CC BY
72
9. Mc Guire A. High Residue Farming under Irrigation: Strip-Till / A. Guire // Washington State University Extension EM036E, 2011.
10. Dutzi Dr.S. Strip-Till-Drilltechnik der Zukunft. Erfahrungen und Ergebnisse aus Praxisversuchen / Dr. S. Dutzi // Saaten-Union Winterforum, Vortrag, 2012.
11. Мяло В.В. Энергосберегающие технологии при обработке почвы / В.В. Мяло, В.В. Мазуров // Вестник Омского государственного аграрного университета. - Омск, 2016. - № 3(23). -С. 242-246.
10. Dutzi Dr.S. Strip-Till-Drilltechnik der Zukunft. Erfahrungen und Ergebnisse aus Praxisversuchen / Dr.S. Dutzi // Saaten-Union Winterforum, Vortrag, 2012.
11. Myalo V.V. Ehnergosberegayushchie tekh-nologii pri obrabotke pochvy / V.V. Myalo, V.V. Ma-zurov // Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarno-go universiteta. - Omsk, 2016. - № 3(23). - S. 242246.
Кузьмин Дмитрий Евгеньевич, аспирант, Омский ГАУ, de.kuzmin1634@omgau.org; Розбах Дмитрий Викторович, аспирант, Омский ГАУ, dv.rozbakh1526@omgau.org; Шмидт Андрей Николаевич, магистрант, Омский ГАУ, an.shmidt 1734@omgau.org; Союнов Алексей Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, Омский ГАУ, as.soyu-nov@omgau.org; Мяло Владимир Викторович, канд. техн. наук, доцент, Омский ГАУ, vv.mya-lo@omgau.org.
Kuz'min Dmitry Evgen'evich, Postgraduate, Omsk SAU, de.kuzmin1634@omgau.org; Rozbach Dmitry Viktorovich, Postgraduate, Omsk SAU, dv.rozbakh1526@omgau.org; Shmidt Andrey Niko-laevich, Student, Omsk SAU, an.shmidt1734@om-gau.org; Soyunov Aleksey Sergeevich, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, as.soyunov@omgau.org; Myalo Vladimir Viktorovich, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, vv.myalo@omgau.org.
УДК 62-97/-98
В.В. МЯЛО, О.В. МЯЛО, ЕВ. ДЕМЧУК
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА КУЛЬТИВАТОРА ДЛЯ СПЛОШНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Получение наибольшего количества продукции с наименьшими затратами труда и материальных средств в сельском хозяйстве возможно за счет создания оптимальных условий для произрастания культурных растений с использованием наиболее совершенных энергоресурсосберегающих сельхозмашин. Применяемые сегодня сельхозмашины не в полной мере отвечают агротехническим требованиям технологических операций. Качественной сплошной поверхностной обработке почвы, выполняемой противо-эрозионными культиваторами, мешает несовершенство машин, предназначенных для ее выполнения. Поэтому возникла необходимость совершенствования конструкции используемых культиваторов, в первую очередь их рабочих органов. В статье определены основные недостатки работы культиваторов с серийными рабочими органами на почвах, подверженных ветровой эрозии. На основании проведенных исследований предложена новая конструкция рабочего органа культиватора, проведены сравнительные лабораторные исследования культиваторных лап, обоснована схема нового рабочего органа на соответствие основным требованиям почвозащитного, экологически безопасного ресурсосберегающего земледелия. Установлены закономерности взаимодействия рабочих органов культиваторов с почвой для выявления их конструктивных недостатков при испытании в лабораторных условиях. Для проведения исследований рабочих органов в лабораторных условиях была использована частная методика. В результате экспериментальных исследований серийной и новой культиваторных лап в почвенном канале получены зависимости тягового сопротивления от скорости движения культиватора, глубины обработки почвы. Установлено влияние скорости движения культиватора на тяговое сопротивление, крошение почвы и сохранение стерни на поверхности почвы.
Ключевые слова: культивация, технологическая операция, ресурсоберегающие технологии, культиватор, рабочие органы, ветровая эроция, сельскохозяйственные машины.
© Мяло В.В., Мяло О.В., Демчук Е.В., 2019
Введение
Технология сберегающего земледелия будет эффективной только при применении наиболее современных сельскохозяйственных машин [1]. Ресурсосберегающие технологии - основная база для решения многих задач земледелия [2].
Цель - разработка наиболее совершенной конструкции энергосберегающего и экологически безопасного рабочего органа культиватора для поверхностной обработки почвы.
