Шапарь Михаил Сергеевич - Дальневосточный государственный
advertisement
112 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПРИМОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ» На правах рукописи ШАПАРЬ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИКАТЫВАНИЯ ПОЧВЫ ПОД СОЮ ВИБРОКАТКОМ В УСЛОВИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ 1 Специальность 05. 20. 01 − технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: кандидат технических наук Шишлов Сергей Александрович Уссурийск – 2015 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………… 5 ГЛАВА1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОССА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. 9 1.1 Анализ систем обработки почвы под сою……..…………………… 9 1.2 Анализ конструкций катков для прикатывания почвы …………… 14 1.3 Схема управления почвообрабатывающим катком…….…………… 32 1.4 Задачи исследований………………………………………………….. 34 ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ …………………… 35 2.1 Обоснование конструкции виброкатка …………………………… 35 2.2 Обоснование основных конструктивных параметров виброкатка… 39 2.3 Степень подвижности механизма ……………………………….…… 43 2.4 Кинематика виброкатка ……………………………………..……….. 44 2.5 Уравнение колебаний наружного барабана и критическая скорость движения виброкатка………………………………………………………….. 2.6 Энергетический анализ работы виброкатка……………………… 49 52 ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………………………………………….. 62 3.1 Программа и методика проведения лабораторных исследований… 62 3.2 Определение физико-механических свойств почвы………………. 64 3.2.1 Определение влажности почвы…………………………………… 64 3.2.2 Определение твердости почвы …………………………………….. 66 3.2.3 Определение объемной массы почвы …………………………….. 67 3 3.2.4 Определение структурности почвы………………………………. . 68 3.3 Определение основных кинематических параметров катка ……….. 69 3.3.1 Определение величины скольжения катка ……………………….. 69 3.3.2 Исследование траектории шпоры и амплитуды колебания внутреннего барабана ………………………………………………. 70 3.4 Определение тягового сопротивления катка………………………... 71 3.5 Планирование многофакторного эксперимента…………………… 77 ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………………….. ………………………. 86 4.1 Результаты лабораторных исследований…………………………… 86 4.1.1. Исследование распределения твердости и выровненности плотности почвы после прохода катков…………………………………….. 86 4.1.2 Исследование кинематических параметров …………………….. 91 4.1.3 Исследование траектории движения шпор экспериментального и серийного катка…………………………………………………….. 93 4.1.4 Исследование устойчивости движения катка……………………. 95 4.1.5 Исследование эксцентриситета внутреннего барабана…………. 96 4.1.6 Определение тягового сопротивления катка……………………… 98 4.2 Результаты многофакторного эксперимента ……………………… 99 4.3 Результаты полевых испытаний виброкатка………………………… 107 ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ВИБРОКАТКА В ТЕХНОЛОГИЮ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД СОЮ……………………………………………………………………………. 115 4 5.1 Технико– экономические показатели …..…………..…..….………… 115 5.2 Экономическая эффективность внедрения виброкатка…………… 118 5.3 Энергетическая эффективность внедрения виброкатка …………. 119 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..…………….…………………………………………… 123 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………..………………………………………. 125 ПРИЛОЖЕНИЯ…..……………………………………………………….…. 138 5 ВВЕДЕНИЕ Основным направлением современного машинно-технологического обеспечения растениеводства является создание машинных технологий на основе системного подхода и приспособленность технологических воздействий к зональным почвенно-климатическим условиям. Решение данной задачи должно основываться на современных научных исследованиях процесса взаимодействия почвообрабатывающих рабочих органов с почвой. Соя - одна из наиболее возделываемых культур в Приморском крае. Правильно подобранная система основной и предпосевной обработки почвы, направленная на оптимизацию водно-воздушного и теплового режима, в которой одной из важнейших агротехнических операций является предпосевное прикатывание почвообрабатывающими катками - одно из основных условий, влияющих конструкции удовлетворяют на урожайность сои. Существующие почвообрабатывающих агротехническим катков требованиям, не в полной предъявляемым мере на предпосевную обработку почвы под сою. Основной их недостаток неравномерное уплотнение почвы в верхних слоях. Очевидно, что разработка технических средств равномерно уплотняющих верхний слой почвы для создания растениям благоприятных условий развития – актуальная практическая задача. Цель исследований Совершенствование процесса прикатывания почвы путем изыскания рациональной конструкции почвообрабатывающего катка на основе анализа существующих конструкций. Объект исследований Процесс поверхностной обработки почвы, осуществляемый виброкатком. Предмет исследований Выявление закономерности влияние конструктивно-технологических параметров виброкатка на качество уплотнения почвы. 6 Методы исследований Анализ и обобщение существующего опыта, аналитическое моделирование и лабораторные методы на основе планирования факторного эксперимента с обработкой результатов на основе прикладной статистики с использованием программы MS Excel на ПК. Достоверность результатов Результаты теоретических и экспериментальных исследований согласуются в пределах зоны доверительного интервала, таким образом, теоретические исследования подтверждаются экспериментально. Научная новизна Впервые получена математическая модель кинематического обоснования движения рабочих органов виброкатка, обоснованы его конструктивно-технологические параметры. Предложена функциональная схема виброкатка, позволяющая контролировать возмущающее воздействие почвы. Практическая значимость и реализация результатов исследований Состоит в разработке сельскохозяйственных орудий по для результатам уплотнения исследований почвы, новых оснащённых вибрационными элементами, конструктивные решения которых защищены патентом РФ №105561. Результаты исследований могут быть использованы на машиностроительных предприятиях сельскохозяйственного профиля, на предприятиях агропромышленного комплекса, а также научными сотрудниками, аспирантами и студентами учебных заведений. Личный вклад соискателя Основные результаты работы получены автором лично, в частности все аналитические зависимости, методические разработки экспериментальных исследований. Расчет конструктивных и технологических параметров, а также обоснование энергетических характеристик экспериментального катка проведены автором лично. Автор принимал непосредственное участие в изготовлении и монтаже экспериментального катка. Автором лично 7 разработаны программы и методики экспериментальных исследований. Проведены исследования, обработаны и обобщены их результаты. Внедрение результатов исследований Виброкаток в течение трех лет проходил испытания на учебноопытных полях ФГБОУ ВПО «Приморская ГСХА» и в КФХ «Погорелый» Хорольского района Приморского края. Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре «Проектирование и механизация технологических процессов» ФГБОУ ВПО «Приморская ГСХА». Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на межвузовских научно-практических конференциях «Молодые ученые – агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (Уссурийск, 2010 - 2015), заседаниях кафедры «Проектирование и механизация технологических процессов» ФГБОУ ВПО «Приморская ГСХА» (Уссурийск, 2010 - 2015), на кафедре «Транспортно-энергетические средства и механизация АПК» ФГБОУ ВПО ДальГАУ (Благовещенск, 2013), научно-практической конференции «Совершенствование методических основ проведения научно-исследовательских работ» (ФГБНУ «Приморский НИИСХ», пос. Тимирязевский, 2015). Результаты исследований демонстрировались на научно-технической выставке, посвященной 50-летию института механизации сельского хозяйства «Инновационные технологии и средства в агроинженерии» (Уссурийск, 2011 г). Публикации Материалы исследований отражены в 10 печатных работах, в том числе в трех печатных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, а также в описании одного патента на полезную модель. Связь научной работы с научными программами, планами и темами Работа выполнена в рамках Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной 8 продукции, сырья и продовольствия на 2008–2012 годы, программ «Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года», «Концепция развития аграрной науки и научного обеспечения агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2025 года», в соответствии с программами научноисследовательских работ ФГБОУ ВПО "Приморская ГСХА". Структура и объём диссертации Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста, основной текст сопровождается 8 таблицами, 76 рисунками и 119 формулами. Список литературы наименований, из них 11 на иностранных языках. содержит 141 9 ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1 Анализ систем обработки почвы под сою Одним из основных звеньев в технологии возделывания сои является система основной и предпосевной обработки почвы, рациональность выбора которой заключается в обеспечении условий оптимального развития растений. Основная и предпосевная обработка почвы под сою – весьма важный агротехнический прием, который направлен на снижение засоренности посевов, сохранение плодородия, создание благоприятного водного и воздушного режимов с целью обеспечения оптимальных условий роста и развития растений [50, 51]. В процессе исторического развития системы обработки почвы прошли путь от примитивных форм механического воздействия на почву (мотыжная и др.) до современных – отвальная вспашка плугом с предплужником, безотвальная, плоскорезная, нулевая. На всем этапе развития систем обработки почвы возникали споры об эффективности их использования в различных почвенно – климатических условиях [10, 85]. В условиях Приморского края негативное влияние на факторы, участвующие в формировании урожая сои, оказывают чередующиеся периоды засухи и переувлажнения почвы. Снижение потенциальной урожайности сои в такие годы во многом сопряжено с небольшим пахотным слоем большинства типов почв, аккумулирующих крайне малый объем выпадающих осадков, которого едва хватает для поддержания нормального роста и развития растений на протяжении 5-12 дней. В дальнейшем, при отсутствии осадков, растения сои ощущают недостаток влаги, что в конечном итоге влияет на величину урожая. Поэтому эффективность ресурсосбережения при выполнении перечисленных приемов во многом обусловлена оптимальной обеспеченностью растений сои влагой на 10 протяжении всего периода вегетации, что достигается при систематическом увеличении пахотного слоя почвы путем постепенной припашки или периодического рыхления подзолистого горизонта [103]. Основная обработка – это наиболее глубокая сплошная обработка почвы на глубину пахотного слоя. Она осуществляется при вспашке, безотвальном рыхлении, комбинированной обработке, фрезеровании, существенно изменяя сложение пахотного слоя. Обработка почвы требует больших материальных и энергетических затрат, а вспашка – наиболее энергоемкий прием обработки почвы. Во всех соесеющих районах Дальнего Востока основная обработка включает лущение стерни, вспашку или обработку дискаторами с глубокорыхлителями. Основные направления минимизации предусматривают уменьшение количества и глубины обработок, замену отвальных приемов обработки почвы безотвальными, совмещение технологических операций и приемов в одном процессе при использовании комбинированных машин, уменьшение обрабатываемой поверхности при использовании высокоэффективных средств защиты растений от сорняков, болезней и вредителей. В Приморском крае лучшие результаты обеспечивает чередование вспашки под сою с поверхностной обработкой под зерновые культуры, что снижает степень засорения и способствует росту урожайности культур в севообороте [9,106]. Сочетание отвальных и безотвальных обработок способствует накоплению и сохранению влаги в почве, предотвращению эрозии, повышению эффективных мер борьбы с сорняками и уменьшению числа вредителей. Отвальные приемы обработки почвы в большей степени изменяют ее физические и микробиологические свойства. Вспашка физически спелой почвы имеет свои положительные стороны и позволяет путем интенсивного рыхления создать в обрабатываемом слое оптимальные условия для проникновения корней, воды, воздуха, эффективно бороться с сорняками, вредителями, возбудителями болезней, качественно заделывать 11 удобрения, пожнивные остатки, улучшить аэрацию, активизировать микробиологические процессы, повысить содержание легкодоступных элементов питания. Вместе с тем, излишние интенсивные обработки разрушают природное строение почвы, которое часто является оптимальным для культур, лишают почву природной мульчи. Вследствие механической обработки происходит снижение способности почвы к биологическому разуплотнению подпахотного слоя, формирование плужной подошвы [9]. При безотвальной обработке, по сравнению с отвальной, повышается производительность труда, сокращаются сроки проведения полевых работ, снижается себестоимость продукции. Одновременно уменьшаются потери гумуса за счет снижения темпов его минерализации, снижаются потери нитратов за счет нисходящей миграции. Улучшается противоэрозийная стойкость почвы, уменьшаются потери влаги из неё. Оптимизация водновоздушного режима почвы способствует появлению дружных всходов, лучшему росту и развитию культур, повышается их конкурентоспособность по отношению к сорнякам. При мульчирующей безотвальной обработке создаются условия для активизации жизнедеятельности дождевых червей. При всех достоинствах безотвальной обработки почвы ей присущи определенные недостатки: увеличивается засоренность посевов, особенно при повышенном увлажнении, возникают противоречия между биологизацией и вынужденным увеличением применения пестицидов. При длительной поверхностной обработке почвы из-за уплотнения подпахотных слоев снижается водопроницаемость и