CC BY
11
УДК 631.333
СТАБИЛИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ КУЗОВНОГО НИЗКОРАМНОГО РАЗБРАСЫВАТЕЛЯ УДОБРЕНИЙ
ШВАРЦ А.А.,
доктор сельскохозяйственных наук, ФГБОУ ВО Курская ГСХА; E-mail: [email protected], +7-919-178-66-69. БЕСЕДИН Б.П.,
аспирант ФГБОУ ВО Курская ГСХА; E-mail: [email protected], +7-919-273-20-35.
Реферат. Вследствие глубокой расчлененности рельефа в пределах Российской Федерации на склонах крутизной 1... 10о расположено 60% пашни, сенокосов и пастбищ. Эксплуатация машинно-тракторных агрегатов (МТА) в условиях склонового почвозащитного земледелия отличается от равнинной. Изменяются агротехнические требования, мощностные и экономические показатели. Это так же относится и к разбрасывателям для поверхностного сплошного внесения удобрений, особенно к прицепным кузовным на пневматическом ходу. Объектом исследования является экспериментальный кузовной низкорамный разбрасыватель гранулированных удобрений, оснащенный ленточным транспортером и центробежным рабочим органом на горизонтальной оси. Целью исследования является определение возможности работы экспериментального разбрасывателя на склонах и полях с углом наклона до 13о соблюдая установленные агротехнические требования и необходимую равномерность распределения. В качестве метода исследования выбран графоаналитический способ. В результате получено уравнение суммарного углового положения разбрасывателя при движении поперек склона, разработан экспериментальный образец устройства маятникового типа для стабилизации пространственного положения кузова и рабочего органа разбрасывателя удобрений по отношению к поверхности склона включающего в себя гидрораспределитель, гидроцилиндр и коленчатую ось. Установлена эффективность использования стабилизирующего устройства на склонах до 11о с тракторами типа "Беларусь".
Ключевые слова: склоновое земледелие, микрорельеф, угол склона, стабилизирующее устройство маятникового типа.
THE STABILIZATION OF LOW-BUILT FERTILIZING SPREADERS ATTITUDE POSITION
SHWARTZ A.A.,
Doctor of Agricultural Sciences, Kursk State Agricultural Academy named after I.I. Ivanov; E-mail: [email protected], tel.: +7-919-178-66-69.
BESEDIN B.P.,
postgraduate student, Kursk State Agricultural Academy named after I.I. Ivanov; E-mail: [email protected], tel.: +7-919-273-20-35.
Essay. In consequence of the lay separation in Russian Federation, sixty percent of fields have an angle of 11 degrees. There is a difference between the exploitation of tractor unit on the hills and using it on the smooth fields. Agro technical requirements and high performance characteristics are changing. It is also applicable to fertilizing spreaders, especially to pneumohydraulic body fertilizing spreaders. The object of the research is the experimental low body granular fertilizing spreader, with belt conveyor and centrifugal operating unit situated on the horizontal axis. The objective of the research is to define the potential of fertilizer spreader exploitation along the fields which have an angle of thirteen degrees with observation of agro technical requirements. The main research techniques are a graphical and analytical method. As a result, formulae for the calculation of the total rotation position of fertilizing spreader which driving along the hill, has been derived, and the experimental prototype of pendulum stabilizing device which comprise hydroelectric power station, bent axle and hydrocylinder, has been built. The effectiveness of the stabilizing unit exploitation with «Belarus» tractors, has d e-fined.
Keywords: slope farming, microrelief, the pitch, the pendulum type sabilizing device.
Основные требования, предъявляемые к разбрасывателям - равномерное распределение удобрений. Этот вопрос принимает особое значение в условиях работы МТА на пересеченной местности. Проблемой повышения равномерности распределения удобрений на склоновых полях занимались многие ученые [1,2].
Рассмотрим это на примере работы разбрасывателя органо-минеральных удобрений.
Изменения микрорельефа, неравномерная деформация почвы под разными колесами, несимметричность радиальных и боковых деформаций шин, и другие внешние воздействия, приводят, даже при перемещении разбрасывателя по ровному участку, к совершению
машиной боковых движений относительно положения статического равновесия. В принятой системе координат (рисунок 1) боковые перемещения кузова относительно поверхности поля можно характеризовать углом фОО, образованным осью OY и геоцентрической вертикалью.
