К.т.н., ст. науч. сотр, зав отделом комбинированных машин ГНУ ВИМ Россельхозакадемии Жук А.Ф.

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства Россельхозакадемии, Россия

Д.т.н., профессор директор аграрно-технологического института МарГУ Юнусов Г.С.

Марийский государственный университет, Россия

К.т.н., доцент кафедры механизации производства и переработки сельскохозяйственной продукции МарГУ Майоров А.В.

Марийский государственный университет, Россия

 

Фронтальные бороны с двухдисковыми секциями

 

Фронтальные бороны с двухдисковыми секциями, установленными в два или четыре ряда на индивидуальных жестких стойках [1] получили большое распространение в России и за рубежом. Их используют для послеуборочного рыхления, предпосевной и зяблевой обработок почвы. Они интенсивнее крошат почву, работоспособны на агрофонах с растительными остатками при высокой влажности почвы, имеют меньшие габариты по длине по сравнению с традиционными боронами с многодисковыми секциями [2].

В двухдисковых секциях с дисками на одном валу взаимозависимы соотношение диаметров дисков, расстояние между ними, их угол крена, улучшающий подъём и оборачивание пласта [3, 4].

Так как максимальную глубину обработки секцией ограничивает меньший диск, заглубление которого не должно превышать 0,6 r, то при существенном отличии диаметров дисков размер большего используется не в полной мере. Поэтому отличие длины их радиусов более чем на 50…60 мм нецелесообразно. Так как глубина обработки средней дисковой бороной должна составлять до 12 см (до 15 см – с учетом неровностей микрорельефа), то для обеспечения защемления и резания растительных остатков в двухдисковой секции предпочтительнее использовать пары дисков диаметром 560 и 510 мм. При этом меньший диск может быть с гладким, а больший для лучшего заглубления – с зубчатым лезвием.

Для средних борон допустимы пары дисков диаметром 560 и 460 мм, 510 и 460 мм. Для двухдисковых секций тяжелых борон, заглубляющихся на
12…20 см, рекомендуем применять пары дисков диаметром 650 мм и 600 мм, или 560 мм, или 750 мм.

Двухрядная борона с двухдисковыми секциями может полностью подрезать пласт при глубине обработки h (рис. 1) если сумма L длин проекций ВД (l1 и l2) хорд АВ сегментов, вырезаемых в почве большим и меньшим дисками, на линию перпендикулярную направлению обработки больше половины расстояния LС между стойками секций. Для обоснования расстояния между дисками определим зависимость длины хорды АВ сегмента диска, заглубленного на h, и верхней хорды сегмента BD, вырезаемого диском в почве, от его радиуса и угла атаки α.

Рисунок 1 – Схема к определению длины верхней хорды BD (l1, l2) сегмента, вырезаемого в почве диском, заглубленным на h.

 

При увеличении угла атаки α заглубляемость дисковой секции улучшается, перемешивание слоёв почвы увеличивается, но при экстремальных почвенных условиях опасность забивания секции повышается. Из рисунка 1 следует, что АВ=2.

Длина совпадающих с поверхностью почвы хорд l1, l2 (BD) сегментов, вырезаемых в ней дисками секции:

ВD=2∙sinα∙

(1)

Общая ширина L полос вырезаемых обоими дисками секции составит: L=l1+l2.

Для обработки хорошо увлажненных агрофонов с растительными остатками без забивания секций рекомендуется минимальный угол атаки 16º, а для их лучшего заглубления на сухих уплотненных – максимальный 26 º. При расчете графиков (рис. 2) скол почвы и угол b крена дисков не учитывали вследствие их малого влияния на длину хорды при b<12º.

           

            

Рисунок 2 - Зависимость суммарной ширины L полосы, обрабатываемой двух-дисковой секцией, от их угла атаки α, заглубления h (30; 60; 90; 120 и 150 мм – соответственно от нижней линии к верхней) для пар дисков: а- ø 510 и 460 мм; б - ø 560 и 510 мм; в - ø 560 и 460 мм, г - ø 660 и 560 мм.