Объекты и методы
В качестве основных при исследованиях использованы методы наблюдений непосредственно в условиях проведения культивации почвы, данные литературных источников с оценкой работы культиваторов, а также данные проведенных лабораторных исследований; при обработке экспериментальных данных - методы математического моделирования и статистическая обработка полученных результатов.
Объект исследования - технологическая операция - сплошная поверхностная обработка почвы, выполняемая противоэрозионными культиваторами. Для проведения исследований рабочих органов в лабораторных условиях использована частная методика, создан канал, на верхних плоскостях боковых стенок канала по его длине нанесены линейные деления через 0,01 м, для замера «холма сгруживания» изготовлена специальная рейка. Замеры проведены в 3-кратной повторности, затем определены среднеарифметические значения и вычислена ошибка опыта. Далее установлены истинные параметры «холма» по интервалам через 0,02 м, их находили как разность между высотами от ровной поверхности песка до нижней кромки рейки и от поверхности холма до этой же кромки.
Результаты исследований
Юг Западной Сибири относится к наиболее эрозионно опасным районам страны [3]. Согласно классификации склоновых земель Омской области свыше 1,5 млн га (11,3%) расположены на эрозионно опасных склонах, в том числе - 758,9 тыс. га пашни (17,4% ее площади).
На почвах, подверженных ветровой эрозии, для поверхностной обработки применяются противоэрозионные культиваторы, которые оснащены стрельчатыми лапами с шириной захвата 0,41 м и установлены на Б-образных стойках. В качестве упругих элементов применены цилиндрические пружины - по две на каждый рабочий орган (рис. 1).
Рис. 1. Рабочий орган культиватора КПЭ-3,8А: 1 - стойка; 2 - лапа; 3 - кронштейн; 4 - пружина; 5 - хомут
Данные упругие элементы (пружины) предназначены для создания устойчивых колебаний рабочих органов от релаксации почвы, вместе с подвеской они образуют ко-
лебательные узлы. При работе культиваторов на разных по твердости почвах для образования устойчивых колебаний рабочих органов предусмотрена предварительная затяжка пружин: на твердых почвах затяжка больше, на мягких - меньше [4].
Один из недостатков колебательных узлов данных культиваторов: применяемые в качестве упругого элемента цилиндрические пружины не обеспечивают устойчивые колебания рабочего органа. В случае когда усилие предварительной затяжки незначительное, стойки отклоняются от вертикали и стрельчатые лапы выводятся из горизонтального положения, приводя к неравномерной глубине обработки.
Причиной нестабильных колебаний рабочего органа культиватора является постоянная жесткость пружин колебательного узла. Под жесткостью понимают отношение приращения нагрузки на каждой ступени нагружения к приращению вертикальной деформации пружины. Другими словами, при повышении нагрузки от сопротивления почвы на рабочий орган вертикальная деформация пружины увеличивается прямо пропорционально ей. Чем больше нагрузка, тем больше вертикальная деформация пружины, соответственно этому получает большее перемещение и стрельчатая лапа по горизонтали и вертикали.
Для обеспечения стабильных колебаний рабочему органу культиватора необходимо, чтобы жесткость упругих элементов с увеличением нагрузки повышалась. На это направлены усилия исследователей и изобретателей. Решают этот вопрос по-разному. Одни изобретатели предлагают устанавливать дополнительные упругие элементы в виде цилиндрических пружин (рис. 2), другие - увеличивать жесткость упругого элемента рабочего органа за счет установки дополнительных рессор (рис. 3). Имеется целый ряд изобретений, в которых предложены разные варианты колебательных узлов культиваторов [5].
Рис. 2. Колебательный узел с дополнительными Рис. 3. Колебательный узел с дополнительными пружинами: 1 - лапа; 2 - стойка; 3 - основная рессорами: 1 - лапа; 2 - стойка; 3 - рама;
пружина; 4 - дополнительная пружина 4 - дополнительные рессоры
В научной литературе [6; 7] отмечается, что качественного выполнения рыхления почвы, подрезания сорняков, а также снижения тягового сопротивления культиваторов можно достичь путем создания стабильных колебаний за счет упругих элементов подвески. Для неустойчивых колебаний рабочего органа характерны переменные амплитуды, а это неразрывно связано с неравномерным перемещением лапы в вертикальной плоскости, в результате приводя к неудовлетворительному качеству обработки почвы. Допустимым отклонением рабочего органа по вертикали считается величина, регламентированная агротехническими требованиями: для культиваторов для сплошной об-
работки почвы - в пределах 0,02 м. Допустимый угол наклона стрельчатой лапы к горизонту (угол плоскости режущих кромок) - в пределах 1-2° [8].
