Создание малоэнергоемких машин для обработки почвы

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день в мировой практике ведущее место занимает эффективное использование энергии и ресурсов, разработка и внедрение в практику технологии и технических средств, обеспечивающих их сбережение. Обработка почвы является самым энергоемким процессом в сельско хозяйственном производстве, на которую затрачивается 40-50 % всей расходуемой энергии на возделывание и уборку сельскохозяйственных культур. Если учесть, что для возделывания различных сельскохозяйственных культур по всему миру каждый год обрабатывается более 1,6 миллиарда гектаров земли1, создание энсрго-рссурсосбсрсгающих почвообрабатывающих машин является одной из актуальных проблем. В этом направлении определенные успехи достигнуты в ведущих странах мира, в том числе, США, Германия, Англия, Италия и др., где уделяется особое внимание применению малоэнергоемких технологий, машин и рабочих органов для обработки почвы". В сельском хозяйстве Узбекистана проводятся широкомасштабные мероприятия по снижению затрат энергии при обработке почвы и организации разработки и внедрения высокоэффективных модернизированных машин. В этой сфере, в том числе, с целью снижения затрат горючее-смазочных материалов, затрат труда и других издержек за счет сбережения энергии и ресурсов, а также повышения производительности проведен ряд научно-исследовательских работ, направленных на создание минимальных технологий обработки почвы, а также машин для их осуществлению. В мире для снижения затрачиваемой энергии при обработке почвы важное значение приобретает уменьшение тягового сопротивления почвообрабатывающих машин, за счет их усовершенствования на основе обеспечения воздействия рабочих органов на почву в условиях свободного резания, т.е. за счет обеспечения взаимодействия рабочих органов с пластами почвы, имеющими с боковых сторон открытые борозды или разрыхленные зоны. В этой области осуществление целенаправленных научных исследований является приоритетной задачей, при этом весьма актуальны исследования в следующих направлениях: разработка новых способов деформации и разрушения почвы с меньшими затратами энергии; уменьшение затрат энергии при обработке почвы на основе совместного применения новых способов деформации и разрушения почвы и средств ее обработки; создание технических средств и машин, обеспечивающих обработку почвы с меньшей затратой энергии; разработка менее энергоемких пассивных и активных типов рабочих органов для машин основной (глубокой) обработки почвы; разработка машин и технических средств, рабочие органы, работающих в условиях свободного резания при обработки почвы. Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подвсрждает актуальность темы данной диссертации. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан № ПП-1758 от 21 мая 2012 г. за «О программе дальнейшей модернизации, технического и технологического перевооружения сельскохозяйственного производства на 2012 - 2016 годы», Постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан №215 от 14 июля 2012 года «О мерах обеспечения реализации программы дальнейшей модернизации, технического и технологического перевооружения сельскохозяйственного производства на 2012 - 2016 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка энсрго-рссурсосбсрсгающих почвообрабатывающих машин с рабочими органами взаимодействующими с почвой в условиях свободного резания. Научная новизна исследования заключается в следующем: разработаны технические решения для деформации и разрушения почвы под воздействием рабочих органов в виде трехгранного и вертикального клиньев, работающих в условиях свободного резания; разработаны технологические и конструктивные схемы энергосберегающего чизеля-культиватора с рабочими органами, функционирующими в условиях свободного резания, применяемого при предпосевной обработке почвы; разработаны технологические и конструктивные схемы менее энергоемкого плоскорсза-глубокорыхлителя, осуществляющий безотвальной глубокой обработки почвы; создан комплекс аналитических зависимостей и математических моделей для процессов деформации и разрушения почвы под воздействием рабочих органов в виде трехгранного и вертикального клиньев, работающих в условиях свободного резания; определены характеристики изменения качественных и энергетических показателей работы рабочих органов, взаимодействующих с почвой в условиях свободного резания, в зависимости от их параметров, глубины обработки и скорости движения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Создание малоэнергоемких машин для обработки почвы» представлены следующие выводы: 1. Для снижения энергоемкости почвообрабатывающих машин и следовательно затрат энергии на обработку почвы целесообразно обеспечение взаимодействия их рабочих органов с почвой в условиях свободного резания, т.