Из рисунка 2 (а,б,в,г) следует, что двухдисковые секции (с дисками диаметром до 660 мм) каждого ряда двухрядных борон должны быть размещены с интервалом не более 500 мм по ширине захвата и с боковым смещением заднего ряда секций относительно переднего на 30…40 мм в сторону вогнутости дисков переднего ряда. При этом большие диски задних секции должны размещаться в междуследии дисков передней секции. Междуследие дисков не превысит 125 мм.

При одинаковом заглублении дисков секции их радиусы R и r, угол крена b и расстояние между ними s связаны зависимостью (рис. 3)

b = arc tg (R-r)/s.

(2)

Рис. 3. Схема к определению расстояния s между дисками секции при углах крена b

В однодисковых фронтальных боронах угол крена β=10…15º, в двухдисковых – β=5…12º. Для секций с дисками, у которых R–r=25 и 50 мм, результаты расчета расстояния между дисками при их одинаковом заглублении и разных углах крена β приведены в таблице.

Таблица

R-r, мм

Расстояние s (мм) между дисками двухдисковой секции при bº

5

6

7

8

9

10

11

12

25

284,7

238,7

203,6

177,9

157,8

141,8

12,86

117,6

50

571,4

475,7

407,2

355,9

315,6

283,6

257,2

235,2

 

Из таблицы следует, что для двухдисковых секций, отличающихся радиусом на 25 и 50 мм, рекомендуемый угол крена 5,5º и 11º соответственно, а рациональный диапазон регулирования угла атаки 16…28º.

Экспериментально установлено, что для средних борон рекомендуются секции с диаметром дисков 510 и 560 мм, для тяжелых - 660 и 560, 600 или 750 мм. Расстояние по ходу между рядами секций 850 мм.

Типаж двухрядных борон с двухдисковыми секциями к тракторам классов 1,4…5 кН должен содержать конструкции шириной захвата от 2,5 до 8 м
(рис. 4), а типаж комбинированных агрегатов на их базе к тракторам классов 2, 3 и 5 кН – 2,5; 3 и 6 м соответственно.

При разработке конструкций созданы инновационные технические решения по форме выполнения присоединительных устройств двухдисковых подпружиненных секций и групповому регулированию их угла атаки [5, 6, 7].

Рис. 4. Борона фронтальная ДДП -4 с регулируемым углом атаки подпружиненных двухдисковых секций

 

Литература

1.     Жук, А.Ф. Развитие машин для минимальной и нулевой обработки почвы. / А.Ф. Жук. Е.Л.Ревякин// М., «Росинформагротех», 2007. –С. 28-38, -156.

2.     Жук, А.Ф. Новые дисковые бороны/ А.Ф. Жук //Сельский механизатор. -2007, -№ 5.-С. 12-13.

3.     Жук, А.Ф. Обоснование параметров двухдисковых секций борон/ А.Ф. Жук //Техника в с.х. – 2011, -№ 4. – С.4-7.

4.     Нартов П.С. Дисковые почвообрабатывающие орудия. – Воронеж. Изд-во Воронежского ун–та, 1972. –С. 5-14.

5.     Пат. 2427118 РФ, МКИ А01В 15/16. Дисковый рабочий орган/Жук А.Ф. - № 2010 126704; заявл. 29.06.10; опубл. 27.08.2011, Бюл. № 24.

6.     Пат 2427119 Российская Федерация. МКИ Дисковое почвообрабатыва-ющее орудие/ Жук А.Ф. № 2010 116743/21; заявл.27.04.2010; опубл. 27.08.2011, Бюл. № 24.

7.     Юнусов Г.С. Машины для поверхностной обработки почвы под посев сельскохозяйственных культур/ Юнусов Г.С., Майоров А.В., Попов И.И., Кропотов Ю.А. //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2012, -№ 1.-С. 50-55.