Совершенствование конструкции пропашного культиватора для обработки почв засоренных камнями

• Автор: Коробейник, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 225 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА КУЛЬТИВАЦИИ ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР ВОЗДЕЛЫВАЕМЫХ В ГОРНОЙ И ПРЕДГОРНОЙ ЗОНАХ РСО-АЛАНИЯ И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
1.1 Культиваторы без предохранительных устройств
1.2 Культиваторы с предохранительными устройствами
1.3 Упругие стойки пропашных культиваторов
Выводы по главе
2 ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СЕКЦИИ ПРОПАШНОГО КУЛЬТИВАТОРА ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ РАБОТЫ НА ПОЧВАХ ЗАСОРЕННЫХ КАМНЯМИ
Выводы по главе
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОВЕРШЕНСТВУЕМОГО КУЛЬТИВАТОРА
3.1 Методология обоснования основных параметров совершенствуемого культиватора
3.2 Горизонтальные перемещения и коэффициенты жесткости основных составных элементов стоек и подвесок
3.3 Жесткость е-образной упругой подвески сложной формы
3.4 Горизонтальные перемещения и жесткость составной упругой подвески
3.5 Частота собственных колебаний упругой стойки
3.6 Обоснование основных параметров предохранителей пропашного культиватора
3.6.1 Предохранитель центрального рабочего органа
3.6.2 Предохранитель боковых рабочих органов
Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО КУЛЬТИВАТОРА
4.1 Микрорельеф некоторых засоренных камнями полей предгорной зоны РСО-Алания и размерно-массовые характеристики камней
4.1.1 Микрорельеф полей
4.1.2 Размерно-массовые характеристики камней
4.2 Разработка алгоритма компьютерной программы по моделированию упругих стоек и подвесок пропашных культиваторов
4.3 Результаты моделирования упругих стоек и подвесок пропашного культиватора
4.3.1 Упругие подвески замкнутого типа для центрального рабочего органа
4.3.2 Упругие подвески для боковых рабочих органов
Г 4.4 Жесткость разработанных упругих стоек и подвесок

4.5 Частота собственных колебаний разработанных упругих стоек и подвесок
4.6 Исследование пружинных предохранителей
4.7 Результаты процесса взаимодействия опытных образцов упругих стоек и подвесок с препятствиями
4.8 Полевые исследования предложенных технических решений
4.8.1 Определение показателей качества обработки почвы
4.8.2 Тяговое сопротивление рабочих органов пропашного культиватора закрепленных на модернизированной секции
4.8.3 Спектральный анализ тягового сопротивления
4.9 Реализация результатов исследования
Выводы по главе
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ВНЕДРЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ОБРАЗЦА ПРОПАШНОГО КУЛЬТИВАТОРА..
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А - Патенты и свидетельства
Приложение Б - Алгоритм компьютерной программы по расчету параметров упругих стоек и подвесок рабочих органов культиватора
Приложение В - Размерные характеристики ограничителя дугообразной
подвески
Приложение Г - Результаты статистического анализа экспериментов по исследованию зависимости отклонения и выглубления носка рабочего органа закрепленного на различных подвесках от прилагаемого усилия.. 160 Приложение Д - Результаты исследования предохранительных систем
центрального и боковых рабочих органов культиваторной секции
Приложение Е - Результаты исследования размерно-массовых характеристик камней и продольного микрорельефа некоторых полей предгорной зоны РСО-Алания
Приложение Ж - Методика определения и показатели качества выполнения технологического процесса при междурядной обработке пропашных культур
Приложение И - Результаты исследования тягового сопротивления рабочих органов пропашного культиватора, закрепленных на модернизированной секции
Приложение К - Графики спектральной плотности тягового сопротивления и нормированной корреляционной функции культиваторной секции
при различных способах крепления рабочих органов
Приложение Л - Результаты расчета экономических показателей от внедрения усовершенствованного образца пропашного культиватора КРН-
2,8М «Горец»
Приложение М - Акты внедрения результатов исследований
Приложение Н - Дипломы и сертификаты

