WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ

А5аев, Василий Васильевич

1. Параметры текнолозическозо процесса оБраБотки

почвы дисковым

почвооБраБатываютцим орудием

1.1. Российская государственная Библиотека

diss.rsl.ru

2003

Л5аев, Василий Васильевич

Параметры текнологического процесса

о5ра5отки почвы дисковым почвоо5ра5атываю1цим

орудием [Электронный ресурс]: Дис....

канд. теки, наук

: 05.20.01.-М.: РГЕ, 2003 (Из фондов Российской Государственной Библиотеки) Сельское козяйство — Меканизация и электрификация сельского козяйства — Тракторы, сельскокозяйственные машины и орудия — Почвоо5ра5атываю1цие машины и орудия — Типы U виды плугов — Дисковые.

Текнологии и средства меканизации сельского козяйства Полный текст:

http://diss.rsl.ru/diss/03/1102/031102001.pdf Текст воспроизводится по экземпляру, накодятцемуся в фонде РГБ:

Л5аев, Василий Васильевич Параметры текнологического процесса о5ра5отки почвы дисковым почвоо5ра5атываю1цим орудием Краснодар Российская государственная Библиотека, год (электронный текст).

Ш: ov-fA^^v кУБА}д:кии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АБАЕВ Василий Васильевич УДК 631.316.

ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГР1ЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ДИСКОВЫМ

ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИМ ОРУДИЕМ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор ТРУБИЛИН Евгений Иванович.

Краснодар,

СОДЕРЖАНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И НАУЧНЫЕ ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ технологий обработки почвы под посев повтор­ 1.2. Обзор методов подхода к решению задач минимизации 1.3. Анализ теоретических исследований дисковых сфериче­ ских рабочих органов почвообрабатывающих орудий 1.4. Методы определения энергетической эффективности ро­ 1.5. Выявление перспективного направления исследования и

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Программа теоретических и экспериментальных иссле­ 2.2. Методика разработки конструктивной схемы ротацион­ 2.3. Методика проведения полевого факторного эксперимен­

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕН­

ТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

3.1. Синтез принципиальной конструктивной схемы ротаци­ 3.2. Результаты исследования работоспособности разрабо­ 3.3. Результаты теоретических исследований закономерно­ стей взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой 3.4. Теоретическое обоснование радиуса дисков 3.5. Математическая модель закономерностей изменения ра­ 3.6. Математическая модель производительности агрегата 3.7. Результаты оптимизации параметров агрегата

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТА­

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНР1Я ПРОИЗВОДСТВУ

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важных источников повышения эффективности сельскохозяй­ ственного производства являются повторные посевы. В Краснодарском крае посевы таких культур занимают до 300 тыс. га, из них кукуруза - около 90 % Целью обработки почвы под повторный посев кукурузы на зеленый корм является качественная разделка почвы, измельчение пожнивных остат­ ков и их равномерное распределение в обрабатываемом слое, сохранение поч­ Трудности качественной обработки слитых черноземов Кубани при подготовке их к посеву пожнивной кукурузы обусловлены высоким сопро­ тивлением почвы и образованием больших почвенных глыб после отвальной вспашки. Для измельчения глыб требуется производить несколько проходов по полю тяжелых машинно-тракторных агрегатов, которые в большинстве случаев оборудованы примитивными энергонеэффективными самодельными приспособлениями: движки-волокуши, изготовленные из рельс или труб с на­ варенными на них зубьями и т. п. Это приводит к чрезмерному уплотнению почвы, потере влаги, высокому потреблению энергии.

Дисковые почвообрабатывающие рабочие органы позволяют получать высокие урожаи пожнивной кукурузы, но применение существующих диско­ вых почвообрабатывающих орудий требует проведения многократных (трех и более) проходов агрегатов по полю. На засоренных полях происходит нама­ тывание растительности на дисковые батареи, имеющие одну общую ось.

Исследование проводилось в соответствии с планом НИР КГАУ на 2001-2005 г.г. по теме П. «Разработать и внедрить рабочие органы для энер­ госберегающих технологий», подраздел 11.1.4. «Совершенствование техноло •ц' : гий, технических средств и рабочих органов почвообрабатывающих машин».

Цель работы - теоретическое исследование и экспериментальное обос­ нование оптимальных значений конструктивных параметров дискового поч­ вообрабатывающего орудия Предмет исследования - взаимосвязи и закономерности технологиче­ ского процесса обработки почвы дисковым почвообрабатывающим орудием.

Объект исследования - технологический процесс обработки почвы дисковым ротационным почвообрабатывающим агрегатом.

Методы исследований предусматривали синтез принципиальной ком­ поновочной схемы дискового ротационного почвообрабатывающего орудия методами морфологического анализа, разработку математической модели взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой и последующие экспериментальные исследования на основе планирования многофакторных экспериментов и регрессионного анализа опытных данных с использованием ПЭВМ.

Научную новизну составляют:

• синтез принципиальной конструктивной схемы ротационного поч­ вообрабатывающего орудия, с использованием комбинаторных методов поис­ ка новых технических решений;

• закономерности взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой с учетом отклонения вектора реакции почвы на рабочий орган от на­ правления вектора его абсолютной скорости;

• математические модели закономерностей изменения эксплуатаци­ онных показателей ДРПА.

Практическую значимость составляют:

• конструкция дискового ротационного почвообратывающего орудия;

• оптимальные режимы работы и параметры дискового ротационного почвообрабатывающего орудия;

• режимы работы ротационного почвообрабатывающего орудия.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И НАУЧНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ технологий обработки почвы под посев повторных культур 1.1.1. Почвенно-климатические условия Краснодарского края весьма благоприятны для выращивания поукосных и пожнивных культур [2, 8, 15, 115]. В крае посевы таких культур занимают до 300 тыс. га. Наиболее рас­ пространенной культурой повторных посевов, занимающей около 90 % от всей площади, является кукуруза [2, 98].

Почву под пожнивные посевы обрабатывают в период высоких тем­ ператур и низкой относительной влажности воздуха.

О. • ' " Рис. 1.1. Динамика среднесуточных температур и количества осадков в Это приводит к ее быстрому иссушению, особенно при глубоких от­ вальных обработках. В связи с этим сложилось мнение, что почву под пож­ нивные культуры следует рыхлить мелко [36].

В работе [36] на основе анализа различных способов обработки почвы под посев пожнивных культур отмечается, что в предгорных районах Север­ ного Кавказа^лучше обеспеченных влагой, основным способом обработки почвы является отвальная пахота на 0,18-0,22 м с боронованием и прикаты ванием. При недостатке влаги необходимо применять лущение на глубину 0,13-0,17 м с боронованием и прикатыванием.

В степных районах Северного «Кавказа, где в летний период осадков выпадает мало, лущение проводят на 0,13-0,17 м с боронованием и прикаты­ ванием. В благоприятные по влажности годы и при орошении проводят от­ вальную пахоту на 0,18-0,22 м и глубже с боронованием и прикатыванием.

В неблагоприятные по влажности годы под пожнивные посевы более эффективно лущение почвы лемешными лущильниками или тяжелыми дис­ ковыми боронами на 0,13-0,17 м по сравнению с отвальной пахотой на 0, 0,22 м.

Для лучшего сохранения почвенной влаги иногда одновременно со скашиванием предшественника ? проводят лущение почвы между валками на глубину 0,06-0,08 м дисковыми лущильниками. Занятая валками полоса рых­ лится лущильником, прицепленным к комбайну, подбирающему валки.

Вслед за сволакиванием соломы почва пашется на глубину 0,16-0,22 м [75].

Под руководством доктора сельскохозяйственных наук Н. И. Перегу дова были проведены опыты по установлению влияния различных способов обработки почвы на урожай пожнивной кукурузы, результаты которых при­ ведены в таблице 1.1 [75]^ При этом установлено, что лущение дисковыми лущильниками обес­ печивает повышение урожая зеленой массы в среднем на 5,5 % по сравнению со вспашкой на 20-22 м Таблица 1.1.Зависимость урожайности пожнивной кукурузы от способа обработки почвы (по результатам 5-летних исследований) [75] Вспашка на 0,20-0,22 м (кон­ Лущение корпусным лу­ щильником на 0,12-0,14 м.

