Библиографическое описание:

Герасименко И. В., Потешкин К. С. Определение конструктивно-режимных параметров модернизированного щелевателя // Молодой ученый. — 2012. — №12. — С. 39-43.

В зависимости от физико-механических свойств почвы и климатических условий необходима своя оптимальная технология основной обработки почвы. Для улучшения структуры почвы и повышение урожайности зерновых культур нами предлагается применение комбинированной машины – щелевателя для нарезки водопоглощающих щелей с одновременным мульчированием их соломой (рис. 1).

Рис. 1. Схема экспериментального почвообрабатывающего агрегата:
1– рама; 2 – щелерез; 3 – граблина; 4 – заделывающий диск; 5 – параллелограммный механизм; 6 и 7 – регулировочные устройства; 8 – пружина; 9 – стопор


Применение щелевателя способствует созданию более рыхлого слоя по всей глубине обрабатываемого слоя. В зоне Южного Урала плотность почвы после обработки ее осенью плоскорезом или глубокорыхлителем обычно равна 1,03…1,09 г/см3 [1], а после щелевателя она снижается до 0,95…0,97 г/см3. Это обеспечило лучшее задержание влаги при таянии снега и повысило общие запасы ее в метровом слое почвы, что дало прибавку урожайности зерновых.

Рабочим органом щелевателя являются щелерез, от геометрических параметров которого и их взаимного расположения зависит не только выполнение агротехнических требований, предъявляемых к щелеванию, но и тяговое сопротивление машины.


Рис. 2. Расчетная схема щелереза


Для исследования влияния конструктивных параметров щелереза на его тяговое сопротивление была составлена расчетная схема (рис. 2) и получены следующие зависимости для определения горизонтальной R и вертикальной Rxщ составляющих сил, действующих на щелерез [2]:

; (1)

, (2)

где и – удельное давление почвы соответственно спереди и сбоку на стойку щелереза; – коэффициент трения почвы о сталь; – угол трения; – коэффициент объемного смятия почвы; – путь, проходимый долотом за время сжатия; , , , , , – конструктивные параметры щелереза.

Из рис. 3 видно, что установкой долота на щелерез можно снизить тяговое сопротивление щелереза Rxщ на 20…30% по сравнению с тяговым сопротивлением щелереза без долота (Rxщ1).

Рис. 3. Тяговое сопротивление щелереза (Rxщ) и показателей глубины обработки почвы (,) в зависимости от угла постановки щелереза относительно дна борозды ( – экспер., ------ – теоретическая)


При различной глубине хода щелереза минимальное значение силы Rxщ и лучшую устойчивость по глубине ( – минимальное) обеспечивает угол .

С увеличением ширины долота силы Rxщ и R возрастают, что ведет к некоторому увеличению глубины хода щелереза и улучшению устойчивости (рис. 4). Однако при этом степень сохранения стерни С уменьшается из-за увеличения зоны деформации почвы. Анализ зависимости (1) показывает, что при увеличении длины долота до 0,15…0,20 м сила Rxщ уменьшается и при >0,2 она вновь возрастает, приближаясь по величине к силе Rxщ1 (см. рис. 3).


Рис. 4. Силовые и агротехнические показатели работы щелереза от ширины долота

Итак, качественная плоскорезная обработка почвы одновременно с ее щелеванием при минимальном тяговом сопротивлении возможна при следующих значениях параметров щелереза: угол постановки стойки щелереза ко дну борозды – 90°; угол заострения передней кромки стойки щелереза – 60°; толщина стойки щелереза – 20 мм; ширина стойки щелереза у основания – 100 мм, а в верхней части – 100 мм; угол постановки долота ко дну борозды 23…27°; ширина долота – 50…70 мм; длина долота 200…220 мм; толщина долота – 20 мм.

Необходимая длина граблин соломонаправителя L будет зависить от угла установки самих граблин α (рис. 5) и от расстояния между рабочими органами – щелерезами.


Рис. 5. Схема сил, действующих на солому при контакте с граблиной соломонаправителя


При перемещении агрегата происходит сбор соломы граблинами. Со стороны граблины на солому возникает нормальное давление N. При значениях угла 90° > α > 0 сила N даёт составляющие T и P. Касательная составляющая Т стремиться вызвать относительное перемещение соломы по граблине. Этому перемещению будет препятствовать сила трения Fтр, возникающая в плоскости контакта. Величина касательной составляющей

, (3)

а предельное значение силы трения

. (4)

Поэтому при значениях и относительного перемещения соломы не наступит, солома и граблина будут перемещаться как одно целое по направлению скорости V, т.е. будет происходить забивание.

Относительное перемещение соломы по граблине, а, следовательно, и подача вороха соломы к щели будет происходить при и .

Угол трения соломы о сталь составляет =13,5°…21,5° [3]. Согласно тому, что , следовательно, угол установки граблин α не должен превышать 68,5°.

Для проведения полевых экспериментальных исследований почвообрабатывающего агрегата был использован чизельный плуг ПЧ – 2,5, на который были установлены дополнительные рабочие органы, а именно соломонаправитель и соломозаделыватель.

Из полученных данных был построен график зависимости процента перемещённой соломы от угла установки соломонаправителя (рис. 6). Из графика видно, что при угле α = 70° и выше солома практически не перемещается в горизонтальном направлении, т.е. происходит забивание. Наибольшее количество соломы перемещается при α ≈ 38…59°, причем с уменьшение угла α (от 40° до 20°) интенсивность процесса также возрастает, но значительно сокращается ширина захвата соломонаправителя, поэтому в целом количество перемещенной соломы снижается. Таким образом, оптимальное значение угла установки соломонаправителя находится в интервале α = 45…55°.


Рис. 6. График зависимости процента перемещённой соломы от угла установки соломонаправителя


Для определения наибольшей необходимой длины граблины L примем угол установки соломонаправителя α = 45°, т.к при больших углах α будет наблюдаться перекрытие, что даст гарантированный сбор соломы по всей ширине захвата агрегата. Учитывая, что расстояние между щелерезами b=500 мм (плуг ПЧ – 2,5), то длина граблин будет равна:

мм (5)

Замеры влажности почвы весной, показали, что данная технология позволяет увеличить влажность на 10,0…13,5%. Что в свою очередь, повышает урожайность зерновых культур на 1,2…1,5 ц/га.


Литература:

  1. Константинов М.М. и др. Обоснование местоположения дополнительных приспособлений на рабочем органе плоскореза-глубокорыхлителя. Известия Оренбургского госагроуниверситета. – Оренбург,2011, №2.-С.78 – 81

  2. Грибановский А.П., Бидлингмайер Р.В. Комплекс противоэрозионных машин (теория, проектирование). – Алма–Ата: Кайнар, 1990. – 256 с.

  3. Ковалев Н.Г., Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Сельскохозяйственные материалы (виды, состав, свойства). – М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998. – 208 с., ил. 113. – (Учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).



Основные термины (генерируются автоматически): стойки щелереза, угла установки, угла установки соломонаправителя, перемещение соломы, обработки почвы, тяговое сопротивление, сбор соломы, долота силы rx, Rx щ1, сопротивление щелереза rx, угол постановки долота, параметров щелереза, угол установки, коэффициент трения почвы, Угол трения соломы, угла постановки щелереза, физико-механических свойств почвы, хода щелереза, значениях параметров щелереза, основной обработки почвы.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle