Снижение воздействия ходовой системы гусеничного трактора Т-4А на почву

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

снижение воздействия ходовой системы гусеничного трактора т-4а на почву

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Хизов Андрей Викторович

Саратов - 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Миркин Сергей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Емелин Борис Николаевич

кандидат технических наук

Чернышкин Вячеслав Владимирович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» (г. Саратов).

Защита диссертации состоится 31 мая 2007 года в 1200 на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, д.60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «____» апреля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Волосевич Н.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в мире средняя доля пахотной земли на человека составляет 0,5 га. В нашей стране в 1950 г она составляла 1,06 га, в 1977 г - 0,87 га. и сегодня составляет не более 0,7 га. В связи с этим принята программа «Сохранение и восстановление плодородия почв, земель сельхозназначения и агроландшафтов» как национального достояния России на 2006 - 2010 годы.

Министр сельского хозяйства Р.Ф. А.В. Гордеев на заседании Правительства в 2005 году заявил, что ежегодно безвозвратно в России убывает 30-40 тыс. тракторов (5-6 %), а пополняется в среднем на 1 % в год.

Механическое воздействие ходовых систем на почву приводит к ее уплотнению, и как следствие - к снижению урожайности.

Юшин А.А. установил, что увеличение плотности почвы на 0,1 г/см3 сверх оптимальных значений приводит к снижению урожайности ячменя на 0,122, а озимой пшеницы на 0,62…0,82 ц/га.

Для выполнения работ по возделыванию сельскохозяйственных культур предпочтение отдается гусеничным тракторам, так как их движители по сравнению с колесными имеют меньшее удельное давление на почву, их применение в технологических операциях снижает кратность прохода по одному следу и позволяет уменьшать уплотнение почвы, сокращая потери урожая.

В Саратовской области насчитывается более 20 тысяч тракторов различных марок. На гусеничный парк тракторов приходится 43 % , из них 2319 единиц составляют тракторы Т-4А, которые успешно выполняют технологические операции на полях области.

Находящийся в эксплуатации парк устаревших машин в области при сегодняшних темпах производства будет заменен новыми в лучшем случае через 10-15 лет. Однако и их ходовые системы по уровню воздействия не отвечают агротехническим требованиям.

Работа проводится в соответствии с комплексной темой № 7 НИР Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова «Повышение эффективности использования мелиоративных земель» раздел 7.4 «Разработать экологически совместимые почвощадящие ходовые системы рабочих органов сельскохозяйственных и мелиоративных машин».

Цель работы. Снижения уплотняющего воздействия на почву гусеничным движителем трактора Т-4А за счет равномерного распределения давления под опорными катками.

Объект исследования - процесс взаимодействия гусеничного движителя трактора Т-4А на почву.

Предмет исследования - закономерности воздействия гусеничного движителя трактора Т-4А на физико-механические свойства почвы, процесс деформации, уплотнения и волнообразования в почве.

Методы исследований. Предусматривали разработку аналитических зависимостей по определению скорости перемещения почвенных частиц при воздействии движителя трактора и изменение плотности почвы с учетом ее реологических свойств и кратности воздействия на основе феноменологической модели.

Теоретические исследования выполнялись на основе известных законов и положений физики почв, классической механики и математики. Для выяснения достоверности положений теории провели лабораторные и полевые исследования в соответствии с действующими ГОСТами, методическими рекомендациями ведущих НИИ и разработанных частных методик. Результаты исследований обрабатывались на ПЭВМ с применением программ MathCAD, Excel, Statistic.

Научная новизна. Получены аналитические зависимости движения почвенной частицы под действием нагрузки, а также изменение плотности почвы после воздействия на нее движителя с учетом реологических свойств. Разработана конструкция изменения ходовой системы трактора Т-4А, позволяющая снижать воздействие движителя на почву за счет равномерного распределения давления под опорными катками.

Практическая ценность. Применение модернизированного трактора Т-4А позволяет снизить деформацию почвы в корнеобитаемом слое по сравнению с серийным на 33 %, плотность на 8,6 %, твердость на 11,2 %, глубину колеи на 22,4 %, снизить потери урожая яровой пшеницы на 0,8 ц/га, озимой на 0,9 ц/га. Экономический эффект составил 21593 рубля на трактор (в масштабе цен 2006 года).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена теоретическими исследованиями, выполненными с применением математических методов и обработанных с помощью современных средств вычислительной техники, а также обоснование каждого вывода. Предлагаемая измененная ходовая часть модернизированного трактора Т-4А испытана и внедрена в коллективное сельскохозяйственное предприятие «Новая Красавка» Лысогорского района.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены, обсуждены, апробированы и получили положительную оценку:

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского ГАУ в 2005-2007 г.г.;

- на второй Международной научно-практической конференции (г. Самара, Самарская государственная сельскохозяйственная академия, 2005 г.)