воздухопроницаемость, усиливается процесс дифференциализации горизонтов и складывается «верхний тип» питания растений. В связи с мульчирующим эффектом растительных остатков уменьшается температура поверхностного слоя почвы, что в условиях короткого вегетационного периода отрицательно влияет на рост и развитие растений сои. В целях снижения затрат при возделывании сои во ВНИИ сои проведены значительные многолетние исследования по изучению 12 эффективности отвальной, бесплужной и комбинированной обработок почвы. Исследования осуществлялись на лугово-черноземовидной и буролесной глеевой почве. Выявлено, что при поверхностной обработке резко увеличилось количество однолетних сорняков (почти в 2 раза) по сравнению с обычной отвальной вспашкой под сою. При этом урожайность в обоих случаях была почти одинаковой, а при посеве на буро лесной почве, где плодородие заметно ниже, преимущество комбинированной обработки в урожае было до 8,8%. По итогам шестилетних исследований установлено, что по всем показателям наиболее эффективной является комбинированная обработка с чередованием поверхностной и глубокой. По засоренности между двумя приемами обработок почти не было отличий. Дифференциация глубины обработки почвы обусловлена физического состояния подпахотных необходимостью изменения слоев, обладающих буферными свойствами. Разноглубинность обработки исключает образование плужной подошвы, которая препятствует проникновению корней, воды и воздуха в подпахотные слои. Безплужная обработка менее трудоемкая и энергоемкая, негативные последствия заключаются не только в увеличении засоренности, но и в уплотнении почвы, которая достигает 1,53-1,59 г/см3, тогда как при чередовании двух типов обработок - 1,36-1,42 г/см3 [103]. Опытами, проведенными в ДальГАУ, установлено, что соя отрицательно реагирует на такое уплотнение. При обычной плотности 1,2 г/см3 изменение объемной массы на 0,1 г/см3 в сторону увеличения плотности соответствует изменению урожайности сои на 3,6 ц/га в направлении ее снижения [106]. При изучении влияния безплужной обработки в Приморской ГСХА на урожайность сои было подтверждено то, что поверхностная обработка увеличила рост сорной растительности сои в 1,2-2,1 раза [103, 9]. Внесение минеральных удобрений только увеличило засоренность посевов. Предпосевная обработка почвы проводится с целью уничтожения проростков и вегетативных побегов сорняков, выравнивания поверхности 13 поля, создания оптимального посевного слоя, обеспечения равномерного размещения семян по глубине заделки и создания условий для прорастания семян и нормального роста растений сои [50, 51, 68]. Весна в Приморском крае, как правило, бывает ветреная и сухая. Тяжелые, в основном, бурые почвы к весне уплотняются, заплывают и очень быстро пересыхают. Поэтому в целях сокращения необходимого проведения ранневесеннего боронования, желательно производить обработку в два следа, поперек основной зяблевой обработки. Ввиду того, что от выровненности пашни зависит качество посева и уборки сои, в особенности при использовании широкозахватных машин, необходимо обращать внимание на это состояние почвы [103, 106]. Вторая предпосевная обработка пашни - глубокая культивация. Её цель – рыхление почвы на глубину 12-14 см для лучшего проникновения воздуха в почву, для улучшения ее прогревания. После проведения глубокой культивации поле должно оставаться на две недели без обработок. В этот период создаются хорошие условия для прорастания семян сорняков, которые затем будут уничтожены предпосевной обработкой. Непосредственно перед посевом на глубину заделки семян проводят предпосевную обработку сплошной культивацией. Эту операцию можно совместить с заделкой внесенного гербицида машинами КП-4, КУП-6. Для более равномерной заделки семян в почве при рыхлом ее состоянии на ровной поверхности перед посевом осуществляют прикатывание кольчато-шпоровыми катками. В этом случае предотвращается значительная потеря влаги. Упрощение предпосевных обработок зяби недопустимо, так как это ведет к значительному снижению урожая сои [9]. Из выше сказанного следует, что в условиях Приморского края наиболее предпочтительной системой основной и предпосевной обработки почвы под сою является вспашка зяби с последующим закрытием влаги и прикатыванием почвы [124]. 14 1.2 Анализ конструкций катков для прикатывания почвы Предпосевное прикатывание — это агротехнический прием, направленный на увеличение плотности почвы и выравнивание поверхности поля, осуществляется почвообрабатывающими катками. Исследованиям в области совершенствования процесса прикатывания почвы посвящены работы Балтяна Н.И., Василенко П.М., Гребенникова С.Д., Горячкина В.П., Жилиговского В.А., Кузнецова Ю.И., Родионова Н.Н., Саакяна С.С., Факеева П.М., Цитронблата И.Я., Шевлягина А.И., Шульца В.В. и других авторов [4, 18, 19, 26, 34, 42, 46, 47, 49, 51,52, 53, 54, 57, 58, 60, 67, 68, 78, 79, 98, 101, 104, 114, 115]. Основные типы почвообрабатывающих катков представлены на рисунке 1.1. Гладкий каток Классификация почвообрабатывающих катков Прутковый каток Кембриджский каток Зубчатый каток Дисковый каток Клиновидный каток Спиралевидный каток Комбинированный каток Кольчато –шпоровый каток Рисунок 1.1 - Основные типы почвообрабатывающих катков К гладким каткам относятся катки СКГ-2, СКГ-2,2, СКГ-2,3 и 3КВГ1,4. 15 Трёхзвенный каток водоналивной гладкий 3КВГ – 1,4 с шириной захвата звена 1,4 метра (рисунок 1.2), предназначен для весеннего прикатывания многолетних сеяных трав при борьбе с выпиранием узлов кущения, для прикатывания зелёных удобрений перед запашкой и уплотнения почвы перед посевом или после посева мелкосеменных культур. Состоит из трёх пустотелых металлических барабанов 1 диаметром 700 миллиметров, ёмкостью 500 литров каждый, соединённых рамками 2 и раскосами 3. Барабаны 1 заполняют водой. Изменением количества воды регулируют удельное давление катка на почву в пределах от 23 до 60 Н на 1 см ширины захвата катка. Для очистки цилиндров от прилипшей почвы служат чистики 4, прижимаемые к поверхности цилиндров пружинами 5. Ширина захвата катка 4 м. Каток агрегатируют с тракторами класса 0,9 – 1,4 кН [49]. 1 2 5 4 3 Рисунок 1.2 - Трёхзвенный каток водоналивной гладкий 3КВГ – 1,4: 1-пустотелый барабан; 2-рамка; 3-раскос; 4-чистик; 5-пружина Двухсекционный каток гладкий водоналивной СКГ-2 (рисунок 1.3) состоит из шести барабанов, расположенных в два ряда. В каждой секции объединено по три установленных барабана. В одной секции в первом ряду 16 расположены два барабана диаметром 380 мм объемом 100 л, в другой – один барабан. Каждую секцию катка присоединяют к сцепке отдельно. Рисунок 1.3 - Двухсекционный каток гладкий водоналивной СКГ-2 Свекловичный каток гладкий СКГ2 – 1 водоналивной, прицепной. Предназначен для предпосевного или послепосевного прикатывания почвы, обработанной под посев сахарной свеклы и других сельскохозяйственных культур. Может работать самостоятельно и в комплексном агрегате со свекловичными сеялками СТСН – 6А и СТСН – 4А. Состоит из трёх звеньев – среднего СКГ1 – 2, расположенного в первом ряду, и из двух крайних СКГ1 – 3 во втором ряду. Каждое звено выполнено в виде гладкого пустотелого барабана диаметром 380 миллиметров, длинной 985 миллиметров, ёмкостью 100 литров и рамки с чистиком [49]. Свекловичный каток СКГ2 - 3 состоит из трёх катков СКГ2 – 1 и поставляется как комплектное оборудование к восемнадцатирядной свекловичной сеялке 3СТСН – 6А. Свекловичный каток СКГ2 – 2 предназначен для тех же целей, что и СКГ2 – 1, может работать в комплексном агрегате с шестирядной свекловичной сеялкой СТСП – 6А в зоне орошаемого свеклосеяния. Состоит из сдвоенного звена СКГ1 – 1, расположенного в первом ряду, и трёх звеньев СКГ1 – 3 – во втором ряду. 17 Разработаны другие виды гладких цилиндрических катков. Двухбарабанный гидравлический каток (рисунок 1.4) [86] содержит установленные на раме 1 наружный барабан 2 и внутренний барабан 3 с гладкой наружной поверхностью. Барабаны имеют горизонтальную ось вращения. Внутренний барабан имеет привод от гидромотора с возможностью изменения кинематического режима работы катка. Наружный барабан установлен с зазором относительно внутреннего барабана и имеет цилиндрические трубчатые элементы. Трубчатые элементы 4 свободно вращаются и размещены с равномерным шагом по образующей окружности наружного барабана, с зазором между их боковыми поверхностями. Рисунок 1.4 - Гладкий двухбарабанный гидравлический каток: 1-рама; 2-наружный барабан; 3-внутренний барабан; 4-трубчатые элементы Анализ гладких цилиндрических катков показал, что они имеют следующие недостатки: при движении по поверхности поля малые комья раздавливаются или вдавливаются в землю, получается гладкая поверхность, которая затрудняет обмен воздуха и при увеличении влажности поверхности 18 покрывается коркой. Для раздробления крупных комьев данный тип катков не пригоден. Данные катки действуют на почву только в вертикальном и продольном направлениях. Так как вертикальная составляющая деформации является приоритетной для уплотнения почвы, необходимо увеличивать диаметр катка, что скажется на тяговом сопротивлении агрегата. Уменьшение диаметра приводит к увеличению продольной деформации почвы и уменьшению вертикальной составляющей деформации, что приводит к увеличению тягового сопротивления катка. Этим каткам присущи налипание почвы на поверхность барабана, что также скажется на качестве ее уплотнения и повышении тягового сопротивления [31, 95, 96, 52, 110, 130 ]. Иной характер воздействия на почву, в отличие от гладких катков, имеют клиновые катки. Клиновый каток своими ребрами треугольного профиля деформирует почву не только в вертикальном и продольном, но и в поперечном направлении [49]. К данному типу катков относится каток КВП3,8 (рисунок 1.5) который навешивается на культиватор КПЭ-3,8. Он предназначен для уничтожения сорняков путем их вычесывания, выравнивания верхнего слоя почвы и частичного уплотнения слоя почвы на заданной глубине. Каток состоит из двух секций, отличающихся по конструкции лишь тяговыми брусьями, остальные элементы правой и левой секций взаимозаменяемы. Каждая секция состоит из рабочих органов в виде конических колес 1, смонтированных в батареи из шестнадцати штук, которые заглубляются в почву под действием силы тяжести. При движении агрегата конические колеса, пассивно вращаясь со скольжением, крошат комки почвы, вычесывают сорняки и пожнивные остатки, оставляя за собой выровненную мульчированную поверхность поля. Глубина обработки коническими колесами регулируется установкой винтовым механизмом 2 высоты амортизаторов на секциях батарей конических колес. Угол атаки конических колес регулируется ступенчатым изменением длины крайних тяг батарей и рабочих органов [49]. 19 3 2 4 1 Рисунок 1.5 - Клиновый каток КВП-3.8: 1-коническое колесо; 2-винтовой механизм; 3-крайнии тяги; 4-культиватор КПЭ-3.8 К основным недостаткам клиновых катков относится незначительная деформация почвы и плохое качество уплотнения, несмотря на то, что деформация почвы происходит в трех направлениях. При прохождении катка по обрабатываемой поверхности образуются невысокие (20-30 мм) продольные гребни, которые в виду их небольшой ширины рассыпаются, образуя на поверхности разрыхленный слой почвы [31]. Деформируют почву в трех направлениях также зубчатые и шпоровые катки. Каток кольчато-шпоровый 3ККШ-6 (рисунок 1.6), предназначен для предпосевного и послепосевного прикатывания почвы, разрыхления верхнего и уплотнения подповерхностного слоя почвы, разбивки комьев, разрушения корки почвы и частичного выравнивания поверхности вспаханного поля. 20 1 2 3 4 Рисунок 1.6 – Кольчато - шпоровый каток ЗККШ-6: 1- рама; 2-дисковая батарея; 3-прицеп; 5-стальной диск Он состоит из переднего и двух задних шарнирно соединённых звеньев катка, каждое звено имеет сварную раму 1, две дисковые батареи 2 и прицепную сницу 3. Рабочими органами катка являются литые стальные (или из высокопрочного модифицированного чугуна) диски 4 диаметром 520 мм, на окружности обода которых по обеим сторонам равномерно расположены клинообразные шпоры (шипы). Диски свободно насажены на ось (кроме крайнего) и независимо вращаются относительно оси и друг друга. При транспортировке они служат ходовыми колесами. Шахматное расположение дисков обеспечивает их самоочистку при работе на увлажненных почвах. Агрегатируется с тракторами тягового класса 1,4 кН, при помощи широкозахватных сцепок СП-16А, СГ-21А или с СГ-21Б с тракторами тяговых классов 3…5 кН [16]. К кольчато-зубчатым каткам относятся следующие виды: КЗК-10, ККН-2,8, 2ККН и 3ККН-2,8 [16]. Кольчато-зубчатый каток КЗК-10 предназначен для предпосевного и послепосевного прикатывания почвы. При работе катка кольчатые диски с 21 выступами разрушают крупные комья почвы и уплотняют поверхностный слой, а зубчатые выравнивают поле. КЗК-10 состоит из центральной рамы 2 с прицепной сцепкой 1 (рисунок 1.7). Рама шарнирно соединена с рамой подката 9 с пневмоколесами 8. С каждой стороны центральной рамы шарнирно крепятся промежуточные секции 3 и 11, к которым в свою очередь присоединяются секции 5 и 10. На секциях и центральной раме с помощью подвесок крепятся катки 6. Перевод машины в рабочее и транспортное положение осуществляется путем поворота промежуточных секций в вертикальное положение гидроцилиндрами 7, а крайних – гидроцилиндрами 4. Колеса 8 цилиндром 12 подкатываются под центральную раму [16]. 