CC BY
2УДК 631.312/317.05(047)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ
ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ В ПОЧВУ
Киреев И.М., доктор технических наук, заведующий лабораторией, ведущий научный сотрудник, Коваль З.М., кандидат технических наук, главный научный сотрудник, Марченко В.О., инженер, Зимин Ф.А., инженер, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ).
В статье для решения существующей проблемы выполнения агротехнических требований при испытании почвообрабатывающих машин предложено использовать устройство измерения заглубления и выглубления их рабочих органов в технологическом процессе обработки почвы.
Ключевые слова: почва, заглубление, устройство измерения, точность, глубина обработки почвы, рабочие органы, почвообрабатывающая машина.
DEVICE FOR TESTING SOIL-
CLOWING MACHINES TO DETERMINE THE DEPTH OF IMMERSION OF WORKING BODIES IN THE SOIL
Kireev I.M., Doctor of Technical Sciences, Head of Laboratory, Leading Researcher,
Koval Z.M., Candidate of Technical Sciences, Chief Researcher, Marchenko V.O., Engineer, Zimin F.A., Engineer, Novokubansky branch of FSBSI «Rosinformagrotech».
In the article, to solve the existing problem of meeting agrotechnical requirements when testing tillage machines, it is proposed to use a device for measuring the deepening and deepening of their working bodies in the technological process of tillage.
Keywords: soil, deepening, measuring device, accuracy, depth of tillage, working bodies, tillage machine.
Введение. «В системе ресурсосберегающего земледелия агротехнические требования на выполнение технологических операций предусматривают сохранение постоянства глубины обработки почвы. Это одно из основных условий для подготовки почвы под посев, внесение удобрений, развития всходов, уничтожения сорняков и получения высоких урожаев» [1, 2, 3], а также «выполнение требований по глубине обработки почвы обеспечивает энергосбережение» [4].
В то же время на показатели качества обработки почвы оказывают влияние микрорельеф почвы, ее неоднородность и влажность, действующие на тяговое сопротивление машинно-тракторного агрегата (МТА) [5]. На установочную
75
глубину обработки почвы значительно воздействует непостоянная скорость МТА. [5, 6]. «С увеличением скорости среднеквадратичное отклонение составляет 1,4-1,6 см, а коэффициент вариации возрастает с 5,5 до 8,3 %».
«Увеличение глубины погружения в почву рабочего органа машины от требуемой на 1 см приводит к повышению расхода топлива до 5 %.»
Кроме того, резко ухудшаются и другие агротехнические показатели. При культивации с 75 до 66 % сокращается подрезание сорняков, а сохранение стерни снижается соответственно с 64 до 60 %. Коэффициент вариации глубины заделки семян в слое, предусмотренном агротехническими требованиями, колеблется:
- для сеялки СПС-24, % от 30 до 50;
- для сеялки ССТ-12, % от 15 до 22.
«Глубина заделки семян и удобрений с ростом скорости движения сеялок от 7,5 до 9,5 км/ч снижается соответственно с 80 до 65 %».
Неучтенные факторы характеризуются сложной статистической оценкой данных измерений. [5, 6].
Глубина обработки [7-10] определяются путем погружения измерительных средств в почву, таких как линейка, щуп (глубиномер), рейка или рулетка. Недостатком ручных средств является трудоемкость и ошибка (200-800 измерений) [3] глубины погружения в почву рабочих органов почвообрабатывающих орудий, составляющая ± 1 см. [5].
Цель исследований. Разработка устройства для испытания почвообрабатывающих машин по определению глубины погружения рабочих органов в почву, обеспечивающих повышение достоверности результатов испытаний и снижение трудоемкости при проведении измерений.
Материал и методы исследований. Для реализации поставленной цели применялось устройство ИП-297 с беспроводной системой сбора, предварительной обработки, сохранения в энергонезависимой памяти и передачи полученных данных на ПК, предназначенное для измерения величины заглубления в почву рабочих органов почвообрабатывающей машины или орудия до 500 мм, к конструкциям которых относятся культиваторы, дискаторы, бороны, плуги и глубокорыхлители.
Общий вид разработанного ИП-297 представлен на рисунке 1.
В качестве объекта исследований выбран технологический процесс обработки почвы МТА «VERSATILE» 2375+КДК4,5. Фрагмент установки рабочего положения колеса ИП-297 относительно основания диска культиватора дискового комбинированного КДК4,5 с применением специального комплекта приспособлений, уровня и металлической линейки длиной в один метр приведен на рисунке 2.