- на расширенном заседании кафедры «Мелиоративные и строительные машины» СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2007 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 10 научных работах. В том числе одна статья в издании, поименованном в «Перечень …» ВАК, в 3-х сборниках международных научно-практических конференций, и 6-ти сборниках научных работ, из которых 4-ре работы - без соавторов. Получено положительное решение на выдачу патента на полезную модель. Общий объем публикаций составляет 2,39 п.л., из которых 1,37 п.л. принадлежит лично соискателю.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, в том числе содержит 8 таблиц, 40 рисунков, приложения (документы о проверке и внедрении результатов исследования). Список литературы включает 149 наименований, из них 9 на иностранном языке.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Теоретическое описание процесса уплотнения почвы на основе феноменологической модели.

2. Обоснование конструкции, крепления опорных катков ходовой системы гусеничного трактора для снижения воздействия на почву.

3. Рекомендации по использованию предлагаемой разработки при конструировании новых ходовых систем и модернизации существующих и экономическая оценка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» изложены актуальность темы и основные положения, которые выносятся на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» рассмотрены процессы, происходящие в почве и ее физико-механические изменения при воздействии движителей машин, а также условия для успешного развития сельскохозяйственных культур. Проведен теоретический и экспериментальный анализ патентной и научно-технической литературы воздействия ходовых систем на почву и влияние параметров подвески на ее уплотнение.

Изучены работы Ляско М.И, Кутина Л.Н, Уткина-Любовцова О.Л, Ксеневича И.П., Гайнулина И.А., Васильева А.В., Докучаева Е.Н., Опейко Ф.А., Скотникова В.А., Макарова Г.Ф., Опенышева М.Е., Гарбар В.А., Кононова А.М., Хачатурова А.А., Тетеркина А.В., Аникина А.С., Слюсаренко В.В., Миркина С.Н. и других, в которых рассматривается воздействие ходовых систем мобильных машин на почву.

Установлено, что по следам различных сельскохозяйственных машин, тракторов увеличивается плотность и твердость почвы, ухудшается макроагрегатный состав, а это приводит к снижению урожая сельскохозяйственных культур.

Анализ литературных материалов по снижению воздействия гусеничных тракторов на почву показал, что решения направлены на изменение материала гусеницы, для уменьшения массы машины; уменьшения количества проходов по одному следу; снижения максимального давления за счет изменения формы опорной поверхности; применения индивидуальной и балансирной подвесок опорных катков, позволяющих снизить максимальные давления на почву; увеличения длины опорной поверхности; увеличения количества опорных катков и равномерного распределения давления на опорные катки.

Имеющиеся аналитические зависимости изменения деформации, плотности почвы и равномерного распределения давления под опорными катками не в полной мере отражают процесс взаимодействия движителей машин с почвой, так как не затрагивают динамику процесса.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

- на основании анализа литературных и патентных источников обосновать новую конструкцию гусеничного движителя, обеспечивающую снижение негативного воздействия на почву;

- разработать теоретическое описание процесса уплотнения почвы движителем трактора на основании феноменологической модели;

- обосновать параметры ходовой системы гусеничного трактора, сглаживающие максимальные контактные давления;

- экспериментально проверить теоретические зависимости и определить агротехнические показатели воздействия движителя на почву;

- определить энергетическую и экономическую эффективность гусеничного трактора с равномерным распределением эпюр давления под опорными катками.

Во втором разделе «Теоретическое обоснование уплотнения почвы движителем гусеничного трактора» рассматриваются вопросы изменения скорости движения частиц почвы и уплотнение почвы с учетом реологических свойств на основе феноменологической модели.

Теоретические исследования заключались в обосновании уплотнения почвы и теоретической зависимости процессов деформации почвы под движителями машин.

Одной из центральных задач в описании теоретического процесса уплотнения занимает проблема учета всех сил действующих в площади пятна контакта и процессов, происходящих в почве в результате воздействия движителя.

