Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. № 2

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ ДИСКОВЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ НА ВЫРУБКАХ

Статья посвящена анализу перспективных конструкций дисковых плугов для основной обработки почвы на нераскорчеванных вырубках. Содержит оптимальные значения параметров комбинированного корпуса плуга при которых обеспечивается требуемое качество оборота пласта с наименьшими энергопотерями.

В настоящее время для обработки почвы на вырубках наиболее часто применяются следующие дисковые орудия: плуги ПЛД - 1,2; ПЛД -2; ПМД- 1,7;покровосдиратели ПДН-1; бороны БДНТ-3,5 и БДСТ-3,0; культиваторы КЛБ-1,7; КДС-1,8; рыхлители РЛД-2 и д.р. Дисковые плуги применяются для образования борозд или создания микроповышений на вырубках. Для содействия естественному восстановлению леса для минерализации полос применяются покровосдиратели типа ПДН-1 и рыхлители РЛД-2. В последнее время в условиях южной Карелии проведены сравнительные исследования зарубежных конструкций покровосдирателей TTS-20 с пассивными дисковыми рабочими органами и TTS-Delta с активными рабочими органами с гидроприводом. При оценке дискового покровосдирателя TTS-Delta установлено, что ширина полос с удаленной подстилкой в среднем изменялась от 64 до 68 см., глубина - от 12 до 14 см. Полосы с удаленной подстилкой, как и TTS-20, имели неровную поверхность. Протяженность полос с полностью удаленной подстилкой у данного орудия была максимальной (70-93%). Доля пропусков и участков с некачественной обработкой почвы изменялась от 7 до 30%, причиной пропусков были пни и корневые лапы. Культиваторы КЛБ-1,7 и КДС-1,8 применяются для ухода за лесными культурами. Однако их предохранительные устройства не обеспечивают надежной защиты рабочих органов. Использование дисковых борон и культиваторов на вырубках приводит к деформации дисков рамы, так как при наезде даже единичных дисков на препятствие происходит выглубление всей бороны. При этом вся нагрузка сосредотачивается на нескольких дисках, находящихся в данный момент в контакте с препятствием. Поэтому для условий вырубок конструкция дискового орудия должна исключать выглубление всех рабочих органов при наезде отдельных из них на препятствие и обеспечивать обработку почвы дисками, не находящимися в данный момент в контакте с пнем или корнем. Этим требованиям во многом отвечает дисковая клавишная борона БДК-2,5, предназначенная для сплошной обработки почвы методом перекрестных взаимно перпендикулярных ходов, а так же для ухода за лесными культурами методом седлания рядка или вписывания в междурядья [1].

Основными способами повышения эффективности лесных дисковых почвообрабатывающих орудий на вырубках являются: установка дополнительных отвалов; гидропривод рабочих органов; использование вибрации дисков; совершенствование предохранительных устройств и др.

Исследованиями предохранительных устройств дисковых культиваторов

КЛБ-1,7 занимались П.С. Нартов, П. И. Жидких, которые предложили

220

четырехзвенный предохранительный механизм [2]. Более глубокие исследования предохранительных устройств дисковых орудий проведены проф. Посметьевым В. И., который предложил несколько конструкций

предохранителей, в том числе гидропневматические с рекуперацией энергии и вибрацией рабочих органов [3].

Свиридовым Л. Т., Зимариным С. В. разработаны предохранительные устройства дисковых плугов [4], а так же дисковый рабочий орган с вращающейся режущей кромкой [5]. Получены эмпирические зависимости, с помощью которых определены оптимальные значения параметров

комбинированного корпуса плуга, при которых обеспечивается требуемое качество оборота пласта с наименьшими энергопотерями: угол атаки а=45°, угол наклона относительно вертикали Р=10°, угол поворота крыла отвала 0=6°. В ходе проведенных сравнительных исследований было установлено (рисунок 1), что при фиксации значения угла наклона относительно вертикали на основном уровне тяговое сопротивление дискового корпуса с вращающейся режущей кромктой меньше тягового сопротивления свободно установленного дискового корпуса в среднем на 9,2%, а комбинированного корпуса плуга выше в среднем на 13,8%. Причем при возрастании угла атаки разница между значениями тяговых сопротивлений различных корпусов возрастает.

Зависимости тяговых сопротивлений различных дисковых корпусов от угла атаки

Рисунок 1 - Зависимости тяговых сопротивлений различных дисковых корпусов от угла атаки

ряд 1- свободно установленный дисковый корпус; ряд 2- дисковый корпус с вращающейся режущей кромкой; ряд 3- комбинированный корпус плуга

Одним из способов повышения эффективности является гидропривод рабочих органов и использование дополнительных отвалов, установленных на рабочих органах. Проф. Попиковым П.И. разработаны конструкции дисковых плугов для работы на вырубках с установкой передних дисков на нулевой угол

221

атаки при наезде на препятствие [6, 7], предохранительное устройство в виде гидроцилиндра [8]. Предложена новая конструкция комбинированного рабочего органа лесного дискового плуга [9] при работе которого пласт почвы поднимаясь по диску, скользит по отвалу и укладывается вдоль борозды сплошной лентой. Чтобы учесть сложный характер взаимодействия корпуса плуга с почвой, проведено моделирование с применением метода конечных элементов в трех измерениях [10]. Моделируется движение частиц почвы по рабочей поверхности дискового рабочего органа лесного плуга, оборудованного отвалом. Диск вращается с постоянной скоростью со=1,57 с'1. Получены траектории движения частиц почвы при свободном вращении диска за счет сил трения с почвой и принудительным приводом от гидропривода (рисунок 2).

