CC BY
12
Результаты исследований показали, что образцы с биметаллизированной поверхностью трения, имеют меньший износ, чем сплошной образец (рис. 5). Интенсивность изнашивания изменяется в зависимости от угла наклона канавки к ширине образца.
Наименьшую интенсивность изнашивания имеют образцы с углом наклона 15° и 20° (рис. 5, 6). Максимальное значение интенсивности изнашивания наблюдается у образцов с углом наклона вставки 0° и 5°.
Рис. 6. Двухмерное сечение, характеризующее степень износа образцов от угла наклона вставки и давления в трибоузле
Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о том, что для гильз ци-
линдров при угле подъёма вставки из меди М1 менее 15° поршневые кольца будут проходить зону канавок с ударом, а при угле подъёма более 45° увеличится заброс масла в камеру сгорания двигателя. Таким образом, рациональный угол наклона вставки из меди М1 находится в интервале 15...20°, что обеспечивает снижение износа до 2,6 раза, интенсивность изнашивания на 48.93 % и момента трения на 14,7 %.
Литература
1. Крагельский, И. В. Основы расчетов на трение и износ / И. В. Крагельский, М. Н. Добычин, В. С. Комбалов. - М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.
2. Симдянкин, А. А. Контактно-силовое взаимодействие деталей цилиндро-порш-невой группы / А. А. Симдянкин. - Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2003. - 42 с.
3. Методы экспериментальной оценки фрикционной совместимости материалов трущихся сопряжений РД 50-662-88 / Государственный комитет СССР по стандартам. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 8 с.
4. Машина для испытаний материалов на трение и износ. Заводское обозначение 2070 МСТ-1: Инструкция по эксплуатации / Союзточмашприбор; Завод испытательных приборов. - Иваново, 1987. - 38 с.
УДК б31.31
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ НОВОГО ОРУДИЯ ДЛЯ МЕЛКОЙ ПОЧВОЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Н. М. Соколов, канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник
ГНУ НИИСХ Юго-Востока, т. (8452) 4б-17-72, E-mail: vetl81@rambler.ru
Приведены результаты исследований основных агротехнических и энергетических показателей противоэрозионного орудия для мелкой обработки почвы к трактору класса 3.
Ключевые слова: мелкая обработка почвы, ресурсосбережение, противоэрозионное орудие, гребне-стерневые кулисы, дисковые рабочие органы, агротехническая оценка.
Основным резервом ресурсосбережения при возделывании полевых культур является способ основной обработки почвы. На долю этого энергоёмкого процесса приходится до 40 % от всех затрат.
Поэтому в последние годы в производстве широко применяют мелкие, ресурсосберегающие обработки почвы. Их выполняют почвообрабатывающими орудиями типа КПШ-5. Это позволяет повысить про-
изводительность агрегатов на основной обработке в 2,0...2,5 раза и значительно снизить расход ГСМ. Однако в отдельные годы при таких обработках на склоновых агроландшафтах Поволжья формируется значительный сток талых вод и эрозионные процессы. В итоге с каждого гектара пашни теряется 35.200 м3 воды и 3.50 т почвы. В связи с этим для повышения про-тивоэрозионной устойчивости мелких об-
SB Технические науки
работок почвы разработано орудие ОП-3С к трактору класса 3-4 [1].
Орудие ОП-3С одновременно с мелкой обработкой почвы формирует из пожнивных остатков локальные гребнестерневые кулисы. Кулисы располагаются поперек склона таким образом, что нижняя их часть заделана в почву, а верхняя размещена на поверхности поля. Основные параметры кулис (высота и ширина) зависят от типа предшественника и регулировок орудия.
С целью получения агротехнической и энергетической оценки [2, 3], а также сертификации опытного образца орудия в 2009 году были проведены его приемочные испытания в Поволжской Государственной машиноиспытательной станции, результаты которых приведены ниже.