Для практического решения задачи уплотнения почвы, как макрогетерогенной дисперсной среды, представим ее пространственной, многомассной, упруго-вязко-пластично-инерционной системой (рис. 1).

Рисунок 1 - Феноменологическая модель пространственной макрогетерогенной дисперсной среды:

1 - реологическая ячейка;

Q - сила, действующая на реологическую ячейку.

Каждая реологическая ячейка представленной системы обладает инерционными свойствами, характеризующимися ее массами m и m`, упругими свойствами, заложенными в упругих элементах к и к`, а также гистерезисными свойствами, моделируемыми вязкими с и пластичными кn элементами. Допустим, что между собой реологические ячейки взаимодействуют через упругие элементы и пары вязкого и сухого трения.

На основании феноменологической модели теоретически опишем скорость перемещения частиц в массиве почвы. При этом необходимо отметить, что процесс взаимодействия движителя с почвой сопровождается постоянным изменением величины воздействующей силы.

Кроме того, возникновение и протекание процесса динамического уплотнения связано с эффектом снижения силы сухого трения под действием движения частицы.

Рассмотрим влияние относительного движения взаимодействующих почвенных частиц между собой на коэффициент трения, схематично представим на рис. 2.

Рисунок 2. - Схема скорости перемещения частицы почвы под действием сосредоточенной силы.

Частицу почвы обозначим точкой А, которая скользит по другой частице в плоскости рисунка и имеет скорость . Движение поддерживается действием внешней силы и происходит по инерции. Сообщив частице мгновенный импульс в положительном направлении оси X, который вызовет приращение скорости частицы А, и одновременно приложим к ней постоянную силу , которая обеспечивает в дальнейшем постоянство при условии постоянства .

Суммарная скорость перемещения частицы почвы А будет диагональю параллелограмма, построенного на и . Постоянная сила трения по линии скорости и направлена против нее. Разложим на и по линиям скоростей и .

Будем считать , , , а также , , , модулями соответствующих векторов.

Сила обеспечивает постоянство , то тогда она будет равна .

= . (1)

Из подобия силового и скоростного параллелограммов получим силу сопротивления, действующую на скорость

=. (2)

Определим суммарную скорость из треугольника ABD, которая может быть записана следующим выражением

= , (3)

где ц- угол между направлениями и .

Подставив (3) в (2) получим

= . (4)

Из курса физики известно, что сила сухого трения пропорциональна коэффициенту трения, поэтому можно записать

, (5)

где - модуль силы нормального давления, - действительный коэффициент трения скольжения.

По аналогии запишем

, (6)

где - «видимый» коэффициент трения, который преодолевает сила Q.

Решим уравнение (4) с учетом принятых выражений сил F и F* и определим «видимый» коэффициент трения

= . (7)

В зависимости от направления действия силы Q и косинус угла ц представляет собой четную функцию, тогда угол ц может быть в интервале от 0 до р.

почва уплотнение трактор гусеничный

(ц = 0),

, (8)

(ц = р).

Рассматривая случай, когда <<1, то для любых углов ц «видимый» коэффициент трения можно определить следующим выражением:

. (9)

Анализ (9) показывает, что «видимый» коэффициент трения определяет пропорциональность скорости u с силой F* и превращает сухое трение как бы в линейно-вязкое сопротивление.

В принятом допущении сила Q обеспечивает постоянство скорости u, рассмотрим диапазон для силы Q . Анализ формулы (4) показывает, что каждому значению силы Q будет соответствовать определенная скорость u. При Q > F скорость u будет возрастать и это приведет к нарушению принятого условия о постоянстве скорость u.

Допустим, что частица почвы А имеет пренебрежимо малую массу, а скорость её движения v не постоянна, а изменяется по синусоидальному закону

v = va sin wt, (10)

где va, w - амплитуда и угловая частота скорости v; t - время.

Положительное направление скорости v выберем таким образом, чтобы угол ц лежал в пределах 0? ц ?р. Подставим скорость движения v частицы в равенство (4) получим

Q = . (11)

Из уравнения (2.11) определим скорость движения частицы u направленную вдоль оси х принимая при этом трение скольжения равным трению покоя

u = . (12)

Следовательно, под действием постоянной силы Q частица почвы А совершает в направлении оси х движение, скорость u которой состоит из пульсирующей и колеблющейся составляющих. Поскольку Q < F, размах пульсирующей составляющей больше амплитуды колеблющейся составляющей, вследствие чего скорость u все время остается положительной. Два раза за период колебаний скорость v и скорость u становится равной нулю.

