Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Казаков Юрий Федорович. Обоснование типоразмерного ряда ротационных почвообрабатывающих рабочих органов на базе дернинного бороздовскрывателя с эллиптическими лопастями : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 Чебоксары, 2005 373 с. РГБ ОД, 71:05-5/660

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 9

1. Состояние вопроса и задачи исследования 14

  1. Обзор литературных источников по улучшению сенокосов и пастбищ путем подсева трав в дернину 14

  2. История развития метода 21

  3. Техническая оснащенность метода 22

  4. Обзор НИР по ротационным почвообрабатывающим рабочим органам 42

  5. Цель и задачи исследования , 51

2. Теоретическое обоснование конструктивных параметров и скоро
стных режимов работы бороздовскрывателя сеялки прямого посева 51

2.1. Агротехническое и технологическое обоснование основных кон
структивных параметров и скоростного режима работы лопастного
эллиптического бороздовскрывателя 53

2.2.Технологические свойства дернины 53

  1. О взаимодействии лезвия дискового ножа с почвой 57

  2. К анализу явления скольжения-буксования дискового ножа в почве 65

  3. Обоснование диаметра и ширины захвата бороздовскрывателя 72

  4. Предпосылки к обоснованию количества лопастей и критерия выбора скоростного режима работы бороздовскрывателя 79

  5. Исследование кинематики и показателей работы ЛРРО 81

2.7.1 .Уравнение движения точки режущей кромки лопасти бороз
довскрывателя 81

  1. Определение абсолютной скорости резания 82

  2. Определение скорости частицы почвы под воздействием лопасти 83

  3. Годограф абсолютной скорости частицы 87

  4. Ускорение точек лопасти и частиц почвы 95

  5. Уравнение движения частицы по траектории при воздействии

на нее режущей кромки 96

2.7.7. Определение угла резания лопастного ротационного почвооб
рабатывающего рабочего органа 98

3. Показатели, характеризующие взаимодействие ЛРРО с почвой 108

  1. Стружка, ее форма и параметры 108

  2. Объем деформированной почвы 114

  3. Оценка рабочего органа по крошению почвы 117

  4. Условие защемления растительных остатков лезвием лопастного рабочего органа 125

  5. Исследование параметров, характеризующих изменение условий резания лезвием приводного ЛРРО , 130

3.6. Частота вращения как фактор, обеспечивающий многофункцио
нальность ЛРРО 136

4. Силовой анализ бороздовскрывателя 143

  1. Расчетная схема бороздовскрывателя 143

  2. Определение реакций резания лезвием малой полуоси 148

4.2.1. Расчет длины режущей части лезвия почвообрабатывающего
ротационного рабочего органа 149

4.3. Определение движущей силы активного бороздовскрывателя 157

4.3.1. Определение горизонтальной составляющей реакций сил трения

и прилипания почвы 157

4.3.2. Определение горизонтальной составляющей реакций резания

почвы 160

4.3.3. Определение горизонтальной составляющей реакций сдвига

почвы 162

4.4. Определение выглубляющей силы бороздовскрывателя 170

  1. Определение вертикальных реакций трения и прилипания почвы о боковую поверхность лопасти 170

  2. Определение вертикальной реакции резания лезвием режущей кромки лопасти 171

4.5. Определение осевой силы бороздовскрывателя 172

4.6. Теоретическое определение момента сопротивления и мощности
на обработку почвы бороздовскрывателем с эллиптическими лопа
стями 174

4.7. Влияние конструктивных параметров и скоростного режима ра
боты бороздовскрывателя на изменение силовых и энергетических
показателей 177

  1. Зависимость движущей силы бороздовскрывателя от угла поворота лопасти относительно оси вала 177

  2. Зависимость движущей силы бороздовскрывателя от угла /?и кинематического коэффициента Л 180

  3. Зависимость выглубляющей силы от угла /?и кинематического коэффициента X 185

  4. Зависимость осевой реакции бороздовскрывателя от изменения угла отклонения большой полуоси от вертикали 0 и кинематического коэффициента Я 186

  5. Изменение момента сопротивления и потребной мощности на обработку дернины эллиптическим лопастным бороздовскрывателем 188

4.8. Особенности силового расчета ЛРРО при сплошной обработки

почвы 191

  1. Анализ процесса взаимодействия лопастного рабочего органа с почвой при сплошной основной обработке 191

