CC BY
13
нов, А.О. Бжезовский [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 4 (78). С. 116 - 119.
4. Ловчиков А.П., Поздеев Е.А., Шагин О.С. Взаимопроникающие движения в воздушно-соломистой смеси при функционировании ИРС зерноуборочного комбайна // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. N° 5 (73). С. 152 - 154.
5. Результаты производственной проверки прямого комбайниро-вания с высоким срезом зерновых культур / А.П. Ловчиков, В.П. Ловчиков, Ш.С. Иксанов [и др.] // Известия Оренбург-
ского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (63). С. 75 - 77.
6. Ловчиков А. П. Технико-технологические основы совершенствования зерноуборочных комбайнов с большим молотильным аппаратом. Ульяновск: Зебра, 2016. 111 с.
7. Снижение потерь и механических повреждений зерна при уборке урожая: метод. рекомендации / А.И. Завражнов, М.М. Константинов, А.П. Ловчиков [и др.]. Мичуринск: МГАУ, 2012. 82 с.
8. Рахимов Х.Р. Газовая и волновая динамика. М.: Московский университет, 1983. 200 с.
Ловчиков Александр Петрович, доктор технических наук, профессор Бжезовский Александр Олегович, аспирант
Институт агроинженерии ФГБОУ ВО «<Южно-Уральский государственный аграрный университет» Россия, 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75 E-mail: alovcikov@mail.ru; bjizzers@gmail.com
Макаровская Зоя Вячеславовна, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» Россия, 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, 11 E-mail: mgupp@mgupp.ru
The development of a combined system of grain-chaff separation of a grain-harvester-thresher
Lovchikov Alexander Petrovich, Doc postgraduate tor of Technical Sciences, Professor Brzhezovsky Alexander Olegovich
South Ural State Agrarian University 75 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080, Russia E-mail: alovcikov@mail.ru; bjizzers@gmail.com
Makarovskaya Zoya Vyacheslavovna, Doctor of Technical Sciences, Professor Moscow State University of Food Production 11 Volokolamsk highway, Moscow, 125080, Russia E-mail: mgupp@mgupp.ru
The study was conducted in order to justify a methodological approach to the mathematical modeling of separation of grain heaps in the combined cleaning of a combine harvester. The study is based on the general logical method and mathematical analysis. As a result of the study, it was found that the grain heap on the sieves of cleaning the combine harvester can be considered as a multi-component and multi-speed mixture, which is characterized by porosity due to the N-th number of components. Analytical dependences indicate the complex nature of the movement of components in the mixture of grain heap, which must be taken into account both in the development of a mathematical model for the separation of grain heap and in the combined cleaning system of the combine harvester.
Key words: combine harvester, grain heap cleaning, combined system, mathematical model of separation. DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-157-159
-Ф-
УДК 631.316.022
Результаты экспериментальных исследований взаимодействия рабочего органа культиватора с почвой при криволинейном движении
Н.Н. Устинов, канд. техн. наук; Ф.Р. Булатов, соискатель; А.В. Елизарова, аспирантка
ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
В статье приведены результаты экспериментальных исследований взаимодействия рабочего органа культиватора с почвой при криволинейном движении по дуге окружности. Для проведения эксперимента использовалась установка, позволяющая изучать взаимодействие рабочих органов почвообрабатывающих машин с почвой при движении по дуге окружности в полевых условиях. Измерение составляющих тягового сопротивления производилось одноточечными тензометрическими датчиками, установленными ортогонально, позволяющими измерить усилия, действующие на рабочий орган культиватора в окружном и радиальном
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 3 (83)
направлении. В результате получены уравнения регрессии, отражающие зависимости сил, действующих на рабочий орган культиватора при движении по криволинейной траектории, в окружном Кх и радиальном Ку направлении от радиуса кривизны траектории движения р. Установлено, что величина окружной составляющей силы К существенно не изменяется с изменением кривизны траектории. Радиальная составляющая Ку не превышает окружную составляющую К и при значении 1 м составляет Ку = 0,16КГ. При уменьшении значений радиуса кривизны траектории величина радиальной составляющей Ку увеличивается в 2,76 раза при уменьшении радиуса кривизны от 5 до 1 м. Отклонение равнодействующей от оси симметрии лапы при криволинейном движении можно определить как отношение Ку /К = tg а. В результате при изменении радиуса кривизны траектории от 1 до 5 м изменение угла а составляет от 9° до 3° соответственно.
