Increasing soil compacting impact by roller of a combined machine for preplanting cultivation

Full Text

Технология предпосевной обработки в зоне хлопководства включает необоснованно высокое количество воздействий на почву, что приводит к излишним затратам энергии и материально-технических ресурсов. Многократный проход машинно-тракторных агрегатов по полю приводит к переуплотнению пахотного слоя и затягиванию сроков сева с.-х. культур, следовательно, к потере накопленной влаги. При этом для обработки почвы применяют в основном различные по конструкции однооперационные машины-орудия, что неоправданно увеличивает парк машин, удорожает их содержание и эксплуатацию. В отличие от них многооперационные почвообрабатывающие машины, снабженные ротационными рабочими органами, путем выбора и варьирования режимов работы ротора позволяют достичь любого качества крошения почвы. Благодаря этому можно создать такую конструкцию комбинированной почвообрабатывающей машины, которая подготовит почву к посеву за один проход. Для подготовки почвы к посеву за один проход агрегата комбинированная машина должна произвести одновременно рыхление почвы на глубину 14-18 см и ротационную мелкокомковатую обработку на глубину 8-10 см с последующим выравниванием и уплотнением поверхностного слоя. Уплотнение почвы играет важную роль в получении дружных полноценных всходов семян хлопчатника. При рыхлении почвы нарушается капиллярный подток влаги к семенному ложу, поэтому для восстановления капиллярных ходов в разрыхленной почве ее вновь уплотняют [1]. Обзор литературно-патентных источников и практика применения комбинированных машин показывают, что в их конструкциях применяются весьма разнообразные уплотняющие рабочие органы [2]. В условиях зоны хлопководства наиболее приемлемы уплотняющие рабочие органы каткового типа, т.е. прикатывающие катки. Прикатывающий каток играет важную роль в работе комбинированных машин предпосевного назначения: он измельчает, прикатывает и несет на себе часть тяжести машины. Важно, чтобы такой каток хорошо работал на разных типах почвы, отличающихся по влажности, в сочетании с различными почвообрабатывающими рабочими органами в составе как простых, так и комбинированных машин. Для этого они должны быть снабжены простым, компактным, надежным и эффективным нагрузочным устройством, позволяющим регулировать удельное давление на почву в широком диапазоне. Проведенные исследования показали, что величина деформации почвы hд при силе тяжести катка Gкт с учетом дополнительной нагрузки Рдоп, создаваемой пружинно-поводковой системой, зависит от силы сжатия пружины Рпж, расположения точки приложения этой силы относительно точки подвеса тяги и оси вращения катка. С учетом работы [3] эта зависимость для катков, снабженных пружинно-поводковым нагрузочным устройством, имеет выражение: (1) где - угол установки поводка пружины относительно вертикальной плоскости, град.; lпк - расстояние от оси вращения катка до точки подвеса тяги, м; qсм - коэффициент объемного смятия почвы, Н/м3; lпж - расстояние от точки приложения силы Рпж до точки подвеса тяги, м. Возможны три характерных случая (рис. 1, а-в) размещения на тяговой штанге точки приложения силы Рпж : lпж < lпк ; (2) lпж > lпк ; (3) lпж = lпк . (4) В случае (2), когда lпж < lпк (см. рис. 1, а), каток компактный, однако имеет ряд существенных недостатков. Главный недостаток заключается в том, что усилие сжатия пружины больше дополнительно создаваемой нагрузки Рдоп, что приводит к увеличению силы реакции в шарнирах тяговой штанги. В случае (3), когда lпж > lпк (см. рис. 1, б), сила Рпж приложена на противоположной относительно точки подвеса тяговой штанги стороне катка. Несмотря на увеличение габаритных размеров, снабженный таким пружинно-поводковым механизмом каток имеет ряд преимуществ. Главное преимущество состоит в том, что при небольшой силе сжатия пружины Рпж можно создать значительную дополнительную нагрузку, так как при lпж > lпк сила Рдоп > . В случае (4), когда lпж = lпк (см. рис. 1, в), Рдоп = , и каток по преимуществам и недостаткам занимает промежуточное положение между предыдущими вариантами. Таким образом, случай (3), когда lпж > lпк, наиболее выгоден с точки зрения создания дополнительной нагрузки на каток. Анализ выражения (1) показывает (рис. 2), что перемещением точки приложения силы Рпж по тяговой штанге и изменением угла установки поводка пружины относительно вертикальной плоскости можно изменить величину деформации почвы. При этом чем меньше значение , тем больше вертикальная составляющая силы Рпж. Чем больше значение соотношения lпж и lпк, тем больше сила давления катка на почву, а следовательно, и величина деформации почвы. Это объясняется следующими соображениями. Условия равновесия сил, действующих на каток при горизонтальном расположении тяги, показывают, что: ; (5) , (6) где Nх и Nz - горизонтальная и вертикальная составляющие силы реакции почвы на каток, Н. Из выражения (6) видно, что величина вертикальной составляющей силы сжатия пружины в основном зависит от угла установки поводка (см. рис. 1, в-е), и он существенно влияет на величину деформации почвы. Причем чем ближе угол к нулю, тем больше сила давления катка на почву. При = 0° она достигает максимальной величины. В выражении (5) знак «-» берется при отклонении поводка пружины в сторону движения катка, а знак «+» - в противоположную сторону. Из этих выражений также видно, что при отклонении поводка пружины в сторону, противоположную движению катка, давления на трущиеся поверхности шарнира тяги и оси катка снижаются. Поэтому в целях частичной разгрузки трущихся поверхностей шарнира тяги и оси катка поводок пружины следует устанавливать с наклоном в сторону, противоположную направлению движения катка. На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы. 1. Повышения уплотняющего воздействия катка на почву можно добиться не только за счет силы сжатия пружины нагрузочного устройства и силы тяжести катка, но и за счет места приложения на тяговой штанге катка этой силы, создаваемой нагрузочным устройством. 2. В случае, когда сила сжатия пружины приложена на противоположной относительно точки подвеса тяговой штанги стороне катка, при небольшом значении этой силы можно создать значительную дополнительную нагрузку на каток. 3. Для разгрузки трущихся поверхностей шарнира тяги и оси катка поводок пружины нагрузочного устройства следует устанавливать с наклоном в сторону, противоположную направлению движения катка.

About the authors

A. A Akhmetov

Tractor Special Design Bureau

Email: skbttz@mail.ru
Tashkent, Republic of Uzbekistan

References

Supplementary files