Средняя скорость

uср = . (13)

Подставив в (12) значение u из выражения (11), получим выражение для определения средней скорости при условии Q = const

uср =. (14)

Получив среднюю скорость движения частицы в почвенном массиве аналитически опишем плотность почвы с учетом динамики процесса, реологических свойств почвы и количества опорных катков. Учитывая, что процесс деформации почвы находится в зависимости между напряжением, деформацией, скоростью движения трактора и физическими свойствами почвы, эту зависимость выразим следующим выражением

, (15)

где h - величина деформации, см; в - коэффициент прочности почвы, с/кПа; t - время воздействия, с; r - время релаксации, с-1; у - величина нормального напряжения, кПа.

Первая фаза сдвига представляет собой предварительное сжатие определенного объема почвы перед движителем. Зависимость между касательным напряжением и скоростью движения МТА на основе закона Кулона описывается уравнением:

, (16)

почва уплотнение трактор гусеничный

где фmах - максимальное касательное напряжение, кПа; с - постоянная интегрирования, f - коэффициент сопротивления качению, р - нормальное давление, кПа; м -коэффициент упругого последействия, кНс/м3; н - скорость движения трактора, м/с.

Для определения значения у принимаем дополнительные условия, при V = const, обозначим:

, (17)

где уs - величина напряжения соответствующая переходу от упругого состояния к упруго-пластичному, кПа. Также будет постоянной величиной и t = t1, где t1 - время последействия, с.

Проинтегрировав уравнение (15) получим

. (18)

Значение у можно найти:

а) При условии вертикального деформирования (при p< у), характеризующегося стабилизацией осадки;

, (19)

где ро - нормальное давление движителя, кПа.

б) При условии сжатия когда происходит стабилизация скорости деформации (при р>у), и начинается процесс разрушения первоначальной почвенной структуры

, (20)

где р - давление под движителем, которое для данного случая превышает величину уo; уo - предел несущей способности почвы, кПа; ?v - увеличение скорости деформации, м/с; ?h - увеличение величины деформации, м.

Анализ зависимостей (16) и (20), показывает идентичность параметров между отдельными членами. Например, ф соответствует р ;; ; так как , а ; где фо -первоначальное сопротивление сдвигу, с - плотность.

Подставив принятые обозначения м или t1 в уравнение (16) и (20) и проводим замену , получим:

, (21)

. (22)

Таким образом, величина как нормальных, так и касательных напряжений в почве прямо пропорциональна коэффициентам прочности почвы k и в, скорости воздействия движителя v и обратно пропорциональна скорости распространения напряжений u и коэффициенту скорости релаксации.

Величину деформации почвы для одиночного опорного катка определим из уравнения (22), которая будет иметь вид

. (23)

Полная деформация с учетом интенсивности ее накопления после воздействия каждого опорного катка определится:

, (24)

где - коэффициент интенсивности накопления необратимой деформации, n - количество опорных катков

Плотность почвы в зависимости от деформации вычисляется по формуле:

, (25)

где сn - плотность почвы после n - прохода, г/см3 ; сo - плотность почвы до воздействия (контроль), г/см3 ; Но - начальная толщина слоя почвы, см;

Дhn - вертикальная деформация слоя почвы, cм.

Тогда подставим в формулу 2.25 значение Дh из формулы (24) получим выражение для определения плотности почвы после прохода гусеничного трактора с учетом количества опорных катков:

. (26)

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» рассматривается общая и частные методики.

В лабораторных условиях проводились исследования по распределению напряжений под опорными катками экспериментальной установки, имитирующей ходовую систему гусеничного трактора.

Испытания гусеничного трактора с измененной ходовой системой проводились в полевых условиях с соблюдением ГОСТ 7057-81 и РД 10.2.2-89.