Для выполнения этих агротехнических требований необходимо соблюдать одно из двух условий: обеспечить колебания рабочего органа с постоянной амплитудой при любой возникающей нагрузке от сопротивления почвы либо разработать такой упругий элемент, у которого изменялась бы жесткость в зависимости от нагрузки, т.е. его упругая характеристика являлась бы криволинейной.
Для создания наиболее совершенного рабочего органа нами определены требования к его конструкции, они должны обеспечить: плотное ложе для семян и равномерную глубину обработки; уменьшение налипания почвы на лапе перед стойкой; снижение тягового сопротивления; широкий диапазон использования рабочего органа на других операциях; ремонтопригодность лапы при ее износе; наименьшие затраты при изготовлении лапы без использования дорогостоящего прессовочного и штамповочного оборудования; ресурсосбережение путем создания колебаний лапы в горизонтальной плоскости; меньшую металлоемкость.
Для обоснования изменения формы и параметров рабочего органа проведены лабораторные исследования с целью установления закономерности его взаимодействия с почвой.
В лабораторных условиях для исследования рабочих органов был создан канал (рис. 4), представляющий ящик длиной 3 м, шириной 0,7 м, с высотой стенок 0,1 м. На верхних плоскостях боковых стенок канала по его длине нанесены линейные деления через 0,01 м. Заполняли канал сухим просеянным песком. Этот материал принят нами как идеальный, он не налипает на рабочий орган и показывает истинную картину взаимодействия с ним, не искажая его форму и размеры.
Для замера «холма сгруживания» изготовлена специальная рейка (рис. 5). На ее плоскости выполнены прорези через 0,02 м, в них устанавливали вертикальную линейку для замера высоты.
В канале с помощью выравнивателя 3 (рис. 5), который перемещался вдоль канала, устанавливался слой песка высотой 0,05 м и образовывалась его ровная поверхность. В канал помещался рабочий орган таким образом, что лезвия крыльев стрельчатой лапы опирались на его дно, этим достигалась постоянная глубина при протаскивании. Далее рабочий орган перемещался в песке на определенном расстоянии от передней стенки, затем его останавливали. В результате перемещения перед носком лапы и крыльями образовывались «холм сгруживания» и борозда (рис. 5). Холм имел свою форму и параметры: длину Д высоту h и ширину Ь; форма и размеры борозды: глубина а и ширина разброса почвы Ь1.
4 3/2
Рис. 4. Общий вид канала: 1 - канал; 2 - песок; 3 - выравниватель; 4 - линейные деления
б
Рис. 5. Схема замера «холма сгруживания»: а - замер высоты; б - замер длины и ширины холма; 1 - канал с песком; 2 - «холм сгруживания»; 3 - рейка с делениями; 4 - линейка для замера; 5 - рабочий орган; 6 - борозда после прохода рабочего органа; 7 - гребень
а
После остановки рабочего органа проводили замер параметров холма: рейка 3 (рис. 5) с линейными делениями и пазами устанавливалась на верхних плоскостях боковых стенок канала перпендикулярно к ним. В продольной плоскости она совмещалась со стойкой до прикосновения с ней, а в поперечной плоскости с ближайшим вертикальным пазом и от этого центрального паза проводился замер по пазам с помощью линейки через 0,02 м (рис. 5, б) в обе стороны от оси симметрии. Линейку устанавливали поочередно в вертикальные пазы и замеряли высоту от нижней кромки рейки до поверхности холма. Замеры продолжали до ровной поверхности песка. Таким же образом замеряли параметры борозды и гребня за рабочим органом. Замеры - в 3-кратной по-вторности, затем определяли среднеарифметические значения и вычисляли ошибку опыта. Далее устанавливали истинные параметры холма по интервалам через 0,02 м, их находили как разность между высотами от ровной поверхности песка до нижней кромки рейки (она всегда постоянная) и от поверхности холма до этой же кромки. Формы и параметры холма приведены на рис. 6.
Рис. 6. Формы, параметры «холма сгруживания» и борозды при протаскивании рабочего органа в канале: а - разрез сзади; б - разрез вида сбоку; в - вид сверху; 11 - длина холма; h - высота; Ь - ширина; а - глубина борозды; Ь1 - ширина разброса почвы
Полученные данные замеров «холма сгруживания» приведены в таблице, на их основании представилась возможность в масштабе изобразить холм, борозду и гребни, образованные рабочим органом, и сравнить их с его геометрическими параметрами: это вылет носка лапы от стойки I (рис. 6) и 11 длина холма, высота носка в месте крепления лапы к стойке к и высота холма к1, ширина захвата лапы Ь с шириной холма Ъ1. Разница между этими величинами, по данным О.В. Верняева, должна быть незначительной. Он
констатирует, что количество почвы, находящейся в контакте с поверхностью рабочего органа, должно им приподниматься и после прохода оставаться на месте, не смещаясь в горизонтальной плоскости. Далее он отмечает: зона деформации не должна значительно превышать зону, определяемую геометрическими параметрами рабочего органа, считая теоретически возможным перемещение в вертикальной плоскости высоты подъема верхней грани носка трехгранного клина, следовательно, при увеличении ее подъема к стойке будет возрастать зона горизонтальной деформации и увеличиваться подъем почвы вверх, а также сгруживание перед носком лапы.
Результаты испытания рабочего органа культиватора КПЭ-3,8А (среднеарифметическое значение)
Холм сгруживания спереди от оси симметрии в боковые стороны, мм Холм сгруживания сбоку в поперечной плоскости, мм Борозда, мм
Замер через 20 мм Замер через 40 мм
1) 8, 13, 16, 20, 22, 28, 36, 46, 54, 64, 72, 80 (ч/з 10 мм) 1) 17, 13, 32, 51, 61 (ч/з 30 мм) 1) 57, 46, 37, 24, 29, 43, 60 (ч/з 30 мм)
2) 13, 14, 16, 19, 25, 30, 41, 51, 60, 68, 77, 80 (ч/з 10 мм) 2) 12, 10, 32, 46, 62 2) 60, 50, 42, 33, 28, 38, 60
3) 20, 21, 23, 27, 34, 41, 49, 58, 65, 73, 80 3) 18, 13, 16, 40, 55, 60 (ч/з 10 мм) 3) 62, 57, 51, 42, 34, 39, 56, 60 (ч/з 10 мм)
4) 28, 29, 31, 35, 42, 48, 56, 63, 70, 80 4) 39, 26, 18, 30, 48, 60 (ч/з 20 мм) 4) 62, 55, 51, 49, 47, 46, 56, 61 (ч/з 10 мм)
5) 38, 40, 42, 47, 54, 58, 65, 70, 78, 80 (ч/з 10 мм) 5) 64, 56, 52, 53, 57, 56, 57, 61 (ч/з 10 мм)
6) 52, 52, 56, 59, 67, 70, 73, 80 (ч/з 10 мм) 6) 62, 50, 57, 55, 53, 57, 57, 58, 60 (ч/з 10 мм)
7) 71, 72, 75, 76, 79, 80 7) 64, 57, 54, 55, 57, 55, 56, 60 (ч/з 10 мм)
Все вышесказанное не полностью совпадает с результатами наших исследований. Так, зона деформации в горизонтальной плоскости значительно превышает зону, определяемую геометрическими параметрами лапы. Расстояние, характеризующее вылет носка от места крепления стойки, l = 0,21 м, а длина «холма сгруживания» и = 0,408 м (увеличение - на 35%). Геометрическая ширина захвата лапы Ь = 0,4 м, а ширина холма лобовой поверхности стойки в поперечной плоскости 0,5 м, или увеличение на 20%, увеличение высоты холма - на 8%. Данные получены без учета налипания почвы на рабочий орган. Предполагаем, что с учетом этого показатели будут значительно больше.
Полученные данные свидетельствуют: существующая форма и параметры рабочего органа создают увеличение размеров «холма сгруживания», а известно, что при сгруживании затрачивается достаточно много механической энергии. Это дало нам основания для изменения конструкции рабочего органа.
Учитывая результаты ряда исследователей [7; 9] и наших исследований, разработаны аспекты, которые легли в основу при создании новой конструкции рабочего органа: конструкция лапы сборная, комбинированная; элементы лапы соединяются в единое целое путем их простого монтажа; форма лапы стрельчатая с переналадкой в другой вид рабочего органа; разработка элементов лапы с целью ее ремонтопригодности путем замены при износе отдельных элементов; изменение конструкции носка лапы для снижения его залипаемости и тягового сопротивления рабочего органа; разработка конструкции колебательного узла для создания горизонтальных колебаний лапы.
Выше установлено, что имеются все основания для изменения формы и компоновки рабочего органа из элементов с учетом разработанных аспектов. На этой основе
предлагается новая его конструкция. Прежде всего возникла необходимость цельную стрельчатую лапу заменить сборной, т.е. собрать в единое целое из рабочих элементов, а именно носка, односторонних правого и левого крыльев, а также прижимной пластины. Эти элементы могут быть соединены жестко без изменения конструкции стрельчатой лапы, элементы рабочего органа между собой должны размещаться по другой схеме [10].
