Том 83, № 3 (2016)

В сельскохозяйственном производстве важную роль играют пропашные культуры. Например, в Ростовской области под ними ежегодно занято почти 25% посевных площадей. Одна из особенностей возделывания пропашных культур - возможность механической борьбы с сорняками после появления всходов культурных растений. Механическая междурядная обработка не может быть полноценно заменена химической, так как при механической обработке почвы на ее поверхности создается рыхлый мульчированный слой, способствующий накоплению почвенной влаги. Это особенно важно для засушливых зон земледелия, включая Северный Кавказ и Нижнее Поволжье. Помимо прочего, механическая обработка гораздо экологичнее химической. На российском рынке представлено большое количество пропашных культиваторов как отечественного, так и зарубежного производства. Цель исследования - выявить основные тенденции производства пропашных культиваторов, характерные для мировых предприятий сельхозмашиностроения. С целью качественной оценки отечественных и иностранных марок пропашных культиваторов в работе проведен анализ технических параметров наиболее распространенных на рынке юга России образцов. Проведенное исследование позволило установить, что конструкционно отечественные и зарубежные пропашные культиваторы отличаются друг от друга незначительно, в основном только шириной обрабатываемых междурядий. На всех рассмотренных пропашных культиваторах применяются параллелограммные подвески рабочих органов, принципиальные конструкции которых почти для всех машин идентичны, основные рабочие органы - стрельчатые лапы различной ширины захвата. Диапазон скоростей движения агрегата лежит в пределах 5-10 км/ч, зависит от типа рабочих органов и агроландшафтных условий. Масса туковысевающей системы в пропашном культиваторе составляет 11-16% от общей массы машины, при этом удельная масса российских орудий больше, чем у импортных, в среднем в 1,35 раза, что объясняется применением при производстве импортных культиваторов более легких и прочных материалов.

Статья посвящена математическому моделированию взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой. Большинство исследований по использованию вибраций в процессах обработки почвы дает противоречивые результаты в том, что касается их технологической и энергетической эффективности. Проблема математического описания взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой весьма сложна и обусловлена в первую очередь разнообразием физико-механических свойств объекта обработки. В статье изучаются чисто механические эффекты вибраций применительно к процессам обработки почвы. Цель исследования - выявить закономерности, характеризующие воздействие вибраций на почву, раскрыть механизм преобразования сопротивления вибрационных рабочих органов к вязкому типу трения. Анализ сопротивления вибрационных рабочих органов проведен на основе анализа рациональной формулы академика В.П. Горячкина. Почва была идеализирована в виде вязкопластичной среды. Рассматривался случай синусоидальных колебаний рабочего органа дополнительно к его поступательному движению. Проанализировано действие вибраций на все три составляющие сопротивления почвообрабатывающих орудий: трения, деформации, инерции. Использованы методы дифференциального и интегрального исчисления. Показано, что под действием вибраций изменяются все составляющие сопротивления почвы, причем эффект может быть как положительным, так и отрицательным. Снижение сопротивления возможно в случае, когда амплитуда вибрационной скорости рабочего органа превосходит его поступательную скорость. Соответственно, могут быть уменьшены и затраты энергии со стороны тягового механизма трактора. Однако общие затраты энергии, включая энергозатраты вибровозбудителя, не уменьшаются в сравнении с работой обычных рабочих органов. Эти теоретические результаты подтверждаются экспериментальными исследованиями А.А. Дубровского. Линеаризация тягового сопротивления вибрационных рабочих органов (его зависимость от поступательной скорости) в статье объясняется на основе общих законов механики без привлечения гипотез о физическом изменении свойств почвы.

Используемые в настоящее время рабочие органы для безотвальной обработки почвы не полностью отвечают агротехническим требованиям, особенно по равномерности крошения почвенного пласта по ширине захвата плоскорежущего рабочего органа. Научная гипотеза заключается в том, что переменный угол резания по длине лемеха способствует улучшению крошения почвенного пласта. Предложена математическая модель взаимодействия клина с почвой. В результате получены теоретические зависимости силы сопротивления почвы разрушению и толщины снимаемого пласта от угла установки рабочего органа. Для экспериментального подтверждения полученных результатов использовался набор двугранных клиньев, отличающихся друг от друга углом установки рабочей грани к дну борозды. Испытания проводились в средах с широким диапазоном физико-механических свойств (чернозем обыкновенный, песок, глина). Экспериментально определено, что несмотря на различия физико-механических свойств и внешней картины формирования пласта, все среды при взаимодействии с клином имеют некоторые общие характеристики, зависящие от параметров клина. Получена экспериментальная зависимость эквивалентных напряжений от угла резания клина. Экспериментальные и теоретические результаты имеют хорошую сходимость. На основе проведенных исследований разработаны рабочие органы с переменным углом резания. Выявлено, что лезвие с переменным углом резания создает большее напряжение в почвенном пласте, чем лезвие с постоянным углом резания. Экспериментально подтверждено, что рабочие органы с переменным углом резания на 20-50% лучше крошат обрабатываемый пласт, чем серийные. Экономический эффект от внедрения рабочих органов с переменным углом резания составляет 200-1300 руб/га.

