ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА …………………………………………………………………………. 10
1.1 Анализ состояния орошаемых земель и дождевальной техники в РФ ………. 10
1.2 Обзор конструкций существующих ДМ кругового действия …………………… 12
1.3 Особенности проектирования элементов ДМ кругового действия …………… 17
1.3.1 Водопроводящий трубопровод …………………………………………………………. 17
1.3.2 Ходовые системы …………………………………………………………………………….. 18
1.4 Особенности взаимодействия ходовых систем ДМ с увлажненными почвами
……………………………………………………………………………………………………………………. 27
1.5 Существующие модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью .. 30
1.6. Проходимость ДМ. Пути ее повышения ………………………………………………… 34
Выводы по главе ………………………………………………………………………………………….. 35
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХОДОВЫХ
СИСТЕМ ШИРОКОЗАХВАТНЫХ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН С
УВЛАЖНЕННОЙ ПОЧВОЙ ………………………………………………………………………… 36
2.1 Модель взаимодействия колеса с почвой ………………………………………………… 36
2.2 Теоретические исследования воздействия ходовых систем ДМ на почву … 39
2.3 Результаты расчета для ДМ «Кубань-ЛК1», «Кубань-ЛК1М» (КАСКАД) и
«КАСКАД» с пневматическими колесами ……………………………………………………. 42
2.4 Результаты расчета для ДМ «Фрегат» с жесткими колесами……………………. 45
2.5 Уменьшение колееобразования широкозахватных ДМ ……………………………. 49
2.6 Влияние нагрузки, приходящейся на ходовые системы на сопротивление
передвижению машины ……………………………………………………………………………….. 53
Выводы по главе ………………………………………………………………………………………….. 57
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И
ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ……………………………………………………………………. 58
3.1 Программа проведения исследований …………………………………………………….. 58
3.1.1 Лабораторные исследования …………………………………………………………….. 58
3.1.2 Полевые исследования ДМ кругового действия………………………………… 58
3.2 Методика проведения лабораторных исследований и применяемое
лабораторное оборудование …………………………………………………………………………. 58
3.3 Методика проведения полевых исследований и применяемое оборудование
……………………………………………………………………………………………………………………. 60
3.4 Определение параметров сцепления колеса…………………………………………….. 66
3.5 Обработка результатов экспериментальных исследований ……………………… 67
3.5.1 Обработка результатов лабораторных исследований ………………………… 67
3.5.2 Обработка результатов полевых исследований …………………………………. 74
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ……………………………… 75
4.1 Лабораторные исследования влияния давления воздуха в шине и нагрузки,
приходящейся на ось колеса на глубину колеи и сопротивление передвижению
колес……………………………………………………………………………………………………………. 75
4.2 Закономерности колееобразования при работе широкозахватных
дождевальных машин кругового действия ……………………………………………………. 77
4.3 Показатели проходимости ………………………………………………………………………. 82
Выводы по главе ………………………………………………………………………………………….. 84
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ВНЕДРЕНИЯ
……………………………………………………………………………………………………………………….. 86
Выводы по главе ………………………………………………………………………………………….. 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………. 92
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………… 94
ПРИЛОЖЕНИЕ А: Полученные патенты по результатам работы …………………… 106
ПРИЛОЖЕНИЕ Б: Программный код расчета для ДМ «КАСКАД» с
пневматическими колесами …………………………………………………………………………… 108
ПРИЛОЖЕНИЕ В: Программный код расчета для ДМ «Фрегат» с жесткими
колесами ……………………………………………………………………………………………………….. 117
ПРИЛОЖЕНИЕ Г: Результаты расчета для ДМ «КАСКАД» с пневматическими
колесами ……………………………………………………………………………………………………….. 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Д: Результаты расчета для ДМ «Фрегат» с жесткими колесами131
ПРИЛОЖЕНИЕ Е: Результаты проведения полевых исследований ………………… 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж: Акты о внедрении …………………………………………………………… 149

