Выбор рационального расстояния между плоскорежущими рабочими органами и осью вращения фрез барабана

сельского хозяйства

УДК 635.21

Ю. В. Полищук, А. И. Дерепаскин, Ю. В. Бинюков, Н. В. Лаптев

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПЛОСКОРЕЖУЩИМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ И ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ ФРЕЗ БАРАБАНА

КОСТАНАЙСКИЙ ФИЛИАЛ ТОО «КАЗАХСКИЙ НИИ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА»

Y. V. Polischuk, A. I. Derepaskin, Y. V. Binyukov, N. V. Laptev CHOICE OF RATIONAL DISTANCE BETWEEN FLATCUTTING WORKING BODIES

AND DRUM-CUTTER'S ROTATION AXIS KOSTANAY AFFILIATE OF LLP "KAZAKH RESEARCH INSTITUTE OF MECHANIZATION AND ELECTRIFICATION IN AGRICULTURE"

Высокопродуктивное картофелеводство базируется на достижениях научно-технического прогресса, в том числе на внедрении современных технологий для его возделывания

Изучена возможность совмещения технологических операций культивации, фрезерования, формирования гребней при посадке картофеля, что позволяет увеличить производительность работ не менее чем в 1,3 раза. Исследована технологическая возможность выполнения операций за один проход. На лабораторной установке изучено влияние расстояния между плоскорежущими рабочими органами и осью вращения фрезбарабана и на крутящий момент и крошение почвы.

На основании полученных зависимостей определено рациональное расстояние между плоскорежущими рабочими органами и осью вращения фрезбарабана. Этот параметр должен находиться в пределах 0,4-0,45 м.

Ключевые слова: посадка картофеля, фрезбарабан, совмещение технологических операций, крутящий момент.

Юрий Владимирович Полищук

Yuriy Vladimirovich Polishuk кандидат технических наук, заведующий лабораторией Республика Казахстан, 110011, г. Костанай, пр. Абая, 34 E-mail: celinnii@rambler.ru

Юрий Викторович Бинюков

Yuriy ^кюго^Л Binyukov

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Введение. Одной из важнейших сельскохозяйственных культур, урожай которой используется для производства продуктов питания, кормов и сырья для промышленности, является картофель. В мире площади, занятые под картофелем, составляют свыше 18 млн га. В Казахстане картофель выращивается на площади около 167 тыс. га, что составляет около 1 % мировых площадей. Валовой сбор этого ценного продукта составляет 2 млн тонн. По данным Каз-НИИ картофелеводства, в нашей стране средняя урожайность клубней составляет 120 ц/га, в то время как в Нидерландах, Бельгии и Дании - свыше 400 ц/га.

Highly productive potato growing is based on achievements of scientific and technical progress, including introduction of modern technologies for its cultivation

Possibility of combination of technological operations of cultivation, milling, formation of crests when landing potatoes that allows to increase productivity of works not less than by 1.3 times is studied. The technological capability of performance of operations for one pass is investigated. Influence of distance between flat-cutting working bodies and drum-cutter rotation axis on a torque and soil crumbling is studied on laboratory installation.

On the basis of the received dependences the rational distance between flatcutting working bodies and drumcutter rotation axis is defined. This parameter has to be in limits of 0.4-0.45 m.

Keywords: potatoes landing, drumcutter, combination of technological operations, torque.

Алексей Иванович Дерепаскин

Alexey Ivanovich Derepaskin доктор технических наук, заведующий лабораторией E-mail: celinnii@rambler.ru

Николай Владимирович Лаптев

Nikolay Vladimirovich Laptev младший научный сотрудник

Урожайность картофеля зависит от сорта и его репродукции, почвенно-климатических условий, удобрений и технологии возделывания. Применение устаревших технологий возделывания, а зачастую и нарушение агротехники являются одной из главных причин низкой урожайности картофеля в Казахстане. Опыт ведущих стран свидетельствует, что высокопродуктивное картофелеводство базируется на достижениях научно-технического прогресса, в том числе на внедрении современных комплексов машин и оборудования для его возделывания.

Технология подготовки почвы под посадку кар-

тофеля в весенний период предполагает культивацию на глубину 18-20 см, фрезерование обработанной поверхности и формирование гребней с междурядьем 70-90 см или выравнивание и прикатывание обработанной поверхности [1, 2].

