Теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров пахотно-фрезерного агрегата The Oretical

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

12

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПАХОТНО-ФРЕЗЕРНОГО АГРЕГАТА THE ORETICAL

UDC 631.3 (075.5)

Ашабоков Хачим Хазраилович

аспирант

Апажев Аслан Каральбиевич

д.т.н., доцент

Предпосевная подготовка почвы в Центральной части Северного Кавказа по традиционной технологии возделывания сельскохозяйственных культур предполагает использование однооперационных почвообрабатывающих машин и агрегатов. В результате им приходится совершать многократные проходы, приводящие к повышению энергетических затрат, уплотнению почвы, возникновению и развитию эрозионных процессов. К тому же используемая сельскохозяйственная техника характеризуется низкой работоспособностью и надежностью рабочих органов, узлов их соединений, что приводит к снижению производительности, вследствие чего агротехнические требования к технологическому процессу предпосевной подготовки почвы зачастую не соблюдаются. Для решения указанных выше проблем предлагается пахотно-фрезерный агрегат для предпосевной подготовки почвы. Обоснована ее конструктивно-технологическая схема. Отличительными особенностями предлагаемой конструкции являются: возможность основной обработки почвы с одновременным измельчением крупных почвенных глыб, комков, растительных остатков и выравниванием поверхности почвы; возможность изменения угла установки роторного измельчителя и глубины обработки почвы в зависимости от типа обрабатываемой почв; высокое качество подготовки почв к посеву; обеспечение снижения энергетических затрат за счет совмещения технологических операций при подготовке почв к посеву; отсутствие дорогостоящих узлов и деталей; потребность в меньшем количестве энергетических средств для агрегатирования при для подготовки почв к посеву. В результате проведенных теоретических исследований установлены рациональные значения основных параметров предлагаемого пахотно-фрезерного агрегата, оказывающих определяющее влияние на процесс его работы: скорость передвижения 1,5…2,0 м/с; угол атаки рабочего органа 20…300; угловая скорость вращения рабочего органа 20…25 с-1 Ключевые слова: ПОЧВЫ, ПЛОДОРОДИЕ, СТРУКТУРА ПОЧВЫ ОБРАБОТКА, ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ГЛЫБ, ВЫРАВНИВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ, КОМБИНИРОВАННЫЕ АГРЕГАТЫ, РОТАЦИОННЫЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ

Pre-planting preparation of soil in the Central part of the North Caucasus according to the traditional technology of cultivation of crops involves the use of single-operation soil processing machines and aggregates. As a result, they have to make multiple passes, resulting in increased energy consumption, soil compaction, and the emergence and development of erosion processes. In addition, the agricultural machinery used is characterized by the low operability and reliability of the working elements and their joint assemblies, which leads to a decrease in productivity, so that the agricultural requirements for the process of pre-sowing soil preparation are often not met. In order to solve the above-mentioned problems, an arable milling unit for pre-sowing soil preparation is proposed. Its structural and technological scheme is justified. The distinctive features of the proposed design are the possibility of the main soil treatment with simultaneous grinding of large soil clumps, lumps, plant residues and levelling of the soil surface; possibility of changing the installation angle of the rotary grinder and depth of soil treatment depending on the type of treated soil; high quality of soil preparation for sowing; provision of energy consumption reduction due to combination of technological operations in preparation of soils for sowing; lack of expensive assemblies and parts; the need for less energy for aggregation when preparing soils for sowing. As a result of the theoretical studies carried out, rational values of the main parameters of the proposed arable milling unit have been established, which have a decisive influence on the process of its operation: speed of movement 1.5... 2.0 m/s; Angle of attack of working element 20... 300; Angular rotation speed of the working tool 20... 25 s-1

Keywords: SOILS, FERTILITY, STRUCTURE OF THE SOIL PROCESSING, CRUSHING OF BLOCKS, ALIGNMENT OF THE SURFACE, COMBINED UNITS, ROTATIONAL WORKING BODIES

Анализ конструктивных особенностей современной комбинированной почвообрабатывающей техники свидетельствует о большом интересе к накопленному опыту при совершенствовании машин и агрегатов в направлении обеспечения таких мер, как полный оборот пласта, измельчение почвенных глыб и комков, растительных остатков и одновременной их заделкой в почву, выравниванием и уплотнением почвенной поверхности.

Используя специальные приспособления, одновременно с процессом уплотнения обрабатываемой поверхности (на глубину 0,05…0,06 м), дополнительно осуществляется крошение почвенного пласта и выравнивание поверхности поля.

