employee
employee
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
This paper presents the results of field studies of a rotary tool for soil tillage, consisting of a frame on which is placed a working section in the form of elliptical discs with double-sided grinding. The major axes of the ellipsoid disks are inclined to the axis of rotation. A rotating roller is installed behind the working section to level and compact the field surface. The aim of this work is to substantiate the rational values of the technological parameters of the rotary tool on the basis of experimental studies in field conditions of the soil tillage depth, combing of the treated field surface and the degree of soil crumbling under various operating conditions of the unit. To determine the processing depth and the degree of soil crumbling, standard methods were used. Grating was determined using the device IP-250. As a result of research, it was found that, at a given processing depth of 80 mm and an increase in the speed of movement of the rotary tool to 3.61 m/sec., the ridge surface of the field decreases to 14-15 mm, and then begins to increase. This is explained by the fact that at high speeds the rotational roller does not have time to destroy lumps, which leads to an increase in combing. It was also found that with an increase in the speed of movement up to 3.61 m/sec. and a processing depth of 80 mm, the soil crumbling degree increases to 86-87%, and with a further increase in speed it begins to decrease. This is explained by the fact that at elevated speeds of aggregate’s movement, the working units of the rotary tool begin to deepen from the soil, as a result of which the predetermined depth of tillage and its high crumbling cannot be maintained. Thus, rational values of the speed of a rotary tool’s movement with elliptical disks ranging from 3.33 to 3.88 m/sec., which ensure the fulfillment of agrotechnical requirements for surface tillage, are determined.
tillage, elliptical disks, rotary tool, ridging, soil crumbling, depth of processing
На сегодняшний день в России и других передовых странах Европы наметилось перспективное научное направление по разработке и исследованию ротационных орудий для поверхностной обработки почвы [1,2,3,4,5,6]. Рабочие органы данных орудий, совершают не только вращательное движение вокруг горизонтальной оси, а также производят дополнительное колебательное движение в вертикально-поперечной плоскости, т.е. при поступательном движении агрегата совершают сложное пространственное перемещение [7,8,9]. Однако известные технические решения недостаточно надёжны и имеют низкую эффективность работы.
Поэтому разработка технических и технологических решений, направленных на повышение надёжности и эффективности поверхностной обработки почвы остаётся актуальной научно-технической задачей для агропромышленного комплекса [10,11].
Целью данной работы является обоснование рациональных значений технологических параметров ротационного орудия на основе экспериментальных исследований в полевых условиях глубины обработки почвы, гребнистости обработанной поверхности поля и степени крошения почвы при различных режимах работы агрегата.
Условия, материалы, методы и объекты исследования. Почвообрабатывающее орудие для поверхностной обработки почвы с эллипсовидными дисками (рисунок 1) состоит из рамы 1 опорных колес 2, механизма навески 3. На раме 1 размещена рабочая секция в форме эллипсовидных дисков 4 с двухсторонней заточкой. Большие оси эллипсовидных дисков наклонены к оси вращения. Позади рабочей секции установлен ротационный каток 5 для выравнивания и уплотнения поверхности поля.
Полевые испытания опытного образца ротационного орудия с эллипсовидными дисками проведены в соответствии с методикой на опытных полях Казанского ГАУ. Почва опытного участка – серая лесная среднесуглинистого гранулометрического состава со средним содержанием гумуса 3,1%. Средняя влажность почвы на опытных участках в слое 0…
100 мм составляла 22,8 %, а твёрдость почвы – в пределах от 1,6 до 2,2 МПа.
При полевых исследованиях применяли стандартные методы определения глубины обработки почвы и степени крошения почвы при различных режимах работы агрегата [12,13]. Гребнистость определяли с помощью прибора ИП-250 [14]. Сущность метода определения гребнистости поверхности обработанного поля состоит в определении разности высот между дном впадины и вершинами соседних с ней гребней. Прибор ИП-250 даёт возможность измерять профиль почвы до 330 мм по глубине и 1500 мм по ширине, с шагом 50 или 100 мм. При обработке опытных данных средняя гребнистость hср почвы определяется по формуле:
hср= (h1+ h2+…+ hn)/n, (1)
Где h1, h2, hn – результаты замеров высоты гребней, мм; n – количество замеров.
Гребнистость поверхности поля определяли в пятикратной повторности за один проход орудия. Обработка результатов экспериментов были выполнены с использованием программы Statistica.
Анализ и обсуждение результатов исследования. Эксперименты выявили, что после прохождения дисковой секции почва вспушивается за счет колебательного движения дисков в вертикально-поперечной плоскости. При работе ротационного орудия в момент расположения дисков с максимальным углом атаки наблюдалось образование небольших валиков. Позади установленный ротационный каток выравнивает валики, сглаживает и уплотняет поверхность вспушенной почвы.
В результате исследований глубины обработки почвы а выявлено, что средние значение данного параметра при скорости движения орудия до 3,88 м/с не превышает допустимых отклонений (±10мм), которые предусмотрены агротехническими требованиями на поверхностную обработку почвы. С увеличением скорости более 3,88 м/с рабочие органы теряют устойчивость хода по глубине обработки почвы, начинают выглублятся.
Результаты исследования гребнистости при различных значениях глубины обработки и скорости движения орудия V представлены в табл. 1. Для удобства восприятия приводятся только средние значения показателей гребнистости.
