CC BY
37
ВЛИЯНИЕ ХОДА ДИСКОВОГО ПОЧВЫ
ИД. КОБЯКОВ, кандидат технических наук Омский ГАУ
В ходе изучения работы дисковых ножей установлено, что при оптимально возможной регулировке плуга его ширина захвата самопроизвольно меняется в пределах
10... 15 см от средней величины этого показателя по длине пути 2...5 м [3]. При такой неравномерности хода стойки дисковых ножей, жестко закрепленные на грядилях плуга, имеют примерно такое же отклонение вправо и влево от прямолинейного движения. Эго приводит к деформации почвы диском и другим явлениям. Кроме того, работающий диск ножа, будучи врезанным, в плотную почву, сохраняет прямолинейное движение. В его сопряжениях и деталях появляется дополнительное напряжение, которое приводит к усиленному износу и поломкам элементов и узлов ножа. Установлено также, что в конце гона при развороте пахотного агрегата диски ножей за счет центробежных сил отклоняются от оси плуга и в таком положении входят в почву при очередном заглублении орудия. Это тоже приводит к их повреждению [2].
Мы изучили виды траекторий движения стойки ножей при работе. Основная задача состояла в определении объема вытесненной почвы поворачивающимся в ней диском, а также соответствующих сил и моментов, действующих при этом на подшипниковый узел ножа. Определение объема вытесненной диском ножа почвы при отклонениях плуга от прямолинейного движения проводили тремя способами: графическим; в почвенном канале, с фиксацией координат положения контура вытесненной почвы; наложением координатной рамки после прохода ножа.
При графическом исследовании использовали изготовленную установку (рис. 1, а). Для получения контура, соответствующего объему вытесненной почвы, ролик поводка 1 перемещали по траектории движения стойки
от линии хода: а — установка для определения контура отклоне-
ния диска; I — ролик с поводком; 2 — карандаши; б — нож в почвенном канале; 1 - дисковый нож; 2 — стойка дискового ножа; 3 - траектория движения стойки дискового ножа; А, В, Д - величина отклонения от прямой соответственно стойки ножа, задней кромки дискового ножа и центра ножа; а - угол отклонения плоского дискового ножа от линии хода
НОЖА НА ДЕФОРМАЦИЮ
ножа, нанесенной на бумагу, карандаши 2 вычерчивали исходный горизонтальный контур (рис. 2, в).
стороннее отклонение стойки ножа; в — одна из форм контура вытесненной почвы; г — одностороннее отклонение стойки ножа; д - вылет стойки ножа (а' = 6,8...28,8 см) 1, 2, 3...7 - место установки втулки вилки ножа.
По площади контуров, полученных при движении поводка прибора по траекториям, показанным на рис. 2, определены объемы вытесненной почвы по формуле (1): У=9,2Щ (1)
где V— объем вытесненной почвы, м3; 9,21 — размерный коэффициент, учитывающий поперечное и вертикальное сечение вытесненного объема; Р— площадь контура вытесненной почвы, м2.
Затем были построены графики зависимостей объе-
Рис. 3. Изменение объема вытесненной диском почвы V в зависимости от траектории движения и величины отклонения У и
вылета вилки ножа а';-----экспериментальные данные;-------
эмпирические зависимости; 1, 2 и 4 — объем вытесненной диском почвы К=/(У, а’), 3 - стабилизированный объем вытесненной почвы (рис. 2в); 5 - почва вытеснена при вылете вилки на (6,8...28,8) • 10-* л
Таблица 1. Изменение количества вытесненной почвы Vв зависимости от вы лета вилки ножа а' (1 = 30 • 10'2 м; У = 12 ■ 10 2 м; 1;05 = 2,8)
а', м Р, м2 У,м3 Б.м3 У, % Бх, м3 *
0 631,14 5812,78 536,5 9,22 310,1
6,8 686,23 6320,15 698,6 11,05 403,8 1,00
11,2 542,51 4996,56 524,2 10,49 303,0 2,62
15,6 421,56 3882,54 392,9 10,12 227,1 2,94
20,0 347,30 3198,68 313,1 9,79 181,0 2,35
24,5 298,21 2746,45 260,3 9,48 150,5 1,92
28,8 262,87 2421,07 222,7 9,20 128,7 1,64
мов почвы, вытесненной диском, от величины отклонения ножа при движении (рис. 3).
При определении объема вытесненной почвы в натуральных условиях в почвенном канале тележка со стойкой ножа перемещалась по копиру принятых траекторий (рис. 2). Ее останавливали через 2,4, 8 см для фиксации координат положения диска ножа и контуров вытесненной почвы (рис. 1, б). По полученным значениям определяли объемы вытесненной почвы. Разница их величин с установленными графическим способом оказалась несущественной.
При использовании метода наложения координатной рамки, объем вытесненной почвы при перемещении дискового ножа в почвенном канале со скоростью (5...9) • 0,277 м/с оказался на 6...8 % больше, чем определенные первым и вторым способами. Это можно объяснить влиянием ударов диска ножа о почву.
При двухстороннем отклонении стойки на 0,12 м объем почвы, вытесненной в случае движения ножа по плавной траектории — синусоиде (рис. 2, а, рис. 3, крив. 1), больше, чем при перемещении по ломаной линии (рис. 2, б, рис. 3, крив. 2) на 28...30 %, а в случае отклонения на 0,09 м-на 24...25 %.
Результаты опытов показали, что соотношение вытесненных объемов (рис. 2, б, г) равно 1,8/1, а не 2/1. Это можно объяснить тем, что задняя часть плоскости ножа отклонялась в пространстве освобожденной от почвы передней частью диска. Увеличение объема вытесняемой почвы наблюдалось при двухстороннем отклонении стойки ножа на 0,12 м и длине хода плуга 0,1.. .0,2 м, в случае
большей длины хода этот показатель стабилизировался (рис. 2, в; 3, кривая 3).
Опыты по схемам рис. 2, а, б, г показали, что количество вытесненной диском почвы прямо пропорционально отклонению стойки ножа от прямолинейного движения (рис. 3, кривые 1,2,4). По их результатам мы определили с помощью существующих методов [4] эмпирические зависимости (рис. 3):
для кривой 1 — У= 292,29 + 466,93 8\ (2) для кривой 2 — К= 105,89 + 385,55 Я] (3) для кривой 4 — У= 144,06 + 212,055', (4) где V— объем вытесненной почвы, м3; 6* — поперечное отклонение стойки ножа, м.
Эти формулы раскрывают физическую сущность изучаемых процессов.
Экспериментальные д анные (табл. 1) показывают, что
Рис. 4. Изменение момента М в горизонтальной плоскости в зависимости от величины отклонения ножа 5’: — вилка без пружины; ---вилка с пружиной; 1,4 - Ус (скорость) = 2,7 ■ 0,277 м/с;
2,5 - Ус = 5 • 0,277 м/с; 3,6 - Ус = 9 • 0,277 м/с; (Тп = 2,4МПа;
\¥п = 18,3%; глубина погружения диска 12 диска 0,4 м).
10'2 м; (диаметр
Таблица 2. Изменение моментов М1 и М2 (в горизонтальной плоскости) в зависимости от величины отклонения в' ножа 005 = 2,01)
Ско- рость движе- ния, V 0,277 м/с Откло- нение стойки ножа, Э’.м Характеристика экспериментальных данных
вилка ножа без предохранителя Мі, Ни Б,, ни VI, % Бхі, Ни вилка ножа с предохранителем М2, Ни Яг, Нм VI, % 5X2, Нм * крат- ность снижения момента Мі/Мг
2,7 4 109,00 19,32 16,33 2,74 81,4 14,00 17,18 1,98 8,16 1,34
8 162,21 30,04 18,52 4,25 109,6 17,95 16,38 2,54 10,62 1,48
12 224,60 37,68 16,78 5,33 143,1 27,77 19,41 3,93 12,29 1,57
16 281,00 48,13 17,13 6,81 165,3 29,77 18,01 4,21 14,35 1,70
5,0 4 151,70 29,12 19,20 4,10 108,4 20,75 19,14 2,93 8,47 1,40
8 214,70 40,02 18,64 5,66 141,3 26,72 18,91 3,78 10,77 1,52
12 270,90 50,93 18,80 7,20 166,2 32,64 19,64 4,62 12,14 1,63
16 351,40 68,14 19,39 9,63 191,0 39,12 20,48 5,53 14,40 1,84
9,0 4 184,60 34,55 18,72 4,88 123,9 24,98 20,16 3,53 10,11 1,49
8 259,80 50,30 19,36 7,11 161,4 31,83 19,72 4,50 11,63 1,61
12 320,30 58,67 18,32 8,30 194,5 39,64 20,38 5,61 12,57 1,65
16 398,90 77,50 19,43 10,96 207,8 42,72 20,56 6,04 15,25 1,92
закономерность вытеснения почвы ножом при вылете вилки на (6,8...28,8) • 10'2 м характеризуется гиперболической кривой (рис. 3, кривая 5) и следующей эмпирической зависимостью:
У= 770,031+ 480268/а', (5)
где V— объем вытесненной почвы, м3; а' — вылет вилки ножа, м.
Объем вытесняемой почвы существенно изменяется при я' = (11,2...15,6) • 10'2 м. В остальных случаяхдосто-верные различия отсутствуют. По мере увеличения вылета вилки ножа в изучаемом д иапазоне среднеквадратическое отклонение 5и коэффициент V уменьшаются, достигая минимального значения при = 128,7 ■ Ю^м3.
