Реферат: Обгрунтування параметрів ротаційного розпушувача грунту

Рис. 8. Проведення польових досліджень ротаційного розпушувача

Перевірка якості розпушування ґрунту включала визначення таких параметрів: ступеня подрібнення ґрунту і розмірів структурних агрегатів; коефіцієнта різнозернистості; висоти гребенів верхнього шару розпушеного ґрунту; коефіцієнта забур’яненості поля.

Дослідження проводились на ділянці поля з такими характеристиками: фон – стерня; коефіцієнт забур’яненості поля К_з = 0,98.

Фізико-механічні властивості досліджуваного ґрунту були такі: об’ємна маса ґрунту γ = 1,63 т/м³ ; кути внутрішнього і зовнішнього тертя φ₂ = 30⁰ і φ₁ = 22⁰ ; вагова вологість ґрунту ω = 22%; питоме зчеплення частинок С_пит = 0,58 кН/м² ; коефіцієнт вертикальної деформації ґрунту К_вд = 96 кН/м² ; межа міцності структурних агрегатів σ = 532 кН/м² .

Розпушування ґрунту фрезерним культиватором відрізняється від удосконаленого ротаційного розпушувача тим, що структурні агрегати складають коефіцієнт різнозернистості більший на 30,6 і складає 49,5, що значно більше значення коефіцієнта різнозернистості по агротехнічних вимогах (=9–16). В процесі розпушування ґрунту фрезерним культиватором утворюються у великій кількості структурні агрегати дрібних розмірів. Кількість структурних агрегатів ґрунту розміром менше 10 мм після його розпушування експериментальним ротаційним розпушувачем становила 53%, а після розпушування фрезерним культиватором КВФ-2,8 – лише 45% (рис. 9).

Рис. 9. Гранулометричний склад структурних агрегатів після розпушування: 1 – ротаційним експериментальним розпушувачем; 2 – фрезерним серійним культиватором.

Як показали дослідження, удосконалений ротаційний розпушувач мав менші значення тягових опорів, ніж фрезерний культиватор КВФ-2,8 – в 1,54 рази. Це зв’язано з тим, що маса удосконаленого ротаційного розпушувача менша в 2,16 рази.

В результаті досліджень було встановлено, що повна потужність на роботу удосконаленого розпушувача менша в 1,7 рази при швидкості руху знаряддя V_м = 3,0 м/с в порівнянні з фрезерним культиватором КВФ–2,8. При зменшенні швидкості руху КВФ – до 1,38 м/с повна потужність зменшується з 50,93 до 42,95 кВт.

За рахунок зниження кутової швидкості обертання ротора з 28,26с^-1 (540 хв^-1 ) до 9,42 с^-1 (180 хв^-1 ) потужність, яка витрачається на обробіток ґрунту удосконаленим роторним розпушувачем в 3 рази менша, ніж фрезерним культиватором КВФ–2,8. Таким чином, запропоновані конструктивні зміни і режим роботи ротаційного розпушувача забезпечують якість поверхневого обробітку ґрунту і знижують потужність двигуна трактора.

У п’ятому розділі ”Методика інженерного проектування ротаційного розпушувача ґрунту, економічна ефективність та впровадження результатів досліджень” приведена методика інженерного розрахунку ротаційного розпушувача ґрунту та результати порівняльної оцінки економічної і енергетичної ефективності його застосування.

Використання ротаційного розпушувача ґрунту у виробничих умовах порівняно із культиватором КВФ-2,8 забезпечує річний економічний ефект в сумі 17179,4 грн в рік при нормативному завантаженні машин. Розрахована енергетична ефективність показує, що використання ротаційного розпушувача дозволяє зменшити енергетичні затрати на 41,9%, порівняно із серійною машиною.

Отримані результати наукових досліджень взяті для впровадження у виробництво підприємствами сільськогосподарського машинобудування регіону: Шепетівським заводом культиваторів, ВАТ “Кам’янець-Подільськ­сільмаш”, Красилівським машинобудівним заводом.

ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Робота присвячена вирішенню задачі підвищення ефективності суцільного передпосівного розпушування ґрунту шляхом створення нового ротаційного розпушувача з обґрунтуванням його конструкційно-технологічних параметрів на основі теоретичного дослідження комбінованого процесу різання, стискання та перетирання структурних агрегатів ґрунту системою його ножів та експериментального визначення технологічних показників обробітку ґрунту.

Аналіз чинних способів і ротаційних технічних засобів для поверхневого передпосівного обробітку ґрунту дав змогу виявити такі головні їх недоліки – низька продуктивність роботи; значні енерговитрати; велика металомісткість.

2. Обґрунтована конструкція ротаційного розпушувача ґрунту передбачає реалізацію комбінованого процесу розпушування на основі операцій різання, стискання та перетирання структурних агрегатів за допомогою системи ножів, розміщених під кутом до осі барабана і закріплених на барабані по гвинтовій лінії з правою навивкою до основи лінії машини, і навпаки, інший бік ножів розміщений дзеркально від осьової лінії машини.

3. Теоретичні дослідження базуються на розкритті сукупності явищ комбінованої дії на ґрунт за допомогою системи ножів ротаційного розпушувача і дають змогу встановити взаємозв’язки між параметрами розпушувача та технологічними і енергетичними показниками робочого процесу, що є основою для обґрунтування раціональних конструкційних параметрів розпушувача (3, 4, 6, 9).

4. На основі обґрунтованої програми і методики експериментальних досліджень встановлено залежності осьового тиску і межі міцності структурних агрегатів від їх розмірів, вмісту частинок певного розміру, вологості ґрунту, а також залежності ступеня подрібнення ґрунту від показника кінематичного режиму розпушувача, кількості ножів, кроку витка ножів, швидкості руху знаряддя та межі міцності структурних агрегатів (10-14).

5. Для досягнення оптимального ступеня подрібнення і коефіцієнта різнозернистості ґрунтових агрегатів теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено раціональні параметри ротаційного розпушувача для глибини обробітку 0,15 м: швидкість руху знаряддя V_м =3,0 м/с; показник кінематичного режиму λ=1,72; кількість ножів по кругу Z=4,0; осьовий тиск структурних агрегатів Р₀ =0,022 кН; ширина ножа l_Н =0,1 м; кут встановлення ножа в плані ε=30⁰ ; крок витків ножів Т=0,44 м.

6. Порівняльна оцінка витрат потужності на обробіток ґрунту показує, що для ротаційного розпушувача при ширині захвату В₀ =3,0м, швидкості руху знаряддя V_м =3,0 м/с та ступені подрібнення і =20 потужність запропо­нованого ротаційного розпушувача в 3,1-3,72 рази менша, ніж для фрези КВФ–2,8.

7. Роботоздатність створеного ротаційного розпушувача ґрунту доведена успішними випробуваннями його експериментального зразка у фермер­ському приватному підприємстві “Залучанське” Чемеровецького району Хмельницької області, при яких отримано показники розпушення ґрунту відповідно до агротехнічних вимог: середнє значення ступеня подрібнення середній розмір структурних агрегатів =0,0097м з коефіцієнтом різнозернистості =18,9 замість =49,5 у фрезерного культи­ватора КВФ – 2,8; коефіцієнт забур’яненості поверхні ґрунту в середньому склав = 0,00145; висота гребенів поверхні поля була в межах від 0,012 до 0,024 м.

8. На основі агротехнічних і техніко-економічних показників, визначених при проведені лабораторно-польових досліджень, розроблено вихідні вимоги на ротаційний розпушувач ґрунту, які є основою для проведення дослідно-конструкторських робіт (ДКР) і серійного їх виробництва.

9. Для практичного здійснення поставленої мети, на основі проведених досліджень, розроблена інженерна методика проектування ротаційних розпушувачів, яка дає змогу визначати раціональні параметри розпушувачів для різних умов роботи.

10. Впровадження ротаційного розпушувача для суцільного передпосівного обробітку ґрунту порівняно із фрезою КВФ–2,8 дає змогу заощадити 17179,4 грн. в рік і зменшити енергетичні витрати на 41,9 відсотка.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Панченко А.М., Замойська К.В. Визначення кінематичного режиму роторного культиватора // Збірник наукових праць Подільської державної аграрно-технічної академії. Вип. 10. – Кам’янець-Подільський: ПДАТА, 2002. – С. 217-220. (Автором зроблено аналіз залежності показника кінематичного режиму від глибини обробітку, кількості ножів по кругу, осьового тиску структурних агрегатів, кроку витка розміщення ножів, швидкості руху знаряддя, ширини ножа, кута зсуву ножа в плані).

2. Замойська К.В., Бендера І.М. Зменшення затрат потужності на обробіток ґрунту роторним культиватором //Збірник наукових праць Національного аграрного університету “Механізація сільськогосподарського виробництва”. Том Х1V. – К.: НАУ, 2003. – С. 241-247. (Автором виявлено вплив різних чинників на величину споживаної потужності роторним культиватором).

3. Замойська К.В. Аналіз роботи роторного культиватора //Вісник Львівського державного аграрного університету. Серія “Агроінженерні дослідження”. Вип.7 – Львів: ЛДАУ, 2003. – С. 147-152.

4. Замойська К.В. Результати теоретичних досліджень роторного культиватора // Збірник наукових праць Подільської державної аграрно-технічної академії. Вип. 11. – Кам’янець-Подільський: Абетка, 2003. – С.341-343.