  2. К расчету реакции почвы деформации передней гранью вращающегося клина 194

  3. Сопротивление почвы деформированию передней гранью ножа 201

  4. Укрупненный метод расчета реакции почвы при ее сплошной обработке ЛРРО 206

5. Проектирование неплоских рабочих элементов ротационных поч
вообрабатывающих рабочих органов 217

5.1. Предпосылки к обоснованию винтовых рабочих элементов поч
вообрабатывающих рабочих органов 217

  1. Обоснование формы и функциональных параметров отдельных участков рабочих элементов , 226

  2. Типоразмерный ряд ЛРРО 234

  1. Классификация ЛРРО как винтовых поверхностей 234

  2. Бороздовскрыватель дернинной сеялки... 236

  3. ЛРРО для сплошной поверхностной обработки почвы 238

  4. ЛРРО для гребнеобразования, междурядной обработки 241

  5. Кротователь чизельного глубокорыхлителя 243

5.4. Изучение неплоских лопастей методом сечений 244

6. Методика и результаты экспериментальных исследований . 249

  1. Программа экспериментальных исследований , 249

  2. Описание конструкции лабораторной экспериментальной установки 250

  3. Методика проведения лабораторных исследований 253

  1. Исследование формы борозды 253

  2. Исследование формы стружки 253

6.4. Основные результаты лабораторных исследований 254

  1. Исследование работы эллипсовидного лопастного бороздовс-крывателя методом скоростной киносъемки., 256

  2. Определение параметров скалываемых кусков почвы 259

  3. Четырехфакторный эксперимент по определению ширины зоны разрушения 261

  4. Изменение момента сопротивления на валу моделей ЛРРО 264

  5. Описание полевой экспериментальной установки 265

  6. Описание конструкции макетного образца экспериментальной комбинированной дерниной сеялки 268

  7. Методика экспериментального определения величины движущей силы, развиваемой эллипсовидными лопастными бороздовскрывате-

лями 272

6.8. Анализ результатов полевых исследований 273

6.8.1. Результаты эксперимента по определению качества крошения и
энергозатрат в полевых условиях 273

6.9. Агротехнические показатели работы эллиптического лопастного
бороздовскрывателя 275

  1. Влияние угла отклонения большой полуоси лопасти от вертикали на силовые и энергетические параметры бороздовскрывателя 281

  2. Влияние подачи на лопасть на силовые и энергетические показатели работы бороздовскрывателя 285

Общие выводы 288

Список литературы , 292

Приложения 315

Введение к работе:

Для успешного развития животноводства необходимо создание прочной кормовой базы.

Важная роль в решении этих задач отводится естественным кормовым угодьям, площадь которых в Российской Федерации около 80 млн. га, в том числе под сенокосами 20 млн. га, под пастбищами - около 60 млн. га, из них около 10% улучшенных. Средняя продуктивность неулучшенных сенокосов К9 ц/га сена, с неулучшенных пастбищ- 3-^-5 ц/га.

Следует отметить, что при этом одновременно должны решаться задачи противоэрозионной защиты кормовых угодий, значительная часть которых расположена на склонах.

Основоположник теории семенного размножения трав на лугах профессор Т. А. Работнов [207] указывал, что «... повышения продуктивности травянистой растительности можно достичь как путем регулирования состава ценозов, так и в результате воздействия на среду...Неполное использование среды ценозом может быть связано с отсутствием или малой численностью видов, способных использовать среду наиболее экономично и полно, вовлекать во внутриценозный круговорот элементы пищи, извлеченные из среды или соединений, недоступных для других компонентов (азот атмосферного воздуха и прочее)»

Различают коренное и поверхностное улучшения.

Коренное улучшение путем подъема и оборота пласта плугом или разделки почвы фрезерной машиной позволяет не только избавится от старого травяного покрова, но и глубоко заделать семена сорняков и тем самым подавить их развитие. Фрезерование наиболее эффективно при ускоренном залужений, однако оно не находит широкого применения из-за большой энергоемкости и низкой производительности фрезерных машин и, как следствие, высокой стоимости работ. Способ улучшения пастбищ вспашкой с оборотом пласта является основным. Он продолжителен и требует больших затрат ра-

бочего времени, а на почвах с малым гумусовым слоем вообще не рекомендуется, потому что вместе с дерниной на дно борозды сбрасывается наиболее плодородный слон, а подпочва выносится на поверхность.

