ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАТКА ПРИСПОСОБЛЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

УДК 631.319.06

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

КАТКА ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Нуриддинов Акмалжон Давлаталиевич НамИСИ, Доцент, akmal.nuriddinov.78@mail.ru, +998945097588

Нуриддинов Азамжон Давлаталиевич Преподаватель 2-профессионально-технической школы Уйчинского района

Аннотация. В статье приведены результаты экспериментальных исследований приспособления и плуга, применяемых для поверхностной обработки почвы и подготовки её к севу, позволяющие выбрать наиболее рациональный вариант набора рабочих органов приспособления, сочетающего дисковый каток с клиновидной рабочей поверхностью дисков, выравнивающий орган, на задней кромке которого установлены мульчирующие пластины.

Abstracts. The article presents the results of experimental studies of the device and plow used for surface tillage of the soil and preparing it for sowing, which allows you to choose the most rational option for a set of working parts of the device, combining a disk roller with a wedge-shaped working surface of the disks, a leveling body, on the rear edge of which mulching plates are installed.

Ключевые слова: плуг, почва, малование, скорость, нагрузка, крошения, корпус.

Key words: plow, soil, low ground, speed, load, crumbles, body.

Введение

В настоящее время важную роль играет фактор своевременно и качественно подготовив почву, можно провести сев в оптимальные агросроки и полнее использовать тепло и влагу для получения высоких урожаев промежуточных (повторных) культур. Поэтому, выбор рациональной технологии допосевной обработки почвы и технологических средств для её осуществления в сжатые сроки является важной задачей, решение которой приведет к повышению рентабельности растениеводческих хозяйств [1,2,3]. Необходимо запахать с целью увеличения продуктивности почвы и исключения отрицательного воздействия растительных остатков на качественные показатели работы агрегатов для поверхностной (предпосевной) обработки почвы и посева сельхозкультур [4-10].

На основании анализов и изучений, направленны на обоснование параметров и режимов работы, приспособления к плугу для поверхностной ее обработки одновременно ее вспашкой. В связи с этим созданы приспособления к плугу с обоснованными конструктивными и режимными параметрами работы рабочих органов, обеспечивающими качественную поверхностную обработку почвы одновременно со вспашкой при минимальных энергозатратах [11-14].

Методы и результаты

Экспериментальные исследования проводились в полевых условиях с использованием разработанной и изготовленной лабораторно-полевой установкой, и рабочих органов со значениями размерных характеристик в натуральную величину и применением методик проведения однофакторных и математического планирования многофакторных экспериментов, а также тензометрирования [9].

Данные, полученные в результате экспериментов, обрабатывались методами математической статистики. Режимы работы и параметры приспособления оптимизированы путём полнофакторного перебора параметров, входящих в уравнения регрессии с наложением на функцию отклика, характеризующую качество крошения почвы, ограничений, обусловленных агротехническими требованиями при минимальном значении удельного тягового сопротивления.

Глубина погружения дисков катка в почву. Каток приспособления должен обеспечить измельчение верхнего слоя пашни на глубину заделки семян повторных культур и уплотнение её нижней части до требуемой плотности. Исходя из этого глубину погружения дисков катка в почву можно принять в пределах 3-5 см.

Диаметр дисков катка обычно выбирается из условия отсутствия протаскивания ими почвенных комьев [9,15,16], т.е. при встрече с почвенными комками каток должен перекатываться через них без протаскивания вперёд. При перекатывании через комок давление катка концентрируется на нем и комок разрушается или вдавливается в почву.

В случае протаскивания комков происходит сгруживание почвы перед катком и заданный технологический процесс работы не выполняется.

Для того, чтобы не происходило протаскивания комков вперёд должно быть обеспечено защемление их между катком и поверхностью почвы. Как известно [9,12] для этого должно быть обеспечено следующее условие

а<{(рх +$2) (!)

где а - угол наклона к горизонту касательной к окружности рабочей поверхности катка в точке соприкосновения его с комком;

(рг,ф2 — - углы трения комков соответственно о каток и почву.

Из схемы, приведенной на рис 1, имеем

Я — Я еоБа = Н + \, (2)

Я - радиус диска катка;

Н - высота почвенного комка от поверхности пашни;

Ъъ - глубина погружения диска в почву.

Решая (2) относительно Я и учитывая (1), получим

Рис. 1. Схема к определению диаметра диска катка приспособления

Я >

Н + К

1 - соз(^1 + ()

(3)

или

В >

2(Н + Ик )

1 - + ( )

н+к

л

(4)

(Р1 + (2 |

. 2 )

Из анализа этого выражения следует, что диаметр катка зависит от размера комков, лежащих на поверхности пашни, глубины погружения его в почву и её физико-механических свойств, от которых зависят значения углов трения ( и ср2.