Лущение дисковым лущиль­ ником на 0,07-0,10 м.

Однако в отдельные годы дискование не дает положительных резуль­ татов из-за того, что эти орудия не обеспечивают хорошей разделки верхнего слоя почвы. Диски неравномерно заглубляются, в результате чего почва мес­ тами быстро пересыхает, что приводит к получению неровных и недружных всходов или даже к полной их гибели.

Опыты, проведенные на Краснодарской опытной станции по живот­ новодству, показали, что применение мелкой и глубокой вспашки с оборотом пласта в сухие годы снижает урожай пожнивных культур. Обработка почвы дисковыми лущильниками на глубину 0,08-0,12 м дала возможность полу­ чить хороший урожай зеленой массы пожнивной кукурузы — 106 ц/га против 71,2 ц/га при вспашке на глубину 0,14-0,16 м и 68,3 ц/га - при вспашке на 0,20-0,22 м. Вследствие сухости почвы пахота получалась глыбистой, а заде­ ланные пожнивные остатки усилили просыхание почвы. Несмотря на ее при катывание после посева, всходы получились недружными, тогда как после дискования они были более равномерными.

Пожнивная кукуруза, посеянная после дождя на поле, вышедшем из под озимой пшеницы на зерно, дала урожай зеленой массы: при дисковании на глубину 0,08-0,10 м - 112,4 ц/га, а при вспашке на 0,20-0,22 м - 146 ц/га.

Снижение урожая кукурузы при дисковании объясняется тем, что в этом случае верхний увлажненный слой почвы быстрее теряет влагу, чем при за­ пашке его на глубину 0,14-0,18 м [75].

На основании изложенного можно заключить, что в подготовке почвы под пожнивные посевы шаблона не может быть. В сухую погоду лучше при­ менять мелкую обработку почвы, а влажР1ую почву следует обрабатывать глубоко с оборотом пласта [32,36, 49, 70, 75, 109, 115].

1.1.2. Для получения дружных всходов необходимо хорошо рыхлить верхний слой почвы. С этой задачей успешно могут справляться ротацион­ ные культиваторы, которые также способствуют повышению урожая. На участках, обработанных ротационными рабочими органами, всходы кукуру­ зы появляются на 3-5 дней раньше, чем на вспаханных, и развиваются быст­ рее [84].

По данным профессора Блажнего Е. С, слитые черноземы Краснодар­ ского края занимают 205 тыс. га [10]. Установлено, что применение ротаци­ онных почвообрабатывающих орудий на таких почвах дает положительный эффект за счет увеличения воздухоемкости обработанного слоя.

Биологическая активность почвы в большинстве случаев находится в прямой корреляционной взаимосвязи с плодородием почвы и урожайностью растений. На это обращал внимание еще в конце прошлого столетия русский агроном Овсинский И. Е. Он, перечисляя достоинства так называемой «новой системы земледелия», включающей мелкую обработку на глубину 0,05 м, писал, что бактерии при этом находят самые благоприятные условия для сво­ его развития в почве и, очень быстро размножаясь, «приспособляют землю к плодородию» [61].

Результаты микробиологических исследований, приведенные в табли­ це 1.2, показывают, что наиболее благоприятные условия для микроорганиз­ мов складываются в результате активного крошения и перемешивания почвы фрезой на глубину 0,15 м. Дискование дало несколько худшие результаты из за меньшей глубины обработки почвы, слабого измельчения растительных остатков и перемешивания их с почвой.

Таблица 1.2.Численность микроорганизмов в почве Способ обработки 1.1.3. в последние 20-30 лет в сельском хозяйстве России серьезно обострилась проблема почвенного плодородия. Это вызвано тем, что в тече­ ние продолжительного времени в сельскохозяйственном производстве ак­ тивно применялись интенсивные технологии сельскохозяйственных культур, основанные на широком применении средств химизации и комплексе интен­ сивных обработок почвы. Вынос питательных веществ не компенсировался пожнивными и растительными остатками, вносимыми органическими удоб­ рениями. Это привело к деградации почв [2].

Наиболее отчетливо это проявилось в южных регионах России, вклю­ чая и Краснодарский край. В почвах Краснодарского края в среднем за год содержание гумуса снижается на 0,03 %. Если учесть, что накопление гумуса идет сотни и даже тысячи лет, а разрушение значительно быстрее (десятки лет), то проблема сохранения его запасов в почве является актуальной и дос таточно сложной. В качестве дополнительного источника органических удобрений, как доказано многочисленными исследованиями, весьма эффек­ тивны измельченная солома и стебли других сельскохозяйственных культур.

Многолетними исследованиями коллектива ученых Кубанского государст­ венного агроуниверситета под руководством профессоров Е. И. Трубилина, Н. Г. Малюги и F. Г. Маслова установлено, что заделку незерновой части урожая наиболее целесообразно осуществлять по технологии, при безотваль­ ной обработке почвы с перемешиванием измельченной незерновой части урожая с почвой на глубину 0,10-0,12 м ротационными почвообрабатываю­ щими рабочими органами бесприводного типа или почвенными фрезами.

При этом также было установлено, что нерационально использовать для за­ делки незерновой части урожая дисковые бороны или лемешно-отвальные плуги, так как они обеспечивают некачественное перемешивание раститель­ ных остатков с почвой [1,2, 32, 36, 37, 48, 49, 56, 57, 61, 70, 75, 76, 89, 96, 98, 101, 102, 103, 104, 107, 109, 114, 115].

Имеющийся материал позволяет сделать следующие выводы:

1. Подготовка почвы под посев пожнивной кукурузы на Кубани осу­ ществляется в наиболее засушливый период года, когда средняя многолетняя температура составляет 23-26 ^С, а относительная 2. Обработка почвы под пожнивные культуры должна способствовать сохранению влаги и получению дружных всходов.

3. Обработка почвы под посев пожнивной кукурузы зависит от по­ годных условий, в сухую погоду наилучшие результаты получают­ ся при безотвальной обработке почвы на глубину 0,12-0,15 м.

4. Ротационные машины (почвенные фрезы) обеспечивают качест­ венную разделку почвы, что способствует получению дружных всходов, повышает плодородие почвы за счет хорошего перемеши­ вания растительных остатков с почвой на глубину 0,10-0,15 м, но использование этих машин сдерживается их высоким энергопо­ треблением и низкой производительностью.

5. Дисковые почвообрабатывающие орудия (бороны и лущильники) менее энергоемки и более производительны по сравнению с поч вофрезами, но обеспечивают менее качественную разделку почвы, измельчение и перемешивание с почвой растительных остатков при недостаточной глубине обработки.

1.2. Обзор методов подхода к решению задач минимизации затрат энергии Известно, что в силу диалектичности природы всякое явление мате­ риального мира раздваивается на взаимоисключающие противоположно­ сти, и взаимодействие между ними является движущей силой всякого дви­ жения, развития, прогресса. Чтобы правильно понять сущность любого процесса, явления, законов его развития, необходимо уметь выделить диа­ лектические противоречия этого явления и найти способы их разрешения.

Разрешение каждого противоречия будет шагом, «скачком» на пути разви­ тия. Это универсальное правило в полной мере относится и к процессу почвообработки.

Конечной целью сельскохозяйственных работ является получение максимального урожая с минимальными затратами. Для того, чтобы полу­ чить высокий урожай, необходимо в сжатые сроки и с высоким качеством провести подготовку почвы к посеву. Но высокая интенсивность процесса обработки почвы требует значительных энергозатрат, это явление очевид­ но и неизбежно, ведь, например, кинетическая энергия является функцией второй степени скорости.

