CC BY
53
ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
УДК 631.3:669.018.25:631.5 В.И. Беляев,
Н.Т. Кривочуров,
A.С. Шайхудинов,
B.В. Иванайский
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИЗНОСА РАБОЧИХ ОРГАНОВ СЕЯЛКИ-КУЛЬТИВАТОРА НА КАЧЕСТВО ПОСЕВА И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Ключевые слова: рабочий орган, упрочнение, плотность почвы, изнашивание, удельная наработка, кромка лезвия, обратная фаска, глубина заделки семян, качество посева, урожайность.
Введение
При взаимодействии с почвой рабочие органы почвообрабатывающих и посевных машин подвергаются интенсивному абразивному изнашиванию. В результате этого изменяются геометрические параметры рабочих органов, что приводит к нарушению агротехнических показателей работы машин-орудий [1, 2]. При применении технологии возделывания зерновых культур с многократными обработками почвы
до посева (традиционная) это влияние определить очень сложно [2].
Однако в Алтайском крае применение традиционной технологии возделывания эффективно не во всех почвенноклиматических зонах. С целью сокращения затрат на производство яровой пшеницы в засушливой степи широко применяется прямой посев по стерневому фону, при котором влияние износа лезвия рабочих органов (особенно стрельчатых лап-сошников) на агротехнику и в конечном итоге на урожай будет наиболее значимо.
В процессе изнашивания стрельчатых лап режущие кромки затупляются. На кромке лезвий и носка образуется обрат-
50
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 7 (57), 2009
ная фаска, которая отрицательно влияет на устойчивость хода рабочих органов по глубине [1], изменяется форма носка и ширина лезвия лапы.
Поэтому целью работы является изучение динамики развития износа стрельчатой лапы и оценка влияния ее геометрических параметров на качество посева и урожайность яровой пшеницы.
Объекты и методы
Объектом исследования являлись рабочие органы (стрельчатые лапы) сеялки-культиватора СЗС-2,1 производства заводов Алтайского края с различными видами упрочнения: индукционная наплавка твердого сплава (У30Х28Н4С4), электроискровое упрочнение (ВК3) с усиленным носком, электроискровое упрочнение (ВК3) + объемная закалка (табл. 1).
Исследование проводилось в период весеннего сева на полях СХА ПЗ «Шума-
Исходная информация об
новский» Немецкого национального района в 2008 г.
Тип почвы — черноземы южные мало-гумусные маломощные средне- и легкосуглинистые песчанистые, содержание физического песка 13-16% [3, 4].
Условия проведения опытов были следующие: объемная влажность почвы в
слое 5-10 см находилась в пределах 18-23%. Твердость и плотность почвы в том же слое составляли, соответственно, 15-17 кг/см2 и 1,04-1,53 г/см3.
В процессе реализации эксперимента замерялись следующие параметры износа рабочих органов (рис. 1): линейный износ лезвия лапы (^, мм); линейный износ носка лапы (^, мм); ширина обратной фаски лезвия фф, мм); угол наклона обратной фаски к дну борозды ^^д, °); радиус кромки лезвия ^кр, мм).
Оценка качества посева проводилась по снижению полевой всхожести с изменением геометрических параметров кромки лезвия.
Таблица 1
опытных рабочих органах
Конструкция Условное обозначение Средняя твердость лапы, HRCэ Материал (сталь) Упрочнение
Сварная с верхней фрезеровкой А 25 50ХГА ЭИ (верх. грань)
Сварная с нижней фрезеровкой Б 45 50ХГА ЭИ (нижн. грань)
Штампованная с верхней фрезеровкой В 24/52* 65Г ИН (нижн. грань)
Штампованная с верхней фрезеровкой Г 42 50ХГА ЭИ (верх. грань) + ОЗ
Примечание. ЭИ — электроискровое упрочнение режущей кромки; ИН — индукционная наплавка твердого сплава; ОЗ — объемная закалка.
