Главная База знаний "Allbest" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Обробка кореневмісного шару ґрунту

Обробка кореневмісного шару ґрунту

Підвищення якості обробітку кореневмісного шару ґрунту. Оптимізація агротехнологічних властивостей шляхом застосування ґрунтообробних знарядь, оснащених ротаційними робочими органами з криволінійною поверхнею. Склад машинно-тракторного парку підприємства.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 09.06.2014
Размер файла 2,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Рис. 3.8 Закономірність зміни кута г в залежності від висоти розміщення утворюючої робочої поверхні: 1 - культурної; 2 - напівгвинтової; 3 - гвинтової

Відповідно досліджень [40] найбільш оптимальною, з точки зору поєднання розпушуючої та обертаючої здатності знаряддя є поверхня утворена за третім варіантом розв'язку (3.34) (рис. 3.8-3), яка аналітично відповідає системі параметричних рівнянь [44]:

(3.35)

де r i г - криволінійні координати;

р - гвинтовий параметр.

Виходячи з цього та з урахуванням (3.22) і (3.32), при переході до обертового руху ротора, та поступального руху в напрямку переміщення машинно-тракторного агрегату, закономірність зміни кута розміщення твірної лінії, можна представити у вигляді графічної залежності (рис. 3.9). Де у є глибиною Нmax обробітку ґрунту, на яку розрахований ґрунтообробний робочий орган.

Рис. 3.9 Залежність кута повороту твірної лінії від глибини обробітку:

е - кут, який характеризує механічні властивості конкретного ґрунтового середовища

В цьому випадку направляючими лініями зазначеної твірної (ОО' на рис. 3.10) є прямі ОА і О'С, які перехрещуються. Пряма ОА перпендикулярна до площини хОz і співпадає з віссю y координат, а пряма О'С нахилена до осі Ох, під кутом б0, який є кутом встановлення різальної кромки до дна борозни, та який визначається згідно (рис. 3.6), як:

; (3.36)

Координатна вісь Ох проходить через точку О' (центр переносної системи координат) (рис. 3.1) прямої О'С. Твірна пряма ОО' в початковому положенні співпадає з віссю Ох, а потім при повороті на кут та переміщенні по напрямляючих ОА і О'С в координату уc, набуває нового розташування в напрямку АС.

Рис. 3.10. Побудова поверхні прямого коноїду (гіперболічного параболоїду)

Для точки С утвореної лінії АС, в параметричній формі маємо:

(3.37)

де x, y, z - координати т. С (рис. 3.10)

r - відстань точки від осі z;

г0 - кут закручування робочої поверхні ґрунтообробного органу ();

k - гвинтовий параметр, який визначається згідно [45] як:

(3.38)

де р - крок повного оберту горизонтальної направляючої.

З урахуванням властивостей поверхні, яка описана системою (3.37), гвинтовий параметр становитиме:

. (3.39)

Кут закручування г0 робочої поверхні ґрунтообробного органу (згідно рис. 3.9) можна визначити аналітично, як:

, (3.40)

де гmax - максимальний кут закручування робочої поверхні, для конкретного типу ґрунту;

- показник, що враховує механічні характеристики ґрунтового середовища.

З врахуванням властивостей дерново-підзолистого ґрунту середньої степені оглеєння (=16…19; гmax=27…280), кут закручування робочої поверхні г0=23.250.

За результатами розв'язку системи (3.37) з врахуванням (3.39) рівняння робочої поверхні набуває вигляду:

(3.41)

Поверхня описана рівнянням (3.39) є поверхнею R прямого коноїда (рис. 3.10).

3.2 Визначення основних геометричних параметрів ротаційного робочого органу із криволінійною поверхнею

Для отримання теоретичного профілю робочого органу необхідно визначити його основні геометричні параметри.

Довжину l (рис. 3.11) робочої поверхні ґрунтообробного органу, згідно [46], можна визначити як:

; (3.42)

де утм - тимчасовий опір ґрунту стисканню;

гоб - об'ємна маса ґрунту;

б0 - кут встановлення передньої різальної кромки до дна борозни;

ш - узагальнений кут тертя.

Рис. 3.11. Схема до визначення оптимальної ширини робочого органу

Відповідно до побудови робочої поверхні (рис. 3.10) маємо:

тому , а оптимальна ширина с робочої поверхні становить:

; (3.43)

де

г0 - кут повороту твірної лінії О1О в положення АС відносно у, (кут закручування робочої поверхні) (рис. 3.11).

Однак, з огляду на те, що кут О1С1С дорівнює 90? (рис. 3.11), та з врахуванням [40] максимальна глибина обробітку Нmax буде обмежена:

. (3.44)

Кількість ножів робочого органу ґрунтообробного знаряддя, згідно (рис 3.12) становитиме:

; (3.45)

де rr - радіус ротора, разом з встановленими на ньому ножами.

s - проекція відстані k між найближчими точками суміжних ножів на площину паралельну площинні обертання ротора.

Рис. 3.12. Схема до визначення кількості ножів на диску та відстані між суміжними ножами ротора:

1 - горизонтальна проекція площини обертання диску; 2 - горизонтальні проекції верхньої різальної кромки суміжних ножів 3 - поверхня поля; 4 - дно борозни

Величина зазору k, між крайніми точками сусідніх ножів робочого органу, згідно (рис. 3.12) буде визначатись за формулою:

; (3.46)

А величину s, згідно [40], можна визначити за формулою:

; (3.47)

е0 - кут між нижньою різальною кромкою ножа, та дном борозни (кут встановлення до дна борозни); ц - кут тертя ґрунту по поверхні робочого органу, гН - кут закручування робочої поверхні на номінальній глибині обробітку, який визначається згідно (рис. 3.11), як:

3.48)

Проекцію b ширини захвату робочого органу на вісь обертання ротора, згідно (рис. 3.12) можна представити, як:

. (3.49)

Кут щt заглиблення передньої різальної кромки на максимальну глибину (рис. 3.6) буде визначатися, як:

; (3.50)

На рис. 3.13 е0, кут встановлення нижньої різальної кромки до дна борозни, згідно [40], становить . А кут б0 встановлення передньої різальної кромки до дна борозни б0, який визначається згідно (3.36) і становить . Ордината с0 розміщення вершини робочої поверхні, дорівнює:

. (3.51)

З рис. 3.13, пряма 1, є дотичною до радіуса кривизни нижньої різальної кромки rnk, а пряма 2 - дотична до радіуса кривизни передньої різальної кромки rrk.

Рис. 3.13. Теоретичний профіль робочої частини ножа:

1 - нижня різальна кромка; 2 - верхня різальна кромка

Розрахунок форми передньої та нижньої різальних кромок, згідно [47] наведений в таблиці 3.1

Таблиця 3.1

Розрахунок форми різальних кромок ножа ґрунтообробного робочого органу.

Нижня кромка

Передня кромка

1

2

а)

б)

Рис. 3.14. Розрахунок параметрів різальних кромок:

а) нижня кромка; б) передня кромка

Рівняння дотичної

(3.52)

(3.53)

Рівняння нормалі

(3.54)

(3.55)

Координати центра

О1

О2

(3.56)

(3.57)

Рівняння кривої

(3.58)

(3.59)

Рівняння кривої в параметричній формі

(3.60)

(3.61)

Таким чином, проекцію Anom площі взаємодії ножа з ґрунтом при номінальній глибині обробітку, на площину обертання ротора (область М на рис. 3.13) можна визначити, згідно [47], як:

(3.62)

Для запобігання забивання ґрунтом, та рослинними рештками проміжків між сусідніми ножами встановленими на одному роторі, згідно [46], необхідно виконання умови:

, (3.63)

де Aпр - проекція на площину обертання ротора мінімальної необхідної площі проміжку між сусідніми дисками.

Для виконання умови (3.63) площу зони окресленою задньою кромкою ножа та передньою різальною кромкою сусіднього ножа можна представити, згідно [47], у вигляді:

, (3.64)

де - рівняння форми задньої кромки ножа;

- рівняння форми передньої різальної кромки ножа;

Нmax - максимальна глибина обробітку (висота ножа).

Ділянка передньої поверхні ножа вище номінальної глибини обробітку ґрунту, окреслена (3.61) дугою еліпса Е з граничним, відповідно умові (3.63), радіусом rrk (рис. 3.15). В цьому випадку площа еліпса Е, з урахуванням (3.64), становитиме:

; (3.65)

де be - мала піввісь еліпсу площі Апр.

Величину малої осі еліпса, з урахуванням (3.46), (3.58) та (3.66) можна представити, як:

(3.67)

Радіус rnp небезпечного перерізу, можна визначити виходячи з фокальних властивостей еліпсу [47], та побудови теоретичного профілю ґрунтообробного ротаційного робочого органу (рис. 3.14), як:

; (3.68)

де се - половина фокальної відстані еліпса Е (рис.3.15), і визначається згідно [25], як:

. (3.69)

Рис. 3.15. Теоретичний профіль робочого органу

Ширина m ножа в небезпечному перерізі (рис.3.15) з урахуванням (3.46), становитиме:

(3.70)

Побудову теоретичного профілю ґрунтообробного ротаційного робочого органу (рис. 3.15) можна виконати використовуючи можливі значення конструкційних показників та розрахункові формули представленні в таблиці 3.2

Таблиця 3.2

Алгоритм визначення геометричних параметрів ротаційного робочого органу

Назва показника

Позна-чення

Розмір-ність

Можливі значення

Формула, джерело

1

2

3

4

5

Вихідні конструкційно-технологічні показники

Номінальна глибина обробітку

Н

м

0,12

[40]

Максимальна глибина обробітку

Hmax

м

0,2

[40]

Радіус ротора

rr

м

0,33

ОСТ 23.2.147-85

Кут встановлення нижньої різальної кромки до дна борозни (рис. 3.13)

е0

град.

20.25?

[40]

Кут загострення різальних кромок (рис. 3.15)

й

град.

20.45?

[40]

Тимчасовий опір ґрунту стисканню

утм

Па

(0,08.0,12) Ч

Ч106

[40]

Об'ємна маса ґрунту

гоб

кг/м3

1200.

.1400

[46]

Кут тертя ґрунту по поверхні робочого органу

ц

град.

14.35?

[46]

Коефіцієнт тертя ґрунту об метал

f

-

0,01.1

[48]

Коефіцієнт тертя ґрунту об ґрунт

f1

-

0.1

[48]

Узагальнений кут тертя

ш

град.

0.45?

Розрахунок основних геометричних параметрів

Кут закручування робочої поверхні ножа

г0

град.

23.25?

,

Вертикальний кут різання (рис. 3.6)

б

град

90?.135?

Кут заглиблення вершини різальної кромки на максимальну глибину (рис. 3.6)

щt

град

60?

Кут встановлення передньої різальної кромки (рис. 3.6 та 3.13)

б0

град

30.75?

Радіус передньої різальної кромки (рис. 3.7)

rrk

м

0,17.0,2

Довжина робочої поверхні ножа (рис. 3.11)

l

м

до 0,5

Довжина ножа (рис. 3.11)

с

м

до 0,3

Проекція ширини захвату робочого органу (рис. 3.12)

b

м

до 0,3

Відстань між найближчими точками суміжних ножів (рис. 3.12)

k

м

0,07.0,33

Проекція відстані k на площину обертання диску (рис.3.12)

s

м

0,03.0,25

Радіус нижньої різальної кромки (рис.3.13)

rnk

м

0,2

(рис.3.13)

Діаметр основи ротора (рис.3.15)

dor

м

0,26

Кількість ножів

n

6.8

Розрахунок додаткових геометричних показників

Проекція номінальної площі взаємодії ножа з ґрунтом М (рис.3.13)

Amax

м2

1,2Ч10-4.1,5Ч10-2

Проекція мінімальної необхідної площі проміжку, площа еліпса Е (рис.3.15)

Aпр

м2

1,2Ч10-4.