В выражении (4) величины Н и углов трения ( и (р2 в зависимости от типа и состояния почвы изменяются в значительных пределах. Поэтому, чтобы каток был работоспособным в широком диапазоне условий работы при расчетах необходимо ориентироваться на наибольшие значения Н и Ик и наименьшие значения ( и ( .

Принимая Н=5 см, Ик =5 см, ( = 250 и ( =350 [9] по выражению (4) получим, что диаметр катка должен быть не менее 40 см.

Основными параметрами выравнивателя и мульчирующих пластин приспособления являются (см. рис.1):

-угол Р установки уплотняющей части выравнивателя к горизонту; -угол Р1 загиба выравнивающей части выравнивателя относительно его уплотняющей части;

-угол а вхождения в почву мульчирующей пластины; -ширина 11 междуследия мульчирующих пластин.

Угол Р установки уплотняющей части выравнивателя к горизонту и угол а вхождения в почву мульчирующей пластины определяем из условия обеспечения свободного скольжения частиц почвы, сорняков и растительных остатков по их рабочим поверхностям, т.к. в противном случае происходит сгруживание почвы и сорняков перед выравнивателем и мульчирующих пластин. В результате нарушается технологический

процесс работы приспособления и возрастает его тяговое сопротивление.

Из литературных источников [9] известно, что свободное скольжение частиц почвы и сорняков по рабочим поверхностям уплотняющей части выравнивателя и мульчирующих пластин обеспечивается при

Р = ^ — (5)

4 2 w

и

Зж + 2рКс)

а =-^- > (6)

где фцс) - угол трения почвы (сорняков) о рабочую поверхность выравнивателя и мульчирующей пластины.

Подставляя в (5) и (6) известные максимальные значения ф1(С)= 36-40°, получим Р =25-27° и а = 153-1550.

Таким образом, угол установки уплотняющей части выравнивателя к горизонту должен быть в пределах 25-270, а угол вхождения мульчирующей пластины в почву -1531550.

Угол Р загиба выравнивающей части выравнивателя относительно его уплотняющей части определяем из условия, чтобы выравнивающая часть выравнивателя обеспечивала перемещение почвы вперед без ее вдавливания вниз, т.к. только в этом случае достигается качественное выравнивание поверхности пашни, т.е. перемещение бугров почвы в впадины.

Перемещение почвы вперед без вдавливания ее вниз возможно при

ж

Р <ж+ф1+Р, (7)

т.к. в этом случае сила реакции выравнивающей части выравнивателя совпадает с направлением движения [9].

Принимая ф1 =25° и подставляя в (7) выше найденное значение угла Р1 получим, что угол загиба выравнивателя должен быть не более 140°.

Ширину 11 междуследий мульчирующих пластин определяем из условия обеспечения сплошной обработки поверхности почвы. Это обеспечивается, как известно, при

¡1 < 2Нпгё^3 (8)

где Ъп - глубина хода мульчирующих пластин; уз - угол бокового скалывания почвы.

Расчеты, проведенные по выражению (8), показали, что при ^=4 см и =45° [9] ширина междуследия мульчирующих пластин должна быть не более 8 см.

Обсуждение

Из режимных параметров приспособления были выбраны для исследований вертикальная нагрузка на диск и поступательная скорость, как наиболее влияющие на

качественные и энергические показатели его работы.

В качестве функций отклика приняты процентное содержание почвенных фракций размером менее 25 мм в горизонте 0-10 см и тяговое сопротивление приспособления, приходящееся на 1 м ширины захвата катка, т.к. первое имеет ограничение по агротехническим требованиям (не менее 80%), а второе оказывает существенное влияние на расход горюче-смазочных материалов и производительность агрегата.

На основании, априорной информации и результатов однофакторных экспериментов были выбраны уровни и интервалы варьирования факторов, приведённые в таблице 1.

Толщина (30 мм), угол заточки (600) и диаметр диска (400 мм) диска были приняты неизмененными. Так же неизмененными приняты углы установки уплотняющей (260) и загиба выравнивающей (1400) частей выравнивателя, угол вхождения в почву мульчирующих пластин (1540) и величина их междуследия (10 см).

Эксперименты приводились с использованием трёх дисковых рабочих органов катка и соответственно принятым уровням величин междуследий дисков 15 см, 20 см и 25 см. Ширина захвата выравнивателя с мульчирующими пластинами равнялась 33 см, 43 см и 53 см. Эти значения приняты с учётом толщины диска катка и необходимости движения след в след крайних мульчирующих пластин и дисков. При этом на каждом выравнивателе устанавливалось количество мульчирующих пластин (пп), определяющееся по формуле

2 ■ I 1

Пп = — +1, (9)

¡1

т.е. при I равном 15 см, 20 см, 25 см и ¡1 =10 см, количество мульчирующих пластин составляло соответственно 4 шт, 5 шт и 6 шт.

