Анализ дисковых орудий с четырехрядным расположением сферических дисков

Основным направлением ресурсосбережения при возделывании культур — переход на технологию минимальной обработки почвы. Такая технология не должна приводить к снижению урожайности возделываемой культуры с одной стороны, а с другой — способствовать снижению энергозатрат на предпосевную обработку почвы. В последнее время довольно широкое распространение получили дисковые орудия, имеющие сферический диск, закрепленный на индивидуальной стойке. К числу таких орудий относятся дискаторы и дисковые мульчировщики. Эти дисковые орудия предназначены для работы на почвах с различными физико-механическими свойствами с уклоном поверхности поля до 100, ровным и волнистым микрорельефом, влажностью почвы до 28%, твердостью почвы в обрабатываемом слое до 3,5 МПа, высотой растительных остатков до 25 см.

Отсутствие единой оси для нескольких дисков исключает наматывание растительных остатков, и отпадает необходимость установки чистика на каждом сферическом диски. В дискаторах сферический диск установлен на индивидуальной оси с подшипниковым узлом. Каждая такая ось крепится к раме. Индивидуальные стойки крепят на раме параллельными рядами. Количество параллельных рядов сферических дисков может составлять от двух до четырех. Увеличение количества рядов увеличивает пропорционально и интенсивность обработки почвы. Четырехрядное расположение сферических дисков дискатора позволяет совместить до трех-пяти технологических операций. Дискатор комплектуется спиралевидным или кольчато-шпоровым катком. За один проход дискатора производится измельчение, заделка растительных остатков в почву, создание взрыхленного слоя почвы, заделка минеральных удобрений, уплотнение и выравнивание слоя почвы. Крепление сферического диска на индивидуальной стойке обеспечивает независимое рядное регулирование угла атаки, что повышает качество обработки почвы. Сферический зубчатый диск дискатора на индивидуальной стойке представлен на рисунке 1.

Сферический диск установлен на индивидуальной оси с двухрядным необслуживаемым подшипником.

дискатор ресурсосберегающий мульчировщик почва Техническая характеристика дискаторов с четырехрядным расположением дисков представлена в таблице 1.

Таблица 1- Техническая характеристика дискаторов с четырехрядным.

расположением сферических дисков.

Дисковый мульчировщик предназначен для традиционной и минимальной основной и предпосевной обработки почвы под зерновые культуры. Каждый сферических диск дискового мульчировщика установлен на спиралевидной стойке. Для выравнивания поверхности почвы после прохода мульчировщика в состав орудия входит прикатывающий каток. Рабочий орган дискового мульчировщика представлен на рисунке 2.

Рисунок 2- Сферический зубчатый диск на спиралевидной стойке.

Во время работы дискового мульчировщика на скорости до 15 км/ч в зоне вращения дисков происходит интенсивное дробление отрезанного пласта почвы и его перемешивание с измельченными растительными остатками. Результат перемешивания частиц почвы с растительными остатками — образование мульчи состоящей из комков почвы диаметром 25 мм с включенными растительными остатками. Благодаря спиралевидной стойке сферический диск совершает низкочастотные колебания в трех плоскостях. Результат колебаний диска — образование мульчи по всей глубине обработки, которая состоит из комков почвы диаметром 25 мм с включением растительных остатков. Такой характер обработки с включением растительных остатков позволяет улучшить качество предпосевной обработки почвы.

Четырехрядные дисковые мульчировщики выпускает ОАО «Белагромаш — Сервис имени В.М. Рязанова» и включает три модификации. Техническая характеристика четырехрядных дисковых мульчировщиков представлена в таблице 2.

Таблица 2- Техническая характеристика дисковых мульчировщиков.

З аводизготовитель гарантирует наработку за сезон не менее 1000 га.

Для оценки использования дискаторов и дисковых мульчировщиков в составе агрегата были определены показатели их работы. Один агрегат включает дискатор БДМ-4Ч4, а второй — мульчировщик ДМ-4. В качестве энергосредства принят трактор ХТЗ-150К. Исходные данные: удельное сопротивление почвы 6, кН/м, скорость движения дискатора 12 км/ч, дискового мульчировщика 15 км/ч, агрофон стерня. Методика комплектования современных агрегатов нами проводится по известной методике [2,3].

