ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛА ВХОДА РЫХЛИТЕЛЯ СОШНИКА В ПОЧВУ ПОСАДОЧНОЙ МАШИНЫ

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты экспериментальных исследований, направленных на определение рационального угла входа рыхлителя сошника в почву машины для посадки саженцев декоративных деревьев. Эксперименты проводились при изменении угла входа рыхлителя от 25° до 40° и скоростях движения агрегата 1,0 и 3,0 км/ч. Изучалось влияние данного параметра на глубину и ширину разрыхлённого слоя почвы, их среднеквадратические отклонения, а также на тяговое сопротивление рабочего органа. Установлено, что для обеспечения глубины разрыхления почвы не менее 40 см рациональный угол входа рыхлителя сошника в почву должен составлять не менее 30°.

ABSTRACT

The article presents the results of experimental studies aimed at determining the rational entry angle of the coulter ripper into the soil in a machine designed for planting ornamental tree seedlings. Experiments were carried out with the ripper entry angle varying from 25° to 40° and the aggregate operating speeds of 1.0 and 3.0 km/h. The influence of this parameter on the depth and width of the loosened soil layer, their standard deviations, and the draft resistance of the working body was investigated. The results showed that to ensure a soil loosening depth of at least 40 cm, the rational entry angle of the coulter ripper should be not less than 30°.

Ключевые слова: саженцы декоративных деревьев, машина, сошник, рыхлитель, почва, угол вхождения, эксперимент, исследование, результат, опыт, разрыхлённый слой, глубина, агротехнические требования.

Keywords: ornamental tree seedlings, machine, coulter, ripper, soil, entry angle, experiment, research, results, trial, loosened layer, depth, agrotechnical requirements.

Введение

В последние годы во многих странах мира большое внимание уделяется развитию лесного хозяйства и озеленению территорий. Важным элементом этих работ является выращивание и посадка саженцев декоративных деревьев, что требует качественной подготовки почвы и формирования посадочной лунки необходимых размеров.

Для механизации посадочных работ применяются специальные машины, основным рабочим органом которых является сошник с рыхлителем. Эффективность работы данного рабочего органа зависит от его конструктивных параметров и условий взаимодействия с почвой. Исследования показывают, что характер разрушения почвы, глубина разрыхления и энергетические затраты процесса во многом определяются геометрическими параметрами рабочего органа, в том числе углом его входа в почву [1,2].

Однако для машин, предназначенных для посадки саженцев декоративных деревьев, влияние угла входа рыхлителя сошника на агротехнические и энергетические показатели работы изучено недостаточно. В связи с этим проведение экспериментальных исследований, направленных на определение рационального угла входа рыхлителя сошника в почву, является актуальной задачей [3].

Целью настоящего исследования является экспериментальное обоснование рационального угла входа рыхлителя сошника в почву машины для посадки саженцев декоративных деревьев.

Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования по определению агротехнических и энергетических показателей сошника машины для посадки саженцев декоративных деревьев проводились в питомнике лесного участка Ниёзботир Андижанского государственного лесного хозяйства. Эксперименты выполнялись с использованием лабораторно-полевой установки, конструкция которой приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Опытный образец машины для посадки саженцев декоративных деревьев

1 — рама; 2 — сошник; 3 — засыпатель; 4 — уплотнитель; 5 — бункер; 6 — опорное колесо; 7 — сиденье; 8, 9 — нижняя и верхняя тензобалки; 10 — тензодатчики, установленные на стойке сошника; 11 — навесное устройство машины для агрегатирования с трактором.

Перед проведением экспериментов на исследуемом участке были выполнены основные агротехнические операции по подготовке почвы. Участок был вспахан на глубину 28–30 см и обработан чизелем на глубину 14–16 см. Почва опытного участка представляла собой серозём средней тяжести по механическому составу. Уровень грунтовых вод находился на глубине 10–12 м.

Перед началом проведения экспериментов были определены основные физико-механические свойства почвы исследуемого участка, включая её влажность, плотность и твёрдость. Измерения проводились в слоях почвы 0–10, 10–20, 20–30 и 30–40 см в соответствии с существующими методиками.

Физико-механические показатели почвы, приведённые в таблице 1, были определены авторами экспериментальным путём в ходе предварительного обследования опытного участка.

Результаты измерений представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Показатели влажности, плотности и твёрдости почвы на участке проведения экспериментов

В ходе экспериментальных исследований в качестве основных критериев оценки принимались глубина и ширина разрыхлённого слоя почвы, их среднеквадратическое отклонение, а также тяговое сопротивление рабочего органа. Ширина разрыхлённого слоя определялась по профилю поперечного сечения обработанного слоя почвы (рис. 2). Глубина разрыхлённого слоя измерялась с использованием измерительной линейки с точностью ±0,5 см.