10 6 1 11 12 7 9 8 2 3 4 5 Рисунок 1.7 – Кольчато-зубчатый каток КЗК-10: 1-прицепная сница; 2центральная рама; 3,11-промежуточные секции; 4-гидроцилиндры подъема крайних секций; 5,10-крайние секции; 6-катки; 7-гидроцилиндры подъема промежуточных секций; 8-колесо; 9-рама подката; 12-гидроцилиндр рамы подката Катки кольчато-зубчатые прицепные ККН-2,8, 2ККН и 3ККН-2,8 предназначены для дробления комьев, предпосевного прикатывания почвы и 22 частичного выравнивания её поверхности. Катки состоят из одной, двух или трёх секций. Трёхсекционный каток имеет ширину захвата 8,4 метра. Каждая секция состоит из трёх звеньев (рисунок 1.8), расположенных в два ряда. С помощью сцепок катки агрегатируют с тракторами тягового класса 1,4 кН. Рисунок 1.8 - Звено кольчато-зубчатого катка Основным недостатком кольчато-шпоровых и кольчато-шпоровых катков является высокая металлоемкость и, как следствие, высокие энергозатраты при выполнении предпосевного прикатывания, а также недостаточное рыхление верхнего и уплотнение нижнего слоя почвы (нижний слой на глубину до 8-10 см, верхний слой рыхлят на глубину 2-3см) [31, 126, 128]. В настоящее время для улучшения качества обработки почвы и сокращения энергозатрат используют комплексные почвообрабатывающие машины в которые часто включают прутковые или спиралевидные катки. Прутковый каток SW (рисунок 1.9) состоит из рамы культиватора 1, рамы катка 2, рабочими органами катка являются трубки 3, расположенные равномерно по окружности и установленные по винтовой линии, которые соединяются дисковыми опорами 4 по всей длине катка, а крайние опоры установлены в подшипниковые узлы рамы катка 2. Наружный диаметр катка 23 420 мм соответствует ширине захвата от 2,5 до 3 метров, а катки с диаметром 520 мм поставляются с шириной захвата 3 и 4 метра. 3 2 4 1 Рисунок 1.9 - Прутковый каток SW: 1-рама культиватора; 2-рама катка; 3-трубчатые элементы; 4-дисковые опоры Разработаны и другие виды прутковых катков, например, комбинированный прутковый каток [87] (рисунок 1.10). Каток состоит из двух цилиндров: наружного и внутреннего. Наружный пустотелый цилиндр имеет два вертикальных диска 1, которые соединены ребрами из прутка квадратного сечения 2. Ребра равномерно расположены по окружности и установлены по винтовой линии. В центре вертикальных дисков размещены подшипниковые узлы 3, к которым прикреплены тяги, соединяющие каток с рамой комбинированного почвообрабатывающего агрегата. В пространстве наружного пустотелого цилиндра размещен внутренний гладкий цилиндр 4 с возможностью свободного перекатывания по его внутренней поверхности. Внутренний 24 цилиндр выполнен с возможностью заполнения его балластом, при этом количество балласта может меняться. Рисунок 1.10 - Комбинированный прутковый каток: 1-вертикальный диск; 2-ребра; 3-подшипниковый узел; 4-цилиндр. Каток прутковый [88] (рисунок 1.11), включает ободы-диски, закрепленные на оси 1, которая закреплена через подшипниковые узлы к раме 2. Крайние 3 и средний 4 ободы-диски установлены перпендикулярно оси. Зубчатые планки 5 с одинаковым шагом впадин и выступов закреплены на ободах-дисках. Ободы-диски 4 установлены зеркально симметрично относительно плоскости симметрии катка, перпендикулярной оси катка, под углом к оси не менее 70o. В ободах-дисках выполнены пазы для размещения в них зубчатых планок. Соседние планки установлены со смещением в осевом направлении на величину шага впадины или выступа. Диаметр ободов-дисков равен диаметру окружности, описанной вокруг выступов зубчатых планок. Зубчатые планки могут быть закреплены на ободах-дисках под наклоном к оси катка, величина угла которого не превышает 10 o. 25 Зубчатые планки могут быть закреплены на ободах-дисках параллельно оси катка. К недостаткам прутковых почвообрабатывающих катков можно отнести следующие: так как данные катки большей частью используются для обработки пластов трав и залежи, наблюдается нарушение технологического процесса вследствие попадания внутрь барабанов измельченной дернины или растительности, а также невысокое качество выравнивания поверхностного слоя [129]. Рисунок 1.11 - Прутковый каток: 1-ось; 2-рама; 3-крайний диск; 4-средний диск; 5-зубчатые планки. На сильно продуваемых ветрами склонах используют спиралевидные катки. На склоновых полях целесообразно применять противоэрозионный каток (рисунок 1.12), который одновременно с прикатыванием образует замкнутые ячейки. Каток работает следующим образом: винтовая полоса 1, установленная под углом к образующей цилиндра, описывающего винтовой каток в процессе движения, вращается вместе с валом 3, врезается в почву, подрезает ее, при этом подповерхностный слой почвы прикатывается, а та 26 почва, которая подрезается, измельчается и вспушивается с одновременным вычесыванием пожнивных остатков и сорняков с укладкой их на поверхность поля. 1 2 3 Рисунок 1.12 - Винтовой каток: 1-винтовая полоса; 2-рама рабочей машины; 3-вал Винтовыми механизмами катка равномерно регулируется глубина обработки, а изменением угла атаки устанавливается выровненность прикатываемой поверхности. Однако этот каток имеет существенный недостаток: на его гладкую поверхность налипает влажная почва, поэтому формируются валики, которые не устраняют полностью смыв почвы со склоновых полей [57, 66, 141]. Для улучшения качества противоэрозионной обработки лучше использовать каток, изготовленный в ВНИПТИМЭСХе [66], (рисунок 1.13а, б) с установленными на дисках штангами. На них расположены четырехгранные пирамиды (штампы), которые чередуются с лопастями, поставленными под углом к оси штанги. Крайние диски имеют цапфы для подшипниковых узлов. 27 Грань штанги установлена под углом 45° к диаметру катка (для квадратной штанги). При движении катка по взрыхленному, предварительно обработанному полю, пирамиды, вдавливая почву и разрушая комки, образуют лунки. Лопасти сдвигают почву от линии движения в сторону, формируют борозды. Грани штанги при погружении образуют каналы, которые соединяют между собой лунки и борозды. Недостатком данных катков является предварительная обработка почвы, необходимость под лунками предварительно сделать щели, лучше всего наклонные, что сказывается на трудоемкости операции. а) б) Рисунок1.13 - Противоэрозионный каток: а - зубчато-штанговый; б - пирамидально-лопастной 28 К кольчатым каткам относятся и зубчатые [66, 96]. 2 4 1 3 Рисунок 1.14 - Зубчатый каток Parker: 1-барабан; 2-зубья; 3-подшипниковый узел; 4-рама Простейший зубчатый каток представлен на рисунке 1.14. Он состоит из барабана 1, на который привариваются зубья 2, барабан, через подшипниковый узел 3, соединен с рамой 4, которая непосредственно прикрепляется к рабочей машине. Данный каток работает следующим образом: при перемещении катка по поверхности поля, барабан начинает вращаться, вместе с ним начинают вращаться зубья, которые размельчают крупные комья на поверхности почвы, а барабан своим весом уплотняет почву. Основным недостатком таких катков является низкое уплотнение почвы и сильное разрыхление поверхностного слоя, что приводит к образованию плотной корки при увеличении влажности или выпадении осадков. Для уплотнения почвы используют и дисковые почвообрабатывающие катки (рисунок 1.15) [51, 80, 115, 138]. Рабочим органом служит свободно качающийся диск диаметром 550 мм и шириной обода 27 мм. Диски собраны в батарею, где они отстают друг от друга на 80 мм. При таком размещении дисков почва равномерно уплотняется на глубину до 20-25 см. Основным недостатком данных катков является то, что при сильном вертикальном 29 уплотнении почвы резко снижается ее воздухоемкость, что отрицательно сказывается на развитии растений. Рисунок 1.15 - Дисковый каток Для обработки почвы также разработаны комбинированные почвообрабатывающие катки [89, 133] (рисунок 1.16). Данный каток содержит смонтированную на раме 1, с возможностью вращения, ступицу 2, с закрепленной на ней спиралью 3, ось вращения которой расположена перпендикулярно направлению движения, отличающийся тем что, снабжен двумя У-образно расположенными и установленными перед спиральным прикатывающим рабочим органом гладкими цилиндрическими прикатывающими рабочими органами 4, оси вращения которых размещены под углом α=55-800 к направлению движения, а их передние торцовые поверхности выполнены в виде полусфер. . Рисунок 1.16 - Комбинированный каток: 1-рама; 2-ступица; 3-спираль; 4-цилиндрические прикатывающие рабочие органы 30 В настоящее время разработаны катки, ударного действия [88], работа которых основана на энергии вибрации. К такому типу можно отнести каток, представленный на рисунке 1.17 . Каток включает ось вращения и геометрическую поверхность катка цилиндрической формы. Плоскость симметрии катка расположена перпендикулярно оси его вращения. На поверхности катка размещены элементы, воздействующие на обрабатываемую поверхность. Элементы образованы торцами жестко закрепленных одним концом на соединенной с осью катка опорной трубе радиально направленных и жестко связанных между собой полых труб вместе с размещенным на свободном торце каждой из труб устройством. обрабатываемую Устройство поверхность содержит рабочий орган воздействующий в виде, на например, подпружиненных клина или трамбовки. Рабочий орган смонтирован с возможностью ограниченного линейного перемещения по оси полой трубы. На противоположном закрепленном торце в полости каждой трубы закреплена амортизирующая торцовая прокладка, например, из резины. Внутри каждой полой трубы размещен молот. Полая труба и размещенный в ней молот, выполнены с возможностью временного закрепления молота в полой трубе и освобождения. Временное закрепление молота в полой трубе осуществляется в области, примыкающей к амортизирующей торцовой прокладке. Освобождение молота от закрепления происходит в его верхнем положении при вращательном движении катка с возможностью его свободного падения вниз внутри трубы и удара по тыльной части рабочего органа. К недостаткам катка ударного действия относится то, что он сильно уплотняет подповерхностный слой, при этом уменьшается воздухоемкость почвы, что отрицательно скажется на развитии растений, а также после выпадения осадков на поверхности образуется плотная корка, которая тоже мешает развитию растений. 31 Рисунок 1.17 - Каток ударного действия Проведенный анализ конструкций почвообрабатывающих катков показал, что существующие конструкции не в полной мере обеспечивают равномерное уплотнение почвы по площади контакта. Рекомендации по этому вопросу, в частности, использование балласта, различных диаметров катков недостаточно конструкций катков обоснованы можно и отнести: противоречивы. недостаточную К недостаткам эффективность существующих способов очистки от налипания почвы, приводящую к нарушениям требований по подготовке поверхностного слоя, особенно на тяжелых почвах; значительную металлоемкость; отсутствие копирующих устройств; использование только механического воздействия статической нагрузкой [11, 37, 99, 136]. Несмотря на все направления развития конструкций катков, основным остается вопрос о возможности регулирования удельной нагрузки на почву. Однако исследований по обоснованному значению такой нагрузки на почву в зависимости от условий функционирования недостаточно и, как следствие, не реализуется возможность автоматического регулирования удельного давления, создаваемого катком на почву [44, 133, 140]. 32 1.3 Схема управления почвообрабатывающим катком Если рассмотреть существующие конструкции почвообрабатывающих катков с точки зрения управления, то для того, чтобы выполнить технологическую операцию прикатывания, они должны получать от энергетического средства и балласта (дополнительного груза) необходимые команды: скорость движения, давление на почву. Совокупность этих команд, направленных на правильное протекание технологического процесса (прикатывания) в управляемом объекте, является алгоритмом (законом) функционирования данного объекта. Схема управления существующими конструкциями почвообрабатывающих катков представлена на рисунке 1.18. Энергетические средства и балласт можно считать управляющими устройствами, а команды (скорость, вес балласта), поступающие от них на объект управления (каток), будут управляющими воздействиями. В автоматике они обозначаются функциями μi(t). Параметр, определяющий качество выполнения технологического процесса (плотность почвы), называется управляемой величиной или функцией y(t). В реальных условиях на любой объект управления кроме управляющих воздействий действует множество незапланированных, так называемых возмущающих воздействий (функций Fi(t)), которые ухудшают качественные характеристики технологического процесса (рисунок 1.18). F(t) твердость почвы y(t) скорость катка µ (t) О.У плотность вес катка µ (t) почвы каток 1 2 Рисунок 1.18 - Функциональная схема АСУ катка 33 В нашем случае одним из важнейших возмущающих воздействий, влияющих на качество технологического процесса, является твердость почвы. Возмущающие воздействия могут быть самыми разнообразными. Наиболее распространенным является скачкообразное изменение возмущающего воздействия, соответствующее мгновенному увеличению или уменьшению нагрузки. Возмущающее воздействие может изменяться как по вполне определенным законам, так и случайно. В первом случае говорят, что закон изменения возмущающего воздействия детерминированный, т.е. задан в виде функции времени. Такое возмущающее воздействие характерно тем, что знание его в начальный момент времени определяет значение его во все последующие моменты времени. Во втором случае, когда возмущающее воздействие изменяется случайно, говорят, что закон изменения возмущающего воздействия является стохастатическим. Знание этого закона в начальный момент времени позволяет определить лишь вероятность того или иного значения воздействия в последующие моменты времени [116, 117]. Случайные возмущающие воздействия чаще всего представляют собой непрерывно продолжающиеся воздействия. Характер изменения твердости почвы является случайным [111]. В общем случае его можно представить следующим графиком (рисунок 1.19), это воздействие отрицательно сказывается на процессе уплотнения почвы пассивными почвообрабатывающими катками, имеющими функциональную схему, Твердость почвы Н/см² представленную на рисунке 1.18. 12 10 8 Твердость , Н/см² 6 Средняя твердость , Н/см² 4 2 0 0 5 10 15 20 25 Номер опыта (интервал измерения твердости, S=80мм) Рисунок 1.19 - Распределение твердости почвы 34 Выводы по главе 1. Прикатывание – важная технологическая операция предпосевной обработки почвы, от качества которой зависит урожайность возделываемой культуры. 2. Существующие конструкции почвообрабатывающих катков не в полной мере обеспечивают равномерное уплотнение почвы в соответствии с агротехническими требованиями. 