Ключевые слова: почвообрабатывающая машина, рабочий орган культиватора, криволинейное движение, обработка почвы.
В настоящее время повышение производительности почвообрабатывающих машин при выполнении операции по обработке почвы осуществляется за счёт применения широкозахватной техники. Вместе с тем резервом повышения производительности является увеличение скорости выполнения технологической операции при обработке почвы на криволинейных участках движения агрегата. Работа агрегатов для поверхностной обработки почвы на криволинейных участках траектории движения требует уменьшения скорости движения, рабочие органы при этом испытывают дополнительное воздействие со стороны почвы, что приводит к поломке либо деформации стоек рабочих органов [1]. Движение по криволинейным участкам траектории приводит к нарушению устойчивости движения агрегата, боковому уводу шин трактора [1 - 3]. В этой связи достаточно актуальным является исследование вопросов взаимодействия почвы и рабочих органов почвообрабатывающих машин при движении по криволинейной траектории.
Цель работы - повышение эффективности обработки почвы на криволинейных участках движения агрегата путём разработки активного рабочего органа культиватора [4, 5].
Одной из задач исследования является экспериментальная оценка влияния кривизны траектории движения на окружную и радиальную
составляющие тягового сопротивления рабочего органа культиватора
Материал и методы исследования. Для проведения эксперимента использовалась установка (рис. 1), позволяющая изучать взаимодействие рабочих органов почвообрабатывающих машин с почвой при движении по дуге окружности в полевых условиях [6, 7]. Составными частями установки являются: ось 2, закрепляемая на винтовой свае; брус 1, один конец которого шарнирно закреплён на оси посредством подшипниковой опоры 3; второй конец бруса имеет опорное колесо 4. Регулировка положения бруса по горизонтали относительно поверхности почвы осуществляется посредством регулировочных отверстий, расположенных с шагом 5 см на оси и кронштейне крепления колеса. Минимально возможный радиус установки рабочего органа равен 0,5 м, максимальный - 5 м. Установка может быть использована для исследования рабочих органов на различных типах почв.
Измерительная система установки (рис. 2) позволяет определять тяговое сопротивление рабочего органа 1 и состоит из одноточечных тензометрических датчиков 2 и 3, системы сбора данных 4. В качестве регистратора данных используется персональный компьютер 5. Тензометри-ческие датчики установлены ортогонально таким образом, чтобы измерить силы, действующие на
Рис. 1 - Установка для полевых исследований рабочих органов почвообрабатывающих машин при криволинейном движении:
1 - брус; 2 - ось; 3 - опора подшипниковая; 4 - опорное колесо; 5 - измерительная станция
Рис. 2 - Измерительная станция:
1 - рабочий орган; 2 - тензометрический датчик для измерения усилия в окружном направлении; 3 - тензометрический датчик для измерения усилия в радиальном направлении; 4 - система сбора данных; 5 - персональный компьютер
рабочий орган в двух взаимно перпендикулярных направлениях в окружном Ях и радиальном Яу [8]. Для регистрации значений использовалась система сбора данных EDX (Kyowa).
Для проведения эксперимента выбрана лапа культиватора с параметрами: ширина лапы - 270 мм; угол резания в = 30°; угол подъёма груди лапы ал = 20°; угол раствора лапы 2у = 70°. Лапа установлена на жёсткой стойке.
При проведении исследования реализован однофакторный план эксперимента, при этом в качестве критериев выбраны составляющие тягового сопротивления рабочего органа в окружном Ях и радиальном Яу направлениях (рис. 3). В качестве исследуемого фактора рассматривается радиус кривизны траектории движения рабочего органа р (рис. 3).