Впереди стойки отдельно должен быть установлен съемный пластинчатый заостренный носок. С ее боковых сторон должны быть размещены съемные лево-, правосторонние крылья. По нашему представлению, рабочий орган должен быть сборным. Каким же образом скомпоновать все элементы в единое целое? Первый вариант - компоновка элементов может быть жесткой, допустим, с помощью сварки, но это опять будет жесткая система, не позволяющая заменять отдельно каждый элемент. Второй вариант -элементы закрепляются в единое целое с помощью компоновочного узла, они не связаны между собой жестко, но в то же время при компоновке по форме представляют стрельчатую лапу. Такой сборный рабочий орган требует изменения конструкции рабочих элементов.
Отдельными элементами рабочего органа являются стойка 8 (рис. 7), стакан 10, закрытый сверху крышкой 9 со входом снизу, лево-, правосторонние крылья 1 с вертикальными щеками 12, резиновая прокладка 5, пластинчатый заостренный носок 3, прижимная пластина 6.
Компоновочный узел лапы - пустотелый стакан 10, в который снизу щеками 12 закладывают односторонние крылья 1. Щеки 12 крыльев 1 представляют пластины. Между внутренними плоскостями установлена резиновая прокладка 5. Таким образом, внешние плоскости щек контактируют с внутренними поверхностями стакана, а внутренними плоскостями они контактируют между собой через резиновую прокладку. Возникает замкнутое для нее пространство. Поскольку крылья установлены независимо друг от друга и расположены консольно, при возникновении нагрузки на нее будет реагировать каждое крыло отдельно.
Рис. 7. Крепление элементов: а - вид спереди; б - вид сбоку; в - вид сверху; г - вид сзади; 1 - крылья; 2 - пластины; 3 - носок; 4 - винт; 5 - резиновая прокладка; 6 - прижимная пластина; 7 - болт прижимной пластины; 8 - стойка; 9 - крышка; 10 - стакан; 11 - упор; 12 - щеки
Носок крепится в пазу лобовой поверхности стакана и состоит из двух пластин 2, расположенных параллельно и закрытых сверху упором. В паз устанавливается носок так, чтобы верхняя его часть упиралась в упор паза. От выпадения носка из паза он закреплен винтом в нижней части (рис. 7).
Сборную лапу крепим на стойку, для этого существующую стойку обрезаем снизу на высоту стакана от опорной плоскости и привариваем стакан.
Вверху к стойке приваривается пластина с отверстиями и с помощью хомутов рабочий орган жестко крепится к раме (рис. 8).
Рис. 8. Рабочий орган: 1 - рама; 2 - хомут; 3 - пластина; 4 - стойка; 5 - лапа
Рис. 9. Сравнение обработки почвы серийной и новой культиваторных лап: а - составная культиваторная лапа; б - серийная культиваторная лапа
В предлагаемой конструкции рабочего органа в качестве упругого элемента применяют пластинчатую резину; это высокоэластичный материал. На рабочий орган разработаны чертежи и изготовлен опытный образец, который испытан в почвенном канале с образованием «холма сгруживания» в сравнении с существующим рабочим органом.
В результате экспериментальных исследований серийной и новой культиваторных лап в почвенном канале нами получены зависимости тягового сопротивления от скорости движения культиватора, глубины обработки почвы (рис. 10, 11); зафиксировано влияние скорости движения культиватора на тяговое сопротивление, крошение почвы и сохранение стерни на поверхности почвы (рис. 12, 13).
Рис. 10. Графики зависимости тягового сопротивления Р, Н культиваторной лапы КПЭ-3,8А от глубины обработки почвы при разных скоростях движения V, м/с
Рис. 11. Графики зависимости тягового сопротивления Р, Н культиваторной лапы с составными рабочими органами от глубины обработки почвы при разных скоростях движения V, м/с
Рис. 12. Влияние скорости движения V, м/с культиваторной лапы КПЭ-3,8А на тяговое сопротивление Р, Н, крошение почвы К, % и сохранение стерни С, %
Рис. 13. Влияние скорости движения V, м/с культиваторной лапы с составными рабочими органами на тяговое сопротивление Р, Н, крошение почвы К, % и сохранение стерни С, %
Сравнивая их параметры, видно, что у опытного рабочего органа наименьшие значения величин. Так, длина холма 11 = 0,346 м, 12 = 0,200 м; ширина Ь1 = 0,486 м, Ь2 = 0,420 м; высота Н1 = 0,130 м, И2 = 0,090 м; глубина борозды а1 = 0,020 м; а2 = 0,011 м. В процентном соотношении: увеличение по длине холма - 42%, по ширине - 14%, по высоте - 31%, по глубине борозды - 45%. В связи с этим уменьшается тяговое сопротивление, процент сохранения стерни и крошения почвы растет.