При поверхностном улучшении без сплошного разрушения дернины подсевают наиболее ценные в кормовом отношении травы, вносят удобрения. Это рекомендуется при содержании в травостое не менее 25...45% бобовых и злаковых, на участках с мелким пахотным горизонтом, при наличии каменистой подпочвы, и там, где уничтожение дернины, даже временное, может вызвать эрозию почвы.

Одним из основных мероприятий поверхностного улучшения является подсев трав в дернину. Подсев производиться специальными сеялками, а также зерновыми сеялками, используемыми при «нулевой» обработке почвы. Специальные машины в зависимости от способа обработки дернины и типа рабочих органов классифицируются на сеялки дисково-сошникового типа, чизельиые и модифицированные почвофрезы.

Более благоприятные условия для произрастания семян, выживания и развития всходов подсеваемых трав создаются при подсеве по полосам, на которых дернина и травостой разрушаются фрезой. Семена попадают в подготовленную почву, а корневая конкуренция травостоя появившимся всходам в результате обработки дернины существенно ослабляется.

Предложенный нами [1, 2] активный бороздовскрыватель с эллиптически сегментными лопастями производит подготовку полосы дернины под посев семян трав и осуществляет заделку семян и минеральных удобрений. Лопасть формирует стружку преимущественно деформацией резания со скольжением, которая является наименее энергоемким видом деформации при обработке дернины. В процессе взаимодействия лопасти с почвой окружная скорость по ширине борозды будет постоянной. Последовательный вход в почву точек лезвия лопасти способствует равномерной загрузки механизмов привода рабочего органа. Так как рабочая длина лезвия лопасти бороздовс-крывателя гораздо больше аналогичного показателя фрезерного ножа, при прочих равных условиях износ лопасти будет меньше чем ножа.

Неоспоримым достоинством лопастных рабочих элементов является малый угол резания, заметно меньший по сравнению с углом резания ножей почвофрез.

Подобные рабочие органы имеют значительные преимущества при работе на полях, засоренных камнями и древесными включениями, в силу их способности перекатываться через препятствия на их пути без поломки.

Вышеизложенное позволяет утверждать, что разработан новый класс ротационных почвообрабатывающих рабочих органов, новизна которых подтверждена рядом авторских свидетельств и патентов [1, 2, 3, 217].

Кинематический анализ ротационных рабочих органов, годограф скоростей точек лопасти и частиц почвы позволили выявить пути расширения функциональных возможностей рабочего органа, повышения качества обработки почвы, снижение энергозатрат.

Лопастной ротационный рабочий орган - активный предплужник сообщает потоку почвы скорость, достаточную для отбрасывания на ширину захвата корпуса плуга, при этом образуется движущая сила, разгружающая ведущие колеса трактора.

Рабочий орган, оснащенный лопастями с винтовой поверхностью, формирует гребни для посадки картофеля, а также используется для междурядной обработки.

Для сплошной основной обработки почвы рабочие органы насаживаются на вал с угловым сдвигом смежных ступиц. Вогнуто-выпуклая поверхность лопасти создает знакопеременное напряженно-деформированное состояние в пласте. Если на «носке» лопасти вогнутая вдоль хода пласта поверхность имеет выпуклость поперек хода пласта, а на «пятке» - противоположное сочетание форм поверхностей, то достигается крошение пласта при существенно низких энергозатратах.

Безотвальное исполнение рабочих элементов роторов ротационной бороны обеспечивает перепускание почвы через спинку ножа, не допуская отбрасывания почвы, тем самым, реализуя новый способ поверхностной обра-

боткн, включающий формирование прерывистых микроячеек на дне обработанного слоя и ровную дневную поверхность.

Ротационный самовращающийся рабочий орган, имеющий вид четы-рехзаходной конической спирали, используется в качестве кротователя к глубокорыхлнтелю. Крошение пласта производится сжатием, переходящим в растяжение по мере воздействия на него последующих участков спирали.

Таким образом, на базе дернинного бороздовскрывателя с эллиптическими лопастями сформирован типоразмерный ряд перспективных ротационных почвообрабатывающих рабочих органов.