Для проведения эксперимента сформированы насыпи из песка шириной 1,2 м по дугам окружности, соответствующие радиусам 1; 3 и 5 м (рис. 3). Песок в насыпях выровнен и уплотнён виброплитой, твёрдость песка на участках траектории измерена тензометрическим датчиком с наконечником диаметром 12 мм и на глубине 6 см составила 0,31 МПа. Влажность песка при проведении эксперимента определена термостатно-весовым способом и составила 19,3 %.
Глубина обработки при проведении экспериментов равнялась 6 см. Окружная скорость движения рабочего органа на трёх экспериментальных траекториях составила 0,1 м/с. Во вращательное движение рама установки приводилась с использованием квадроцикла.
Результаты исследования. В результате обработки данных были получены графики и уравнения регрессии, отражающие зависимости сил, действующих в окружном Ях и радиальном Яу направлении от радиуса кривизны траектории движения р рабочего органа. Как видно по графику, квадратичные модели адекватно описывают указанные зависимости (рис. 4).
1620 1420 3— 1220 X 1020 820 620 420 220
£
о:
= -7,2408х2 + 41,805х + 1376,5 й2 = 1
йу = 65,105х2- 746,05х + 2911,1 й 2 = 1
Рис. 3 - Схема взаимодействия рабочего органа с почвой при криволинейном движении
1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 Радиус кривизны траектории движения, м о Нх о Ну --Полиномиальная (Нх) -Полиномиальная (Ну)
Рис. 4 - Зависимость осевой Ял и радиальной Яу составляющих силы тягового сопротивления рабочего органа от радиуса кривизны траектории движения
Установлено, что величина окружной составляющей силы Ях существенно не изменяется с изменением кривизны траектории. В ходе проведения экспериментов значения Ях находятся в пределах 1404...1436 Н.
Величина радиальной составляющей Яу силы тягового сопротивления рабочего органа увеличивается с уменьшением радиуса кривизны траектории. При уменьшении значений радиуса кривизны траектории в рассматриваемом диапазоне значений от 5 м до 1 м величина радиальной составляющей Яу увеличилась в 2,76 раза.
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 3 (83)
Для решения задач проектирования рабочих органов представляет интерес направление равнодействующей силы, действующей на рабочий орган и стойку в процессе движения по криволинейной траектории. Отклонение равнодействующей от оси симметрии лапы при криволинейном движении можно определить как отношение Яу / Ях = tg а (рис. 3). На рисунке 5 представлен график зависимости Яу / Ях от радиуса кривизны траектории движения. В результате при изменении радиуса кривизны траектории от 1 до 5 м отношение Яу/ Ях изменяется от 0,162 до 0,058, что соответствует изменению угла а в пределах от 9° до 3°. Радиальная составляющая Яу, как видно по графику, не превышает окружную составляющую Я^ и при значении 1 м Яу = 0,16 Я^
0,18 0,16 0,14 0,12 X 0,10
о:
0,08 0,06 0,04 0,02 0,00
0,16
RyIRX = 0,0505x2 - 0,554X + 2,0841 R2 = 1
0,09
0,06
1 2 3 4 5
Радиус траектории движения, м
Рис. 5 - Зависимость отношения Яу /Яx = tgа от радиуса кривизны траектории движения
Выводы. В результате экспериментальных исследований получены уравнения регрессии, отражающие зависимости сил, действующих на рабочий орган культиватора при движении по криволинейной траектории, в окружном Ях и радиальном Яу направлении от радиуса кривизны траектории движения р. Установлено, что величина окружной составляющей силы Яx существенно
не изменяется с изменением кривизны траектории. Радиальная составляющая Ry, не превышает окружную составляющую Rx, и при значении 1 м составляет Ry = 0,16 Rx. При уменьшении значений радиуса кривизны траектории величина радиальной составляющей Ry увеличивается в 2,76 при уменьшении радиуса кривизны от 5 до 1 м. Отклонение равнодействующей от оси симметрии лапы при криволинейном движении можно определить как отношение Ry / Rx = tg a. В результате при изменении радиуса кривизны траектории от 1 до 5 м изменение угла a составляет от 9° до 3° соответственно.