Мы изучили работу ножей с вилками двух конструкций — с предохранительной пружиной [1] (для смягчения удара) и без пружины. Опыты проводили в почвенном канале при четырехкратной повторности на трех скоростях (2,7; 5,0; 9,0) • 0,277 м/с. Средняя глубина погру-
жения дисков її=12 • 10'2 м, влажность почвы 18,3 % твердость — 2,4 МПа. Момент сил, действующих на подшипниковый узел в горизонтальной плоскости, регистрировали на ленте осциллографа.
Исследования показали, что наличие предохранительной пружины существенно (в 1,5...2,4 раза) снижает динамическую нагрузку на подшипниковый узел ножа при отклонении от прямолинейного движения. Так, с увеличением отклонения 5'стойки ножа на величину 4... 16 см моменты М1 (вилки без пружины) и М2 (вилка с пружиной) возрастают соответственно в 2,16...2,58 и
1,67...2,01 раза (рис. 4, табл. 2). С увеличением скорости движения с 2,7 • 0,277 до 9 • 0,277 м/с и отклонения стойки ножа Л”в упомянутом диапазоне среднеквадратичное отклонение 5 и коэффициент вариации V увеличиваются, достигая максимального значения при 5л:_1 = 10,96 и = 6,04 Нм соответственно для вилок без пружины и с пружиной.
Литература.
1. А.с. 613733 СССР. Почвообрабатывающее орудие / Е.П. Огрызков; ИД. Коб яков. — Опубл. в Б.И. — 1979. — № 25.
2. Кобяков И.Д. Усовершенствование конструкции дискового плужного ножа//Науч. тр. Ом. с.-х. ин-т. — Т. 177. Механизация сельскохозяйственного производства / И.Д. Кобяков, П. С. Кустов, С.И. Чередник. — Омск, 1978. — С. 9—13.
3. Огрызков Е.П. О необходимости постановки дисковых ножей на плуги при пахоте целинных и залежных земель // Сельхозмашина. — 1955. —№ 1. — С. 7-10.
4. Цуккерман М.П Математическое оформление эмпирической зависимости: определение постоянных и коэффициентов// Эмпирические формулы. — М. — Л., 1932. — С. 17—21.
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В САДАХ И ВИНОГРАДНИКАХ
Г. Г. ПАРХОМЕНКО, кандидат технических наук ВНИПТИМЭСХ
Одно из условий повышения эффективности плодоводства — своевременное выполнение всего комплекса агротехнических мероприятий по уходу за многолетними насаждениями, которые в основном заключаются в обработке почвы в междурядьях и рядах растений. Она проводится для накопления и сбережения влаги, аэрации, созд ания необходимых условий для микробиологических процессов, уничтожения сорной растительности. Рабочий орган орудия для обработки почвы в садах и виноградниках должен выводиться из ряда около растения и после прохождения мимо него возвращаться обратно. Около штамба растения должна оставаться минимальная защитная зона (не более 0,5 м2) с формой близкой к кругу. Существующие технические средства (культиватор КСГ-5, фреза ФА-0,76 идр.) необеспечиваютвьшолнения этих требований из-за несовершенства кинематической схемы и недостаточно эффективной работы гидравлических следящих устройств. Так, площадь защитной зоны около штамба растения после прохода культиватора КСГ-5 в 1,5 раза и белее превышег требуемую. Кроме того, наблюдается чрезмерный нагрев масла в гидросистеме устройств. В результате происходит увеличение расхода топлива, снижение производительности агрегата из-за вынужден-
ных простоев для охлаждения масла и уменьшение срока службы насоса гидросистемы трактора. Поэтому обработка почвы в рядах часто выполняется вручную или не проводится вообще, что вызывает существенное снижение урожайности плодовых и ягодных культур.
Устранить указанные проблемы можно с помощью изменения конструкции гидравлического следящего устройства почвообрабатывающих машин. Во ВНИПТИМЭСХ эта задача была решена путем коренной модернизации. Усовершенствованное устройство, которое можно устанавливать на садовые и виноград-никовые культиваторы (см. рисунок, а), а также фрезы (см. рисунок, б), содержит 3 основных элемента: механизм перемещения рабочего органа с гидроцилиндром, гидрораспределитель и щуп.
Механизм перемещения рабочего органа, устанавливавшийся ранее (у культиватора КСГ-5 — кривошипный, у фрезы ФА-0,76 — параллелограмный), заменен на трапецеидальный. Он дает возможность вводить рабочий орган в ряд под действием сил сопротивления почвы.
Гидрораспределитель выполнен с отрицательным перекрытием, то есть масло в нейтральном положении золотника (в ряду растений) перепускается на слив. Золотник может быть как поступательно перемещающимся, так и вращающимся. Гидрораспределитель разработан ВНИПТИМЭСХ совместно с ГСКБ «Гидравлика» (г. Москва) на основе продукции завода «Мосгидропривод».