Именно в этом и заключается основное диалектическое противоре­ чие почвообработки: с одной стороны - необходимо стремиться к повы­ шению качества обработки почвы, а с другой— необходимо стремиться к снижению затрат на ее проведение.

ПОВЫШЕНИЕ СНИЖЕНИЕИЕ

КАЧЕСТВА ЗАТРАТ

ОБРАБОТКИ НА ОБРАБОТКУ

ПОЧВЫ ПОЧВЫ

Рис. 1.1. Основное диалектическое противоречие почвообработки Сложились три основных способа разрешения основного диалекти­ ческого противоречия обработки почвы дисковыми почвообрабатываю­ щими орудиями:

1. Совершенствование конструкций рабочих органов.

почвообрабатывающих машин.

3. Оптимизация схемы расстановки рабочих органов.

Решение этих задач проводилось экспериментально-теоретически или чисто эмпирически.

Рабочие органы находятся в непосредственном контакте с обраба­ тываемой почвой, воспринимая ее сопротивление. При этом возникает ес­ тественное желание изменить их конструкцию таким образом, чтобы со­ противление почвы уменьшилось, а качество обработки улучшилось, или хотя бы не ухудшилось. Поэтому многие исследователи шли по первому пути разрешения основного диалектического противоречия почвообработ­ ки [19, 38,41, 42,43,50, 51, 80,91, 93, 97, 108, 113, 121].

Однако, после разрешения основного диалектического противоре­ чия почвообработки по первому способу возникают новые противоречия.

В частности, между усовершенствованной конструкцией рабочего органа и устаревшей конструкцией самого культиватора. Старая конструкция куль­ тиватора не дает новым рабочим органам в полной мере реализовать свои потенциальные возможности. Можно заключить, что первый способ разрешения основного диа­ лектического противоречия почвообработки является неполным, однобо­ ким. Несистемный характер первого способа не дает возможности в пол­ ной мере реализовать положительные качества, заложенные в конструк­ цию новых рабочих органов.

Вторым способом разрешения основного диалектического противо­ речия почвообработки является улучшение конструктивных элементов машины в целом [12, 13, 16, 22, 23, 27, 29, 34, 41, 42, 64, 65, 66, 67, 68, 92, 94, 95, 96, 110, 112, 118, 119, 122, 127].

Как и в первом случае, после разрешения основного диалектическо­ го противоречия по второму способу, возникают новые, вторичные проти­ воречия, например, между усовершенствованной конструкцией машины и устаревшей конструкцией рабочего органа.

Поэтому целесообразно искать комплексные, системные пути раз­ решения основного диалектического противоречия почвообработки, кото­ рые позволяют определить оптимальные значения конструктивных пара­ метров орудия в результате системного анализа процесса взаимодействия рабочей машины и обрабатываемого материала при агрегатировании с трактором конкретной марки.

1.3. Анализ теоретических исследований дисковых сферических рабочих Вращение рабочих органов является основным отличительным при­ знаком ротационных почвообрабатывающих мащин и орудий. Совокупность ротационных рабочих органов и устройство, на котором они закреплены, на­ зывают ротором.

Важнейшим признаком, характеризующим ротационные машины и орудия, является расположение оси вращения ротора в пространстве. Про­ фессор Ф. М. Канарев приводит их классификацию по этому признаку (см.

рис. 1.3.) [41, 42,].

Рис. 1.3. Классификация ротационных машин и орудий по расположе­ нию оси вращения;

А - горизонтально-поперечное;

Б - вертикальное;

В продольное;

Г - повернутое;

Д — поперечно-наклоненное;

Е — наклоненное;

Оси дисковых лущильников и борон обычно повернуты к направле­ нию движения агрегата под определенным углом. Следовательно, их роторы относятся к классу F.

У дискового плуга ось вращения дисков не только повернута к на­ правлению движения пахотного агрегата, но и наклонена к вертикали, следо­ вательно, ротор дискового плуга относится к классу Ж. Такая установка дис­ ка позволяет добиться наиболее интенсивного воздействия рабочего органа на обрабатываемую почву, поэтому нас в первую очередь интересовал имен­ но этот вариант установки диска.

Приведенная классификация охватывает всю совокупность возможно­ го расположения оси вращения роторов в пространстве и, таким образом, об­ легчает систематизацию теории.

Теоретическим исследованиям дисковых сферических почвообраба­ тывающих рабочих органов посвящены исследования таких ученых как (В.

П. Горячкин, Ф. М. Канарев, И. М. Панов, Нерли, Г. И. Синеоков, Хачатрян, В. В. Богатырев, В. С. Василинин, П. С. Нартов, Гордон, Тейлор, Е. А. Коч кин и др.

Наиболее ранними из выявленных исследований сферических дисков являются работы профессора N. Nerli [122]. Он определил момент сил тре­ ния JVL полностью заторможенного сферического диска:

где f - коэффициент трения почвы о поверхность диска;

Р - удельное давление;

^ - расстояние от центра диска до точки приложения равнодействующей сил сопротивления.

Тангенциальную составляющую S реакции почвы на рабочую по­ верхность диска N. Nerli определил из выражения:

в результате расчетов по формуле (1.2) он установил, что по сравне­ нию с полностью заторможенным диском, когда тангенциальная составляю­ щая составляет свободно вращающийся сферический диск подвергается воздействию тан­ генциальной составляющей, величина которого меньше в несколько раз:

N. Nerli сделал вывод о том, что вращение диска уменьшает коэффициент трения f до величины fy, которую он назвал "истинным коэффициентом трения":

При этом все расчеты проводились с допущением, что давление поч­ вы на диск распределяется равномерно и диск погружен в почву до полови­ ны.

Баланс сил, по мнению N^Nerli, в проекциях на продольную ось имеет вид:

Где Г - тяговое сопротивление агрегата;

Г/ — сопротивление самопередвижения (холостого хода);

Т2 - отделение пласта;

T — сопротивление, обусловленное трением и адгезией почвы и поверх­ ности диска;

7j — сопротивление, обусловленное трением в оси вращения диска;

Тб — сопротивление, обусловленное разрушением пласта и перемешива­ нием почвенных частиц;

Г/ — сопротивление, обусловленное сообщением пласту кинетической энергии;

Гд — сопротивление, обусловленное случайными факторами.

В рассматриваемой работе приводится методика расчета составляющих баланса сил (1.7) Г/ - Tj.

Полевые опыты проводились на рыхлых почвах, с целью уменьшения трех последних составляющих, расчеты выполнены для того же случая. При­ менялся диск диаметром 0,61 м, угол атаки составлял 53°, угол наклона 24°, ширина захвата 0,34 м, глубина обработки 0,25 м.

Основоположник земледельческой механики В. П. Горячкин исследовал движение почвы по поверхности сферического диска [27], переходя к нему от плоского и трехгранного клина. Горизонтальная составляющая Р реакции почвы на диск определялась исходя из нормальной реакции Л^:

где X — угол между нормалью к диску и направлением движения.

Г. Н. Синеоков [93, 94, 95] исследовал геометрию сферических дисков, так как она является решающим фактором обеспечения их работоспособно­ сти. Он рассмотрел некоторые вопросы кинематики, дал основные соотно­ шения, необходимые при проектировании дисковых орудий, исходя из ана­ лиза экспериментальных данных. Рекомендуется угол постановки диска к направлению движения принимать равным 35М5°, угол заточки по условиям прочности и износоустойчивости должен быть не менее 10°-15°, а задний угол - 3°-5°.В результате рассмотрения кинематики плоских и сферических дисков, автор приходит к выводу, что резание лезвием свободно вращающе­ гося диска происходит без скольжения.

X. А. Хачатрян рассматривал движение сферического диска как сложное перемещение в направлении поступательного движения и вращение вокруг оси [108]. Принимая предположение, что диск катится со скольжением, в ре­ зультате чего траектория движения его точек представляет собой удлинен­ ную циклоиду, автор получил уравнение движения в проекциях на непод­ вижные координатные оси:

y=R cos (p cos a-r sin ©(sin a+cos 0 sin j3}i-{r-hAr)sm J3;

(1.9) z = [(r+Ar)-r cos ©Jcos/? - (r+Ar} где 0 - угол поворота диска;

f - радиус кривизны диска;

(r+Arj - фиктивный радиус окружности, по которой диск катится без скольжения;

R -радиус сферы диска;

(р - центральный угол.