Траектория движения частиц почвы а - свободное вращение (со=1,57 с'), б - принудительное вращение (со=4,2 с')

Рисунок 2 - Траектория движения частиц почвы а - свободное вращение (со=1,57 с'1), б - принудительное вращение (со=4,2 с'1)

Благодаря принудительному вращению в направлении борозды (проекции Y-Z рисунок 26) частицы поднимаются выше и быстрее сходят с поверхности диска, по сравнению с проекцией Y-Z(pHcynoK 2 а). При этом не происходит накапливания почвы на диске, что приводит к снижению энергозатрат на поступательное движение. При быстром удалении почвы с диска в меньшей степени происходит накапливание сорной растительности, которая может забиваться между деталями корпуса плуга, дополнительно снижая качество обработки почвы и увеличивая энергозатраты.

Принудительное вращение диска приводит к улучшению качества обработки почвы. Целесообразно определить оптимальную скорость вращения диска, которая обеспечит как высокое качество обработки почвы, так и низкие энергозатраты. Для этой цели была проведена серия компьютерных экспериментов, в которой угловая скорость диска со изменяли при попутном вращении от 0 до 9,42 с-1с шагом 1,05 с"1, и при встречном вращении от 0 до - 8,42с"1 с шагом 2,1 с"1.

Список литературы

  • 1. Гончаров, П.Э. Повышение эффективности рабочих органов дисковой бороны при обработке почвы на вырубках [Текст]: автореф. канд. техн. наук : 05.21.01/П.Э. Гончаров.-ВГЛТА-Воронеж 1998.—21с.
  • 2. Нартов, П.С. Дисковые почвообрабатывающие орудия [Текст]. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1972 - 181с.
  • 3. Посметьев, В.И. Повышение заглубляющей способности дисковых рабочих органов путем их принудительной вибрации [Текст] / В.И. Посметьев, А.И. Третьяков // Лесотехнический журнал - 2011.-№2- С. 79-85
  • 4. Патент на изобретение 2253206 РФ, МПК А01В5/00. Дисковый корпус плуга [Текст] / Л. Т. Свиридов, С. В. Зимарин, заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». - № 2004109504/12, заявл. 29.03.2004, опубл. 10.06.2005.
  • 5. Патент на изобретение 2152701 РФ, МПК А01В15/16, А01В23/06. Дисковый корпус плуга [Текст] / Л. Т. Свиридов, В. И. Вершинин, С. В. Зимарин, заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». - № 98120315/13, заявл. 12.11.98, опубл. 20.07.00.
  • 6. А. с. 685171 СССР, МКИ2 А 01 В 7/00. Почвообрабатывающая машина для полосной подготовки почвы на вырубках [Текст] / П. С. Нартов, П. И. Попиков (СССР). - № 2492291/30-15; заявл. 03.06.77 ; опубл. 15.09.79, Бюл. № 34.
  • 7. А. с. 862849 СССР, МКИЗ А 01 В 7/00. Почвообрабатывающая машина для полосной подготовки почвы, на вырубках [Текст] / П. С. Нартов, А. П. Андреев, П. И. Попиков (СССР). - № 2879633/30-15 ; заявл. 11.02.80 ; опубл. 25.09.81, Бюл. №34.
  • 8. А. с. 1822627 СССР, МКИЗ А 01 В 61/04. Почвообрабатывающее орудие [Текст] / В. И. Вершинин, П. И. Попиков, В. Я. Чинарев, П. И. Жидких (СССР). -№4923805/15 ; заявл. 01.04.91 ; опубл. 23.06.93, Бюл. № 23.
  • 9. Патент 64843 РФ, МПК А01В9/00. Дисковый корпус плуга [Текст] / П. И. Попиков, П. Э. Гончаров, С. В. Дорохин, В. Н. Коротких; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО ВГЛТА. -№ 2007108331/22; заявл. 05.03.2007; опубл. 27.07.2007.
  • 10. Зимарин, С. В. Обоснование компоновки отвала комбинированного
  • 223

рабочего органа лесного дискового плуга [Электронный ресурс] / С. В. Зимарин, П. И. Попиков, Н. А. Сердюкова, Н. А. Хорольский // Воронежский научно-технический вестник. - 2013. - № 2 (4). - С. 23-30.

УДК 630.37

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>