Это объясняется изменением конструкции лапы: трехгранный носок заменен пластинчатым толщиной 0,01 м. При такой конструкции его боковые грани находятся вертикально и благодаря этому носок разрезает почву, не поднимая ее вверх, и образует перед стойкой щель для ее прохода, тем самым уменьшается «холм сгруживания». Кроме того, этому способствует вынос крыльев лапы за стойку по ходу движения, это уменьшило ширину лапы перед стойкой, соответственно уменьшилась и ширина «холма сгруживания».
Технологический процесс взаимодействия предлагаемого рабочего органа осуществляется следующим образом. Рабочий орган пластинчатым носком врезается в почву и перемещается на заданной глубине. Благодаря конструкции носка почва не поднимается вверх, а раздвигается в боковые стороны, образуется щель и стойка с меньшим разбросом почвы перемещается по ней. Почва, подрезанная крыльями лапы, поднимается по ним и, достигнув задних кромок, опускается на свое прежнее место. Поэтому взрыхленная почва меньше подвержена сгруживанию; этому способствует дополнительно разработанный колебательный узел. В качестве упругого элемента взята пластинчатая прокладка из высокоэластичного материала резины, установленная в замкнутом пространстве.
Заключение
По результатам проведенных исследований можно сделать выводы:
Один из недостатков колебательных узлов культиваторов, используемых для почв, подверженных ветровой эрозии - необеспеченность устойчивых колебаний цилиндрическими пружинами рабочего органа, за счет этого перед культиватором образуется «холм сгруживания». Это способствует повышению тягового сопротивления, соответственно увеличению расхода топлива на обработку, а также неравномерности заделки семян, в итоге приводя к снижению урожайности и несоответствию основным принципам энергосберегающего, почвозащитного земледелия.
Установлены закономерности взаимодействия рабочих органов культиваторов с почвой для выявления их конструктивных недостатков при испытании в лабораторных условиях. Зафиксировано: основной причиной некачественной работы органов является залипание, сгруживание почвы и ее разброс по сторонам с образованием борозд и гребней.
Для лабораторных испытаний был изготовлен почвенный канал и инструменты для замера параметров «холма сгруживания». При лабораторных испытаниях установлено, что элементы рабочего органа (стойка, стрельчатая лапа) и их взаимное расположение не способствуют качественному выполнению культивации.
Предложена новая конструкция рабочего органа, он выполнен сборным, комбинированным.
Отличия конструкции предлагаемого рабочего органа от серийного:
- цельная штампованная стрельчатая лапа заменена сборной, комбинированной, состоящей из рабочих элементов: лево-, правосторонних одиночных крыльев со щеками и отдельно установленного заостренного пластинчатого носка;
- элементы соединяются в единое целое путем их закладки в специальный компоновочный узел, закрепленный в нижней части стойки;
- сборная лапа имеет форму стрелы, но при необходимости предусмотрена переналадка. При демонтаже крыльев рабочий орган преобразуется в долотообразный и может быть использован на глубине рыхления до 0,15 м, тем самым расширяется зона его применения;
- раздельно установленные крылья и носок позволяют сделать лапу ремонтопригодной, в случае износа носка он может быть заменен;
- установка заостренного пластинчатого носка перед стойкой позволит уменьшить площадь соприкосновения с почвой, это приведет к его меньшему залипанию и снижению тягового сопротивления, следовательно, к увеличению скорости и повышению производительности культиватора, также позволит сэкономить топливо при обработке, меньше повреждать плодородный почвенный слой, соответствуя требованиям энергосберегающего, почвозащитного земледелия.
В конструкции рабочего органа изменен колебательный узел. Предлагаемая конструкция рабочего органа позволяет осуществлять горизонтальные колебания крыльев лапы за счет установки между щек резины - высокоэластичного материала; работая в замкнутом пространстве, она обеспечивает стабильные колебания, отсутствующие у существующих рабочих органов. Применение подобной конструкции устраняет необходимость в колебательном узле с цилиндрической пружиной, поэтому рабочий орган на раме закрепляется жестко, колебаниям подвержены только крылья лапы, это приводит к снижению металлоемкости всего культиватора и дает возможность использования его на отвальных фонах, повышает ее универсальность.