Рассмотрены факторы, влияющие на качество изготовления и ремонта сельхозтехники, с позиции применения одного из новейших методов анализа качества - «принципа 5М»: men (люди), methods (методы), materials (сырье и материалы), machines (оборудование), measures (измерения). Определено, что по всем пяти показателям отечественная сельхозтехника значительно отстает от зарубежной. Основные причины - применение дешевого сырья и материалов, отсутствие современного высокоточного технологического оборудования, высококвалифицированных и высокооплачиваемых работников, архаичные методы конструирования машин, недостаточное информационное обеспечение по современным технологиям и специфике отраслевой техники, особенно в международном плане. Выделена роль контроля в формировании качества изготовления и ремонта сельхозтехники. Отмечается, что менеджер по закупкам крупного ремонтного предприятия должен прописывать в договоре на поставку входящей продукции определенный предел брака при выборочном контроле поступающей партии. Для малого предприятия сформирована простая рекомендация - выезжать на склад запасных частей с технической документацией и инструментами контроля и брать только годную продукцию завода-изготовителя или проверенные аналоги. Определены основные задачи метрологической службы на ремонтных предприятиях. Современное метрологическое обеспечение при ремонте машин - это система обеспечения качества контроля, включающая: строгое обеспечение единства измерений; выбор критических контрольных точек, подлежащих жесткому контролю; технико-экономическое обоснование выбора средств измерений по критериям минимизации затрат и потерь для контролируемых изделий; регулярные мероприятия по юстировке средств измерений, испытаний и контроля при техническом обслуживании и ремонте сельхозтехники.

Капитальная планировка рисовых чеков с точностью ±3 см обеспечивает высокие и стабильные урожаи риса и экономию поливной воды. Цель статьи - определение технических и экономических показателей различных машин и технологий планировки рисовых чеков и оценка эффективности их применения. В начале планировки проводят исполнительную съемку чека с использованием лазерного передатчика и автонивелира. По записанным данным съемки на компьютере со специальным программным обеспечением составляют проект планировочных работ. Капитальную планировку проводят с применением различных машин: скрепера, планировщика, клин-планировщика, скрепер-планировщика. Существует четыре основных варианта технологии. В первом и втором вариантах используют скрепер и планировщик, в третьем - клин-планировщик, скрепер и планировщик, в четвертом - скрепер-планировщик. Каждая машина оснащается лазерным передатчиком, лазерно-приемным устройством и гидроблоком, что обеспечивает точность планировки ±2-3 см. После окончания планировки по аналогии с исполнительной съемкой проводят контрольную съемку и по составленной картограмме оценивают точность спланированной поверхности чека. В статье приведены технические характеристики автоматизированных машин. На основе анализа работы машин различных типов установлено, что скрепер-планировщик имеет значительные преимущества за счет большего объема перевозки грунта в режиме скрепера и увеличенной толщины срезки грунта по сравнению с планировщиком. Это повышает производительность скрепера-планировщика и снижает число его проходов. Он также применим на доводочной (чистовой) планировке в режиме работы планировщика. Даны расчетные зависимости для определения эксплуатационной производительности различных машин, занятых на планировке, и формулы для подсчета ее стоимости и экономической эффективности для основных вариантов технологий. На основе показателей эксплуатационных характеристик машин и расчетных данных экономической эффективности определены технико-экономические показатели капитальной планировки рисовых чеков для условий Краснодарского края. Наименьшая стоимость планировочных работ и максимальный экономический эффект соответствуют варианту технологии с использованием одного универсального короткобазового скрепера-планировщика.

Для обеспечения уборки и транспортировки урожая на почвах с низкой несущей способностью разработан ряд конструкций уборочно-транспортных машин на гусеничном ходу. Сегодня на гусеничных движителях работает большой парк уборочно-транспортных машин в районах Дальнего Востока, стран ближнего зарубежья, Прибалтики, Средней Азии, на Кубе, во Вьетнаме и Китае. Главная отличительная особенность данного класса машин - необходимость обеспечивать высокую проходимость при минимальном разрушении плодородного слоя почвы. Важнейшие требования к гусеничным движителям, предъявляемые потребителем, - обеспечение асфальтоходности, снижение уровня шума и вибрации деталей, повышение транспортных и рабочих скоростей машин, комфортабельности езды, срока службы, снижение отрицательного воздействия на почву. Сельское хозяйство России несет большие потери из-за отсутствия техники для работы на почвах с низкой несущей способностью. Это приводит к тому, что уборка озимых продолжается более 40 дней, потери составляют 42%. В дождливые годы увеличивается количество уборочной и транспортной техники, однако эта техника не может выехать в поле и бездействует. Чтобы повысить эффективность сельского хозяйства, необходимо разработать технологические средства для выполнения транспортно-технологических процессов при неблагоприятных погодных условиях. Ряд таких сельскохозяйственных культур, как соя и рис, выращивается с применением водных чеков, что создает трудности при вывозе урожая от уборочных комбайнов. В процессе внесения удобрений около 40% поверхности почвы уплотняется колесами. Уплотнение почвы способствует образованию при вспашке крупных и плотных глыб, которые ухудшают условия нормального роста растений. В настоящее время ни один серийно выпускаемый автомобиль, применяемый в сельском хозяйстве, не отвечает требованиям государственного стандарта 26955-86.