Разработка навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата для агрегатирования с тракторами мощностью 200-250 кВт

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Башмаков Игорь Андреевич
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Агротехнические требования, предъявляемые к основной
обработке почвы
1.1.2. Агротехнические показатели работы лемешно-отвальных
плугов общего назначения
1.2. Тракторы мощностью 200–250 кВт и их технические
характеристики
1.3. Классические лемешно-отвальные плуги общего назначения
агрегатируемые с тракторами мощностью 200-250 кВт
1.4. Лемешно-отвальные плуги с новыми рабочими органами
1.4.1 Результаты исследований и испытаний навесного плуга
ПБС-7/9
1.4.2. Результаты исследований и испытаний прицепного плуга
ПБС-12П
1.5. Секционные плуги с классическими корпусами
1.6. Направление повышения эффективности пахотного
агрегата
Выводы
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕС- КОГО ПРОЦЕССА И КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ НАВЕСНОГО СЕКЦИОННОГО ПЛУГА С ИЗМЕНЯЕМОЙ ШИРИНОЙ ЗАХВАТА ДЛЯ АГРЕГАТИРОВАНИЯ С ТРАКТОРАМИ МОЩНОСТЬЮ 200-250 КВТ
2
2.1. Определение ширины захвата плуга для агрегатирования с тракторами мощностью 200-250 кВт
2.2. Анализ кинематических параметров и показателей многокорпусных пахотных агрегатов
2.3. Схема секционного технологического процесса основной обработки почвы
2.4. Обоснование ширины захвата корпуса секционного плуга
2.5. Схемы расстановки корпусов на раме плуга
2.6. Обоснование длины плуга
2.7. Принципиальная схема навесного секционного плуга
2.8. Конструктивно-технологическая схема навесного
секционного плуга
2.9. Конструктивно-технологическая схема навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата
2.10. Определение эксплуатационно-технических показателей пахотного агрегата
Выводы
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Программа проведения экспериментальных исследований
3.2. Объект исследования
3.3. Оборудование и технические средства, используемые в экспериментальных исследованиях
3.4. Определение качественных показателей технологического процесса основной обработки почвы выполняемых навесным секционным плугом с изменяемой шириной захвата
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАВЕСНОГО СЕКЦИОННОГО ПЛУГА С ИЗМЕНЯЕМОЙ ШИРИНОЙ ЗАХВАТА
3

4.1. Условия проведения исследований
4.2. Результаты и анализ агротехнических показателей технологического процесса основной обработки почвы
4.3. Результаты и анализ эксплуатационных показателей пахотного агрегата К-701+ПБС-16-38
Выводы
5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАВЕСНОГО СЕКЦИОННОГО ПЛУГА ПБС-16-38 С ИЗМЕНЯЕМОЙ ШИРИНОЙ ЗАХВАТА
5.1 Результаты экономической оценки применения плуга ПБС- 16-38
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

Во введении обоснованы актуальность и значимость темы, из-
ложены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи иссле-
дований» рассмотрены агротехнические требования (АТТ),
предъявляемые к лемешно-отвальным плугам общего назначе-
ния, современные тракторы мощностью 200-250 кВт отече-
ственного и зарубежного производства и их технические харак-
теристики, классические лемешно-отвальные плуги, лемешно-
отвальные плуги серии ПБС с комбинированными корпусами,
секционные плуги с классическими корпусами агрегатируемые
с тракторами мощностью 200-250 кВт. Приведены результаты
исследований пахотных агрегатов с этими плугами и опреде-
лены направления дальнейшего совершенствования плугов об-
щего назначения.
Развитию исследований в области механизации процессов ос-
новной отвальной обработки почвы способствовали труды осно-
воположника земледельческой механики академика В.П. Горяч-
кина и продолжателей его идей И.М.Панова, П.Н.Бурченко, Т.С.
Мальцева, В.И.Румянцева, А.И.Любимова, Я.П.Лобачевского,
В.М. Бойкова, А.Т.Вагина, Н.В.Щучкина, А.П. Спирина, В.М.
Мацепуро, А.П.Грибановского, Н.М.Соколова, А.В.Мачнева,
М.П.Ерзамаева и др. Проанализированы работы эффективности
использования пахотных агрегатов Г.В.Веденяпина, В.И. Вайн-
руб, В.В.Кацыгина, С.А.Иофинова, Ю.К.Киртбая, А.А.Зангиева,
С.В.Старцева и других ученых.
В настоящее время для основной обработки почвы широко
применяют тракторы мощностью 200–250 кВт отечественного
(К-701, К-744 и их модификации) и зарубежного (Беларус
3022.2, John Deere 8330, New Holland T7.270, Claas Axion 840,
Versatule Buhler 305 и др.) производства в агрегате с навес-
ными, полунавесными или прицепными многокорпусными
плугами, со ступенчатой схемой расстановки корпусов шири-
ной захвата 3,2-5,05 м. При этом данные плуги имеют большую
длину от 6,9 до 21,5 м, обладают большой массой и низкой
маневренностью. Это снижает эксплуатационные показатели
работы агрегатов, особенно на полях с короткими гонами.
С целью снижения существующих недостатков многокорпус-
ных плугов в Саратовском ГАУ под руководством доктора техни-
ческих наук, профессора В.М. Бойкова были разработаны комби-
нированные корпуса к навесным и прицепным плугам серии ПБС.
Результаты их исследований агрегатирования с тракторами мощно-
стью 200-250кВт показали, что применение комбинированных кор-
пусов обеспечивает высокие эксплуатационные показатели с рабо-
чей шириной захвата плугов 4,8-6,95 м, при длине 5,7-12,4 м. Зна-
чительно уменьшить длину плуга позволяет секционная расста-
новка корпусов на раме плуга. Поэтому дальнейшее повышение эф-
фективности пахотных агрегатов возможно с применением в сек-
ционных плугах корпусов плугов ПБС, что при сокращении длины
позволит еще улучшить эксплуатационно-технологические показа-
тели агрегатов на основной обработке почвы.
Во второй главе «Теоретическое обоснование технологиче-
ского процесса и конструктивно-технологической схемы навес-
ного секционного плуга с изменяемой шириной захвата для агре-
гатирования с тракторами мощностью 200-250 кВт» определена
ширина захвата плуга для агрегатирования с тракторами мощно-
стью 200-250 кВт, проведен анализ кинематических параметров и
показателей многокорпусных пахотных агрегатов. Разработан
технологический процессосновной обработки почвы,
выполняемый секционным плугом, обоснованы схемы расста-
новки корпусов на раме и длина плуга. Разработаны
принципиальная и конструктивно-технологическая схемы
навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата и
приспособлениями для выравнивания поверхности пашни.
При определении ширины захвата плуга, укомплектованного
комбинированными корпусами плугов ПБС, принято положение;
что при минимальной глубине обработки почвы должна быть мак-
симальная ширина захвата плуга, а при увеличении глубины об-
работки ширину захвата следует уменьшать, при этом должно вы-
полняться следующее условие:
Рт = Rпл; т = пл ,(1)
где Pт – тяговое усилие трактора при максимальной мощности,
кН; Rпл – тяговое сопротивление плуга, кН; υт – скорость движения
трактора, м/с; υпл – скорость движения плуга, м/с.

