CC BY
28
ются невысокой надежностью, и сложной настройкой нормы высева, в их конструкции не реализованы последние достижения науки в области новых технологий и блочно-модульного принципа построения [1].
Разрабатываемые на ближайшую перспективу программы выпуска приоритетных наборов сельскохозяйственной техники в нашей стране носят рекомендательный характер. Основным критерием оценки их технического уровня служит спрос на рынке. В результате из-за отсутствия координации, специализированных конструкторских организаций и базовых заводов посевные машины производятся стихийно. Так, сеялки для мелкосемянных культур поставляют на рынок страны, по меньшей мере, 15 региональных предприятий, что крайне затрудняет их унификацию.
Мы считаем, что для разнообразных условий России целесообразны несколько вариантов конструкций сеялок. Хозяйствам с небольшими размерами полей нужны машины для использования в односеялочных (шириной захвата до 4 м) и комбинированных (до 5,4 м) агрегатах с тракторами кл. 1,4 и 3 соответственно.
В степных районах, при сжатых агросроках посева, и для одновременного внесения стартовых доз удобрений при посеве, требуются прицепная техника блочно-модульного построения с шириной захвата 12 и 16
м к энергонасыщенным тракторам кл. 3 и 5. Такие сеялки можно оснащать механической или пневматической централизованной высевающей системой.
Кроме того, в степных районах наверняка будут востребованы агрегаты из двух навесных сеялок шириной захвата 8 и 10,8...12 м ктракторам кл. 3 с механическими высевающими аппаратами. В целях снижения энергетических и трудовых затрат все большее распространение получают комбинированные агрегаты, позволяющие совмещать подготовку почвы, посев и внесение удобрений — агрегаты типа РВК-3,6 с сеялкой «Кузбасс» (аналог французской сеялки «Конкорд»), «Обь-4» и «Обь-8», ППК-8,4 и др. [2].
Важнейшая тенденция в развитии посевной техники - создание посевных агрегатов, позволяющих осуществлять принципиально новые ресурсосберегающие технологии высева сельскохозяйственных культур и обеспечивать благодаря этому не только повышение производительности труда путем совмещения нескольких операций, но и формирование самых благоприятных условий для роста и развития растений в период вегетации, путем оптимального распределения семян по площади питания и глубине заделки, способствуя, в конечном итоге, существенному повышению урожайности высеваемых культур.
Литература
1. Зволинский В.М., Любушко Н.И. Использование отечественного опыта при создании посевной техники // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 1998. - №11.
2. Любушко Н.И., Зволинский В.М. Новые тенденции в создании и использовании комбинированных агрегатов// Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1997. - №10.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ СТЕБЛЕЙ ЛЬНА О ПОВЕРХНОСТЬ ПОЧВЫ
Р. А. РОСТОВЦЕВ, кандидат технических наук
В. И. ДМИТРИЕВ, инженер
ВНИПТИМЛ
Разработка новых технических средств для механизации льноводства тесно связана со свойствами льна-долгунца. Последние, характеризуются совокупностью показателей, учитывающих строение растения, его сопротивление воздействующим нагрузкам, поведение при различных деформациях и разрушении, содержание влаги, трение о рабочие поверхности и др. Например, при подъеме ленты льна подбирающими аппаратами, имеет место ее перемещение по почве в ту или иную сторону, характеризующееся трением стеблей о поверхность.
Наши исследования были посвящены изучению этого вопроса.
Коэффициенты трения стеблей льна-долгунца о поверхность почвы мы определяли на специально из-
готовленной установке «наклонная плоскость» (рис. 1) [1]. При проведении исследований, ее основание 1 устанавливается горизонтально по уровню с помощью регулируемых опор 5. На наклонную плоскость 2, представляющую собой коробку с почвой, укладывали стебли льна 6. После чего с помощью подъёмного механизма 3 она плавно поднимается вверх до момента начала скольжения стеблей по почве. Далее плоскость медленно опускается вниз до остановки растений. Зафиксированный при этом с помощью
Рис. 1. Схема (а) и общий вид (б) установки для исследования коэффициентов трения стеблей о почву. / - основание; 2 - наклонная плоскость; 3 — механизм подъёма; 4 — угломер; 5 — регулируемая опора; 6 — стебли льна.
угломера 4угол и есть угол трения, значение которого заносится в журнал. Коэффициент трения /растения по почве находили, как тангенс угла трения.