Литература
1. Шенкнехт Ю.И. Повышение эффективности применения прицепных почвообрабатывающих машинно-тракторных агрегатов за счёт улучшения показателей их устойчивости и маневренности: дис. ... канд. техн. наук. Барнаул: Алт ГТУ им. И.И. Ползунова, 2015. 138 с.
2. Яковлев П.Ю. Повышение управляемости и устойчивости движения машинно-тракторного агрегата с фронтально навешенным орудием за счёт модернизации навесного устройства: дис. ... канд. техн. наук. Барнаул: Алт ГТУ им. И.И. Ползунова, 2014. 139 с.
3. Поддубный В.И., Павлюк А.С., Поддубная М.Л. Математическое моделирование управляемого движения машинно-тракторного агрегата // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 3. С. 54 - 60.
4. Устинов Н.Н., Булатов Ф.Р., Смолин Н.И. Активный рабочий орган почвообрабатывающей машины // Современное состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса: материалы международной научно-практической конференции. Курган, 2016. С. 503 - 506.
5. Булатов Ф.Р., Устинов Н.Н., Смолин Н.И. Разработка активного рабочего органа культиватора // Современные научно-практические решения в АПК: сб. статей всерос. науч.-практич. конф. Тюмень, 2017. С. 123 - 128.
6. Solomon Gebregziabher, Karel De Swert, Wouter Saeys, Herman Ramon, Bart De Ketelaere, Abdul M. Mouazen, Kindeya Gebre-hiwot, Jozef Deckers, Josse De Baerdemaeker. A mobile, in-situ soil bin test facility to investigate the performance of maresha plough // Biosystems engineering. 2016. N° 149. S. 38 - 50.
7. Ozoemena A. Ania, B.B. Uzoejinwaa, A.O. Ezeamaa, A.P. Onwualub, S.N. Ugwua, C.J. Ohagwua. Overview of soil-machine interaction studies in soil bins // Soil & Tillage Research. 2018. № 175. S. 13 - 27.
8. S.G. Mudarisov,, I.I. Gabitov, Y.P. Lobachevsky, N.K. Mazitov, R.S. Rakhimov, R.R. Khamaletdinov, I.R. Rakhimov, I.M. Farkhutdinov, A.M. Mukhametdinov, R.T. Gareev. Modeling the technological process of tillage // Soil & Tillage Research. 2019. № 190. S. 70 - 77.
Устинов Николай Николаевич, кандидат технических наук, заведующий кафедрой Булатов Феликс Рустамович, соискатель Елизарова Анастасия Владимировна, аспирантка
ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» Россия, 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7
E-mail: UstinovNikNik@mail.ru; Bulatov_Feliks@mail.ru; bedlam_nasty@mail.ru
The results of experimental studies on the interaction of the cultivator tool with soil in case of curved motion
Ustinov Nikolay Nikolaevich, Candidate of Technical Sciences, head of department Bulatov Felix Rustamovich, research worker Elizarova Anastasia Vladimirovna, postgraduate Northern Trans-Ural State Agricultural University 7 Republic St., Tyumen, 625003, Russia
E-mail: UstinovNikNik@mail.ru; Bulatov_Feliks@mail.ru; bedlam_nasty@mail.ru
The article presents the results of experimental studies of the interaction of the tool of the cultivator with the soil in a curved motion along the arc of a circle. For the experiment, we used a device that allows us to study the interaction of tools of tillage machines with the soil when moving along a circular arc in the field. Measurement of the components of the traction resistance was performed by single-point strain gauges installed orthogonally and allowing to measure the forces acting on the tool of the cultivator in the circumferential and radial direction. As a result, regression equations are obtained that reflect the dependence of the forces acting on the tool of the cultivator when moving along a curved trajectory, in the circumferential Rx and radial Ry direction from the radius of curvature of the trajectory of movement p. It was found that the value of the circumferential component of the force Rx does not significantly change with the change in the curvature of the trajectory. The radial component Ry, does not exceed the circumferential component Rx, and at a value of 1m is Ry = 0.16Rx. When the radius of curvature of the trajectory decreases, the value of the radial component Ry increases by 2.76 when the radius of curvature decreases from 5 to 1 m. The deviation of the resultant paw symmetry from the axis of curvilinear motion can be defined as the ratio Ry / Rx = tga. As a result, when the radius of curvature of the trajectory changes from 1 to 5 m, the change in the angle a is from 9° to 3°, respectively.
