийных, в процессе испытания были: затупление лезвия более 3 мм и износ лемеха по ширине (предельный размер лемеха 92 мм). При этом были варианты: либо затупление больше предельного, либо предельный размер его ширины, или оба параметра одновременно — износ лезвия и ширина лемеха.
У стальных лемехов в первую очередь тупилось лезвие (нормальная толщина лезвия 1 мм, предельная — 3 мм).
При вспашке песчаных, супесчаных, каменистых, щебенчатых, гравийных почв лемех выбраковывали из-за значительного износа носовой части при вполне работоспособном лезвии и допустимой ширины лемеха. Весовой контроль износа лемехов в процессе испытаний позволил выяснить интенсивность изнашивания лемехов в зависимости от поч-
б
Рис. 1. Опытные и стальные лемеха:
а — литые чугунные; б — ПЛЖ-31-702 стальные, штамповка с наплавлением с тыльной стороны твердым сплавом (сормайт-1)
не носовой части более 7 мм [2], учитывалось также уменьшение длины лемеха.
По интенсивности нарастания износа лемех можно разделить на три зоны: I — носовая часть;
II — лезвие; III — средняя часть и пятка.
При испытаниях критерием долговечности лемехов служили весовой и линейный износы, т. е. лемеха взвешивались и подвергались замеру по линейным размерам: толщине режущего лезвия, ширине и длине лемеха, а также визуально оценивался характер изнашивания лемеха. Лемеха снимались с испытаний в основном при полном их линейном износе.
Весовой износ определяли взвешиванием каждого лемеха до и после испытаний с точно-
200
180
160
140
ей
^ 120 -] Л100
I 80
К 60
40
20
0
18’6 14,1
1
37,6
венных условии и, в первом приближении, определить их ресурс.
Линейный износ лемехов в процессе испытаний позволил выяснить возможное увеличение или уменьшение их ресурса в зависимости от технологии изготовления, условий эксплуатации, а также окончательно выбраковывать лемех.
Испытания опытных и стальных лемехов, наплавленных сор-майтом-1, в различных хозяйствах, в различных почвенных условиях, показали следующие результаты.
1. Наработка и износ на 1 лемех (рис. 2, 3) в различных хозяйствах оказались различными и изменяются: у опытных лемехов от 1,75 до 37,5 га на лемех, у стальных наплавленных сормайтом-1, от 1,75 до 18,75 га.
2. Наилучший результат испытаний по опытным лемехам был получен в АО «Скалистый» Троицкого р-на Челябинской обл. (почвы средние и тяжелые суглинки).
При наработке на 1 опытный лемех 37,5 га и 18,75 га на стальной наплавленный сормайтом-1 интенсивность изнашивания опытного лемеха оказалась в 3,3 раза меньше стального. Проведенная после испытаний дефектация лемехов показала пригодность опытных лемехов для дальнейшего использования, стальные же были выбракованы по износу лезвия, фактическая толщина которых была 5.6 мм против допустимой менее 3 мм, и износу носка.
За время испытаний, вспашки 300 га агрегатом К-700 с 8-кор-пусным плугом, были заменены по причине предельного износа два комплекта стальных лемехов, в то время как опытные лемеха не только не достигли предельного износа, но и оказались годными для дальнейшей работы.
3. Опытные лемеха, испытываемые в АО «Толсты», центральное отделение Варненского р-на, при наработке 1,75 га на 1 лемех (стальной или опытный) показали по износу, весовому и линейному, вполне сопоставимые результаты с износами стальных лемехов, но интенсивность изнашивания стальных лемехов на 17 % выше опытных.