Измененная ходовая часть представляет собой раму (рис. 3), на которой установлена гидравлическая система в виде напорного резервуара 2, в который заполняется жидкость через заливной 3 штуцер. Выпуск воздуха из системы и контроль заполнения жидкостью резервуара осуществляется при помощи штуцера 4. В напорный резервуар 2 для каждого опорного катка 5, 6, 7, 8, 9 вварены гидравлические цилиндры 10, 11, 12, 13, 14, штоки поршней 15 которых крепятся к направляющей стойке 16, а она, в свою очередь, перемещается в седельном подшипнике 17 и соединена с осями 18 опорных катков 5, 6, 7, 8, 9. Опорные катки 5, 6, 7, 8, 9 расположены на беговой дорожке гусеничной цепи 19, приводимой в движение ведущим колесом 20. Верхнюю ветвь гусеничной цепи 19, перекинутой через направляющее колесо 21, поддерживают от провисания ролики 22. Для натяжения гусеничной цепи 19 установлен механизм натяжения 23, который воздействует на направляющее колесо 21. Напорный резервуар 2 через трубопровод 24 сообщен с гидравлической системой трактора, масляный насос 25 которого нагнетает жидкость из бака 26. В случае возникновения высокого давления в напорном резервуаре 2 имеется предохранительный клапан с регулятором давления 27, с помощью которого сбрасывается давление в напорном резервуаре 2.

За счет предложенной новой схемы добиваемся равномерного распределения давления под опорными поверхностями катков, уменьшая величину максимального давления на почву, что приводит к снижению пиковых нагрузок под катками.

Измененная конструкция ходовой части применена на гусеничном тракторе Т-4А.

При проведении экспериментальных исследований определяли величину деформации почвы (датчиками «ДМП» с чувствительными элементами), плотность почвы (методом режущего цилиндра), твердость (твердомером А.Н. Ревякина) и макроагрегатный состав (методом, предложенным Н.И. Савиновым), размеры следа (рулеткой и прибором свободнопадающих измерительных стержней).

Рисунок 3 - Схема измененной ходовой части гусеничного трактора.

Тяговые испытания проводились тензометрическим способом с записью измеряемых величин: крутящих моментов на конечных передачах, частоту вращения конечной передачи, тягового усилия, расхода топлива, частоту вращения путеизмерительного колеса. Трактор с измененной ходовой системой загружался другим трактором.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» приведены данные, которые были получены в ходе лабораторных исследований и полевых испытаний тракторов Т-4А.

На модернизированном тракторе Т-4А, с измененной ходовой системой была определена эффективность на посевных работах по повышению урожайности путем снижения уплотнения за счет равномерного распределения давления под опорными катками.

По результатам лабораторных исследований были получены зависимости изменения напряжений в песке по горизонтам и представлены на рис. 4.

Напряжения, создаваемые установкой, в горизонте 5 см под опорными катками, имеющими осевое смещение в вертикальной плоскости на 5,8 % ниже, чем создаваемые установкой с жестко закрепленными катками.

Рисунок 4 - Изменение напряжений в песке по горизонтам:

1 - опорные катки закреплены жестко (у=-9,3779L(h) + 49,782, R2=0,96); 2 - опорные катки, имеющие осевое смещение в вертикальной плоскости (у=-11,243Ln(h) + 51,659, R2=0,99).

На основе результатов лабораторных исследований была разработана измененная ходовая часть гусеничного трактора Т-4А.

По теоретическим расчетам и результатам замера плотность в почве по следам гусеничных движителей серийного Т-4А и Т-4А-модернизированного построены графики (рис. 5).



Рисунок 5 - Изменение плотности почвы по горизонтам после прохода тракторов:

1 - на контроле ( с = 0,2264 Ln(h) + 0,5336; R2 = 0, 97); 2 - теоретическая зависимость; 3 - экспериментальная зависимость после прохода модернизированного трактора (с = 0,1658 Ln(h) + 0,7912; R2 = 0,96)

Наибольшее значение плотности почвы получено после прохода серийного трактора. Применение на тракторе измененной ходовой системы позволило снизить уплотнение почвы. Так в горизонте 10 см плотность почвы по следу модернизированного трактора Т-4А снизилась на 0,094 г/см3, что соответственно на 10,2 % ниже по сравнению с серийным Т-4А. Это объясняется тем, что у модернизированного Т-4А давление под опорными катками распределяется равномерно, нет пиковых максимальных давлений, вследствие чего почва уплотняется меньше.

В связи с увеличением плотности почвы в результате воздействия движителя происходит изменение физико-механических свойств почвы, что приводит к изменению ее структуры.

