Повышение технологической эффективности работы штригельной бороны путем конструктивного обоснования параметров зуба

Актyальность темы исcледования.
По дaнным различных исследований [69, 102], бороны с пружинными зубьями являются наиболее оптимальными для обработки всходов, а также со- хранения стерни. Так, во время эксплуатации штригельной бороны возделывае- мые культуры извлекают из почвы больше влаги.
Дополнительным положительным результатом использования бороноваль- ных агрегатов с пружинными рабочими органами является тенденция снижения затрат на средства для химпрополки. Механические средства уничтожения сор- ных растений, в частности, использование штригельной бороны является более перспективным для экономии [98]. Перспективными в разработках являются во- просы влияния боронования на урожайность возделываемых культур.
У штригельной бороны существуют недостатки, которые проявляются в ви- де большой травмированности посевов при проведении весеннего боронования. Это происходит из-за присутствия больших колебаний. Эти колебания появляют- ся в нижней части рабочего органа в поперечной плоскости, что в итоге увеличи- вает травмированность обрабатываемых культур и уменьшает количество получа- емой продукции.
Совершенствование выбора оптимальной геометрической формы рабочего органа штригельной бороны является актуальной темой для исследования.
Степень разработанности темы.
Существует целый спектр научных работ, посвященных выбору средств и технологий боронования. Эти работы посвящены применению новых бороно- вальных агрегатов. Данные исследования охватывают устройство и применение борон с пружинными рабочими органами [10]. Много существует разработок по конструкциям рабочих органов (зубьев) пружинных борон, работающих по сколь- зяще-режущему принципу [102]. Разработкой качественно новых бороновальных агрегатов для поверхност- ной обработки почвы и анализом современных конструкций занимались такие ученые, как П. Г. Аркулов, И. М. Бартенев, И. Б. Борисенко, А. Ф. Жук, С. В. Ка- дыров, С. И. Камбулов, Ю. К. Киртбая, Ф. А. Соколов, А. Ю. Несмиян, П. Е. Ни- кифоров, Н. И. Джаборов, А. В. Сюмак, Ю. П. Кириленко, Г. Г. Маслов, Е. И. Трубилин и другие ученые.
Во время исследования сопоставлялись данные, которые несомненно направляли к реализации вопроса создания формы пружинного зуба, уменьшаю- щей повреждаемость возделываемой культуры.
Цель исследования.
Повышение технологической эффективности работы штригельной бороны для весеннего закрытия влаги и послевсходовой обработки путем конструктивно- го обоснования параметров зуба.
На основе поставленной цели, анализа состояния вопроса необходимо ре- шить следующие задачи исследования:
1. Провести анализ влияния конструктивных параметров пружинных ра- бочих органов борон на технологический процесс обработки почвы с целью обоснования конфигурации нового пружинного зуба;
2. Усовершенствовать технологический процесс послевсходового бороно- вания и разработать конструкцию пружинного зуба с изогнутой рабочей частью.
3. Разработать теоретические зависимости, определяющие конструктив- ные параметры и процесс работы экспериментального пружинного зуба штригельной бороны и получить экспериментальные зависимости, определяющие конструктивные параметры, влияющие на технологиче- ский процесс работы данного рабочего органа;
4. Провести лабораторно-полевые исследования секции штригельной бо- роны с экспериментальными образцами рабочих зубьев; 5. Установить экономическую эффективность использования штригель- ной бороны с экспериментальными рабочими органами.
Предмет исследований.
Закономерности влияния параметров пружинного рабочего органа экспери- ментальной модели штригельной бороны на качество послевсходового боронова- ния.
Объект исследований.
Технологический процесс поверхностной обработки почвы, выполняемый штригельной бороной с экспериментальными рабочими органами.
Научная новизна.
1. Усовершенствованный технологический процесс послевсходового бо- ронования за счет применения пружинного зуба с изогнутой рабочей частью (патент РФ на изобретение No 2561533).
2. Математические зависимости влияния конструктивных параметров пружинного зуба с изогнутой рабочей частью на среду воздействия.
