CC BY
61
Рис. 3. Принципиальная схема процесса озонирования воды:
1 — озонатор; 2 — электромагнитный клапан; 3 — эжектор;
4 — блок датчиков; 5 — насос
Список литературы
1. Санитарные нормы СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». — М., 1996. — 111 с.
2. Кульский, Л.А. Технология очистки природных вод I Л.А. Кульский, П.П. Стро-кач. — Киев, 1986.
3. Методические рекомендации по обеспечению требований санитарных правил и норм СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» на водопроводных станциях при очистке природных вод. — М., 2000.
УДК 631.31.004.12(624)
Я.П. Лобачевский, доктор техн. наук, профессор
А.Х. Эльшейх, аспирант
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ РЫХЛИТЕЛЬНЫМИ ЛАПАМИ И ДИСКАМИ ОРУДИЯ С КОМБИНИРОВАННЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ
Вопросы сокращения интенсивной обработки почвы впервые возникли в начале 1940-х годов [1] в связи с началом применения защитных технологий, но особую актуальность они приобрели с переходом страны на рыночные методы хозяйствования в 1980-90 гг.
Широкое распространение почвозащитных технологий, а также необходимость решения проблем энергосбережения и экологической безопасности существенно повлияли на современное состояние и развитие почвообрабатывающей техники.
«Концепция минимальной обработки почвы» — понятие, которое включает в себя почти все виды почвозащитных технологий [2]. В настоящее время минимальная обработка почвы стала доминирующим способом обработки, хотя до недавнего времени во многих странах мира она понималась как оптимальная обработка почвы, в которой совмещены все необходимые операции в один проход.
Минимизация числа операций по обработке почвы достигается за счет исключения лишних, необоснованных операций, выполнения нескольких операций за один проход (совмещение), замены механических операций по уничтожению сорняков химическими [1].
В Великобритании, Германии, Франции и других европейских странах минимальную обработку почвы и прямой посев применяют на 32 % площа-
36
дей, в Северной Америке — на 60 %, в Австралии — на 90 %, а в России — лишь на 2 % [3].
В Республике Судан применяемые технологии крайне упрощены вследствие тяжелого финансового положения хозяйств, их низкой технической оснащенности. По технологии нарезки гребней обрабатывается почти 75 % посевных площадей.
Совмещение технологических операций при возделывании полевых культур за счет применения комбинированных машин и орудий признано одним из перспективных направлений в современном интенсивном земледелии. При совмещении операции, как известно, достигается комплексный эффект, а именно:
• сохраняется естественное плодородие и повышается продуктивность обрабатываемых земель вследствие сокращения числа проходов и снижения уплотняющего воздействия агрегатов на почву;
• улучшается агротехническое качество и уменьшаются сроки проведения работ за счет сокращения разрыва между отдельными операциями;
• снижаются трудовые, энергетические и другие материальные затраты, благодаря сокращению времени и числа проходов.
В последние годы наметилась тенденция использования в составе орудия с комбинированными рабочими органами для поверхностной обработки
почвы сферических дисков как менее энергоемких и более простых, производительных, маневренных, износостойких. Такую комбинацию рабочих органов широко используют в безотвальных орудиях, например, в культиваторных и чизельных агрегатах и др.
Однако влияние совместного воздействия этих рабочих органов на обрабатываемый слой почвы изучено недостаточно, что затрудняет выбор рациональных их технологических параметров.
В данной статье дано теоретическое обоснование оптимального расстояния между дисками и рыхлительными лапами в комбинированных почвообрабатывающих орудиях.
Рабочими органами комбинированного орудия, установленными после культиваторных или чизельных рабочих органов, являются вырезные или гладкие сферические диски. Известно, что зона распространения деформации вокруг лаповых рабочих органов достаточно хорошо изучена П.Н. Бурченко,
В.В. Труфановым и др. Ими установлено, что движение отдельных элементов пласта после его разрушения лапами происходит по двум направлениям: по стойке вверх и по рабочим поверхностям самой лапы (рис. 1). В связи с этим П.Н. Бурченко [6] считает, что образование почвенного вала (его длина и высота) сзади лапы зависит, главным образом, от скорости движения.
Поэтому выбор оптимального расстояния между дисками и лапами в комбинированных почвообрабатывающих орудиях в продольном направлении должен определяться зоной деформации почвы сзади лапы.
Определению критического расстояния между дисками и лапами посвящены работы Л.С. Гукова [4] И Ю.В. Полищука [5]. Ими предложены следующие формулы для определения минимального расстояния от заднего обреза лемеха плоскореза до оси вращения диска:
= 3h + H tg a + R; (1)
lmin = 0,5H sin a (2kp - 1) +
+ v2 sin 2a cos a / g + (2hpR - hp)1/2, (2)
где h — высота клина плоскорежущей лапы; H — глубина хода плоскорежущей лапы; a — угол крошения лапы; R — радиус диска; kp = р1 / р2 — отношение плотностей почвы соответственно перед р1 и за р2 плоскорежущей лапой; гп — поступательная скорость; hp — глубина хода диска; g — ускорение свободного падения.
