Падалка Вячеслав Вікторович Обґрунтування параметрів активної культиваторної лапи для поверхневого обробітку ґрунту : Падалка Вячеслав Викторович Обоснование параметров активной культиваторные лапы для поверхностной обработки почвы Padalka Vyacheslav Viktorovych Substantiation of parameters of active cultivator paw for surface tillage

brief description

ПОЛТАВСЬКА ДЕРЖАВНА АГРАРНА АКАДЕМІЯ

На правах рукопису

Падалка Вячеслав Вікторович

УДК 631.316.022.2

Обґрунтування параметрів активної культиваторної лапи для поверхневого обробітку ґрунту

Спеціальність 05.05.11 Машини і засоби механізації
сільськогосподарського виробництва

Дисертація на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Науковий керівник:

Бабицький Леонід Федорович,
доктор технічних наук, професор

Мелітополь 2009

2

ЗМІСТ

ВСТУП............................................................................................................................................................................................ 5

РОЗДІЛ 1.АНАЛІЗ СТАНУ ПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ...... 11

1.1.Особливості суцільного поверхневого обробітку ґрунту 11

1.2.Аналіз конструкцій робочих органів для суцільного обробітку.. 14

1.2.1.Активні робочі органи з приводом від енергетичного засобу 15

1.2.2.Активні робочі органи, що рухаються від взаємодії

їх з ґрунтом 19

1.3. Аналіз теоретичних досліджень по обґрунтуванню параметрів

активних ґрунтообробних робочих органів 28

1.4.Мета та завдання дослідження 33

РОЗДІЛ 2.ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ

АКТИВНИХ КУЛЬТИВАТОРНИХ ЛАП ДЛЯ ПОВЕРХНЕВОГО ОБРОБІТКУ

ГРУНТУ...................................................................................................................................................................................... 36

2.1.Обгунтування реологічної моделі ґрунтового середовища 36

2.2.Обгрунтування факторів технологічного процесу поверхневого

обробітку ґрунту 40

2.3. Обґрунтування конструктивної схеми запропонованого ґрунтоо-

бробного робочого органу 43

2.4.Моделювання процесу взаємодії рухомої різальної лапи з ґрун-

том 45

2.5.Розрахунок коефіцієнтів моделі та теоретичні дослідження робо-

чого органу 66

2.5.1. Теоретичне дослідження руху активної культиваторної лапи . 70

2.5.2.Аналіз результатів кінематичних досліджень руху активної ла-

пи 74

2.5.3.Аналіз теоретичного дослідження тягового опору ґрунтооброб-

ного робочого органу 76

2.6. Висновки за розділом 2 80

3

РОЗДІЛ 3.ПРОГРАМА ТА МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ

ДОСЛІДЖЕНЬ..................................................................................................................................................................... 81

3.1.Програма досліджень 81

3.2.Методика лабораторного дослідження по визначенню оптималь-

них параметрів експериментального ґрунтообробного робочого ор-

гану 83

3.3.Опис конструкції лабораторно-польової установки 88

3.4.Вимірювальний комплекс 95

3.4.1.Конструкція вимірювального комплексу 94

3.4.2.Тарування вимірювального комплексу 100

3.5.Методика проведення вимірювань 102

3.6.Планування експериментів 104

3.7.Висновки за розділом 3 111

РОЗДІЛ 4. РЕЗУЛЬТАТИ ЛАБОРАТОРНИХ ТА ПОЛЬОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

РОБОЧОГО ОРГАНУ З МОЖЛИВІСТЮ ОБМЕЖЕНОГО ПОВЕРТАННЯ

КУЛЬТИВАТОРНОЇ ЛАПИ В ГОРИЗОНТАЛЬНІЙ ПЛОЩИНІ............................ 113

4.1.Результати лабораторних досліджень 113

4.2.Результати лабораторно-польових досліджень 115

4.3. Аналіз якісних показників роботи активної та жорстко фіксованої

культиваторних лап 124

4.4.Перевірка адекватності експериментальної моделі процесу повер-

хневого обробітку ґрунту дослідним робочим органом 125

4.5. Виробнича перевірка та впровадження результатів досліджень за-

пропонованого робочого органу 126

4.6.Висновки за розділом 4 128

РОЗДІЛ 5.ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ

ВИКОРИСТАННЯ РОБОЧИХ ОРГАНІВ В СКЛАДІ ГРУНТООБРОБНОГО

АГРЕГАТУ........................................................................................................................................................................... 129

5.1.Результати виробничих досліджень 129

bibliography

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У дисертації наведене узагальнення і нове вирішення наукового завдання, що виявляється в теоретичному обґрунтуванні процесу суцільного обробітку ґрунту активною культиваторною лапою з можливість її обмеженого повертан-ня в горизонтальній площині. Це дозволило підвищити продуктивність вико-нання технологічного процесу поверхневої суцільної культивації, за рахунок: покращення очищення робочого органу від накопичених ґрунту та рослин, зме-ншення тягового опору знаряддя.