Во «Введении» обоснована актуальность исследований и представлены:
цель, задачи, объект, предмет и методы исследований; научная новизна и научные положения, выносимые на защиту; практическая ценность; апробация работы и публикации.
В первой главе «Состояние вопроса» представлены данные о состоянии орошаемых земель и наличия дождевальной техники в Российской Федерации. Дан обзор конструктивных особенностей существующих дождевальных машин, проектирования их элементов и узлов. Приведены особенности взаимодействия ходовых систем ДМ с увлажненными почвами. Рассмотрены существующие модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью, проходимость ДМ и пути ее повышения.
Проектируя ДМ кругового действия как российские, так и зарубежные производители ориентируются на предполагаемые условия эксплуатации, т.е. типы почв и водопотребление, режим орошения сельскохозяйственных культур. Эти характеристики и являются определяющими норму полива, а соответственно задающими конструктивные параметры машины, в частности диаметр водопроводящего трубопровода, нагрузку, приходящуюся на ходовые системы.
Варьированием диаметра водопроводящего трубопровода, длины пролета и типом ходовых систем обеспечивается удельное давление на почву в пределах нормативных значений и проходимость машин по почвам с разной несущей способностью.
Особенностью работы дождевальных машин является движение по увлажненным почвам с изменяющимися свойствами в течение процесса полива.
С повышением влажности почвы ухудшаются ее прочностные свойства, что приводит к буксованию ходовых систем и увеличению потребляемой энергии для их перекатывания. При больших нормах полива эти явления более ярко прослеживаются, это приводит к полной остановке машины и не соблюдению технологии полива.
Существующие модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью отличаются разнообразием у разных авторов. В большинстве случаев эти формулы описывают связь между деформациями и напряжениями.
Обеспечение проходимости за счет оптимизации конструктивных параметров машины в большей степени определяется двумя факторами:
– увеличением тягово-сцепных свойств за счет совершенствования привода и ходовых систем;
– уменьшением колеи за счет снижения общей массы конструкции, увеличения пятна контакта ходовой системы с почвой, применения уширенных колес, увеличения их количества, применения шин с пониженным давлением,
применения гусеничных и шагающих ходовых систем и др.
Наиболее распространенными являются пневматические ходовые системы, обладающие достаточной универсальностью, простотой обслуживания и дешевизной.
И наиболее рациональным является подбор соотношений конструктивных параметров водопроводящего трубопровода, ширины и диаметра колес и их количества на ходовой тележке.
Во второй главе «Теоретические исследования взаимодействия ходовых систем широкозахватных дождевальных машин с увлажненной почвой» представлена модель взаимодействия ходовых систем ДМ с почвой. Даны методики расчета для дождевальных машин с пневматическими колесами на примере «Кубань-ЛК1», «Кубань-ЛК1М» (КАСКАД) и «КАСКАД» и с жесткими колесами (ДМ «Фрегат»). Рассмотрено влияние несущей способности почвы, достоковой нормы, нормы полива и расстояния от неподвижной опоры на процесс колеобразования, а также нагрузки, приходящейся на ходовые системы, определяемой конструктивными параметрами водопроводящего трубопровода на изменение сопротивления передвижению и тягово-сцепные свойства машины.
Процесс взаимодействия колеса с увлажненной и переувлажненной почвой достаточно сложен, и зависит от многих параметров и факторов, рисунок 1. В общем случае, входящие параметры можно разделить на две основные группы:
1. Регулируемые параметры и характеристики, зависящие от конструктивного исполнения машины, ее узлов.
2. Нерегулируемые параметры, характеризующие природно- климатические условия использования и эксплуатации ДМ.
Выходные параметры, характеризующие эффективность использования ДМ включают в себя: удельное давление на почву, глубину и ширину колеи, сопротивление перемещению колес и плотность почвы после прохода машины.
Они, в конечном итоге, определяют такие характеристики как затраты мощности при перемещении машины, а соответственно стоимость эксплуатации техники, а также воздействие на почву с позиции экологии, т.е. повреждение, уплотнение ее, снижающее урожайность.
Достоковая норма полива определяется следующей формулой, м3/га: mдост = 2850 ∙ (1,14 − d0,2) ∙ j1/jср ∙ К (1)
где К – коэффициент водопроницаемости почв (К = 0,6-1,5); d – средний диаметр капель, мм;
jср – средняя интенсивность дождя, мм/мин;
j1 – заданная интенсивность дождя, мм/мин.
Несущая способность почвы после полива, кПа:
Р = Р − (1,4m0,65 + 8 ∙ 1,01mст) (2)
пп дп дост где mст – величина стока, м3/га;
Рдп – несущая способность почвы до полива, кПа. Глубина колеи определяется следующей формулой, м:
Н=0,6М/(nt ∙103 ∙Рпп ∙bоб ∙√Dк) (3) где М – общая масса машины, кг;
nt – количество тележек;
bоб – ширина обода, м;
Dк – наружный диаметр колес, м.
Рисунок 1 – Модель взаимодействия колеса с почвой Ширина колеи определяется следующей формулой, м:
Вк =√(Riм +bоб/2)2 +Н∙(Dк −Н)−(Riм −bоб/2) где Riм – расстояние от неподвижной опоры, м.
Глубина колеи для трехколесной тележки ДМ, м:
(4)
Н=0,4М/(nt ∙103 ∙Рпп ∙bоб ∙√Dк) (5) При этом ширина колеи тележки ДМ определяется по формуле (4).
В соответствии с формулой (5) был построен график зависимости
влияния несущей способности почвы на глубину колеи для первой тележки ДМ «КАСКАД» с различными пролетами диаметром 159 мм, рисунок 2.

следу переднего, Рсц определяется следующей зависимостью:
Р =√Dк(τ √Н +τ √Н )((D2 −D2)((D −D )+3b ))
сц 3D2 ср1 1 ср2 2 к1 к к1 к n к
где Dк1 – диаметр окружности по вершинам почвозацепов;
Рисунок 2 – Влияние несущей способности почвы на глубину колеи для ДМ «КАСКАД» (шины 16-20): 1 – пролет 65 м; 2 – пролет 59,5 м; 3 – пролет 48,7 м; 4 – пролет 30 м
Возможность движения тележки ДМ определяется условием:
(μ−f)nк ≥i (6)
где μ – коэффициент сцепления;
f – коэффициент сопротивления качению;
nк – число колес на тележке ДМ;
i – величина уклона на подъем.
Для ходовой системы тележек ДМ, когда заднее колесо движется по
(7)
Н1, Н2 – глубина колеи после прохода переднего и заднего колеса соответственно;
τср1, τср2 – удельные сопротивления почвы срезу до и после прохода переднего колеса соответственно;
bn – ширина почвозацепа.
Сила сцепления трехколесной ходовой системы определяется следующей формулой:
Р =√Dк(τ √Н +τ √Н +τ √Н )((D2 −D2)((D −D )
сц 3D2 ср1 1 ср2 2 ср3 3 к1 к к1 к (8)
к
+ 3bn))
где Н3 – глубина колеи после прохода третьего колеса;
τср3 – удельное сопротивления почвы срезу после прохода второго колеса.
Сопротивление качению Рf для двухколесной тележки:
G3√Р +√Р
Рf=0,88√ к дпп1 дпп2 (9)
BD3
к √Рдпп1 Рдпп2
где Рдпп1, Рдпп2 – несущая способность почвы до и после прохода
переднего колеса;
В – ширина профиля колеса;
Gк – нагрузка на колесо.
Зависимости силы сцепления и силы сопротивления качению от нормы
полива для различных пролетов представлены на рисунке 3.
Рисунок 3 – Зависимость силы сцепления и силы сопротивления качению от нормы полива для чернозема обыкновенного: 1 – пролет 48,7 м; 2 – пролет 59,5 м; 3 – пролет 65,25 м
Из полученного графика (рисунок 3) видно, что сила сцепления уменьшается с увеличением нормы полива, особенно значительно при увеличенных до 65,25 м пролетов.
Сопротивление качению при увеличении нормы полива значительно возрастает, тем в большей степени, чем длиннее пролет машины.
В третьей главе «Программа и методики проведения лабораторных и полевых исследований» приводится методика: лабораторных исследований влияния нагрузки, приходящейся на ось колеса и давления воздуха в шинах на изменение сопротивления передвижению колес, глубину колеи широкозахватных ДМ и полевых исследований повышения проходимости и уменьшения колееобразования широкозахватных ДМ.
Лабораторные исследования проводились в грунтовом канале Саратовского ГАУ.
На разработанной конструкции, имитирующей ходовую тележку ДМ устанавливались различные колеса как пневматические, так и жесткие разного диаметра, при этом они располагались по различным схемам с заданными параметрами.
Был спланирован и проведен многофакторный эксперимент. В качестве входных параметров были выбраны: нагрузка, приходящейся на ось колеса и внутреннее давление воздуха в шине. В качестве целевой функции были приняты: глубина колеи и сопротивление передвижению колеса.

В результате обработки результатов эксперимента были найдены
зависимости глубины колеи и сопротивления передвижению колеса от исследуемых параметров процесса взаимодействия колеса с почвой:
Н=0,733 +0,575G +0,040P +10,505G P (10) кwкw
F =0,050+ 0,0123G +0,061P +0,008G P (11) сопр кwкw
где Gк – нагрузка, приходящаяся на ось колеса; P – внутреннее давление воздуха в шине.
Выражения (10), (11) позволяют определять изменение глубины колеи и сопротивления передвижению колес в процессе взаимодействия колеса с почвой в зависимости от нагрузки, приходящейся на ось колеса и давления воздуха в шине.
Полевые исследования проводились на полях УНПО «Поволжье»; УНПК Агроцентр Саратовского ГАУ; ООО «Наше дело» Марксовского района Саратовской области.
Несущая способность почвы определялась на участках с помощью ручного почвомер-пенетрометра с конусно-крыльчатым наконечником.
Параметры колеи по длине пролета определялись в начале, середине и конце поливного периода.
В четвертой главе «Результаты проведения экспериментов» представлены результаты лабораторных и полевых исследований.
Лабораторные исследования показывают, что при поддержании постоянного давления воздуха в шинах повышение нагрузки на ось пневматического колеса с 0,1 кН до 1,0 кН приводит к увеличению глубины колеи до 2 см для двухколесной ходовой тележки и порядка 1-1,5 см для трехколесной тележки соответственно, а также линейному росту сопротивления передвижению колеса, рисунок 4.
аб
Рисунок 4 – Зависимость глубины колеи (а) и сопротивления передвижению колес (б) от нагрузки, приходящейся на ось колеса и давления воздуха в шине
Процесс колееобразования исследовался при проведении полевых исследований в течение всего поливного сезона.
Зависимость влияния расстояния от неподвижной опоры на глубину колеи при несущей способности почвы 110-125 кПа для ДМ «Кубань-ЛК1М» представлена на рисунке 5.
w

