CC BY
88
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 631.517
КУЛЬТИВАТОР-РАСТЕНИЕПИТАТЕЛЬ ДЛЯ МЕЖДУРЯДНОЙ ОБРАБОТКИ ПОСЕВОВ ТЫКВЫ
CULTIVATOR FEEDER PLANT FOR INTER-ROW TREATMENT
OF CROPS PUMPKIN
В.А. Моторин, кандидат технических наук, доцент
В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор
V.A. Motorin, V.G. Abezin
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agricultural University
Рыхление поверхностного слоя почвы и подрезание сорняков в междурядьях тыквы в период вегетации растений проводят для уничтожения сорняков, накопления и сохранения почвенной влаги, улучшения воздушного режима почвы и питательного режима растений, активизации жизнедеятельности полезных почвенных микроорганизмов. Для поддержания почвы в рыхлом и чистом от сорняков состоянии за вегетацию проводят несколько обработок междурядий тыквы. Число и глубина зависят от засорённости посевов, биологических особенностей возделываемых культур, степени уплотнения почвы. На хорошо окультуренных почвах с рыхлым сложением и чистых от сорняков можно сократить число междурядных обработок почвы. Качественные показатели междурядной обработки почвы — своевременность выполнения работы, соблюдение глубины рыхления и её равномерности, степень крошения, отсутствие повреждённых и засыпанных растений в рядках, полнота подрезания сорняков и прямолинейность рядков.
Loosening of the surface layer of soil and cropping of weeds between rows of pumpkins during the growing season is carried out to control weeds, accumulation and preservation of soil moisture, improve air regime of soil and plant nutrient regime, activate vital activity of beneficial soil microorganisms. To keep the soil loose and clean of weeds during the growing season spend several treatments between rows of pumpkin. The number and depth of clogging depends on the crop, the biological features of crops, the degree of soil compaction. The well-cultivated soils with a loose constitution and clean from weeds can reduce the number of row cultivation of soil. Qualitative indicators interrow tillage - the timeliness of performance, compliance with the loosening depth and its uniformity, degree of chopping, the absence of damaged and covered with plants in rows, full of weeds and trimming the straightness of rows. Based on test results of modern instruments and working bodies, it was concluded that the existing instruments for inter-row cultivation of crops pumpkin does not meet agrotechnical requirements described above.
Ключевые слова: штанга, стрельчатая лапа, упругое звено, параллелограммный механизм, тяговое усилие, перемещение почвы, силы трения, абсолютная скорость.
Key words: bar, hoe, elastic link parallelogram mechanism traction, soil movement, the friction force, the absolute velocity.
Введение. На основе результатов испытаний современных орудий и рабочих органов был сделан вывод, что существующие орудия для междурядной обработки посевов тыквы не отвечают агротехническим требованиям, приведенным выше. В результате работы авторского коллектива предложен культиватор-растениепитатель для междурядной обработки посевов тыквы [4, 5, 10, 7, 11].
Материалы и методы. Междурядная обработка почвы посевов тыквы предназначена для рыхления почвы и уничтожения сорняков [9]. Одним из важнейших требований, предъявляемых к междурядной обработке, является предотвращение иссушения почвы. Рабочие органы культиватора должны выполнять рыхление почвы без выноса нижних влажных слоев на поверхность [1, 3].
201
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таким требованиям в наибольшей степени отвечают стрельчатые плоскорежущие лапы и односторонние плоскорежущие лапы (бритвы).
Для междурядной обработки пропашных и бахчевых культур необходимо использовать разработанный нами культиватор-растениепитатель [8].
Результаты и обсуждение. Культиватор-растениепитатель содержит брус 1, штангу 2 с рабочими органами 3, кронштейн понизителя 4 и предколесную стойку 5. Кронштейн понизителя 4 и предколесная стойка 5 соединены между собой упругим верхним звеном 6 и нижней тягой 7 параллелограммного механизма. Верхнее звено 6 одним концом жестко связано с валом качалок 8, а другим размещено в вертикальных пазах 9 предколесной стойки 5. Опорное колесо 10 шарнирно соединено с предколесной стойкой 5 и штангой 2 посредством механизма 11 для изменения глубины хода рабочего органа 3. Рабочий орган 3 установлен в направляющей 12, смонтированной на штанге 2, и к упору 13 в исходном положении поджат пакетом тарельчатых пружин 14. Тарельчатые пружины 14 размещены на штанге 2 между направляющей 12 и упорной гайкой 15.
Верхнее звено 6 параллелограммного механизма снабжено упругим элементом 16. Упругий элемент 16 размещен в полости стяжной гайки 17. Резьбовая часть 18 гайки 17 соединена с поводком 19 через вал качалок 8 кронштейна понизителя 4. В полости стяжной гайки 17 между упругим элементом 16 и отъемной резьбовой крышкой 20 стяжной гайки 17 размещен подвижный упор 21 штока 22 предколесной стойки 5.
Кроме описанных узлов, культиватор-растениепитатель снабжен смонтированными на брусе 1 пневматическими опорными колесами, кронштейном автоматической сцепки, туковысевающими аппаратами и комплектами сменных рабочих органов 3.
Культиватор-растениепитатель работает следующим образом.
При движении культиватора-растениепитателя вдоль междурядий лаповым рабочим органом 3 в междурядье подрезаются сорняки и слой почвы на глубине Q1 (рисунок 1а). Сопротивление лапы на органе 3-R1. При увеличении сопротивления за счет более толстых корней рабочий орган 3 перемещается вместе с направляющей 12 вдоль штанги 2 в сторону упорной гайки 15, сжимая пакет тарельчатых пружин 14.
При достижении определенной величины деформации пружин 14 последними с большей скоростью направляющая 12 вместе с лаповым рабочим органом 3 перемещается в сторону опорного колеса 10, одновременно срезая нависшие корни на левом и правом лезвиях рабочего органа 3. Часть корней на крыльях лап органа 3 при этом сползает. Таким образом, лаповый рабочий орган 3 работает в режиме «автоколебаний». Одновременно с этим упругий элемент 16 верхнего звена 6 удерживает четырехзвенный параллелограмм-ный механизм вместе со штангой 2 в строго определенном положении, а опорное колесо 10 перемещается по поверхности поля, обеспечивая глубину рыхления Q1 (рисунок 1а).
При встрече опорного колеса 10 с препятствием опорное колесо 10 перемещается вверх с локальным участком через предколесную стойку 5, поднимается штанга 2, а вместе с ней и изменяет свое положение верхнее звено 6. Подвижный упор 21 штока 22 касается резьбовой крышки 20 и упирается в торец стяжной гайки 17 звена 6.
Этому способствует также упругий элемент 16. Рабочий орган 3 изменяет глубину обработки на величину Q2, соответственно реакции сил на режущей кромки рабочего органа 3 изменились на величину R2, так же, как на ободе опорного колеса с R^ на R^, а сила упругого элемента 16 составила С'2 при изменившейся величине реакции С'1 тарельчатых пружин 14. Представленная динамическая система в виртуальных перемещениях удерживается в равновесном состоянии тяговым усилием секции Рс2 (рисунок 1в).
202
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 1 - Культиватор-растениепитатель для пропашных и бахчевых культур:
1 - брус; 2 - штанга; 3 - рабочие органы; 4 - кронштейн понизителя; 5 - подколёсная стойка; 6 - верхнее упругое звено; 7 - нижняя тяга; 8 - вал качалок; 9 - пазы вертикальные; 10 - опорное колесо; 11 - механизм изменения глубины хода рабочего органа; 12 - направляющая; 13 - упор; 14 - тарельчатые пружины; 15 - упорная гайка; 16 -упругий элемент; 17 - стяжная гайка; 18 -резьбовая часть гайки; 19 - поводок; 20 - резьбовая крышка; 21 - подвижный упор; 22 - шток
203
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
При качении колеса в понижении глубина хода лапы рабочего органа 3 увеличивается на величину Q3 (рисунок 1с). При увеличении глубины культивации направляющая 12 удаляется по штанге 2 на величину l3, сжимая пакет тарельчатых пружин 14 с усилием С"ь
Увеличение плеча сил относительно оси опорного колеса 10 приводит к реактивному моменту, который уравновешивается благодаря реакции С'3 упругого элемента 16 верхнего звена 6.
Таким образом, упругие элементы 14 и 16 на штанге 2 и в верхнем звене 6 па-раллелограммного механизма обеспечивают глубину хода рабочего органа 3 в пределах агродопуска и самоочищение его лезвий. Этими перемещениями стойки рабочего органа снижается тяговое сопротивление культиватора, исключается нависание сорной растительности и повышается качество крошения почвы в верхнем слое.
Рисунок 2 - Взаимодействие передней части сошника с почвой
Рисунок 3 - Скорости перемещения частиц почвы по лапе сошника
Передняя часть стрельчатой плоскорежущей лапы имеет форму прямого плоского клина (рисунок 2), воздействие которого на почвенные частицы рассмотрено академиком В.П. Горячкиным [6].
204
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
При работе лапа погружена в почву на глубину h и движется в ней с постоянной скоростью V (рисунок 2).
Клин в каждой точке соприкосновения с почвой давит на ее частицы по нормали [1].
На частицу «а», находящуюся на поверхности клина, действуют силы: N - нормальное давление лапы и F - сила трения. Разложим силу N на составляющие Pxv и Рхт, действующие по направлению скорости движения лапы к ее рабочей поверхности.
При угле а между нормалью и направлением скорости движения лапы частица «а» будет скользить по поверхности рабочего органа под действием силы Рхт или Рхт >F.
Угол при вершине клина будет больше угла трения ф, т.е. а > ф.
Касательная составляющая будет равна:
Рхт =N tg a, (1)
а сила трения о рабочую поверхность:
F = N tg ф. (2)
Так как а > ф, то N tga > N tg ф и F < Рхт , частица почвы при движении будет перемещаться по направлению R, полученному от действия сил (N tga > N tg ф )и N, которые образуют равнодействующую R. По направлению R перемещается частица почвы при движении лапы.
Дифференциальное уравнение движения частицы «а» имеет вид:
где m
mg
2tgA
m
d x
dt
mg
2tgA
tga
mg
----tga : m
2tgAS
dt
Рх; X - угол укладки частиц.
0,
(3)
Преобразование выражения (3) даёт:
или
d Vx g = ,(tgV dt 2tgA (4)
dVx = 2tgX (tga tga>dt. (5)
Интегрируя это уравнение, получаем: Vx = gt(tga- tga) ! c 2tgA Cl . (6)
При t = 0, x = 0, Vx= 0 и С1 = 0. В этом случае: Vx = gt(tga - tga) 2tgA (7)
Из уравнения (7) найдем х:
dx т. g(tga - tga)
— = Vx = ^^—*—L t, отсюда dt 2tgA
x = gt2(tgy- tga) + C 4tgA C 2.
205
(8)
(9)
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40) 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Из начальных условий С2=0, а перемещение частицы:
gt2(tgv~ tga)
x =
4tgA
(10)
После того, как частица почвы при перемещении достигнет точки «а» сошника, она будет перемещаться вдоль крыла лапы сошника. Абсолютная скорость Va является диагональю параллелограмма, составляющими которой будут Vr, (скорость перемещения частиц параллельно направлению движения сошника) и V6, (скорость перемещения частиц параллельно лезвию лапы) (рисунок 3).
Заключение. Из схемы (рисунок 3) видно, что абсолютная скорость движения частиц по наклонной плоскости крыла лапы направлена под углом 8 к направлению движения, что обеспечивает возможность рыхления пласта без выноса нижних влажных слоёв на поверхность.
Библиографический список
1. Абезин, В.Г. Механизация возделывания бахчевых культур на основе ресурсосберегающих почвозащитных технологий [Текст]: дисс. докт. техн. наук/ В.Г. Абезин. -Волгоград, 2004. - 409 с., ил.
2. Абезин, В.Г. Поверхностная обработка почвы в регионах, подверженных ветровой эрозии [Текст]/ В.Г. Абезин / Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий. -Волгоград, 2001. - 17с. : ил-Рус-Дел. В ВИНИТИ 15.0.01 №1248- В 2001.
3. Абезин, В.Г. Ресурсосберегающая почвозащитная технология механизированного возделывания и уборки бахчевых культур [Текст] : уч. пособие / В.Г. Абезин/ Калм. гос. ун-т. -Элиста, 1993. - С. 9-30.
4. Белик В.Ф. Бахчевые культуры [Текст] /В.Ф. Белик. - 2-е изд., перер. и доп. - М.: «Колос», 1975. - 271 с. с ил.
5. Буриев, Х.Ч. Справочная книга бахчевода [Текст] / Х.Ч. Буриев; под ред. В.Ф. Бе-лика. - М.: «Колос», 1984. - 143 с.
6. Горячкин, В.П. Собрание сочинений в трех томах [Текст]/ В.П. Горячкин. - М.: Изд-во «Колос», 1965. - Т. 2. - 450 с.
7. Клёнин, Н.И. Сельскохозяйственные машины [Текст] / Н.И. Клёнин, С.Н. Киселёв, А.Г. Левшин. - М.: Колос, 2008. - 816 с.: ил. - (учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений)
8. Культиватор-растениепитатель [Текст] : патент № 2188525 Российская Федерация С1, МПК А01В 35/02, 35/20 /Абезин В.Г., Пындак В.И., Карпунин В.В., Салдаев А.М. (RU) -заявка № 2001103680/13, заявлено 07.02.2001; опубл 10.09.2002, бюл.№25.
9. Уход за бахчевыми [Текст]/ В.Г. Абезин, М.Н. Шапров, А.Н. Цепляев, В.П. Бороменский //Картофель и овощи. - 1984. - №6. - С. 17-21.
10. Фурса, Т.Б. Культурная флора СССР [Текст] / Т.Б. Фурса, А.И. Филав. - Т.21. Тыквенные. - М.: «Колос», 1982. - 279 с.
11. Халанский, В.М. Сельскохозяйственные машины [Текст]/ И.В. Горбачев, В.М. Ха-ланский. - М.: КолосС, 2004. - 624 с.: ил.