Рис. 1. Замеряемые параметры износа лап
Экспериментальная часть
Для оценки динамики износа рабочих органов сеялок СЗС-2,1 проведено исследование интенсивности изменения профиля лезвия лап (в среднем сечении крыла лапы), т.е. скорость изменения ширины лезвия, условной длины носка и геометрических параметров режущей кромки (рис. 1), в зависимости от наработки.
В результате получены значения вышеназванных параметров в динамике (табл. 2).
По данным таблицы 2 заметное преимущество по износостойкости носка и лезвий имеют рабочие органы В. При наработке 28 га/лапу линейный износ носка был в 1,9-2,5 раза, а лезвия — в 2,0-2,6 раза ниже по сравнению с другими рабочими органами и составил, соответственно, 0,87 и 0,21 мм/га.
Величина обратной фаски Ьф в процессе изнашивания исследуемых рабочих органов изменяется по-разному. Из анализа табличных данных следует, что с возрастанием наработки у лап А и Г, увеличивается и ширина обратной фаски от 1,0-1,5 мм (новые лапы) до 7,0-8,0 мм (наработка 30-35 га). Для ширины обратной фаски лап Б характерно ее уменьшение с увеличением наработки (от 9,5 мм до 4,5 мм). Такой характер изменения обусловлен
первоначально большой шириной (нижняя фрезеровка) и уменьшением фаски в результате затупления лезвия.
Исследования показали, что изменения ширины обратной фаски у рабочих органов В практически не происходит с увеличением наработки. А наблюдается даже некоторое ее снижение, что обусловлено самозатачиванием кромки лезвия. Это происходит до тех пор, пока не износится весь упрочненный слой.
Характер изменения величины угла Amax в зависимости от наработки для рабочих органов А, В, Г, схож и наблюдается тенденция сначала на уменьшение его величины, а после некоторой наработки — на увеличение. Причем у лап В все значения угла больше. На рабочих органах Б, что очевидно, величина угла Amax с увеличением наработки растет, так как его первоначальное значение равно 2°. Увеличение радиуса кромки приводит к увеличению A.
max
Затупление лезвия, оцениваемое радиусом режущей кромки, в процессе изнашивания на всех лапах с верхней фрезеровкой находится в пределах 0,23-0,35 мм. Наиболее острую кромку имеют самозатачивающиеся лезвия, а наибольшие радиусы кромки наблюдаются у лап с нижней фрезеровкой.
Таблица 2
Динамика изменения геометрических параметров лезвия
Рабочий № Удельная на- Параметр
орган изм. работка, га Un, мм ин, мм Ьф, мм A ° max 1?кр, мм
I 3,03 2,2 1,8 1,83 41,6 0,35
II 8,36 3,1 5,1 2,92 31,0 0,33
А III 12,61 5 14,3 3,59 28,5 0,27
IV 16,58 7,4 23,7 4,49 26,6 0,29
V 31,72 13,3 59,6 6,19 27,3 0,31
I 3,03 0,3 3,4 8,80 10,7 1,64
II 8,36 1,4 10,9 8,00 14,7 1,16
Б III 12,61 4 16,6 8,83 15,0 1,18
IV 16,58 5,3 21,9 6,71 21,7 1,04
V 30,21 12,8 57,0 5,02 34,6 1,55
II 5,33 0,6 1,2 2,03 54,2 0,33
В III 9,58 1,1 1,6 1,58 47,2 0,28
IV 13,56 1,8 4,8 1,35 50,4 0,32
V 28,04 5,9 24,5 1,37 58,4 0,28
II 5,33 1,0 4,6 2,04 31,3 0,25
Г III 9,58 3,0 10,5 2,89 26,0 0,23
Г IV 13,56 7,5 25,1 3,60 24,6 0,23
V 25,98 14,6 57,8 6,17 22,6 0,23
Оценка влияния параметров износа Ьф и Атах на показатели качества посева (СПв, %) и урожайность (У, ц/га) позволила выявить следующие высокозначимые связи между этими величинами:
52
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 7 (З7), 2009
СПв = 11,1 -Ц5#’5 -8,98іи(^тах) + 15,2Ь^ 8Іп(Лтах) ; R = 0,90;
У = 5,09 + 7,97Ь,0,5 - 1,38Ь,0’58іп(4„ах)-2,57# +^Ьт2^) ; R = 0,98.