Работа выполнена в соответствии с позицией 04.09 научно-технического задания О.сх.109 междуведомственной программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на 1981-1985 гг., координированной ВИМ: «Разработать и внедрить машины и орудия для защиты почв от водной, ветровой и других видов эрозии, предусмотренные системой машин на 1981-1990 гг. и обосновать новые технологические процессы и средства механизации, удовлетворяющие требованиям почвозащитного земледелия». Тема диссертационного исследования вписывается в современный перечень проблем научного направления РАСХН «Механика и процессы аг-роинженерных систем, создание техники и энергетики нового поколения и формирование эффективной инженерно-технической инфраструктуры АПК».

Механико-технологическое обоснование технологических, конструктивных параметров и режимов работы ротационных почвообрабатывающих рабочих органов на базе дернинного бороздовскрывателя с эллиптическими лопастями по критериям энергозатрат и качества, а также кинематический и силовой анализ их работы с целью расширения функциональных возможностей и одновременным поиском путей повышения качества работы и снижения энергозатрат является основным содержанием диссертационной работы.

На защиту выносятся: 1. Методика качественного анализа взаимодействия плоского диска с почвой.

  1. Методика проектирования многофункциональных ротационных рабочих органов с лопастными рабочими элементами, характеризующимися малыми углами резания и постоянством окружной скорости резания по ширине вскрываемой борозды.

  2. Математические зависимости по определению параметров и режимов работы ЛРРО.

  3. Аналитические выражения, устанавливающие зависимость силовых, энергетических, качественных показателей работы от параметров и режимов работы ЛРРО, физико-механических свойств почвы.

  4. Результаты экспериментальных исследований в лабораторных и полевых условиях.

  5. Типоразмерный ряд ротационных почвообрабатывающих рабочих органов на базе дернинного бороздовскрывателя с эллиптическими лопастями.

Результаты исследований используются в учебном процессе ряда вузов; использованы: министерством сельского хозяйства ЧР для разработки системы ведения сельского хозяйства в Чувашии на 1990-2000 гг.; в СКТБ ТМ г. Чебоксары для разработки шлейфа почвообрабатывающих органов к мотоблоку, а также для разработки проектно-технической документации и опытных образцов орудий поверхностной и основной обработки почвы во ВНИИРе г. Чебоксары и на экспериментально-опытном заводе «Цивильск-хмельмаш» ГНУ «НИПТИХ» РАСХН г. Цивильск.

Чизельный глубокорыхлитель с реактивным ротационным кротователем, разработанный на основе а.с. СССР №954002, прошел испытания на Кировской МИС и рекомендован к производству.

Выражаю искреннюю признательность д.т.н., профессору Медведеву В.И., к.т.н., доцентам Мазярову В.П., Чаткину М.Н., Лыскову А.С, Константинову Ю.В., Чегулову В.В., с которыми в разные годы совместно проводились исследования рабочих органов типоразмерного ряда.

Подобные работы
Быков Егор Николаевич
Обоснование параметров ветроэнергетической установки со спиральными лопастями на основе экспериментальных исследований
Кайтуков Батраз Амурханович
Обоснование и выбор параметрических рядов зубчатых колес механизмов привода строительных и дорожных машин
Гиоева Юлия Александровна
Мезиальная окклюзия зубных рядов. Клиника, диагностика и морфофункциональное обоснование тактики лечения
Щербаков Леонид Николаевич
Клинико-математическое обоснование лечения односторонних концевых дефектов зубных рядов при помощи моноредукторов [Электронный ресурс]
Пенкин Роман Владимирович
Обоснование выбора новой конструкции эндооссальных имплантатов при замещении дефектов зубных рядов [Электронный ресурс]
Романенко Геннадий Александрович
Обоснование ортопедического лечения пациентов с включенными дефектами в боковом отделе зубного ряда мостовидными протезами с двусторонней опорой
Мягкова Наталья Викторовна
Клинико-лабораторное обоснование выбора метода ортодонтического лечения взрослых пациентов с аномалиями окклюзии и дефектами зубных рядов
Алимова Анна Федоровна
Обоснование выбора анатомической формы постоянных зубов с учетом полового диморфизма при лечении пациентов с дефектами зубов и зубных рядов
Крупнов Роман Николаевич
Флюоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия опухолей органа зрения с применением фотосенсибилизатора хлоринового ряда [Электронный ресурс]
Адамчик Алина Анатольевна
Влияние современных конструкционных материалов на ткани и органы полости рта при лечении детей с дефектами зубов и зубных рядов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net