Рисунок 1 - Боковые угловые перемещения разбрасывателя
Влияние воздействий, вызывающих изменения угла ф случайны, поэтому функция у(^) также случайная функция времени. Она стационарна и центрирована относительно положения статического равновесия, а ее математическое ожидание М [у0)]=0.
Рассмотренные возмущения, в силу инерционных свойств технологического процесса и частотных характеристик, оказывают незначительное влияние и чаще всего определяются экспериментальным путем.
Иначе обстоит ситуация при движении разбрасывателя поперек склона, являющимся обязательным требованием почвозащитного земледелия.
При движении разбрасывателя поперек склона (рисунок 2), угловое перемещение его будет определяться р = а + у. ' (2.26)
где в - суммарное угловое положение;
а - угол склона;
у - угол, вызванный воздействием микрорельефа поля.
Изменения у(^) аналогичны колебаниям, возникающим при движении агрегата по ровному участку поля. В связи с принятым допущением положение статического равновесия определяется, в основном, углом склона а, который в процессе движения разбрасывателя меняется случайным образом. Таким образом, изменение углового положения разбрасывателя можно рассматривать как случайный процесс Р® с математическим ожиданием а©= М [Р®] и центрированной относительно него случайной функцией у0)= Рф - М [Р(ЭД.
Рисунок 2 - Характер поперечных угловых движений разбрасывателя
В наклонном положении разбрасывателя удобрение, находящееся на подающем транспортере кузова, сгруживаются на одну сторону. При этом изменяется скорость и равномерность подачи удобрения к рабочим органам ротора, увеличивается нагрузка на нижнее по склону колесо, появляется разворачивающий момент, ухудшается маневренность и управляемость агрегата, нарушается норма внесения удобрения на стыковых проходах агрегата.
Следовательно, при работе разбрасывателя на пересеченной местности с соблюдением агротребований, необходимо регулировать его положение в соответствии с изменением угла наклона участков поля.
Выполнение поставленной задачи обеспечивается различными системами автоматического регулирования. Анализ конструкций управляющих элементов показал, что наиболее простым и надежным является датчик маятникового типа.
При расчете основных параметров маятника [3] мы имеем (рисунок 3 а, 3б) М^М2, то есть для равновесия системы (одно из условий срабатывания стабилизатора) необходимо выполнить условие
12
Р2 12,
где р! - усилие перемещения золотника распределителя;
р2 - усилие, для перемещения золотника с учетом плеч маятника;
¡1, 12 - плечи маятника.
Рисунок 3 - Устройство и схема сил системы стабилизации низкорамного разбрасывателя 1 - гидроцилиндр; 2 - трубопроводы; 3 - гидрораспределитель; 4 - золотник гидрораспредлелителя; 5 - рычаг маятникового типа; 6 - груз; 7 - коленчатая ось.
При отклонении маятника на угол а будем иметь Р2 = У • 5та,
где У - вес маятника;
а - угол отклонения маятника или чувствительность системы. Тогда
М
1-1
,
откуда
(1)
У =
¡:5£пя
Из уравнения (1) видно, что при известном усилии на перемещение золотника выбранного распределителя и заданной чувствительности системы можно подоб-
рать вес маятника и соотношение его плеч относительно точки подвеса.
Для проверки правильности данных предположений было разработано и представлено стабилизирующее устройство (рисунок 4).
Рисунок 4 - Опытный образец стабилизирующего устройства
Опытная установка по выравниванию пространственного положения разбрасывателя на склонах с датчиком маятникового типа состоит из маятника, гидрораспределителя, и двух гидроцилиндров, соединенных с полуосями опорных колес (рисунок 3 а) .
Работает устройство следующим образом: При наклоне кузова, на угол соответствующий углу склона, маятник, сохраняя вертикальное положение, смещает золотник гидрораспределителя и включает гидросистему в работу. Гидроцилиндр нижнего по склону колеса, поворачивает коленчатую стойку полуоси с опорным колесом до тех пор, пока маятник не займет вертикальное положение и не передвинет золотник гидрораспределителя в нейтральное положение. Следовательно, при углах склона до 15о, определяющих характеристику склонового земледелия, кузов разбрасывателя всегда будет занимать горизонтальное положение, а ленточный транспортер обеспечит равномерную дозируемую подачу удобрения.
Для испытания агрегата выделили типичный для зоны участок площадью, достаточной для выполнения работ с углами склона от 0 до 13о. Показатели работы машины на склонах сравнивали с контрольными заездами на горизонтальном участке.
