CC BY
27
УДК 631.31
АС. СОЮНОВ, ЕВ. ДЕМЧУК, СП. ПРОКОПОВ, А.Ю. ГОЛОВИН
Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск
ПРИМЕНЕНИЕ ВИБРАЦИИ В ДИСКОВЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЯХ
В соответствии с рыночной экономикой и современной ценой на энергоносители необходимым условием сельскохозяйственного производства является получение максимальной прибыли с минимальными издержками. Основные затраты при выполнении обработки почвы: покупка горючих и смазочных материалов, оплата труда рабочего персонала, а также амортизационные отчисления на сельскохозяйственные машины и трактора. Снижение расхода горючих и смазочных материалов можно осуществить снижением тягового сопротивления почвообрабатывающих орудий, примененяя производительные широкозахватные дисковые орудия, а также вибрации рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Для осуществления вибрации рабочего органа дискового орудия без включения дополнительных источников вибрации предлагается изменить его форму с круглой на шестиугольную. Модельный ряд шестиугольных дисковых рабочих органов имеет три вида: плоские, сферические и конические диски, применение разного вида позволяет выполнять обработку почвы соответственно подверженной ветровой эрозии, обычной и переуплотненной. Шестиугольная форма рабочих органов дискового орудия позволит осуществить вибрацию каждого рабочего органа с амплитудой 60 мм. Отрицательная вибрация для орудия в целом будет компенсироваться смещением фаз колебания рабочих органов за счет установки дисков на валу орудия со смещением режущих граней (поворотом относительно оси вращения) на угол 30°. Применение вибрационных рабочих органов позволит выполнять обработку почвы с меньшим тяговым сопротивлением, а установка со смещением - компенсировать вибрацию на самом орудии и выполнять разрезание почвенно-растительной массы в напряженном состоянии, что также повышает качество обработки почвы.
Ключевые слова: вибрация, почвообработка, дисковые орудия, дисковый рабочий орган.
Введение
В соответствии с рыночной экономикой и современной ценой на энергоносители необходимым условием сельскохозяйственного производства является получение максимальной прибыли с минимальными издержками. Применительно к почвообработке можно выделить затраты [1]:
• на топливо и смазочные материалы;
• оплату труда рабочего персонала;
• амортизационные отчисления на с.-х. технику;
• техническое обслуживание и хранение с.-х. техники;
• ремонт сельхозтехники.
Для сокращения перечисленных затрат необходимо применение более простых почвообрабатывающих орудий с большой производительностью и малым тяговым сопротивлением - к таким можно отнести дисковые широкозахватные орудия, которые выполняют обработку почвы с высоким качеством подрезания сорной растительности.
Расходы на техническое обслуживание и ремонт можно сократить за счет повышения эффективности технического сервиса сельхозтехники [2].
Материалы и методы
Однако необходимо стремиться к снижению тягового сопротивления [3] и у этих орудий, не потеряв в качестве обработки почвы и производительности. Для его снижения необходимо придать вибрацию рабочим органам [4]. Вносить значительные изменения в конструкцию почвообрабатывающего орудия - означает увеличить его металлоемкость, в нашем же случае предлагается придать вибрацию рабочим органам за счет изменения
© Союнов А.С, Демчук Е.В., Прокопов С.П., Головин А.Ю., 2017
формы рабочего органа и его установки на валу орудия. Использовать шестиугольную форму диска (рис. 1) и установку на валу орудия (рис. 2) таким образом, чтобы каждый последующий диск был повернут относительно предыдущего режущей гранью на угол 30° [5; 6].
Разные формы дисков используются при различных типах почв. Так, на почвах, подверженных ветровой эрозии, обработку поверхности поля выполняют плоскими шестиугольными дисками (рис. 1, а), на обычных почвах применяются сферические шестиугольные диски (рис. 1, б), а на переуплотненных - шестиугольные конические диски (рис. 1, в), способные выдерживать большие нагрузки.
а
б
б
Рис. 1. Дисковый рабочий орган шестиугольной формы: а - плоский; б - сферический; в - конический
Результаты исследований
При работе таких дисков с углом атаки а > 0 проекция шестиугольника, а также ряда окружностей (вписанной, средней и описанной на фронтальную плоскость) представится в виде эллипсов (рис. 3).