Key words: tilling machine, the tool of the cultivator, curvilinear motion, soil treatment.
-♦-
УДК 631.33.004.(075.05)
Преимущественная эффективность сеялок Oondor с долотовидными сошниками при посеве озимых с недостатком влаги в поверхностном слое почвы
В.А. Милюткин1, д-р техн. наук, профессор; В.А. Шахов2, д-р техн. наук, профессор;
A.С. Путрин2, д-р техн. наук, профессор; Ю.С. Игнатьева2, аспирантка
B.И. Миркитанов3, д-р техн. наук, профессор
1 ФГБОУ ВО Самарский ГАУ
2 ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
3 ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ
Рассмотрена эффективность рабочих органов и сеялок, производимых в России (г Самара) в АО «Евротехника» немецкой компании «AMAZONEN-Werke», для преимущественного использования при посеве озимых культур в регионах, часто испытывающих дефицит почвенной влаги. Проанализированы конструкционно-технологические различия различных сошников сеялок - долотообразного (анкерного) и дискового (двухдискового), являющихся основными рабочими органами современных сеялок, обеспечивающих посев по различным технологиям. Не были рассмотрены лаповые сошники, так как на недостаточно увлажнённых почвах они дополнительно её иссушают, что для озимых нежелательно при малых осенних осадках. Показано, что прицепная сеялка Condor выполняет посев долотовидными высевающими сошниками с индивидуальной подвеской с междурядьями 25 и 31,3/33,3 см и, что самое важное, следом за каждым сошником работает опорное прорезиненное колесо, уплотняющее и улучшающее контакт высеянных семян с почвой. При этом подтягивается влага по капиллярам из нижележащих более влажных слоёв, способствуя дружному и раннему появлению всходов, которые в дальнейшем попадают под естественные осенние осадки и получают благоприятные условия для кущения и закладывания хорошего урожая. Приведены данные, которые свидетельствуют, что при посеве озимой пшеницы высокопроизводительной сеялкой Condor с долотовидными сошниками и одновременным прикатыванием почвы в борозде индивидуальными прорезиненными каточками c образованием рельефной поверхности поля обеспечиваются лучшая всхожесть семян и осеннее развитие озимой пшеницы в зоне рискованного земледелия.
Ключевые слова: озимые, посев, дефицит влаги, сеялка, сошники, черенковые, дисковые.
Российская Федерация на сегодняшний день входит в число мировых лидеров, экспортирующих ряд сельскохозяйственной продукции, и в первую очередь - пшеницу. В последние годы производство пшеницы в России значительно возросло, чему способствовали принятые правительством страны стимулирующие производство агропромышленного комплекса соответствующие постановления и решения, коренная модернизация технологий и технического парка сельхозпредприятий, возросшая культура земледелия с улучшением семеноводства и агрохимии, умелое руководство АПК и др.
С учётом многообразия почвенно-климатических условий страны наиболее эффективной из зерновых культур является озимая пшеница, которая в значительной степени выступает гарантом получения высоких урожаев с хорошими продовольственными качествами продукции. В России озимые зерновые воз-делываются на площади более 17 млн га, что составляет 22 % от всей посевной площади. Площадь озимых в Приволжском федеральном округе составляет более 4 млн га из 17 млн га, или 23 %, в Самарской области озимые занимают 1-е место - около 63 % посевных площадей, что