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Общеизвестно, что при возделывании сельскохозяйственных культур, засоренность полей камнями осложняет проведение технологических операций по обработке почвы. Издержки предприятий, использующих технику на каменистых почвах, возрастают на 10-15 %, при одновременном сокращении срока службы машин на 15-28 % по сравнению с обычными условиями эксплуатации. К числу таких операций относится культивация междурядий пропашных культур, занимающих в Северо-Кавказском Федеральном Округе площадь свыше 370 тыс. га, из которых 77 тыс. га расположены в Республике Северная Осетия-Алания. Только в РСО-Алания от 30 до 50 % земель, на которых возделываются пропашные культуры, засорены камнями.
Для выполнения культивации промышленностью выпускаются специальные машины - культиваторы, которые можно разделить на две большие группы: культиваторы с жестким креплением к раме рабочих органов и культиваторы с шарнирным креплением, реализованным путем параллелограммной подвески рабочих органов. Последние имеют более сложную конструкцию, но положительно себя зарекомендовали, прежде всего, благодаря хорошему копированию микрорельефа поля секциями машины. Однако при их эксплуатации на почвах, засоренных камнями, часто возникают поломки (выгибаются грядили, стойки рабочих органов и т.д.). В последние годы в зарубежном сельхозмашиностроении наметилась тенденция оснащения пропашных культиваторов упругими подвесками рабочих органов или упругими стойками, что позволяет улучшить качество обработки почвы и снизить тяговое сопротивление рабочих органов. Однако применяемые ими стойки и подвески имеют небольшую жесткость и не подходят для работы на почвах, засоренных камнями предгорной и горной зон РСО-Алания.
Перспективным решением этой проблемы является разработка и создание упругих стоек и подвесок рабочих органов, использование которых в сочетании с предохранительными системами позволит повысить надежность пропашных культиваторов и снизить энергозатраты на обработку почвы и обход камней.

поступательной скорости движения. А в опытах Мюллера, снижение тягового сопротивления лап культиваторов на 20-30 % происходило при замене жестких стоек, упругими стойками [97].
Как отмечает Г.Н. Синеоков [78], положительными особенностями лап на упругих стойках является то, что при их работе на каменистых почвах возникает меньше поломок, а при работе во влажной почве с большим количеством соломы и сорняков на поверхности поля они меньше забиваются. Отрицательным в их работе является больший, чем при работе лап на жесткой стойке разброс и перемешивание почвы, а также непостоянство глубины обработки.
В работах Г.А. Рябцева [73-75], на основе проведенных им полевых исследований, дается заключение, что процесс колебания рабочего органа, закрепленного на упругой подвеске объясняется скалываниями в почве, а сам характер колебаний зависит от агротехнических условий (твердость почвы, глубина обработки), скорости движения и конструктивных параметров стойки. Автор отмечает, что упругая подвеска обеспечивает лучшее качество обработки по сравнению с жестко закрепленным рабочим органом, и меньшую забиваемость сорняками.
В качестве рабочей модели предложена модификация известной модели двухфазного взаимодействия с почвой A.C. Кушнарева [53, 55]. В первой фазе лапа подрезает (скалывает) пласт (блок), который, поднимаясь по стойке, деформируется. Одновременно происходит и деформация пружинной стойки, которая накапливает потенциальную энергию. В следующей фазе эта энергия переходит в кинетическую энергию сбрасываемых частиц почвы. Эффективность отбрасывания почвы зависит от жесткости упругой подвески и частоты собственных колебаний. В этой фазе сколотый блок почвы приобретает скорость, большую скорости движения агрегата и отбрасывается вперед и в стороны. В дальнейшем при переходе к повторению первой фазы рабочий орган внедряется в неразрушенную почву, призма волочения уменьшается или вообще исчезает, работа на внутреннее трение между сколотым блоком почвы и неразрушенной почвой сокращается. Такой механизм взаимодействия рабочего органа с почвой естественно сокращает расход энергии на деформации почвы и ведет к уменьшению тягового сопротив-