Совершенствование средств механизации для посева семян зерновых культур

NovaInfo 38, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Просмотров за месяц: 2
CC BY-NC

Аннотация

Работа посвящена анализу существующих заделывающих рабочих органов посевных машин отечественного и зарубежного производства и их модернизации для работы в условиях повышенной влажности почв.

Ключевые слова

СОШНИК, ДИСК, ПОЧВА, БОРОЗДА

Текст научной работы

В связи со сложившейся экономической ситуациеи в стране проблемой дальнейшего развития сельского хозяйства в настоящее время остается увеличение объемов производства зерна. Эту важную государственную задачу необходимо решать на основе внедрения в сельскохозяйственное производство достижении науки, дальнейшей интенсификацией зернового хозяйства, как коллективных товаропроизводителей, так и фермерских хозяйств, путем повышения культуры земледелия, химизации и мелиорации земель, а также освоения и внедрения более современных технологий при возделываний сельскохозяйственных культур.

Известно, что зерновые сеялки выпускаемые в настоящее время и имеющиеся в наличии на сельскохозяйственных предприятиях оборудованы как правило двухдисковыми заделывающими рабочими органами. Однако их использование для посева семян зерновых культур в весенний период года, когда поверхность поля быстро прогревается за счет солнечной энергии в результате чего образуется сухой слой в горизонте 0…3 см, а нижний горизонт (4…8см) имеет влажность 28…30%, приводит к тому, что диски сошников зерновых сеялок залипают почвой. Залипание дисков сошников приводит к нарушению конфигурации борозды, образованию подсошникового холма, снижению качества работы, увеличению тягового сопротивления машинно-тракторного агрегата, в конечном итоге сеялка становится неработоспособной. И до настоящего времени в большинстве сельскохозяйственных предприятий эта проблема остается нерешенной.

Целью нашего исследования является совершенствование технологии и средств механизации. Нами создан новый заделывающий рабочий орган (рис.1.) для сеялки (рис. 2.).

Посевная секция сеялки.</em>
Рисунок 1. Посевная секция сеялки
Общий вид сеялки
Рисунок 2. Общий вид сеялки

В настоящей работе предлагаются результаты теоретического исследования рабочего органа ребристого катка посевной машины.

Выражение для определения сопротивления катка качению может быть записано в виде:

G=q\cdot V, (1)

где q — коэффициент пропорциональности, равный нагрузке на каток для вытеснения единицы объема почвы, V — объем, вытесненный катком почвы.

Для установления формулы, определяющей сопротивление качению колеса, надо определить объем почвы V, вытесняемый катком, и подставить его значение в формулу (1).

Объем вытесняемой почвы может быть рассчитан по формуле:

V = \frac{\alpha^3 \cdot r^2}{3} \cdot B, (2)

или

G = \frac{\alpha^3 \cdot r^2 \cdot B \cdot q}{3}, (3)

где В — ширина обода катка, м; r — радиус катка, м.

Обычно при определении размеров катка измеряют не радиус обода, а его диаметр. Поэтому введем в полученное выражение (3) значения диаметра и преобразуем:

G = \frac{\alpha ^3 \cdot B \cdot D^2 \cdot q}{12}, (4)

где D — диаметр катка, м.

Нашей целью является формирование бороздок для семенного ложа посевной машиной и определение сопротивления качению катка. Необходимо ввести его в полученное выражение. Желательно также освободится от неизвестной нам величины α. Этого можно достигнуть, если выразить α в зависимости от сопротивления.

G=\frac{9P^3 \cdot BD^2q}{4 \cdot G^3}, (5)

Отсюда получим выражение для расчета сопротивления качению катка:

P=\sqrt[3]{\frac{4G^2}{9BD^2q}}, (6)

В соответствии с рис. 2 удельная работа L, производимая при сжатии почвы катком, вдавливающимся на глубину hо, равна

L=\int\limits_0^{h_0}\rho dh=\int\limits_0^{h0}{qh^n}dh=q\frac{h_0^{n+1}}{n+1}, (7)

где q — коэффициент пропорциональности;

\rho — удельное давление, Н/м2.

Принимая, что усилие тяги Р, равное сопротивлению перекатывания, приложено в центре окружности обода катка и зависит только от сжатия почвы в вертикальном направлении, можно считать, что работа на пути S

равна:

PS = SBL, (8)

Схема действующих сил и размеры бороздообразующего катка.</em>
Рисунок 3. Схема действующих сил и размеры бороздообразующего катка

Сопротивление качению (перекатыванию) бороздообразующего катка в соответствии с уравнениями (7) и (8)

P=LB=\frac{qBh_0^{n+1}}{n+1},

В частном случае, если n=1, как приняли Гранвуане и В.П. Горячкин, имеем:

P=\frac{qBh_0^2}{2}, (9)

При n=1/2

P=\frac{2qBh_0^{3/2}}{3}, (10)

Чтобы формула (9) имела удобный для пользования вид, надо исключить из него обычно неизвестную заранее величину hо и внести вместо нее нагрузку G. Из рис. 2 следует, что:

\int\limits_0^{h_0 } dN\cos \alpha= — \int\limits_0^{h_0 }\rho Bdx=G,

С учетом (4) имеем:

G= — \int\limits_0^{h_0}Bqh^n dx, (11)

Так как интегрирование нужно вести в пределах глубины колей, то dx выразим в зависимости от h. Воспользуемся тем, что произведения отрезков пересекающихся хорд АВ и ЕС равны между собой. Тогда имеем:

x^2 = \left[{D-\left({h_0-h}\right)}\right] \cdot \left({h_0-h}\right),

Имея в виду, что величина (h_{o}-h)^{2} относительно мала, можно приближенно считать, что

x^2=D\left({h_0-h}\right),

2xdx = — D dh,

dx= — \frac{D dh}{2x}=\frac{D dh}{2\sqrt{D(h_0-h)}},

Подставляя найденное значение dx в уравнение (11), получим

G = Bq\sqrt{D} \int\limits_0^{h_0}{\frac{h^ndh}{2\sqrt {h_0-h}}}, (12)

Для интегрирования введем обозначение:

h_{o}-h=t^{2}, (13)

Тогда

dt = \frac{dh}{2t},

С учетом пределов интегрирования уравнение (12) примет вид:

G=Bq\sqrt{D}\int\limits_0^{h_0}\frac{\left({h_0-t^2}\right)^n dh}{2t}=Bq\sqrt{D}\int\limits_0^{t=\sqrt{h_0}}\left({h_0-t^2}\right)^n dt, (14)

Применяя бином Ньютона для вычисления величины \left({h_0 — t^2}\right)^n, ограничимся первыми двумя членами, т.е. будем считать, что

\left({h_0 — t^2} \right)^n = h_0^n — nh_0^{n — 1} t^2,

Тогда

G=Bq\sqrt{D}\int\limits_0^{\sqrt{h_0}}{\left({h_0^n-nh_0^{n-1}t^2}\right)}dt==Bq\sqrt{D}\left|{h_0^nt-\frac{nh_0^{n-1}t^3}{3}}\right|_0^{\sqrt{h_0}}=\left({1-\frac{n}{3}}\right) Bq\sqrt{D}h_0^{n+\frac{1}{2}}. (15)

Если каток нарезает бороздку по свежевспаханному полю при n=1, то:

G = \frac{2}{3}Bq\sqrt D h_0^{\frac{3}{2}}, (16)

При работе в более тяжелых условиях (по жнивью) при n=1/2, имеем:

G = \frac{5}{6}Bq\sqrt{D}h_0, (17)

Определим из уравнений (15) и (16) глубину колеи hо и подставим при n=1, тогда:

h_0=\left({\frac{3G}{2Bq\sqrt{D}}}\right)^{\frac{2}{3}}=\sqrt[3]{\frac{9G^2}{4B^2qD}}, (18)

P=\frac{qBh_0^2 }{2}=\frac{qB}{2}\left({\frac{3G}{2Bq\sqrt{D}}}\right)^{\frac{3}{2}}=0.86\sqrt[3]{\frac{G^4}{qBD^2}}, (19)

при n=1/2

h_0=\frac{6G}{5Bq\sqrt{D}}, (20)

P=\frac{2qBh_0^3 }{3}=\frac{2qB}{3}\left({\frac{6G}{5Bq\sqrt{D}}}\right)^{\frac{3}{2}}=0.88\sqrt[3]{\frac{G^3}{qB\sqrt{D^3} }}, (21)

На основании полученных формул можно определить основные параметры бороздообразующего катка посевной машины и оценить энергетические показатели работы машины с новыми рабочими органами, которые важны при создании и проектировании новых посевных агрегатов для работы на увлажненных почвах.

Читайте также

Список литературы

  1. Габаев А.Х., Каскулов М.Х. Агротехническая оценка работы экспериментальной сеялки с фторопластовыми бороздообразующими накладками. Научно-практический журнал «Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В.М. Кокова» №1 2015. С60-63.
  2. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Интенсивная технология возделывания кукурузы в условиях КБР// Научно-практический журнал Известия КБГАУ им. В.М. Кокова. №2– Нальчик, 2015. – C. 84-86.
  3. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Определение плотности почвы на дне борозды при посеве семян зерновых культур сеялками с котковыми заделывающими рабочими органами// Наука и устойчивое развитие. IX Всероссийской научно-практической конференции олодых ученых – Нальчик 2015. С 38-40.
  4. Патент RU №2166242 С1 А01С7/20 Бюл. №13 от 10. 05. 2001г.
  5. Хахов М. А., Каскулов М.Х. Исследование процесса работы ребристых катков посевной машины // Известия КБНЦ РАН, №1 (9). –Нальчик, 2003 г. С. 31-34.

Цитировать

Габаев, А.Х. Совершенствование средств механизации для посева семян зерновых культур / А.Х. Габаев, А.А. Мишхожев. — Текст : электронный // NovaInfo, 2015. — № 38. — URL: https://novainfo.ru/article/3966 (дата обращения: 27.06.2022).

Поделиться