3. Твердость почвы – одно из важнейших возмущающих воздействий, влияющих на качество технологического процесса прикатывания. 1.4 Задачи исследований По результатам проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи: 1. Разработка конструкции почвообрабатывающего катка, обеспечивающей равномерное уплотнение верхнего слоя почвы. 2. Теоретическое обоснование конструктивных, кинематических и энергетических параметров почвообрабатывающего катка. 3. Разработка и изготовление лабораторной установки и исследование в лабораторных условиях влияния параметров и режимов работы почвообрабатывающего катка на равномерность уплотнения почвы. 4. Проведение полевых испытаний экспериментального почвообрабатывающего катка для оценки качества его работы. 5. Оценка экономической и энергетической предлагаемой конструкции по результатам испытаний. эффективности 35 ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1 Обоснование конструкции виброкатка Для уменьшения или устранения отклонения управляемой величины от требуемого значения, вызываемого влиянием того или иного фактора, необходимо, чтобы управляющее воздействие было определенной функцией этого фактора и характеристик объекта. Так как под фактором, вызывающим отклонение управляемой величины от требуемого значения, понимается какое-либо возмущающее воздействие, то ему соответствует принцип управления по возмущению [8, 32, 33, 41, 45, 48, 78, 118, 134]. При управлении по возмущению ставится задача компенсации влияния возмущающего воздействия на управляемую величину. Функциональная схема системы управления с принципом управления по возмущению (принцип Понселе-Чиколева) представлена на рисунке 2.1. Возмущающее воздействие F(t) через канал возмущения КВ управляемого объекта УО влияет на управляемую величину β(t), вызывая ее отклонение θL(t) от требуемого значения [41]. Принцип управления по возмущению состоит в том, что для уменьшения или устранения отклонения θL(t) управляемой величины от требуемого значения, вызываемого возмущающим воздействием F(t), измеряется это воздействие и, в результате его преобразования, вырабатывается управляющее воздействие μ(t), которое, будучи приложено к входу объекта УО, вызывает компенсирующее отклонение θμ(t) управляемой величины противоположного знака по сравнению с отклонением θL(t). Для полной компенсации влияния возмущающего воздействия отклонение θμ(t) в каждый момент времени должно быть равно по значению и противоположно по знаку отклонению θL(t), вызываемому возмущающим воздействием F(t). 36 Измерение и преобразование возмущающего воздействия F(t) осуществляется с помощью измерительного элемента (ИЭ). Измерительный элемент образует связь по возмущению. Выходное воздействие связи по возмущению (компенсирующее воздействие) в согласующем устройстве (CО) складывается с задающим воздействием α(t), определяющим требуемое значение управляемой величины. Задающее воздействие вырабатывается в задающем органе (ЗО). Суммарное воздействие Σ(t) с помощью усилителя – преобразователя (УП) усиливается по мощности до величины, необходимой для получения требуемого режима работы объекта. В общем случае наряду с усилением Σ(t) производится дополнительное его преобразование. Сформированное таким образом управляющее воздействие μ(t) с выхода УП поступает на вход объекта и через его канал управления КУ компенсирует влияние возмущающего воздействия, вызывая противоположную реакцию объекта по сравнению с реакцией, вызываемой возмущающим воздействием через канал возмущения объекта. Некоторые системы включают в явном виде исполнительные элементы и управляющие органы. В рассматриваемой функциональной схеме эти элементы не выделены и входят в усилитель-преобразователь. Связь по возмущению и усилитель-преобразователь образуют автоматическое управляющее устройство (АУУ) (регулятор). АУУ, измеряя и преобразуя возмущающее воздействие F(t) в соответствии с заложенным алгоритмом управления, вырабатывает управляющее воздействие μ(t). Для системы автоматического управления (САУ) с принципом управления по возмущению алгоритм управления имеет общий вид μ(t)=f[F(t)], т.е. управляющее воздействие является функцией возмущающего воздействия [78]. На рисунке 2.1 показано, что в САУ с принципом управления по возмущению имеются два канала влияния возмущающего воздействия F(t) на управляемую величину β(t): канал возмущения (КВ) объекта, являющийся 37 естественным каналом влияния возмущающего воздействия, и канал, образованный обратной связью по возмущению усилителем- преобразователем и каналом управления (КУ) объекта - искусственно созданный компенсационный канал. Таким образом, САУ с принципом управления по возмущению являются двухканальными системами и в них для компенсации влияния возмущающего воздействия через один (естественный) канал используется влияние того же самого возмущающего воздействия через второй искусственно созданный компенсационный канал. F(t) Связь по возмущению КВ ИО ЗО Σ(t) α(t) µ(t) ИП АУУ СО КУ Σ β(t) УО Рисунок 2.1 - Схема управления по возмущению На основании вышерассмотренной схемы и принципа ее работы была разработана конструкция почвообрабатывающего виброкатка (рисунок 2.2). Новизна конструкции подтверждена патентом РФ №105561[119]. На рисунке 2.3 представлена функциональная схема разработанной конструкции почвообрабатывающего виброкатка [123]. 5 8 7 6 3 2 4 9 1 Рисунок 2.2 – Экспериментальный виброкаток: 1-прицепная скоба; 2-наружный барабан; 3-внутренний барабан; 4-ось; 5пружина; 6-шпора; 7-кронштейн; 8-палец; 9-защитный кожух 38 Шпоры И.О F(t) Твердость почвы Fизм(t) З.О α(t) С.О θ(t) µ(t) Р.О Нижняя Внутренний Верхняя демпфирую барабан демпфирую щая щая пружина пружина y(t) О.У Плотность почвы Наружный барабан Рисунок 2.3 - Функциональная схема разработанного катка Конструкция виброкатка представлена наружным барабаном 2, жестко закрепленным на оси 4, и внутренним барабаном 3, который связан с наружным барабаном посредством пружин 5. На внутреннем барабане 3 закреплены с помощью оси 4 и кронштейна 7 шпоры 6, которые через технологические отверстия выходят через наружный барабан 2. Для предотвращения попадания почвы во внутреннюю часть катка предусмотрен защитный кожух, выполненный из резиновой ленты 9 и прикрепленный посредством болтового соединения к наружному барабану 2. Принцип работы виброкатка рассмотрим на примере работы его функциональной схемы (рисунок 2.3). Возмущающие воздействие F(t) (твердость почвы) воспринимается измерительными органами (И.О) (шпорами) и передается на сравнивающий орган (С.О) (внутренний барабан), на который также предается информация α(t) с задающего органа (З.О) (нижние пружины). Далее сигнал поступает на рабочий орган (Р.О) (верхние пружины), который создает управляющее воздействие, передающееся на объект управления (О.У) (наружный барабан), которое в свою очередь воздействует на управляемую величину y(t) (плотность почвы). Согласно функциональной схеме управляемая величина y(t) при любом значении возмущающей силы будет стремиться к постоянному значению, то есть система является самоуравновешивающейся [120]. 39 2.2 Обоснование основных конструктивных параметров виброкатка Основными параметрами, влияющими на работу виброкатка, являются параметры подпружиненной системы (число пружин, жесткость пружин, длина пружин и диаметр внутреннего барабана) и геометрические размеры наружного барабана (рисунок 2.4). у Fпочв. ε Fупр. r о1 R о х α 2γ L h G1 G2 Рисунок 2.4 – Схема к расчету основных конструктивных параметров виброкатка Согласно [3, 108] наиболее стабильной подпружиненной системой является система, включающая три пружины, размещенные симметрично друг другу в пространстве под углом сто двадцать градусов. Общая жесткость такой подпружиненной системы определятся из выражения (2.1) где жесткость пружины, Н/м; угол между пружинами, град. Из рисунка 2.4 видно, что при взаимодействии шпор с почвой внутренний барабан перемещается из центра О в точку О1 на величину ε (эксцентриситет). соотношения Величину эксцентриситета можно определить из 40 где сила упругости, возникающая в подпружиненной системе, Н. Сила упругости, возникающая в подпружиненной системе согласно рисунку 2.4, будет определяться из уравнения (2.3) где сила сопротивления внедрению шпор в почву, Н; вес наружного барабана, Н; Сила сопротивления внедрению шпор в почву будет равна: где , удельное сопротивление почвы смятию, Н/м2; (2.4) число шпор находящихся одновременно в почве; площадь основания шпоры находящееся в почве где радиус шпоры, м; угол при вершине конуса, град. Подставляя значения жесткости подпружиненной системы из формулы 2.1 и значения силы упругости из формулы 2.3 в формулу 2.2, получим уравнение для определения величины эксцентриситета внутреннего барабана где масса наружного, масса внутреннего барабана, кг. В формуле 2.6 неизвестным параметром является число шпор, погруженных в почву. Из рисунка 2.4 следует что данный параметр будет равен где угловой промежуток в котором шпоры погружены в почву, град.; 41 угол между шпорами, град. Угол где согласно рисунку 2.4 будет равен радиус наружного барабана ( ); максимальная величина заглубления шпоры, м. Угол между шпорами где определяется из отношения общее число шпор, находящихся на барабане, шт. Получим следующее выражение для нахождения числа шпор, погруженных в почву Если рассмотреть подпружиненную систему виброкатка в равновесии (ε=0) (рисунок 2.5), то получим, что радиус внутреннего барабана будет равен где длина пружины, м. В неравновесном состоянии подпружиненной системы (рисунок 2.4), имеем где длина шпоры, м. Подставляя уравнение 2.12 в уравнение 2.11 получим следующее выражение (2.13) 42 Lпр 120° r 120° R α L Рисунок 2.5 – Схема виброкатка при равновесном состоянии подпружиненной системы Пользуясь формулами 2.3, 2.10, 2.11 и 2.13 и с учетом агротехнических требований, предъявляемых к предпосевному прикатыванию почвы под сою [9,103,106], были получены следующие конструктивные параметры виброкатка (таблица 1.1). Таблица 1.1 – Основные конструктивные параметры виброкатка Параметр обозначение Интервал измерения R 0,25 барабана, м r 0,125 Длина шпоры, м Lшп. 0,2 – 0,25 С 4000 – 13000 Lпр 0,135 n 8 – 16 Радиус наружного барабана, м Радиус внутреннего Жесткость пружины, Н/м Длина пружины, м Число шпор по диаметру наружного барабана 43 2.3 Степень подвижности механизма Для проведения кинематического исследования предлагаемой конструкции виброкатка необходимо произвести структурный анализ [121]. Кинематическая схема разработанного катка имеет следующий вид (рисунок 2.6) 2 1 7 5 4 6 3 Рисунок 2.6 - Кинематическая схема виброкатка: 1-стойка; 2-коромысло; 3-шатун; 4,6-кулиса; 5,7-кулисный камень Из схемы (рисунок 2.6) следует, что механизм состоит из шести подвижных звеньев и семи кинематических пар пятого класса. Тогда степень подвижности механизма можно определить по формуле Чебышева [3, 105] где число подвижных звеньев; число пар пятого класса; число пар четвертого класса. Подставляя значения в выражение (2.14) получим . На основании структурного анализа механизма следует, что он имеет четыре степени свободы и является самоуравновешивающимся [91]. 44 2.4 Кинематика виброкатка Разработанная конструкция виброкатка представляет собой сложную динамическую систему, движение центра масс которой является неравномерным. Однако, для упрощения анализа в процессе теоретических исследований, сделаем допущение, что виброкаток движется по выровненной поверхности почвы поступательной с постоянной скорости агрегата, линейной со скоростью, скольжением равной барабана. Это соответствует режимам работы катка на рыхлых почвах нормальной влажности [32,110]. При повороте наружного барабана радиусом rн на угол поворота φ (рисунок 2.7) его ось перемещается из положения 1 в положение 2, при этом на этот же угол поворачивается внутренний барабан радиусом rв . За начало системы отчета примем центр осей наружного и внутреннего барабанов (точка О). Точка А, характеризующая пространственное положение шпоры в начальный момент времени, займет положение А1, а уравнение движения точки Б шпоры катка относительно оси Х будет иметь вид , где S (2.15) перемещение барабана, м; 1 координата перемещения точки крепления шпоры внутреннего барабана; 2 координата перемещения шпоры. Величину перемещения барабана определяем по следующей формуле υп·t , где υп t (2.16) поступательная скорость агрегата, м/с; время движения, с. Так как барабан катка движется со скольжением, его угловая скорость будет равна [14, 35, 40, 61, 63, 67, 93, 94, 99, 122] φ γ А1 ρ А φ β О Б1 ε s +Х А φ Б Рисунок 2.7- Схема к определению кинематических параметров виброкатка Б О1 +У 45 46 где поступательная скорость катка, м/с; радиус катка скольжение. Учитывая выражение (2.17) величина пройденного барабаном пути определится из выражения Выразив время движения через получим следующее уравнение пройденного пути Уравнение координаты 1 с учетом отклонения внутреннего барабана будет иметь следующий вид , где r (2.20) радиус внутреннего барабана, м; φ угол поворота барабана, град.; угол отклонения внутреннего барабана, град. Координату перемещения шпоры Х2 определим из выражения (2.21) где L длина шпоры, м; угол наклона шпоры относительно центра внутреннего барабана, град.; угол наклона шпоры в почве град С учетом вышеизложенного уравнение движения шпоры по оси Х будет иметь вид Выразив угол поворота через угловую скорость окончательное уравнение движения шпоры вдоль оси Х получим 47 Уравнение движения точки А по оси У можно представить следующим выражением = ε+ , где ε (2.24) вертикальное перемещения внутреннего барабана, м; вертикальное перемещение шпоры, м. , (2.25) тогда ε. (2.26) В целом система уравнений, характеризующая траекторию движения точки Б в плоскости ХУ, будет иметь вид . (2.27) Структурный анализ механизма виброкатка показал, что данный механизм представляет собой самоуравновешивающийся механизм с четырьмя степенями свободы, который совершает два основных движения: вертикальные и угловые колебания (рисунок 2.8). Тогда уравнения колебания внутреннего барабана можно представить в следующем виде [12, 59, 62, 82] , где (2.28) величина вертикальных колебаний; величина угловых колебаний; , , , произвольные постоянные, определяемые из начальных условий движения; циклические частоты колебаний: где масса внутреннего барабана, кг. 48 где эквивалентная жесткость подпружиненной системы; r радиус внутреннего барабана; момент инерции. x β ε Рисунок 2.8 - Схема колебаний системы с четырьмя степенями свободы Тогда уравнение перемещения шпоры в почве будет иметь следующий вид (2.31) α Согласно известным положениям теоретической механики [61] скорость любой точки при координатном способе задания движения определяется выражением (2.33) (2.34) 49 тогда скорость будет равна (2.35) Решив уравнение (2.35), получим графическое изображение траектории Горизонтальное перемещение шпоры, мм 60 50 40 30 20 10 0 0 y= -0,082x2 + 4,498x - 13,60 10 20 30 40 50 Вертикальное перемещение шпоры ,мм движения шпоры, представленное на рисунке 2.9. 