.1,5Ч10-2

Товщина небезпечного перерізу (рис.3.15)

n

м

6Ч10-3

Радіус небезпечного перерізу (рис.3.15)

rnp

м

0,13.0,14

"Великий" радіус еліпса Е (рис.3.15)

ае

м

0,1

"Малий" радіус еліпса (рис.3.15)

be

м

0,03.0,95

Фокальний радіус еліпса (рис.3.15)

се

м

8,8Ч10-2.

.0,1

Ширина небезпечного перерізу (рис.3.15)

m

м

(0,01.1,1) Ч

Ч10-1

Координати центру тяжіння проекції М

x0c

м

0,01…0,1

(3.71)

y0c

м

0,05…0,1

(3.72)

Згідно алгоритму наведеного в табл. 3.2 можна розрахувати геометричні параметри ротаційного робочого органу, виходячи з конкретних ґрунтових умов.

3.3 Обґрунтування конструкції ротаційного робочого органу із криволінійною поверхнею для ґрунтових умов Полісся України

Основні результати конструкційного розрахунку у відповідності до табл. 3.2 для супіщаних дерново-підзолистих ґрунтів Полісся України наведенні в табл. 3.3.

Таблиця 3.3

Геометричні параметри ротаційного ґрунтообробного робочого органу для ґрунтових умов Полісся

Назва показника

Позначення

Розмірність

Значення

1

2

3

4

Глибина обробітку

Н

м

0,10.0,2

Радіус ротора

rr

м

0,33

Кут встановлення нижньої різальної кромки

е0

град.

20?

Кут закручування робочої поверхні ножа

г0

град.

24?

Кут загострення різальних кромок

й

град.

30?

Кількість ножів

n

штук

6

Кут встановлення передньої різальної кромки

б0

град

60?

Радіус передньої різальної кромки

rrk

м

0,165

Радіус нижньої різальної кромки

rпk

м

0,346

Діаметр основи ротора

dor

м

0,26

Довжина ножа

с

м

0,175

Проекція довжини ножа

с0

м

0,160

Проекція ширини захвату робочого органу

b

м

7,1Ч10-2

Кут тертя ґрунту по поверхні робочого органу

ц

град.

35

Узагальнений кут тертя

ш

град.

35

Відстань між найближчими точками суміжних ножів

k

м

0,171

Проекція відстані k на площину обертання диску

s

м

0,100

Ширина небезпечного перерізу

т

м

0,86

Для забезпечення роботоздатності конструкції ротаційного робочого органу, необхідно накласти обмеження на конструкцію ротора за міцністю небезпечного перерізі [49]:

, (3.73)

де [у], допустимі нормальні напруження для матеріалу диску (матеріал диску - сталь 65Г ГОСТ 14959-79 [у] =196 МПа) [50];

уекв - еквівалентні напруження в небезпечному перерізі.

Перевірочний розрахунок, за умовою (3.73), профілю ножа, відповідно до рис. 3.16, наведений в таблиці 3.4 Розрахунки виконані з урахуванням коефіцієнту динамічності [49], та виходячи з міркувань, що кут поміж еквівалентною силою Рекв та дотичною до траєкторії тт переміщення точки прикладання сили Рекв (центру ваги робочої поверхні) дорівнює нулю. Максимальна площа А (рис. 3.16) контакту ножа з ґрунтом, та координати центру мас ОС (точки прикладання еквівалентної сили) визначалась методом комп'ютерного моделювання з використанням спеціальних програмних продуктів.

Теоретичний профіль ротаційного ґрунтообробного робочого органу оптимізований для супіщаних дерново-підзолистих ґрунтів наведений на рис. 3.16, а основні розміри, які визначають конструкцію ножа, та розміри сил які діють на ніж, відповідно в табл. 3.3 і табл. 3.4.

Рис. 3.16. Схема силового навантаження ножа:

а) у вертикальній площині, б) у горизонтальній площині

Таблиця 3.4.

Розрахунок конструкційної міцності небезпечного перерізу

Назва показника

Позна-чення

Розмір-ність

Значення

Розрахункові формули

1

2

3

4

5

Вихідні дані для розрахунку

Кут атаки (рис.3.16)

в

град.

12?-24?

(ГОСТ10267-62)

Питомий опір ґрунту

уГ

Па

0,2Ч106

[40]

Площа контакту передньої поверхні ножа з ґрунтом

А

м2

1,77Ч10-2

[51]

Межа текучості матеріалу ножа (сталь 65Г)

уТ

Па

785Ч106

-

Коефіцієнт динамічності робочого процесу

п

-

3

[49]

Товщина небезпечного перерізу

п

м

6Ч10-3

(табл.3.3)

Ширина небезпечного перерізу

т

м

8,6Ч10-2

(табл.3.3)

Координати точки прикладання еквівалентної сили

xOc

м

4Ч10-3

(рис 3.16)

yOc

м

-7,46Ч10-2

(рис.3.16)

zOc

м

8,3Ч10-3

(рис.3.16)

Розрахункові показники

Допустимі напруження для сталі 65Г

[у]

Па

196Ч106

Еквівалентна сила (рис.3.16)

Рекв

Н

3,54Ч103

Еквівалентні напруження в небезпечному перерізі

уекв

Па

126Ч106

,

[43]

