Россия
Россия
Россия
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
Большинство плугов небольшой ширины захвата, используемых в личных подсобных хозяйствах, спроектированы еще в советские времена. Кроме проверенной временем конструкции, им присущи и скрытые недостатки, которые связаны с агрегатированием их современными тракторами, которые оснащены более широкопрофильными задними шинами. Так, например, ныне выпускаемые модификации тракторов МТЗ-80/82, ЮМЗ-6КЛ оснащены шинами 15,5R38,0 на задней оси, ширина которых, измеренная вне зоны её деформации, в зависимости от давления в них и срока эксплуатации составляет около 38,4…40,3 см. При перекатывании колеса с вышеназванной шиной по вскрытой плугом ПН 3-35 борозде (ширина борозды 28-30 см) неизбежно возникает существенное уплотнение, что отражается на качестве вспашки и увеличении общего тягового сопротивления агрегата. Соответственно, увеличивается погектарный расход топлива и смазочных материалов. Например, по теоретическим расчетам при значении коэффициента объемного смятия почвы q0=1,0 Н/см3 тяговое сопротивление в целом агрегата увеличивается на 14,7%. Нами был предложен модернизированный плуг на базе ПН 3-35 (патент №2420938). Конструкция его корпусов позволяет образовывать первыми двумя корпусами пласты трапециевидного сечения. При этом уширенный на 5 см третий корпус отваливает пласт прямоугольного сечения. Форма корпусов была выбрана из условия массопереноса почвы и обеспечения агротехнических требований по выровненности поверхности поля. Был изготовлен плуг и проведены опытно-производственные испытания. Они показали, что в борозде отсутствует уплотненная зона, а также заметно снижается тяговое сопротивление.
плуг, уплотнение, «цилиндрическое копыто», сечение пласта, сечение пласта, гребнистость
С увеличением площадей личных подсобных хозяйств (ЛПХ) в начале 1990-х годов и внедрением рыночных отношений частные землевладельцы стали замечать скрытые недостатки качества работ пахотных агрегатов на базе колесных тракторов. При предшествующей коллективной форме организации труда на такие существенные моменты просто не обращали внимания. Недостатки заключались в следующем: после вспашки агрегатом МТЗ-80/82 + ПН 3-35 на глубине 0,10…0,25 м остается уплотненный слой почвы вдоль движения агрегата шириной приблизительно 0,15 см. Особенно выделялся такой уплотненный слой при вспашке распространенным плугом ПН 4-30.
Цель исследования – сокращение непроизводительных затрат тягового усилия на уплотнение почвы правыми бороздными колесами пахотного агрегата тракторов класса 30 кН с ПН 3-35 без радикальной модернизации этих плугов.
Задачи исследования:
1) определить оптимальное сечения пласта каждым корпусом плуга для исключения гребнистости поверхности поля, как корпусами плуга, так и смежными проходами, вспаханного экспериментальным плугом;
2) разработать методику проектирования корпусов с удлиненным носком лемеха и последнего корпуса с уширенным отвалом;
3) изготовить экспериментальный плуг для тракторов тягового класса 30 кН и провести опытно-производственные исследования проектированного плуга для подтверждения внедренных решений;
4) определить агротехническое качество вспашки экспериментальным плугом и технико-экономические характеристики агрегата.
Условия, материалы и методы исследований. С целью исследования значимости влияния конструктивных параметров указанных плугов на гребнистость поверхности поля нами был проведен анализ существующих плугов для тракторов класса 30кН. Лемешные плуги ПН 3-35 были разработаны для тракторов Т-40М, Т-40АМ, МТЗ-5ЛС, МТЗ-50/52 и их аналогов с задними шинами размером 11,0´38,0 и 12,0´38,0. Ширина этих шин составляет 0,28…0,30 м, и при перекатывании в процессе вспашки по вскрытой борозде правое заднее колесо незначительно уплотняло разрыхленную почву. Однако современные модификации тракторов МТЗ-80/82, ЮМЗ-6КЛ оснащены шинами 15,5R38,0 на задней оси, на трактора ЛТЗ-55, ЛТЗ-60АВ, ЛТЗ-65Л устанавливаются шины 13,6R38,0. Ширина шин 15,5R38,0, измеренная вне зоны её деформации, в зависимости от давления в них и срока эксплуатации составляет 38,4…40,3см, ширина шин 13,6R38,0 – 34,0…34,5 см (таблицы 1-2). При перекатывании колеса с вышеназванной шиной по вскрытой плугом ПН 3´35 борозде неизбежно существенное уплотнение (рисунки 1-3), что отражается на качестве вспашки и увеличении тягового сопротивления, соответственно, и увеличении погектарного расхода топливо-смазочных материалов.