Таблица 1

Уровни и интервалы варьирования факторов

Факторы Ед. измерения Кодированное обозначение факторов Интервалы варьирования Уровни факторов

Ниж ний (-1) Базо вый (0) Верх ний (+1)

Величина междуследия дисков ¡, см Х1 5 15 20 25

Вертикальная нагрузка на диск 0, Н/шт Х2 37,5 537,5 575,0 612,5

Поступательная скорость V, м/с Хэ 0,5 1,5 2,0 2,5

Предполагая, что наиболее полно влияние факторов на функцию отклика будет описывать полином второго порядка, был реализован план В3. Для уменьшения влияния неконтролируемых факторов на функцию отклика по последовательность проведения экспериментов назначалась с использованием таблицы случайных чисел [9].

В результате реализации матрицы и плана В3 получены уравнения регрессии, адекватно описывающие:

процентное содержание фракций размером менее 25 мм, %

У1 = 82,975-6,363 Х1 + 1,947 Х2 + 7,837 Х3- 6,372 Х12 +

+1,821 Х1 Х2 - 2,421 Х1Х3; (10)

тяговое сопротивление, приходящееся на 1 м ширины захвата приспособления,

кН/м.

У2= 1,367 - 1,113 Х1 + 0,104 Х2 + 0,240 Х3 -

- 0,068 Х1 Х3 + 0,075 Х2 Х3 (11)

Гипотеза однородности дисперсии при одинаковом числе повторений опытов оценивалась с помощью критерия Кохрена (К), значимость коэффициентов регрессии определяли по критерий Стьюдента, а адекватность модели процесса провоняли по критерию Фишера Значения коэффициентов воспроизводимости и адекватности приведены в табл.2, из которой видно, что эксперименты воспроизводимы, а регрессионные модели (9), (10) адекватно описывают процессы с доверительной вероятностью 95 % и не противоречат полученным экспериментальным данным, так как

Ктабл > Красм , «Ртабл > Ррасм».

Табличная величина критерия Стьюдента на 5 % уровне значимости поставила 2,048 для обеих регрессионных моделей (9 и 10), описывающих процесс.

Анализ уравнений репрессии показывает, что с увеличением величины междуследия дисков происходит снижение фракций размером менее 25 мм и тягового сопротивления (У2), приходящегося на 1 м ширины захвата катка, а при увеличении вертикальной нагрузки и поступательной скорости движения эти показатели увеличиваются. Причём более существенное влияние на функции отклика оказывает фактор скорости, а менее существенное-вертикальная нагрузка.

Таблица 2

Проверка воспроизводимости и адекватности моделей

№ Обозначение функции отклика Дисперсии Степени свободы Критерии

воспро изводи мости адекват ности воспроизводи мости адекват ности Кохрена, К Фишера, F

V! V2 V2 табл. расч. табл. расч.

1 У1 7,141 2,557 2 14 7 28 0,334 0,229 2,360 1,074

2 У2 9,9 10-3 2,05 103 2 14 8 28 0,334 0,187 2,290 0,622

Из уравнений видно, что на функцию У1 оказывает влияние взаимодействие факторов междуследия (Х1) и вертикальной нагрузки (Х2), междуследия (Х1) и скорости (Х3), а на функцию У2 - взаимодействия факторов междуследия (Х1) и скорости (Х3) вертикальной нагрузки (Х2) и скорости (Х3). Эти взаимодействия оказывают влияние на интенсивность изменения функций отклика и изменяют их в зависимости от того, на каком уровне фиксируется один из факторов составляющей взаимодействия. Так,

например, при меньших значениях величины междуследия дисков (Х1 ) с увеличением поступательной скорости (Х3), функции отклика (У1 и У2) возрастают с большей интенсивностью, чем при больших значениях Х1 или при больших значениях вертикальной нагрузки (Х2) изменение скорости приводит к более интенсивному изменению У2 и наоборот, т.е функции отклика находятся в сложной зависимости от величины междуследия дисков (Х1), вертикальной нагрузки (Х2) и скорости движения (Х3)

Таким образом при работе на скоростях движения 1,75-2,50 м/с требуемое содержание почвенных фракций размером менее 25 мм в горизонте 0-10 см при минимальном тяговом сопротивлении будет обеспечено если: I =18,5-23,0 см и Qэ= 527564 Н/шт.