V. V. Myalo, O. V. Myalo, E. V. Demchuk
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
Foundation of the Basic Parameters of the Working Bodies of Cultivators for Continuous Tillage
Obtaining the largest number of products with the lowest labor and material costs in agriculture is made possible by creating the optimal conditions for the growth of cultivated plants through the use of the most advanced energy-saving agricultural machines. Currently used agricultural machines do not fully meet the agro-technical requirements for the implementation of technological operations. One of these technological operations, the continuous surface tillage, performed by anti-erosion cultivators, does not fully meet the current re-
quirements of resource-saving due to the drawbacks of the machines intended for its implementation. Therefore, an improvement in the design of the cultivators used, and first of all of their working bodies, has become necessary. The article identifies the main drawbacks of the work of cultivators with serial working bodies on soils prone to wind erosion. On the basis of the conducted research, a new design of cultivator working bodies has been proposed, comparative laboratory studies on cultivator paws have been carried out, the scheme of a new working body in compliance with the basic requirements of soil-protective, environmentally friendly, resource-saving agriculture has been established. The patterns of interaction between the working bodies of cultivators and the soil have been proven in order to identify their design flaws when tested under laboratory conditions. For the study of working bodies under laboratory conditions a specific methodology has been applied. As a result of the experimental studies on serial and new cultivator paws in the soil channel, the dependence of traction resistance on the speed of the cultivator and on the depth of tillage has been verified. The effect of the speed of the cultivator on traction resistance, soil crumbling and stubble conservation on the soil surface has been established.
Key words: Ccultivation, technological operation, resource-saving technologies, cultivator, working bodies, wind erosion, agricultural machines.
Список литературы
1. Two-Cotton Sowing Soundry of Grain Crops with Different Mineral Fertilizer Level / E.V. Dem-chuk et al. IOP Conference Series : IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering". - IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering", Published under licence by IOP Publishing Ltd, Volume 1059, conference 1, http://iopscien-ce.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1059/1/012009.
2. Достижения и перспективы научного земледелия Сибири / А.Н. Власенко [и др.] // Сиб. вестн. сельскохозяйственной науки. - 2014. -№ 5(240). - С. 13-20.
3. Влаго- и энергосберегающая технология обработки почвы и посева в острозасушливых условиях / Н.К. Мазитов [и др.] // Техника и оборудование для села. - 2013. - № 3. - С. 2-6.
4. Эвиев В.А. Техническое обеспечение почвозащитных энергосберегающих технологий : учеб. пособие / В.А. Эвиев, Г.М. Мучкаева // Санкт-Петербургский государственный университет ; ФГБОУ ВО «Калмыцкий гос. университет им. Б.Б. Городовикова». - Элиста, 2010.
5. Бережливость в производстве зерна - основной ориентир в выборе почвообрабатывающей и посевной техники / Н.К. Мазитов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 7. -С. 83-84.
6. Методические подходы к выбору технологий и технических средств при производстве зерна в условиях Сибири / Ю.Н. Блынский [и др.] // Сиб. вестн. сельскохозяйственной науки. - 2016. -№ 2(249). - С. 105-109.
7. Голованов Д.А. Комбинированное орудие для основной обработки почвы и влагонакопления в засушливых районах Западной Сибири / Д.А. Голованов, А.А. Кем, М.С. Чекусов // Достижения науки и техники АПК. - 2013. - № 2. - С. 53-55.
8. Посев селекционного материала по стерневому фону / В.А. Домрачев [и др.] // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 2. - С. 64-65.
References
1. Two-Cotton Sowing Soundry of Grain Crops with Different Mineral Fertilizer Level / E.V. Dem-chuk et al. IOP Conference Series : IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering". - IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering", Published under licence by IOP Publishing Ltd, Volume 1059, conference 1, http://iopscien-ce.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1059/1/012009.
2. Dostizhenija i perspektivy nauchnogo zemle-delija Sibiri / A.N. Vlasenko [i dr.] // Sib. vestn. sel'skohozjajstvennoj nauki. - 2014. - № 5(240). -S. 13-20.
3. Vlago- i jenergosberegajushhaja tehnologija obrabotki pochvy i poseva v ostrozasushlivyh uslovi-jah / N.K. Mazitov [i dr.] // Tehnika i oborudovanie dlja sela. - 2013. - № 3. - S. 2-6.
4. Jeviev V.A. Tehnicheskoe obespechenie pochvozashhitnyh jenergosberegajushhih tehnologij : ucheb. posobie / V.A. Jeviev, G.M. Muchkaeva // Sankt-Peterburgskij gos. universitet, FGBOU VO "Kalmyckij gos. universitet im. B.B. Gorodovikova". -Jelista, 2010.
5. Berezhlivosf v proizvodstve zerna - osnov-noj orientir v vybore pochvoobrabatyvajushhej i po-sevnoj tehniki / N.K. Mazitov [i dr.] // Dostizhenija nauki i tehniki APK. - 2012. - № 7. - S. 83-84.