Для определения приращения сопротивления за счет перекатывания правого ведущего колеса по вскрытой борозде определены конструктивные и технологические параметры, представленные на рисунке 1, согласно которому Н – установленная глубина вспашки; h – высота пласта; В – ширина шины; В1 – ширина борозды на поверхности, В2 – ширина дна борозды; В3 – ширина дна борозды с учетом скатившихся отдельных комков, в – ширина
По Д.А Чудакову [6], в случае одновременной деформации шины и почвы «…затраты на деформацию почвы играют значительно большую роль в общем балансе потерь на качение колеса, чем затраты на деформацию шины». По его же мнению, главным источником снижения сопротивления качению является уменьшение глубины деформации почвы. Учитывая сложность деформационных процессов в шине, в расчетах колесо нами рассматривается жестким.
В формуле Грандвуане-Горячкина [7] для определения тягового сопротивления катка и жесткого колеса в качестве вертикальной силы принимается сила тяжести машины, приходящейся на ось. В рассматриваемом случае вертикальное усилие может быть приравнено реакции уплотненной почвы, которая определяется как произведение смятого объема V на коэффициент объемного смятия q0.
1. http://www.euroagropostavka.ru/catalogue/deutz-fahr/tractors/agrotron_165/AT120-180_RU.pdf
2. http://www.belarus-tractor.com/catalog/tractors/
3. https://stavholding.johndeeredealer.ru/
4. https://lemken.com/ru/obrabotka-pochvy/vspashka/navesnoi-plug/
5. https://ru.kverneland.com/Obrabotka-pochvy/Plugi
6. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Колос, 1972. 384 с.
7. Горячкин В.П. Собрание сочинений, Т.3. М.: Колос, 1968. 385 с.
8. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: "Джангар", 2001. 864 с.
9. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по высшей математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. 544 с.
10. Патент №2640424 РФ, МПК А01В 13/14, А01В 15/025. Корпус плуга / Егоров В.П , Тончева Н.Н., Самсонов А.Н., Петров А.А., Федорова И.А., Степанов С.П.; заявитель и патентообладатель - ФГБОУ ВО ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. №2640424; заявл. 13.02.2017. Бюл. №1 от 09.01.2018.
11. Патент №2672494 РФ, МПК А01В 15/00, А01В 15/08. Корпус плуга / Егоров В.П , Тончева Н.Н., Самсонов А.Н., Федорова И.А., Степанов С.П., Петров А.А.; заявитель и патентообладатель - ФГБОУ ВО ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. №2672494; заявл. 18.12.2017. Бюл. №32 от 15.11.2018.
12. Смирнов П.А., Григорьев В.В. К вопросу совершенствования вспашки колесными тракторами // Материалы научной конференции. Т. XX. Чебоксары: ЧГСХА, 2005. С. 244-249.
13. Патент №2420938 РФ, МПК А01В 13/14, А01В 3/00. Плуг для тракторов класса 14-20 кН / Смирнов П.А; заявитель и патентообладатель - ФГОУ ВПО Чувашская ГСХА. №2420938; заявл. 08.05.2009. Бюл. №17 от 20.06.2011.
14. Максимов И.И. Практикум по сельскохозяйственным машинам: Учебное пособие. СПб.: Издательство «Лань», 2015. 416 с.
15. Плуг навесной трехкорпусный / Паспорт, техническое описание и руководство по эксплуатации. Одесса: Одесский з-д селскохозяйственного машиностроения им. Октябрьской революции. 1979. 32 с.
