CC BY
53
Кузьмин Д.Е., Головин А.Ю., Чупин П.В. Обоснование схемы короткогабаритного многокорпусного плуга // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№1 (8) январь - март. - URL http://e-joumal.omgau.ru/mdex.php/2017/m5-statya-2017-1/771-00298. - ISSN 2413-4066
УДК 631.312
Кузьмин Дмитрий Евгеньевич
Магистрант
ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Головин Александр Юрьевич
Старший преподаватель ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Чупин Павел Васильевич
Кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск pv. [email protected]
Обоснование схемы короткогабаритного многокорпусного плуга
Аннотация: Основное звено в развитии сельского хозяйства - отрасль растениеводства, призванная обеспечить производство зерна и кормовых культур. Большое внимание уделяется проблеме сохранения и повышения плодородия почвы. Значительную роль в решении этого вопроса играет обработка почвы, от качества которой на 20-25% зависит урожайность зерновых культур. Основное средство механизации основной обработки почвы в большинстве зон нашей страны являются лемешно-отвальные плуги. Для рационального использования энерговооруженности рабочего и увеличения производительности пахотных агрегатов происходит увеличение ширины захвата плугов, разработка новых схем и рабочих органов плугов. .
Ключевые слова: ромбовидная вспашка, ромбический плуг
Есть несколько вариантов рационального использования энергонасыщенных агрегатов при вспашке: увеличение ширины захвата агрегатов, использование новых схем и новых рабочих органов. Начнем с увеличения ширины захвата агрегатов. При увеличении ширины захвата увеличивается длина плуга, вследствие чего наблюдаются следующие недостатки:
- возрастание массы плуга и удаление центра масс от трактора;
- нарушение копирования рельефа и неустойчивость хода плуга по глубине обработки и ширине захвата;
- малая маневренность;
- усложнение механизмов перевода в транспортное положение;
- трудность комбинирования с другими рабочими органами;
- увеличение огрехов при заглублении рабочих органов.
1
Имеется несколько путей устранения недостатков. Первый путь - устранение недостатков без изменения длины плуга. Это создание плугов с шарнирной рамой. Шарнирная рама позволяет только лучше копировать рельеф поверхности поля, поскольку ось вращения позволяет одной секции рамы менять свое положение относительно другой в продольно-вертикальной плоскости, а все другие вышеперечисленные недостатки остаются. Второй путь - создание короткогабаритных плугов. Различные схемы короткогабаритных плугов можно разделить на группы: двухсекционные; двухрядные с шахматным расположением корпусов; односекционные с уменьшенным межкорпусным расстоянием. Последние в свою очередь подразделяют на: укладывающие пласты в собственную борозду (фронтальные), отрезающие пласт косоугольной формы, имеющие полевую доску только на последнем корпусе, имеющие ромбовидные корпуса, имеющие дополнительные рабочие органы, имеющие дополнительные рабочие органы и одну полевую доску, имеющие ромбовидные корпуса и полевую доску.[1] Известно шахматное расположение корпусов в два ряда по направлению движения. Их недостатком является то, что при вспашке таким плугом будет происходить хаотичное перемешивание слоев почвы, что снижает эффективность применения отвальной вспашки.
Другое направление по созданию короткогабаритных плугов является уменьшение межкорпусного расстояния. Расстояние между корпусами, обеспечивающее свободный проход почвенного пласта, определяется следующими условиями:
- размеры и форма плужных корпусов;
- геометрическая форма отрезаемых пластов;
- степень изменения сечения пласта при его отрезании и обороте;
- фон, на котором работает плуг.