Сумарні нормальні напруження

уУ

Па

112Ч106

Напруження згину

узг

Па

112Ч106

Напруження згину відносно осі х

ух

Па

106Ч106

Напруження згину відносно осі z

уz

Па

35Ч106

Напруження розтягування

ур

Па

0

Сумарні тангенціальні напруження

фУ

Па

34Ч106

Напруження зсуву

фзс

Па

0,2Ч106

Напруження скручування

фск

Па

34Ч106

Момент опору перерізу відносно осі х

Wx

м3

5,16Ч10-7

,

Момент опору перерізу відносно осі z

Wz

м3

7,40Ч10-6

Момент опору перерізу

Wр

м3

7,41Ч10-6

Сумарний згинаючий момент

МУ

Н?м

264

Момент сил відносно осі х

Мх

Н?м

-54,9

Момент сил відносно осі z

Mz

Н?м

-258,3

Скручуючий момент (момент сил відносно осі y)

Т

Н?м

-255,4

Сумарна поперечна сила

РУ

Н

3,54Ч103

Проекція еквівалентної сили на вісь х

Рх

Н

-3,46Ч103

Проекція еквівалентної сили на вісь у

Рy

Н

0

Проекція еквівалентної сили на вісь z

Pz

Н

-0,74Ч103

Рис. 3.17. Оптимізований теоретичний профіль ротаційного ґрунтообробного робочого органу

Висновки до розділу 3

В результаті аналітичних досліджень процесу роботи ротаційного робочого органу із криволінійними параметрами:

1. Розроблено механіко-математичну модель робочого процесу взаємодії ротаційного робочого органу з ґрунтом та виконано її аналіз.

2. Встановлено, що з огляду на покращення обертаючої здатності ротаційного робочого органу, виходячи з параметрів створюваного ним у ґрунті напружено-деформованого стану найбільш оптимальною, є робоча поверхня у формі прямого коноїда (гіперболічного параболоїду).

3. Розроблено експериментальний зразок пропонованого ротаційного робочого органу, параметри якого наведено в таблиці 2.3 та визначено основні параметри робочої поверхні:

максимальна довжина полиці с=0,175м;

кут закручування г0=24?.

4. За умовою міцності встановлено геометричні розміри небезпечного перерізу ножа:

ширина т=0,86м;

товщина n=0,06м.

Розділ 4. Результати експериментальних досліджень та їх аналіз

4.1 Дослідження агротехнологічних показників якості обробітку ґрунту

Показники якості обробітку ґрунту визначались, відповідно до [52], по чотирьох варіантах: контроль-основний - агрофон: стерня зернових; контроль-порівнювальний як базовий варіант обробітку - виконувався стандартними дисками, відповідними до ОСТ23.2.147-85; порівнюваний варіант: схема 1 - обробіток ґрунтообробним знаряддям з пропонованими ротаційними робочими органами (встановлені на задню батарею борони БДН-1,8); порівнюваний варіант: схема 2 - обробіток ґрунтообробним знаряддям з пропонованими ротаційними робочими органами (встановлені на передню батарею). Ґрунти досліду - дерново-підзолисті супіщані глеюваті на водольодникових відкладеннях, як найтиповіші ґрунти Полісся України. Термін виконання - жовтень 2013 року.

Дослідження показників якості обробітку ґрунту визначенні у відповідності до ГОСТ20915-75 "Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний" та ОСТ 70.4.2.1 - 80 "Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы”. Для оцінки рівня агроцінності структури ґрунту, відповідно ОСТ 70.4.2 - 80, додатково визначався коефіцієнт структурності ґрунту.

Показники структурного стану ґрунту оцінено за коефіцієнтом структурності К [52]:

(4.1)

де АА - сума макроагрегатів з розмірами 0,25…10,0 мм;

ВА - сума агрегатів з розміром 0,25 мм та грудок з розміром 10 мм.

Значення АА та ВА визначались методом фракціонування зразків ґрунту у повітряно-сухому стані на установці наведеній на рис.4.1 [53] розділенням на фракції: >10; 10…7; 7…5; 5…3; 3…2; 2…1; 1…0,5; 0,5…0,25; 0,25 мм.

Рис. 4.1 Установка для визначення структурно-агрегатного складу ґрунту:

1 - набір решіт; 2 - електродвигун; 3 - платформа;

4 - маховик; 5 - кулачковий механізм

У відповідності з ГОСТ 20915-75 за допомогою твердоміру (рис.4.2) визначена твердість ґрунту Р та коефіцієнт об'ємного зминання q як:

(4.2)

де с - жорсткість пружини, Н/м;

уср - середня ордината діаграми на обраній глибині, м;

АПП - площа поперечного перерізу плунжера, м2.

(4.3)

де PГ - сила опору ґрунту, яка відповідає межі пропорційності, Н;

V - об'єм зім'ятого ґрунту, який відповідає межі пропорційності, см3;

YА - ордината, що відповідає межі пропорційності, м;

пр - деформація, що відповідає межі пропорційності, м.

Рис. 4.2 Визначення твердості ґрунту за допомогою твердоміру

Відбір проб для визначення стану ґрунту проводився за допомогою приладів польової лабораторії Литвинова ПЛЛ-9.

Абсолютна вологість W ґрунту визначалась за формулою:

(4.4)

де ав - маса вологи, що випарувалась, г;

bг - маса абсолютно сухого зразка ґрунту, г.

Щільність ґрунту визначалась за формулою:

(4.5)

де МГ - маса абсолютно сухого ґрунту в певному об'ємі досліджуваної зразка, г;

VГ - об'єм досліджуваного зразка, см3.

Профілювання поверхні обробленого ґрунту та дна борозни виконувалось за допомогою координатної рейки методом графічного копіювання рельєфу.

Показник розподілення рослинних решток за глибиною обробітку kr визначався за формулою:

(4.6)

де Мп - маса рослинних решток на поверхні поля до проходу ґрунтообробного знаряддя;

М5.20 - маса рослинних решток в прошарку ґрунту 5.20 см після проходу знаряддя.

