New field installation for dynamometry and the results of evaluation of tractive resistance of soil cultivating working organ

Full Text

УДК 631.312 ТСМ № 12-2014 Новая полевая установка для динамометрирования и результаты оценки тяговых сопротивлений почвообрабатывающего рабочего органа Инж. В.А. Дробот, канд. техн. наук Б.Ф. Тарасенко (Кубанский ГАУ, viktor.drobot.85@mail.ru) Аннотация. Представлены результаты исследований нового рабочего органа для обработки почвы с использованием предлагаемой экспериментальной установки. Новый рабочий орган в виде сферического диска с наваренными лопатками обеспечивает снижение тягового сопротивления на 8-15% по сравнению с серийными. Ключевые слова: диск, лопатка, установка, стрельчатая лапа, новые инструментальные средства, эксперимент, турбодиск, скорость, тяговое сопротивление. Разработка новых рабочих органов почвообрабатывающих машин с целью снижения энергетических затрат, повышения качества работы имеет важное значение для с.-х. производства. Более экономична технология нулевой обработки почвы и прямого посева [1], предполагающая только применение пестицидов для уничтожения сорняков, болезней и вредителей. Однако в Краснодарском крае эта технология еще требует глубокого обоснования. Для снижения затрат энергии и повышения качества обработки (снижения комковатости) разработан новый рабочий орган (пат. РФ №2275782), который представляет собой диск с лопатками, служащими для придания ему вращения. В задачи исследований входило установление закономерности снижения энергоемкости на основании оптимизации [2, 3] и изучения тягового сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих машин. На сегодняшний день динамометрирование - единственный достоверный способ определения тяговых сопротивлений сельхозмашин. При этом для определения тягового сопротивления навесных орудий используются методы прямого замера, когда силоизмерительное звено позволяет получить значение искомого параметра, и методы косвенного измерения по результатам замера каких-либо других параметров. В качестве силоизмерительных элементов применяются механические динамометры (динамографы), тензометрические звенья и др. Недостатки установок с тензометрированием: высокая стоимость оборудования (тензодатчики, усилитель, световой осциллограф) и сложность обработки полученных данных [4]. Недостатки установок с другими средствами измерения, такими как динамограф: использование самописцев и лент создает проблемы при испытаниях, а съем показателей непосредственно с динамометра может привести к ошибке. Цель исследований - используя новую полевую установку для оценки почвообрабатывающих органов изучить зависимость тягового сопротивления предлагаемого рабочего органа от скорости движения. Задачи исследований: 1) разработать и изготовить новую полевую установку для сравнительной оценки рабочих органов; 2) получить сравнительные данные по эксплуатационным показателям почвообрабатывающих рабочих органов. Технологическая схема экспериментальной установки для определения тяговых характеристик почвообрабатывающего рабочего органа представлена на рис. 1. Установка работает следующим образом. В процессе обработки почвы агрегатирующее транспортное средство перемещает установку. В этот момент происходит заглубление рабочего органа в почву на установленную опорными колесами глубину обработки. Действующие на рабочий орган силы сопротивления заставляют вал отклониться в сторону, противоположную направлению движения. Вал, установленный в прикрепленных к пластине подшипниках, через стяжное устройство действует на динамометр. Величина действующих на рабочий орган сил фиксируется посредством видеозаписывающей аппаратуры. Далее полученные данные обрабатываются на персональном компьютере. Перед проведением каждого опыта шкалу динамометра при помощи стяжного устройства устанавливают на «0». Новизна устройства заключается в возможности зрительно и в автоматическом режиме фиксировать сопротивление рабочего органа, а также с помощью персонального компьютера производить анализ, определять значимость и оптимальные величины параметров. С целью усовершенствования данной установки получен патент РФ №2436270 на полевую установку для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов [5] (рис. 2). Работа осуществляется следующим образом. При движении трактора с навешенной на него рамой и отрегулированной глубиной обработки почвы рабочие органы (стойки, лапы), которые закреплены на кронштейнах, находясь в почве, испытывают сопротивление рабочей среды движению и отклоняются с пластиной на определенный угол. В зависимости от величины этого сопротивления стрелка динамометра, связанного с пластиной и упором, вращаясь, показывает зрительно фиксируемую величину тягового усилия. В то же время это отклонение передается через муфту на регулятор сопротивления потенциометра; затем, в виде снятого с магниторезистивного выхода электрического сигнала, - в аналого-цифровой преобразователь; оттуда - в персональный компьютер. В компьютере сигнал обрабатывается с помощью специальных программ графо-математического анализа и сохраняется. Таким образом, возможен быстрый анализ величины тягового усилия. С помощью экспериментальной полевой установки решена задача получения сравнительных характеристик показателей почвообрабатывающих рабочих органов (тягового сопротивления КМ). Для сравнения взяты экспериментальный горизонтально расположенный сферический диск с закрепленными на нем лопатками (пат. РФ №2275782), турбодиск фирмы Great Plains (США) и стрельчатая лапа посевного комплекса Bourgault (Канада). Из ранее проведенных исследований [6] взяты оптимальные параметры экспериментального сферического диска: число лопаток n = 4 шт., диаметр диска D = 0,387 мм, скорость движения v = 6,6 км/ч. Ширина захвата турбодиска Great Plains составляет 0,43 м, стрельчатой лапы посевного комплекса Bourgault - 0,31 м. Экспериментальные исследования проводились по стерне на 3 скоростях, 3 различных глубинах в трехкратной повторности. Определена наименьшая существенная разность (НСР) для скорости 5 км/ч и глубины 10 см. Результаты приведены в таблице. Результаты экспериментальных исследований Эксплуатационные показатели Рабочий орган Рабочая скорость vр , км/ч Тяговое сопротивление KМ , кН/м НСР05 по KМ 1 2 3 Экспериментальный диск 3,4 2,5 5,05 2,8 0,11 (d>НСР) 10,02 3,7 Турбодиск Great Plains (США) 3,05 2,7 5,09 3,1 0,15 (d<НСР) 10,01 4,09 Стрельчатая лапа посевного комплекса Bourgault (Канада) 3,03 2,8 5,02 3,2 0,15 (d>НСР) 10,2 4,28 По данным эксперимента построен график зависимости тягового сопротивления KМ от рабочей скорости vp (рис. 3). Выводы С увеличением скорости движения установки тяговое сопротивление рабочих органов увеличивается, при этом тяговое сопротивление экспериментального дискового рабочего органа на 0,2-0,4 кН/м (8-10%) ниже, чем у турбодиска Great Plains, и на 0,3-0,6 кН/м (12-15%) ниже, чем у стрельчатой лапы посевного комплекса Bourgault.

About the authors

V. A Drobot

Kuban State Agrarian University

Email: viktor.drobot.85@mail.ru

B. F Tarasenko

Kuban State Agrarian University

References

Supplementary files