Однако формула (1) Л.С. Гукова не позволяет оценить наиболее влияющий фактор на образование почвенного вала — скорость движения, а формула (2) определена при большом допущении: скорость отбрасывания почвы равна скорости движения орудия. Поэтому обоснование рационального расстояния между дисками и культиваторными или
рыхлительными лапами в комбинированных орудиях остается актуальным.
Для решения данной задачи рассмотрим технологический процесс, выполняемый рыхлительными лапами совместно с косопоставленными, наклонными дисками (рис. 2). При их работе, как отмечено в трудах П.Н. Бурченко [6], пласт почвы, подрезанный лапой, перемещается по ее стойке до максимальной высоты, после чего покидает стойку и движется по криволинейной траектории, опускаясь на дно борозды.
Допустим, что пласт почвы сходит со стойки в некоторой точке В на максимальной высоте Zmаx над поверхностью поля со скоростью уг (относительная скорость движения элементов пласта по рабочему органу), направленной под углом у к горизонтали, и опускается на дно борозды в точке Р (см. рис. 2).
Для предотвращения неустойчивости технологического процесса (сгруживания, образования почвенного вала и забивания дисковых рабочих органов почвой и растительными остатками) режущие кромки дисков должны входить в поверхностный слой в точке р. В этом случае минимальное расстояние от стойки лапы до оси вращения диска в продольном направлении
1тп = I + '. (3)
Уменьшение расстояния (т{ может привести к забиванию дисков неразрушенной почвенной глыбой, перелетающей через них, и к сгруживанию почвы перед дисками, в результате чего нарушается устойчивое протекание технологического процес-
Рис. 1. Траектория движения пласта почвы относительно лапы культиватора
37
са. Увеличение (тп также нежелательно, так как повлечет удлинение конструкции, а следовательно, и утяжеление всего орудия.
Для определения величин Ь и г в формуле (3) сначала поместим рыхлительную лапу и диск в плоскую прямоугольную систему координат 20У таким образом, чтобы ось ОТ проходила по поверхности поля, а ось 02 — через точку В. Начальные условия движения пласта в момент схода его с лапы следующие:
Рис. 2. Расчетная схема траектории движения пласта для определения минимального расстояния между дисками и рыхлительными лапами
Y = 0; Z = Z .
’ max
Из теории механики известно, что
Dy / dt = vy = vr cos y; dz / dt = vz = vr sin y,
где y — угол отбрасывания элементов пласта почвы, который равен углу крошения лапы 9 [5].
Запишем уравнения движения пласта почвы в плоскости после отрыва его от лапы:
y = vrt cos 9;
Z = Zmax + Vrt sin 9 - gt2 / 2.
Исключив в этих двух уравнениях время t, получим
Z = Zmax + y tg 9 - gy2 / (2vr2 COs29). (4)
В момент падения элементов пласта почвы в точкеp имеем: z = 0; y = L.
Решая уравнение (4) относительно y и подставляя значения z и y в момент падения на землю в точке p, получим квадратное уравнение
L2 - vr2 (1/g) sin 29L - 2(1/g)z vr2 cos29 = 0, (5)
решение которого имеет вид:
L = (1/g)Vr cos 9{vr sin 9 ± [v2 sin29 + 2gzm
]1/2}. (6)
Величина r является радиусом диска в боковой проекции, в которой он представляет собой эллипс (см. рис. 1):
r = D cos a / 2. (7)
Подставив выражения (6) и (7) в формулу (1), найдем
Inin = (1/g)vr cos 9{vr sin 9 ± [vr2 sin29 +
+ 2gzmax]1/2} + (D cos a) / 2, (8)
где D — диаметр диска; a — угол атаки диска.
Величиы zmax и vr можно определить по следующим зависимостям [6]:
Zmax = 1/3(v2 / g + RCT);
vr = V / е^9,
где Яст — радиус изгиба стойки; / — коэффициент трения почвы по металлу; 9 — угол крошения лапы; V — поступательная скорость орудия.
Уравнение (8) устанавливает связь основных параметров культиваторного или чизельного агрегата и дисковых рабочих органов с поступательной скоростью агрегата и гранулометрическими свойствами почвы.
Для анализа этого уравнения и уточнения, в частности, минимального расстояния между дисками предложенного однорядного приспособления и чизельными лапами для минимальной обработки темно-слитой почвы орошаемых земель Республики Судан авторами выполнены расчеты по уравнению (8).
