Модернизация средств механизации для посева семян зерновых культур в условиях повышенной влажности

NovaInfo 57, с.77-86, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Язык: Русский
Просмотров за месяц: 1
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

БОРОЗДА, ПОЧВА, ДИСК, СОШНИК

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.
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.
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. С. 60-63.
  2. Бекаров А.Д., Каскулов М.Х., Мишхожев В.Х., Нам А.К., Тешев А.Ш., Хамоков Х.А. Улучшения агрофизических свойств почвы на горных склонах путем механизированного омоложение // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 42. С. 23-29.
  3. Бекаров А.Д., Каскулов М.Х., Мишхожев В.Х., Нам А.К., Тешев А.Ш., Хамоков Х.А. Энергетическая эффективность плоскорезной обработки горных пастбищ // NovaInfo.Ru. 2016 г. № 43. С. 31-35.
  4. Бекаров А.Д., Каскулов М.Х., Мишхожев В.Х., Нам А.К., Тешев А.Ш., Хамоков Х.А. Технологии и средства механизации для восстановления продуктивности горных кормовых угодий // NovaInfo.Ru. 2016 г. № 43. С. 25-31.
  5. Жеруков А.В., Пазова Т.Х. ЭВОЛЮЦИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ БОРЬБЫ С ВОДНОЙ ЭРОЗИЕЙ НА СКЛОНАХ // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 41. С. 25-31.
  6. Бекаров А.Д., Каскулов М.Х., Мишхожев В.Х., Нам А.К., Тешев А.Ш. Основные положения концепции защиты склоновых почв от смыва // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 42. С. 86-89.
  7. Жеруков А.В., Пазова Т.Х. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СКЛОНОВОГО СТОКА, ПРИ КОТОРЫХ НАЧИНАЕТСЯ ВОДНАЯ ЭРОЗИЯ // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 41. С. 31-38.
  8. Пазова Т.Х., Жеруков А.В. ЗАЩИТА ПОЧВ ОТ ЭРОЗИИ // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1511-1516.
  9. Пазова Т.Х., Жеруков А.В. ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ РАЗВИТИЯ ДЕГРАДАЦИИ СКЛОНОВЫХ ПОЧВ // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1533-1536.
  10. Пазова Т.Х., Дзуганов В.Б. Обоснование состава парка машин машинно-технологических станций // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 10. - С. 2.
  11. Жеруков А.В. Обзор научных исследований процесса раздачи грубых кормов // NovaInfo.Ru. 2016 г. № 52. С. 49-59.
  12. Жеруков А.В. Анализ конструкции машин для переработки и раздачи кормов, сформированных в рулонные тюки // NovaInfo.Ru. 2016 г. №52. С. 40-49.
  13. Жеруков А.В. Про технику разведения крупнорогатых скотов // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 54. С. 34-42.
  14. Жеруков А.В. Обзор научных исследований процесса раздачи грубых кормов // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 52. С. 49-59.
  15. Книга Ю.А., Мишхожев А.А. Особенности обоснования технических средств для противоэрозионной обработки почв // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 42. С. 46-53.
  16. Мишхожев А.А. О повышении продуктивности растительного покрова на горных кормовых угодьях после обработки модифицированным плоскорезом в условиях Кабардино-балкарской республики // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1352-1355.
  17. Афасижев Т.А., Гергов З.С., Мишхожев А.А. Степень влияния модифицированного плоскореза на растительных покров кормовых угодий при обработке // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 1841-1845.
  18. Мишхожев А.А. О видах повреждений клубней картофеля при работе рабочих органов картофелеуборочных комбайнов // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 2122-2124.
  19. Мишхожев А.А. О различных видах повреждений клубней картофеля // В сборнике: Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. I Международная научно-практическая Интернет-конференция, посвященная 25-летию ФГБНУ "Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия". 2016. С. 2125-2127.
  20. Мишхожев А.А. К вопросу о выборе рациональных параметров работы модифицированного плоскореза для оценки степени влияния рабочих органов на тяговое сопротивление агрегата // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 3. № 41. С. 16-23.
  21. Мишхожев А.А. Оценка затрачиваемой энергии при применении модифицированного плоскореза на горных склонах // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 41. С. 39-43.
  22. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. Технологии и средства механизации для восстановления продуктивности горных кормовых угодий в условиях Кабардино-Балкарской республики // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 1. № 38. С. 87-91.
  23. Мишхожев В.Х. Естественно-производственные условия проведения работ по плоскорезной обработке горных кормовых угодий в Кабардино-Балкарской республике // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 1. № 38. С. 103-109.
  24. Мишхожев В.Х. Методы сохранения и частичной компенсации потерь мощности дизельного двигателя при работе в горных условиях // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 1. № 39. С. 38-42.
  25. Мишхожев В.Х. Механизированное улучшение свойств почвы на горных склонах путем обработки модифицированным плоскорезом // NovaInfo.Ru. 2015. Т. 1. № 39. С. 42-47.

Цитировать

Каскулов, М.Х. Модернизация средств механизации для посева семян зерновых культур в условиях повышенной влажности / М.Х. Каскулов. — Текст : электронный // NovaInfo, 2016. — № 57. — С. 77-86. — URL: https://novainfo.ru/article/9886 (дата обращения: 01.12.2022).

Поделиться