В качестве объекта исследования использовали стебли различной влажности (свежеубранные и сравнительно сухие) и диаметра (0,8...1,2 и 2,5...2,8 мм). Коэффициенты трения определяли по чистой и засоренной растительными остатками почве в зависимости от угла а наклона стеблей к направлению движения (см. рис.1). Повторность опытов — семикратная.
Полученные данные были обработаны с помощью компьютерной программы 5ТА01А-6.5 [2].
С целью установления однородности результатов выполнена нормировка показателей, состоящая в вычислении стандартного отклонения от среднего значения и пересчете данных по этой шкале. После такого преобразования мы получили шкалу стандартных отклонений, где отдельные значения коэффициентов трения несколько выделялись как по знаку, так и по абсолютной величине от остальных (интервал от -1,83 до 1,34). Однако различия не превышали двух стандартных отклонений, поэтому все результаты можно считать принадлежащими общей совокупности [2].
Далее мы проверили подчинение экспериментальных данных нормальному закону распределения. Она проводилась по критериям Колмогорова, омега-квадрат и хи-квадрат. Было установлено, что полученные значения носят случайный характер, поэтому многие параметрические методы анализа нужно проводить с определенной осторожностью и дополнительным контролем. Группировка данных по факторам в различных сочетаниях: тип почвы (засоренная — чистая), влажность стеблей (свежеубранные — сравнительно сухие) и диаметр стеблей (0,8...1,2 — 2,5...2,8 мм), также ничего не дала. Нормальному закону распределения не подчинялась ни одна из групп. Аналогичная ситуация зафиксирована и в отношении средних значений по повторностям проведенных опытов. И только после разделения их на группы по типу почв, получен положительный результат. Отсюда мы сделали предварительный вывод, что этот фактор существенно влияет на величину коэффициента трения стеблей льна о поверхность почвы.
С учетом изложенного, было решено анализировать только средние значения полученных величин коэффициентов трения. Влияние типа почвы определялось с помощью непараметрического однофакторного дисперсионного анализа, а влажности и диаметра стеблей — параметрического двухфакторного. После этого мы провели более детальный анализ данных с помощью регрессионного анализа и построили модели, определяющие зависимость коэффициента трения от угла расположения растений к направлению их движения.
В результате непараметрического однофакторного дисперсионного анализа, критерий Крускала-Уол-лиса [2] показал влияние типа почвы на коэффици-
ент трения практически со стопроцентным уровнем значимости. Этого следовало ожидать, так как засоренная почва не имеет ровной поверхности, вследствие чего стебли контактируют с ней не по всей длине, соответственно уменьшается фактическая площадь контакта, а, следовательно, и коэффициент трения. Кроме того, стебли контактируют и с растительными остатками, находящимися в засоренной почве и имеющими меньший коэффициент трения, чем почва 13].
После разделения средних значений коэффициентов трения по группам в соответствии с типом почвы, в каждой из них был сделан параметрический двухфакторный дисперсионный анализ. В качестве первого фактора рассматривался диаметр стеблей, второго - влажность. При проведении анализа для обеих групп строились модели с фиксированными и случайными эффектами.
Модель с фиксированными эффектами для засоренной почвы показала отсутствие значимых факторов (первый - 35%, второй — 91%). Для чистой почвы установлена значимость диаметра стеблей (97%). В моделях со случайными эффектами оба фактора в каждой из групп оказались значимыми (во всех вариантах 99%), а взаимодействие незначимым (1% и 2% соответственно).
Необходимо отметить, что ни в одной из анализируемых комбинаций сила влияния изучаемых факторов не превышала 25%.
С увеличением диаметра и влажности стеблей возрастал и коэффициент трения. В первом случае это объясняется увеличением фактической площади контакта стебля с почвой, во втором — возрастанием числа водных менисков вокруг пятен контакта, поскольку в результате их образования наблюдается эффект капиллярной контрактации, который и обусловливает величину коэффициента трения. Например, при трении стеблей льна о стальную поверхность [4] капиллярная контрактация оказывала решающее влияние на коэффициент трения, так как сталь и другие конструкционные материалы обладают сравнительно однородной структурой с правильными геометрическими формами. В нашем случае почва состоит из перемешанных твердых, жидких и газообразных частиц, растительных остатков и живых организмов. Вследствие этого определяющее
Таблица. Значения коэффициентов регрессии
Тип почвы Состояние растений Диаметр стеблей, мм Значения коэффициентов регрессии
аі 32
засо- свежеубранные 0,8...1,2 0,721 3,93 10'3
ренная 2,5...2,8 0,761 3,93-10'3
сравнительно 0,8...1,2 0,664 3,4-10'3
сухие 2,5...2,8 0,704 3,73-10'3
чистая свежеубранные 0,8... 1,2 0,906 3,27-10'3
2,5...2,8 0,95 3,33-10-3
сравнительно 0,8...1,2 0,864 3,03-10'3
сухие 2,5...2,8 0,899 2,4-10'3
Рис. 2. Изменение коэффициентов трения стеблей льна о почву в зависимости от угла их расположения к направлению движения. 1 — засоренная почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 2 — засоренная почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм; 3 — засоренная почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 4 — засоренная почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм; 5 — чистая почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 6 — чистая почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм; 7— чистая почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 8 — чистая почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм;
значение для величины коэффициента трения имеет ее тип.