/ Поверхность поля
>
ОсноВание борозды
Рис. 2. Порядок установки дисков в орудии
Рис. 3. Проекция диска под углом атаки а > 0: А - точка, лежащая на пересечении лезвия шестиугольного диска и поверхности поля; а, Ь - полуоси эллипса; Н - глубина обработки; 1 - описанная окружность; 2 - вписанная окружность; 3 - средняя окружность шестиугольника, проведенная между вписанной и описанной окружностями
Из рис. 3 видно, что выбранная точка А на пересечении лезвия и поверхности поля будет совершать колебания в горизонтальной плоскости, амплитуду которых можно выразить в диаметральной мере вписанной и описанной окружностей или записать зависимостью колебаний относительно средней окружности на уровне поверхности поля формулой
= Ços<M + 0,42, у 33,45
где Ау - амплитуда колебания точки А; 0,42 - диаметр средней окружности, м; 33,45 -постоянный коэффициент; ф - угол поворота диска, рад.
Формула справедлива для шестиугольного диска с диаметром описанной окружности 450 мм. В формуле есть ряд допущений:
- не учитывается скорость движения агрегата;
- не учитывается возможная пробуксовка дисков;
- угловая скорость диска принята равной одному обороту в секунду.
При работе таких дисков происходит постоянное изменение рабочей грани, позволяя создать вибрацию на одном диске с амплитудой 60 мм. А так как диски поочередно повернуты вокруг своей оси на 30° (рис. 2), на графике колебания точки А (рис. 4) можно будет наблюдать смещение фаз на 30°, или п/6 [6].
Когда нечетные диски соприкасаются с почвой углом - максимальным диаметром окружности, в это время четные диски соприкасаются серединой грани, где диаметр минимальный. Такое смещение дисков при установке на вал позволяет компенсировать распространение вибрации по орудию и вывод машинно-тракторного агрегата из равновесия. Также установка дисков со смещением относительно оси вращения позволяет разрезать почвенно-растительную массу в напряженном состоянии [6; 7], это также снижает тяговое сопротивление орудия.
Заключение
Применение вибрации в дисковых почвообрабатывающих орудиях позволяет снизить тяговое сопротивление орудия. Способ осуществления вибрация дискового рабочего органа осуществляется за счет его шестиугольной формы, а определенная установка дисков на валу орудия со смещением режущих граней позволяет осуществлять резание почвенно-растительной массы в напряженном состоянии, что также повышает качество обработки почвы.
A.S. Soyunov, E.V. Demchuk, S.P. Prokopov, A.Yu. Golovin Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
The use of vibration in disk tillers
D, m OAS
ом
0A3 0Л2
ан-оао
0.39-
[ Ü
1 Л * / \ f\ Л W\ h \ Л 11 / M \ Il J
W I w \ ' 1 / \ 1 1 i 1 ' w 1 4 \ ' * / w \ 1 4 \ \) W 1 J
\l у V I v \ ï V \X
f1 ! Л Л A 1 \ Л Л h
\ \ h A 1 \ J1 i 4 hi ЩТу \i ï/ *
1 \! / \< \i V I \ \ ' V
2
\ pod
Рис. 4. График вибрации режущей грани диска: D - диаметр диска, м; ф - угол поворота диска вокруг своей оси, рад; 1 - первый (нечетные) диски; 2 - второй (четные) диски; 3 - граница полного оборота диска; 4 - средняя линия
In accordance with the market economy and modern energy prices prerequisite agricultural production is to obtain the maximum profit with minimal costs. The main costs in the performance of soil cultivation are: the purchase of fuel and lubricants, payment of employers of labor, as well as depreciation of agricultural machinery and tractors. Reducing the consumption of fuels and lubricants can be achieved, lower traction resistance of tillers, through the use of productive wide-disk tools, as well as vibration working bodies tillers. To carry out the vibration of the working body of the disk tools without the inclusion of additional sources of vibration is proposed to change its shape from round to hexagonal. Lineup hexagonal disk working organs has three types: flat, spherical and conical wheels, use of different types allows you to perform soil treatment accordingly subject to
wind erosion, the usual and soil compaction. The hexagonal shape of the working bodies of disk tools will allow for the vibration of each working member with an amplitude of 60 mm. Negative vibrations to guns in general, will be compensated by the phase offset fluctuation of working bodies at the expense of the installation disks on a shaft tools with offset cutting edges (turning axis of rotation) at an angle of 30°. Application of vibration working bodies allows to perform soil treatment with less pulling resistance, and installation to compensate for the displacement of the vibration at the gun and perform cutting of the soil-plant mass in the stressed state, which also improves the quality of tillage.
Keywords: vibration, tillage, disk tools, disk actuator.