Проанализировав результаты, установили, что после воздействий опорными катками по одному и тому же следу (рис. 6) деформация почвы модернизированного трактора Т-4А на 33 % меньше, чем серийного трактора Т-4А.



Рисунок 6 - Изменение деформации почвы по следам движителей модернизированного и серийного трактора Т-4А на глубине 10-20 см от количества воздействий опорными катками:

1 - серийный трактор Т-4А (h=5,6696Ln(n)+30,098, R2=0,98); 2 - модернизированный трактор Т-4А (h=4,004Ln(n)+22,981, R2=0,99).

Данные изменения объясняются тем, что под опорными катками модернизированного трактора Т-4А нагрузка распределяется равномерно, а после прохода серийного трактора возникают максимальные напряжения, различные по величине.

Одним из основных параметров влияющих на развитие растений, динамику всходов, затраты на почвообработку является твердость почвы.

Твердость почвы по горизонтам с увеличением глубины возрастает как на контрольной полосе, так и под движителями тракторов. Так в горизонте 5-10 см твердость по следам трактора Т-4А серийного на 11,2 % выше, чем после прохода Т-4А-модернизированного.

При проведении исследований проводили оценку макроагрегатного состава почвы. При проходе тракторов коэффициент структурности почвы Т-4А-модернизированного на 9 % больше по сравнению с серийным, коэффициент глыбистости уменьшился на 41 %, распыления уменьшился на 17, 6 %, а процентное содержание ценных фракций увеличилось на 5 %. Следовательно, применение трактора Т-4А-модернизированного приводит к улучшению структуры почвы.

Для оценки эффективности применения измененной ходовой системы на тракторе Т-4А определялась глубина колеи серийного и модернизированного тракторов, которая представлена табл. 1.

Таблица 1

Зависимость глубины колеи от количества воздействий по одному и тому же следу гусеничных тракторов при влажности почвы 13…15 %.

Марка трактора	Количество воздействий
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	Глубина колеи, мм
Т-4А сер.	35	50	58	61	63	65	68	69	70	71	72	73
Т-4А-модерниз.	33	46	55	58	60	63	64	66	67	68	69	70

Анализируя влияние ходовой части гусеничных тракторов на глубину колеи, оставляемую ими после прохода опорных катков по следу, наименьшее воздействие на почву оказывает трактор Т-4А-модернизированный в сравнении с трактором Т-4А серийным.

Для проведения комплексной оценки влияния измененной ходовой системы трактора Т-4А на тягово-сцепные качества провели тяговые испытания.

Сравнивая тяговое усилие, создаваемое серийным и модернизированным тракторами установили, что у трактора Т-4А-модернизированного оно на 2,8 % больше, по сравнению с трактором серийным Т-4А. Удельный расход топлива трактора Т-4А на 1,7 % больше, чем Т-4А-модернизированного.

Следовательно, применение трактора Т-4А-модернизированного на поле более экономично, чем Т-4А, а это стало возможным за счет равномерного распределения нагрузки по опорной поверхности трактора.

Экономический расчет эффективности применения трактора Т-4А-модернизированного с измененной ходовой системой показал, что только на посеве, за счет повышения урожайности позволило получить годовой экономический эффект в размере 21593 рубля на один трактор.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проанализировав научно-техническую литературу и проведя патентный поиск по воздействию движителей гусеничных тракторов на почву, нами установлено, что необходимость нахождения путей снижения техногенного воздействия машин на почву является актуальной проблемой в сельском хозяйстве. Систематический анализ существующих гусеничных подвесок показал, что максимальные контактные давления под опорными катками в 2…2,5 раза превышают средние значения, а это приводит к уплотнению почвы, плотность которой превосходит оптимальные значения для благоприятного развития возделываемых сельскохозяйственных культур (не отвечают требованиям ГОСТ по давлению на почву).

2. Для проведения аналитического описания процесса уплотнения почвы движителем гусеничного трактора разработана математическая модель на основании нелинейных дифференциальных уравнений. В процессе моделирования исследуемой системы получена теоретическая зависимость плотности почвы при воздействии гусеничного трактора с учетом влияния каждого опорного катка, скорости движения трактора и реологических свойств почвы (зависимость 26).

3. С целью оценки максимальных контактных давлений под опорными катками была выполнена экспериментальная установка, которая позволила имитировать процессы, происходящие в почве. На основание проведенных исследований было обосновано решение по изменению конструкции ходовой системы трактора Т-4А за счет гидравлически связанных между собой гидроцилиндров позволяет равномерно распределить нагрузку под опорными катками, что привело к улучшению агротехнической проходимости (положительное решение на полезную модель).