При исследовании влияния угла наклона стеблей льна к направлению их движения на коэффициент трения были получены линейные регрессионные модели, отвечающие зависимости /=а-а2-а,
Уравнения регрессии, как и их коэффициенты (см. табл.), имели практически стопроцентную значимость.
На рис.2 видно, что с увеличением угла расположения стеблей к направлению их движения коэффициент трения падает. При повороте стебля, силы, действующие на него со стороны почвы, направлены не перпендикулярно к длине, а раскладываются на нормальную и касательную составляющие, что значительно снижает сопротивление перемещению.
Графики на рис.2 наглядно демонстрируют правильность сделанных выводов и предположения о том, что решающую роль в значении коэффициентов трения играет тип почвы (наблюдается явная группировка прямых именно в зависимости от этого фактора).
Полученные результаты можно использовать при расчете и проектировании льноуборочных машин, в частности подборщиков и других аналогичных устройств.
Литература
1. Ковалев Н.Г., Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Сельскохозяйственные материа/гы (виды, состав, свойства). - М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998. - 208 с., ил. 113.
2. Кулаичев А.П. Том 1. Методы и средства анализа данных в среде Windows. STADIA Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: НПО «Информатика и компьютеры», 1999. — 340 с.: ил.
3. Быков Н.Н., Ковалев М. М. Зависимость коэффициента стеблей льна от скорости скольжения // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1985. № 12. - С. 22 — 24.
4. Беркович И.И., Крюков М.В., Родионов Л.В., Морозова Ю.И. Контактирование и трение стеблей льна в льноуборочных машинах/ Механика и физика фрикционного контакта: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 10/Под ред. Н.Б. Демкина. Тверь: ТТТУ, 2003. 104 с.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОТЫ СТЕБЛЕСТОЯ И ЗОНЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ СЕМЕННЫХ КОРОБОЧЕК В НЕМ
В.Г. ЧЕРНИКОВ, член-корреспондент РАСХН ВНИПТИМЛ
В ходе многолетних полевых испытаний льноуборочных комбайнов ЛК-4Т, ЛК-4М, «Русич», «Русь» проведенных на Калининской, Львовской, Западной МИС, а также экспериментальных исследований Н.Н. Быкова, Г.А. Хайлиса, А.Б. Лурье, Л.В. Родионова, А.А. Чернышкова, М.М. Ковалева, С.Г. Порфирьева, Р.А. Ростовцева, В.Г. Черникова и других получены реализации записей изменения технологических, энергетических и прочностных показателей работы льноубороч-ных агрегатов. Статистический анализ позволил вскрыть внутреннюю структуру и характер течения входных и выходных процессов динамической модели агрегата. Оказалось, в частности, что все технологические процессы носят низкочастотный характер с полосой <и — 0...12 с'1. Качество работы льноуборочного
комбайна — растянутость А(/) и чистота очеса в значительной степени зависят от характера входных воздействий неровностей рельефа поля Д?)> длины зоны коробочек а(г) и скорости движения агрегата.
В связи с этим перед промышленностью и исследовательскими организациями стоит задача создать комбайны, обеспечивающие уборку длинно- и короткостебельного льна с высоким качеством очеса. Если учесть, что в сегодняшних моделях такие органы, как теребильные секции поперечный (плющильный) транспортер наиболее надежны в работе, то решение поставленной задачи нужно искать в совершенствовании очесывающе-зажимного устройства.
Имеющиеся сведения об увеличении диаметра очесывающего барабана (по аналогии с зерноуборочными комбайнами) указывают на возможность реализации этого подхода, однако такая конструкция не вписывается в габариты существующего льноуборочного комбайна и требует изменения других рабочих органов.