1. Valiev A.R. Justification of the parameters of a conical soil-cultivating working unit by solving a multi-criteria optimization problem. (Obosnovanie parametrov konicheskogo pochvoobrabatyvayuschego rabochego organa putem resheniya mnogokriterialnoy zadachi optimizatsii]. / A.R. Valiev, R.I. Ibyatov, F.F. Yarullin // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. - Achievements of science and technology of agrarian and industrial complex. 2017. № 7. P. 69-72.
2. Valiev A.R. Study of the interaction of a rotary conical working unit with the soil. [Issledovanie vzaimodeystviya rotatsionnogo konicheskogo rabochego organa s pochvoy]. / A.R. Valiev, F.F. Yarullin // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. - Technique and equipment for village. – 2015. – № 10 (220). – P. 27-31.
3. Yarullin F.F. Klassifikatsiya rotatsionnykh rabochikh organov pochvoobrabatyvayuschikh mashin. // Agrarnaya nauka XXI veka. Aktualnye issledovaniya i perspektivy. / Trudy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Instituta mekhanizatsii i tekhnicheskogo servisa. (Classification of rotational working units of tillage machines. / F.F. Yarullin, A.R. Valiev // Agrarian science of the XXI century. Actual research and prospects. / Proceedings of International scientific and practical conference of Institute of Mechanization and Technical Service). - Kazan: Izdatelstvo Kazanskogo GAU, 2015. – P. 131-137.
4. Askari, M. Draft force inputs for primary and secondary tillage implements in a clay loam soil / M. Askari, S. Khalifahamzehghasem // World Applied Sciences Journal. – 2013. – № 21(12). – pp. 1789-1794.
5. Mašek, J. The quality evaluation of different soil tillage technologies / J. Mašek, P. Novák, M. Kroulík, J. Chyba // Agronomy Research. – 2014. – № 12(1). – pp. 129-134.
6. Subrata, Kr. Soil-blade interaction of a rotary tiller: soil bin evaluation / Kr. Subrata, B. Basudeb, M. Somenath, S. Karmakar // International journal of sustainable agricultural research. – 2014. – № 1(3). – pp. 58-69.
7. Valiev A.R. The results of experimental studies of rotary conical working unit in the soil channel. [Rezultaty eksperimentalnykh issledovaniy rotatsionnogo konicheskogo rabochego organa v pochvennom kanale]. / A.R. Valiev, F.F. Yarullin, R.I. Ibyatov, R.R. Shiriyazdanov // Vestnik Kazanskogo GAU. –Herald of Kazan State Agrarian University. – 2014. – №3 (33). – P. 78-85.
8. Zemdikhanov M.M. Determination of the interaction forces of the vibrating working unit of the earth moving machine. [Opredelenie sil vzaimodeystviya vibratsionnogo rabochego organa zemleroynoy mashinoy s gruntom]. / M.M. Zemdikhanov, D.T. Khaliullin // Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitelnogo universiteta. - News of Kazan State University of Architecture and Engineering. 2018. № 4 (46). P. 364-369
9. Khaliullin D.T. Obzor rabochikh organov kombinirovannykh pochvoobrabatyvayuschikh orudiy. // Perspektivnye issledovaniya i razrabotki molodykh uchenykh. // Materialy nauchno-prakticheskoy konferentsii Instituta mekhanizatsii i tekhnicheskogo servisa. (Overview working units of the combined tillage tools. / D.A. Yunusov, D.T. Khaliullin // Advanced research and development of young scientists // Proceedings of scientific and practical conference of the Institute of Mechanization and Technical Service). – Kazan: Izd-vo Kazanskogo GAU. – 2017. – 196. P. 190-193.
10. Valiev A.R. Determination of the optimal parameters of the relative position of the conical working units on the frame of the tillage implement. [Opredelenie optimalnykh parametrov vzaimnogo raspolozheniya konicheskikh rabochikh organov na rame pochvoobrabatyvayuschego orudiya]. / A.R. Valiev, F.F. Yarullin // Vestnik Kazanskogo GAU. – Bulletin of Kazan GAU. 2012. – № 3 (25). – P. 68–73.
11. Yarullin F.F. Razrabotka i obosnovanie parametrov rotatsionnogo orudiya dlya poverkhnostnoy obrabotki pochvy: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. (Development and justification of the parameters of the rotary tool for surface tillage: author’s dissertation for a degree of Ph.D. of Technical sciences). – Kazan. – 2015. – P. 22.
12. GOST 20915–75. Selskokhozyaystvennaya tekhnika. Metody opredeleniya usloviy ispytaniy. (Agricultural machinery. Methods for determining the test conditions). M.: Izd-vo standartov, 1975. – P. 36.
13. OST 70.2.15–73. Ispytaniya selskokhozyaystvennoy tekhniki. Metody opredeleniya usloviy ispytaniy. (Tests of agricultural machinery. Methods for determining the test conditions). – M.: Soyuzselkhoztekhnika, 1974. – P. 24.
14. Perenosnoy pribor s avtonomnym i setevym elektropitaniem marki IP 250. // Rukovodstvo po ekspluatatsii. [The portable device with autonomous and network power supply of the IP 250 brand. // Operation manual]. 2013 – P. 36.