е. они должны воздействовать на пласты почвы, имеющие с боковых сторон открытые борозды или разрыхленные зоны. 2. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что в условиях свободного резания почва под воздействием рабочих органов разрушается путем сдвига по горизонтальным плоскостям, направленным в сторону боковых открытых борозд или разрыхленных зон и это, снижая затрата энергии на деформацию и разрушение почвы, приводит к уменьшению энергоемкости обработки почвы и тягового сопротивления рабочих органов в 1,8-3,5 раза. 3. С повышением скорости и глубины обработки тяговое сопротивление рабочих органов, работающих в условиях свободного резания, увеличивается соответственно в 1,12 и 1,26 раза меньше, чем при работе в условиях блокированного резания, а это показывает, что при применении их на глубокой и скоростной обработках почвы дает большой эффект. 4. Уменьшение энергоемкости обработки почвы путем обеспечения функционирования рабочих органов машин в условиях свободного резания возможно за счет двухрядного и Л-образного размещения их на раме, правильным выбором типа и формы рабочих органов. При двухрядном размещении на рамс рабочие органы первого ряда должны быть выполнены в виде двугранного клина с плоской рабочей поверхностью, крайние рабочие органы второго ряда - в виде правого и левого одностороннего клина, а расположенные между ними рабочие органы - в виде двухстороннего трехгранного клина, а при А-образном расположении рабочий орган, расположенный первым по направлению движения, должен быть в виде двугранного клина, а остальные в виде правого и левого односторонного трехгранного клина. 5. Двухрядное размещение рабочих органов на рамс целесообразно применять на широкозахватных машинах, предназначенных для поверхностной обработки почвы, а А-образное размещение рабочих органов на машинах, предназначенных для глубокой обработки почвы, имеющих меньшую ширину захвата. 6. Для качественной обработки почвы при минимальных затратах энергии чизелем-культиватором рекомендуется, что бы угол вхождения в почву его рыхлитсльной лапы составлял 25°, угол вхождения в почву стрельчатой лапы 25°, угол раствора стрельчатой лапы 60-80°, ширина рыхлитсльной лапы не менее 50 мм, ширина захвата стрельчатой лапы нс более 340 мм, длина рабочей поверхности рыхлитсльной лапы нс менее 160 мм, поперечное расстояние между рыхлитсльной и стрельчатой лапами не более 190 мм, продольное расстояние между рыхлитсльной и стрельчатой лапами не менее 660 мм. 7. Плоскорсзом-глубокорыхлителем обеспечивается качественная глубокая обработка почвы с меньшими затратами энергии при: угле вхождения в почву центрального рабочего органа 25°, угле вхождения в почву бокового рабочего органа 25°, угле раствора бокового рабочего органа 30-40°, ширине центрального рабочего органа нс менее 75 мм, ширине захвата бокового рабочего органа не более 250 мм, длине рабочей поверхности центрального рабочего органа не менее 190 мм, поперечном расстоянии между центральным и боковым рабочими органами нс более 290 мм, поперечном расстоянии между боковыми рабочими органами нс более 250 мм, продольном расстоянии между центральным и боковым рабочими органами не менее 950 мм, продольном расстоянии между боковыми рабочими органами не менее 760 мм. 8. Меньшее тяговое сопротивление разработанных энерго-рссурсосбсрсгающих чизеля-культиватора и плоскореза-глубокорыхлитсля соответственно в 1,33-1,39 и 1,44-1,52 раза чем у существующих чизеля-культиватора и плоскореза-глубокорыхлитсля обеспечивает снижение расхода топлива соответственно на 3,3-3,4 и 6,3-7,2 кг на каждый гектар обработанной площади. 9. Применение энсрго-рссурсосбсрегающего чизеля-культиватора и плоскореза-глубокорыхлитсля позволяет уменьшить прямые затраты на обработку почвы соответственно на 19,1 и 22,8 %, при этом достигается экономический эффект соответственно 5863153 и 16831188 сум на одну машину в год.