Расчет проведен для диска Б = 510 мм при угле атаки а = 25.. .35° на чизельном агрегате «Марк Нарде»: угол крошения 9 = 15° (~ 0,2618 рад.), радиус изгиба стойки Я = 20 см. Почва: иловато-легкогли-
ст
нистая вертисоли с внешним коэффициентом трения по металлу / = 0,6 (фт = 29°). По результатам расчета на рис. 3 построены графики. Из рис. 3 видно, что режим работы агрегата существенно влияет на минимальное расстояние между дисками и лапами комбинированного агрегата.
Следует отметить, что в случае применения устройства для регулировки угла атаки расстояние 1тт необходимо рассчитывать при минимальном значении угла атаки.
При скорости до 0,7 м/с минимальное расстояние между дисками и чизельными лапами, определенное по уравнениям (2) и (8) при угле атаки а = 30°, соответственно равно 0,28 и 0,31 м.
С ростом скорости движения выше 0,7 м/с различия в расчетных значениях минимального расстояния 1тп, определенных по уравнениям (2) и (8), возрастают. Так, при скорости движения чизельного агрегата V = 1,4 м/с (как в нашем экспериментальном исследовании) значения, рассчитанные по уравнениям (2) и (8), соответственно равны 0,36 м и 0,46 м.
Поступательная скорость v, м/с
Поуравнению(8) —■— а = 25° * а = 30° X а = 35° Поуравнению(2) —а = 25°—а = 30°-^-- а = 35°
Рис. 3. Зависимость продольного расстояния между дисками и лапами от поступательной скорости агрегата
При этом фактическое значение в данном исследовании было 0,45 м, а фактическое критическое расстояние lmin, при котором происходит забивание дисков и образование почвенного вала, при скорости v = 1,4 м/с равно 40 см.
П.Н. Бурченко установил [6], что рост скорости культиватора от 1,66 до 3,33 м/с приводил к увеличению длины почвенного вала от 0,6 до 1,0 м, т. е. промежуток скорости 1,67 м/с соответствует росту длины почвенного вала на 0,4 м.
В связи с этим на графике, построенном по значениям, рассчитанным по уравнению (8), видно, что в промежуток скорости 1,4 м/с (увеличение скорости от 0,5___1,9 м/с)
сопровождается рост расстояния lmin на 0,33 м (соответственно от 0,2768 до 0,6035 м), что также подтверждает точность предложенного уравнения.
Итак, по предложенному авторами уравнению (8) можно определять один из важных технологических параметров комбинированных почвообрабатывающих машин и орудий — критическое расстояние между дисками и рыхлительными лапами.
Полученное уравнение позволяет на научной основе осуществить расстановку одно- или многорядного дискового орудия на раме культиваторных или чизельных орудий, что обеспечивает устойчивость их работы, без сгруживания и забивания почвой, образования почвенного вала.
Список литературы
1. Сакун, В.А. Техника для основной обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур по ин-
тенсивным, индустриальным, энергосберегающим и почвозащитным технологиям / В.А. Сакун — М.: МГАУ, 1986. — 45 с.
2. Лобачевский, Я.П. Современные почвообрабатывающие технологии / Я.П. Лобачевский — М.: МГАУ, 1999. — 40 с.
3. Юнусов, Г.С. Технологические схемы комбинированных агрегатов для подготовки почвы под посев зерновых культур / Г.С. Юнусов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2006. — № 2. — С. 35-36.
4. Гуков, Л.С. Механико-технологическое обоснование энергосберегающих средств механизации обработки почвы в условиях Украины: автореф. дисс. ... д-ра техн. наук / Л.С. Гуков. — Глеваха, 1998.
5. Полищук, Ю.В. Обоснование минимального расстояния между плоскорежущими лапами и дисками орудия с комбинированными рабочими органами / Ю.В. Полищук // Материалы ХЬП науч.-техн. конф. — Челябинск: ЧГАУ, 2003. — С. 329-335.
6. Бурченко, П.Н. Механико-технологические основы почвообрабатывающих машин нового поколения: монография / П.Н. Бурченко. — М.: ВИМ, 2002. — 212 с.
УДК 631.171 + [621.37 / 39:631.145]
А.М. Башилов, доктор техн. наук, профессор
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
И.А. Соколов, инженер Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства»
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВИДЕОЦИФРОВОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ФИТОСАНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ В ПОСАДКАХ
В идеале многоуровневая система мониторинга ни. Различные уровни мониторинга должны быть
и диагностики состояния полей может включать взаимосвязаны и сопряжены компьютерной геоин-
в себя наземный, авиационный и космический уров- формационной системой [1].
------------------------------------ ВестникФГ0УВП0МГАУ№4'2008 ---------------------------- 39