76
Рисунок 1. Общий вид технического средства ИП-297 1 - база и накладка; 2 - электронный модуль ИП-296 для приема электрических импульсов от датчика угла поворота при измерении глубины хода рабочих органов; 3 - поворотный механизм с датчиком измерения угла; 4 - направляющий кронштейн; 5 -стержень; 6 - пружина сжатия; 7- ползун с резьбовой втулкой и шарнирной головкой; 8 - соединительный подвижный кронштейн; 9 - пружина сжатия; 10 - колесо; 11 - механизм регулировки и фиксации угла поворота подвижного кронштейна технического средства для измерения глубины обработки почвы; 12 - соединительный информационный кабель; 13 - радиомодуль ИП-295 с антенной для приема-передачи данных от измерительной системы ИП-296 на ПК/ноутбук; 14 - ноутбук
Рисунок 2. Установка рабочего положения колеса ИП-297 относительно основания диска культиватора дискового комбинированного КДК4,5
с применением уровня
Значение вертикального расстояния от оси энкодера до пересечения с горизонтальной линией, проходящей через центр измерительного колеса ИП-297 в м заносилось в специально разработанную программу по обработке данных измерителя глубины хода рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий для ноутбука оператором для последующих измерений глубины обработки почвы (рис. 3).
77
Рисунок 3. Занесение исходных данных оператором в ноутбук перед началом проведения опыта
В разделе окна программы «Параметры измерителя задавалась длина кронштейна ИП-297, она статична и составляет 0,7 м.
При проведении лабораторно-полевых исследований ИП-297 в составе машинно-тракторного агрегата (трактора сельскохозяйственного колесного «VERSATILE» 2375+КДК4,5) средняя скорость их движения составляла 5,94 км/ч (1,65 м/с). Пройденное ими расстояние в опытах составляло 262,35м, 223,41 м, 266,64 м и 233,31. С учетом измерений 5 шт./с глубины обработки почвы рабочими органами КДК4,5 число измерений в каждом опыте равнялось 795, 677, 808 и 707.
Результаты и обсуждение. В программе Excel полученные рабочими органами КДК-4,5 в опытах численные значения по глубине обработки почвы распределялись по увеличению и систематизировались по классам. Длина участков по классам рассчитывалась как произведение числа измерений в каждом классе и значения интервала между измерениями (0,33 м). На основе таких данных измерений построен график зависимости (рис. 4).
Несопоставимые по причине неоднородности почвы данные опытов на рисунке 4 свидетельствуют о проблематичности оценки преимущества разрабатываемых новых образцов одно операционной почвообрабатывающей технике при сравнительных испытаниях с аналогами.
Важным является и то, что применение в хозяйствах измерительного устройства глубины погружения рабочих органов в почву процессе ее почво-обработки обеспечит осуществление технологического прогноза посева, развития растений и урожайности производимых культур.
Исследования показали, что влияние случайных факторов в процессе почвообработки на глубину погружения рабочих органов обычными средствами их контроля практически не представляется возможным и требует ее определения с малым промежутком времени, регистрируемым датчиком измерения угла, для получения достаточных информационных сведений при проведении анализа данных, необходимых при прогнозировании развития растений и оценки урожайности.
78
I ^^Поагсрнкть? "0-ПМ1ОСн4М1ь 1 -о*ПО»Т«№ЧКТЬ4
Рисунок 4. График зависимости расстояний участков пути в классовых диапазонах выглубления и заглубления в почву рабочих органов КДК-4,5 от установочной глубины погружения ее в почву
Выводы:
1. Результаты проведенных исследований позволили установить, что для технологической реализации обработки почвы необходимы мероприятия в направлении разработки электронно-механических средств управления погружением рабочих органов в почву.
2. Графическое представление данных заглубления рабочих органов в почву позволяет определить области отклонения от нормы и устранить причину их возникновения для конструктивно-технологического совершенствования почвообрабатывающей техники для снижения отрицательного влияния на урожайность до 30 %.
Список использованных источников:
1. Система критериев качества надежности, экономической эффективности сельскохозяйственной техники: инструктивно-метод. издание. М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2010. - 188 с.
2. ГОСТ 33687-2015. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы. Методы испытаний. М.: Стан-дартинформ, 2016. - 42 с.
References:
1. The system of criteria for the quality of reliability, economic efficiency of agricultural machinery: instructive method. edition. M.: FGNU "Rosinformagrotech", 2010. -188 p.
2. GOST 33687-2015. Machines and tools for surface tillage. Test methods. M.: Standartinform, 2016. - 42 p.
3. Kireev I.M., Koval Z.M. Devices and methods for testing tillage machines
79
3. Киреев И.М., Коваль З.М. Приборы и методы для испытания почвообрабатывающих машин и орудий.// Методы и средства для оценки заглубления в почву рабочих органов почвообрабатывающих орудий и машин / Новокубанск: Новокубанский филиал ФГБНУ "Росинформагротех» (КубНИИТиМ), 2012. - 66 с.
4.Темников ВН., Нилов НИ., Новиков В.С. Основные направления развития машинно-технологических станций: инструктивно-метод. изд. М.:ФГНУ «Росинформагротех», 2010. - 60 с.
5. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов: изд. 2-е перераб. и доп. М.: Колос, 1981. - 382 с.
6. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: учебник. 12 изд., стер. М.: ЮСТИЦИЯ, 2018. - 658 с.
7. ГОСТ 20915-2011.Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний. М.: Стандартинформ, 2013. - 24 с.
8. ГОСТ 33677-2015 Машины и орудия для междурядной и рядной обработки почвы. Методы испытаний. М.: Межгосударственный стандарт: Стандартинформ. 2016. - 43 с.
9. ГОСТ 33736-2016 Техника сельскохозяйственная. Машины для глубокой обработки почвы. Методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2017. - 35 с.
10. СТО АИСТ 4.6-2010 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины почвообрабатывающие. Показатели назначения. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2011. - 20 с.
and implements. // Methods and tools for assessing the penetration into the soil of the working bodies of tillage tools and machines / Novokubansk: Novokubansk branch of the FGBNU "Rosinformagrotech" (KubNIITiM), 2012. - 66 p.
4. Temnikov V.N., Nilov N.I., Novikov V.S. The main directions of development of machine-technological stations: instructive method. ed. M.: FGNU "Rosinformagrotech", 2010. -60 p.
5. Lurie A.B. Statistical dynamics of agricultural aggregates: ed. 2nd revision and additional M.: Kolos, 1981. - 382 p.
6. Wentzel E.S. Probability theory: textbook. 12th ed., ster. M.: YUSTITSIYA, 2018. - 658 p.
7. GOST 20915-2011. Testing of agricultural machinery. Methods for determining test conditions. M.: Standartinform, 2013. - 24 p.
8. GOST 33677-2015 Machines and tools for inter-row and row tillage. Test methods. M.: Interstate standard: Standartinform. 2016. - 43 p.
9. GOST 33736-2016 Agricultural machinery. Machines for deep tillage. Test methods. M.: Standartinform, 2017. - 35 p.
10. STO AIST 4.6-2010 Testing of agricultural machinery. Soil-cultivating machines. Purpose indicators. General requirements. M.: Standartinform, 2011. - 20 p.
80
Сведения об авторах:
Киреев Иван Михайлович -доктор технических наук, заведующий лабораторией, ведущий научный сотрудник Новокубанского филиала ФГБНУ «Росинформагротех» (Куб-НИИТиМ), e-mail: Kireev.I.M@mail. ru, 352243, Краснодарский край, Новокубанский район, г. Новокубанск, ул. Красная,15, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (Куб-НИИТиМ).
Коваль Зинаида Михайловна - кандидат технических наук, главный научный сотрудник Новокубанского филиала ФГБНУ «Росин-формагротех» (КубНИИТиМ), e-mail: zinakoval@mail.ru, 352243, Краснодарский край, Новокубанский район, г. Новокубанск, ул. Красная,15,Ново-кубанский филиал ФГБНУ «Росин-формагротех» (КубНИИТиМ).
Марченко Вячеслав Олегович -инженер Новокубанского филиала ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ), e-mail:gost302@yandex.ru, 352243, Краснодарский край, Новокубанский район, г. Новокубанск, ул. Красная,15, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ).
Зимин Филипп Александрович -инженер Новокубанского филиала ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ), e-mail:zinakoval@mail. ru, 352243, Краснодарский край, Новокубанский район,г. Новокубанск, ул. Красная,15, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ).
Information about the authors:
Kireev Ivan Mikhailovich - Doctor of Technical Sciences, Head of Laboratory, Leading Researcher of the Novokubansk branch of FSBSI "Rosinformagrotekh", e-mail: Kireev.I.M@mail.ru, Novo-kubansky branch of the FSBSI "Rosinformagrotech" (KubNIITiM), 15, Krasnaya str., Novokubansk, Novokubansky district, Krasnodar region, 352243, Russia.
Koval' Zinaida Mikhailovna -Candidate of Technical Sciences, Chief Researcher of the Novokubansk branch of FSBSI "Rosinformagrotekh", e-mail: zinakoval@mail.ru,
Novokubansky branch of the FSBSI "Rosinformagrotech" (KubNIITiM), 15, Krasnaya str., Novokubansk, Novokubansky district, Krasnodar region, 352243, Russia.
Marchenko Vyacheslav Olegovich -Engineer of the Novokubansk branch of FSBSI "Rosinformagrotekh" (KubNIITiM), e-mail:gost302@yandex. ru, Novo-kubansky branch of the FSBSI «Rosinformagrotech» (KubNIITiM), 15, Krasnaya str., Novokubansk, Novokubansky district, Krasnodar region, 352243, Russia.
Zimin Philip Alexandrovich -Engineer of the Novokubansk branch of FSBSI "Rosinformagrotekh" (KubNIITiM), e-mail: zinakoval@mail. ru, Novokubansky branch of the FSBSI «Rosinformagrotech» (KubNIITiM), 15, Krasnaya str., Novokubansk, Novokubansky district, Krasnodar region, 352243, Russia.
81