При этом дифференциальное уравнение движения частицы почвы по ра­ бочей поверхности сферического диска в неподвижных координатах имеет вид:

где Л^ - нормальная реакция поверхности;

g - ускорение свободного падения;

У - коэффициент трения;

V - скорость движения почвенной частицы;

V,V,V - проекции скорости частицы на неподвижные координат ные оси.

Рассматривая движение частицы по поверхности сферы без учета коэф­ фициента трения у, автор определил нормальную реакцию N и ускорение частицы почвы, допустив, что величина деформации прямо пропорциональна ускорению. Уравнения абсолютного движения частицы почвы, взаимодейст­ вующей с рабочей поверхностью диска, в неподвижных координатах состав­ лены для случая, когда N=COnst. Расчет тягового сопротивления дисковых плужных корпусов с учетом распространения упругих волн в почве продела­ ли [16] Gupta С. Р. и Pandya А. С. Учитывались потери на трение между час­ тицами почвы, происходящие в результате возникновения волн под действи­ ем движущегося рабочего органа. Энергетический баланс дискового орудия складывается, по мнению авторов, из затрат:

Ei — на сжатие почвы перед диском;

Ег - на резание;

Ез — кинетическая энергия вращающегося диска;

Е4 - кинетическая энергия отбрасываемого пласта;

Ез - на преодоление сил трения почвы по диску;

Еб - на подъем пласта;

Ej - на изгиб пласта;

Eg - на преодоление трения в подшипнике.

Предложены формулы для вышеперечисленных составляющих и произ­ веден расчет по ним. Утверждается, что более 66 % суммарных затрат энер гии составляют затраты на сжатие почвы перед диском и более 30 % - на преодоление сил трения почвы о диск. Менее 3 % составляют затраты по ос­ тальным шести составляющим.

Расход энергии на сжатие, почвы перед диском с учетом рассеяния и возникновения упругой волны рассчитывался по формуле:

где СС и Р ' углы атаки и наклона диска;

/ - пройденный путь;

С - скорость распространения волны в почве;

V - скорость перемещения орудия;

А J - площадь сечения пласта.

Потери энергии на преодоление сил трения диска о почву:

где Ц - коэффициент трения почва-металл;

g - ускорение силы тяжести;

Щ - угол между касательной к поверхности диска в центре приложения сил и горизонталью;

Г - радиус кривизны диска;

Q - поперечная составляющая силы тяги:

где (У - напряжение динамического сжатия;

t - толщина диска.

При определении величины угла ^ использовалось уравнение:

Значительное число работ П. С. Нартова посвящено исследованиям дис­ ковых почвообрабатывающих рабочих органов [64, 65, 66, 67, 68]. Анализ скоростей движения почвенной частицы в различных зонах соприкосновения с диском позволил ему сделать вывод о том, что вращение диска, как и его геометрические параметры, влияет на скорость и траекторию относительного перемещения пласта, и его конечное положение. Он установил, что пласт почвы перемещается в направлении движения меньше на 15-20 % у вращаю­ щегося диска, чем у заторможенного, а в поперечном направлении - наобо­ рот, перемещение почвы оказывается меньшим у заторможенного диска.

Увеличение угла атаки СС и уменьшение угла наклона диска р ведет к уве­ личению продольного перемещения почвы и к сгруживанию ее перед диском при CC^AS. Сгруживание уменьшается, если одновременно с увеличени­ ем угла атака увеличивается и угол наклона. Поперечное перемещение пла­ ста с увеличением СС вначале интенсивно возрастает, затем рост замедля­ ется. Максимальное перемещение средней точки пласта, равное 0,35 м, было отмечено при СС = 55 и /? = О. При Of : 15 перемещение почвы не на­ блюдалось. Увеличение )^ при всех значениях Of значительно уменьшало поперечное перемещение почвы. Утверждается, что диаметр диска и радиус его кривизны не оказывают существенного влияния на это перемещение.

Перемещение и перемешивание почвы дисковыми рабочими органами исследовали многие другие ученые в различных почвенно-климатических условиях. Они изучали влияние на этот показатель углов установки, диамет pa и радиуса кривизны диска, а также скорости его вращения. Полученные результаты аналогичны вышеприведенным [118,119, 120,124,126,127].

Качественные и энергетические показатели работы дисковых почвооб­ рабатывающих орудий зависят от характера резания почвы. В работе [93] ут­ верждается, что у затормолсенного диска происходит резание почвы со скольжением, кроме небольшого участка дуги резания, расположенной непо­ средственно у поверхности почвы. У вращающегося диска почти по всей ра­ бочей зоне происходит резание без скольжения, лишь при большой глубине обработки непосредственно у самой поверхности почвы происходит резание со скольжением. Поэтому, следуя выводам академика В. А. Желиговского [34]^ можно заключить, что у вращающегося диска на резание лезвием затра­ чивается большее усилие, чем у заторможенного.

В работах П. С. Нартова [64, 65, 66, 67, 68] подробно рассмотрены во­ просы движения плужных сферических дисков в почве, даны методы опреде­ ления их конструктивных параметров и расстановки, большое внимание уде­ лено качеству, но силы, действующие на них при работе, определялись толь­ ко экспериментальным путем. Исследовалось изменение продольной, попе­ речной и вертикальной составляющих главного вектора элементарных сил сопротивления почвы, действующих на диск, в зависимости от углов его по­ становки на установке типа ВИСХОМ [64, 93]. Использовались диски с ра­ диусом кривизны г = 0,7 м и диаметром Z) = 0,65 м. Поступательная скорость составляла 4 км/ч. Оказалось, что удельное рабочее сопротивление P^yd при изменении CZ и неизменном у^ имеет явно выраженный минимум при ОС = 25-35°. Рост этой силы при меньших значениях б Г объясняется автором уве­ личением количества разрезов на ширину захвата орудия. Увеличение /%«/ при а) 3 5 объясняется повышением интенсивности деформащ1и пласта и увеличением перемещения почвенной массы. Увеличение угла наклона диска р приводило к уменьшению P^yd, что объясняется более плавным наполза нием пласта на диск, уменьшением деформации и дальности перемещения пласта. При открытии борозды рабочее сопротивление диска оказалось в 1, 1,8 раз выше, чем при работе с открытой бороздой. Торможение диска увели­ чивало Р^ги/, однако с ростом СС разница между рабочим сопротивлением свободно вращающегося и заторможенного дисков сглаживается.

Gordon Е. D. [121J при исследовании зависимости тягового сопротивле­ ния от угла атаки (X минимальные значения силы тяги получил уже в зоне СХ^45. в его опытах использовался диск с радиусом кривизны г = 0,56 м и диаметром D = 0,65 м. Поступательная скорость составляла 3,54 км/ч. Повы­ шение тягового сопротивления в зоне СС 45 объясняется увеличением площади соприкосновения между выпуклой стороной диска и стенкой бороз­ ды. При (X 45 наблюдалось резкое увеличение тягового сопротивления:

Taylor Р. А. [125] тензометрировал в полевых условиях диски диаметром D = 0,61 м при поступательной скорости 6,4 км/ч при различных углах атаки и наклона на серых илисто-глинистых почвах полу^1ил прямолинейную зави­ симость прироста тягового сопротивления Р^ с увеличением угла атаки ^.

Поперечная составляющая Ру главного вектора Р элементарных сил со­ противления почвы в тех экспериментах П. С. Нартова, где исследовалась его зависимость от углов атаки ОС, имеет четко выраженный максимум в зоне ^ = 3 0 - 3 5. Уменьшение ее при ^ 30 объясняется возникновением противодавления, создаваемого стенкой борозды на тыльную сторону диска.