Следующий способ повышения производительности и уменьшения расходов на процесс обработки почвы это использование ромбовидной вспашки. При обычной вспашке расстояние между корпусами принимается таким, чтобы конец полевой доски впереди идущего корпуса не мешал беспрепятственной деформации и движению пласта ближайшего заднего корпуса. [2] За счет формы отрезаемого пласта можно уменьшить межкорпусное расстояние и общую длину плуга. Это реализуется в конструкции плугов для ромбовидной вспашки. В то же время уменьшение межкорпусного расстояния за счет отрезания ромбовидной формы пласта рождает проблему устойчивости хода этих плугов в горизонтальной плоскости. При увеличении производительности пахотных агрегатов за счет увеличения скорости происходит возрастание тягового сопротивления и снижение точности вождения трактора вдоль борозды и как следствие ухудшаются энергетические и качественные показатели агрегата.
Основное отличие плугов для ромбовидной вспашки от обычных - наклон обреза отвала в сторону невспаханного поля, который обеспечивает отрезание наклонной стенки борозды и пласта с ромбовидным (параллелограммным) поперечным сечением. Часто этот угол наклона называют углом ромбовидности. Ромбовидной называется вспашка, выполняемая корпусом плуга с наклоненным в сторону невспаханного поля полевым обрезом отвала, так как отрезаемый им пласт почвы имеет ромбовидное (параллелограммное) поперечное сечение. [3]
У обычного корпуса плуга полевой обрез отвала расположен в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением движения. Его назначение - отрезать пласт в вертикальной плоскости. Однако при такой вспашке зона деформации почвы корпусом распространяется и левее вертикальной плоскости. Так, при обычной (прямоугольной) вспашке по стерне пшеницы на глубину 0,27 м и при средней по слоям влажности и твердости соответственно 15,3% и 3,2 МПа - она распространялась в сторону невспаханного поля на 0,15 - 0,2 м. [4] В худших, с этой точки зрения, условиях находился корпус плуга при вспашке дернины многолетних трав, где почву не обрабатывали около пяти лет.
При обычной вспашке происходит «взлом» почвенного монолита носком лемеха, а не отрезание пласта полевым отрезом отвала, и комья почвы разбрасываются по обе стороны от
него. Почва, отброшенная левее полевого обреза, создает помехи работе следующего корпуса. Эта насыпь на краю борозды исключает преимущества прямоугольной вспашки по габариту пласта (меньше диагональ), так как мешает движению пласта и уменьшает зазор между пластом и верхней частью рамы плуга. Перенос почвы влево нерационален и с точки зрения энергетики, так как она повторно смещается следующим корпусом вправо. В результате «разлома» по линии полевого обреза стенка борозды, служащая боковой опорой плуга, получается не вертикальный и рваной, особенно в верхней ее части. Поэтому как боковая опора работает лишь нижняя часть стенки борозды, отрезаемая полевым обрезом лемеха, что доказывается более интенсивным износом (истиранием) полевых досок в самой нижней части. Часть комьев почвы осыпается с наклонной стенки на дно борозды, мешая отваливанию туда следующего пласта.
Происходит это вследствие того, что носок лемеха обычного корпуса плуга расположен впереди от полевого обреза отвала и последний идет по уже разрушенному слою почвы. Поэтому целесообразнее отрезать пласт от стенки борозды таким полевым обрезом отвала, который располагается ближе к границе зоны деформации, чтобы все, что разрушается или только деформируется носком лемеха, отрезать и отвалить сразу этим же корпусом, а не оставлять на пути движения следующего за ним. Этим условиям удовлетворяет корпус плуга для ромбовидной вспашки, у которого полевой обрез отвала выдается вперед и в сторону невспаханного поля и более активно участвует в отрезании пласта.
При сравнении сечения пластов почвы в поперечно-вертикальной плоскости, проходящей через стык полевого обреза отвала и лемеха при обоих видах вспашки (рис.1), что в этой фазе оборота обычный пласт отрезан от стенки борозды лишь полевым обрезом лемеха. Ромбовидный же пласт отрезан от стенки борозды полностью. Отделение пласта от монолита производится «взламыванием» почвы при воздействии лемехом снизу вверх, где разрушающее усилие передается через сминаемую часть, поэтому большой объем почвы подвергается уплотнению, что ведет к увеличению энергоемкости вспашки и образованию переуплотненных глыб.
