РОЗДІЛ 2
ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЦЕСУ РОБОТИ ТА ПАРАМЕТРІВ ЧИЗЕЛЬНО-ДИСКОВОГО КУЛЬТИВАТОРА
2.1. Вибір конструктивно-технологічної схеми комбінованого культиватора
Основи розрахунку робочих органів ґрунтообробних машин закладено в наукових працях В.П.Горячкіна [1], П.М.Василенка [63], Бурченко П.Н. [116], Кушнарева А.С. [109], Панченко А.Н. [111], Труфанов В.В. [108], Кравченко Б.И. [114] та інших дослідників.
При створенні комбінованого культиватора для мілкого основного й передпосівного обробітку грунту під зернові, олійні та сидеральні культури потрібно врахувати одну типову особливість - дефіцит часу в період виконання даних технологічних операцій. Технологічна схема комбінованого чизельно-дискового культиватора повинна відповідати й іншим вимогам. Перш за все, забезпечувати стабільну роботу при глибині обробітку від 8 до 16 см. Культиватор повинен задовільно працювати на забур'янених полях, мати високу технологічну надійність. Знаряддя повинно ефективно працювати по обробленому чи необробленому агрофону, а також в умовах підвищеної вологості та на пересушених ґрунтах [34].
Такий обробіток ґрунту може виконуватись одноопераційними важкими культиваторами типу КПЭ-3,8А, КТС-10-01 і іншими. Ці знаряддя мають дещо меншу продуктивність, але сприяють затриманню вологи в посушливий період, менше розпилюють структуру ґрунтових агрегатів, забезпечують вищу протиерозійну стійкість поверхні ґрунту. Як правило, посушливий період, короткі строки і високі вимоги до якості підготовки поля під посів - це умова, в яких мілкий обробіток без обороту скиби є найбільш ефективним. Однією із основних переваг культиваторів для мілкого розпушення ґрунту над дисковими боронами є утворення вирівняного дна борозни, що є основою для ефективного основного й передпосівного обробітку, а також формування передпосівного ложа. Тому, одним з робочих органів комбінованого культиватора має бути стрілчаста лапа, а її повинен доповнювати коток - ущільнювач грунту.
Розміщення плоскоріжучих лап повинно мати шаховий порядок, а їх число - бути непарним, отже, максимальна кількість лап для раціонального завантаження трактора Т-150К знаходиться в межах 7...9 шт. При цьому ширина культиватора В = 3300...5600 мм. Зміну ширини захвату знаряддя в широких межах обумовлено варіюванням тягового опору машини в залежності від стану грунту, технологічної операції та культури, під яку виконують обробіток грунту.
На рис.2.1 приведено конструктивну схему комбінованого чизельно-дискового культиватора, запропоновану з врахуванням викладених вимог.
Рис. 2.1. Конструктивна схема чизельно-дискового культиватора
Основою культиватора є рама, до якої кріпляться дев'ять робочих органів. На обробітку важких та ущільнених ґрунтів, з метою зменшення тягового опору культиватора, від рами від'єднуються два крайніх робочих органи (по одному з кожного боку). Глибина обробітку регулюється положенням опорних котків.
На полях з середньою кількістю рослинної маси (до 3-х т/га), без попереднього обробітку ґрунту, застосування знаходять складні комбіновані ґрунтообробні агрегати, які суміщають водночас основний і передпосівний обробіток. Зокрема такі, як розроблюваний комбінований чизельно-дисковий культиватор, який є багатоцільовим знаряддям, що передбачає різні варіанти компоновки його робочих органів. Це обумовлює достатню зональну адаптивність технологічної схеми знаряддя до конкретних умов роботи. Кожна із груп робочих органів (культиваторні лапи, дискові загортачі та ущільнюючі котки) має 3-5 варіантів налагодження. Культиватор повинен враховувати стан ґрунту - адаптація виконується з допомогою зональних наборів робочих органів. Тому необхідно мати відповідну методику проектування робочих поверхонь елементів культиваторних лап, як найбільш складних його виконавчих органів.
Головні переваги чизельно-дискового культиватора в даному технологічному застосуванні наступні:
* заміна 3-4 одноопераційних агрегатів,
* скорочення на 30% витрат пального, праці, строків виконання робіт,
* збереження вологи в ґрунті,
* створення однорідного за щільністю посівного шару ґрунту.
Таким чином, при основному та передпосівному обробітках ґрунту можливе застосування більш ефективних технологічних процесів і засобів механізації, які поступово приходять на зміну традиційним. Сучасна ресурсоощадна агрофільна технологія вимагає дальшого розвитку засобів механізації обробітку ґрунту в напрямку задоволення агротехнічних вимог з боку сільськогосподарських культур в різноманітних умовах застосування, в напрямку збереження родючості грунту, його захисту та забезпечення відповідних кондицій екологічної безпеки.
2.2. Дослідження розпушування ґрунту чизельною лапою
Розглянемо взаємодію лапи з ґрунтом і шляхи можливого зниження тягового опору. У загальному вигляді тяговий опір робочого органу можна записати наступним чином:
Р = РТР + РР + РОТ , (2.1)
де Р - тяговий опір робочого органу, Н;
РТР - сила, яка затрачена на подолання тертя, Н;
РР - сила, яка затрачена на розпушування ґрунту, Н;
РОТ - сила, необхідна для відкидання ґрунту в сторону, Н.
При обчисленні зниження тягового опору будемо вважати, що основні параметри робочого органу, який являє собою лапу - кут розкриття 20, ширина захвату b, кут рихлення ?, не змінюються, а тому зниження тягового опору можливе тільки за рахунок зменшення сили, яка затрачається на розпушування ґрунту.
Сила, яка затрачається на розпушування пласта, буде мати дві складові:
Рр = Рл + 2Рбок , (2.2)
де Рл - сила розпушування ґрунту в лобовій проекції робочого органу (рис. 2.2. а);
Рбок - сила розпушування ґрунту в боковій частині розширення і площі рихлення (рис. 2.2. а).
Згідно досліджень [3, 5, 33] пласт ґрунту в лобовій проекції розрушується стисканням, а в бокових розширеннях, обумовлених супроводжувальними тріщинам