Увеличение угла наклона диска у приводило к значительному снижению Т' в результате уменьшения дальности отбрасывания пласта. При открытии бо­ розды /^, увеличивался, особенно когда рабочий орган устанавливался под большими углами атаки ^. Значения Ру при открытии борозды и нормаль­ ной работе мало отличаются, когда диск установлен под малыми углами ата ки, У заторможенного диска Ру меньше, чем у вращающегося, так как уменьшается дальность отбрасывания пласта.

В опытах Gordon Е. D. [121] поперечная составляющая Ру реакции поч­ вы на диск заметно растет с увеличением угла атаки ^, хотя в отдельных опытах после 46 она уменьшается. Taylor Р. А. [125] наблюдал с ростом ^ вначале возрастание Ру, а затем - уменьшение. Точка экстремума в его опы­ тах зависит от угла наклона Р. При Р =5 максимум Ру достигается в зоне С^ = 40, при Р = 15 он смещается в зону СС = 45, а когда Р = 25, максимум достигался в зоне ^ = 50.

Вертикальная составляющая Pz главного вектора сил сопротивления почвы по данным [64, 66, 68] зависит главным образом от угла атаки СС, G его ростом она резко уменьшается, а при СХ = 45 и р = 15 переходит через ноль и принимает отрицательные значения, то есть способствует за­ глублению. Авторы объясняют это тем, что работа сферического плужного диска на малых углах атаки приближается по характеру к работе дискового ножа, у которого вертикальная составляющая силы тяги направлена вверх и имеет значительную величину. С увеличением угла наклона диска при малых углах атаки /'г увеличивается, а при больших уменьшается, способствуя за­ глублению, кроме слз^ая, при котором угол наклона достигает такой величи­ ны, когда возникает контакт между выпуклой стороной диска и стенкой бо­ розды. Увеличение радиуса кривизны при больших углах атаки приводило к увеличению /*г, а при малых - эта сила уменьшалась. У заторможенных дис­ ков Р^ меньше, чем у свободно вращающихся. Открытие борозды при боль­ ших углах атаки характеризуется уменьшением Рг- При малых углах ^, на­ оборот, открытие борозды сопровождается большими, чем при нормальной работе, значениями вертикальной составляющей.

Gordon E. D. [121] также отмечает лучшую заглубляемость дисков при увеличении угла атаки, но в его опытах увеличение угла наклона способство­ вало их выглублению. На основании проведенных опытов он утверждает, что для улучшения. заглубления на твердой почве угол наклона следует умень­ шать, а угол атаки - увеличивать. В работах [119, 123, 125] делаются анало­ гичные выводы, однако, если Clyde А. W. при больших углах атаки и наклона диска на влажной почве получил вертикальную силу, способствующую за­ глублению, то у Taylor Р. А. и Johnston R. S. эта составляющая хотя и умень­ шалась с ростом угла атаки, но во всех случаях была направлена вверх, то есть способствовала выглублению.

Рассматривая представленные выше результаты экспериментальных ис­ следований разных авторов по определению сил, действующих на плужный сферический дисковый рабочий орган при его взаимодействии с почвой, не­ обходимо отметить многочисленные расхождения в выводах, которые, по видимому, можно объяснить сложностью исследуемого процесса и различи­ ем условий экспериментов. Эти различия позволяют сделать вывод о том, что выявленные закономерности соответствуют лишь определенным конкретным почвенно-климатическим условиям, поэтому без соответствующих исследо­ ваний и проверки их нельзя распространять на другие зоны.

Учитывая изложенное, становится очевидной необходимость проведе­ ния исследований работы дискового плуга-лущильника на обработке почвы под посев пожнивной кукурузы на зеленый корм в условиях центральной зо­ ны Краснодарского края.

Отметим, что благодаря работам Ф. М. Канарева, Е. А. Кочкина, А. В.

Осадчего, Н. С. Кандаурова;

В. В. Богатырева, В;

С. Василинина достаточно глубоко исследованы дисковые сферические почвообрабатывающие плуж­ ные рабочие органы в условиях рисосеяния Кубани [16, 41, 42, 43, 45, 50, 52, 98,110].

Фундаментальные исследования дисковых почвообрабатывающих рабо­ чих органов проведены профессором Ф. М. Канаревым, Он классифицировал их по геометрическим характеристикам и положению в пространстве, полу­ чил уравнения движения точки рабочей поверхности ротационных почвооб­ рабатывающих рабочих органов, в том числе для сферического диска с по­ вернутой и наклоненной осью вращения [41,42]:

X=V t+rsm(pcos/3cos(jot + [r-rcosp)smacosJ3+ z=\r-r coscpjs'mfi -r sing? cos/^smcot, где r - радиус сферы диска;

/ - время;

Vn — поступательная скорость;

О) - угловая скорость диска;

ОС - угол атаки;

J3 - угол наклона;

^ - угол между осью вращения и радиусом, проведенным из центра сфе­ ры в рассматриваемую на поверхности точку.

Абсолютная скорость точки лезвия диска определяется выражением:

V=Vj-r-^\+X sin д)+2Х sin (рУт а sin /? cos cot-cos а sin cot),(l Л 6) где X - кинематический параметр, представляющий собой отношение ок­ ружной скорости точки лезвия диска к поступательной скорости;

R — радиус диска, причем Я и R,B СВОЮ очередь, определяются соотно­ шениями:

Площадь поперечного сечения пласта с учетом перекрытия в зависимо­ сти от расстановки дисков описывается уравнением [45]:

где п - число корпусов плуга;

h - глубина пахоты;

b — расстояние между смежными дисками;

В — постоянная для данной марки дискового плуга, которая определяется формулой:

где А=(Ь Sin а)/2.

Эти зависимости позволяют проанализировать зависимость поперечного сечения пласта от конструктивных параметров дискового плуга. Однако, они не позволяют сделать это при «неплужной» расстановке дисков, т.е. для та­ ком случае, когда диски установлены рядами, как на дисковой бороне.

Б. В. Туровский определил положение мгновенного центра скоростей для плоского диска[42, 39], а Ф. М. Канарев - для сферического плужного диска [45]:

где R - радиус диска.

Выражение (1.21) говорит о том, что сферический диск вращается в поч­ ве практически без буксования и без проскальзывания, т. е. для практических расчетов вполне приминимо допущение, что мгновенный центр скоростей диска находится в нижней точке его лезвия.

1.4. Методы определения энергетической эффективности ротационных почвообрабатывающих агрегатов Известны различные подходы к проблеме определения энергетиче­ ской эффективности машинно-тракторных агрегатов и технологий возде­ лывания с.-х. культур.

Наиболее распространенным подходом является определение затрат эффективной работы двигателя энергетического средства, приходящихся на каждый обработанный гектар [17, 77, 78, 106]. Но при таком подходе наиболее оптимальным вариантом в предельном случае оказывается вари­ ант нулевой обработки, когда энергия на обработку почвы не затрачивает­ ся вовсе.

Кроме того, такой способ оценки энергетической эффективности процесса приводит к выводу, что наиболее эффективной является обработ­ ка почвы при скоростях, близких к нулю. Этот вывод следует из рацио­ нальной формулы В. П. Горячкина, так как именно при этом условии за­ траты энергии на сообщение частицам кинетической энергии будут стре­ миться к нулю. Такая «оптимизация» не может быть эффективной для сельскохозяйственного производителя, так как для получения желаемого урожая необходимо успеть закончить каждую операцию в приемлемые аг росроки.

Недостатком указанного способа оценки энергетической эффектив­ ности обработки почвы является определение затрат эффективной работы двигателя трактора, приходящих на единицу объема обработанной почвы.