3. Обоснована кривизна зуба с изогнутой рабочей частью с анализом раз- мерных характеристик, учитывая площадь обработки почвы с сохране- нием корневой системы обрабатываемой культуры.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Получены зависимости определяющие характеристики пружинного рабоче- го органа, изогнутого в рабочей части, а также возможности его использования при весеннем закрытии влаги и послевсходового боронования.
Практическая значимость заключается в применении, разработанного пру- жинного зуба с изогнутой рабочей частью для весеннего закрытия влаги и по- слевсходовой обработки.

Методология и методы исследований. Для исследований использовались методы прикладной и теоретической ме- ханики, помимо этого, применялась математическая статистика с аналитической геометрией. Проведенные полевые исследования соответствовали ГОСТ и отрас- левым стандартам (СТО АИСТ 1.3-2010, СТО АИСТ 10 4.6-2003, ГОСТ 20915- 2011, ГОСТ Р 52778-2007, ОСТ 10.4.2-2001 [26, 27, 70, 72, 89, 90]), которые соот-
ветствовали разработанным методам для специально спроектированной и подго- товленной лабораторной установки. Результаты были обработаны с применени- ем программ MathCad, MicrosoftExcel, КОМПАС 3D.
Положения, выносимые на защиту:
1. Усовершенствованный технологический процесс весеннего закрытия влаги, послевсходовой обработки и схема работы модернизированного пружинно- го рабочего органа с изогнутой рабочей частью.
2. Методика расчета кривизны пружинного зуба штригельной бороны и методика подбора геометрии изогнутой части рабочего органа.
3. Экономическая эффективность использования экспериментальной мо- дели пружинного рабочего органа штригельной бороны.
Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверность исследований обеспечивается сходимостью результатов ла- бораторных и теоретических исследований, а также полученными результатами испытаний на полях УНПЦ «Горная Поляна». Научные положения, рекомендации и выводы диссертационной работы были представлены на научно-практических конференциях: Международной научно-практической конференции «Поиск инно- вационных путей развития земледелия в современных условиях» (Волгоградский ГАУ 2014 г.); Международной научно-практической конференции, посвященная 120-летию со дня рождения К. Г. Шульмейстера (Волгоградский ГАУ 2015 г.); Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию по- беды в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг. «Стратегическое развитие АПК и сельских территорий РФ в современных международных условиях» (Вол- гоградский ГАУ 2015 г.); Международной научно-практической конференции «Стратегические ориентиры инновационного развития АПК в современных эко- номических условиях» (Волгоградский ГАУ 2016 г.); Международной научно- практической конференции «Эколого-мелиоративные аспекты рационального природопользования» (Волгоградский ГАУ 2017 г.); Международной научно- практической конференции «Экологические аспекты использования земель в со- временных экономических формациях» (Волгоградский ГАУ 2017 г.); Междуна- родной научно-практической конференции «Мировые научно-технологические тенденции социально-экономического развития АПК и сельских территорий» (Волгоградский ГАУ 2018 г.); конференции «Оптимизация сельскохозяйственно- го землепользования и усиление экспортного потенциала АПК РФ на основе кон- вергентных технологий» (Волгоградский ГАУ, 2020 г.) .
На ОАО «Волгоградский электромеханический завод» была принята техни- ческая документация на изготовление опытной партии пружинных рабочих орга- нов к бороне пружинно-зубовой серии АБ.
По теме диссертации опубликовано 14 работ, из них 2 работы в рецензиро- ванных научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 1 работа в изданиях, индексируемых в международной наукометрической базе Scopus, 1 па- тент РФ No 2561533, остальные в других журналах, сборниках материалов конфе- ренций. Совокупный объем напечатанных работ составляет 7,72 п. л., в том числе автора − 4,79 п. л.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из оглавления, введения, основной части, содержащей пять разделов, а также заключения, списка литературы и списка иллюстративного материала. Объём диссертации составляет 146 страниц. Результаты исследований представлены 60 рисунками и изложены в 17 таблицах. Дополнительно на 26 страницах в диссертации изложены приложения. Список литературы содержит 119 наименований, из которых 5 − иностранные источники.