Розподіл рослинних решток в прошарках ґрунту 0.5см, 5.10см та 10.20см, визначався відповідно до [54], відмиванням моноліту ґрунту площею 0,1м2, відповідної товщини, через решета з діаметром отворів 3,1мм та 0,25мм. Відбір монолітів проводився за методом Станкова [54].

4.2 Результати порівняльних досліджень ґрунтообробних знарядь оснащених ротаційними робочими органами

За результатами попередніх аналітичних досліджень розроблено та виготовлено ґрунтообробний ротаційний робочий орган, уніфікований до борін БДН-1,8, БДВ-3, БДВ-7 (рис.4.3, 4.4). Агротехнологічна ефективність пропонованої розробки оцінювалась за покращенням основних показників якості обробітку ґрунту.

Результати порівняльних польових випробувань представлені в табл.4.1.

Таблиця 4.1

Результати порівняльних випробувань ротаційного знаряддя БДН-1,8

Показники якості обробітку ґрунту

Варіант - агрофон

Варіант - базовий

Варіант - пропонований

схема 1

схема 2

Значення коефіцієнта структурності

0,94

1,48

1,70

1,57

Площа поверхні поля з повною заробкою рослинних решток, %

-

72

82

75

Величина опору зминання ґрунту (твердість), кН/м2

87,4

59,0

49,8

55,7

Величина коефіцієнта об'ємного зминання ґрунту, Н/см3

1,4

0,7

0,7

0,7

Абсолютна вологість ґрунту, %

22,0

17,3

18,4

17,9

Щільність ґрунту, г/см3

1,90

1,28

1, 20

1,23

Мікрорельєф поверхні поля, см

-

0.5,3

0.5,6

0.5,2

За результатами дослідження структурно-агрегатного складу ґрунту встановлено, що кількість агрегатів ґрунту (d<0,25мм і d>10мм), які не відповідають агровимогам з точки зору ерозійної стійкості, у пропонованих варіантах №1 та №2 зменшилась на 28,1% і 24,6%, до фону та на 7,0% і 2,5% відповідно, до базового варіанту, а коефіцієнт структурності в порівнянні з базовим варіантом збільшився на 12,9% (варіант 1) та 5,7% (варіант 2) рази.

Рис. 4.3 Характер обробітку ґрунтообробним агрегатом у складі ПМЗ-6АЛ+БДН-1,8Р-1 (заднє розміщення пропонованих робочих органів)

Рис. 4.4 Характер обробітку ґрунтообробним агрегатом у складі ПМЗ-6АЛ+БДН-1,8Р-2 (переднє розміщення пропонованих робочих органів)

Попередня оцінка ефективності заробки рослинних решток виконувалась методом числового аналізу візуальної інформації за допомогою спеціальної комп'ютерної програми [54]. Показник заробки в порівнянні з базовим варіантом збільшився в 1,14 разів для першої схеми пропонованого варіанту та в 1,04 разів для схеми 2 пропонованого варіанту.

Абсолютна вологість ґрунту у шарі 0.20 см при обробітку ґрунтообробним знаряддям з пропонованими робочими органами в порівнянням з базовим варіантом була вищою на 5,9% та 3,4%, для пропонованих варіантів 1 та 2 і відповідала агротехнічним вимогам. Щільність обробленого ґрунту знаряддям з пропонованими робочими органами за варіантами 1 та 2 відповідає агровимогам і становить відповідно 1,20 г/см3 та 1,23г/см3, що на 6,2% та 3,4% менше ніж для базового варіанту і на 36,8% та 35,3% менше у порівнянні з агрофоном. Встановлено, що при обробітку за пропонованими схемами 1 та 2 величина опору зминання ґрунту мінімальна і становить 49,8кН/м2 та 51,7кН/м2, що менше на 15,7% і 5,6% у порівнянні з базовим обробітком та на 43,0% і 36,2% менше у порівнянні з фоном. Коефіцієнт об'ємного зминання пропонованого варіанту на 51,4% менший у порівнянні з фоном та стандартним значенням, яке варіює в межах 1.2 Н/см3 (для зораного поля) [40].

Поверхня поля оброблена в 2 сліди (попередник - просапні), пропонованими ротаційними ґрунтообробними органами відповідає вимогам до сівби сільськогосподарських зернових культур без виконання додаткових технологічних переходів.

Аналіз, отриманих за результатами виробничої перевірки, показників якості обробітку ґрунту дозволяє зробити висновок про позитивний вплив на структурний та агротехнологічний стан ґрунту ротаційного ґрунтообробного робочого органу із криволінійною поверхнею, в порівнянні з стандартними ротаційними робочими органами дискової борони, виготовленими, відповідно до ОСТ 23.2.147-85, при встановленні пропонованих робочих органів за схемою 1 (заднє розташування).

Висновки до розділу 4

За результатами польових випробовувань дискової борони БДН-1,8, оснащеною пропонованими робочими органами, встановлено:

кількість агрегатів ґрунту, які не відповідають агровимогам з точки зору ерозійної стійкості, зменшилась на 28,1% до фону, та на 7,0% до базового варіанту (дискова борона БДН-1,8 оснащена робочими органами за ОСТ 23.2.147-85);

коефіцієнт структурності в порівнянні з базовим варіантом збільшився на 12,9%;

абсолютна вологість ґрунту у шарі 0.20 см при обробітку ґрунтообробним знаряддям з пропонованими робочими органами в порівнянням з базовим варіантом була вищою на 5,9%;

щільність обробленого ґрунту знаряддям з пропонованими робочими органами відповідає агровимогам і становить 1,2 г/см3, що на 6,2% менше ніж для базового варіанту і на 36,8% менше у порівнянні з агрофоном;

величина опору зминання ґрунту мінімальна і становить 49,8 кН/м2, що менше на 15,7% у порівнянні з базовим обробітком та на 43% менше у порівнянні з фоном;

показник заробки для пропонованого варіанту, становить 82%, що на 10% більше ніж для базового варіанту;

показник розподілення рослинних решток для пропонованого варіанту становить 76%, що на 15% більше ніж для базового варіанту.