60 Рисунок 2.9 - Траектория перемещения шпоры виброкатка в почве при скорости движения =9км/ч и жесткости пружины С=11000Н/м 2.5 Уравнение колебаний наружного барабана и критическая скорость движения катка Из пункта 2.1 и рисунка 2.3 следует, что наружный барабан является объектом управления (ОУ) виброкатка, который непосредственно воздействует на управляемую величину y(t) (плотность почвы). В процессе движения наружный барабан совершает колебательные движения в 50 вертикальной плоскости, поэтому для обеспечения оптимальных выходных параметров управляемой величины y(t) необходимо знать уравнение движения наружного барабана. Движение виброкатка можно представить как движение подпружиненной системы по неровной поверхности (рисунок 2.10), при этом неровностями будет являться глубина погружения шпор наружного барабана, о1 о x λст зависящая от плотности и влажности почвы. G1 h max G2 Lш Рисунок 2.10 - Схема к выводу уравнения колебания наружного барабана Тогда, согласно теории движения подпружиненного груза [5, 39, 127] и принятым допущениям, уравнение профиля неровности поверхности, по которой движется виброкаток, будет иметь следующий вид: где β коэффициент, учитывающий деформацию почвы; максимальное отклонение профиля поля; s путь, пройденный катком; шаг расстановки шпор. 51 Применяя вышесказанное к теории движения подпружиненной системы по неровной поверхности, уравнение колебания наружного барабана будет иметь следующий вид [39] (2.25) - частота затухающих колебаний. – амплитуда колебания, где ε – сдвиг фаз; коэффициент, учитывающий вязкое сопротивление; Из данного уравнения следует, что первый член правой части уравнения определяет затухающие, а второй вынужденные колебания наружного барабана, вызванные неровностями и структурным составом почвы. Так как движение катка осуществляется по вязкой деформируемой поверхности, то наиболее эффективным воздействие ОУ на выходной параметр y(t) будет в режиме резонанса, т.е. когда частота колебаний наружного барабана равна собственной частоте (ω=к, ε= , ) [2, 38, 39, 139]. Тогда уравнение относительных колебаний наружного барабана примет следующий вид [39] 52 Скорость виброкатка, при которой колебания наружного барабана будут осуществляется в режиме резонанса, выполняется при условии где здесь угловая скорость барабана, равная скорость при которой наступает явление резонанса. Тогда критическая скорость будет равна где Т период свободных колебаний барабана. С учетом вышесказанного критическая скорость виброкатка Из формулы (2.47) следует, что критическая скорость виброкатка зависит от жесткости упругих элементов и числа шпор на поверхности наружного барабана. 2.6 Энергетический анализ работы виброкатка Рассмотрим работу катка при установившемся режиме работы агрегата (V=const). Каток представляет собой сложную самоуравновешивающуюся 53 динамическую систему, на которую действуют внешние и внутренние силы (рисунок 2.11) [125]. y v аг F упр F µ(t) ин1 F ин2 ε R2 α N F(t) G 2 φ Х Lш Fi(t) G 1 Рисунок 2.11 - Схема действия внутренних и внешних сил на виброкаток Из рисунка 2.11 и функциональной схемы (рисунок 2.3) следует, что тяговое сопротивление виброкатка будет равно где -сопротивление разрушению почвы шпорой, Н; - сопротивление перекатыванию виброкатка, Н. Определим сопротивление разрушению почвы шпорой, используя теорему об изменении кинетической энергии динамической системы [3] , где (2.49) кинетическая энергия катка, Дж; работа сил тяжести, Дж; работа сил упругости подпружиненной системы, Дж; работа сил инерции механизма, Дж; работа шпор, затраченная на преодоления сил сопротивления почвы, Дж. 54 Кинетическую энергию виброкатка можно представить выражением где масса катка, кг; скорость движения катка, м/с. Перемещаясь по поверхности почвы (рисунок 2.12) внутренний и наружный барабаны катка, преодолевая свой вес, совершают работу, которая будет равна где вес наружного барабана, Н; – величина вертикального перемещения катка, м; вес внутреннего барабана, Н; эксцентриситет, м. ε h1 x h Рисунок 2.12 - Схема к определению работы силы тяжести Из рисунка 2.12 следует, что параметром, определяющим работу сил тяжести внутреннего барабана, является величина эксцентриситета ε, а аналогичным параметром для наружного барабана - величина , которая зависит от масс барабанов и жесткости подпружиненной системы. Найдем зависимость величины от этих параметров. Используя функциональную схему виброкатка взаимодействие наружного барабана с внутренним можно представить в следующем виде (рисунок 2.13) 55 x G1 х1 х1 G2 Fупр ε Fпочв Рисунок 2.13 - Схема взаимодействия внутреннего барабана с наружным Из данной схемы следует что где потенциальная энергия наружного барабана; потенциальная энергия подпружиненной системы; потенциальная энергия внутреннего барабана. Тогда из формулы (2.41) следует что Подставляя значение в выражение (2.39) получим следующее уравнение 56 В процессе перемещения катка по поверхности подпружиненная система (рисунок 2.14) совершает работу равную где жесткость подпружиненной системы, Н. ε 120° 120° 120° Рисунок 2.14 - Схема к определению работы сил упругости подпружиненной системы Так как в процессе движения виброкатка в механизме происходит смещение центра вращения внутреннего барабана (центра масс), то в нем возникают силы инерции, совершающие работу величину которой можно определить из следующего уравнения где скорость агрегата, м/с; радиус виброкатка, м; масса виброкатка, кг; масса внутреннего барабана, кг; 57 горизонтальное перемещение зуба, м. Анализ кинематики шпоры показал, что в процессе ее движения в почве описываемая траектория соответствует эллипсу, тогда работа сил сопротивления, направленная на преодоление деформации объема почвы вытесненного шпорами, будет равна удельное давление действующие на шпору, Н/м2; где –объем деформированной почвы, м3. Объем деформированного участка почвы (рисунок 2.15) определим по формуле (2.59) где геометрические параметры эллипса, м. a h d Рисунок 2.15 - Схема к расчету объема смятой почвы На основании приведенных рассуждений формулу 2.37 можно привести к следующему развернутому виду 58 Отсюда выразим работу, затрачиваемую на разрушение вытесненного объема почвы одним зубом на элементарном участке перемещения агрегата Зная значение элементарной работы, можем определить силы сопротивления перемещению зуба в почве на элементарном участке Тогда сопротивление разрушению почвы шпорами будет определяться по выражению где коэффициент, учитывающий число шпор, находящих одновременно в зацеплении с почвой ( =0.3-0.4) [91]; горизонтальное перемещение зуба, м. Согласно теории движения виброкатка по поверхности поля сопротивление перекатыванию можно определить по формуле ГрандвуанеГорячкина [26 ] где вес катка, Н; ширина захвата катка, м; диаметр наружного барабана, м; объемный коэффициент смятия почвы, кг/м3. Из рисунка 2.11 и функциональной схемы экспериментального катка следует, что сила с которой наружный барабан будет воздействовать на почву (вес виброкатка) будет зависеть от веса наружного и внутреннего 59 барабана и силового воздействия µ(t), которое будет равно силе упругости подпружиненной системы , действующей на наружный барабан относительно внутреннего барабана. Из вышесказанного следует, что вес виброкатка будет равен где вес наружного барабана, Н; вес внутреннего барабана, Н; сила упругости, Н. Здесь жесткость подпружиненной системы, Н/м эксцентриситет, м. Сопротивление перекатыванию виброкатка будет равно Тогда полное тяговое сопротивление виброкатка будет определяться из выражения 60 Решая уравнения (2.49) при различных значениях скорости агрегата, жесткости пружин и числа шпор получим зависимости тягового сопротивления виброкатка, представленные на рисунках 2.15 а,б,в. Зависимость тягового сопротивления от скорости агрегата при С=9000Н/м Тяговое сопротивление,Н 600 500 400 300 200 N=16шт 100 N=8шт N=12шт 0 1,5 2 2,5 3 Скорость движения, м/с Тяговое сопротивление, Н Тяговое сопротивление, Н а) 600 Зависимость тягового сопротивления от скорости агрегата при С=7000Н/м 500 400 300 N=16шт N=8шт N=12шт 200 100 0 1,5 2 2,5 3 Скорость движения, м/с б) Зависимость тягового сопротивления от скорости агрегата при С=5000Н/м 600 500 400 300 N=16 шт N=8 N=12шт 200 100 0 1,5 2 2,5 3 Скорость движения, м/с в) Рисунок 2.15 - Зависимости тягового сопротивления виброкатка от скорости и жесткости пружины: а) при C=9000 Н/м ; б) при C=7000 Н/м ; в) при C=5000 Н/м 61 Из рисунка 2.15 следует, что тяговое сопротивление виброкатка изменяется по нелинейной зависимости и в большей степени зависит от скорости движения виброкатка и массы наружного и внутреннего барабанов. Выводы по главе: 1. На основании усовершенствованной в результате теоретических исследований функциональной схемы существующих конструкций почвообрабатывающих катков разработана конструкция виброкатка (патент №105561), позволяющая выравнивать плотность в верхних слоях почвы и работающая по принципу компенсации возмущающих воздействий, возникающих в процессе прикатывания. 2. На основании функциональной схемы и конструкции виброкатка определены его основные конструктивные параметры. 3. Получены математические зависимости кинематических показателей рабочих органов виброкатка. 4. Определены теоретические зависимости энергетических параметров работы виброкатка. 5. Установлены теоретические зависимости тягового сопротивления виброкатка от его конструктивно - технологических параметров. 62 ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Целью лабораторных экспериментальных исследований является выявление наиболее значимых факторов, влияющих на состояние и свойства почвы, обоснование параметров и режимов работы виброкатка, сопоставление расчётных и экспериментальных данных. Полевые опыты проводятся с целью проверки и уточнения режимов работы, оценки влияния факторов предпосевного прикатывания на полевую всхожесть растений. 3.1 Программа и методика проведения лабораторных исследований Программой проведения лабораторных экспериментов предусмотрено исследование влияния параметров и режимов работы почвообрабатывающего виброкатка, при его работе на различных по типу и механическому составу почвах, на изменение их физико-механических и технологических свойств, проверка сопоставимости расчётных и экспериментальных данных степени уплотнения почвы в зависимости от удельной нагрузки виброкатка, его конструктивных параметров, поступательной скорости движения. Для выполнения программы и реализации методики проведения лабораторных исследований нами разработана и изготовлена установка (рисунок 3.1). Установка состоит из следующих основных элементов: почвенного канала 15 с размещенной на нем подвижной тележкой 1, состоящей из рамы 2 на которой установлено силовое оборудование: электродвигатель 5 и гидронасос 3 для привода гидравлической навески 6. Гидравлическая навеска соединена с экспериментальной рамой 7, на которой установлен испытуемый 63 виброкаток 8. С помощью гидроцилиндра 4 (ГЦ – 75x200), распределительных шлангов, распределителя Р80 – 2/1 – 22, насоса 3 и 2 3 11 12 10 13 9 5 4 6 7 14 15 1 а) б) Рисунок 3.1 - Экспериментальная установка: а) схема установки; б) установка в сборе электродвигателя 5 (АИР90L6Y3, P=1,5кВт) осуществляется регулирование величины подъема экспериментальной рамы 7. В качестве силового агрегата 8 64 приводной станции использовали электродвигатель 9 А02–61–6, Р=10 кВт, который с помощью гидропередачи 10, состоящей из гидронасоса и гидромотора, через цепную передачу 11 передает вращение на барабан 12, соединенный через трос 13 с креплением 14 силовой установки. Скорость движения тележки задается изменением подачи гидравлической жидкости на гидронасос. Подготовка почвы для опытов, проводимых на почвенном канале, проходила следующим образом. За сутки до начала опытов проводили увлажнение и рыхление почвы. Через 2 часа почву уплотняли и выравнивали с помощью выравнивающего бруса. Для увлажнения почвы и поддержания значения влажности в заданных пределах применялся метод искусственного дождевания. Влажность и плотность почвы доводилась до величин, соответствующих условиям работы катков при предпосевной обработке почвы в условиях Приморского края [103, 106]. 3.2 Определение физико-механических свойств почвы 3.2.1 Определение влажности почвы Сущность метода заключается в определении потери влаги при высушивании почвы. Предельное значение суммарной относительной погрешности метода при доверительной вероятности Р= 0,95 составляет: 7% - при влажности почвы до 10% 5% - при влажности почвы свыше 10% Отбор, упаковку, транспортировку проб проводили согласно известной методике [6, 13, 21, 36]. Для взвешивания использовали весы лабораторные четвёртого класса точности с наибольшим пределом взвешивания -100 грамм по ГОСТ 2410488 (рисунок 3.2). Процесс сушки почвенных образцов осуществляли в сушильном шкафу. Образцы с почвой помещали в весовые алюминиевые бюксы ВС – 1 (рисунок 3.3) [36]. 65 Рисунок 3.2 - Весы Почвенные пробы помещали в пронумерованные, высушенные и взвешенные бюксы и закрывали их крышками. Бюксы взвешивали с погрешностью не более 0,1 грамма. Почву высушивали до постоянной массы при температуре 105 градусов Цельсия в течение пяти часов [21]. Рисунок 3.3 - Бюксы в сушильном шкафу 66 Массовое отношение влаги в почве (W) в процентах вычисляли по формуле [13, 36] где – масса влажной почвы с бюксой и крышкой; – масса высушенной почвы с бюксой и крышкой; – масса пустой бюксы с крышкой. 3.2.2 Определение твердости почвы Способность почвы сопротивляться проникновению в неё какого–либо деформатора называют твердостью, которую определяют твердомерами [70]. Существует несколько способов определения твердости почвы. Наиболее широкое применение получили приборы, действие которых основано на внедрении в почву металлического наконечника с различной площадью основания. Твердость почвы определяли твердомером (рисунок 3.4). Рисунок 3.4 - Твердомер Ревякина Ревякина 67 Устанавливали прибор на почву и погружали наконечник на глубину пахотного слоя 0,15…0,25 м равномерным давлением на рукоятку. Записывали три диаграммы твердости почвы на различных участках почвенного канала перед каждым опытом. По формуле (3.2) находили среднюю твердость почвы в горизонтах 0,00…0,10 м; 0,10…0,20 м и 0,20…0,30 м. По полученным диаграммам определяли твердость почвы на требуемой глубине n pс hk i 1 nS , (3.2) где n - число замеров; i = 1,2 …., n; h – ордината диаграммы твердости,см3; k – жесткость пружины, Н/см; S- площадь поперечного сечения плунжера, см2. 3.2.3 Определение объемной массы почвы Объемной массой называется масса 1 см3 абсолютно сухой почвы в ее естественном сложении. Объемная масса характеризует взаимное расположение почвенных частиц и выражается в г/см3 [13, 30]. Метод определения объемной массы заключается в том, что заостренным снизу стальным цилиндром, объем которого V=500 см3, из почвы вырезается определенный объем без нарушения структуры, который затем тщательно, без потерь, выкрашивается на бумагу или в алюминиевую бюксу. Образец почвы размельчается, тщательно перемешивается и взвешивается с точностью до 0,1 г, затем, сразу после взвешивания, из него берется две пробы по 15-20 г в обычные бюксы и определяется влажность. Определение в каждом слое проводится в трех-четырехкратной повторности. Объемная масса почвы рассчитывается по формуле 68 где - масса абсолютно сухой почвы, гр; - обьем цилиндра, см3. 3.2.4 Определение структурности почвы Для определения коэффициента структурности использовали метод просеивания воздушносухой почвы. При этом применялся набор сит с отверстиями от 0,25 до 10 мм (рисунок 3.5). Образцы почвы брали послойно через 50 мм на глубину до 200 мм, по возможности не нарушая её целостности и помещали на верхнюю чашу сит. Тщательным, равномерным покачиванием в течении 10 – 15 минут производили сортировку образца на фракции по соответствующим размерам. Затем полученные размеры взвешивали на весах ВЛК – 5. Расчёт коэффициента структурности производили по формуле [13] где коэффициент структурности; сумма агрегатов от 0,25 до 10 мм, в%; b сумма агрегатов меньших 0,25 и больших 10 мм, в %. Рисунок 3.5 - Сита для определения структурности почвы 69 3.3 Определение основных кинематических параметров катка 3.3.1 Определение величины скольжения катка Одним из основных кинематических параметров катков, влияющих на их эффективную работу, является скольжение. Величину скольжения рассчитывали в следующей последовательности: на участке заданной длины измерялось количество оборотов катка и путь, пройденный катком, далее по известной формуле находили коэффициент скольжения [63, 102] где путь, пройденный центром катка; фактическое расстояние, пройденное катком. , где (3.6) диаметр катка; число оборотов катка. Число оборотов катка и пройденный путь определяли с помощью датчиков, представленных на рисунке 3.6, 3.7. С целью повышения точности измерения, датчик имеет 11 пар контактов. За один оборот колеса формируется 11 импульсов. Информация с датчиков оборотов подается на один из дискретных каналов аппаратуры ЭМА–П. Для определения текущей скорости в каждом опыте перед началом испытаний проводилась проверка встроенного в аппаратуру таймера. Рисунок 3.6 - Общий вид датчика оборотов катка 70 Рисунок 3.7 - Схема расположения датчика пути и его общий вид 3.3.2. Исследование траектории шпоры и амплитуды колебания внутреннего барабана Одним из основных параметров, определяющих эффективность работы катка и его энергоемкость, является характер траектории движения шпоры в почве и амплитуды колебания внутреннего барабана. Для исследования данных параметров у одного края катка был установлен экран из органического стекла, с нанесенной на нем масштабной сеткой и с помощью цифровой видеокамеры производилась съемка (рисунок 3.8). В качестве упругих элементов, связывающих наружный барабан с внутренним барабаном, использовался комплект пружин (рисунок 3.9). Рисунок 3.8 - Скоростная видеосъемка движения шпоры катка 71 а) б) в) г) Рисунок 3.9 - Комплект пружин для проведения экспериментов: а) С=5000 Н/м; б) С=7000 Н/м; в) С=9000 Н/м; г) С=11000 Н/м 3.4 Определение тягового сопротивления катка Основным показателем энергоемкости процесса прикатывания почвы является тяговое сопротивления катка (Rк). Определение его в условиях эксплуатации необходимо для выбора наиболее производительного состава агрегата и режимов его работы; установления технически обоснованных норм выработки и расхода топлива; обеспечения контроля за техническим состоянием тракторов и сельскохозяйственных машин, правильностью их регулировок. 72 Для определения величины тягового сопротивления использовалась аппаратура, состоящая из тензометрического датчика 1 (тензорезистора), датчика оборотов 2, отметчиков времени опыта 3, усилительно- преобразовательной аппаратуры 4 и приборов регистрации опыта 5. Блок– схема включения аппаратуры представлена на рисунке 3.10 [22, 92, 112]. 1 5 4 2 3 Рисунок 3.10 - Блок–схема управления измерительного оборудования Тензометрический датчик (рисунок 3.10, рисунок 3.11) 1 служит для измерения усилия, предаваемого на экспериментальную установку от привода силовой установки. Через отдельный кабель измерения передаются на прибор регистрации опыта. Контактный датчик оборотов 2 располагается на валу катка. Датчик оборотов связан с прибором регистрации опыта отдельным кабелем. Отметчик времени опыта 3, получая импульсы от датчика оборотов, фиксирует время опыта. Усилительно–преобразовательная аппаратура 4 служит для повышения надежности сигнала и бесперебойного питания измерительного оборудования. Она соединяется с источником постоянного тока (12V). Прибор регистрации опыта 5 служит для считывания 73 поступающих импульсов от датчиков и выдачи их на цифровую панель, а также для подготовки к цифропечати сигналов, поступающих с аналоговых и дискретных каналов и канала времени в соответствии с программой опыта. Рисунок 3.11 - Тензометрический датчик С целью повышения чуствительности тензорезисторы в датчике наклеены и соеденены по мостовой схеме (рисунок 3.12) [15, 22, 64, 77, 81, 92 ]. Два тензорезистора марки 1 ПКП–10–200 ХА воспринимают деформацию сжатия, два деформацию растяжения. При этом тензорезисторы, воспринимающие одинаковую деформацию, находятся в противоположных плечах моста. К одной из диагоналей моста подается питание (U другой снимается измеряемый сигнал (U м), т), поступающий а с на соответствующий канал измерения момента прибора ЭМА – П (рисунок 3.13). 74 RТ раст. RТ сжат. U пит. (12 В) U изм. + RТ раст. RТ сжат. Рисунок 3.12 - Мостовая схема соединения тензорезисторов тензометрического узла 1 2 I 3 4 III ТД ТД АЦП БВУ ТД ТД II III К датчикам пути + II БП S N 6 12 В – Рисунок 3.13 - Блок – схема аппаратуры ЭМА – П: 1-тензодатчики; 2-блок входных устройств; 3-электронный блок; 4-аналого–цифровой преобразователь АЦП; 5-блок регистрации опыта; 6-блок питания 5 75 Поверку и тарировку тензометрической аппаратуры ЭМА–П проводили с помощью тарировочного стенда Д–20, и динамометра (ДПУ– 0,5…2 ) (рисунок 3.14). Рисунок 3.14 - Тарировочный стенд Порядок выполнения работы по тарированию динамометра. 1. Блок питания, блок управления, источник питания устанавливаем на столе. 2. С помощью кабелей соединяем аккумулятор, блок питания, электронный блок, тензометрический узел. 76 При подсоединении блока питания к аккумулятору соблюдаем полярность, которая указана на клеммах. Аналоговые датчики (тензомосты) подключаем при помощи экранированных кабелей. 3. Устанавливаем динамометр на тарировочный стенд, соединив его с тензозвеном. 4. Отжимаем все переключатели на блоке индикации, затем нажимаем кнопку "Питание". Пользуясь переключателем "Контроль", проверяем наличие и величину входных и выходных напряжений на блоке питания, на тензометрическом мосту, на дифференциальном усилителе канала, на процессоре и величину потребляемого тока (J т ≤ 4,5 А). 5. Проверяем работоспособность электронного блока и таймера. Для этого нажимаем кнопку "Контроль", переключатель "Время опыта" устанавливаем в положение "7,5 сек". Нажимаем кнопки "Дискретные" канала "С" и кнопку "Пуск". При этом на индикаторе начнется отсчет времени и, если блок индикации каналов "Датчики оборотов" и таймер исправны, то после 7,5 сек. отсчета на индикаторе появится цифра "0,75" или "0,76". Измерение проводили в трехкратной повторности. 6. После проверки аппаратуры на исправность, приступаем к балансировке канала "М". Для этого нажимаем последовательно кнопки "Баланс", индикации канала "М" с силовым датчиком "120 М", "Пуск". Переключатель "Масштаб" канала "М" устанавливаем в положение "2" и грубым, а затем точными потенциометрами "Баланс", добиваемся чередования нуля с первой значащей цифрой. 7. После балансировки приступаем к проведению тарирования. Проводим равномерную загрузку тензоузла в диапазоне 0…5000 Н и разгрузку в обратном диапазоне 5000…0 Н. Для более точной тарировки проводим по 5 повторностей для каждого значения нагрузки. Результаты заносим в таблицу и находим среднее арифметическое при каждой загрузке. 77 Таким же образом проводим тарировку на 3 и 4 диапазонах канала "М". По полученным данным строим графики загрузки на каждом диапазоне. Тарировачный график тензодатчика представлен на рисунке 3.15. 750 Д (число импульсов) 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 490 980 1470 1962 2452 2943 3433 3924 4414 F,н Рисунок 3.15 - Тарировочный график тензометрического датчика 3.5 Планирование многофакторного эксперимента Критерием оценки эффективности работы виброкатка является плотность почвы, которая создается в верхних слоях после его прохода. Анализ научных трудов В.Н. Макарова, Э.Ю. Нугиса, А.В. Пономарева, А.А. Моисеенко показал, что оптимальная плотность почвы для развития растений 78 в условиях Приморского края должна составлять: слой 0-5 см - 0,96-1,1 г/см3; слой 5-10 см - 1,17-1,24 г/см3 [7, 9, 43, 56, 91, 100, 103, 106, 107, 129]. Теоретические исследования работы виброкатка показали, что на процесс уплотнения почвы будут влиять следующие параметры (факторы): 1) скорость движения катка; 2) диаметр шпоры; 3) число шпор по диаметру барабана; 4) жесткость пружин. Для выяснения совокупности влияния всех факторов на степень уплотнения и выявления оптимальных параметров виброкатка необходимо провести многофакторный эксперимент. Планирование эксперимента связано с нахождением зависимости критерия оптимизации (плотности почвы) от величины варьирующих параметров, поэтому после постановки задачи общий вид модели объекта исследований можно записать в виде функции [1, 24, 25, 65, 71, 75, 108, 113] где Y – критерий оптимизации, величина которого контролируется в ходе эксперимента; x1, x2, x3, …, xn – факторы, которые решено варьировать при проведении эксперимента. Результаты эксперимента чаще всего выражаются математической моделью в виде полинома, который является отрезком ряда Тейлора n n n i 1 i j i 1 Y b0 bi xi bij xi x j bii xi2 , (3.8) где b0, bi, bij, bii – коэффициенты регрессии; n – количество факторов; i – порядковый номер фактора (столбца матрицы). В настоящее время разработаны специальные планы эксперимента, которые позволяют найти численные значения всех коэффициентов регрессии и оценить ошибки эксперимента. Наиболее предпочтительным 79 видом планирования является ротатабельное планирование второго порядка, которое включает в себя полнофакторные эксперименты, эксперименты в «звездных» и нулевых уровнях [75]. Для проведения многофакторного эксперимента необходимо определить область существования варьирующих факторов. 1. Скорость (V) движения агрегата. Согласно методике испытания почвообрабатывающих катков [90] и учитывая плечо «звездного» уровня α исследования осуществляем при скоростях от 4,5 км/ч до 12 км/ч. 2. Диаметр (d) и число шпор (N). Для почв Приморского края радиус области пластического разрушения колеблется в зависимости от модуля деформации грунта от 1,63d до 3,15d. Глубина распределения ядра уплотнения будет равна Н=(5..6)d [91] (рисунок 3.16). Тогда исходя из выше сказанного и учитывая прочностные свойства деформаторов применяем d=20...30 мм. Шаг расстановки шпор принимаем равным 100…150 мм. Число шпор по диаметру барабана согласно условию образования ядра уплотнения будет изменяться в пределах 10-14 штук. d d H D Рисунок 3.16 - Схема к определению диаметра и шага расстановки шпор 3. Жесткость пружины (C). 80 Из ранее проведенного расчета устойчивости подпружиненной системы диапазон изменения жесткости принимаем в пределах 7000 - 11000 Н/м. Согласно вышесказанному, значения интервалов варьирования независимых переменных факторов будут иметь значения, приведенные в таблице 3.1. Таблица 3.1 – Кодирование интервалов варьирования независимых переменных факторов Наименование уровней варьирования факторов шаг варьирования звездный уровень верхний уровень нулевой уровень нижний уровень звездный уровень Физическое значение Кодовые варьируемых факторов значения факторов х1 х2 х3 х4 – 2 2000 2 2 +2 12 13000 29 16 Наименование факторов и их единицы измерения х1– Скорость, км/ч; х2– Жесткость, Н/м; х3– Диаметр шпор. +1 10,5 11000 27 14 мм; х4 – Число шпор, 0 8,5 9000 25 12 –1 6,5 7000 23 10 –2 4,5 5000 21 8 шт. 81 Для проведения многофакторного эксперимента использовалась матрица для центрального композиционного ортогонального плана типа 24 представленная в таблице 3.2. Опыты в эксперименте проводили при трехкратной повторности согласно общей методике экспериментального исследования, при доверительной вероятности α = 0,95 и ошибке измерений ε = ± 3σ , где σ – среднее квадратическое отклонение результатов опытов (стандарт) [65]. Определяли математическое ожидание, являющееся наиболее вероятным значением измеряемой величины при данном количестве измерений, которое для нормального закона распределения равно среднеарифметическому значению где ai – результат измерения (опыта); n – число измерений (опытов). Находили дисперсию случайной величины: Определяли среднее квадратическое отклонение (стандарт): Далее определяли коэффициент вариации качества. Обработка результатов эксперимента проводилась по следующей методике [65, 108] . Уравнение регрессии в общем виде Ортогональность центрального композиционного плана обеспечивается подбором звездного плеча α. Значение звездного плеча выбирается в зависимости от количества факторов [75]. 82 Таблица 3.2 – Матрица планирования многофакторного эксперимента Системы № опыта опытов х1 х2 ПФЭ ПФЭ ПФЭ ПФЭ Опыты в "Звездных" точках Опыты в центре плана 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 27 29 30 31 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 2 -2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Значение кодируемых факторов х3 х4 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 х1² х2² х3² х4² х1х2 х1х3 х1х4 х2х3 х3х4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 4 4 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 1 1 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 83 Коэффициенты регрессии b0 , b1, … , bi, b12, … , bij , b11, … , bii , определяются независимо друг от друга по формулам где -коэффициенты учитывающие число факторов [65]. Дисперсия коэффициентов регрессии определяется по формуле Дисперсия b0 определяется по формуле Проверка на исключение резковыделяющихся значений в опытах осуществлялась по критерию Стьюдента [16] с т где tрасч и tтаб – расчетное и табличное значения t – критерия; – резковыделяющееся и среднее (исключая yi) значения в выборке; S ¹ – среднеквадратичное (стандартное) отклонение. Оценкой для математического ожидания служит выборочное среднее [97] 84 где n – количество опытных значений (без yi¹ ). В качестве оценки дисперсии воспроизводимости используется средняя дисперсия с где m – число параллельных опытов. Значимость коэффициентов проверяется по критерию Стьюдента [108] где с Если tj >tт при заданном уровне достоверности, то оценку bj признают значимой. Адекватность уравнений проверяется по критерию Фишера [75] т где S2ад – дисперсия адекватности. Дисперсия адекватности определяется по формуле [113] где l – число значимых коэффициентов в уравнении регрессии; – значение выходного параметра, вычисленное по уравнению регрессии. При проведении анализа экспериментальных исследований показателей работы виброкатка использовалась ПЭВМ со стандартным программным обеспечением Microsoft Excel. 85 Выбранные методики проведения экспериментальных исследований, разработанные технические средства и контрольно-измерительные приборы позволят провести экспериментальные исследования по изучению влияния конструктивных и технологических параметров виброкатка на показатели качества уплотнения почвы и провести экспериментальные исследования по установлению оптимальных параметров основных варьирующих факторов. 86 ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 4.1 Результаты лабораторных исследований 4.1.1 Исследование распределения твердости и выровненности плотности почвы после прохода катков Исследования проводились на почвенном канале путем измерения твердости и выравнивания плотности почвы после прохода экспериментального виброкатка и базового кольчато-шпорового катка (рисунок 4.1) а) б) Рисунок 4.1 - Исследование равномерности уплотнения почвы: а) виброкаток; б) кольчато-шпоровый каток 87 Для подтверждения гипотезы о случайном характере изменения твердости почвы были проведены исследования, результаты которых Твердость почвы , Н/см² представлены на рисунке 4.2. 12 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 Номер опыта (интервал измерения твердости, S=80мм) Рисунок 4.2 - Характер распределения твердости почвы Из рисунка 4.2 следует что распределение твердости почвы имеет случайный характер, то есть является стохастатическим возмущающим воздействием, действующим на элементы конструкции виброкатка. Результаты исследования степени выравнивания плотности почвы в зависимости от конструкции катка представлены на рисунках 4.3, 4.4. Из сравнительных результатов исследования равномерности уплотнения почвы следует, что после прохода кольчато-шпоровым катком равномерность распределения плотности почвы увеличилась на 18% относительно первоначального состояния почвы. Это объясняется особенностью его функциональной схемы (невозможностью контролировать возмущающее воздействие экспериментальным (твердость виброкатком почвы)). равномерность После уплотнения прохода почвы увеличилась на 59,6% относительно плотности почвы до прохода, это достигается за счет внесения в функциональную схему виброкатка дополнительных элементов, позволяющих контролировать возмущающее воздействие (твердость почвы). 112 а) 88 б) в) Плотность до прохода катка 3ККШ-6; Плотность после прохода катка 3ККШ-6 Рисунок 4.3 – Результаты лабораторных исследований равномерности уплотнения почвы катком 3ККШ-6: а – опыт на первом участке; б – опыт на втором участке; в – опыт на третьем участке 112 а) 89 б) в) Плотность до прохода экспериментального катка; Плотность после прохода экспериментального катка Рисунок 4.4 – Результаты лабораторных исследований равномерности уплотнения почвы экспериментальным катком: а – опыт на первом участке; б – опыт на втором участке; в – опыт на третьем участке 90 Анализ результатов исследования структуры почвы (таблица 4.1) показал, что после прикатывания содержание в почве частиц, обеспечивающих наилучшую воздухоемкость и влагоемкость, по сравнению с первоначальным состоянием почвы, увеличилось на 4,3% после прохода кольчато-шпоровым катком и на 6% после прохода экспериментальным. В результате улучшается водно-воздушный режим питания корневой системы растений. Таблица 4.1-Влияние прикатывания различными видами катков на структуру почвы Варианты опыта Слой, см Фракции, в % >1,0 мм <1,0мм Не прикатано (контрольный) 0-5 75,3 24,7 Каток 3ККШ-6 0-5 79,6 20,4 Экспериментальный каток 0-5 81,3 18,7 Нами проводились исследования изменения плотности почвы после прохода экспериментальным катком в зависимости от изменения влажности в пределах значений, установленных агротехническими требованиями для Плотность почвы, г/см3 данного вида операции (рисунок 4.5). 1,16 1,14 1,12 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Влажность, φ % При жесткости пружины С=7000 Н/м При жесткости пружины С=11000 Н/м Рисунок 4.5 - Влияние влажности почвы на степень уплотнения 25 91 Из рисунка 4.5 следует, что при числе шпор равном 8, жесткости пружины 7000 Н/м и увеличении влажности почвы от 16% до 25% степень ее уплотнения увеличивается на 5%, при жесткости пружины 11000 Н/м плотность почвы увеличивается на 6,8%. При числе шпор равном 16, жесткости пружины 7000 Н/м и изменении влажности почвы от 16% до 25% степень ее уплотнения увеличивается на 4,7%, при жесткости пружины 11000 Н/м плотность почвы увеличивается на 10,3%. 4.1.2 Исследование кинематических параметров Известно, что качество и режим работы почвообрабатывающего катка зависит от его кинематических параметров. Одним из основных кинематических параметров, влияющих на качество работы катка, является скольжение, показывающее, какую часть пути каток движется «юзом» (скользит) при этом совершая уплотнение верхних слоев почвы (деформированное скольжение). Для сравнения величины скольжения разработанного катка с кольчатошпоровым нами были проведены опыты по определению данного параметра (рисунок 4.6) [126]. а) б) Рисунок 4.6 - Установка для исследования скольжения: а) модель кольчато-шпорового катка с датчиком оборотов; б) виброкаток с датчиком оборотов 92 С этой целью на экспериментальную установку монтировался датчик числа оборотов катка. Количество шпор на экспериментальном катке изменялось от 8 до 16, а жесткость пружин составляла от 7000 Н/м до 11000 Н/м. Скорость движения установки составляла от 0,83 до 2,5 м/с. Результаты исследований представлены на рисунке 4.7. Скольжение, ϵ С=11000 Н/м 0,35 16 шпор 0,3 14 шпор 0,25 12 шпор 0,2 0,15 10 шпор 0,1 8 шпор 0,05 3ККШ-6 0 0,5 1,5 2,5 Скорость, м/с а) 0,25 Скольжение, ϵ С=7000Н/м 16 шпор 14 шпор 12 шпор 10 шпор 8 шпор 3ККШ-6 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,5 1,5 2,5 Скорость, м/с б) Рисунок. 4.7 - Зависимость скольжения катка от скорости движения Анализ результатов исследования скольжения показал, что с увеличением скорости перемещения скольжение кольчато-шпорового катка уменьшается по линейной зависимости, а виброкатка уменьшается по криволинейной. Это объясняется тем, что при малых скоростях за счет того, что шпоры соединены шарнирно с внутренним барабаном, каток движется 93 «юзом», при увеличении скорости за счет сил инерции «юз» уменьшается, следовательно, уменьшается и скольжение. Уменьшение скольжения при снижении числа шпор объясняется увеличением площади контакта наружного барабана с почвой. Из рисунка 4.7 следует, что с увеличением скорости уменьшается деформация сдвига в верхних слоях почвы, тем самым увеличивается воздухоемкость и влагоемкость почвы. Наиболее предпочтительным является использование катка при скорости движения более 2 м/с с жесткостью пружин 7000 Н/м. 4.1.3 Исследование траектории движения шпор экспериментального и серийного катка При исследовании траектории движении шпор экспериментального и серийного катков (рисунок 4.8) были получены слепки шпор (рисунки 4.9, 4.10). При наложении траектории, полученной расчетным путем, на слепок следа, полученный в результате эксперимента (рисунок 4.8), установлено, что аппроксимированная расчетов кривая, полученная перемещения конца шпоры в результате теоретических в почве, совпадает экспериментальным слепком с доверительной вероятностью от 0,83 до 0,98. а) б) Рисунок 4.8 - Исследование характера траектории движения шпор: а) кольчато-шпорового катка; б) виброкатка с 94 60 40 20 0 0 10 20 30 y = -0,045x2 + 2,349x - 4,113 R² = 0,839 а) 60 40 20 0 0 10 20 y = -0,045x2 + 1,894x + 3,827 R² = 0,906 30 б) 60 40 20 0 y = -0,0792x2 + 4,5208x - 14,068 0 R² = 0,9876 10 20 30 40 в) Рисунок 4.9 - Теоретическая и экспериментальная траектории перемещения шпоры в почве: а) при С=5000 Н/м; б) С=7000 Н/м; в) С=9000 Н/м 95 Рисунок 4.10 - Экспериментальная траектория перемещения шпоры кольчато-шпорового катка Сравнительный анализ характера траектории движения шпор виброкатка и кольчато-шпорового катка показал, что интенсивность крошения виброкатком верхнего слоя почвы выше, чем у кольчатошпорового. 4.1.4 Исследование устойчивости движения катка Одним из факторов, характеризующих устойчивое движение катка является амплитуда колебания его внутреннего барабана. Установлено (рисунок 4.11), что с уменьшением жесткости подпружиненной системы амплитуда колебания внутреннего барабана увеличивается, а с увеличением уменьшается. При жесткости пружин менее 5000 Н/м наблюдается резкое увеличение амплитуды колебаний и система становится неустойчивой, то есть не возвращается в исходное состояние после прекращения силового воздействия на нее. При жесткости пружин более 12000 Н/м амплитуда колебаний минимальна и стремится к постоянному значению, это связано с 96 инерционностью подпружиненной системы. Следовательно, оптимальная жесткость пружин лежит в интервале от 5000 Н/м до 13000 Н/м. Скорость v=2 м/с 60 50 Амплитуда, мм 16 шпор 40 8 шпор 30 20 10 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Жесткость пружины, Н/м Рисунок 4.11 - Зависимость амплитуды колебаний от скорости движения 4.1.5 Исследование эксцентриситета внутреннего барабана Анализ теории перемещения виброкатка показал, что параметром, влияющим на характер траектории движения шпор в почве, является вертикальное смещение внутреннего барабана (эксцентриситет). Результаты исследования влияния количества шпор с пружинами разной жесткости на величину смещения (эксцентриситета) внутреннего барабана (рисунок 4.12) показывают, что с увеличением числа шпор увеличивается эксцентриситет вследствие увеличения площади контакта шпор с почвой. При уменьшении 97 диаметра шпор при постоянной жесткости подпружиненной системы величина эксцентриситета уменьшается. Также из результатов исследования зависимости эксцентриситета от жесткости, числа шпор и их диаметра следует, что с достижением эксцентриситетом критических значений подпружиненная система становится неустойчивой. Эксцентриситет,мм 40 35 y = 2,6x + 17,2 R² = 0,9941 y = 3,3x + 20,7 R² = 0,9973 30 25 20 С=11000Н/м 15 С=9000Н/м y = 2,6x + 12,2 R² = 0,9941 10 С=7000Н/м 5 0 8 10 12 14 16 Число шпор (шт) а) при d=25мм Эксцентриситет, мм 35 y = 2,9x + 17,7 30 25 y = 2,8x + 13,6 С=11000Н/м 20 С=9000Н/м y = 2,6x + 9,8 15 С=7000Н/м 10 5 8 10 12 14 16 Число шпор (шт) б) при d=20мм Рисунок 4.12- Зависимость эксцентриситета от числа шпор 98 4.1.6 Определение тягового сопротивления катка На основании разработанной нами методики определяли величину тягового сопротивления в зависимости от скорости движения катка. Результаты теоретического и экспериментального исследований приведены на рисунке 4.13. Тяговое сопротивление, Н 600 y = 47,714x2 - 10,143x + 109 R² = 0,9982 500 400 y = 59,491x2 + 5E-13x + 37,732 R² = 1 300 Теоретическая зависимость Экспериментальная зависимость 200 100 0 0 0,5 1 1,5 Рабочая скорость, м/с 2 2,5 3 Рисунок 4.13 - Зависимость тягового сопротивления от скорости движения виброкатка Из рисунка 4.13 следует, что теоретическая и экспериментальная зависимости влияния скорости движения на тяговое сопротивление виброкатка согласуются в зоне доверительного интервала на всём участке исследуемой области эксперимента. Теоретическая и экспериментальная зависимости изменяются по закону параболы. С увеличением скорости движения резко возрастает сопротивление перекатыванию, что объясняется конструктивными особенностями экспериментального катка. Результаты исследования тягового сопротивления, возникающего при движении кольчато-шпорового катка, представлены на рисунке 4.14. Из данного рисунка следует, что тяговое сопротивление в зависимости от скорости изменяется по линейной зависимости. Из анализа рисунков 4.13 и 4.14 следует, что при скорости движения 2,5 м/с тяговое сопротивление экспериментального катка на 58% выше, чем у кольчато-шпорового. 