[42, 46, 77, 78,106]. Под объемом обработанной почвы подразумевается объем параллелепипеда со сторонами h (глубина обработки почвы), В (ши­ рина захвата), iS" (пройденный путь). Необработанные гребни на дне бороз­ ды условно считаются обработанными. Очевидно, что при такой оценке наиболее энергоэффективным вариантом орудия может оказаться конст­ рукция, содержащая лишь два крайних диска, определяющих ширину за хвата орудия, между которыми остается полностью необработанная поло­ са, т, е. гребень, высота которого равна глубине обработки почвы. Поэтому при использовании такой методики необходимо дополнительно учитывать качество обработки почвы по этому критерию.

Скорость выполнения операции учитывается удельной эффективной работой тракторного двигателя А^ у^, то есть эффективной мощностью, отнесенной к объему почвы, действительно обработанному в единицу вре­ мени:

где Л^^ - эффективная мощность тракторного двигателя;

Vjj - поступательная скорость агрегата;

' h - глубина обработки почвы;

В - ширина захвата;

V^- объем необработанной почвы гребней на дне борозды в единицу времени.

Известен подход, когда в качестве критерия энергетической эффек­ тивности принимается соотношение энергии, которая затрачена на выра­ щивание с.-х. продукции, и энергии, содержащейся в полученной биологи­ ческой массе [106]. Однако тривиальные рассуждения показывают, что та­ кой критерий оптимизации в предельном случае приведет к использова­ нию сохи на конной тяге и ручному разбросному посеву зерна и даже к та­ кому же посеву при «нулевой» обработке почвы, т. е. к разбрасыванию се­ мян вручную по поверхности необработанного поля.

Для с.-х. производителя значение имеют только результаты операции и затраты на его достижение. Результатом подготовки почвы под посев пожнивной кукурузы является требуемое качество обработки при необхо димой глубине. Материальные и энергетические затраты определяются за­ тратами топлива на единицу площади обработанной почвы. Поэтому про­ изводителя с.-х. продукции в качестве критерия оптимальности процесса почвообработки может устраивать удельный расход топлива, т. е. количе­ ство топлива, израсходованного при обработке единицы площади поля с требуемым качеством.

1.5. Выявление перспективного направления исследования • Возделывание пожнивной кукурузы на силос в Краснодарском крае ведется в восьми агроландшафтных территориях: северной степной рав­ нинной;

центральной равнинной степной;

низменно-луговой;

приазовской дельто-плавневой;

лугово-степной заболоченной;

долинной в поймах рек;

таманской равнинно-холмисто-степной;

юго-восточной равнинно холмистой степной;

низкогорной лесостепной.

Каждая из них имеет ряд особенностей,.определяющих специфику приемов обработки почвы и посева повторных посевов кукурузы на корм скоту.

Центральная равнинная степная агроландшафтная территория отли­ чается коэффициентом увлажнения КУ равным 0,25-0,30 и суглинистым и глинистым механическим составом почвы, локальным переувлажнением почвы, в то время как, например, северная степная равнинная.территория характеризуется засушливостью (КУ 0,16-0,25), благоприятными физико механическими свойствами почвы на преобладающей площади и локаль­ ными засоленными почвами с высоким удельным сопротивлением [2].

Выполненный обзор научно-технической и патентной литературы показал, что обработка тяжелых почв центральной зоны Кубани под по­ вторный посев кукурузы на корм скоту требует нескольких проходов тя­ желых машинно-тракторных агрегатов, по полю. Это влечет за собой ряд нежелательных эффектов. Оказывает негативное влияние на плодородие почв в результате распыления пахотного горизонта и уплотнения подпа­ хотного слоя, что особенно вредно сказывается на тяжелых слитых черно­ земах, которые на Кубани занимают 205 тыс. га. В условиях сложившегося диспаритета цен, когда рост цен на топливо и другие энергоносители крат­ но превышает рост цен на продукцию растениеводства, производство сель скохозяйственной продукции становится экономически нецелесообразным.

Кроме того, необходимость проведения нескольких почвообработок при­ водит к затягиванию сроков посева, иссушению пахотного горизонта, а следовательно, и к снижению урожая.

Ротационные почвообрабатывающие машины позволяют за один проход обеспечить качественную подготовку почвы к посеву. При этом обеспечивается хорошее измельчение пожнивных остатков и их равномер­ ное перемешивание с почвой. Улучшается водо-воздушный режим, что приводит к повышению плодородия. Но использование ротационных поч­ вообрабатывающих культиваторов для сплошной обработки почвы сдер­ живается их низкой надежностью, малой производительностью и высокой энергоемкостью. На почвах, засоренных растительными остатками, проис­ ходит их наматывание на рабочие органы. Направленная вверх реакция почвы на рабочий орган способствует его выглублению из почвы, это яв­ ление особенно ярко выражено при обработке плотных почв.

Дисковые ротационные орудия — бороны и лущильники менее энер­ гоемки, чем ротационные почвообрабатывающие машины — почвенные фрезы. Но они обеспечивают худшее качество обработки почвы. Тяжело заглубляются на плотных почвах, поэтому за один-два прохода практиче­ ски невозможно обеспечить обработку почвы на глубину более 0,05 м.

Растительные остатки некачественно перемешиваются с почвой. Батареи дисков, имеющих общую ось, склонны к наматыванию соломы и расти­ тельности при обработке засоренных полей. При необходимости замены одного из дисков приходится производить практически полную разборку всей батареи.

Дисковые плуги имеют сферические диски, оси которых не только повернуты, но и наклонены, обеспечивают достаточную глубину обработ­ ки, хорошо заделывают растительность в почву, так как обеспечивают оборот почвенного пласта и эффективны при обработке переувлажненных участков. Но при использовании дисковых плугов растительные остатки оказываются на дне борозды, и не происходит их равномерного распреде­ ления в обрабатываемом слое. Кроме того, дисковые плуги не обеспечи­ вают крошения почвы, достаточного для проведения качественного посева, так как разделываемый пласт подвергается лишь однократному воздейст­ вию рабочего органа.

Энергопотребление и качественные показатели работы ротационного почвообрабатывающего орудия со сферическими дисками определяются конструктивными особенностями рабочих органов и орудия в целом. По­ этому многие исследователи проводили в различных условиях работы по изучению влияния различных факторов на энергетические и качественные показатели их работы и по обоснованию конструктивных параметров [12, 13, 16, 19, 29, 34, 35, 38, 41, 42, 43, 45, 50, 52, 64, 65, 66, 67, 68, 80, 84, 93, 95, 97, 108, 110, 113, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127].

Однако, подавляющему большинству этих работ присущ несистемный подход к решению проблемы оптимизации конструктивных параметров.

Они решают отдельные частные задачи: обоснование параметров дисков, схемы их расстановки, параметров батарей и их расположения, отдельных конструктивных элементов орудия. Это не позволяет в полной мере реали­ зовать положительные потенциальные возможности, заложенные в разра­ ботанные конструкции при работе машинно-тракторного агрегата на кон­ кретном почвенном фоне.

Минимизации затрат энергии: и максимизации производительности дискового почвообрабатывающего агрегата при приемлемом качестве под­ готовки почвы под повторный посев кукурузы на корм скоту можно до­ биться лишь при комплексном, системном подходе к решению этой про­ блемы, т. е. необходимо одновременно производить оптимизацию конст­ руктивных параметров дисков, их расположения, параметров отдельных элементов орудия, режимов его работы при агрегатировании с трактором конкретной марки на конкретном почвенном фоне.

Выбор марки трактора осуществлялся исходя из анализа данных Де­ партамента сельского хозяйства Администрации Краснодарского края по марочному составу тракторного парка края (см. табл. 1,4).

Таблица 1.3. Марочный состав тракторного парка Как видно из приведенной таблицы, наиболее распространенной в хозяйствах края маркой трактора общего назначения является трактор Т 150К. Этот трактор пользуется предпочтением у производственников в си­ лу своей универсальности, позволяющей использовать его с высокой сте­ пенью загрузки в течение всего года, в отличие, например, от гусеничного трактора ДТ-75М того же тягового класса.

Поэтому в качестве объекта исследований был принят дисковый ро­ тационный почвообрабатывающий агрегат с трактором Т-150К класса 3.