Рис. 1. Сечение пласта в поперечно-вертикальной плоскости, проходящей через стык полевого обреза лемеха и отвала: а - при обычной вспашке, б - при ромбовой Из рис.1, а видно, что при дальнейшем отделении обычного пласта верхняя часть стенки борозды будет рваной, и надежной опорой плуга может служить, как и при ромбовидной вспашке (рис.1, б), лишь ее нижняя вертикальная часть, отрезанная полевым обрезом лемеха. «Отваливание» еще не отрезанного от стенки борозды пласта (рис.1, а) приводит к увеличению всех составляющих их силы сопротивления, что в свою очередь, увеличивает силу трения скольжения по рабочей поверхности и нагрузку на опорное колесо и полевые доски плуга. При полевых испытаниях в указанных выше условиях вертикальная нагрузка на колесо пятикорпусного плуга с обычными корпусами была на 20-40% больше, чем с ромбовидными. [5]
Благодаря более раннему отрезанию пласта от стенки борозды при ромбовидной вспашке (рис. 1, б) меньше происходит смятие почвы носовой частью лемеха и частично снижается нагрузка на носок лемеха.
а
5
Вследствие того, что левая сторона поднимающегося на рабочую поверхность пласта (рис.1, б) не удерживается почвенным монолитом, от него под действием груды отвала начинают послойно отделяться (деформацией сдвига) «столбики» в вертикальной плоскости. Это одно из объяснений лучшего крошения при меньшем тяговом сопротивлении у ромбовидных корпусов по сравнению с обычными.
Рис. 2. Изменение форм поперечного сечения пласта и профиля борозды в зависимости от
угла d
Пространственное положение полевого обреза отвала характеризуется углом наклона d в сторону невспаханного поля (рис. 2). Оптимизирована величина этого угла (угла ромбовидности) по графическим зависимостям, представленным на рис. 3 [6]
Рис. 3. Влияние угла d на тяговое сопротивление R отдельного корпуса, ширину борозды В и
зону деформации
Таким образом, можно сделать вывод о том, что корпус плуга для ромбовидной вспашки почвы с углом d, равным 60°, больше удовлетворяет требованиям, предъявляемым к отвальной вспашке, чем обычные серийные корпуса.
Ссылки на источники
1. Чупин П.В. Почвообрабатывающие, посевные и уборочные машины. Учебное пособие // Омск, изд-во ФГБОУ ВО ОмГАУ, 2007 г
2. Любимов А.И., Тумурхонов В.В. Многокорпусный противоэрозионный плуг. Авт.свид. №1625339 «Открытия, изобретения..», 1995 - № 5
3. Чупин П.В. Обоснование схемы плуга для ромбовидной вспашки, дисс. канд. техн. наук / Челябинск, 1987 . 176 с.
4. Чупин П.В., Евченко А.В. Сельскохозяйственные машины, Учебное пособие // Омск, изд-во ФГБОУ ВО ОмГАУ, 2007 г
5. Чупин П.В. Обоснование схемы плуга для ромбовидной вспашки, Челябинск, 1987 г
6. Корпус плуга: пат. 2013902 РФ, МПК А01В15/04 // Чупин П.В. ; заявл. 14.04.1992, опубл. 15.06.1994
Dmitry Kuzmin
Student
FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Alexander Golovin
Senior Instructor
FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Pavel Chupin,
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
The Rationale for the Scheme of Short Overall Multihull Plow
Abstract. The main part in the development of agriculture - crop, designed to ensure the production of grain and forage crops. Great attention is paid to the problem of preserving and enhancing soil fertility. A significant role in addressing this issue plays tillage, the quality of which 20-25% depends on the yield of grain crops. The main means of mechanization of primary tillage in most areas of our country are jointers-moulded ploughs. For the rational use of installed power of the worker and increase the productivity of arable aggregates is an increase in the width of the plows, the development of new systems and working bodies of the plow.
Keywords: diamond-shaped plowing, diamond plow