Совмещение технологических операций культивации, фрезерования, формирования гребней или выравнивания обработанной поверхности позволит увеличить производительность агрегата не менее чем в 1,3 раза.

Исследования, проведенные за рубежом [3, 4], были направлены на разработку гребнеобразующих фрез для технологии возделывания картофеля. Фирма «Grimme», Германия, разработала фрезерные гребне-образователи с шириной захвата 1-4,7 м: 2-х, 4-х и 6-ти рядные. ЗАО «Евротехника», г. Самара, Россия, выпускает по лицензии «Grimme» гребнеобразовате-ли RF-4 с шириной захвата 3 м производительностью до 2 га/ч. Ширина междурядий, формируемых этой машиной, находится в пределах 75-90 см, в зависимости от исполнения. Универсальная машина для возделывания картофеля и овощей УМВК-2,8 производства ЗАО «Калибр», Рязань, Россия, предназначена для нарезки гребней под посадку картофеля и других культур с шириной междурядий 70-75 см. Машина представляет собой раму, на которой установлен фрезбарабан с ножами и регулируемые формообра-зователи. Фрезерный гребнеобразователь ФНГ-4х70 производства «СКР Машиностроение», Россия, имеет аналогичную конструкцию.

Имеется технологическая возможность совмещения обработки почвы (пассивными рабочими органами и фрезерными) и нарезки гребней за один проход агрегата. Совмещение технологических операций и выполнение технологического процесса подготовки почвы под посадку картофеля позволит снизить эксплуатационные затраты на выполнение технологического процесса, сократить количество проходов агрегатов по полю. Тем самым предотвращается чрезмерное уплотнение и распыление почв.

Министерством сельского хозяйства Республики Казахстан поставлена задача создания продовольственных поясов вокруг крупных городов, направленных на обеспечение недорогими продуктами питания городского населения. Снижение себестоимости картофеля (второго хлеба) сделает его доступнее гражданам страны, что свидетельствует об актуальности выбранного направления исследований.

Методика. Расстояние между плоскорежущими рабочими органами и осью вращения фрезбарабана комбинированного фрезерного орудия, по направлению движения, является одним из основных техно-

логических параметров, определяющих надежность выполнения технологического процесса и его энергоемкость. Кроме того, этот параметр определяет длину орудия и его материалоемкость. Компромиссное решение этой задачи основано на отыскании рационального расстояния между рядами плоскорежущих рабочих органов, обеспечивающего свободный проход обрабатываемого слоя с требуемым качеством крошения почвы и минимальными энергозатратами. Рациональное расстояние определяется зоной распространения деформации пласта на поверхности почвы относительно рабочих органов [5, 6].

При проведении экспериментальных исследований в основу методики выбора участка для проведения исследований, определения условий проведения исследований и качества работы положены основные требования ГОСТ 20915-75, СТ РК 1559 -2006, СТ РК 1560 - 2006 [7-9]. Методика оценки тягового сопротивления лабораторной установки и крутящего момента на ВОМ трактора основана на требованиях СТО АИСТ 2.2-2006 [10]. Все полученные данные экспериментальных исследований обработаны методом математической статистики [11, 12] с использованием компьютерной программы Excel.

Исследования проводились с использованием лабораторной установки (рисунок 1). На раму лабораторной установки монтировался плоскорежущий рабочий орган (по типу КПЭ) шириной захвата 0,4 м. Кронштейн, на который монтировался плоскорежущий рабочий орган, был изготовлен таким образом, что по мере необходимости его можно передвигать по брусу рамы. Кронштейн с плоскорежущим рабочим органом передвигался от оси фрезбарабана в пределах 0,35-0,55 м, с шагом 0,05 м. Перед серией опытов устанавливали расстояние между плоскорежущим рабочим органом и осью вращения фрезба-рабана 0,35 м, глубину хода плоскорежущего рабочего органа - 0,20 м, фрезбарабана - 0,15 м, частоту вращения фрезбарабана - 400 об/мин. Скорость движения изменялась в пределах от 1,0 до 2,5 м/с. После завершения серии опытов расстояние между плоскорежущим рабочим органом и осью вращения фрезба-рабана увеличивали на 0,05 м и эксперимент повторяли.

Условия проведения исследований: твердость почвы в слое 0-20 см составляла 2,3 МПа, влажность - 11,8 %, объемный вес - 1,36 г/см3.