Проведенный анализ полученных уравнений показывает, что при увеличении ширины обратной фаски от 1 до 7 мм и уменьшении ее угла от 58 до 11° происходит снижение полевой всхожести от 2,2 до 10,2%, а урожайность падает на 3840% по сравнению с эталонными участками, посев на которых осуществлялся новыми лапами (без износа).
Результаты и их обсуждение
На основании проведенных исследований установлено, что затупление лезвия и образование обратной фаски в процессе работы лап сеялки-культиватора отрицательно влияет на качество посева и урожайность яровой пшеницы. Это обусловлено переуплотнением дна борозды, которое препятствует подводу капиллярной влаги к семенам после посева, а в последствии — и проникновению корней растения в нижние слои почвы [5].
Уплотнение почвы на дне борозды, по-видимому, тем выше, чем больше величина обратной фаски лезвия и чем меньше угол ее наклона к дну борозды. В процессе изнашивания рабочих органов ширина фаски постоянно увеличивается до некоторого значения стабилизированного профиля [1], зависящего от геометрической формы, размеров лапы и физикомеханических свойств почвы [6]. А развитие угла ее наклона к дну борозды имеет тенденцию сначала на уменьшение, затем на увеличение, что также зависит от геометрической формы, размеров лапы и физико-механических свойств почвы, причем последние могут меняться во время посевной. Например, влажность в обрабатываемом слое почвы при отсутствии осадков может снизиться на 8-10%, что приведет к дальнейшему увеличению угла Атах.
(1) (2)
Выводы
1. Исследование изнашивания рабочих органов сеялки культиватора с различными видами упрочнения показало, что наибольшую износостойкость имеют лапы с индукционной наплавкой твердого сплава на нижнюю грань лезвия и с верхней фрезеровкой.
2. Оценка влияния параметров износа лезвий стрельчатых лап выявила отрицательное воздействие увеличения ширины обратной фаски и уменьшения угла ее наклона к дну борозды в процессе изнашивания на качество посева и урожайность яровой пшеницы.
Библиографический список
1. Рабинович А.Ш. Самозатачивающиеся плужные лемехи и другие почворежущие детали машин / А.Ш. Рабинович. — М.: БТИ ГОСНИТИ, 1962. — 107 с.
2. Вопросы земледельческой механики / под ред. акад. проф. М.Е. Мацепуро и к.т.н. Б.Н. Янушкевича. — Минск: Сель-хозгиз БССР, 1963. — Т. 8. — 320 с.
3. Пивоварова Е.Г. Классификация, ди-
агностика и основные свойства почв Алтайского края: учебно-методическое пособие / Е.Г. Пивоварова, Ж.Г. Хлуден-цов, Е.В. Кононцева; под общ. ред. Л.М. Бурлаковой. — Барнаул: Изд-во АГАУ,
2006. — 61 с.
4. Бурлакова Л.М. Почвы Алтайского края: учеб. пособие / Л.М. Бурлакова, Л.М. Татаринцев, В.А. Рассыпнов. — АСХИ. — Барнаул, 1988. — 72 с.
5. Синеоков Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синео-ков, И.М. Панов. — М.: Машиностроение, 1977. — 328 с.
6. Ткачев В.Н. Износ и долговечность рабочих органов почвообрабатывающих машин / В.Н. Ткачев. — М.: Машиностроение, 1964. — 167 с.
+ + +