После обзора научно-технической литературы о предмете исследо­ вания и выбора объекта исследования можно переходить к определению рабочей гипотезы.

Имеющийся материал по вопросам оптимизации позволяет сформу­ лировать рабочую гипотезу следующим образом: «Синтез схемы ротаци­ онного почвообрабатывающего орудия с использованием комбинаторных методов поиска новых технических решений позволяет создать конструк­ цию, обеспечивающую энергосберегающую подготовку почвы под посев за один проход агрегата по полю при устойчивом протекании технологиче­ ского процесса».

Целью исследования является определение оптимальных значений конструктивных параметров дискового почвообрабатывающего орудия, обеспечивающих качественную и энергоэффективную подготовку почвы под посев пожнивной кукурузы на зеленый корм в условиях Краснодар­ ского края.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать принципиальную конструктивную схему ротацион­ ного почвообрабатывающего орудия, обеспечивающего за один проход подготовку почвы под посев пожнивной кукурузы, с ис­ пользованием методов поиска новых технических решений.

2. Провести теоретический анализ взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой с учетом отклонения вектора реакции почвы на рабочий орган от направления вектора его абсолютной 3. Оптимизировать конструктивные параметры рабочего органа ро­ тационного почвообрабатывающего агрегата.

4. Определить экономическую эффективность результатов иссле­ дований и внедрить их в производство.

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА

ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эксперимент, практика являются источником теоретических пред­ ставлений, которые являются качественно новой, более высокой ступенью познания, движением ко все более глубокому познанию сущности явлений, пониманию их глубинных механизмов, которые нельзя идентифицировать экспериментально. С другой стороны, эксперимент является не только ис­ точником познания, но и критерием истинности теорий и гипотез. Поэтому для решения поставленных задач исследования предусматривалось прове­ дение как теоретических, так и экспериментальных исследований.

2.1. Программа теоретических и экспериментальных исследований Понять физическую сущность процессов и явлений материального мира позволяют только теоретические исследования. Известно, что науч­ ные абстракции отражают природу глубже, вернее, полнее, чем эмпириче­ ские наблюдения и исследования. Для решения научных задач исследова­ ния проводились теоретические исследования, программой которых пре­ дусматривалось решение следующих вопросов:

• Определение угла между направлением вектора абсолютной скорости лезвия диска и направлением вектора реакции почвы.

• Обоснование геометрических параметров сферических дисков, обеспечивающих протекание рабочего процесса без сгруживания растительных остатков пред диском на поверхности поля, с уче­ том отклонения вектора абсолютной скорости лезвия диска от направления вектора усилия резания.

Программа лабораторно-полевых экспериментальных исследований включала:

• Обосновать и выбор плана факторного эксперимента.

• Выявить конструктивных параметров, которые оказывают наи­ более значимое влияние на эксплуатационные и технико экономические показатели работы агрегата.

• Выявить комплексное влияние этих факторов на следующие по­ • расход топлива на единицу обработанной площади;

• удельный расход топлива на единицу объема почвы, измель­ ченной до состояния, удовлетворяющего агротребованиям подготовки почвы под посев пожнивной кукурузы.

• Оптимизировать значения конструктивных параметров агрегата по энергоемкости процесса и по производительности.

2.2. Методика разработки конструктивной схемы ротационного Как правило, процесс поиска новых решений технических задач яв­ ляется весьма сложным эвристическим процессом с достаточно неопреде­ ленным алгоритмом, базирующимся на интуиции исследователя [5, 6]. Та­ кой недетерминированный подход имеет два существенных недостатка, которые выражаются в том, что:

• во-первых, направление поиска не имеет априори заданного направле­ ния, так как интуиция автора, базирующаяся на его личном знании и практическом жизненном опыте, не поддается его же собственному во­ левому управлению;

• во-вторых, нет уверенности в том, что найденное интуитивно конструк­ тивное решение технической задачи действительно является наилуч­ шим из множества всех возможных решений.

В связи с этим нами была предпринята попытка оптимизации само­ го творческого процесса поиска нового технического решения - принципи­ альной конструктивной схемы ротационного почвообрабатывающего ору­ дия.

Основу любого творческого процесса (системы творчества) состав­ ляют, как правило, объект и субъект исследования, т. е.:

1. Постановка и решение технической (творческой) задачи.

2. Конкретный исследователь, лицо, решающее эту задачу.

В соответствии с такой структурой системы творчества, все суще­ ствующие методы поиска технических решений можно также разделить на два класса:

1. Методы постановки и решения технических задач.

2. Методы психоэвристического стимулирования разработчика.

Методы постановки и решения задач — это методы воздействия на задачу, методы переработки разработчиком той информации, которая не­ обходима для получения искомого решения. Эти методы позволяют фор­ мализовать, определенным образом организовать процесс сбора и перера­ ботки информации о задаче. Они являются «искусственным дополнением»

мозга исследователя, подобно тому, как механизмы служат искусственным дополнением, своего рода продолжением человеческих рук, а приборы — органов чувств человека.

Методы психоэвристического стимулирования — это методы воз­ действия на разработчика, стимулирования его творческого потенциала для повышения его «коэффициента полезного действия» при обработке из­ вестной и получении новой информации. Они помогают разработчику наиболее полно раскрыть его творческий потенциал, снижая психологиче­ ские барьеры творчества и помогая преодолеть некоторые синдромы, от­ рицательно влияющие на творческую активность.

Учитывая техническую направленность данной работы, рассмотрим лишь первую составляющую творческого процесса поиска нового техни­ ческого решения - методы постановки и решения задач.

Всего известно несколько десятков таких методов. Наиболее важ­ ными из них являются [5, 6,24,- 60, 71, 72, 111]:

• алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). Многие счи­ тают его наиболее разработанным трансформационным методом.

В качестве «модели-ориентира» искомого решения выступает ifr так называемый «идеальный конечный результат». В АРИЗе реа­ лизуется операциональный подход к «усмотрению» искомого технического решения. Его основой являются программа после­ довательных операций для выявления и устранения технических противоречий, средства управления психологическими фактора­ ми и информационный фонд. В информационный фонд АРИЗ входят приемы, стандарты на творчество (которых насчитывает­ ся около 80), банки физических, химических и геометрических эффектов. Для устранения типовых технических противоречий применяется около 100 приемов. Например, АРИЗ-85-В включа­ ет 28 шагов, 32 примечания, 11 правил и 11 принципов разреше­ ния физических противоречий, уточняющих выполнение шагов.

• Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ). Является ре­ зультатом дальнейшего развития АРИЗ и применения специаль­ ных методов, как, например, вепольного анализа.

• Контрольных вопросов.

• Метод фокальных объектов.

• Мозгового штурма (автор А. Осборн).

• Теневой мозговой штурм.

• Синектики (автор У. Гордон).

• Функционально-стоимостный анализ (ФСА) (состоит в сопос­ тавлении функциональной нагрузки элементов конструкции с их • Морфологический подход базируется преимущественно на ком­ бинаторном принципе поиска технических решений (автор Ф.

Цвикки). Суть морфологического подхода состоит в том, что на стадии морфологического анализа надо получить не план реше­ ния задачи, как в трансформационных методах, а так называемое морфологическое множество решений - описание всех возмож­ ных (мыслимых) решений 1Я данной задачи.

Известно, что в процессе эволюции любая техническая система (ро­ тационное дисковое почвообрабатывающее орудие является примером та­ кой системы) проходит три этапа развития (см. рис. 2» 1. ):

I этап - возникновение и становление технической системы. Систе­ ма возникает в результате одного или нескольких изобретений высокого уровня. Общество объективно нуждается в этой технической системе, но оно не знает о том, что она уже существует в природе, не знает ее возмож­ ностей. Поэтому экономическая эффективность системы ниже нуля. Ее разрабатывает очень маленький коллектив энтузиастов-сподвижников, как правило, являющихся авторами.