от
от
Рисунок 5 – Влияние расстояния от неподвижной опоры на глубину колеи для ДМ «Кубань-ЛК1М» (КАСКАД) в начале (1, 2) и конце (3) поливного сезона, (пролет 59,5 м, шины 16-20): 1 – теоретически; 2 – экспериментально Н = −0,356n + 4,4048; R2 = 0,937; 3 – экспериментально Н = 0,2056n2 −
1,9659nот + 10,467; R2 = 0,949
В начале поливного периода зависимость глубины колеи от расстояния от неподвижной опоры имеет линейный вид, а в конце поливного сезона она видоизменяется в квадратичный. В связи с повышением расхода воды и размера капель глубина колеи на последних тележках увеличивается.
При работе ДМ если длина пролета увеличивается с 48,7 до 59,5 м и несмотря на то, что вместо шин 14,9-24 применяются шины 16-20, глубина колеи увеличивается. Экспериментальные исследования показали, что для первой опорной тележки глубина колеи увеличивается до 1 см в начале сезона и 1,5 см в конце поливного периода.
На рисунке 6 показано изменение глубины колеи ДМ «Фрегат» ДМУ-Б- 463-90 с жесткими колесами от расстояния от неподвижной опоры в начале и конце поливного периода. При этом несущая способность почвы в диапазоне 75-95 кПа.
Рисунок 6 – Влияние расстояния от неподвижной опоры на глубину колеи для ДМ «Фрегат» ДМУ-Б-463-90 с жесткими колесами в начале (1, 2) и конце (3) поливного периода: 1 – теоретически; 2 – экспериментально Н = −0,4428nот +
9,4367; R2 = 0,978; 3 – экспериментально Н = 0,1n2 − 2,228n + 18,461;
R2 = 0,987
от от
На рисунке 7 представлено изменение глубины колеи в начале, середине
и конце последнего пролета от несущей способности почвы и достоковой нормы полива.
Рисунок 7 – ДМ «Кубань-ЛК1М» (КАСКАД) (пролет 59,5 м, шины 18-24): Н = 0,0267mдост − 7,5; R2 = 0,979; Рпп = 0,3778mдост − 111,03; R2 = 0,979
Исследования показывают, что при увеличении нормы полива с 300 до 500 м3/га коэффициент сцепления снижается от 0,32 до 0,25, рисунок 8, при этом коэффициент сопротивления качению имеет обратную зависимость от 0,15 до 0,20, рисунок 9.
Рисунок 8 – Сцепление колеса с почвой для шин 14,9-24: μ = −0,0004Nп + 0,4209; R2 = 0,944
Рисунок 9 – Коэффициент сопротивления качению для шин 14,9-24: f = 0,0003Nп + 0,0694; R2 = 0,979
Таблица 1 – Тягово-сцепные показатели ДМ
Марка ДМ
КАСКАД
Тип колес
Пневмошины 14,9-24
Норма полива
м3/га
Коэффициент
сцепления сопротивления μ качению f
300 0,32 400 0,27 500 0,25
0,15 0,17 0,20 0,14 0,15 0,18 0,12 0,14 0,15
Пневмошины 300 0,35 16-20 400 0,30
Пневмошины 18-24
500 0,28 300 0,39 400 0,35 500 0,30
Анализ условия движения ДМ при полученных коэффициентах сцепления и сопротивления качению показывает, что проходимость широкозахватных дождевальных машин уменьшается при увеличении нормы полива и длины пролета. Соответственно норма полива в значительной степени определяет возможность движения широкозахватной дождевальной техники, в частности по поверхности с уклоном.
При увеличении пролета для обеспечения возможности движения, особенно при значительных нормах полива необходимо устанавливать колеса с более широким профилем.
В пятой главе «Экономическая эффективность результатов внедрения» представлена система выбора основных параметров машины или ее модели на основе изучения системы «норма полива-почва-дождевальная машина», рисунок 10. Рассмотрена оценка эксплуатационных затрат ходовых систем в зависимости от типа и количества колес, рисунок 11-12. Показано как определить эксплуатационные затраты колес в зависимости от рационального соотношения рекомендуемых длин пролетов, шин и норм полива для двухколесной и трехколесной систем, рисунок 13-14.
Рисунок 10 – Система «норма полива-почва-дождевальная машина»
Упрощенная схема оценки эксплуатационных затрат ходовых систем
представлена на рисунке 11, соответственно в виде полученных гистограмм, рисунок 12.
Рисунок 11 – Упрощенная схема оценки эксплуатационных затрат ходовых систем
а
б
Рисунок 12 – Гистограмма определения эксплуатационных затрат ходовых систем в зависимости от типа и количества колес: а – двухколесная система, б – трехколесная система