Основные недостатки комбинированных почвообрабатывающих машин и агрегатов, содержащих пассивные рабочие органы: потребность в больших полосах для осуществления разворота; средне- и тяжелосуглинистые почвы подготавливаются к посевным работам с низким качеством.

Для подготовки среднетяжелых и тяжелых почв к посеву при традиционной технологии приходится совершать несколько проходов тяжелыми дисковыми боронами, обработанное поле оставляются до весны для того, чтобы после воздействия атмосферных осадков было менее энергозатратно подготовить почву к посеву. Подобная технология подготовки почв к посеву сопровождается большими потерями времени, значительным уплотнением почвы, чрезмерным расходом топливо-смазочных материалов и повышенными затратами труда.

На современном этапе развития агропромышленного комплекса на передний план выдвигается проблема максимальной загрузки энергонасыщенных высокоскоростных колесных тракторов.

Для реализации через ВОМ трактора неиспользуемой мощности двигателя рекомендуется применять активные рабочие органы в агрегате с плугом. При этом попутное вращение активного рабочего органа сопровождается возникновением подталкивающей силы, направление которой совпадает с направлением движения трактора.

Для систематизации и учета накопленного опыта и результатов исследований процесса работы почвообрабатывающих машин и агрегатов, оснащенных активными рабочими органами, проблема теории и их расчета рассмотрены на примере средств механизации с активными ротационными рабочими органами.

Учитывая, что активные ротационные средства механизации, в частности, фрезы, выполняют технологический процесс с большими затратами энергии, следует при проведении теоретических исследований определить параметры, обеспечивающие минимальную энергоёмкость обработки почвы.

На основании изложенного выше разработана конструкция пахотно-фрезерного агрегата (рис. 1) [1-10], включающая плуг 1 и измельчитель 2, который представляет собой барабан с вырезами, которые образуют секции. На каждой секции установлены по три режущих 3 и ударных 4 ножей.

Процесс работы пахотно-фрезерного агрегата следующий. Совершая вращательное движение, режущие ножи 3 осуществляют разрушениеп очвенных глыб, параллельно измельчают и заделывают растительные остатки в почву. Ударные ножи 4 дополнительно разбивают крупные почвенные глыбы.

В результате поступательного перемещения режущие ножи 3 своими боковыми поверхностями осуществляют перемещение разрыхленной почвы в сторону и заравнивание борозд, образованных плужными корпусами. Комки почвы, обработанные режущими 3 и ударными 4 ножами, при попадании в межсекционное пространство измельчителя 2, соударяются, притираются, вследствие чего дополнительно крошатся и равномерно распределяются по почвенной поверхности.

Таким образом, при работе пахотно-фрезерного агрегата происходит обработка только посевного слоя. Такая подготовка почвы к посеву обеспечивает сохранение почвенной влаги на глубине, т.е. создаются благоприятные условия для быстрого всхода семян.

Рисунок 1 - Схема пахотно-фрезерного агрегата:

1 - рама плуга; 2 - измельчитель; 3 - режущий нож; 4 - ударный нож; 5 - вал; 6, 19 -подшипники; 7 - рама измельчителя; 8 - несущая балка; 9 - гибкая связь; 10 - подвеска; 11 - металлическая планка; 12 - цепная передача; 13 - конический редуктор; 14, 15 - телескопический карданный вал; 15 - ведущий карданный вал; 16 - предохранительный механизм; 17, 20 - крестовины; 18 - промежуточный вал

В случае встречи агрегата с препятствием, происходит срабатывание предохранительного механизма 16, отсоединяющего телескопический карданный вал 14 от ведущего карданного вала 15, что прерывает передачу крутящего момента измельчителю 2. Рама измельчителя 7 перемещается вверх и препятствие преодолевается.

Преимуществами предлагаемого пахотно-фрезерного агрегатапо сравнению с известными конструкциями следующие: одновременное осуществление основной обработки почвы, измельчения крупных глыб почвы, растительных остатков и выравнивания почвенной поверхности; варьирование углом установки измельчителя и глубиной обработки почвы с учетом типа обрабатываемой почвы; качественная подготовка почвы к посеву; низкие энергозатраты; отсутствие дорогостоящих узлов и деталей.

Теоретические исследования проведены с учетом следующих допущений согласно [11, 12].

Угол установки ножа с учетом сил, приложенных в точке (рис.2), определится таким образом (рис.3):