Розділ 5. Техніко-економічна ефективність застосування грунтообробних знарядь оснащених ротаційними робочими органами із криволінійною поверхнею

Для визначення економічної ефективності застосування у виробництві пропонованих ротаційних робочих органів із криволінійною формою робочої поверхні за базу обрано борону БДН-1,8, оснащену вирізними дисками.

Річний економічний ефект (грн/рік) від застосування розроблених робочих органів визначався відповідно до ГОСТ 24056-88 "Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки” та ГОСТ 23728-88 "Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки"

Таблиця 5.1

Вихідні дані для визначення економічної ефективності пропонованої розробки

№

з/п

Найменування параметрів

Значення параметрів

базовий варіант

пропонований варіант

1

2

3

4

1

Склад агрегату:

трактор

машина

ПМЗ-6АЛ

БДН-1,8

ПМЗ-6АЛ

БДН-1,8Р-1

2

Конструкційна ширина захвату агрегату, м

1,8

1,8

3

Коефіцієнт використання ширини захвату

0,96

0,96

4

Робоча ширина захвату, м

1,728

1,728

5

Робоча швидкість, км/год

9

10

6

Вага трактора, кН

33

33

7

Вага знаряддя, кН

6,4

5,8

8

Тяговий опір агрегату, кН

11,2

9,4

9

Коефіцієнт використання змін-ного часу

0,81

0,81

10

Оптова ціна, грн

трактора

машини

57000

2500

57000

2600

11

Річне завантаження, год

трактора

машини

1350

180

1350

180

12

Амортизаційні відрахування, %

трактора

машини

16,1

14,2

16,1

14,2

13

Відрахування на поточний ремонт і технічне обслуговування, %

трактора

машини

9,9

9

9,9

9

14

Тарифна ставка обслуговуючого персоналу, грн.

4,60

4,60

15

Кількість обслуговуючого персоналу, чол.

1

1

16

Ціна пального, грн/кг

1,5

1,5

17

Нормативний коефіцієнт капіталовкладень

0,15

0,15

Розрахунок амортизаційних відрахувань, відрахувань на поточний ремонт і технічне обслуговування, затрат на заробітну плату проводився відповідно до існуючих нормативів.

Результати розрахунків річного економічного ефекту від впровадження ротаційного ґрунтообробного знаряддя з пропонованими робочими органами наведено в табл. 5.2.

Таблиця 5.2

Результати розрахунків річного економічного ефекту знаряддя з пропонованими робочими органами

№ п/п

Показник

Значення показників

базовий

пропонований

1

Продуктивність, га/год:

за годину основної роботи

за годину експлуатаційного часу

1,55

1,26

1,73

1,4

2

Витрати палива МТА, кг/га

11,90

8,80

3

Затрати коштів на паливо:

на одиницю виконаної роботи, грн/га

річні, грн/рік

17,85

4980,15

13, 20

4110,48

4

Затрати на заробітну плату, гр/га

2,97

2,66

5

Відрахування на амортизацію, грн/га:

трактора

машини

4,82

1,40

4,32

1,35

6

Відрахування на поточний ремонт та технічне обслуговування, грн/га:

трактора

машини

2,97

0,89

2,66

0,86

7

Сумарні затрати, грн/га

30,90

25,05

8

Питомі капіталовкладення

трактора

машини

29,96

9,86

26,85

9,54

9

Приведені витрати, грн/га

36,87

30,51

10

Річний економічний ефект, грн

1774,13

Висновки до розділу 5

За результатами проведених економічних розрахунків встановлено:

продуктивність машинно-тракторного агрегату, в складі ПМЗ-6АЛ+БДН-1,8Р-1, оснащеного ротаційно робочими органами за схемою 1 (п.3.1) на 10% більша ніж при використані борони БДН-1,8, оснащеної серійними робочими органами;

зменшення витрат на паливо для пропонованого агрегату склало 18,1%, в порівнянні з бороною оснащеною серійними робочими органами;

а річний економічний ефект від застосування машинно-тракторного агрегату в складі МТЗ-80+БДН-1,8Р-1, становить 1774 грн. на машину.

Висновок

1. Аналіз організаційно-економічного стану базового підприємства вказує на те, що в даному господарстві присутня технічна та матеріальна база для рослинництва. Разом з цим, застосовувані в господарстві технології вирощування та збирання сільськогосподарських культур мають ряд організаційних, технологічних і технічних недоліків, має місце велика кількість операцій по підготовці ґрунту і догляду за рослинами, неякісне їх виконання, не завжди раціонально і в недостатній кількості використовуються мінеральні, органічні добрива і гербіциди, що призводить до низької врожайності та високої собівартості сільськогосподарської продукції.

2. Результати аналізу наукових досліджень та практичного досвіду свідчать, що застосування ротаційних ґрунтообробних знарядь в системі основного та передпосівного обробітків ґрунту в умовах зони Полісся України зменшує кількість технологічних операцій при підготовці ґрунту до посіву, забезпечує зниження енергетичних (до 40%) та трудових (до 25%) витрат.

3. Враховуючи однозначність функціональних залежностей геометричної форми поверхонь робочих органів ґрунтообробних знарядь від кінематичних чинників та параметрів створюваного у ґрунті напружено-деформованого стану, необхідним є подальший розвиток досліджень, щодо розробки методів оптимізації конструкційних параметрів ротаційних робочих органів у відповідності до агротехнологічних вимог виконуваних робочих процесів.

4. Проаналізовані типи конструкцій як серійних машин так і пропонованих ротаційних робочих органів, з огляду на особливості їх робочих процесів, не повною мірою забезпечують агротехнічні вимоги стосовно заробки добрив, рослинних решток, гербіцидів тощо. Тому необхідна розробка конструкції ротаційного робочого органу, яка б забезпечувала достатнє обертання оброблюваної скиби ґрунту, та показники якості щодо заробки в ґрунт на оптимальну глибину стерні, органічних та мінеральних добрив тощо.