1. Проведений аналіз досліджень конструкцій симетричних ґрунтооброб-

них робочих органів та їх взаємодії з ґрунтом під час виконання технологічного процесу суцільного обробітку ґрунту показав, що найбільш прийнятним для подальшого дослідження є симетрична культиваторна лапа з можливістю її об-меженого повертання в горизонтальній площині.

2. Розроблено математичну модель процесу взаємодії з ґрунтовим середо-

вищем рухомої в горизонтальній площині різальної лапи, яка має зміщену вісь обмеженого повертання. Для чорнозему типового опідзоленого визначені кое-фіцієнти математичної моделі: питомий тиск ґрунту = 0,2МПа та коефіцієнт тертя ґрунту по сталі f = 0,68. Теоретичними дослідженнями моделі доведено, максимальний кут можливих коливань різальної лапи в горизонтальній площи-ні слід обмежувати ±300, оскільки подальше його збільшення негативно впли-ває на рух різальної лапи в ґрунті; відстань від носка лапи до осі її повертання слід вибрати наближеною до 0,1м. Це дозволить знизити середній тяговий опір на 15%. При збільшенні довжини леза питомий тяговий опір збільшується на 1,6кН/м, а період коливань 0,45с/м.

3. Розроблено програму і методику проведення експериментів, яка вклю-

чає комплекс лабораторних та лабораторно-польових досліджень впливу конс-труктивних параметрів запропонованого ґрунтообробного робочого органу на якісні та енергетичні показники його роботи. Сконструйовано та виготовлено експериментальний робочий орган. Складено план двохфакторного експериме-нту для дослідження впливу зміщення осі повертання різальної лапи та величи-

139

ни кута її обмеженого повертання на тяговий опір та ступень очищення робочо-го органу від ґрунту та рослин.

4. Лабораторними дослідженнями доведено адекватність теоретичної мо-

делі взаємодії рухомого ґрунтообробного робочого органу з середовищем за допомогою порівняння теоретичних з експериментальних значень тягового опору та крутного моменту. Визначено, що в умовах лабораторної установки в порівнянні з жорстко фіксованою, активна культиваторна лапа має зменшення тягового опору на 10%.

5. Аналіз результатів лабораторно-польових досліджень показав, що для активної культиваторної лапи, значний вплив на енергетичний показник її ро-

боти має значення відстані від носка лапи до осі її повертання. Величина коефі-цієнтів кореляції склала -0.78. Кут можливого обмеженого повертання лапи в горизонтальній площині має значний вплив на очищення робочого органу від ґрунту та рослин. Величина коефіцієнтів кореляції склала 0.93. З отриманих ре-гресійних рівнянь для робочого органу з кутом роствору 600 та довжиною леза 0,25м оптимальні: відстань від носка лапи до осі її повертання є 106мм; кут по-вертання ±22.50.
6. Порівняльні дослідження підтвердили доцільність використання актив-

них культиваторних лап з можливістю їх обмеженого повертання в горизонта-льній площині. В умовах польового експерименту, при куті повертання різаль-ної лапи 230 зафіксоване зменшення сили тяги на 15%, а очищення робочого органу від ґрунту та рослин покращилося на 90%.
7. Виробничі дослідження підтвердили високу експлуатаційну ефектив-

ність застосування жорстко фіксованого стояка робочого ґрунтообробного ор-гану з активною культиваторною лапою. Економічний ефект від застосування комбінованого ґрунтообробного агрегату в складі з запропонованими робочими органами в порівнянні з жорстко фіксованими культиваторними лапами на площі 130га, склав 3128,60грн, що становить у середньому 24.60грн./га оброб-леного поля за рахунок збільшення продуктивності праці. Термін окупності конструкції складає 0,67 року.