Полевые испытания низкорамного разбрасывателя в агрегате с трактором МТЗ-82 поводили с целью выявления влияния угла склона на характеристику зоны внесения удобрений. Кроме того, рассматривали взаимодействие структуры и характера движения агрегата по склону, ходовой части, двигателя и др. на траекторию движения агрегата.
На начальном этапе угол наклона кузова замеряли с помощью уровня и устанавливая в горизонтальное положение кожух ротора с выгрузным окном, поворачивали до положения угла склона, и фиксировали его в соответствии с заранее оттарированной шкалой, нанесенной на внешней стороне бокового кожуха. В результате угол выброса удобрения сохранялся равным 35о.
В дальнейшем, с целью автоматического регулирования системы выравнивания, установили датчик маятникового типа с клапанно-золотниковым распределителем Р-75В2 [4]. Учитывая рабочее давление срабатывания клапана (Р=110 кг/см3) и диаметр золотника ^=25,5мм) сила для перемещения золотника составляет 243Н. Исходя из этих характеристик по формуле (1) и рисунку 3а., определили: вес маятника - 19.5 кг; 1! с учетом хода золотника - 0,15м; 12 =0,635 м. При этом точку подвеса маятника желательно расположить на мгновенной оси поворота разбрасывателя.
Участок для испытания разбивали на учетные делянки, равные двукратной ширине захвата и контрольной длиной 200м. Для разгона агрегата оставляли участки длиной не более 20 м.
Продолжительность повторности опыта фиксировалась секундомером. Качество работы проверяли на трех скоростных режимах: 2,78; 4,17; 5,55 м/с.
Установлено, что данные регулировки незначительно изменили характер распределения удобрений. Так, с увеличением угла склона до 12о и выбросе удобрений вверх по склону, длина полосы рассева удобрений уменьшилась в среднем на 1,2 м. При выбросе вниз по склону - увеличилась на 0,8 - 1,1 м. Наибольший эффект от применения датчика маятникового типа получен на склонах более 3 -4 о.
Анализ полученных данных показал, что независимо от крутизны склона повышение скорости движения сопровождается увеличением колебания траектории движения агрегата, причем у низкорамного разбрасывателя без стабилизатора больше, чем у крутосклонного. Таким же образом влияет на траекторию движения, тяговые характеристики и производительность агрегата увеличение крутизны склона (рисунок 4).
0 2 4 6 8 10 12 а. град
Рисунок 4 - Изменение производительности разбрасывателя от угла склона (а) и скорости движения (V)
Выводы. Проведенные исследования с кузовным ность и эффективность его применения на склонах до низкорамным разбрасывателем, снабженным стабили- 11° с универсальными тракторами типа "Беларусь", а на зирующим устройством, указывает на целесообраз- склонах большей крутизны - с тракторами крутосклон-
ной модификации. Вопрос равномерного внесения решается с применением навигатора. удобрений на стыковых проходах агрегата успешно
Список использованных источников
1. Докучаев А.А. Исследование процесса работы конического двухдискового распределяющего аппарата машин для внесения минеральных удобрений на склонах: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Минск. - 20 с.
2. Назаров С.И., Докучаев А.А. Об обеспечении одинаковой подачи удобрений на два диска при работе разбва-сывателя минеральных удобрений на неровных участках и склонах // В кн.: Сборник научных работ ЦНИИМЭСХ, 1976, с. 74-83.
3. Шварц А.А. Технологии и машины почвозащитной обработки почвы. - Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак. -2004. - С. 110-120.
4. Ксеневич И.П. и др. Тракторы МТЗ-80 и МТЗ-82. - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: «Колос», 1984.
List of sources used
1. Dokuchaev A.A. Investigation of work conical dual-dispensing machine matires for mineral fertilizers on the slopes: Author. Dis. cand. tehn. Sciences. Minsk. - Р. 20.
2. Nazarov S.I., Dokuchaev A.A. On ensuring equal supply of fertilizers on two disks at work razbvasyvatelya fertilizers on uneven terrain and slopes. In the book .; Scientific publication CRI-MESKH, 1976, p. 74-83.
3. Schwartz A. А. Technology and equipment for conservation tillage. - Kursk: publ KGSKHA. - 2004. - P. 110-120.
4. Ksenevich I.P. et al. tractors MTZ-80 and MTZ-82. - 2nd edition, revised. and ext. - M.: «Kolos», 1984.