Список литературы
1. Кобяков И.Д., Евченко А.В., Демчук Е.В., Со-юнов А.С. Методологические основы совершенствования рабочих органов почвообрабатывающих и посевных машин. Омск : Изд-во ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина, 2012. 144 с.
2. Соломкин А.П., Мяло О.В., Прокопов С.П. Повышение эффективности технического сервиса сельскохозяйственной техники в Западной Сибири // Вестн. Восточ.-Сиб. гос. ун-та технологии и управления.
2015. № 2 (53). С. 53-60.
3. Киргинцев Б.О., Кокошин С.Н. Современные технологии возделывания зерновых культур и их эффективность // Вестн. гос. аграр. ун-та Северного Зауралья. 2014. № 4 (27). С. 62-64.
4. Кокошин С.Н. Физические основы процесса разрушения почвы // Вестн. гос. аграр. ун-та Северного Зауралья. 2015. № 4 (31). С. 100-104.
5. Кобяков И.Д., Троценко В.В., Дегтярев А.А., Куприян Е.Ю., Союнов А.С. Лущильник с шестиугольными дисковыми рабочими органами // Тракторы и с. -х. машины. 2008. № 10. С. 14-16.
6. Кобяков И.Д., Евченко А.В., Демчук Е.В. Влияние формы дискового ножа на защемление материала // Тракторы и сельскохозяйственные машины.
2016. № 8. С. 22-26.
Союнов Алексей Сергеевич, канд. техн. наук, Омский ГАУ, as.soyunov@omgau.org; Демчук Евгений Владимирович, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ, ev.demchuk@omgau.org; Прокопов Сергей Петрович, старший преподаватель, Омский ГАУ, sp.prokopov@omgau.org; Головин Александр Юрьевич, старший преподаватель Омский ГАУ, ayu. golovin@omgau. org.
References
1. Kobyakov I.D., Yevchenko A.V., Demchuk E.V., Soyunov A.S. Metodologicheskiye osnovy sovershenstvo-vaniya rabochikh organov pochvoobra-batyvayushchikh i po-sevnykh mashin. Omsk : Izd-vo FGBOU VPO OmGAU im. P.A. Stolypina, 2012. 144 s.
2. Solomkin A.P., Mjalo O.V., Prokopov S.P. Pov-yshenie effektivnosti tehnicheskogo servisa selskohozjajst-vennoj tehniki v Zapadnoj Sibiri // Vestn. Vostoch.-Sib. gos. un-ta tehnologii i upravle-nija. 2015. № 2 (53). S. 53-60.
3. Kirgincev B.O., Kokoshin S.N. Sovremennye tehnologii vozdelyvanija zernovyh kultur i ih effektivnost' // Vestn. gos. agrar. un-ta Severnogo Zaural'ja. 2014. № 4 (27). S. 62-64.
4. Kokoshin S.N. Fizicheskie osnovy processa razrushenija pochvy // Vestn. gos. agrar. un-ta Severnogo Zaural'ja. 2015. № 4 (31). S. 100-104.
5. Kobyakov I.D., Trotsenko V.V., Degtyarev A.A., Kupriyan Ye.Yu., Soyunov A.S. Lushchilnik s shestiugol-nymi diskovymi rabochimi organami // Traktory i s.-kh. mashiny. 2008. № 10. S. 14-16.
6. Kobyakov I.D., Evchenko A.V., Demchuk E.V. Vlijanie formy diskovogo nozha na zashhemlenie materiala // Traktory i sel'skohozjajstvennye mashiny. 2016. № 8. S. 22-26.
Soyunov Alexey Sergeyevich, Cand. Tech. Sci., Omsk SAU, as.soyunov@omgau.org; Demchuk Evgeny Vladimirovich, Cand. Tech. Sci., Omsk SAU, ev.demchuk@omgau.org; Prokopov Sergey Petrovich, senior lecturer Omsk SAU, sp.prokopov@omgau.org; Golovin Alexander Yuryevich, senior lecturer Omsk SAU, ayu.golovin@omgau.org,
УДК 625.8:519.22
М.В. ТАРАСОВА, И.А. ТРОЦЕНКО
Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск
ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕПЕНИ ОДНОРОДНОСТИ ЦЕМЕНТОГРУНТОВОЙ СМЕСИ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Важной задачей федеральной целевой программы «Устойчивое развитие сельских территорий на 2014-2017 годы и на период до 2020 года» является переход дорожного строительства на инновационный путь развития. Исследование процессов структурообразования, применения технологии перемешивания - в числе основных возможностей формирования цементогрунтовых композитов. Экспериментальные
© Тарасова М.В., Троценко И.А., 2017