Рисунок 13 – Определение эксплуатационных затрат колес в зависимости от рационального соотношения рекомендуемых длин пролетов, шин и норм полива для двухколесной системы
Рисунок 14 – Определение эксплуатационных затрат колес в зависимости от рационального соотношения рекомендуемых длин пролетов, шин и норм полива для трехколесной системы
Предлагаемая упрощенная система выбора основных параметров машины или ее модели по системе «норма полива-почва-дождевальная машина» позволяет выбрать основные параметры машины на основе нормы полива и несущей способности почвы. Уточнение и выбор возникших вариантов осуществляется по критерию проходимости. Рациональность применения трехколесных систем определяется не возможностью обеспечения параметров проходимости двухколесных тележек.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основании исследований взаимосвязи системы «норма полива- почва-дождевальная машина» были выявлены условия движения, основные

факторы повышения проходимости широкозахватных дождевальных машин за счет оптимизации соотношений конструктивных параметров водопроводящего трубопровода, длин пролетов и типов ходовых систем в зависимости от норм
полива, несущей способности почвы и достоковой нормы.
2. Выявлены закономерности процесса колееобразования на протяжении
всего поливного сезона и изменения тягово-сцепных свойств широкозахватных дождевальных машин при поливе разными нормами.
При орошении с нормой полива от 300 до 350 м3/га и несущей способности не менее 100 кПа длина пролета может увеличиваться до 65 м, при этом глубина колеи не превышает допускаемых значений. Для работы ДМ на почве, обладающей низкой несущей способностью, если на них устанавливается пролет длиной более 59 м тогда на ходовых системах необходимо применить колеса с шинами не менее 16-20, а при уменьшении несущей способности почвы – шины 18-24.
Получены зависимости силы сцепления и силы сопротивления качению от нормы полива для различных пролетов.
3. На основе проведенных экспериментов можно дать следующие рекомендации по подбору ходовых систем в зависимости от нормы полива:
– норма полива до 300 м3/га, несущая способность РПП ≥ 80-100 кПа: рекомендуется применить пневмоколеса с узкими шинами. При этом глубина колеи не более 8-10 см;
– норма полива от 300 до 500 м3/га, несущая способность РПП ≥ 60-80 кПа: рекомендуется применить пневмоколеса с обычными шинами. При этом глубина колеи в диапазоне 5-10 см;
– норма полива более 500 м3/га, несущая способность РПП < 60 кПа: рекомендуется применить пневмоколеса с широкими шинами. При этом глубина колеи – 10-15 см. 4. Анализ сцепных свойств показывает, что при увеличении нормы полива с 300 до 500 м3/га коэффициент сцепления снижается от 0,32 до 0,25, при этом коэффициент сопротивления качению имеет обратную зависимость от 0,15 до 0,20. 5. Увеличение пролета с 48,7 м до 65,25 м уменьшает проходимость на 25-30%. При эксплуатации машины на местности с уклоном или при значительных нормах полива необходимо устанавливать колеса с более широким профилем либо трехколесных систем. 6. Оценка эксплуатационных затрат ходовых систем показывает, что при практически одинаковых показателях проходимости цена при установке трех колес значительно возрастает, даже без учета затрат дополнительных элементов металлоконструкции и привода. Рациональность применения трехколесных систем определяется не возможностью обеспечения параметров проходимости двухколесных тележек. 7. Результаты диссертационной работы были внедрены в УНПО «Поволжье» ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ (с. Степное Энгельсского района Саратовской области), УНПК Агроцентра СГАУ; ООО «Наше дело» (Саратовская область, Марксовский район). Предложения и рекомендации производству: 1. Производителям дождевальной техники и эксплуатирующим организациям рекомендуется использовать оптимальные соотношения конструктивных параметров водопроводящего трубопровода, длин пролетов и типов ходовых систем в зависимости от норм полива и несущей способности почвы; 2. Проектным организациям применить результаты диссертационной работы как разработанные методики расчета, математические зависимости так и результаты проведенных экспериментов для проектирования ДМ.