4. Результаты испытаний опытных и стальных лемехов в ОПХ «Тимирязевское», Чебаркульско-
172,3
169,1
146,9
129,1
72,6
116,9
57,71
17
3
Виды почв
□ Сталь □ Чугун
Рис. 2. Наработка на 1 лемех:
чернозем солонцеватый, среднесуглинистый с примесью тяжелого суглинка (АО «Скалистый»); 2 — чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый (ОПХ «Тимирязевское». Агрегат ДТ-75 + 4-корпусный плуг); 3 — среднесуглинистая, слабокаменная, щебенчатая (ОПХ «Тимирязевское». Агрегат Т-150 + 4-корпусный плуг); 4 — чернозем карбонатный тяжелосуглинистый (АО «Толсты», Комсомольское отделение); 5 — чернозем легкосуглинистый, крупнопылевато песчаный (АО «Толсты», Центральное отделение)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
18,75
4,76 4,75
66
6,6 6,6
1,75 1,75 І І I
1
3
Виды почв
□ Сталь □ Чугун
Рис. 3. Износ на 1 лемех
го р-на, на почвах состава чернозем, выщелоченный тяжелосуглинистый при наработке на 1 лемех (стальной или опытный) 6,5 га по всем параметрам линейного износа почти одинаковые. Опытный и стальной лемеха годны для дальнейшей работы, но у стального необходимо заточить лезвие. Линейный износ опытных и стальных лемехов представлен на рис. 4, 5.
В ОПХ «Тимирязевское» по весовому износу опытные лемеха показали худшие результаты по сравнению со стальными.
80
70
60
£
З 50
о"
о
к 40
СП
К
30
20
10
0
73
76 73
П Л
43,5
27
22,5
24,5
9,8 8,5
3
Виды почв
□ Сталь
Чугун
Рис. 4. Линейный износ чугунных и стальных лемехов (износ носка лемеха)
25
~ 20
о
о
н
СП
и « 15 ы н
=£
о
к 10 ч
12
20
10
10
6,25
8,1 7,5
3
Виды почв
□ Сталь
Чугун
Рис. 5. Линейный износ чугунных и стальных лемехов (износ середины лемеха)
Это объясняется следующим. Замер габаритных размеров опытных и стальных лемехов показал, что опытные лемеха, установленные на агрегатах ОПХ «Тимирязевское», оказались в зоне носка длиннее на 10 мм по сравнению со стальными. В результате эти 10 мм длины лемеха при установке его на корпус плуга выступали перед обрезом корпуса. Это, во-первых, увеличило в зоне носка у опытного лемеха площадь (путь) износа по сравнению со стальными лемехами, во-вторых, зона носка опытного лемеха испытывала в процессе работы на выступающую часть носка (на 10 мм) большее удельное давление, чем на остальной части лемеха [3]. В результате в процессе работы у носка опытного лемеха снималось больше металла, чем с носка стального, а, следовательно, весовой износ опытного лемеха из-за этого получился больше. Если бы наработка на лемеха была больше, то в дальней-
шем этот выступ был бы изношен и весовой износ лемехов стабилизировался бы.
5. В хозяйствах: АО «Толсты», Комсомольское отделение и ОПХ «Тимирязевское» на почвах — средний суглинок, слабокаменный, щебенчатый при наработке в первом случае 6 га, а во втором — 4,75 га на 1 лемех показали, что опытные лемеха по интенсивности изнашивания приблизительно на 30.35 % уступают стальным, наплавленным сормайтом-1, такая же картина наблюдается и по линейному износу: в ОПХ «Тимирязевское»: опытный лемех изнашивается у носка на 74 %, по ширине на 50 % больше стального, т. е. очень большие износы по носку лемеха. В АО «Толсты» Комсомольское отделение — у носка на 28 %, по ширине на 50 % больше стального. Очевидно это различие по сравнению с другими хозяйствами объясняется наличием в обрабатываемых почвах в первом случае — щебенки и камней, во втором случае — песка (около 40 %).
Следует отметить, что термообработанные опытные лемеха в процессе испытаний сломались (АО «Толсты», Комсомольское отделение, АО «Скалистое») при наезде на препятствия. Это объясняется наличием твердой, хрупкой структурой у этих лемехов (рис. 6), низкого значения ударной вязкости. Увеличение ударной вязкости опытных лемехов будет способствовать их более надежной работе и на таких почвах.
