Сельское хозяйство/ 2. Механизация
сельского хозяйства
К.т.н.
Кравченко В.А.
Азово-Черноморская
государственная агроинжинерная академия, г. Зерноград, Россия
Дурягина В.В., к.т.н. Гамолина И.Э.
Южного федерального университета в
г. Таганроге, Россия
Уменьшение
техногенного воздействия на почву ходовой системой машинно-тракторного агрегата
В сельскохозяйственном производстве все шире
применяются интенсивные технологии, основанные на многократных проходах по полю
мощных и тяжелых машинно-тракторных агрегатов (МТА), уборочных комбайнов,
большегрузных технологических и транспортных машин. Установлено, что
такие технологии отрицательно влияют на
почвенно-растительный покров, чрезмерно уплотняя
почву.
Вследствие уплотнения почвы уменьшается объем
пор, нарушается воздушно-водный режим, увеличивается сток воды и
развивается водная эрозия. В процессе уплотнения происходит разрушение
структуры верхних слоев почвы, затрудняется проникновение корней в нижние
горизонты, питательные вещества остаются недоступными растениям, ухудшаются
условия жизнедеятельности микроорганизмов [1,2]. Проявляющиеся ухудшения фундаментальных свойств почвы приходится
компенсировать интенсивной обработкой, внесением возрастающих доз удобрений,
орошением, что лишь на некоторое время маскирует процесс деградации, т.е.
нарушения воспроизводства плодородия почвы. С каждым годом эта проблема становится острее и
актуальнее, так как техногенная нагрузка на почву все возрастает.
Для решения этой проблемы должна выполняться экологическая
совместимость сельскохозяйственной техники с окружающей средой, т.е. при выполнении сельскохозяйственных работ
должно обеспечиваться благоприятное состояние почвы. Этим вопросом должен
заниматься не только агроном, применяя технологии земледелия, которые улучшают
несущую способность почвы и снижают ее чувствительность к давлению ходовой
части на грунт. Избежать излишнего уплотнения почвы вследствие прохода тяжелой
техники можно и за счет усилий конструкторов.
Большинство исследований [4,5], посвященных улучшению
показателей взаимодействия ходовых систем с опорным основанием, направлены
на повышение тягово-сцепных качеств
машин, рациональное комплектование машинно-тракторных агрегатов для выполнения
работ в различных условиях, выбор рациональных рабочих скоростей, применение
блочно-модульного принципа проектирования и т.д.
Рассмотрим теперь проблему переуплотнения почвы с другой
стороны.
Важнейшее
значение для почвообрабатывающих машин имеет все та же плотность почвы,
увеличение которой вызывает рост тягового сопротивления. С повышением энергонасыщенности
и рабочих скоростей движения МТА увеличиваются уровни случайных колебаний и
интенсивность динамических процессов, что оказывает существенное влияние на эксплуатационные
показатели МТА. Появляющиеся возмущения являются следствием усиления
воздействия на МТА неровностей поля и неравномерности взаимодействия рабочих
орудий с обрабатываемым материалом: интенсифицируются вертикальные колебания,
усиливающие колебания нагрузки на крюке. Эти колебания воздействуют на работу
двигателя, приводят к колебаниям остова, поскольку все ходовые системы
современных тракторов имеют упругую подвеску и вызывают в деталях и узлах
переменные по величине напряжения [4,5].
Колебания
остова трактора, возникающие при больших динамических нагрузках, ухудшают
условия труда тракториста, а вызываемые ими напряжения снижают долговечность
деталей. Такие колебания вызывают отклонения вектора скорости рабочих органов
от их продольной оси, вследствие чего происходит увеличение их сопротивления.
Колебания
тяговой нагрузки и силы сопротивления движению вызывают буксование движителей. Буксование
влияет и на эксплуатационно-технологические показатели работы
машинно-тракторного агрегата (снижение производительности и проходимости,
повышение удельного расхода топлива, износ шин) и на физико-биологические
свойства почвы [1,2].
Таким образом, получается замкнутый круг: динамическая
нагрузка на ходовую систему трактора со стороны переуплотненной почвы влияет на
вертикальные колебания МТА, а колебания ходовой части ведут к
уплотнению почвы.
Одним из способов решения проблемы является установка
упругих виброгасителей в элементы и звенья машинно-тракторного агрегата.
Различные
научные исследования [4,5] показывают, что введение упругой связи в
отдельные механизмы трактора (трансмиссии, приводы ведущих колес, прицепные и
навесные устройства, в валу отбора мощности, в крепления рабочих органов
сельскохозяйственных агрегатов) позволяет снизить динамичность протекающих
процессов. Наибольшее применение получили специальные упругодемпфирующие
элементы, устанавливаемые в ведомых дисках муфт сцепления или эластичном приводе ведущих
колес. Эффективность применения упругодемпфирующих механизмов (УДМ) в трансмиссии
объясняется тем, что содержащиеся в них упругие деформирующиеся
элементы поглощают и рассеивают энергию колебаний тяговой нагрузки, снижая
динамическую нагруженность привода, буксование движителей и т.д.
Существует множество конструктивных решений,
направленных на снижение динамических нагрузок в трансмиссии и улучшение
условий работы двигателей. В работах [3,5] представлена схема и описание работы
УДМ, устанавливаемого в трансмиссии МТА. Разработанный упругодемпфирующий
механизм позволяет существенно улучшить эксплуатационные показатели
машинно-тракторного агрегата и снизить воздействие
ходовых систем МТА на физико-биологические и физико-механические свойства
почвы. Конструкция упруго элемента защищена несколькими авторскими
свидетельствами и патентами на изобретение.
Предлагаемый УДМ в трансмиссии МТА является «частотным
фильтром». Он ослабляет колебания,
действующие на двигатель от внешних воздействий в определенном диапазоне
частот. Поскольку колебания нагрузки обусловлены видом работ трактора с
агрегатом и неравномерностью физико-механических свойств почвы, то путем
изменения основных параметров УДМ можно снизить наиболее выраженные гармоники
внешних колебаний нагрузки на соответствующих режимах работы трактора.
За счет эффективного гашения вертикальных колебаний,
появляющихся от воздействия неровностей поля и неравномерности взаимодействия
рабочих орудий с обрабатываемым материалом, происходит уменьшение буксования
движителей и, как следствие, уменьшается техногенное воздействие на почву ходовой
системой МТА.
Литература
1. Бишофф Йоахим. Структура
почвы.// Новое сельское хозяйство. – №4. – 2011. – с. 56–58.
2. Кушнарев А., Кравчук В. Новые
научные подходы к выбору способа обработки почвы. //Техника и технологии АПК. –
№5. – 2010. – с. 6–10.
3. Кравченко В.А., Сенкевич
А.А., Сенкевич С.Е., Дурягина В.В., Гончаров Д.А.Патент на изобретение RU
2398147 C1./Устройство для снижения жесткости трансмиссии
машинно-тракторного агрегата ./Бюл. №24, 2010.
4. Барский И.Б., Анилович
В.Я., Кутьков Г.М. Динамика трактора. //Барский И.Б.,М.: Машиностроение, 1973.
– 280 с.
5. Кравченко В.А. Повышение
динамических и эксплуатационных показателей сельскохозяйственных
машинно-тракторных агрегатов // Кравченко В.А. Монография – Зерноград.: Изд-во
ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. – 220 с.