5. В результаті аналітичних досліджень процесу роботи ротаційного робочого органу із криволінійними параметрами:

5.1 Розроблено механіко-математичну модель робочого процесу взаємодії ротаційного робочого органу з ґрунтом та виконано її аналіз.

5.2 Встановлено, що з огляду на покращення обертаючої здатності ротаційного робочого органу, виходячи з параметрів створюваного ним у ґрунті напружено-деформованого стану найбільш оптимальною, є робоча поверхня у формі прямого коноїда (гіперболічного параболоїду).

5.3 Розроблено експериментальний зразок пропонованого ротаційного робочого органу та визначено основні параметри робочої поверхні:

максимальна довжина полиці с=0,175м;

кут закручування г0=24?.

6. За умовою міцності встановлено геометричні розміри небезпечного перерізу ножа:

ширина т=0,86м;

товщина n=0,06м.

7. За результатами польових випробовувань дискової борони БДН-1,8, оснащеною пропонованими робочими органами, встановлено:

кількість агрегатів ґрунту, які не відповідають агровимогам з точки зору ерозійної стійкості, зменшилась на 28,1% до фону, та на 7,0% до базового варіанту (дискова борона БДН-1,8 оснащена робочими органами за ОСТ 23.2.147-85);

коефіцієнт структурності в порівнянні з базовим варіантом збільшився на 12,9%;

абсолютна вологість ґрунту у шарі 0.20 см при обробітку ґрунтообробним знаряддям з пропонованими робочими органами в порівнянням з базовим варіантом була вищою на 5,9%;

щільність обробленого ґрунту знаряддям з пропонованими робочими органами відповідає агровимогам і становить 1,2 г/см3, що на 6,2% менше ніж для базового варіанту і на 36,8% менше у порівнянні з агрофоном;

величина опору зминання ґрунту мінімальна і становить 49,8 кН/м2, що менше на 15,7% у порівнянні з базовим обробітком та на 43% менше у порівнянні з фоном;

показник заробки для пропонованого варіанту, становить 82%, що на 10% більше ніж для базового варіанту;

показник розподілення рослинних решток для пропонованого варіанту становить 76%, що на 15% більше ніж для базового варіанту.

8. За результатами проведених економічних розрахунків встановлено:

продуктивність машинно-тракторного агрегату, в складі ПМЗ-6АЛ+БДН-1,8Р-1, оснащеного ротаційно робочими органами за схемою 1 (п.3.1) на 10% більша ніж при використані борони БДН-1,8, оснащеної серійними робочими органами;

зменшення витрат на паливо для пропонованого агрегату склало 18,1%, в порівнянні з бороною оснащеною серійними робочими органами;

а річний економічний ефект від застосування машинно-тракторного агрегату в складі МТЗ-80+БДН-1,8Р-1, становить 1774 грн. на машину.

Список інформаційних джерел

1. Відтворення гумусу в агроекосистемах Полісся / В.П. Стрельченко, А.М. Бовсуновський, О.П. Стецюк // Вісник аграрної науки. - 2000. - №7. - С.9-11

2. Берзин А.М., Шпедт А.А. Зеленое удобрение в Красноярском крае // Земледелие. - 2011. - №2. - С.13

3. Прямоточная технология внесения соломы на удобрение // Земледелие. - 2012. - №1. - С.16-17

4. Картамышев Н.И., Тарасов А.А. Оптимизация физических свойств почвы // Земледелие. - 1993. - №7. - С.13

5. Безуглов В.Г., Гафуров Р.М. Минимальная обработка почвы // Земледелие 2012. - №4. - С.21-22.

6. Гаврилов А.М., Чамурлиев О.Г., Невежин Д.В. Эффективность пожнивного выращивания многокомпонентных смесей культур при орошении // Земледелие. - 2011. - №1. - С.5-6

7. Войтюк Д.Г., Гаврилюк Г.Р. Сільськогосподарські машини. - К.: Урожай, 1994. - 448с.

8. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. - М.: Висшая школа, 1982. - 224с.

9. Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник. - М.: Изд-во МГУ, 2010. - 486с.

10. Трузина Л.А., Коровина Л.М. Каким орудием лучше заделывать Трефлан // Земледелие. - 2011. - №1. - С.35

11. Дубровін В.О., Гуков Я.С., Єсепчук М.І. Напрямки розвитку механізації рослинництва // Вісник аграрної науки. - 2010. - №1 С.58-62

12. Енергетична оцінка агроекосистем: навчальний посібник / О.Ф. Смаглій, А.С. Малиновський, А.Т. Кардашов, І.В. Шудренко, М.Ф. Рибак; За ред. О.Ф. Смаглія. Ж.: ДАУ, 2002, 160с.

13. ОСТ 23.2.147-95. Детали сельскохозяйственных машин. Диски. Общие технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1995.

14. Мазитов Н.К. Машины почвоводоохранного земледелия. - М.: Россельхозиздат, 1987. - 96с

15. А. с.1358798 СССР. Дисковый рабочий орган / Л.Э. Попов, О.С. Марченко, В.В. Бычков и др. - 2 с. ил.

16. А. с.1496651 СССР. Почвообрабатывающее орудие / Л.Э. Попов, О.С. Марченко, В.В. Бычков и др. - 2 с. ил.

17. А. с.1463143 СССР. Ротационный диск / И.Ф. Буханов, К.С. Козюра, П.Е. Орлов и др. - 2с. ил.

18. А. с.897130 СССР Рабочий орган ротационного культиватора / В.Я. Шатин, А.С. Буряков, Р.Б. Иорданский и др. - 4с. ил.

19. А. с.1568905 СССР. Рабочий орган ротационного почвообрабатывающего орудия / А.И. Воронин, В.С. Стягов. - 3с. ил.