Актуальность темы исследования. Основным способом механизации
орошения является дождевание. В настоящее время в России 4,5 млн. га земель
поливаются этим способом. Полив 70% площади обеспечивается
широкозахватными дождевальными машинами (ДМ) [1, 2].
В настоящее время вопрос, связанный с мелиорацией, является актуальным
за счет ежегодного ввода в действие новых орошаемых площадей. Однако
большинство оросительной техники было создано в советский период и не
обеспечивает современные требования технологии полива.
Необходимо параллельно модернизировать дождевальную технику старого
образца и конструировать, и создать технику нового поколения, модификации,
расширяющие эксплуатационные возможности и повышающие эффективность
работы.
Важнейшими факторами конкурентоспособности современной
широкозахватной дождевальной техники являются такие показатели как
производительность и надежность работы, энергоемкость и экологическая
безопасность процесса полива.
Для улучшения показателей работы широкозахватной дождевальной
техники необходимо всестороннее изучение условий эксплуатации и выявление
влияния на них конструкционных особенностей машин.
Особенностью работы дождевальных машин является то, что опорной
поверхностью при работе являются увлажненные, а при значительных нормах
полива переувлажненные почвы.
Однако ходовые системы широкозахватной дождевальной техники мало
приспособлены к передвижению по увлажненным поверхностям и
экспериментально доказано, что эффективность работы машин значительно
снижается при увеличении норм полива за счет снижения проходимости. При
этом машина не только затруднительно передвигается по орошаемому полю, но
часто останавливается совсем.
В конце поливного сезона величина глубины колеи составляет треть
диаметра колеса, что приводит к полной остановке машины и соответственно
несоблюдению технологии полива.
Для обеспечения производительной и надежной работы дождевальных
машин при соблюдении эрозийнобезопасных технологий полива с учетом
многократных проходов по увлажненным и переувлажненным почвам
необходимо решение совокупности научных и практических задач, базирующихся
на исследованиях взаимосвязи системы «норма полива-почва-дождевальная
машина».
На сегодняшний день как отечественные, так и зарубежные исследователи в
достаточной степени проработали теорию движения колесных машин по
деформируемым опорным поверхностям. Однако вопросы передвижения
широкозахватных дождевальных машин с колесными движителями по
увлажненным и переувлаженным почвам освещены недостаточно. В связи со
специфическими условиями работы ДМ необходимо выявление процесса
взаимодействия ходовых систем с увлажненной почвой в зависимости от ее типа,
механических характеристик почв и нормы полива. Поэтому проблема
повышения проходимости дождевальных машин весьма актуальна.
Степень разработанности проблемы.
Совершенствованию дождевальной техники за счет оптимизации их
конструктивных решений и технологических параметров посвящены работы С.Х.
Гусейн-Заде, Б.М. Лебедева, Н.Ф. Рыжко, В.И. Городничева, Б.П. Фокина, А.И.
Рязанцева, И.В. Малько, А.О. Антипова, Ю.Ф. Снипича, Г.В. Ольгаренко [3-12].
Ведущими учеными в области земледельческой механики, основоположниками
теории качения ходовой системы сельскохозяйственных машин являются В.П.
Горячкин, М.Н. Летошнев, М.Е. Мацепуро, В.В. Кацигин и др. [13-16].
Однако эти исследования в основном основываются на эмпирических
данных и имеют частный характер. Необходимо на основе моделирования
взаимодействия ходовых систем с увлажненной почвой при разных нормах
полива и прочностных характеристиках почв выполнить оптимизацию
конструктивных параметров водопроводящего трубопровода широкозахватных
дождевальных машин, разработать рекомендации по типам ходовых систем для
различных условий эксплуатации.
Необходимо не только совершенствовать и модернизировать
существующую дождевальную технику, но и создавать и конструировать новые
машины и их модификации.
Цель работы – повышение эффективности широкозахватных
дождевальных машин кругового действия на основе экспериментально-
теоретических исследований системы «норма полива-почва-дождевальная
машина».
Задачи исследований. В соответствии с целью работы были поставлены
следующие задачи:
1. Анализировать факторы, влияющие на эффективность работы
широкозахватных дождевальных машин и определить пути улучшения.
2. Разработать модель и обосновать конструктивные параметры
широкозахватных дождевальных машин на основании исследований системы
«норма полива-почва-дождевальная машина».
3. Выявить закономерности процесса колееобразования на протяжении
всего поливного сезона и изменения тягово-сцепных свойств широкозахватных
дождевальных машин при поливе разными нормами.
4. Подтвердить влияние конструктивных параметров на проходимость
широкозахватных дождевальных машин при различных механических
характеристиках почв и нормах полива.
5. Провести экспериментальные исследования предлагаемых
конструктивных решений, дать технико-эксплуатационную и экономическую
оценку, разработать рекомендации.
Объект исследования – широкозахватные дождевальные машины с
различными конструктивными особенностями водопроводящего трубопровода и
ходовыми системами.
Предмет исследования – процесс взаимодействия ходовых систем
широкозахватных дождевальных машин с увлажненными почвами.
Методы исследований. В качестве методов и методик применялись:
известные законы и методы классической механики и математического анализа;
методики планирования многофакторного эксперимента, статистическая оценка
результатов. Обработка результатов проводилась при помощи ЭВМ с
использованием программ Microsoft Excel, Statistica, MatLab.
Лабораторно-полевые испытания были проведены с применением методик
и ГОСТов ВНПО «Радуга», КубНИИТИМ, ВолжНИИГиМ и СТО АИСТ 11.1-
2010.
Научная гипотеза: повышение эффективности работы широкозахватных
дождевальных машин может быть достигнуто оптимизацией их конструктивных
параметров и режимов работы.
Научная новизна. На основе комплексного изучения системы «норма
полива-почва-дождевальная машина»:
– обоснованы и уточнены математические зависимости параметров
взаимодействия ходовых систем широкозахватных дождевальных машин с
увлажненными почвами;
– теоретически обоснованы оптимальные соотношения конструктивных
параметров водопроводящего трубопровода и длин пролетов;
– на основе оценки особенностей колееобразования многоопорных
дождевальных машин даны рекомендации выбора ходовых систем, с учетом
несущих способностей почвы и норм полива.
Новизна и оригинальность технических и технологических решений