II этап - развитие технической системы. Общество нуждается в сис­ теме, знает о ее существовании и активно ее использует. Она экономиче­ ски целесообразна. Техническая система активно совершенствуется боль­ шим количеством разработчиков. Этап характеризуется;



Pages:   || 2 | 3 |
 




Похожие материалы:

«Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Б.И. Смагин, С.К. Неуймин Освоенность территории региона: теоретические и практические аспекты Мичуринск – наукоград РФ, 2007 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com УДК 332.122:338.43 ББК 65.04:65.32 С50 Рецензенты: доктор экономических наук, профессор И.А. Минаков доктор ...»

«УДК 634.42:631.445.124 (043.8) Инишева Л.И. Почвенно-экологическое обоснование комплексных мелиораций. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 1992, - 270с.300 экз. 3804000000 В монографии представлен подход к мелиоративному проектированию комплексных мелиораций с позиции генетического почвоведения. На примере пойменных почв южно- таежной подзоны в пределах Томской области рассматриваются преимущества данного подхода в мелиорации. Проведенные исследования на 4 экспериментальных мелиоративных системах в ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова И.А. Самофалова СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ПОЧВ Учебное пособие Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для подготовки магистров, обучающихся по направлению ...»

«Н. В. Гагина, Т. А. Федорцова МЕТОДЫ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Курс лекций МИНСК БГУ 2002 1 УДК 550.8 ББК 26.3 Г12 Р е ц е н з е н т ы: кафедра физической географии Белорусского государственного педагогического университета им. М. Танка; заведующий научно-исследовательской лабораторией экологии ландшафтов Белорусского государственного университета, доцент, кандидат сельскохозяйственных наук В. М. Яцухно; Печатается по решению Редакционно-издательского совета Белорусского государственного ...»

«У к р а и н с к а я академия аграрных наук Национальный научный центр И н с т и т у т почвоведения и а г р о х и м и и им. А . Н . С о к о л о в с к о г о В. В. Медведев Твердость почвы Х А Р Ь К О В - 2009 УДК 631.41 В.В.Медведев. Твердость почв. Харьков. Изд. КГ1 Городская типо- графия, 2009, 152 с. Книга написана с целью популяризации твердости почв и ее более ши рокого использования в почвоведении, земледелии и земледельческой меха нике. Рассмотрены факторы, влияющие на твердость, ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХV МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 27 апреля, 18 мая 2012 года) В ДВУХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 2 ЭКОНОМИКА БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ Гродно ГГАУ 2012 УДК 631.17 (06) ББК М ХV М е ж д у н а р о д н а я ...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Т. А. Колодий, П. В. Колодий ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИЯ Практическое руководство по подготовке и оформлению курсовых проектов для студентов специальности 1-75 01 01 Лесное хозяйство Гомель УО ГГУ им. Ф. Скорины 2010 УДК ББК К Рецензенты: технический инспектор труда Гомельского обкома профсоюза работников леса, С. П. Поздняков; доцент кафедры лесохозяйственных дисциплин ...»

«Е.В. Шеин КУРС ФИЗИКИ ПОЧВ Рекомендовано УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 510700 Почвоведение и специальности 013000 Почвоведение ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2005 УДК 631 ББК 40.3 Ш 39 Печатается по решению Ученого совета Московского университета Федеральная целевая программа Культура России на 2005 г. (подпрограмма Поддержка полиграфии и книгоиздания России) Рецензенты Заведующий ...»

«Раздел 1. КОРМЛЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЯ КОРМОВ УДК 636.4.084 СБАЛАНСИРОВАННОСТЬ РОССЫПНЫХ КОМБИКОРМОВ ДЛЯ СВИНОМАТОК А.А. ХОЧЕНКОВ РУП Научно-практический центр НАН Беларуси по животноводству г. Жодино, Минская обл., Республика Беларусь, 222160 (Поступила в редакцию 20.12.2009) Введение. Современная комбикормовая промышленность Беларуси для кормления свиноматок выпускает как россыпные, так и гранули рованные комбикорма. Обе формы комбикормов имеют свои достоин ства и ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АССОЦИАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ (АИСТ) СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ Москва 2013 УДК 631.3-048.24 ББК 40.72 С 75 Под общ. ред. председателя ассоциации испытателей сельскохозяйственной техники и технологий (АИСТ) В.М. Пронина Авторы: П.И. Бурак, В.М.Пронин, В.А.Прокопенко, А.А.Медведев, Т.Б. Микая, С.Н. Киселев, М.Н.Жердев, Г.А.Жидков, В.И.Масловский, В.В.Конюхов, Л.В.Колодин, ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОЛЖСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ВОЛГУ А.С. Акишин, М.М. Подколзин, А.С. Акишин Земельные ресурсы России и Волгоградской области и формирование новой аг- ропродовольственной политики (2005—2012 годы) Учебное пособие ВОЛГОГРАДСКОЕ НАУЧНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО 2008 338.43 УДКУДК ББК 65.32-51+65.281 А39 Научный редактор д-р с.-х. наук, проф. Л.И. Сергиенко [ВГИ (филиал) ВолГУ] Рецензенты: д-р экон. наук, проф. ...»

«И.Г. Крымская Гигиена и экология человека Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту (третьего поколения) Среднее профессиональное образование И. Г. К р ы м ск ая ГИ ГИ Е Н А И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛО ВЕКА Учебное пособие Рекомендовано Международной Академией науки и практической организации производства в качестве учебного пособия для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Издание 2-е, стереотипное Ростов-на-Дону Феникс 2012 УДК ...»

«Вы – свет мира Евангелие от Матфея, глава 5, стих 14 И, зажегши свечу, не ставят ее под сосудом, но на подсвечнике, и светит всем в доме. Евангелие от Матфея, глава 5, стих 15 Книга издана при поддержке Благотворительного фонда “Під покровом Богородиці”. Вы – свет мира Очерки жизни Владимира Леонидовича Бандурова Запорожье 2013 УДК 63(477.64)(092)Бандуров В. Л. ББК 65.9(4 Укр–4 Зап 5 Пол)32-03д В 92 Вы – свет мира. Очерки жизни Владимира Леони В 92 довича Бандурова / Н. Кузьменко, В. Манжура, ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Министерство сельского хозяйства и продовольстия Свердловской области ФГБОУ ВПО Уральская государственная сельскохозяйственная академия XIII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО–ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ МОЛОДЕЖЬ И НАУКА 2011 Участие молодых ученых в реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008–2012 годы ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю: Директор заповедника Регистрационный № _ Яблоков М.С. Инвентарный № __2009 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 9 2008 год Стр. Ст. научный сотрудник Черевичко А.В. Карт. Фото Диагр. 30 мая 2009 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю: Директор заповедника Регистрационный № _ Яблоков М.С. Инвентарный № __2008 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 8 2007 год Стр. 124 Ст. научный сотр. Ларионова С.Ю. Карт. Фото Диагр. 2 12 декабря 2008 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю: Директор заповедника Регистрационный № _ Яблоков М.С. Инвентарный № __2008 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 7 2006 год Стр. 111 Ст. научный сотр. Ларионова С.Ю. Карт. Фото Диагр. 6 8 февраля 2008 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю _ Яблоков М.С. Регистрационный № Директор заповедника Инвентарный № _2007 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 5 2004 год Стр. 211 Ст. научный сотр. Ларионова С.Ю. Карт. 2 Фото 1 Диагр. 25 21 ноября 2007 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Институт экономической политики имени Е.Т. Гайдара Научные труды № 142Р Н. Шагайда Оборот сельскохозяйственных земель в России: трансформация институтов и практика Москва Институт Гайдара 2010 УДК 338.43:[332.7:631.1](470+571) ББK 65.32(2Рос)-511 Ш15 Шагайда, Наталья Ивановна Оборот сельскохозяйственных земель в России: трансформация ин ститутов и практика / Шагайда Н.И. – М.: Ин-т Гайдара, 2010. – 332 с. (Научные труды / Ин-т экон. политики им. Е.Т. Гайдара; № 142Р). – ISBN 978-5-93255-295-7. ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.