В диапазоне поступательных скоростей 2,25-2,5 м/с имеется рациональное значение междуследия дисков (I =22,5 см), входящее в предел I =22-23 см, которое кратно ширине захвата корпуса (45 см) и обеспечит, при рациональном расположении катка, воздействие его смежных дисков поочередно на впадину и возвышенность гребнистой поверхности поперечного профиля пашни. Поэтому принимаем это значение междуследия дисков ¡ =22,5 см как рациональное. Кроме того, при такой величине междуследия в диапазоне выше означенных скоростей (У=2,25-2,5 м/с) не меняется рациональное значения необходимой вертикальной нагрузки на диск равное 527 Н/шт., т.е. для трёхкорпусного плуга шириной захвата 135 см необходимее количество дисков будет 7 шт., а вертикальная нагрузка на приспособление Qк=347 кг.

Выводы. Наиболее рациональным вариантом набора рабочих органов приспособления является дисковый каток с клиновидной рабочей поверхностью дисков, выравниватель, на задней кромке которого установлены мульчирующие пластины.

Для обеспечения качественного измельчения почвы и ее требуемого уплотнения глубина погружения дисков катка должна быть в пределах 3-5 см, диаметр их должен быть не менее 40 см, угол заострения 60о, толщина 3 см и вертикальная нагрузка на каток, агрегатируемые с трехкорпусным плугом, должны находиться в пределах 2,56-3,58 кН.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нуриддинов, А. Д. Выбор набора рабочих органов приспособления к плугу для обработки поверхности пашни / А. Д. Нуриддинов, М. А. Тухтабаев // Экономика и социум. - 2022. - № 10-2(101). - С. 472-476.

2. Нуриддинов, А. Д. Результаты экспериментальных исследований рабочих органов приспособления к плугу / А. Д. Нуриддинов, М. А. Тухтабаев // Экономика и социум. - 2022. - № 11-2(102). - С. 586-589.

3. Тухтабаев, М. А. Выбор шин для хлопководческого трактора по уплотняющим воздействиям на почву / М. А. Тухтабаев, О. А. Сидиков // Экономика и социум. - 2022. -№ 10-2(101). - С. 565-568.

4. Нормирзаев А. Р., Нуриддинов А. Д., Валиева Г. Ф. Влияние угла атаки сферического дискового предплужника и поступательной скорости на дальность отброса почвы //Вестник Науки и Творчества. - 2017. - №. 4 (16). - С. 37-43.

5. Tukhtabaev A. M., Nuriddinov A. D., Xidirov U. X. Anthropogenic Impact Assessment of Undercarriages on Soil //IJARSET. India, №. - 2021. - Т. 8. - №. 1.

6. Tukhtabaev M., Xidirov U. X., Hamraqulov T. Т. Research Results on Prevention of Tires Anthropogenic Impact on the Soil //IJARSET. India, №. - 2021. - Т. 8. - №. 4.

7. Тухтабаев М. А. Результаты экспериментальных исследований по уменьшению уплотняющего воздействияна почвы шин //Экологические аспекты использования земель в современных экономических формациях. - 2017. - С. 426-429.

8. Байметов Р. И., Тухтабаев М. А., Мусурмонов А. Т. Технологические основы конструктивной схемы садоводческой почвообрабатывающей машины. 2018. - С. 392-397.

9. Нуриддинов А., Нормирзаев А., Тухтабаев М. Создание приспособления к плугу для поверхностной обработки почвы. - Наманган: Усмон Носир медиа, 2022. - 119 с.

10. Soliev H. M. et al. Course stability models of a wide-width tractor unit //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2022. - Т. 1112. - №. 1. - С. 012033.

11. Нормирзаев А. Р., Нуриддинов А. Обоснование технологических и конструктивных параметров катка приспособления //Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем. - 2012. - С. 352-356.

12. Нормирзаев А., Нуриддинов А. Разработка комбинированного агрегатов для основной и предпосевной обработки почвы //Точная наука. - 2020. - №. 69. - С. 56-58.

13. Normirzayev A. R., Nuriddinov A. D. Grounding of the Longitudinal Distance from the Plow Corps to the Center of the Disk Skimmer //Innovations in Science and Technology Vol. 8. - 2022. - С. 14-20.

14. Нормирзаев А. Р., Нуриддинов А., Валиева Г. Влияние угла атаки предплужника и скорости агрегата на дальность отбрасывания почвы //Сельский механизатор. - 2018. - №. 9. - С. 18-19.

15. Киргизов Х. Т., Нуриддинов А. Д. Исследование движения частиц почвы по рабочей поверхности сферического диска //Экономика и социум. - 2023. - №. 6-1 (109). -С. 774-780.

16. Normirzaev A., Nasritdinov A. A., Tuxliev G. A. Influence of cross displacement disk skim coulter concerning field cut of the case on parameters of job of a plough //European Applied Sciences. - 2013. - Т. 5. - С. 18-21.