20. А. с.929023 СССР. Почвообрабатывающее орудие / Н.К. Мазитов, В.П. Петров, А.Н. Сердечный - 3с. ил.

21. Гольдштейн М.Н., Механические свойства грунтов. - М.: Издательство литературы по строительству, 1971. - 368с.

22. Кушнарев А.С., Кочев В.И. Механико-технологические основы обработки почвы. - К.: Урожай, 1989. - 144с.

23. Шелудченко Б.А. Агромеханіка грунтів. - Житомир, Полісся, 1992. - 249с.

24. Prakash Sh. Soil dynamics. - McGraw-Hill Book Company, 1993.414p.

25. Кулен А., Куиперс Х. Современная земледельческая механика. Пер. - с англ.А.Э. Габриэляна. Под ред. Ю.А. Смирнова. - М.: Агропромиздат, 1986. - 249с.

26. Забродський П.М. Обґрунтування процесу роботи і параметрів дискових робочих органів ґрунтообробних знарядь Дис. канд. техн. наук: 05.20.01. - Житомир, 1997. - 199с.

27. Кулен А., Куиперс Х. Современная земледельческая механика. Пер. - с англ.А.Э. Габриэляна. Под ред. Ю.А. Смирнова. - М.: Агропромиздат, 1986. - 249с.

28. Булгаков В.М., Цурпал І.А., Шелудченко Б.А. Факторно технологічна модель динаміки грунтових структур та її аналіз // Наук. вісник НАУ. - 1998. - №3. - с.139-143.

29. Булгаков В.М., Шелудченко Б.А. Самоорганізація грунтових структур. - Київ: Видавництво НАУ, 1998. - 58с.

30. Кушнарев А.С. Механика почв: Задачи и состояние работ // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1987. - №3. - С.9-13

31. Числові імітаційні моделі в агротехнологічній механіці грунтів. За ред. Б.А. Шелудченка. - Житомир: ПМАН, 1996. - 89с.

32. Гуков Я.С. Обґрунтування кута різання робочих органів культиваторів-розпушувачів // Вісник аграрної науки. - 1998. - №11. - С.54-57

33. Гуков Я. С Обробіток грунту: технологія і техніка. - К.: Нора-принт, 1999. - 279с.

34. Корабельский В.И., Кравчук В. И, Павлоцкая В.А. Техническое обоснование и использование в экологической почвообработке поверхностей знакопеременного воздействия // Техника АПК. - 2001. - №7-9. - С.24-26

35. Корабельський В.І., Іванов О.М., Павлоцька В.А. Моделювання і проектування технологічного процесу ґрунтообробної скоби // Труды Таврической государственной агротехнической академии. Вып.4, том 2, - Мелитополь, - 1998. - С.96-99

36. Павлов А.В., Корабельский В.И., Павлоцкий А.С. Геометрическое обоснование формы поверхности, совмещающей рациональное резание пласта почвы с его деформацией. // Сб. прикл. и инж. граф. Вып. 19. - Киев. - Будівельник, - 1975. - С.124-127

37. Шелудченко Б.А. Обоснование рабочего процесса и параметров глубокорихлящих рабочих органов объемного типа: Дис. канд. техн. наук: 05.20.01. - Глеваха, 1990. - 207с.

38. Шубенко В.О. Обґрунтування процесу роботи та параметрів кільцевого робочого органу дискової борони: Дис. канд. техн. наук: 05.05.11. - Житомир, 2002. - 168с.

39. Котков В.І. Обґрунтування процесу роботи та параметрів робочого органу для обробітку ґрунту в міжряддях хмільників: Дис. канд. техн. наук: 05.20.01. - Житомир, 1998. - 168с.

40. Канарев Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия. - М.: Машиностроение, 1983. - 142с.

41. Кушнарев А.С., Кочев В.И. Механико-технологические основы обработки почвы. - К.: Урожай, 1989. - 144с.

42. Гольдштейн М.Н., Механические свойства грунтов. - М.: Издательство литературы по строительству, 1971. - 368с.

43. Шубенко В.О., Шелудченко Б.А., Кухарець С.М. Аналіз результатів показників якості обробітку грунту порівняльних випробувань "кільцевих" робочих органів. // Вісник Державної агроекологічної академії України. - Ж.: ДААУ, 2000. - №1. - С.281-284.

44. Бубенников А.В. Начертательная геометрия: Учебник для втузов. - М.: Высш. шк., 1985. - 288с.

45. Павлова А.А. Начертательная геометрия: Учебник. - М.: ВЛАДОС, 1999. - 304с.

46. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин.М., "Машиностроение", 1977 - 328с.

47. Бронштейн И.Н., Семендяєв К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - 13-е изд., испр. - М.: Наука, 1986. - 544с.

48. Шелудченко Б.А. Агромеханіка грунтів. - Житомир, Полісся, 1992. - 249с.

49. Писаренко Г.С., Квітка О.Л., Уманський Е.С. Опір матеріалів / за ред.Г.С. Писаренка. - К.: Вища школа, 2003. - 665.

50. Скороходов Е.А., Законников В.П., Пакнис А.Б. и др. Общетехнический справочник. - М.: Машиностроение, 1990. - 469с.

51. Потемкин В.О. Система компьютерного проектирования "Компас". СПб.: Аскон, 2011 450с.

52. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416с.

53. ГОСТ 20915-75. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний. - М.: Госкомсельхозтехника СССР. 1975. - 34с.

54. Надійність роботи ґрунтообробного знаряддя з "кільцевими” ротаційними робочими органами за наявності у них технологічних тріщин /Б.А. Шелудченко, В.О. Шубенко, С.М. Кухарець та ін. // Вісник Державної агроекологічної академії України. - Ж.: ДААУ, 1999. - №1-2. - С.124-129.

Размещено на Allbest.ru

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены