Влияние параметров гребнеобразователя культива-торно-отвального типа на образование гребней Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (117) 2013

УДК 621.331 А. Н. ОРЛОВ

Д. Н. АЛГАЗИН Е. В. КРАСИЛЬНИКОВ

Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина

ООО НПО «Мостовик»

ВЛИЯНИЕ

ПАРАМЕТРОВ ГРЕБНЕОБРАЗОВАТЕЛЯ КУЛЬТИВАТОРНО-ОТВАЛЬНОГО ТИПА НА ОБРАЗОВАНИЕ ГРЕБНЕЙ_____________________________

Приведены результаты экспериментальных исследований по определению влияния основных геометрических параметров отвала гребнеобразователя культиваторно-отвального типа на качество выполнения технологического процесса окучивания при возделывании кукурузы и определены рациональные значения этих параметров. Ключевые слова: гребнеобразователь, гребень, рабочий орган, удельный объем, глубина обработки, отвал.

Рост производства кормов и другой продукции на базе зональных научно-обоснованных систем ведения хозяйства возможен при рациональном использовании влаги в засушливых условиях Западной Сибири, и Омской области в частности.

Наука и практика показывают, что отрицательные последствия периодически повторяющихся засух можно снизить внедрением почвозащитной технологии при возделывании пропашных культур.

Окучивание кукурузы имеет важное значение не только в борьбе с однолетними сорняками, но и повышает устойчивость растений к полеганию, а при достаточно влажной почве способствует образованию дополнительного яруса корней. На практике при окучивании требуется, во-первых, образование гребня, который бы обеспечивал уничтожение 95 % сорняков в непосредственной близости от кустов кукурузы и, во-вторых, обеспечивал их надёжное питание.

Большая часть исследовательских работ в этой области посвящена применению дисковых рабочих органов для образования гребней [1—3].

Недостаток дисковых рабочих органов, используемых для окучивания, в том, что они выносят нижний слой почвы на поверхность, а верхний наиболее

Рис. 1. Экспериментальный гребнеобразователь культиваторно-отвального типа

плодородный слой перемещают на глубину обработки, что приводит к испарению влаги, снижению эффективности развития растений. Кроме того, дисковые окучники недостаточно полно уничтожает сорную растительность.

Цель настоящего исследования — создание рабочего органа, способного уничтожать сорную растительность в междурядьях кукурузы и создавать гребень необходимого объёма в рядках.

Для выполнения поставленной цели нами предложен гребнеобразователь культиваторно-отваль-ного типа, обеспечивающий качественное образование гребней, форма и объем которых задан агротребованиями, а также удаления сорной растительности (рис. 1).

Для определения рациональных конструктивных параметров гребнебразователя на стадии лабораторных исследований применялась теория планирования эксперимента. С этой целью по результатам отсеивающего эксперимента была выделена область варьирования четырех факторов (рис. 2): угол подъема винтовой линии отвала ф = 40...90°, ширина сечения отвала h = 6.10 см, радиус винтовой линии г=10...50 см, глубина обработки а = 2...10 см. При этом параметры — угол подъёма оси винтовой линии к поверхности почвы ¥ и длина винтовой линии L образующей отвала в соответствии с теоретическими предпосылками приняли 10° и 15 см соответственно. При этом скорость лапы V принимаем равной 6 км/ч.

В табл. 1 представлены основные факторы, влияющие на технологический процесс гребнеобразова-ния, и уровни их варьирования.

Выходным параметрам является удельный объем почвы в гребне V .

1 гр

Проверка на однородность ряда дисперсий по критерию Кохрена показала, что ряд дисперсий можно считать однородным, так как

да = 00878 <(^ = 0157.