4. Установлено, что за счет модернизации гусеничного движителя трактора Т-4А получено выравнивание удельного контактного давления, которое не превышает среднее значение более чем на 30 %, что в итоге позволило снизить в корнеобитаемом слое плотность почвы на 8,6 %, твердость до 11,2 %, глубину колеи на 22 % , а деформацию почвы на 33 % по сравнению с серийным.

5. Также установлено, что при влажности почвы 22 % наибольшее уплотнение наблюдается при скорости движения трактора 2,25 м/с, при увеличении скорости до 2,75 м/с плотность почвы уменьшается на 6,2 %, это объясняется тем, что за время действия приложенной нагрузки не успевает завершиться процесс релаксации, хотя динамичность воздействия возрастает. При уменьшении скорости до 1,25 м/с динамичность воздействия на почву движителя уменьшается, и плотность снижается на 7,4 %.

6. Применение модернизированного трактора Т-4А позволяет снизить потери урожая по следам движителя яровой пшеницы на 0,8 ц/га, озимой на 0,9 ц/га. Использование трактора Т-4А-модернизированного с равномерным распределением давления под опорными катками позволяет получить годовой экономический эффект на один трактор 21593 рубля (в масштабе цен 2006 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Хизов А.В. Взаимодействие системы «движитель - опорное основание» и её основные характеристики [Текст] / С.Н. Миркин, А.В. Хизов // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Поволжского региона: сб. науч. работ / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ ». - Саратов, 2004. - С. 93-95. (0,19/0,09)

2. Хизов А.В. Влияние движителей гусеничных машин на почву [Текст] / А.В. Хизов // Основы рационального природопользования: сб. науч. работ / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ ». - Саратов, 2005. - С. 161-165. (0,31)

3. Хизов А.В. Влияние параметров гусеничного движителя на уплотнение почвы [Текст] / С.Н Миркин, А.В. Хизов // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.Ф. Ульянова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2005. - Ч. II. - С. 71-74. (0,19/0,09)

4. Хизов А.В. К вопросу определения деформирования почвы [Текст] / С.А. Левченко, С.Н Миркин, А.В. Хизов // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.Ф. Ульянова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2005. - Ч. II. - С. 50-53. (0,19/0,06)

5. Хизов А.В. Феменологическая модель деформации почвы [Текст] / В.В. Слюсаренко, С.Н. Миркин, С.А. Левченко, А.В. Хизов // II Междуна-родная научно-практическая конференция: сб. науч. работ. Вып 3 /ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия». - Самара, 2005. - С. 175-178. (0,19/0,05)

6. Хизов А.В. Деформация почвы ходовыми системами [Текст] / А.В. Хизов // Вавиловские чтения-2005: материалы конференции, посвященной 118-й годовщине со дня рождения академика Николая Ивановича Вавилова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2005. - С. 99-102. (0,19)

7. Хизов А.В. Изменения, происходящие в структуре почвы, при воздействии движителей машин [Текст] / А.В. Хизов // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию со дня рождения профессора Александра Григорьевича Рыбалко. Ч. III / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2006. - С. 121-123. (0,13)

8. Хизов А.В. Экспериментальные исследования воздействия гусеничных тракторов на почву [Текст] / С.Н. Миркин, А.В. Хизов, К.А. Спиридонов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2006. - № 5. - С. 63-64. (0,38/0,13)

9. Хизов А.В. Воздействие ходовой системы тракторов на почву [Текст] / А.В. Хизов // Организация, технология и механизация производства: сб. науч. работ, посвященный 70-летию П.С. Батеенкова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2006. - С. 210-211. (0,13)

10. Хизов А.В. Воздействие движителей тракторов на почву [Текст] / А.В. Хизов // Системные исследования природно-техногенных комплексов Нижнего Поволжья: сб. науч. работ. Вып. 2. / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов: ООО Издательский Центр «Наука», 2007. - С. 177-178. (0,13)

Подписано в печать ____ Формат 60х84 1/16

Бумага офсетная. Гарнитура Times.

Печ. л. 1,0 Тираж 100 Заказ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

410600, Саратов, Театральная пл.,1

Размещено на Allbest.ru