6. Metodicheskie podhody k vyboru tehnologij i tehnicheskih sredstv pri proizvodstve zerna v uslovijah Sibiri / Ju.N. Blynskij [i dr.] // Sib. vestn. sel'skohozjajstvennoj nauki. - 2016. - № 2(249). -S. 105-109.
7. Golovanov D.A. Kombinirovannoe orudie dlja osnovnoj obrabotki pochvy i vlagonakoplenija v zasushlivyh rajonah Zapadnoj Sibiri / D.A. Golova-nov, A.A. Kem, M.S. Chekusov // Dostizhenija nauki i tehniki APK. - 2013. - № 2. - S. 53-55.
8. Posev selekcionnogo materiala po sternevo-mu fonu / V.A. Domrachev [i dr.] // Dostizhenija nauki i tehniki APK. - 2011. - № 2. - S. 64-65.
9. Техническое обеспечение сроков проведения полевых работ в условиях Сибири / Б.Д. Докин [и др.] // Сиб. вестн. сельскохозяйственной науки. -2014. - № 2(237). - С. 60-64.
10. A.c. № 170937. Рабочий орган культиватора : патент на полезную модель / В.В. Мяло, В.В. Мазуров, Е.В. Демчук, О.В. Мяло, Д.А. Голованов // Заявка № 2016149633 ; приоритет полезной модели 16.12.2016 г. Дата государственной регистрации в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 16.05.2017 г.
Мяло Владимир Викторович, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ, vv.myalo@omgau.org; Мяло Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ, ov.myalo@omgau.org; Демчук Евгений Владимирович, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ, ev.demchuk@omgau.org.
9. Tehnicheskoe obespechenie srokov provede-nija polevyh rabot v uslovijah Sibiri / B.D. Dokin [i dr.] // Sib. vesta. sel'skohozjajstvennoj nauki. - 2014. -№ 2(237). - S. 60-64.
10. A.c. № 170937 Rabochij organ kul'tivatora : patent na poleznuju model' / V.V. Mjalo, V.V. Mazu-rov, E.V. Demchuk, O.V. Mjalo, D.A. Golovanov // Zajavka № 2016149633, Prioritet poleznoj modeli 16.12.2016 g. Data gosudarstvennoj registracii v Go-sudarstvennom reestre poleznyh modelej Rossijskoj Federacii 16.05.2017 g.
Myalo Vladimir Viktorovich, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, vv.myalo@omgau.org; Myalo Olga Vladimirovna, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, ov.myalo@omgau.org; Demchuk Evgenij Vladimirovich, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, ls.keruchenko@omgau.org.
УДК 631.3:631.17(688583) А.Е. НЕМЦЕВ, А.М. КРИКОВ
СибИМЭ СФНЦА РАН, р.п. Краснообск Новосибирской обл.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН В УСЛОВИЯХ СИБИРИ
Функции системы обеспечения работоспособности мобильных машин реализуются компонентами комплексной системы технического обслуживания и ремонта машин. В работе рассмотрены направления совершенствования технического обслуживания и ремонта машин, технического диагностирования, использования ремонтно-эксплуатационной базы, аспекты информационного обеспечения технической эксплуатации и др. Результаты решения проиллюстрированы на условиях Новосибирской области, характерных для всей Сибири. Анализом стратегий обслуживания мобильной техники выявлено, что приемлемыми являются планово-предупредительная стратегия и обслуживание по состоянию мобильной техники. С ростом конструктивной сложности машин повышаются требования к методам их диагностирования, к трудоемкости операций и точности их результатов. Удовлетворение этих требований возможно улучшением конструкций и технико-экономических характеристик диагностических приборов, созданием универсальных многопараметрических приборов и комплексов, автоматизацией процесса диагностирования, расширением сферы применения дистанционного измерения параметров технического состояния в рамках GLONAS. Применительно к ремонтно-эксплуатационной базе, являющейся важной составляющей в обеспечении работоспособности машин и претерпевшей значительные ухудшения, рассмотрены возможные пути улучшения ситуации: повышение уровня информированности специалистов о рациональных операциях обслуживания, модернизация имеющегося варианта базы на основе типовых ремонтных мастерских, машинных дворов, нефтебаз и других объектов базы, а также отказ от ее использования. В модернизации важную роль играет расширение сети технических обменных пунктов. С учетом возросшей роли технической документации предложен метод представления электронных ее составляющих с применением гипертекстовой технологии, реализуемый, применительно к процессам и объектам рассматриваемой системы, определенными схемами (электронные версии публикаций, коллекция текстов, комплекс консолидированных контентов и др.). В работе указаны направления совершенствова-
© Немцев А.Е., Криков А.М., 2019