Рис. 2. Схема оптимизации параметров гребнеобразователя культиваторно-отвального типа

Уровни варьирования основных параметров

Таблица 1

Фактор (натуральное значение) Угол подъема винтовой линии отвала ф, ° Ширина сечения отвала, И, м Радиус винтовой линии г, м Глубина обработки а, м

Кодированное обозначение Х1 Х2 Х3 Х4

Основной уровень (Х.0) 60 0,08 0,3 0,06

Интервал варьирования (АХ.) 10 0,01 0,1 0,02

Верхний уровень (х.= + 1) 70 0,09 0,4 0,08

Нижний уровень (х.= — 1) 50 0,07 0,2 0,04

Звёздная точка +а(х. = 2) 80 0,10 0,5 0,10

Звёздная точка — а(х.= —2) 40 0,06 0,1 0,02

Таблица 3

Показатели оценки орудий

Таблица 2

Показатели работы экспериментального образца при лабораторно-полевых испытаниях

Наименование показателей Значение показателей

Скорость движения агрегата, м/с (км/ч) 2,68 (9,65) 2,86 (10,30)

Глубина обработки плоскорезной средняя, см 6-8 6-10

Среднее квадратическое отклонение, ± см 2,29 1,66

Коэффициент вариации, % 7,71 5,38

Крошение пласта, % размеры фракций, мм

свыше 200 4,04 5,61

200... 100 2,82 2,54

100...50 3,26 9,63

менее 50 89,86 82,23

Наименование показателя Экспери- менталь- ное орудие КРН-5,6 аналог

Скорость движения, м/с (км/ч) 2,19 (7,88) 2,18 (7,85)

Тяговое сопротивление, кН 3,95 4,45

Тяговая мощность, кВт 8,50 9,72

Мощность самопередвижения, кВт 1,98 2,1

Коэффициент буксования, % 6,5 7,7

Коэффициент загрузки, % 65,6 73,6

Общ. ширина захвата, м 5,6 5,6

Глубина обработки, см 6-10 6-10

Производительность 3,58 3,47

Расход ГСМ, л/га 3,6 4,2

Масса сорной растительности кг/м 0,05 0,12

Урожайность кукурузы, т/га 3,4 3,03

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (117) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (117) 2013

126

■ 0.003

■ 0.0028

■ 0.002В 13 0.0024

I 0.0022 □ 0.002 га 0.0018

■ 0.0010

0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11

0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

а, м

- 0,003

- 0,0028 0,002В 0,0024 0,0022 0,002

- 0,0018 - 0.0010

0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11

0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

г. м

- 0,002В

- 0.0024 0.0022 0.002 0,0018

- 0,0010 ■ 0.0014 - 0,0012

Рис. 3: а — поверхность отклика V =^, ф), г = 0,3 м; а = 0,06 м; б — поверхность отклика У^= Р(а, г), h = 0,08 м, ф = 60°; в — поверхность отклика У^(г, ф), h = 0,08 м; а = 0,06 м

После реализации эксперимента и обработки данных получено уравнение регрессии в кодированном виде:

У1 = 0,001580 + 0,000150X1 + 0,000023Хз +

-0,000142Х,

-0,000087X^2-

-0,000088X^3 -0,000150 X!2 -

0,000188Х32

(1)

Данное уравнение содержит восемь коэффициентов. Проверка гипотезы об адекватности математической модели (1) проводилась по критерию Фишера. По результатам проверки модель признана адекватной. Рд|о5Л =1'83>Р^д5Ч =1,14.

После перевода уравнения (1) из кодированного вида в натуральный получено уравнение вида:

V = —689,8194 — 0,0001ф—0,8352И +

гр

+ 2298,9248г + 0,0142а—0,0139фИ — -0,0009фг-0,0870фИ2 + 5,2200И2 +1,8800г2 (2)

По данным эксперимента построены поверхности отклика — зависимости образования гребней от конструктивных и технологических параметров.

При анализе уравнения и поверхностей отклика (рис. 3) видно, что наибольшее влияние на величину гребнеобразования V, оказывают: угол подъема винтовой линии отвала ф, радиус винтовой линии г и глубина обработки а. Оптимальное значение объёма гребня V достигнуто при глубине обработки а=6 см, радиусе винтовой линии г = 0,3 м, ширине сечения отвала И = 0,08 м и угле подъёма винтовой линии ф = 60°.

