CC BY
5Вестник АПК
Агроинженерия . № 4(20), 2015 ■ ■
УДК 631.311
Руденко Н. Е., Горбачёв С. П., Деревянко Г. Г.
Rudenko N. E., Gorbachev S. P., Derevyanko G. G.
КОМБИНИРОВАННАЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ МАШИНА СО СТРУННЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ ДЛЯ МЕЛКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
COMBINED TILLAGE MACHINE WITH A STRING WORKING BODIES FOR SHALLOW TILLAGE
Для сельскохозяйственных культур, глубина заделки семян которых не превышает 0,03...0,04 м, требуется мелкая обработка почвы. Она должна обеспечивать полное уничтожение сорняков и исключить вынос влажной почвы на дневную поверхность. Не должна перемешиваться почва верхнего слоя, ибо это провоцирует прорастание семян сорняков [1].
Ключевые слова: почва, поверхностная обработка, культиватор, струна, каток.
For crops, seed depth which does not exceed 0,03 0,04 m..., you want shallow tillage. It should ensure the complete elimination of weeds and eliminate the export of moist soil on the ground surface. Shouldn't be mixed soil top layer, because it triggers the germination of weed seeds [1].
Key words: soil, surface treatment, cultivator, string rink.
Руденко Николай Ефимович -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
кафедры «Процессы и машины в агробизнесе»
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 35-95-11
Е-mail: kirill_0327@mail.ru
Горбачёв Семён Павлович -
кандидат технических наук, ассистент кафедры
«Процессы и машины в агробизнесе»
Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: +7(962)400-14-62
Деревянко Геннадий Геннадьевич -
студент 4 курса факультета механизации сельского
хозяйства, специальности эксплуатация транспортно-
технологических машин и комплексов
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: +7(918)882-44-97
Е-mail: derevyankogg@gmail.com
Rudenko Nikolay Efimovich -
the doctor of agricultural sciences, the professor of chair «Processes and cars in agro business» the Stavropol state agrarian University Stavropol
Tel.: 8 (8652) 35-95-11 Е-mail: kirill_0327@mail.ru
Gorbachev Semion Pavlovich -
candidate of technical Sciences, assistant of the Department of Processes and machines in agribusiness Stavropol state agrarian University Stavropol
Tel.: +7(962)400-14-62
Derevyanko Gennady Gennadyevich -
4th year student of the faculty of agricultural mechanization, specialization operation of transport and technological machines and complexes Stavropol state agrarian University Stavropol
Tel.: +7(918)882-44-97 Е-mail: derevyankogg@gmail.com
Культиваторов для мелкой обработки почвы сейчас нет. Все применяемые сегодня культиваторы оснащены стрельчатыми лапами, устойчивая глубина обработки которых превышает 0,06.. .0,07м. Предложен струнный модульный культиватор.
Культиватор состоит из бруса 1 (рис. 1) с опорными колесами 2. К брусу 1 крепятся модули 3. Каждый модуль 3 включает два рабочих органа: струнный 4 и прутковый каток 5. Струнный рабочий орган содержит два плоских диска 6 и 7 толщиной 2.3 мм причем, плоский диск 7 смещен вперед, относительно плоского диска 6. Расстояние между плоскими дисками 6 и 7 по горизонтали 1 м. Плоские диски 6 и 7 заточены по окружности. Они имеют квадратные оси 8, на которых надеты держатели 9, связанные с поперечиной 10. Поперечина 10 соединена с гряди-
лем 11, выполненным в виде плоской листовой пружины.
На плоских дисках 6, 7 сделаны по четыре отверстия для струн 12. Концевые части струн соединены с цилиндрическими пружинами растяжения. К этой же поперечине закреплены держатели, связанные со ступицами пруткового катка. Один ряд прутков 14 расположен параллельно оси катка, другой 15 под прямым углом к направлению движения.
Из AOAC (рис. 2):
cosa =
AC R - h
д
R
где
OA
R - радиус диска, м; Ид-глубина хода диска, м.
Отсюда:
R ■ cosa = R - hA R(1 - cos a) = h
д-
(1)
(2) (3)
64
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
естник ЛПК
Ставрополья
1 - брус культиватора; 2 - опорные колеса; 3 - модули; 4 - струнный рабочий орган; 5 - прутковый каток; 6, 7 - плоские диски; 8 - ось; 9, 16 - держатели; 10 - поперечина; 11 - грядиль; 12 - струна; 13 - пружина растяжения; 14, 15 - прутки
Рисунок 1 - Схема культиватора струнного модульного
пЛ: ~4
• а =
(5)
где
^ - усилие растяжения струны: ^ = к • Л • I, Н; (6)
к - удельное сопротивление резания почвы, к = (12...14) 104 Н/м2. I - длина струны, I = 1,3 м; Л - диаметр струны, м.
Отсюда:
пЛ2
Л =
а = к • Л • I, 4к1
(7)
п • а
Рисунок 2 - Схема струнного рабочего органа
Чтобы диск разрезал почву и перерезал стебли растений на поверхности поля, угол защемления а должен быть меньше суммы углов трения стеблей ф1 и почвы ф2 о лезвие диска [2]:
а<(ф 1 + ф2). (4)
Тогда:
Л >
4 -14 • 10000 -1,3
> 0,0015 м > 1,5 мм.
Тогда:
к
Я >
Д
[1 - ео8(ф1 + ф 2)]
Например, при глубине хода плоского диска кД = 0,04 м, ф1 = 22°, ф2 = 26°. Исходя из формулы:
Я >
0,04
> М > 0,12 м.