Для определения тягового усилия в зависимости от скорости дви-
жения тракторов мощностью 200-250 кВт марок Claas, John Deere,
New Holland, Versatile использовались результаты испытаний в ла-
боратории штат Ньюбраско США, и результаты испытаний К-701 на
отечественных машиноиспытательных станциях. Получены следую-
щие эмпирические зависимости тяговых усилий тракторов от скоро-
сти движения:
Claas Axion 840
т = 1,1978 т2 − 26,266 т + 122,25;(2)

Buhler Versatile 305
т = −3,0679 т2 + 0,3842 т + 92,609;(3)

John Deere 8330
т = −0,3024 т2 − 17,008 т + 113,18;(4)
New Holland T7.270
т = 1,8089 т2 − 30,129 т + 118,12;(5)
Кировец К-701
т = −3,3462 т2 − 2,2374 т + 83,292.(6)

Для определения тягового сопротивления разрабатываемого
плуга использовали рациональную формулу академика В.П. Горяч-
кина, которая описывает тяговое сопротивление плугов ПБС:
Rпл = 0,8G + 35,5аВпл + 1,58аВпл пл ,(7)
где G – сила тяжести плуга, кН; а – глубина обработки, м;
Впл – ширина захвата плуга, м; υпл – скорость движения плуга, м/с.
По уравнениям (2)-(7) получены кривые, представленные на
рисунке 1.
Pт,Рисунок 1 – Зависимость тягового
Аусилия трактора Рт и тягового сопро-
Rп,Б
кНВтивления плуга Rпл от скорости
Гдвижения υпл при глубине обра-
Д7мботки почвы 0,2 м и ширине за-
806мхвата плуга 4, 5, 6, 7 м; А – Claas
5мAxion 840; Б – John Deere 8330;
604мВ – New Holland T7.270; Г – Buhler Ver-
satile 305; Д – Кировец К-701
0,511,522,5 v, м/с
Из анализа представленных зависимостей видно, что кривые
пересекаются в точках, в которых выполняется условие (1). Точки
пересечения показывают, что трактор эффективно загружен при
определенной ширине захвата плуга и глубине вспашки. Выпол-
ненные расчеты рациональной загрузки иностранных и отече-
ственных тракторов при ширине захвата плуга 4, 5, 6, 7 м, глубине
вспашки 0,15; 0,20; 0,25; 0,30 м в допустимом АТТ диапазоне ра-
бочих скоростей движения пахотных агрегатов, позволили при-
нять за основу дальнейших исследований трактор К-701, ширину
захвата плуга 6 м, глубину обработки почвы 0,20м и скорость дви-
жения 2,0 м/с.
Оценку эксплуатационных показателей пахотного агрегата
провели путем анализа его кинематических параметров, исполь-
зуя схемы на рисунке 2.

аб
Рисунок 2 – Схемы пахотных агрегатов: а – с прицепным многокорпусным плу-
гом; б – с навесным многокорпусным секционным плугом; агр , Вк п – кинема-
п
тическая длина и ширина агрегата с прицепным плугом; агр , Вк н – кинемати-
н
ческая длина и ширина навесного плуга
На основании известных формул теории эксплуатации МТП
определены кинематическая длина, ширина, радиус поворота,
длина выезда агрегата, ширина поворотной полосы, длина рабо-
чих и холостых ходов, время движения. При этом коэффициент
использования времени смены для многокорпусного прицепного
и навесного рассчитали по следующему выражению:
= р / см ,(8)
где Tр – время работы пахотного агрегата, ч; Tсм – время смены, ч.
Производительность пахотного агрегата за 1 час сменного вре-
мени определили по формуле:
Wс = 0,36Bплυаτ,(9)
где υа – скорость движения агрегата, м/с.
Зависимость сменной производительности от скорости движения
пахотных агрегатов при кинематической длине L =5,6 м навесного
многокорпусного секционного плуга и кинематической длине L=18,6
м прицепного многокорпусного плуга представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Зависимость производи-
тельности Wс пахотного агрегата с
различной кинематической длиной
от скорости движения υа: 1 – с при-
цепным плугом; 2 – с навесным плугом

Анализ зависимости (рисунок 3) показывает, что сменная
производительность изменяется нелинейно. При этом произво-
дительность пахотного агрегата с кинематической длиной 5,6 м
(2) на 13,2-13,8 % выше, чем его производительность с кинема-
тической длиной 18,6 м (1).
Для улучшения технологических показателей работы пахот-
ного агрегата с навесным секционным плугом модернизировали
комбинированный корпус плуга ПБС и разработали технологи-
ческий процесс основной обработки почвы (патент № 2715035),
схема выполнения которого представлена на рисунке 4.
Технологический процесс основной обработки почвы секци-
онным плугом осуществляется следующим образом: пласт
почвы (рисунок 4, I) подрезается и крошится на глубину а. Па-
раллельными секциями, включающими ступенчато расположен-
ные модернизированные корпуса (рисунок 4, II), раскрошенный
пласт почвы оборачивается в одну сторону (рисунок 4, III) отно-
сительно их стоек с образованием гребней q и открытых борозд
е между секциями. Затем сталкивателями (рисунок 4, IV) гребни
q почвы смещаются в открытые борозды е, при этом образуется
профиль поля (рисунок 4, V). Далее выравниватели (VI) сглажи-
вают поверхность пашни, которая имеет следующий профиль
(рисунок 4, VII).

АБ
Рисунок 4 – А- Схема технологического процесса основной обработки почвы
Б – Модернизированный корпус плуга ПБС

На основе анализа технологического процесса (рисунок 4) и вы-
ражений расчета параметров плуга, для снижения размеров борозд,
гребней и повышения степени крошения почвы установлены пара-
метры секционного плуга: ширина захвата 6,0 м; количество сек-
ций 4 шт.; количество корпусов 16 шт.; ширина захвата корпуса
0,38 м; ширина захвата отвала 0,25 м.
Принципиальная схема расположения модернизированных кор-
пусов на раме секционного плуга представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Принципиальная
схема расположения модернизиро-
ванных корпусов на раме секционного
плуга; Впл – ширина захвата плуга;
Вк – ширина захвата корпуса; В1 – рас-
стояние между корпусами по ширине;
В2 – расстояние между корпусами по
длине; β – угол постановки секций
плуга к направлению движения

Секционная расстановка корпусов на раме плуга (рисунок 5)
позволила разработать его конструктивно-технологическую
схему и приспособлений для заделки борозд и выравнивания по-
верхности пашни (рисунок 6).

аб
Рисунок 6 – Конструктивно-технологическая схема навесного секционного
плуга с приспособлениями: а – № 1; б – № 2; Lс – длина секции; Lп, Вп – длина и
ширина приспособлений; Lобщ – общая длина плуга; 1 – колесный узел; 2 – кор-
пус плуга; 3 – рама плуга; 4, 6 – сталкиватели; 5 – выравниватель пашни

Теоретически установлено, что тяговое сопротивление сталки-
вателя, выравнивателя пашни, последнего корпуса с учетом ско-
рости движения, физико-механических свойств и высоты гребня
почвы имеет незначительную величину. Окончательно техноло-
гические показатели работы приспособлений устанавливали при
экспериментальных исследованиях плуга.
Угол постановки сталкивателя γ (рисунок 6) определяли из
условия:
γ < 90° - φ, где φ – угол трения почвы по материалу сталкивателя, град. Для реализации разработанного технологического процесса обработки почвы и обеспечения рациональной загрузки трактора, при работе секционного плуга на разных глубинах, изменяли ши- рину захвата плуга количеством корпусов на раме. Сокращали ко- личество крайних корпусов с первой и четвертой секций плуга. При съеме двух корпусов ширина захвата плуга составила 5,32 м, четырех – 4,56 м, шести – 3,8 м. Установленные параметры секци- онного плуга с модернизированными корпусами использовали для расчета эксплуатационно-технологических показателей па- хотного агрегата. В соответствии с условием (1) получили следующее уравне- ние: -3,34 а2 - 2,23 а + 83,29 = 0,8G + 31,5аВпл + 1,58аВпл а2 , (11) где υа - скорость движения пахотного агрегата при рациональной загрузке трактора, м/с. Преобразовав квадратное уравнение (11) к виду многочлена 2- й степени и решив его, получили скорость движения пахотного агрегата при заданных параметрах плуга и рациональной загрузке трактора: −2,23±√2,232 −4(1,58аВпл +3,34)(83,29−0,8 −31,5аВпл ) υа=2(1,58аВпл +3,34) .(12) Тогда мощность Nа пахотного агрегата, затрачиваемая на обра- ботку почвы, кВт: −2,23±√2,232 −4(1,58аВпл +3,34)(83,29−0,8 −31,5аВпл ) Nа = Rпл(13) 2(1,58аВпл +3,34) Часовая производительность Wч пахотного агрегата, га/ч: −2,23±√2,232 −4(1,58аВпл +3,34)(83,29−0,8 −31,5аВпл ) Wч = 0,36Впл2(1,58аВпл +3,34) (14) Энергоемкость Эа пахотного агрегата, кВт·ч/га: Эа = а / ч .(15) Зависимость энергоемкости пахотного агрегата при обработке почвы от ширины захвата плуга представлена на рисунке 7. Рисунок 7 – Зависимость энергоемкости Эа агрегата при об- работке почвы от ширины захвата плуга при глубине α соответ- ственно 1 – 0,18; 2 – 0,22; 3 – 0,25 и 4 – 0,30 м Анализ зависимостей показывает, что энергоемкость пахот- ного агрегата при рациональной загрузке трактора, за счет изме- нения ширины захвата плуга и скорости движения, на опреде- ленной глубине обработки изменяется по нелинейной законо- мерности от 27 до 44 кВт·ч/га. Используя выражения (13)-(15), получили номограмму расчета часовой производительности пахотного агрегата, при рациональ- ной загрузке трактора К-701, изменением ширины захвата плуга, глубины обработки почвы и скорости движения трактора (рису- нок 8). Рисунок 8 – Номограмма опре- деления эксплуатационно-тех- нологических показателей па- хотного агрегата в составе трактора К-701 и секционного плуга шириной захвата Впл= 6,08м, 5,32м, 4,56м и 3,80м при обработке почвы на глубину 1– 0,3м; 2–0,25м; 3–0,2м Из рисунка 8 видно, что при скорости движения 2,0м/с, глу- бине вспашки 0,22м, ширине захвата плуга 6,08м и рациональной загрузке трактора К-701 производительность пахотного агрегата за 1 час основного времени, составит 4,2га. Дальнейшее увеличение глубины, при работе агрегата на этом режиме, приведет к перегрузке трактора. В третьей главе «Программа и методика эксперименталь- ных исследований» изложена программа и методика исследо- ваний с описанием применяемого оборудования. При проведе- нии исследований был использован пахотный агрегат (рисунок 9), состоящий из навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата, укомплектованного приспособлениями, и трак- тора К-701. При выполнении исследований руководствовались методиками, изложенными в ОСТ 10.4.1-2001, ОСТ 10.2.2-2002, ГОСТ 24057-88, СТО АИСТ. y=120°y=100° y=80°y=60° Рисунок 9 – Навесной секционный плуг ПБС-16-38 с приспособлениями для выравнивания поверхности пашни в агрегате с К-701 В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследова- ний навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата» приведены результаты исследований навесного секционного плуга ПБС-16-38 и дан анализ сходимости теоретических и эксперимен- тальных зависимостей полученных показателей работы агрегата. Исследования плуга ПБС-16-38 проводили на полях ФГУП "УНПО "Степное" Саратовского ГАУ Энгельсского района Саратов- ской области в августе 2019 г. Поверхность поля была ровной. Участки - однородные по физико-механическому составу. Почва – темно-каштановая суглинистая. Влажность почвы в обрабатывае- мых слоях 0-0,1 м; 0,1-0,2 м; 0,2-0,3 м составляла соответственно 14,4, 18,3, 19,6 %. Твердость почвы в этих слоях - 2,7, 4,1, 4,8 МПа (по АТТ до 4 МПа). Высота растительных и пожнивных остатков 0,23-0,35 м (по АТТ до 0,25 м). На плуг устанавливали приспособле- ния, выполненные по варианту №1 или №2 (рисунок 10, а, б). аб Рисунок 10 – Плуг ПБС-16-38 с приспособлениями: а - № 1; б - № 2 В процессе исследований определяли глубину борозд, образу- ющихся за задними корпусами секционного навесного плуга, ко- торые заделывались приспособлениями. Установлено, что приспо- собление №2 при угле постановки γ = 80 град. сталкивателя более эффективно заделывает борозды, в сравнении с №1 (рисунок 11). Дальнейшее уменьшение угла γ (рисунок 9) не улучшает заделку борозды, увеличивает металлоемкость, массу и длину секцион- ного плуга. Рисунок 11 – Диаграмма измене- ния глубины борозды е от угла γ постановки сталкивателя. Агротехнические показатели качества технологического про- цесса основной обработки почвы, выполняемого секционным плугом с приспособлением № 2, представлены в таблице 1. Таблица 1–Агротехнические показатели процесса основной обработки почвы Наименование показателяЗначение показателя Скорость движения агрегата К-701+ПБС-16-38, м/с2,11 Ширина захвата плуга (установочная), м6,00 Глубина обработки, м: - установочная0,20 - фактическая0,19 Среднее квадратичное отклонение глубины, ± см1,6 Отклонение рабочей ширины захвата, ± %7,3 Крошение почвы, %, с размером фракций до 50 мм92,4 Степень заделки стерни, %86,2 Глубина, см: заделки стерни и растительных остатков13-15 борозд за последними корпусами секциине более 8,5 Забивание рабочих органов почвой и растительными не наблюдалось остатками Гребнистость поверхности пашни, смне более 4 Плуг ПБС-16-38 агрегатировали с трактором К-701. Устано- вочная глубина обработки составляла 0,20, 0,25 и 0,3 м при ши- рине захвата плуга 6,08, 5,32, 4,56 и 3,8 м соответственно. Трактор К-701 работал на оборотах двигателя 2000 мин-1, соответствую- щих его рациональной загрузке. Зависимости теоретической и экспериментальной производи- тельности пахотного агрегата К-701+ПБС-16-38 за 1 час основного времени от скорости движения υа при установочной глубине 0,20 м и ширине захвата 6,08; 5,32; 4,56 и 3,8 м приведены на рисунке 12. Рисунок 12 – Зависимость про- изводительностипахотного агрегата К-701+ПБС-16-38 от скорости движения υа при уста- новочной глубине 0,2м и ши- рине захвата плуга 6,08; 5,32; 4,56 и 3,80м; 1-теоретическая, 2- экспериментальная Анализ закономерности изменения экспериментальной и теоре- тической зависимостей (рисунок 12) показал, что они согласуются по критерию χ2 с доверительной вероятностью 0,95. В пятой главе «Эффективность навесного секционного плуга ПБС-16-38 с изменяемой шириной захвата» представлены резуль- таты исследований экономической эффективности плуга ПБС-16-38 в хозяйствах Саратовской области. В период экспериментальных испытаний установлено, что произ- водительность агрегата К-701+ПБС-16-38 за 1 час сменного времени на глубине обработки 24,7 см, при ширине захвата плуга 4,56 м и ра- циональной загрузке трактора составила 2,75 га, удельный расход топлива – 13,5 кг/га. Для сравнения влияния кинематической длины плуга на показатели пахотного агрегата использовали прицепной плуг ПБС-10П шириной захвата 6,0м и длиной 12,09м с трактором К-744Р4. Производительность агрегата К- 744Р4+ПБС-16-38 на глубине обработки 25,1 см при ширине за- хвата плуга 6,08 м составила 4,3 га/ч, у агрегата К-744Р4+ПБС- 10П 3,65 га/ч. Результаты расчета экономической эффективности применения секционного навесного плуга ПБС-16-38 в сравнении с навесным плугом ПНЛ-8-40 приведены в таблице 2. Таблица 2 – Основные показатели экономической эффективности применения навесного секционного плуга ПБС-16-38 Значение показателя Наименование показателяК-701+К-701+ ПНЛ-8-40ПБС-16-38 Ширина захвата, м3,24,56 Рабочая скорость, м/с2,12,1 Кинематическая длина агрегата, м10,45,6 Производительность за 1 час времени, га: - основного2,423,44 - сменного1,942,75 Затраты труда, чел.·ч/га0,520,37 Снижение затрат труда, %–29 Себестоимость работ, руб./га2096,71514,1 Снижение себестоимости работ, %–27,8 Годовая экономия затрат, руб.–803961 Срок окупаемости ПБС-16-38, год–0,6 Из таблицы 2 видно, что годовой экономический эффект от применения на основной отвальной обработке почвы секцион- ного навесного плуга ПБС-16-38 в агрегате с трактором К-701 составляет 803961 руб. Срок окупаемости при эксплуатации од- ного плуга 0,6 года. При этом себестоимость обработки почвы навесным секционным плугом на 27,8 % ниже, чем навесным плугом ПНЛ-8-40. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В Российской Федерации используются пахотные агрегаты, состоящие в основном из тракторов мощностью 200-250 кВт и многокорпусных лемешно-отвальных плугов со ступенчатым раз- мещением корпусов на раме, с увеличением ширины захвата ко- торых возрастает кинематическая длина снижающая эксплуата- ционно-технологические показатели. Применение модернизиро- ванных корпусов плугов серии ПБС и размещение корпусов на не- сколькихпараллельныхсекцияхпозволяетизменить соотношение ширины и длины навесного плуга, скорость движе- ния агрегата и рационально загрузить трактор. Для получения вы- сокого качества обработки почвы плуг необходимо комплекто- вать приспособлениями для выравнивания поверхности пашни. 1. Анализ пахотных агрегатов, состоящих из иностранных и отечественных тракторов мощностью 200-250 кВт и многокор- пусных лемешно-отвальных плугов общего назначения показал, с увеличением ширины захвата от 3,2 до 5,05м длина плуга возрас- тает в 3 раза, что снижает эксплуатационно-технологические по- казатели агрегатов. Это соотношение можно изменить размеще- нием корпусов на раме плуга в несколько параллельных секций. 2. Разработан технологический процесс основной обработки почвы модернизированными корпусами плугов ПБС, включающий подрезание, крошение и оборачивание пласта почвы с образова- нием гребней и открытых борозд между соседними секциями, с по- следующим выравниванием поверхности пашни (патент №2715035). На основании полученных эмпирических выражений рациональной загрузки тракторов мощностью 200-250 кВт, ана- лиза кинематики пахотных агрегатов установлено, что ширина за- хвата плуга, комплектованного корпусами плугов серии ПБС, при обработке почвы на глубину 0,2 м составляет 6,0 м. 3. На базе принятой принципиальной схемы и аналитических выражений разработана конструктивно-технологическая схема навесного секционного плуга, который состоит из рамы, двух опорных колес с механизмом регулирования глубины обработки почвы, 16 модернизированных корпусов ПБС с шириной захвата 0,38 м и расположенных ступенчато на расстоянии 0,7 м на четы- рех параллельных секциях. Ширина захвата плуга 6,0 м. На плуг устанавливается разработанное приспособление для выравнива- ния поверхности пашни. Длина плуга с приспособлением 4,37 м. За счет снятия корпусов с рамы плуг обеспечивает ширину за- хвата 5,32 м; 4,56 м; 3,8 м. 4. На основании разработанных выражений (11-15) опреде- лены эксплуатационно-технологические показатели пахотного аг- регата. Установлено, что навесной секционный плуг с изменяемой шириной захвата от 3,8 до 6,08 м и разной скоростью движения агрегата обеспечивает рациональную загрузку трактора на глубине обработки почвы от 0,18 до 0,30 м. При этом производи- тельность пахотного агрегата за 1 час основного времени изменя- ется от 5,3 до 2,38 га, а энергоемкость - от 27,35 до 44,7 кВт·ч/га. 5. Экспериментальными исследованиями технологического про- цесса основной обработки почвы, выполняемого навесным секцион- ным плугом с изменяемой шириной захвата и приспособлениями, установлено, что плуг обрабатывает почву с качеством, соответству- ющим основным агротехническим требованиям с заделкой борозд при угле постановки сталкивателя γ = 80 град. За счет изменения ши- рины захвата плуга, скорости движения и глубины обработки почвы обеспечивается работа трактора К-701 в рациональном режиме за- грузки. Анализ закономерности изменения экспериментальной и теоретической производительности пахотного агрегата при обра- ботке почвы на глубину 0,20 м и ширине захвата плуга 6,08; 5,32; 4,56; 3,80 м подтвердил, что она согласуются с доверительной веро- ятностью 0,95 по критерию χ2. 6. Применение навесного секционного плуга ПБС-16-38 с из- меняемой шириной захвата в агрегате с трактором К-701, пока- зало, что при установочной глубине обработки почвы 0,25 м и рациональной загрузке трактора пахотный агрегат К-701+ПБС- 16-38 обеспечивает производительность 2,75 га/ч, при удельном расходе топлива 13,5 кг/га. Себестоимость обработки почвы плу- гом ПБС-16-38 по сравнению с навесным плугом ПНЛ-8-40 ниже на 27,8%. Годовой экономический эффект от применения одного плуга ПБС-16-38 в агрегате с трактором К-701 составил 803961 руб. Рекомендации производству. Полученные результаты можно использовать для проектирования навесных секционных плугов с изменяемой шириной захвата в агрегате с тракторами различной мощности. Необходимо организовать серийное производство сек- ционных плугов с изменяемой шириной захвата для тракторов мощностью 200-300 кВт на специализированных заводах Россий- ской Федерации. Перспективы дальнейшей разработки темы - разработка навесных и прицепных секционных плугов для агрегатирования с тракторами разного тягового класса. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: В изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Бойков, В. М. Разработка схемы почвообрабатывающего орудия с ра- циональной расстановкой чизельных рабочих органов / В.М. Бойков, С.В. Старцев, А.В. Павлов, Е.С. Нестеров, И.А. Башмаков // Аграрный научный журнал. – 2018. – № 12. – С. 56–58. 2. Бойков, В. М. Технологические направления снижения энергоемко- сти процесса основной обработки почвы / В. М. Бойков, И. А. Воротни- ков, С. В. Старцев, И. А. Башмаков // Аграрный научный журнал. – 2019. – № 11. – С. 86–88. 3. Бойков, В. М. Обоснование кинематических параметров и эксплуата- ционных показателей широкозахватных пахотных агрегатов / В. М. Бойков, И. Л. Воротников, С. В. Старцев, И. А. Башмаков // Аграрный научный журнал. – 2019. – № 12. – С. 78–82. 4. Башмаков, И. А. Тенденция совершенствования лемешно-отвальных плугов общего назначения / И. А. Башмаков // Аграрный научный журнал. – 2020. – № 2. – С. 73–76. 5. Бойков, В. М. Влияние ширины плуга на производительность пахот- ных агрегатов / В. М. Бойков, С. В. Старцев, А. В. Павлов, И. А. Башмаков // Аграрный научный журнал. – 2020. – № 4. – С. 71–74. В других изданиях 6. Башмаков, И. А. Основные показатели работы чизельных плугов для агрегатирования с тракторами тягового класса 3 / И. А. Башмаков, В. М. Бойков // Территория инноваций. – 2018. – № 3(19). – С. 13–15. 7. Башмаков, И. А. Зависимость производительности пахотных агрега- тов от длины поля / И. А. Башмаков // Единство и идентичность науки: про- блемы и пути решения: сб. ст. по итогам Междунар. науч.-практ. конф. (Пенза, 06 сентября 2019 г.). – Стерлитамак : АМИ, 2019. – 71 с. 8. Башмаков, И. А. Производительность пахотных агрегатов с различ- ной кинематической длиной / И. А. Башмаков // Закономерности и тенден- ции инновационного развития общества : сб. ст. Междунар. науч.-. практ. конф. (Волгоград, 28 августа 2019 г.) : в 2 ч. Ч. 1. – Уфа : OMEGA SCIENCE, 2019. – 181 с. 9. Комбинированное почвообрабатывающее орудие : Пат. 2715035 Рос. Федерация : МПК А01В 49/02 / В. М. Бойков, Е. В. Бойкова, С. В. Старцев, И. А. Башмаков, Е. С. Нестеров, А. В. Павлов : заявитель и патентооблада- тель Бойков В. М. - № 2019114099 ; заявл. 06.05.2019 ; опуб. 21.02.2020, Бюл. № 6.– 18 с. Формат 60×84 1/16. Подписано в печать Бумага офсетная. Гарнитура. Печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ

Актуальность темы исследования. В технологии производства сельскохозяйственных культур значительное место занимает основная обработка почвы. Она закладывающая «фундамент» будущего урожая. Наиболее энергоемкой операцией в растениеводстве является подготовка почвы к посеву, на которую затрачивается до 40% всей потребляемой энергии.
В Российской Федерации для выполнения операций с почвой повсеместно пахотные агрегаты, состоящие из тракторов мощностью 200-250 кВт и многокорпусных плугов, соединенных по навесной, полунавесной или прицепной схеме. При последовательном ступенчатом расположении корпусов плуги имеют большую длину и массу, влияющие на эксплуатационно- технологические показатели пахотных агрегатов: возрастают размеры поворотных полос и время холостых поворотов; усложняется копирование рельефа поля и происходит неравномерная обработка почвы по глубине. Возникают проблемы при выглублении и заглублении, устойчивости и надежности. Большая длина навесных плугов значительно увеличивает нагрузку на задний мост трактора и снижает безопасность пахотного агрегата.
Снизить длину многокорпусных плугов возможно путем размещения корпусов не на одной секции, а на нескольких параллельных секциях и применением корпусов плугов серии ПБС с низким удельным сопротивлением, разработанных в Саратовском ГАУ. Для загрузки тракторов на установленной агротехническими требованиями скорости движения, конструкция секционного плуга должна изменяться по ширине захвата.
Таким образом, разработка навесного многокорпусного секционного плуга с изменяемой шириной захвата, обеспечивающего рациональную загрузку трактора в диапазоне агротехнически допустимых скоростей движения, представляет собой актуальную научно-техническую задачу, имеющую важное хозяйственное значение. Работа выполнена в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации. No 717 от 14 июля 2012 г. «О Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции. сырья и продовольствия на 2013-2020 годы». а также с Концепцией развития агропромышленного комплекса Саратовской области до 2020 года (п.3.4.3 «Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК»).
Степень разработанности темы. Существенным резервом повышения производительности пахотных агрегатов является увеличение ширины захвата плуга. Однако при ее больших значениях непропорционально увеличивается длина плуга.
Исследования В.В.Синеокова, И.М.Панова, А.П.Спирина, А.И. Любимова, А.Б.Лурье, Я.П.Лобачевского, В.А.Сакуна, П.Н.Бурченко, В.В.Бледных, В.В.Шарова, С.А.Золотарева, В.М.Бойкова, С.В.Старцева и др. показывают, что дальнейшее увеличение ширины захвата плугов для агрегатирования с тракторами большой мощности, при классической ступенчатой схеме расположения корпусов, должно базироваться на новых технологических принципах.
На основании условий работы пахотного агрегата определена ширина захвата плуга, позволяющая рационально загружать тракторы мощностью 200-250 кВт. и проведено сравнение производительности машин с разной кинематической длиной. Получен технологический процесс основной обработки почвы, который производится модернизированными корпусами плугов ПБС, созданными в Саратовском ГАУ и расположенными в несколько самостоятельных секций. Обоснованы принципиальные и конструктивно- технологические схемы навесных секционных плугов с изменяемой шириной захвата и выравнивателями поверхности пашни.
Цель работы – улучшение эксплуатационно-технологических показателей работы пахотных агрегатов путем разработки навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата для агрегатирования с тракторами мощностью 200-250 кВт.
Объект исследования. Объектом исследования является технологический процесс основной отвальной обработки почвы, выполняемый навесным секционным плугом с изменяемой шириной захвата, оснащенным приспособлениями для выравнивания поверхности пашни.
Предмет исследования. Закономерности изменения производительности пахотных агрегатов и качества обработки почвы при взаимодействии навесного секционного плуга с обрабатываемым слоем почвы.
Задачи исследования:
1. Провести анализ эксплуатационно-технологических показателей пахотных агрегатов, состоящих из тракторов мощностью 200-250 кВт и лемешно-отвальных плугов общего назначения.
2. Разработать технологический процесс основной обработки почвы и обосновать конструктивно-технологическую схему навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата.
3. Теоретически определить эксплуатационно-технологические показатели работы пахотного агрегата, состоящего из тракторов мощностью 200-250 кВт и секционного плуга.
4. Провести экспериментальные исследования технологического процесса основной обработки почвы, выполняемого навесным секционным плугом с изменяемой шириной захвата.
5. В хозяйственных условиях определить экономическую эффективность применения пахотного агрегата, состоящего из тракторов мощностью 200-250 кВт и предлагаемого секционного плуга.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
– разработке технологического процесса основной отвальной обработки почвы, выполняемого плугом с модернизированными корпусами плугов серии ПБС, расположенными ступенчато на нескольких параллельных секциях и приспособлениями для выравнивания поверхности пашни;
– обосновании принципиальных и конструктивно-технологических схем навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата, получении эмпирических и аналитических выражений для определения основных параметров плуга и эксплуатационно-технологических показателей пахотного агрегата.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработан технологический процесс основной обработки почвы и конструктивно- технологическая схема секционного плуга с изменяемой шириной захвата и приспособлениями для выравнивания поверхности пашни. Получены эмпирические и аналитические выражения для определения параметров плуга и эксплуатационно-технологических показателей пахотного агрегата.
Рациональная загрузка трактора К-701, при агрегатировании навесного секционного плуга, позволяет обеспечить производительность за 1 час основного времени пахотного агрегата на скорости 2.1 м/с: при ширине захвата 6,08 м – 4,82 га; при ширине захвата 5,32 м – 3,92 га; при ширине захвата 4,56 м – 3,44 га.
Методология и методы исследований. Методология основана на системном подходе. который позволяет раскрыть сущность объекта исследований. Выявить связь между трактором. плугом и обрабатываемым пахотным слоем. В общую методику исследований включены: анализ тракторов мощностью 200-250 кВт отечественного и зарубежного производства и широкозахватных многокорпусных плугов, выполненных в навесном, полунавесном и прицепном вариантах; определение ширины захвата плуга с модернизированными корпусами плугов ПБС. позволяющего рационально загружать тракторы в диапазоне мощности 200-250 кВт; определение производительности пахотного агрегата в зависимости от его кинематических параметров. Разработка технологического процесса основной обработки почвы, выполняемого корпусами, расположенными в несколько самостоятельных рядов. разработка принципиальной и конструктивно-технологической схемы. секционного плуга с изменяемой шириной захвата. укомплектованного модернизированными корпусами и приспособлениями для выравнивания поверхности пашни, а также получение эмпирических и аналитических выражений для определения эксплуатационно-технологических показателей пахотного агрегата.
Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений классической механики и теории эксплуатации машинно-тракторных агрегатов. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТ. ОСТ и СТО АИСТ. Результаты обработаны с использованием статистических методов и программ персонального компьютера.
Положения, выносимые на защиту:
– технологический процесс основной обработки почвы, выполняемый плугом с модернизированными корпусами плугов ПБС, расположенными ступенчато на параллельных секциях;
– принципиальные и конструктивно-технологические схемы навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата и приспособлениями для выравнивания поверхности пашни;
– эмпирические и аналитические выражения для определения основных параметров предлагаемого плуга и эксплуатационно-технологических показателей пахотного агрегата.
Степень достоверности и апробация результатов. Теоретические исследования подтверждены экспериментальными опытами с доверительной вероятностью 0,95. Результаты исследований доложены и одобрены на научно- практических конференциях кафедры «Техническое обеспечение АПК» Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова (Саратов, 2017-2020 гг.); на Международной научно-практической конференции «Единство и идентичность науки: Проблемы и пути решения» (Пенза, 2019г.); на Международной научно- практической конференции «Закономерности и тенденции инновационного развития общества» (Волгоград, 2019г).
По результатам исследования опубликовано 9 печатных работ, в т. ч. 5 – в рецензируемых научных изданиях, получен 1 патент на изобретение. Общий объем публикаций – 3,2 печ. л., из которых 1,1 печ. л. принадлежит лично соискателю.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Она изложена на 111 страницах компьютерного текста, содержит 23 таблицы, 72 рисунка и 13 приложений. Список использованной литературы включает в себя 119 наименований, в том числе 6 – на иностранном языке.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Читать «Разработка навесного секционного плуга с изменяемой шириной захвата для агрегатирования с тракторами мощностью 200-250 кВт»

    Публикации автора в научных журналах

    Основные показатели работы чизельных плугов для агрегатирования с тракторами тягового класса 3
    И. А. Башмаков, В. М. Бойков // Территория инноваций. – 2– No 3(19). – С. 13–Башмаков, И. А. Зависимость производительности пахотных агрега- тов от длины поля / И. А. Башмаков // Единство и идентичность науки: про- блемы и пути решения: сб. ст. по итогам Междунар. науч.-практ. конф. (Пенза, 06 сентября 2019 г.). – Стерлитамак : АМИ, 2– 71 с.
    Производительность пахотных агрегатов с различной кинематической длиной
    И. А. Башмаков // Закономерности и тенден- ции инновационного развития общества : сб. ст. Междунар. науч.-. практ. конф. (Волгоград, 28 августа 2019 г.) : в 2 ч. Ч. – Уфа : OMEGA SCIENCE, 2– 181 с.Комбинированное почвообрабатывающее орудие : Пат. 2715035 Рос. Федерация : МПК А01В 49/02 / В. М. Бойков, Е. В. Бойкова, С. В. Старцев, И. А. Башмаков, Е. С. Нестеров, А. В. Павлов : заявитель и патентооблада- тель Бойков В. М. - No 2019114099 ; заявл. 2019 ; опуб. 2020, Бюл. No – 18 с.

    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!

    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    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

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету