Оптимизация основных параметров орудия для поверхностной обработки почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптимизация основных параметров орудия для поверхностной обработки почвы

Аннотация: в статье математическим методом планирования многофакторных опытов определены рациональные значения длины и междуследия зубьев, силы натяжения и жесткости догружателя (нажимной пружины) механизма навески рыхлителя, а также скорости движения агрегата, обеспечивающие требуемую степень крошения и глубины обработки почвы при минимальном тяговом сопротивлении.

Требуемое качество обработки почвы при минимальных затратах энергии обеспечивается при следующих параметрах рыхлителя: длина зубьев - 130 мм, междуследие зубьев - 55 мм, сила натяжения пружины Q - 350 Н, и ее жесткость Z - 40,0 Н/см, а также скорости движения агрегата - 2,0 м/с.

Ключевые слова: рыхлитель, борона, зубья рыхлителя, комка, параллелограммный механизм, сцепки, разрушения, степень крошения.

Optimization of the basic parameters of the soilsurface treatment

Abdurahmonov U.N.

Abstract: in the article, using the mathematical method of plan-2ning multivariate experiments, rational values of the length and center distance of the teeth, the tension and rigidity of the loader (clamping spring) of the cultivator hitch, the speed of the unit, which provides the necessary degree of grinding, and the depth of the soil cultivation with minimal resistance is determined traction.

The required quality of tillage with minimal energy consumption is provided with the following ripper parameters: the length of the teeth-130 mm, the spacing of the teeth-55 mm, the spring tension force Q-350 N, and its zheskost Z-40.0 N / cm, as well as the speed of the unit - 2.0 m/s.

Keywords: ripper, harrow, ripper teeth, lump, parallelogram mechanism, adhesion, destruction, degree of destruction

Поверхностная обработка почвы является одним из важнейших агротехнических мероприятий в получении высоких урожаев сельскохозяйственных культур. От качества и своевременности ее проведения зависит качество сева, получение дружных всходов и быстрота прорастания семян, а в дальнейшим и развитие растений.

С учетом вышеизложенного нами разработана схема и изготовлено орудие для поверхностной обработки почвы. В орудии на один ряд устанавливаются два рыхлителя. Рыхлитель состоит из двух поперечных брусьев (труб) с зубъями. На брус сцепки он устанавливается посредством двух параллелограмных механизмов с нажимными пружинами [1, 2].

Основной задачей поверхностной обработки почвы является обеспечение мелкокомковатого ее рыхления на глубину 4...6 см. Кроме того, тяговое сопротивление рыхлителя должно быть как можно минимальным. Учитывая это при определении оптимальных параметров рыхлителя и скорости движения агрегата в качестве целевых функций (отклика) были приняты степень крошения почвы К, глубина обработки h, и тяговое сопротивление Rг.

Критерии оценки для трех функции приняли качество степен крошения почвы не менее 80% и глубина обработки почвы 4.6 см при минимальном тяговом сопротивлении.

Для определения оптимальных значений длины и междуследия зубьев, силы натяжения и жесткости пружины механизма навески рыхлителя, а также скорости движения агрегата применяли математический метод планирования многофакторных опытов [3, 4, 5].

Преимущество этого метода в том, что при одновременном изменении всех перемещения ХЬ..ХП, влияющих на функцию отклика, имеется возможность изучать процесс

F = f (х1, х2,... Хп)

при меньше количестве вариантов опытов, проводимых при экспериментальных исследованиях.

Результаты эксперимента с ограниченным числом опытных точек позволяют получить выборочную оценку для функции, аналитически выражаемой в виде полинома:

Таблица

Экспериментальные исследования были проведены в лабораторных и в лабораторнополевых условиях.

Лабораторные опыты проводились в почвенном канале УзМЭИ. При этом влажность и твердость почвы составили соответственно 18,6% и 0,52 МПа. В этом изучалось тягового сопротивления рыхлителя Rг. Полевые исследования проводились на полях экспериментального хозяйства УзМЭИ. При этом влажность и твердость почвы составили соответственно 17,7-18,2% и 0,47-52 Мпа. В этом изучалось качество крошения К и глубины обработки h почвы.

Факторы Х1 и Х2 изменены специально изготовленные зубья разной длиныпутем переустановки их в соответствующие отверстия, предусмотренные в поперечных брусьях. Фактор Х3 изменялся с помощью регулировочного болта пружины навесного механизма рыхлителя, а фактор Х4 - путем переустановки специально изготовленных пружины различной жесткости, фактор Х5 - изменением скорости движения агрегата.

Для уменьшения влияния внешних неконтролируемых факторов последовательность проведения экспериментов рандомизирована с помощью случайных чисел.