Рисунок 2. Схема определения ширины и глубины разрыхлённого слоя почвы

b_yu.q. – Ширина разрыхлённого слоя; h_ye.ch. – Глубина посадки саженцев;  h – Глубина разрыхлённого слоя; 

Тяговое сопротивление рабочего органа определялось с применением тензометрической стойки (рис. 3) с установленными тензодатчиками и измерительной аппаратуры ИП-264БС в соответствии с требованиями нормативных документов ГОСТ 20915-2011 [4], ГОСТ 34392-2018 [5] и O‘zDSt 3193:2017 [6]. Лабораторно-полевое устройство агрегатировалось с трактором Xingtai XT-224. Повторность экспериментов по каждому варианту составляла четыре раза.

Рисунок 3. Общий вид стойки с наклеенными тензодатчиками

1 — стойка; 2 — тензодатчик; 3 — устройство подключения тензодатчиков.

Результаты исследований. При изучении влияния угла вхождения рыхлителя сошника в почву на рабочие показатели были проведены экспериментальные исследования, в которых данный угол изменялся в пределах от 25° до 40° с интервалом 5°. При этом ширина рыхлителя сошника принималась равной 80 мм, а его длина — 110 мм. Указанные параметры в ходе экспериментов оставались постоянными. Скорость движения агрегата устанавливалась на уровне 1,0 и 3,0 км/ч.

Результаты проведённых экспериментов приведены в таблице 2 и на рисунке 4. По оси абсцисс (X) на графике отложен угол вхождения рыхлителя сошника в почву, °, а по оси ординат (Y) — тяговое сопротивление рабочего органа (R), кН. Эксперименты проводились при скоростях движения агрегата 1,0 и 3,0 км/ч.

Таблица 2.

Влияние угла вхождения рыхлителя сошника в почву на его рабочие показатели

Анализ данных, представленных в таблице 2, показывает, что изменение угла вхождения рыхлителя сошника в почву оказывает существенное влияние на глубину и ширину разрыхлённого слоя почвы, а также на тяговое сопротивление рабочего органа.

Установлено, что при увеличении угла вхождения рыхлителя сошника в почву с 25° до 30° глубина разрыхлённого слоя увеличивается. Так, при скорости движения агрегата 1,0 км/ч глубина разрыхления возрастает с 39,9 до 41,3 см. Однако при дальнейшем увеличении угла до 40° наблюдается снижение данного показателя до 39,5 см.

Аналогичная закономерность наблюдается и при скорости движения агрегата 3,0 км/ч. При увеличении угла вхождения рыхлителя сошника в почву с 25° до 30° глубина разрыхлённого слоя возрастает с 38,8 до 39,8 см, однако при дальнейшем увеличении угла до 40° она уменьшается до 38,4 см.

Анализ изменения ширины разрыхлённого слоя показывает, что наибольшие значения данного показателя наблюдаются при углах вхождения рыхлителя сошника в почву в пределах 25–30°. При дальнейшем увеличении угла до 40° ширина разрыхлённого слоя уменьшается, что может приводить к образованию на дне разрыхлённого слоя борозды с уплотнёнными стенками.

Из данных рисунка 4 видно, что тяговое сопротивление рыхлителя сошника изменяется в зависимости от угла его вхождения в почву. При увеличении угла вхождения от 25° до 30° наблюдается некоторое уменьшение тягового сопротивления, тогда как при дальнейшем увеличении угла до 40° оно возрастает.

Рисунок 4. Влияние угла вхождения рыхлителя сошника в почву на тяговое сопротивление (R).

a, в — соответственно при скорости агрегата 1,0 и 3,0 км/ч.

Такой характер изменения тягового сопротивления объясняется изменением условий взаимодействия рабочего органа с почвой, в частности изменением расстояния, которое проходит рыхлитель от начала сжатия почвы до её разрушения.

Таким образом, по результатам проведённых экспериментальных исследований установлено, что для обеспечения глубины разрыхлённого слоя почвы не менее 40 см в соответствии с агротехническими требованиями рациональный угол вхождения рыхлителя сошника в почву должен составлять не менее 30°.

Заключение

1. Эксперименты по сошнику проводились в два этапа. На первом этапе было изучено влияние угла вхождения рыхлителя сошника в почву, а также его длины и ширины на глубину и ширину разрыхлённого слоя, их среднеквадратические отклонения и тяговое сопротивление. По результатам исследований были определены их оптимальные значения.

2. По результатам проведённых экспериментов установлено, что для обеспечения глубины разрыхлённого слоя не менее 40 см в соответствии с агротехническими требованиями угол вхождения рыхлителя сошника в почву должен составлять не менее 30°.

Список литературы:

1. Горячкин В.П. Теория сельскохозяйственных машин. – Москва: Колос, 1968. – 455 с.
2. Зеленин А.Н. Механика разрушения грунтов рабочими органами машин. – Москва: Машиностроение, 1981. – 214 с.
3. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные машины. – Москва: Колос, 1989. – 816 с.
4. ГОСТ 20915–2011. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний. – Москва: Стандартинформ, 2013. – 28 с.
5. ГОСТ 34392—2018 «Техника сельскохозяйственных машин рассадопосадочных и методы испытаний» Москва, Стандартинформ 2018- 41с.
6. O’zDSt 3193:2017. “Qishloq xo‘jalik texnikasini sinash. Mashinalarni energetik baholash usuli”. – Tashkent, 2017. – 21 b.