[1 - ео8(22 + 26)] 0,33
Принимаем диаметр плоского диска ЭП = 250 мм.
Плоские диски заглублены на 0,04...0,05 м, а струны соответственно на 0,02.0,03 м [4]. Струны изготавливают из высокопрочной и износостойкой стали(например магранцеви-стой Ст 65Г или хромованадиевой Ст 50ХФА) имеющих прочность растяжения о = 150 ■ 106 Н/м2.)
Определим требуемый диаметр струны, используя формулу:
3,14 -150 • 1000000
Следовательно, диаметр струны должен быть 1,5.2,0 мм.
Для того чтобы происходило смещение подрезаемых сорняков вдоль струны угол р между ней и направлением движения должен быть равен:
Р< 90-р, (8)
где ф - угол трения растительности по струне, град.
При известном значении ф = 26.30°. р < 90 - 30° < 60°.
Тогда угол а = 90 - р = 90 - 60 = 30
Стабильную глубину хода каждого модуля поддерживает грядиль. Прутковый каток выполнен также 0 250 мм. Чтобы стабилизировать боковые нагрузки, угол установки одного ряда прутков к оси 30°, что составляет 90° к направлению движения.
В процессе работы на грядиль в вертикальной плоскости действует сила:
^ = (тс + ) - £,Н,
(9)
в V-с К
где тс - масса струнного рабочего органа, кг; тк - масса пруткового катка, кг; g=9,8 м/с2 - ускорение свободного падения.
в
естник АПК
Ставрополья
№ 4(20), 2015
(ii;
Агроинженерия
65
При известных значениях тс = 5,2 кг; тк = 14,1 кг ^ = (5,2 +14,1) • 9,8 = 189,1#.
При клиренсе бруса Р = 250 мм и диаметре струнного рабочего органа и катка В = 250 мм, угле установки грядиля 11 к горизонтальной плоскости у = 15°, длина грядиля:
(Р - В)
К = . 2 ; (10)
sin у
, 250 -125 „„„„
/г =-= 833,3 мм.
sin15°
Принимаем: /г = 850 мм = 0,85 м. При ширине грядиля Ьн = 100 мм = 0,1 м, его толщина:
1ън -[ам]' где си - допускаемое напряжение, Па.
, ^ 16 • 189,1 • 0,85 ППП7., tn = 1,5 --—= 0,00735 м.
"V 0,1- 400-106 Принимаем tn =7,5 мм.
Работает культиватор следующим образом. В процессе движения плоские диски, заточенные по окружности разрезают почву и перерезают растительные остатки. Плоские диски одного модуля перемещаются по следу плоских дисков другого модуля, что обеспечивает обработку всей площади поля. На гладкой струне сорняки не зависают. Струна может работать на глубине 0,02.0,03 см, причем при любых погодных условиях. Смещаемые по струне сорняки попадают на диск и перерезаются, что исключает их зависание. Струны в процессе работы вибриру-
ют благодаря наличию цилиндрических пружин растяжения, что улучшает освобождение их от сорняков. Большинство сорняков вычесываются вместе с корневой системой, что исключает их дальнейшее приживание [3]. При разрыве струны плоские диски поворачивают на 90°, включая в работу другую из четырех струн. Идущий сзади прутковый каток крошит комки почвы в верхнем слое. Расположенные параллельно оси прутки выравнивают поверхность, а под прямым углом к направлению движения-крошат комочки почвы, стабилизируют ход модуля. С помощью пруткового катка выдерживается глубина обработки струной.
Заключение
По сравнению с известными техническими решениями, культиватор имеет следующие преимущества:
- культиватор струнный может работать при различных погодных условиях: при засухе струны не выносят влажную почву на дневную поверхность; при влажной почве - на струну не налипает почва. Все это увеличивает годовую загрузку;
- обеспечивается крошение почвы и выравнивание поверхности;
- сорняки не зависают на струне, не происходит нарушения технологического процесса;
- струны просто заменяются;
- культиватор струнный может обрабатывать почву на глубине 0,02.0,03 м, что не может ни один культиватор.
- модульный принцип культиватора позволяет работать с любыми энергетическими средствами.
Литература
1. Руденко Н. Е., Кулаев Е. В., Руденко В. Н. Механизация растениеводства: монография. Ставрополь : АГРУС, 2014.
2. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / под редакцией М. И. Клецкина. М. : Изд-во. «Машиностроение», 1967.
3. Панов И. М. Выбор энергосберегающих способов обработки почвы // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1990. № 8.
4. Пат. № 2229776 РФ, МПК 7 А01В35/06, А01В35/02 Рабочий орган пропашного культиватора / Руденко Н. Е., Захарчен-ко В. Г ; 2002131320/122002131320/12 ; заявл. 21.11.2002 ; опубл. 10.06.2004. 2004 г.
References
1. Rudenko N. E., Kulaev E., Rudenko V. N. Mechanization of crop production: monograph. - Stavropol: AGRUS, 2014.
2. The reference design agricultural machinery. Edited by M. I. kletzkin. - M., Ed. Mechanical engineering, 1967.
3. Panov, I. M. the Choice of energy-saving methods of tillage// Tractors and agricultural machines. - 1990. - № 8.
4. The patent for the invention № 2229776, Russian Federation. Working body row-crop cultivator / Rudenko N. E., Zakharchenko V. G., 2004.