Сила сопротивления почвы Rг определена с помощью тензометрии, его качество крошения К и глубины обработки общепринятым методом.

Полученные результаты экспериментов обработаны математическим путем. После обработки результатов экспериментов получены уравнения регрессии, адекватно описывающие: степень крошения почвы К (%)

и2 = +86,70 + 0,54 Х} - 3,16 Х2 + 0,42 Х3 + 0,51 Х4 + 3,77 Х5 + 0,24 Х^ + 0,19 Х2Х3 + 0,47 Х2Х5

+ 0,11 Х3Х5 - 0,77 Х52

глубину обработки почвы (см)

и3 = + 4,93 + 0,40 Х] - 0,14 Х2 + 0,89 Х3 + 0,49 Х4 - 0,67 Х5 + 0,07 Х^22 + 0,07 Х^3 + 0,07Х^4 - 0,08 Х^5 + 0,07 Х2Х3 + 0,07 Х2Х4 - 0,07 Х2Х5-0,07 Х32+0,07Х3Х4- 0,07 Х3Х5 - 0,08

Х4Х5

удельное тяговое сопротивление Rг, (кН/м)

и! = +43,93 + 1,19 Х1 - 0,72 Х2+1,32 Х3 + 0,87 Х4 + 3,08 Х5 - 0,48 Х1 + 0,14 Х^2 - 0,38 Х^3 -0,25 Х^4 + 0,41 Х^5 - 0,43 Х22 + 0,35 Х2Х3 + 0,31 Х2Х4 -0,43Х2Х5+0,66 Х32 + 0,18 Х2Х5 - 0,54Х4

Из уравнений (1), (2), (3) видно, что все факторы, включенные в план эксперимента, оказывают существенное влияние на качество крошения, глубины обработки почвы и тяговое сопротивление орудия.

Анализ выражения (1) показывает, что величина междуследия зубьев (Х2) и скорость движения агрегата (Х5) наиболее существенно влияют на степень крошения почвы. С увеличением междуследия зубьев степень крошения почвы несколько ухудшается, а с увеличением скорости движения улучшается. Увеличение длины зубьев Х1, силы натяжения нажимной пружины Х3 и его жесткости Х4 также приводят к увеличению степени крошения почвы.

Анализ уравнения (2) показывает, что с увеличением междуследия зубьев (Х2) и скорости движения агрегата (Х5) глубина обработки почвы уменьшается, а с увеличением длины зуба (Xj) и силы натяжения нажимной пружины (Х3) и его жесткости (Х4) она увеличивается.

Из уравнения (3) видно, что длина зуба (Xj), сила натяжения нажимной пружины (Х3) и скорость движения агрегата (Х5) существенно влияют на тяговое сопротивление рыхлителя. Их увеличение вызывает повышение тягового сопротивления. Увеличение величины междуследия зубьев (Х2) и уменьшение жесткости нажимной пружины (Х4) - снижению.

Решая уравнения регрессии (1,2,3) с помощью ИКТ получены следующие рациональные значения параметров, при которых обеспечивается требуемая степень крошения (не менее 80%) и глубина обработки (4...6 см) почвы при минимальном тяговом сопротивлении. Х1= 130,4 мм; Х2= 54,7 мм; Х3= 350 Н; Х4= 4,05 кг/см; Х5= 2,05 м/с.

Таким образом, рациональными параметрами рыхлителя являются 1= 130 мм, а = 55 мм, Q = 350 Н, Z = 40,0 Н/см, а скорость движения агрегата V=2,0 м/с. При таких параметрах орудия степень крошения почвы составит 86,5%, глубина обработки - 4,73 см, а удельное тяговое сопротивление орудия - 0,872 кН/м.

Список литературы

почва агротехнический сельскохозяйственный

1.Абдурахмонов У.Н. Обоснование параметров орудия для поверхностной обработки почвы к пропашным тракторам. Дисс. ... канд. тех. наук. Янгиюль, 1996. 134 с.

2.Абдурахмонов У.Н. Схема орудия для поверхностной обработки почвы // «Создание ресурсосберегающие технологии и технических средств в сельском хозяйстве и её перспективы эффективное использование» Респ. Науч.-техн. конф. (Карши, 15 - 16мая 2019). Карши: Изд-во Ин-та КарИЭИ, 2019. С. 96-97.

3.Tst 63.04. 2001. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы. Программа и методы испытаний. Ташкент, 2001. 54 б.

4.Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиска оптимальных условий. Изд. “Наука”. Москва, 1976. 278 стр.

5.Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Агропромиздат. Москва, 1985. 351.

Размещено на Allbest.ru