совершенствования ДМ кругового действия подтверждены патентами РФ и полезными
моделями № 2020138391 от 15.03.2021 и № 2020138396 от 28.06.2021.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты диссертационной
работы позволят определить пути совершенствования существующей
дождевальной техники и создать новые высокоэффективные дождевальные
машины, обладающие высокой надежностью и производительностью работы,
разрабатывать модификации применительно к почвенно-рельефным условиям,
почвам с низкой несущей способностью при значительных нормах полива.
Результаты диссертационной работы использовались при разработке
модификаций машины «КАСКАД» для почв с низкой несущей способностью.
Положения, выносимые на защиту:
1. Закономерности и математические зависимости параметров
взаимодействия ходовых систем широкозахватных дождевальных машин с
увлажненными почвами;
2. Рекомендации оптимальных соотношений конструктивных параметров
водопроводящего трубопровода, длин пролетов и типов ходовых систем в
зависимости от норм полива и несущей способности почвы;
3. Закономерности процесса колееобразования на протяжении всего
поливного сезона и изменения тягово-сцепных свойств широкозахватных
дождевальных машин в зависимости от механических характеристик почв при
поливе разными нормами и обоснования способов повышения проходимости;
4. Результаты экспериментальных исследований влияния конструктивных
параметров на проходимость дождевальных машин.
Степень достоверности и апробация результатов. Результаты работы
подтверждены полученными данными лабораторно-полевых исследований и
актами внедрения. Адекватность и достоверность результатов обеспечены
достаточной степенью совпадения теоретических и экспериментальных
исследований.
Положения диссертационной работы апробировались в период 2019-2021гг.
на конференциях ФГАОУ ВО Московского Политеха; Международной научно-
практической конференции «Актуальные вопросы научных исследований»
(Научно-издательский центр «Мир науки», г. Душанбе, 2020); Международной
научно-практической конференции «Проблемы теории и практики современной
науки» (Научно-издательский центр «Мир науки», Нефтекамск, 2020);
Международной научно-практической конференции «XIII International Scientific
Conference» (International United Academy of Sciences, New York, 2021).
Международной научно-технической конференции «Наземные транспортно-
технологические комплексы и средства» (Тюмень, 2021). Личный вклад
соискателя составил более 75%.
Результаты диссертационной работы были внедрены в УНПО «Поволжье»
ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ (с. Степное Энгельсского района Саратовской
области), УНПК Агроцентра СГАУ; ООО «Наше дело» (Саратовская область,
Марксовский район).
Публикации. По теме диссертационной работы было опубликовано 13
печатных работ, 4 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Кроме того,
получено 2 патента на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах.
Состоит из введения, основной части, содержащей 51 рисунок, 22 таблицы,
заключения, списка литературы (включает 121 наименование, в том числе 10 – на
иностранном языке) и 7 приложений.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1. На основании исследований взаимосвязи системы «норма полива-почва-
дождевальная машина» были выявлены условия движения, основные факторы
повышения проходимости широкозахватных дождевальных машин за счет
оптимизации соотношений конструктивных параметров водопроводящего
трубопровода, длин пролетов и типов ходовых систем в зависимости от норм
полива, несущей способности почвы и достоковой нормы.
2. Выявлены закономерности процесса колееобразования на протяжении
всего поливного сезона и изменения тягово-сцепных свойств широкозахватных
дождевальных машин при поливе разными нормами.
При орошении с нормой полива от 300 до 350 м3/га и несущей способности
не менее 100 кПа длина пролета может увеличиваться до 65 м, при этом глубина
колеи не превышает допускаемых значений. Для работы ДМ на почве,
обладающей низкой несущей способностью, если на них устанавливается пролет
длиной более 59 м тогда на ходовых системах необходимо применить колеса с
шинами не менее 16-20, а при уменьшении несущей способности почвы – шины
18-24.
Получены зависимости силы сцепления и силы сопротивления качению от
нормы полива для различных пролетов.
3. На основе проведенных экспериментов можно дать следующие
рекомендации по подбору ходовых систем в зависимости от нормы полива:
– норма полива до 300 м3/га, несущая способность РПП ≥ 80-100 кПа:
рекомендуется применить пневмоколеса с узкими шинами. При этом глубина
колеи не более 8-10 см;
– норма полива от 300 до 500 м3/га, несущая способность РПП ≥ 60-80 кПа:
рекомендуется применить пневмоколеса с обычными шинами. При этом глубина
колеи в диапазоне 5-10 см;
– норма полива более 500 м3/га, несущая способность РПП < 60 кПа: рекомендуется применить пневмоколеса с широкими шинами. При этом глубина колеи – 10-15 см. 4. Анализ сцепных свойств показывает, что при увеличении нормы полива с 300 до 500 м3/га коэффициент сцепления снижается от 0,32 до 0,25, при этом коэффициент сопротивления качению имеет обратную зависимость от 0,15 до 0,20. 5. Увеличение пролета с 48,7 м до 65,25 м уменьшает проходимость на 25- 30%. При эксплуатации машины на местности с уклоном или при значительных нормах полива необходимо устанавливать колеса с более широким профилем либо трехколесных систем. 6. Оценка эксплуатационных затрат ходовых систем показывает, что при практически одинаковых показателях проходимости цена при установке трех колес значительно возрастает, даже без учета затрат дополнительных элементов металлоконструкции и привода. Рациональность применения трехколесных систем определяется не возможностью обеспечения параметров проходимости двухколесных тележек. 7. Результаты диссертационной работы были внедрены в УНПО «Поволжье» ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ (с. Степное Энгельсского района Саратовской области), УНПК Агроцентра СГАУ; ООО «Наше дело» (Саратовская область, Марксовский район). Предложения и рекомендации производству: 1. Производителям дождевальной техники и эксплуатирующим организациям рекомендуется использовать оптимальные соотношения конструктивных параметров водопроводящего трубопровода, длин пролетов и типов ходовых систем в зависимости от норм полива и несущей способности почвы; 2. Проектным организациям применить результаты диссертационной работы как разработанные методики расчета, математические зависимости так и результаты проведенных экспериментов для проектирования ДМ.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?

Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

Читать

Публикации автора в научных журналах

Уменьшение колееобразования широкозахватных дождевальных машин

Л.А. Журавлева, Н.В. Тхуан // Известия МГТУ «МАМИ». – 2– No 4(46). – С. 38

✍️ Журнал

ИЗВЕСТИЯ МГТУ МАМИ

Факторы, влияющие на изменение сопротивления передвижению колес и глубину колеи широкозахватных дождевальных машин

Л.А. Журавлева, Н.В. Тхуан // Тракторы и сельхозмашины. – 2– No – С. 67-Журавлева, Л.А. Совершенствование конструктивных параметров широкозахватных дождевальных машин кругового действия / Л.А. Журавлева, Н.В. Тхуан // Аграрный научный журнал. – 2– No – С. 90

Экспериментально-теоретические исследования системы «норма полива-почва-дождевальная машина»

Л.А. Журавлева, Н.В. Тхуан // Аграрный научный журнал. – 2– No – С. 103

Определение качественных показателей работы каскадных дождевалей

Л.А. Журавлева, Н.В. Тхуан // Проблемы теории и практики современной науки: сб. науч. трудов межд. науч.-практ. конф. – Нефтекамск, 2– С. 65

Модель взаимодействия колеса широкозахватной дождевальной машины с почвой

Л.А. Журавлева, Н.В. Тхуан // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: сб. науч. трудов межд. науч.-тех. конф. – Тюмень, 2– С. 84

Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее

Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее

Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее

Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

Хочешь уникальную работу?

Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все

Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.

#Кандидатские #Магистерские

47 Выполненных работ

Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все

Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.

#Кандидатские #Магистерские

60 Выполненных работ

Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все

#Кандидатские #Магистерские

31 Выполненная работа

Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все

Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!

#Кандидатские #Магистерские

138 Выполненных работ

Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все

Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски

#Кандидатские #Магистерские

123 Выполненных работы

Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все

Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.

#Кандидатские #Магистерские

216 Выполненных работ

Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все

Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!

#Кандидатские #Магистерские

21 Выполненная работа

Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все

Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.

#Кандидатские #Магистерские

37 Выполненных работ

Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все

Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)

#Кандидатские #Магистерские

164 Выполненных работы