Результаты исследования формы лобовой поверхности стойки чизеля-культиватора

Высококачественная подготовка почвы к севу является важным агроприемом в деле получения урожая хлопка-сырца. Важнейшим элементом этого мероприятия является чизелевание почвы.

В зоне хлопкосеяния чизели-культиваторы являются основными орудиями для рыхления почвы после промывных и запасных поливов.

Рабочие органы чизеля-культиватора применяемых в зоне хлопкосеяния имеют прямую жесткую стойку с прямоугольной формой поперечного сечения.

В последний период произошли существенные изменения в энергетической базе сельского хозяйства, созданы и все шире применяются энергонасыщенные скоростные трактора. В тоже время отдельные сельскохозяйственные орудия и их рабочие органы остались прежними, это относится в частности к стойке чизеля-культиватора.

Известно, что качественные и энергетические показатели работы чизеля-культиватора в значительной мере зависят от формы и параметров стойки рабочих органов.

В.В.Мальцев, Г.Н.Синеоков, Р.И.Байметов, А.Тухтакузиев, В.В.Труфанов и другие [1-8] подтверждают, что забивание и залипание рабочих органов во многом зависят от формы лобовой поверхности стоек, также существенное влияние оказывают их геометрические параметры.

До настоящего времени вопрос исключения забиваемости рабочих органов чизеля-культиватора растительными остатками при предпосевной обработке почвы в зоне хлопководства остается нерешенным. А серийные стойки чизеля-культиватора часто забиваются сорняками и в результате резко возрастает тяговое сопротивление и ухудшается качество обработки почвы.

Для предотвращения забивания стоек растительными остатками необходимо изменить ее конфигурацию, чтобы появилась возможность самоочистки стоек от растительных остатков в процессе работы.

В связи с этим проводились исследования влияния формы поперечного сечения стойки рабочего органа чизеля-культиватора на его энерге­тические и агротехнические показатели работы.

Для нахождения оптимальной формы сечения были изготовлены экспериментальные стойки¹ со следующими формами поперечного сечения; круглая с радиусом закругления R=15 мм; эллептическая с осями 30 мм и 60 мм; в форме симметричного и асимметричного клиньев с углами заострения соответственно 2  ₁=60⁰ и 2  ₂=50⁰; и асимметричный клин с радиусом закругления лобовой части R=8 мм (рис.1). На асимметрическую экспериментальную стойку получена авторские свидетельства [9, 10].

Рисунок 1. Варианты экспериментальных стоек с различной формой поперечного сечения лобовой части

1 – круглый; 2 – эллиптический; 3 – прямоугольный (существующий); 4 – симметричный (клиновидный); 5 – асимметричный (клиновидный); 6 – асимметричный (с радиусом закругления лобовой части)

При исследовании определялись тяговое сопротивление, и степень забиваемости стоек от растительных остатков.

Изучение действующих сил на рабочий орган определялись электрическим методом тензометрирования с помощью тензоэлемента.

Степень забиваемости растительными остатками рабочего органа изучалась следующим образом.

В почвенном канале поочередно на глубине 5….10, 10….15 см размещались по 1000 г растительных остатков (свинорой) по всей длине зачетного гона в 50 точках через 40 см.

После прохождения зачетного гона поднимался рабочий орган и с него собирались растительные остатки, извлеченные из почвы. Отношение веса растительных остатков, извлекаемого рабочим органом, к первоначальному весу, выраженному в процентах, принималось за показатель забиваемости стойки.

Опыты проводились в лабораторных условиях на скоростях движения от 1,54 до 3,32 м/с при постоянной глубине хода и угле вхождения рабочего органа, равными соответственно 20 см и 35⁰.

В горизонтах 0….20 см твердость почвы 0,50 МПа, влажность почвы 11,9%, а влажность сорняка 34,9%.

Результаты исследования показали, что, с увеличением поступательной скорости движения рабочих органов, тяговое сопротивление их возрастает в результате повышения интенсивности разбрасывания почвы. Наибольшее значение тягового сопротивления у стойки с круглым сечением лобовой поверхности (рис.2).

Рисунок 2. Изменение тягового сопротивления рабочего органа в зависимости от формы поперечного сечения стойки и скорости движения

Кривые 1-6 соответствуют формам сечения стоек на рис. 1.

Наименьшее тяговое сопротивление имеют стойки с сечениями клиновидной и асимметричной формы. Тяговое сопротивление у клиновидной и асимметричной формы на 90-102 Н меньше, чем у серийной прямоугольной формы. У круглой, эллиптической, прямоугольной форм поперечного сечения стойки происходит залипание, и поэтому сопротивление у них несколько больше, чем у клиновидной и асимметричной формы сечения.

Степень забиваемости рабочих органов с изменением скорости движения. В большой степени забиваются стойки симметричной (клиновидной) и прямоугольной формы сечения (рис.3).

Рисунок 3. Степень забиваемости (З) рабочего органа сорняками от формы поперечного сечения стойки и скорости движения при расположении сорняков
а) на глубину 5….10 см, б) на глубину 10….15см

Источником зависания растительных остатков является то, что усилие прижимания сорняка к лобовой поверхности стойки по обеим ее сторонам относительно одинаково, что препятствует скольжению растительных остатков и сходу их с лобовой поверхности стойки. В результате этого происходит их скапливание на лобовой поверхности стойки, за счет чего возрастает тяговое сопротивление и образуется борозда после прохода рабочего органа.

Наименьшее забивание рабочего органа происходит у асимметричной (с радиусом закругления лобовой части) формы поперечного сечения стойки. Это объясняется тем, что сила лобового сопротивления дает составляющую, направленную вдоль граней лобовой поверхности 1,2 в сторону противоположную направлению движения. За счет разности силы трения сорняка о грани лобовой поверхности стойки растительные остатки перемещаются без излома по плавной кривой в сторону большей ширины и в результате снижается забивание стоек рабочего органа растительными остатками, за счет чего уменьшается их тяговое сопротивление и улучшаются качественные показатели работы. Остальные формы поперечного сечения стоек по этому показателю находятся между прямоугольной и асимметричной (с радиусом закругления лобовой части) стойками.

Данные исследования показывают, что асимметричный рабочий орган лучше очищается от сорняков, а по тяговому сопротивлению незначительно уступают клиновидной форме, но лучше, чем серийной прямоугольной формы.

Дальнейшие исследования необходимо проводить в полевых условиях, чтобы изучить степень крошения почвы и обосновать параметры асимметричной лобовой поверхности стоек.