Для принятого значения скорости движения определяется передаточное число трансмиссии.

iх? , (1).

где rк? динамический радиус качения ведущего колеса, м;

nн? номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, с-1.

Из условия оптимальной загрузки двигателя трактора передаточное число трансмиссии не должно превышать значения, определяемого по формуле [2,3].

iТR, (2) где зопт — оптимальная загрузка двигателя, 0,9 [3 с. 22];

f — коэффициент сопротивления перекатывания;

Nен — номинальная мощность двигателя, кВт;

Rа — тяговое сопротивление агрегата, кН;

Gэ? эксплуатационный вес трактора, кН.

Тяговое сопротивление агрегата определяется по известной формуле [3].

Rа = в (k1 +k2), (3).

где в — ширина захвата машины, м.

k1, k 2? удельное тяговое сопротивление приходящееся на метр ширины захвата рабочих органов машины, кН/м.

Достаточность сцепления ходового аппарата трактора с почвой обеспечивается на передаче, для которой передаточное число трансмиссии составляет [2,3].

iтF, (4).

где м — коэффициент сцепления ведущего аппарата трактора с почвой;

л — коэффициент распределения веса трактора, [3];

rк — динамический радиус качения ведущего колеса или звездочки, м;

nн — номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, с-1;

Юмг — механический КПД трансмиссии;

Gэ — эксплуатационный вес трактора, кН .

Передаточное число трансмиссии для передачи, на которой обеспечивается энергосберегающий режим работы, выбирается большим из двух значений — по скорости движения iтх и по загрузки двигателя iтR, но не превышающим значение которое определено из условия достаточного сцепления ходового аппарата трактора с почвой iтF.

Для выбранного значения передаточного числа трансмиссии iТ определяется величина касательной силы тяги по известной формуле [3].

Рк =. (5).

Сила тяги на крюке определяется из уравнения тягового баланса [3].

Ркр = Рк — Рf Рб,.

где Рf — сила сопротивления на перекатывание трактора, кН;

Pб — сила сопротивления на преодоление подъема, кН.

Силы сопротивления на преодоление вредных сопротивлений определяются по известным выражениям [3].

Рf = Gэf, (6).

Рб = Gэ •,.

где i? величина уклона, проц.

Величина коэффициента использования веса трактора определяется по выражению [3].

цкр =. (7).

Допустимая величина коэффициента использования сцепного веса [1].

цкрд =, (8).

где а, в — эмпирические коэффициенты [3].

Допустимая величина буксования составляет для гусеничных тракторов 5%, колесных тракторов с одной ведущей осью 18%, с двумя ведущими осями 15%.

Достаточность сцепления ходового аппарата трактора с почвой обеспечивается при условии цкр? цкрд. (9).

Если условие не выполняется, то сцепные свойства трактора повышаются за счет увеличения эксплуатационной массы трактора установкой балластных грузов.

Величина буксования при условии достаточного сцепления определяется по эмпирической формуле [3].

д =, (10).

Теоретическая скорость движения определяется по формуле [2,3].

хт =. (11).

Рабочая скорость движения определяется по формуле [2,3].

хр =хТ (1? д). (12).

Техническая производительность агрегата определяется по известной формуле.

W =.

где еN? коэффициент загрузки двигателя, 0,9;

ф? коэффициент использования времени смены, принят равным 0,8.

Удельный массовый расход топлива на единицу работы определяли по известной формуле [3].

qр =.

где qе — удельный массовый расход топлива при номинальной мощности двигателя, кг/кВтч, для трактора ХТЗ-150К составляет 0,22 кг/кВтч.

Сравнительные показатели агрегатов для дискования почвы представлены в таблице 3.

Таблица 3? Сравнительные параметры агрегатов для дискования почвы.

Анализ представленной таблицы свидетельствует, что дисковый мульчировщик обеспечивает ресурсосберегающий режим обработки почвы. Ресурсосбережение обеспечивается за счет установки сферических дисков на спиралевидной стойке. Во время движения мульчировщика сферический диск совершает низкочастотные колебания. В результате колебаний диска на поверхности почвы по всей глубине обработки образуется мульча, состоящая из комков земли диаметром 25 мм с включением растительных остатков.

Рабочий орган дисковых орудий представляет сферический диск на индивидуальной стойке. Четырехрядное расположение сферических дисков обеспечивает высокую интенсивность обработки почвы. Дискаторы имеют сферический диск, установленный на стойки. Дисковый мульчировщик снабжен сферическим диском, закрепленным на упругой спиралевидной стойке. Во время движения мульчировщика сферический диск измельчает растительные остатки. Измельченные растительные остатки перемешиваются с комочками почвы, образуя мульчу, что улучшает качество подготовки почвы к посеву по минимальной технологии. Анализ энергетических затрат показал, что дисковый мульчировщик обеспечивает энергосберегающий режим движения, что способствует росту производительности агрегата и повышению качеств.

Известно, что качественное внесение минеральных удобрений способствует повышению плодородия почвы и урожайности культур. Разработана конструкция рассеивающего рабочего органа для качественного внесения гранулированных минеральных удобрений [4]. Предложенные технические решения однодискового центробежного аппарата позволяют снизить неравномерность поверхностного распределения [5,6,7]. Настройка на качественное распределение минеральных удобрений, как показали исследования, достигается за счет включения в состав машины штатного прибора [8]. Исследованиями ряда авторов доказана перспективность минимальной обработки почвы под посев зерновых. Выполнен анализ и доказана перспективная конструкция сошника зерновой сеялки, обеспечивающая качественное распределение семян по ресурсосберегающей технологии [9]. Известно, что мульчирование почвы растительными остатками позволяет снизить расход минеральных удобрений. Предложена конструкция измельчителя позволяющая повысить качество обработки грубых кормов вдоль волокон [10].

Повысить продольную устойчивость навесных посевных агрегатов возможно за счет установки балластных грузов, масса которых определяется по формулам, предложенным автором [11]. Качество посева зависит не только от соблюдения требований агротехники, но и качества семенного материала. Исследованиями доказано, что получить чистоту семенного материал не ниже 96% путем выбора технологии послеуборочной обработки семян [12,13,14,15]. Исследованиями ряда авторов доказана необходимость изучения закономерностей функционирования подсистем зерноочистительной машины [16,17,18,19]. Эти закономерности позволяют оптимизировать основные конструктивные элементы, от которых зависит качество очистки семенного материала [20,21,22,23]. Исследованиями доказано, что чистоту семенного материала 99,9% возможно обеспечить за счет включения в состав поточной линии фотосепараторов отечественного производства [24,25,26].

• 1. Припоров Е. В., Кудря Д. Н. Обоснование энергосберегающего режима работы машинно-тракторного агрегата Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 47. С. 174−176.
• 2. Припоров Е. В. Определение энергосберегающего режима работы тягового агрегата Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 5 (15). С. 92−95.
• 3. Зангиев А. А. Эксплуатация машинно-тракторного парка / А. А. Зангиев, А. В. Шпилько, А. Г. Левшин. М.: КолосС, 2008 г. 320с,
• 4. Параметры процесса распределения гранулированных минеральных удобрений и семян риса горизонтальным однодисковым центробежным аппаратом. Припоров Е. В. диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Краснодар, 2003.
• 5. Устройство для поверхностного рассева минеральных удобрений и других сыпучих материалов. Якимов Ю. И., Иванов В. П., Припоров Е. В., Заярский В. П., Волков Г. И., Селивановский О. Б. Патент на изобретение RUS 2 177 216 14.03.2000
• 6. Центробежный рабочий орган для рассева сыпучего материала. Якимов Ю. И., Припоров Е. В., Иванов В. П., Заярский В. П., Волков Г. И., Селивановский О. Б. Патент на изобретение RUS 2 177 217 14.03.2000.
• 7. Центробежный разбрасыватель сыпучих материалов. Якимов Ю. И., Припоров Е. В., Заярский В. П., Волков Г. И., Селивановский О. Б. Патент на изобретение RUS 2 197 807 20.04.2001
• 8. Прибор для исследования центробежных аппаратов разбрасывателей сыпучих материалов. Якимов Ю. И., Припоров Е. В., Карабаницкий А. П., Ткаченко В. Т., Якушев А. А. Патент на изобретение RUS 2 201 059 20.04.2001
• 9. Анализ сошников сеялок ресурсосберегающих технологий посева зерновых культур. Припоров Е. В., Левченко Д. С. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 109. С. 379−391.
• 10. Измельчитель грубых кормов. Маслов Г. Г., Артемов В. Е., Припоров Е. В., Небавский В. А. Патент на изобретение RUS 2 222 175 11.06.2002
• 11. Повышение продольной устойчивости навесных агрегатов. Припоров Е.В.

Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 5 (15). С. 115.

• 12. Эффективная очистка семян подсолнечника. Припоров Е. В., Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Сельский механизатор. 2014. № 1(59). С. 15.
• 13. Припоров И. Е., Шафоростов В. Д. Технология послеуборочной обработки семян масличных культур. Инновации в сельском хозяйстве. 2014. № 5 (10). С. 10−14.
• 14. Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Усовершенствование универсального семяочистительного комплекса. Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 8−1 (27). С. 71−73.
• 15. Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Качественные показатели работы универсального семяочистительного комплекса на базе отечественных семяочистительных машин нового поколения. В сборнике: Разработка инновационных технологий и технических средств для АПК Сборник научных трудов 9-й Международной научно-практической конференции в 2-х частях. Редакционная коллегия: Хлыстунов В. Ф. ответственный редактор, Рыков В. Б., Бурьянов А. И., Беспамятнова Н. М., Камбулов С. И., Кушнарев А. П. ответственный секретарь. 2014. С. 162−167.
• 16. Ермольев Ю. И., Шафоростов В. Д., Бутовченко А. В., Припоров И. Е. Оценка основных закономерностей функционирования подсистемы «решетный ярус — пневмосепаратор воздушно-решетной зерноочистительной машины». Вестник Донского государственного технического университета. 2011. Т. 11. № 4 (55). С. 480−488.
• 17. Припоров И. Е., Кривогузов Д. Д. Повышение процесса разделения семян подсолнечника в универсальном семяочистительном комплексе на базе ЗАВ-20. Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (35). С. 72−76.
• 18. Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Технология послеуборочной обработки семян сои с использованием машин отечественного производства. Зернобобовые и крупяные культуры. 2014. № 4 (12). С. 119−122.
• 19. Припоров Е. В., Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Эффективная очистка семян подсолнечника. Сельский механизатор. 2014. № 1 (59). С. 15.
• 20. Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Оптимизация конструктивных параметров подающего устройства воздушно-решётной зерноочистительной машины МВУ-1500. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2012. № 1. С. 106−109.
• 21. Припоров И. Е., Лазебных Д. В. Рациональная технология послеуборочной обработки семян подсолнечника. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 112. С. 1475−1485.
• 22. Припоров И. Е. Параметры усовершенствованного процесса разделения компонентов вороха семян крупноплодного подсолнечника в воздушно-решетных зерноочистительных машинах. диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Кубанский государственный аграрный университет. Краснодар, 2012.
• 23. Припоров И. Е. Параметры усовершенствованного процесса разделения компонентов вороха семян крупноплодного подсолнечника в воздушно-решетных зерноочистительных машинах. автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Кубанский государственный аграрный университет. Краснодар, 2012.
• 24. Припоров И. Е., Садыкова М. А. Усовершенствование работы фотоэлектронного сепаратора при разделении семян подсолнечника. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 112. С. 1486−1498.
• 25. Припоров И. Е., Шафоростов В. Д. Классификация оптических фотосепараторов для сортирования семян подсолнечника. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015. Т. 10. № 1. С. 68−70.
• 26. Припоров И. Е. Обоснование применения оптического фотоэлектронного сепаратора в составе универсального семяочистительного комплекса. В сборнике: Конкурентная способность отечественных гибридов, сортов и технологии возделывания масличных культур Сборник материалов 8-й международной конференции молодых учёных и специалистов. 2015. С. 138−141.