Literature list:
1. Abezin, V.G. Mechanization of cultivation of melons based resource soil conservation technologies [Text]: Thesis of a Dr. Sci. Tech / Abezin V.G. - City of Volgograd, 2004. - 409 p., il.
2. Abezin, V.G. Surface treatment of the soil in the regions affected by wind erosion [Text]/ V.G. Abezin / Volga Research Institute of ecological and reclamation technologies. - City of Volgograd, 2001. - 17 p. :il-Rus-Del. В AUISTI 15.0.01 №1248- 2001.
3. Abezin, V.G. Resource-saving soil conservation technologies of mechanized cultivation and harvesting melons [Text] : textbook / V.G. Abezin / Calm. state. Univ. - City of Elista, 1993. - P. 9-30.
4. Belik, V.F. Melons [Text]/ V.F. Belik. - 2-е iss., rev. and upd. - М.: «Kolos», 1975. -271 p. with il..
206
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
5. Buriev, H.Ch. Reference book melon growers [Text]/ H.Ch. Buriev; ed. V.F. Belik. - М.: «Kolos», 1984. -143 p.
6. Goryachkin, V.P. Collected works in three volumes [Text] / V.P. Goryachkin. - М.: Publishing House «Kolos», 1965. - Tom 2. - 450 p.
7. Klyonin, N.I. Agricultural machinery[Text]/ N.I. Klyonin, S.N. Kiselyov, A.G. Levshin. -М.: Kolos, 2008. - 816 p. : il - (Textbooks and learning. Benefits for students vysshih. uchebnyh institutions)
8. A cultivator feeder plant [Text] : patent № 2188525 Russian Federation С1, МПК А01В 35/02, 35/20 /Abezin V.G., Pyndak V.I., Karpunin V.V., Saldaev А.М. (RU) - application № 2001103680/13, stated 07.02.2001; published 10.09.2002, bull.№25.
9. Care melons [Text] / V.G. Abezin, M.N. Shaprov, A.N. Tseplyaev, V.P. Boromenskiy // Potatoes and Vegetables. - 1984. - №6. - P. 17-21.
10. Fursa, T.B. Cultural flora of the USSR [Text] / T.B. Fursa, A.I. Filav. - T.21. Pumpkins. - М.: «Kolos», 1982 . - 279 p.
11. Halanskiy, V.M. Agricultural machinery [Text]/ V.M. Halanskiy, I.V. Gorbachev. - М.: Kolos, 2004. - 624 p: il.
E-mail: [email protected]
УДК 664.661
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЦЕПТУРЫ ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА ДОБАВКАМИ, ОБЛАДАЮЩИМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
IMPROVEMENT OF THE FORMULATION OF WHEAT BREAD ADDITIVE HAVING A FUNCTIONAL AND TECHNOLOGICAL PROPERTIES
Е.Н. Ефремова, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
E. N. Efremova
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agricultural University
Целью данной работы является изучение влияния тыквенной муки на качественные показатели пшеничного хлеба. Высокая биологическая и пищевая ценность тыквенной муки в значительной степени обусловлена ее уникальным минеральным составом (мука тыквы содержит более 50 макро- и микроэлементов, среди которых лидирующие позиции занимают цинк, железо, магний, фосфор, кальций, селен). С целью определения влияния тыквенной муки на качество готового продукта была проведена пробная выпечка двух образцов хлеба белого из пшеничной муки высшего сорта. Образец № 1 изготовили на основе базовой рецептуры. Расчет количества производили на 500 г муки. В образце № 2 вместо 20 % пшеничной муки высшего сорта было добавлено то же количество тыквопротеина (100 г). Проанализированы органолептические и физико-химические показатели данных образцов. Хлеб с добавлением тыквопротеина не имел отклонений от нормы. На основании дегустационной оценки исследуемых образцов по органолептическим показателям хлеб белый из пшеничной муки высшего сорта, выработанный по рецептуре образца № 2 с содержанием тыквопротеина в количестве 20 % обладает наилучшими органолептическими показателями среди других образцов. Совершенствование технологии производства белого хлеба из пшеничной муки высшего сорта по рецептуре образца № 2 не вносит принципиальных изменений в технологический процесс и не требует замены дорогостоящего оборудования и, как следствие, дополнительных затрат.
The aim of this work is to study the effect of pumpkin flour on the quality indices of wheat bread. High biological and nutritional value of pumpkin seed flour is largely due to its unique mineral composition (flour pumpkin contains more than 50 macro - and microelements, among which the leading position occupied by zinc, iron, magnesium, phosphorus, calcium, selenium). To determine the effect of pumpkin flour on the quality of the finished product was conducted trial baking two samples of white bread made
207
