Калинин Е.И.

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства

имени Петра Василенка, Украина

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПАХОТНОГО АГРЕГАТА ПУТЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ ЕГО КУРСОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Введение.

В настоящее время пахотный агрегат, состоящий из плуга и трактора, является одним из основных сельскохозяйственных агрегатов. Поэтому совершенствование существующих и создание новых более производительных пахотных агрегатов является весьма важным фактором повышения производительности труда и урожайности сельскохозяйственных культур.

Основным ограничением применения колёсных тракторов на вспашке является сравнительно низкие их тягово-сцепные свойства. Однако выпуск колёсных тракторов со всеми ведущими колёсами в значительной степени уменьшает этот недостаток и даёт возможность их применения на такой энергоёмкой операции как вспашка.

Необходимо полнее использовать тягово-сцепные свойства трактора, чтобы добиться более высокой производительности пахотных агрегатов и уменьшения удельного расхода топлива. Это возможно только в том случае, если правильно выбрана ширина захвата и скорость движения агрегата, поскольку трактор имеет определённую скорость и тяговое усилие, при работе на которой он развивает наибольшую мощность на крюке и расходует наименьшее количество топлива на 1 га выполненной работы.

Тягово-сцепные качества сельскохозяйственных тракторов проявляются во взаимодействии с почвой, что ведёт к изменению её физико-механических и биологических свойств и, как следствие, к потерям урожая. Движители тракторов не только уплотняют почву, но и сдвигают и растирают верхние слои почвы, разрушая её структуру, увеличивая количество пылевидных фракций, способствуя тем самым ветровой и водной эрозии.

Проблема машинной деградации почвы приобретает в последние годы угрожающий характер. Современное состояние природной среды выдвигает экологическую проблему на первое место в ряду приоритетных проблем глобального масштаба. Поэтому возникла проблема изучения системы «ходовая часть – почва – культурное растение – урожай».

Интенсификация процессов обработки почвы за счёт повышения рабочих скоростей МТА и увеличения захвата орудий приводит к негативным явлениям, связанным с разрушением верхнего слоя почвы. Измельчение почвы МТА является одной из причин её деградации. Народному хозяйству эрозия почв причиняет огромный вред: на значительных площадях гибнут посевы сельскохозяйственных культур, мелкозём засыпает шоссейные и железные дороги, оросительные каналы, хозяйственные постройки и т.д. Поля можно пересеять, коммуникации – расчистить, нанеся при этом хотя и большие, но поддающиеся исчислению затраты. Однако невозможно определить ущерб от разрушения самой почвы, снижения её плодородия, а в ряде случаев и полного исчезновения плодородного слоя. Ветровая эрозия разрушает основное средство сельскохозяйственного производства – землю. Поэтому буксование не должно превышать величину, при которой количество эрозионноопасных частиц в почве после прохода трактора возрастает. Отсюда следует, что основным показателем, ограничивающим крюковое усилие трактора при работе, должен быть допустимый коэффициент буксования, определяемый по степени истирания почвы. Установление допустимого буксования позволяет также выявить наилучшие эксплуатационные режимы работы серийного колесного трактора.

Цель работы.

Основной целью является повышения эффективности работы пахотного агрегата с изменяемыми параметрами, при ограничении буксования движителей для уменьшения вредного воздействия на почву путём определения факторов, влияющих на курсовую устойчивость и уменьшения влияния последних.

Анализ факторов, влияющих на курсовую устойчивость пахотного агрегата.

Одним из основных факторов, влияющих на курсовую устойчивость пахотного агрегата является равновесие самого плуга. Равновесие плуга обеспечивается определенным соотношением его веса, сопротивления почвы и силы тяги. Сопротивление почвы не отличается постоянством. В связи с этим нормальная установка плуга может несколько нарушаться. Такие отклонения будут наименьшими, если плоскость, в которой находится сила тяги, проходит через центр тяжести плуга или поблизости от него. На это неоднократно указывал академик В. П. Горячкин.

На прямолинейное движение агрегатов в значительной степени влияет смещение точки прицепа на тракторе от его осевой линии (рис. 1), в результате чего создается момент продольной составляющей силы тяги на плече смещения a, разворачивающий трактор по часовой стрелке.

Рис. 1. Схема внешних и внутренних сил, действующих в горизонтальной плоскости на пахотный агрегат

Уменьшить этот момент возможно созданием момента , разворачивающего плуг против часовой стрелки [1]. Момент образуется продольной составляющей силы Р сопротивления плуга и плечом m, равным величине смещения плуга вправо от продольной линии, проходящей через точку ш прицепа. Это смещение точки прицепа на плугах со сцепкой CA-I предусмотрено установкой последней на гряделях в определенном месте. Увод трактора, вызванный моментом силы тяги, является не единственной причиной.