Противоэрозионное орудие (рис. 1) состоит из рамы 1, плоскорежущих лап 2, правого 3 и левого 4 брусьев с дисковыми рабочими органами 5, винтовых механизмов 6 и 7 регулировки глубины хода диско-
вых рабочих органов 5, винтовых механизмов 8 регулировки глубины хода плоскорежущих лап 2, опорных колёс 9.
Технологический процесс мелкой гребнекулисной обработки почвы осуществляется следующим образом: при движении агрегата плоскорежущие лапы 2 под действием веса орудия заглубляются в почву, подрезают и рыхлят без оборота верхний слой на глубину до 16 см, при этом за стойками плоскорежущих лап 2 образуются открытые борозды глубиной 6.10 см. Одновременно с этим дисковые рабочие органы
5, заглубляясь в почву на 2.4 см, подрезают верхний слой почвы с пожнивными остатками. Подрезанная масса перемещается с одного дискового рабочего органа 5 к другому, от центра орудия к открытым бороздам, проделанным стойками крайних плоскорежущих лап 2. Окончательное формирование противоэрозионных гребнестерневых кулис происходит при смежных проходах агрегата в прямом и обратном на-
7
Нива Поволжья № 4 (17) ноябрь 2010 57
Техническая характеристика орудия ОП-3С
Показатель Значение показателя
по ТЗ, НД по данным испытаний
Тип изделия Навесной
Агрегатируется (тяговый класс и марки тракторов) Трактора класса 3-4 Т-150К
Рабочие скорости, км/ч До 10 7,7-9,7
Ширина захвата, конструкционная, м: 3±0,05 3,03
Транспортная скорость, км/ч Не более 20 20
Производительность в час основного времени, га: 1,4-2,7 2,68
Количество персонала, обслуживающего агрегат, чел. 1 1
Габаритные размеры машины, мм длина 2480 2450
ширина 3050 3030
высота 1475 1460
Дорожный просвет, мм Не менее 300 600
Эксплуатационная масса машины, кг 1170±50 1060
Пределы регулирования рабочих органов по глубине обработки, см плоскорежущих лап 10-16 10-16
дисковых рабочих органов 2-4 2-4
Количество рабочих органов (плоскорежущих лап), шт. 4 4
Ширина захвата, мм плоскорежущей лапы 800±20 800
дисковых рабочих органов левого и правого бруса 900±80 950
Диаметр диска, мм 450 450
правлениях. При этом вдоль продольной линии орудия между гребнестерневыми кулисами остается полоса не подрезанной дисковыми рабочими органами стерни шириной 15.35 см. Стерня способствует лучшему снегозадержанию, а также регулированию стока талых и ливневых вод и снижению эрозионных процессов на склонах.
Лабораторно-полевые испытания про-тивоэрозионного орудия ОП-ЗС проводились на мелкой обработке почвы с одновременным образованием гребнестерневых кулис по стерне озимой пшеницы. Условия испытаний были типичными для зоны Поволжья.
Влажность почвы в обрабатываемом слое составляла 12,4.19,8 %, твердость
0,8.1,3 МПа, уклон участка 3°, микрорельеф средневыраженный. Почва характеризовалась как чернозем обыкновенный среднесуглинистый. В качестве энергетического средства использовался трактор Т-150К.
Техническая характеристика опытного образца орудия представлена в таблице 1, а полученные в результате приемочных испытаний в Поволжской МИС основные агротехнические и энергетические показатели - в таблице 2.
Анализ полученных данных показывает, что орудие ОП-ЗС обеспечивает глубину обработки (10,0.16,2 см), удовлетворяющую требования ТЗ (до 16 см). При
58
этом среднее квадратическое отклонение не превышало ±1,4 см. Качество крошения обрабатываемого слоя почвы было удовлетворительным, комки почвы размером до 5 см составляли 64,6.85,9 %, по ТЗ -не менее 50 %. За два смежных прохода орудие формировало гребнестерневую кулису шириной 65,8.69,9 см, высотой 6,3.
11,2 см. После прохода орудия подрезание пожнивных остатков было полным. По центру прохода орудия, с целью лучшего снегозадержания в зимний период, оставалась полоса стерни шириной 25,2.35,2 см. Содержание эрозионно опасных частиц в верхнем слое не возрастало по сравнению с исходным. Забивания и залипания рабочих органов орудия почвой и растительными остатками не отмечалось.
Энергетическая оценка противоэрози-онного орудия ОП-3С проводилась с целью определения энергетических показателей и соответствия его энергоемкости мощност-ным показателям трактора Т-150К.
Показатели определялись на одном фоне - мелкая обработка почвы с одновременным образованием гребнестерневых кулис при различной скорости поступательного движения агрегата и глубине обработки почвы дисковыми рабочими органами.
В целом опытное противоэрозионное орудие ОП-ЗС устойчиво выполняло технологический процесс мелкой гребнекулисной
Технические науки
Агротехнические и энергетические показатели работы орудия ОП-3С
Показатель Значение показателя
по ТЗ по данным испытаний в Поволжской МИС
Состав агрегата Трактора класса 3-4 + ОП-3С Т-150К+ОП-3С
Вариант 1 2 3 4
Скорость движения, км/ч До 10 7,9 9,2 7,8 9,2 7,7 9,1 8,0 9,5
Глубина обработки плоскорежущими лапами, см До 16 16,2 15,5 15,1 14,6 14,8 15,2 15,9 15,8
Среднеквадратическое отклонение, ±см 2,0 1,3 1,2 1,2 1,2 1,4 1,4 1,0 1,1
Глубина подрезания дисковыми рабочими органами, см 2-4 2,5 2,5 3,4 3,8 3,9 4,3 - -
Крошение почвы, % размер комков до 5 см Не менее 50 71,4 64,6 75,0 79,9 83,6 72,0 83,9 77,6
Размеры гребнестерневой кулисы, см: ширина 30-65 66,7 65,8 66,8 69,9 66,7 68,5 - -
высота 7-25 8,9 9,1 9,7 9,3 10,5 11,2 - -
Подрезание сорных растений и пожнивных остатков плоскорежущими лапами, % 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Производительность за время основной работы, га/ч 1,4-2,7 2,4 2,8 2,3 2,8 2,3 2,7 2,4 2,9
Тяговое сопротивление машины, кН Нет данных 29,7 33,0 32,3 35,6 34,8 36,5 34,9 36,8
Потребляемая мощность агрегата, кВт 100,7 104,2 103,1 106,7 104,3 106,6 105,5 108,0
Удельные энергозатраты, кВт. ч/га -//- 42,5 37,8 44,1 38,7 45,2 39,1 44,0 37,9
Удельное тяговое сопротивление машины, кН/м -//- 9,9 11,0 10,8 11,9 10,6 11,5 11,6 12,3
Коэффициент использования номинальной эксплуатационной мощности двигателя. -//- 0,83 0,86 0,85 0,88 0,86 0,88 0,87 0,89
обработки почвы на скорости движения до 9,7 км/ч. При этом производительность агрегата составляла 2,3...2,9 га/ч., удельный расход топлива - 6,3.7,6 кг/га, коэффициент надежности технологического процесса - 0,99. Тяговое сопротивление дисковых рабочих органов не превышало 5 % от общего тягового сопротивления орудия.
По удельным и мощностным показателям орудие соответствует тяговым и мощностным характеристикам трактора Т-150К.
По результатам проведенных испытаний ФГУ «Поволжская МИС» рекомендовало противоэрозионное орудие ОП-3С поставить на производство.