Результаты. По результатам исследований получены зависимости влияния расстояния между плоскорежущими рабочими органами и осью вращения фрезбарабана на крутящий момент и крошение почвы, представленные на рисунке 2 и 3.

сельского хозяйства

а - схема;

б - вид лабораторной установки сбоку.

Рисунок 1 - Лабораторная установка для определения основных параметров и режимов работы

комбинированного фрезерного орудия

м,

Им 600 500 400 300 200

4 3

. —^

^^^^^^^^4

"\2

—

»

1 /

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55 L, м

1 - V= 1,0 м/с; 2 - V= 1,5 м/с; 3 - V = 2 м/с; 4 - V = 2,5 м/с; В - 400 мм

n ' ' n ' ' n ' n ' 'л

Рисунок 2 - Влияние расстояния между плоскорежущим рабочим органом и осью вращения фрезбарабана на крутящий момент

к,%

98 95 92 89

86 83

1 С

« н —м—< fr _ 2 -—

5- ^^^^

/

в' 4/

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55 L, м

1 - V= 1,0 м/с; 2 - V= 1,5 м/с; 3 - V = 2 м/с; 4 - V = 2,5 м/с; В - 400 мм

n у ' n у ' n ' n у ' л

Рисунок 3 - Влияние расстояния между плоскорежущим рабочим органом и осью вращения фрезбарабана на крошение почвы

Анализ полученных зависимостей показывает, что уменьшение расстояния между плоскорежущим рабочим органом и осью вращения фрез-барабана оказывает существенное влияния на снижение крутящего момента. На скорости движения 2,5 м/с и изменении расстояния от 0,55 до 0,35 м происходит снижение крутящего момента в пределах с 550 до 350 Н-м, при этом ухудшаются качественные показатели с 94 до 84 %. Исходные требования на технологическую операцию «Подготовка почвы под посадку картофеля» рекомендуют, чтобы количество почвенных фракции менее 25 мм составляло не менее 95 % [1]. Аналогичная тенденция изменения показателей крутящего момента и крошения почвы на скоростях движения 2,0, 1,5 и 1,0 м/с. Следует отметить, что более интенсивное снижение крутящего момента наблюдается при изменении расстояния от 0,45 до 0,35 м: требуемое качество крошения почвы достигается на скоростях движения 1,5-2,0 м/с.

Выводы. На основании полученных зависимостей (по показателям качества крошения почвы) определено рациональное расстояние между плоскорежущими рабочими органами и осью вращения фрезбарабана. Этот параметр должен находиться в пределах 0,40-0,45 м.

Список литературы

1 Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве. Работа выполнена под руководством академика В. И. Анискина и член-корреспондента А. А. Артюшина. [Текст] / Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. - Москва, 2005.- С. 212-216.

2 Технология возделывания картофеля в Северном Казахстане. (Рекомендации) [Текст] // СевероКазахстанский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. - Астана, 2010. - 26 с.

3 Современные машинные технологии для производства картофеля. [Текст] / Н. И. Верещагин, В. В. Зубков, С. С. Туболев и др. // Техника и оборудование для села. - 2009. - № 7. - С. 16-17.

4 Kutschenreiter W. Kartoffeltechnik - Bewegung in der Nische // Neue Landwirtsch. -2007.- N 9.-P.45-47.

5 Гуков Я. С. Механико-технологическое обоснование энергосберегающих средств механизации обработки почвы в условиях Украины: Авторе ф... дис. д-ра техн. наук. - Глеваха, 1998. - 33 с.

6 Полищук Ю.В. Обоснование технологических и конструктивных параметров рыхлителя с комбинированными рабочими органами для основной обработки многолетних трав: Ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук. - Челябинск, 2003. - 20 с.

7 ГОСТ 20915-75. Методы определения условий испытаний. Государственный комитет стандартов СССР, Москва, 1975 г.

8 СТ РК 1559 -2006. Испытание сельскохозяйственной техники, машин и орудий для поверхностной обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей.

9 СТ РК 1560 - 2006. Испытание сельскохозяйственной техники, машин и орудий для глубокой обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей.

10 СТО АИСТ 2.2-2006. Техника сельскохозяйственная. Методы энергетической оценки.

11 Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

12 Блохин В. Г. и др. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов / Под ред. О. П. Глудкина. - М.: Радио и связь, 1997. - 229 с.