В существующих конструкциях плугов режущие кромки лемехов и лобовые поверхности отвалов располагаются под углом к ходу движения, вызывая этим при движении агрегата боковые составляющие сопротивления почвы, смещающие плуг от продольного расположения. Этому смещению плуга, которое вызвано силой , – результирующей боковых сопротивлений почвы всех корпусов и приложенной в центре тяжести плуга, противодействует реакция почвы () на полевые доски и со стороны навески реакция трактора () в точке прицепа. При боковом смещении плуга трактор для него представляет значительно большую опору (реакцию ) в сравнении с почвой под полевыми досками, потому что полевые доски, стоящие на разном расстоянии от точки прицепа, смещаются в стенку борозды по дугам разной длины ( > > ). Поэтому полевая доска последнего корпуса значительно деформирует почву, уплотняет ее, воспринимая от нее реакцию значительно большую, чем у стоящих впереди полевых досок.

Восприятие полевой доской последнего корпуса плуга боковой реакции почвы значительной величины подтверждается быстрым истиранием, частой сменой и применением досок увеличенной длины [2]. Следовательно, плуг от бокового смещения при установившемся движении ограничивается в основном полевой доской последнего корпуса и трактором. Г.Н. Синеоковым замечено, что полевые доски на передних корпусах не являются существенной боковой опорой, но их полное упразднение невозможно, так как это вызвало бы сильное смещение плуга при его заглублении в почву в начале борозды и искривление борозды при прекращении контакта полевой доски заднего корпуса со стенкой борозды, что и происходит при работе плуга поперек разъемных борозд [3]. Если рассматривать движение агрегата как равномерное, не учитывая силы инерции, которые возникают при не установившемся режиме, то увод трактора за точку, расположенную на вылете от центра поворота агрегата, происходит под воздействием на него поперечных сил от плуга и моментов силы тяги и силы сопротивления плуга.

На величину трения полевой доски сказывается направление линии действия силы тяги (Л.Д.С.Т.). При положении Л.Д.С.Т. в продольно-вертикальной плоскости, проходящей по оси симметрии трактора, трение создается только поперечной составляющей давления пласта на рабочую поверхность корпуса (величина обуславливается углом расположения режущей кромки лемеха и рабочей поверхности отвала к линии движения корпуса).

На движение плуга в борозде, на управляемость и стабильность движения пахотных агрегатов также существенно влияет расположение Л.Д.С.Т. Для устойчивого хода плуга в борозде необходимо присоединить плуг к трактору так, чтобы линия О₁О₂ (рис. 1) действия силы тяги пересекала след О₂ центра тяжести плуга [4].

Если линия тяги не совпадает с линией движения центра агрегата Ш (за центр агрегата берется точка агрегата, кинематика которой условно определяет кинематику всех остальных точек агрегата), но проходит через центр вращения О1, то сила тяги стремится сдвинуть трактор по нормали к направлению движения. В случае, когда линия тяги не совпадает с линией движения и не проходит через этот центр О₁, сила тяги вызывает момент, поворачивающий трактор [5]. Следовательно, для стабильного прямолинейного движения трактора необходимо располагать Л.Д.С.Т. в вертикальной плоскости симметрии трактора, но это возможно не на всех агрегатах из-за маломощности тракторов, перемещающих плуги с малым захватом и значительным сопротивлением.

Выводы

1. Существенной причиной увода трактора в сторону вспаханного поля является боковое воздействие плуга, который сам из-за установки рабочих органов под углом к ходу движения смещается сопротивлением почвы.

2. Для повышения стабильности прямолинейного хода пахотного агрегата, учитывая сопротивление плуга, можно рассчитать величину смещения плуга от продольной линии, проходящей через точку прицепа, обеспечивающей плугу встречный поворачивающий момент, который компенсирует момент, поворачивающий трактор.

Литература:

1. Свирщевский Б.С. Эксплуатация машинно-тракторного парка. – М.: Сельхозиздат, 1956.

2. Иванов И.С. Сельскохозяйственные машины. – М.: Колос, 1966.

3. Синеоков Г.Н. Проектирование почвообрабатывающих машин. – М.: Машиностроение, 1965.

4. Карпенко А.Н. Справочник механизатора. – М.: Колос, 1975.

5. Венчиков Н.А. Механизация обработки почвы. – М.: Колос, 1972.