За период исследований в ГНУ НИИСХ Юго-Востока с 2005 по 2009 гг. на южном
среднесмытом чернозёме, на склоне южной экспозиции крутизной 3.5° гребнекулисная обработка почвы противоэрозион-ным орудием ОП-3С за счёт локально размещённых кулис обеспечивала лучшее накопление снега в зимний период (табл. 3). Запасы воды в снеге на участках, обработанных по гребнекулисной технологии, были выше на 16.20 %, чем на вспаханных участках.
За время проведения наблюдений на формирование поверхностного стока талых вод основное влияние оказывали степень осеннего увлажнения почвы, а также интенсивность снеготаяния и состояние поверхностного горизонта изучаемых участков.
Нива Поволжья № 4 (17) ноябрь 2010 59
Влияние способов основной обработки почвы на гидрологические показатели и эрозионные процессы
Способ обработки почвы Запасы воды в снеге, мм Сток, мм Смыв почвы, т/га Запасы продуктивной влаги в слое 0.100 см, мм
Вспашка (контроль) 25.27 см 56 6,8 2,2 131
Глубокое рыхление 25.27 см 69 13,9 1,3 136
Мелкое рыхление 12.14 см 68 15,1 1,7 133
Гребнекулисная обработка 12.14 см 68 4,3 0,9 141
При применении гребнекулисной обработки локально размещенные кулисы являлись механическими препятствиями для стекающей по склону воды, а пожнивные остатки повышали водопроницаемость почвы даже при наличии ледяной корки на поверхности поля. В результате сток воды снижался на 30.37 %, а смыв плодородного слоя почвы - в 2.2,5 раза по сравнению со вспаханными участками.
Литература
1. Пат. 2318303 РФ / Н. М. Соколов, С. Б. Стрельцов, В. В. Худяков, А. И. Шаба-ев. - опубл. 10.03.2008 г., Бюл. № 7.
2. Кухарев, О. Н. Биоэнергетическая оценка производства рапса / О. Н. Кухарев // Наука, практика: инновационный аспект: сб. мат-лов. междунар. науч.-практ. конф., посв. памяти А. Ф. Блинохватова. - Пенза: РИО ПГСХА, 2008. - С. 303-306.
3. Кухарев, О. Н. Повышение эффективности использования МТП как одно из направлений устойчивого развития сельской инженерной инфраструктуры / О. Н. Кухарев, И. В. Гнусарев // Региональные проблемы устойчивого развития сельской местности: сб. статей 6-й Всероссийской на-уч.-практ. конф. / МНИЦ ПГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С. 151-153.
УДК 621.9.044.4
К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КПД ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
М. А. Таранов, доктор техн. наук, профессор, чл.-кор. РАСХН;
Н. В. Головинов, аспирант
ФГОУ ВПО «Азово-черноморская государственная агроинженерная академия», до!-ш@та1!. ги
В статье рассматривается гидродинамический КПД электрогидравлического разряда в водной среде, содержащей крахмало- и целлюлозосодержащие отходы переработки сельскохозяйственной продукции и отходы производства. Приводятся формулы для расчета акустического и гидравлического КПД, а также величины межэлектродного промежутка, при которых они максимальны.
Ключевые слова: электрогидравлический эффект, КПД, подводный взрыв, ударная волна.
В технологических линиях переработки сельскохозяйственной продукции и отходов производства сталкиваются с задачей разрушения крахмальных и деструкции целлюлозных клеток сырья. С точки зрения быстродействия и многогранности воздействия на крахмало- и целлюлозосодержащее сырье обработка с использованием электрогидравлических (ЭГ) способов и средств является наиболее привлекательной [1].
Сущность метода электрогидравличе-ской обработки состоит в том, что в зоне сформированного импульсного высоковольтного разряда в жидкой среде возникают высокие гидравлические давления (сотни атмосфер), которые сопровождаются ударными волнами, импульсными кавитационными процессами, мощными электромагнитными полями, приводящими в итоге к разрушению частиц в жидкой среде.
60 Технические науки