В АО «Скалистый» интенсивность изнашивания опытных лемехов в 3,32 раза ниже стальных, в АО «Толсты», Комсомольское отделение на 17 % ниже стальных. В других хозяйствах интенсивность изнашивания опытных лемехов приблизительно на 40 % выше стальных. Разброс данных по износу стальных лемехов в среднем в 3 раза выше, чем у опытных.
Выводы
В результате испытаний установлено, что при обработке суглинистых черноземов по износостойкости лемеха из высокопрочного чугуна превосходят базовые стальные с наплавкой сор-майтом-1 более чем в 3 раза. На щебенчатых и за-
3,5
2
5
5
0
1
2
3
1
4
Рис. 6. Структура «сырого» и термообработанного чугунных лемехов (500-кратное увеличение):
1 — графит; 2 — феррит; 3 — перлит; 4 — мартенсит
соренных камнями почвах применение чугунных лемехов нецелесообразно.
Список литературы
1. Свидетельство на полезную модель РФ № 20215. Плужный лемех / Н.М. Соловьёв, Ю.М. Пруден-ко / Бюл. № 30, 27.10.2001.
2. Маяускас, И.С. Исследование распределения давления на поверхности лемеха при пахоте / И.С. Маяускас // Тракторы и сельхозмашины. — 1958. — № 11. — С. 86-87.
3. Износ деталей сельскохозяйственных машин / Под ред. М.М. Се-вернёва. — Л: Машгиз, 1972. — С. 129.
УДК 636.22/.28.084.522.001.57
А.И. Куценко, канд. экон. наук
Российский государственный аграрный университет —
Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРИРОСТА ЖИВОЙ МАССЫ И ПРОДУКТИВНОСТИ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
Современный уровень развития животноводства характеризуется широким применением компьютерных технологий, одним из основных направлений дальнейшего совершенствования которых является создание систем программирования продуктивности сельскохозяйственных животных [1-3]. Это обусловливает необходимость математического описания динамики живой массы, продуктивности, потребностей животных в питательных веществах и других параметров технологического процесса для обеспечения оперативного управления и эффективного функционирования крупных животноводческих комплексов.
При выращивании и откорме крупного рогатого скота (КРС) мясной продуктивности прирост живой массы животного, полученный в течение определенного периода (за сутки, декаду, месяц, год или технологический цикл в целом), характеризует конечную продукцию комплексов по производству говядины. Для графического представления кривой продуктивности при выращивании и откорме используется зависимость прироста живой массы животного во времени (в представленном исследовании посуточно).
На примере крупного рогатого скота в работе [3] была исследована возможность математического описания динамики живой массы животных р(0 с помощью решения уравнения Ферхюльста [4-6]
для ограниченного роста биологических популяций в виде логистической функции
А
р«)=^+«. (1)
где t — продолжительность периода содержания животного с момента его отела или поступления на комплекс для выращивания и откорма, сут; А — асимптотическая постоянная, соответствующая биологическому пределу достижения в процессе своей жизни максимальной живой массы животными определенной породы, кг; a, Ь — параметры, отражающие скорость нарастания живой массы животного; c — параметр, определяемый с помощью начальной живой массы животного, кг.
При этом определение параметров логистической функции (1) проводилось на основе использования известных значений начальной p0 и максимальной pmax биологической живой массы различных пород животных (например, для бычков молочных и молочно-мясных пород это может составлять 600.700 кг, а для мясо-молочных и мясных пород животных — 800.900 кг и более), а также живой массы p(t) и продолжительности t', когда животные достигают максимальных уровней суточной продуктивности.
В данном исследовании рассматривается способ определения параметров логистической функции (1) и функции продуктивности ф(/) на основе использования основных свойств и характеристик последней.
45