На базе орудия КПЭ-3,8А был создан экспериментальный образец культиватора, проверка, которого, на соответствие агротехническим требованиям проводились в агрегате с трактором МТЗ-82. Полевые исследования рабочего органа проводились в условиях Омской области на полях ФГУП «Боевое» Исилькульского района в 2009-2011 годах [4]. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Качество обработки почвы определялось на одной глубине и двух скоростях. Скорость движения выбиралась из расчета рабочей скорости орудия по агротехническим требованиям (до 10 км/ч). Результаты испытаний показали соответствие экспериментального орудия агротехническим требованиям по качеству крошения пласта, гребнистости поверхности и глубине обработки.

Далее были определены показатели оценки экспериментального рабочего органа по сравнению с аналогом (КРН-5,6), результаты исследований приведены в табл. 3.

Полученные результаты экспериментальных исследований показывают повышение энергетических показателей по тяговым и мощностным показателям у экспериментального орудия на 11,8 % выше, чем у аналога. Несмотря на дополнительные

затраты, обусловленные большим расходом ГСМ на единицу площади, компенсируются качеством обработки и повышением урожайности. Вследствие отказа от гербицидной обработки экспериментальное орудие экологически безопасно, что только улучшает качество зеленой массы растений и зерна.

Библиографический список

1. Ресурсосберегающая технология выращивания кукурузы (методические рекомендации) / Е. М. Лебедь [и др.] ; под ред. Ю. М. Пащенко. — Днепропетровск : Институт зернового хозяйства УААН, 2002. — 20 с.

2. Васильченко, А. А. Агротехника механизированного возделывания кукурузы / А. А. Васильченко. — М. : Колос, 1972. — 104 с.

3. Вагин, А. Т. К вопросу обоснования параметров рабочих органов для основной обработки почв / А. Т. Вагин // Вопросы сельскохозяйственной механики : тр. УНИИМЭСХ Нечерноземной зоны СССР. — Минск, 1967. — Т. 16. — С. 57 — 98.

4. ОСТ 10 4.2-2001 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы и мелкой обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей. — Введ. 01.03.02. / МСХ РФ. — М., 2001. — 43 с.

ОРЛОВ Андрей Николаевич, аспирант кафедры агроинженерии Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина (ОмГАУ). АЛГАЗИН Дмитрий Николаевич, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры технологии машиностроения и технического сервиса ОмГАУ.

КРАСИЛЬНИКОВ Евгений Владимирович, кандидат технических наук, инженер-технолог, технологический отдел, завод металлоконструкций, ООО НПО «Мостовик».

Адрес для переписки: dalgazin@mail.ru

Статья поступила в редакцию 11.10.2012 г.

© А. Н. Орлов, Д. Н. Алгазин, Е. В. Красильников

Книжная полка

623/К65

Конструкция бронетанкового вооружения и техники : учеб. для вузов по направлению подгот. «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы». В 2 ч. / ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2012. - ISBN 978-5-8149-1313-5.

Ч. 1. Конструкция и методы расчета многоцелевых гусеничных машин / А. В. Щербинкин [и др.]. - 310 с. -ISBN 978-5-8149-1314-2.

Ч. 2. Конструкция, теория движения, динамика и методы расчета многоцелевых колесных машин : учеб. / А. В. Щербинкин [и др.]. - 437 с. - ISBN 978-5-8149-1348-7.

В учебнике рассматриваются общие вопросы устройства и конструкции, теория движения, динамика и методы расчета многоцелевых колесных машин, применяемых на различных образцах колесной техники. Учебник разработан в соответствии с квалификационными требованиями и программой подготовки кадровых офицеров при государственных образовательных учреждениях высшего профессионального образования по военно-учетным специальностям «Эксплуатация и ремонт базовых боевых машин бронетанковой техники» и «Эксплуатация и ремонт электро- и спецоборудования и автоматики базовых машин бронетанковой техники».

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (117) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