99 Тяговое сопротивление, Н 300 290 280 270 260 250 240 y = 2,2857x2 - 16,457x + 274,6 R² = 0,9923 230 220 210 200 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Скорость, м/с Рисунок 4.14 - Зависимость тягового сопротивления кольчато-шпорового катка от скорости движения 4.2 Результаты многофакторного эксперимента Для обоснования оценки влияния варьирующих факторов на плотность почвы по длине матрицы планирования и результатам эксперимента были составлены уравнения регрессии второго порядка, которые имеют вид: а) для слоя 0-5 см (4.1) б) для слоя 5-10 см -0,0083643 (4.2) 100 Согласно [108] был произведен расчет адекватности уравнения по критерию Фишера и значимости коэффициентов. В результате расчета установлено, что все регрессионные уравнения адекватны и все коэффициенты, входящие в них, значимы. Для удобства расчета проводим раскодирование регрессионных уравнений с учетом формулы перехода к именованным величинам: где xi – кодированное значение фактора (+2, 0, –2); yi – натуральное значение фактора (именованная величина в размерности фактора; y0i – натуральное значение фактора на нулевом уровне; е – натуральное значение интервала (шага) варьирования фактора где i , xi – значение факторов на верхнем и нижнем уровне соответственно. Запишем уравнение регрессии в раскодированном виде с учетом формулы перехода к именованным величинам для каждого слоя почвы: слой 0-5см 101 слой 5-10см После преобразований раскодированные уравнения примут вид: Для определения значений факторов, обеспечивающих оптимальное уплотнение почвы, составили для кодированного уравнения систему дифференциальных уравнений, представляющих частные производные по всем четырем факторам [108] Для слоя 0-5 см 102 Для слоя 5-10см Приравнивая к нулю частные производные и решая систему уравнений относительно неизвестных, определили оптимальные значения факторов в кодированном виде: для слоя 0-5см: для слоя 5-10см: 1=0,6787; 1=0,5029; 2=-2,81158; 2=-0,879; 3=-0,9899; 3=-1,9184; 4=1,1466. 4=-0,2137. Далее определяем оптимальные значения раскодированных факторов и параметра оптимизации по соотношению (4.3), согласно которому: При раскодировке закодированных факторов оптимальными параметрами виброкатка установлены следующие: скорость - 9,5 км/ч; число шпор - 12; жесткость пружины - 7342 Н/м; диаметр шпоры - 23 мм. Решив раскодированные уравнения регрессии, используя оптимальные значения факторов, получили оптимальное значение критерия оптимизации (плотность почвы) для каждого из почвенных слоев: 0-5 см ρ= г см ; 5- 103 10 см ρ= г см . Полученные значения критерия оптимизации входят в интервал допустимых оптимальных значений плотности почвы. Для анализа парного влияния рассматриваемых факторов на критерий оптимизации построены поверхности отклика (рисунки 4.15, 4.16, 4.17, 4.18, 4.19, 4.20). Поверхности отклика для слоя 0-5 см. Поверхность отклика при варьировании жесткости и скорости приведена на рисунке 4.15. Уравнение регрессии при нулевом уровне диаметра шпор и числа шпор: 0,82-0,84 0,84-0,86 4,5 7 9,5 11000 5000 12 8000 Скорость (км/ч) 0,86-0,88 Плотность (г/см3) 1,04 1,02 1 0,98 0,96 0,94 0,92 0,9 0,88 0,86 0,84 0,82 0,88-0,9 0,9-0,92 0,92-0,94 0,94-0,96 0,96-0,98 0,98-1 1-1,02 1,02-1,04 Жесткость пружины (Н/м) Рисунок 4.15 – Поверхность отклика ρ = f(V, C) при нулевом уровне d= 25мм, N=12 шт. Поверхность отклика при варьировании жесткости и диаметра шпоры приведена на рисунке 4.16. Уравнение регрессии при нулевом уровне скорости и числе шпор: 104 1,1 1,08 1,04 1,02 1 21 0,98 24 0,96 27 Диаметр 5000 шпоры, (мм) 7000 9000 Плотность (г/см3) 1,06 1,08-1,1 1,06-1,08 1,04-1,06 1,02-1,04 1-1,02 0,98-1 0,96-0,98 0,94-0,96 0,94 13000 11000 Жесткость пружины (Н/м) Рисунок 4.16 – Поверхность отклика ρ = f(d,C) при нулевом уровне V= 8,5км/ч, N=12 шт. Поверхность отклика при варьировании жесткости и числа шпор (рисунок 4.17). Уравнение регрессии при нулевом уровне скорости и диаметра шпор: Плотность почвы г/см³ 1,1 1,08 1,08-1,1 1,06 1,06-1,08 1,04-1,06 1,04 1,02-1,04 1,02 13000 1-1,02 9000 1 8 9 10 5000 11 12 13 14 15 16 Число шпор , шт Рисунок 4.17 - Поверхность отклика ρ = f(N,C) при нулевом уровне V= 8,5 км/ч , d=25 шт. 105 Из представленных поверхностей отклика (рисунок 4.15, 4.16, 4.17) влияния кинематических и конструктивных параметров катка на критерий оптимизации (плотность почвы) в слое 0-5 см следует, что наиболее благоприятный кинематический режим работы катка будет в интервале скорости от 7 до 9,5 км/ч при следующих конструктивных параметрах: жесткость пружин 6000-8000 Н/м, число шпор 12 штук, диаметр шпоры 21-23 мм. Учитывая особенность изменения величины скольжения катка (рисунок 4.7) целесообразно эксплуатировать его при скорости 9,5 км/ч. Поверхности отклика для слоя 5-10 см. Поверхность отклика при варьировании жесткости и скорости (рисунок 4.18). Уравнение регрессии при нулевом уровне диаметра шпор и числа Плотность (г/см³) шпор: 1,25 1,225 1,2 1,175 1,15 1,125 1,1 1,075 1,05 1,025 1 11000 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 Скорость (км/ч) 11,5 12,5 5000 1,225-1,25 1,2-1,225 1,175-1,2 1,15-1,175 1,125-1,15 1,1-1,125 1,075-1,1 1,05-1,075 1,025-1,05 1-1,025 Жесткость пружины ( Н/м) Рисунок 4.18 – Поверхность отклика ρ = f(V,C) при нулевом уровне d= 25мм, N=12 шт. Поверхность отклика при варьировании числа шпор и скорости (рисунок 4.19). Уравнение регрессии при нулевом уровне диаметра шпор и числа шпор: 106 1,26 Плотность (г/см3) 1,24 1,24-1,26 1,22-1,24 1,2-1,22 1,18-1,2 1,16-1,18 1,14-1,16 1,12-1,14 1,1-1,12 1,22 1,2 1,18 1,16 1,14 11000 1,12 1,1 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Число шпор (шт) 5000 Жесткость пружины (Н/м) Рисунок 4.19 – Поверхность отклика ρ = f(N,C) при нулевом уровне d= 25мм, V=8,5 км/ч. Поверхность отклика при варьировании жесткости и диаметра шпор (рисунок 4.20). Уравнение регрессии при нулевом уровне диаметра шпор и числа шпор: 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1,25-1,3 1,2-1,25 1,15-1,2 1,1-1,15 1,05-1,1 1-1,05 0,95-1 1… Жесткость пружины (Н/м) 1… 9… 0,95 7… 5… 1 Плотность (г/см3) 1,3 28 30 29 27 26 23 25 24 22 21 Диаметр шпор (мм) Рисунок 4.20 – Поверхность отклика ρ = f(d,C) при нулевом уровне N=12 мм, V=8,5 км/ч. 107 Анализ поверхностей отклика для слоя 5-10 см (рисунок 4.18, 4.19, 4.20) показывает, что критерий оптимизации (плотность почвы) зависит от скорости движения, жесткости пружины и числа шпор по диаметру барабана. Оптимальное значение плотности почвы достигается при кинематических и конструктивных параметрах конструкции, соответствующих параметрам, обеспечивающим оптимальное значение плотности почвы в слое 0-5 см. А так как полученный оптимум при решении уравнений регрессии находится в этих пределах (слой 0-5 см - ρ= г см ; слой 5-10см - ρ= г см , можно сделать вывод, что наиболее благоприятный кинематический режим работы катка будет при скорости 9,5 км/ч; числе шпор 12 штук; жесткости пружин 7342 Н/м; диаметре шпор 23 мм. 4.3 Результаты полевых испытаний виброкатка В соответствии с задачей исследования и методикой, изложенной в третьей главе, проведены производственные испытания с использованием разработанного почвообрабатывающего катка для предпосевной обработки почвы под сою. Разработанный и изготовленный агрегат (рисунок 4.21) исследовался в условиях учебно-опытного хозяйства ФГБОУ ВПО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия» на общей площади 100 га. При проведении полевых испытаний исследовалось влияние агрегата на состояние почвы (степень выравнивания плотности, плотность почвы, структурность почвы) (рисунок 4.22) (таблица 4.2). Также в процессе полевых испытаний были проведены исследования основных энергетических и кинематических параметров катка (рисунок 4.23). 108 Рисунок 4.21 - Полевые испытания виброкатка Рисунок 4.22 - Определение твердости почвы в полевых условиях Рисунок 4.23 - Определение энергетических показателей работы виброкатка В результате проведения полевых испытаний, согласно методике, изложенной в третьей главе, основным результатом было качественное выполнение технологического процесса предпосевной подготовки почвы, в 109 соответствии с агротехническими требованиями, и, как следствие, повышение урожайности сои. Основным показателем качества работы виброкатка является степень равномерности уплотнения почвы. В результате сравнительных полевых испытаний серийного катка 3ККШ-6 и экспериментального катка были получены результаты степени выравнивания плотности почвы, приведенные на рисунке 4.24, 4.25 анализируя которые можно сделать вывод, что в полевых условиях экспериментальный каток позволяет увеличить степень выравнивания плотности почвы на 40% относительно состояния почвы до прикатывания, что на 25% больше чем после прохода катка 3ККШ-6. Однако, данный показатель меньше на 19,6% чем результат, полученный при проведении лабораторных исследований, это объясняется увеличением ширины секции катка и различием в структуре почвы при лабораторных и полевых испытаниях. Таблица 4.2 - Результаты сравнительных испытаний виброкатка и серийного катка в полевых условиях. ны для испыта- оценки ний Показатели качества обработки почвы Плотность Площадь Структурность >1мм обработки, га Прибавка урожая от среднего, ц/га 0-5см 5-10 см Эксперименталь ный каток Время 2010г. 1,01 1,21 79,7 100 2,9 2011г. 1,04 1,24 81,3 100 2,7 2012г. 0,98 1,2 79,2 100 2,8 Серийный каток Маши- 2010г. 1,09 1,26 76,5 100 --- 2011г. 1,1 1,28 74,2 100 --- 2012г. 1,07 1,26 76,9 100 --- 112 а) б) 11 10,5 10 9,5 9 8,5 0 5 10 15 20 Номер опыта в) Плотность до прохода экспериментального катка; Плотность после прохода экспериментального катка Рисунок 4.24 – Результаты полевых исследований равномерности уплотнения почвы экспериментальным катком: а – опыт на первом участке; б – опыт на втором участке; в – опыт на третьем участке 110 Твердость почвы, Н/см² 12 11,5 112 а) 111 б) в) Плотность до прохода катка 3ККШ-6; Плотность после прохода катка 3ККШ-6 Рисунок 4.25 – Результаты полевых исследований равномерности уплотнения почвы катком 3ККШ-6: а - опыт на первом участке; б – опыт на втором участке; в – опыт на третьем участке 112 Анализ полевых испытаний экспериментального катка показывает, что обработка почвы виброкатком в сравнении с кольчато-шпоровым катком позволила повысить качество поверхностной обработки почвы и получить прибавку урожая сои в среднем 2,8 ц/га [127]. Результаты исследования скольжения экспериментального катка в полевых условиях представлены на рисунке 4.26. Скольжение, % 25 20 y = 0,1662x2 - 3,6539x + 31,357 R² = 0,9839 15 Экспериментальный каток 10 y = 0,0263x2 - 0,6598x + 12,388 R² = 0,9847 5 3ККШ-6 0 0 2 4 6 8 10 12 Скорость, км/ч 112 Рисунок 4.26 - График изменения скольжения катка в зависимости от скорости движения в полевых условиях Анализируя зависимости, приведенные на рисунке 4.26, видим, что характер изменения скольжения в полевых условиях практически совпадает с экспериментальными данными, полученными на почвенном канале. Незначительное расхождение в значениях объясняется многообразием характеристик естественного состава почвы в полевых условиях, которые оказывают непосредственное влияние на движение катка. Величина скольжения виброкатка при оптимальной скорости движения равна 11%, что на 3% превышает величину скольжения кольчато-шпорового катка. Следовательно, исходя из ранее проведенных исследований влияния влажности на величину уплотнения почвы после прохода виброкатка (рис. 4.10), делаем вывод, что его эксплуатация целесообразней при влажности почвы менее 20%, так как при более высокой влажности увеличится 113 деформация сдвига в верхних слоях почвы, что в последствии приведет к уменьшению воздухоемкости и нарушению структуры почвы. Результаты энергетической оценки виброкатка и кольчато-шпорового катка в полевых условиях представлены на рисунке 4.27 и 4.28. Тяговое сопротивление R, Н 8000 y = 585,71x2 + 235,14x + 1028 R² = 0,9942 7000 6000 y = 824,86x2 - 414,03x + 972,8 R² = 1 5000 4000 3000 Теоретический расчет 2000 Исследования в полевых условиях 1000 0 1,5 2 2,5 3 Рабочая скорость V, м/с Рисунок 4.27 - Изменение тягового сопротивления виброкатка в зависимости Тяговое сопротивление,Н от скорости 6400 y = 0,2143x2 - 8,9786x + 249,9 R² = 0,9944 6200 6000 5800 5600 5400 5200 5000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Скорость, м/с Рисунок 4.28 - Изменение тягового сопротивления кольчато-шпорового катка 3ККШ-6 в зависимости от скорости Результаты полевого опыта (рисунок 4.27 и 4.28) показывают, что закономерность изменения тягового сопротивления во время проведения полевых испытаний и испытаний, проводимых на почвенном канале имеют 114 практически одинаковый характер, отличие объясняется различной структурой почвы при полевых и лабораторных испытаниях. Из рисунка 4.27 следует, что предпочтительней эксплуатировать виброкаток в агрегате с трактором тягового класса 1.4 (МТЗ-80, МТЗ-82). При увеличении ширины захвата агрегата целесообразно увеличить тяговый класс трактора пропорционально тяговому сопротивлению комплектуемого агрегата. Выводы по главе: 1. Установлены экспериментальные зависимости критерия оптимизации «плотность почвы» от параметров виброкатка: рабочей скорости, жесткости пружин, числа шпор и диаметра шпор. 2. В результате проведения многофакторного эксперимента были получены оптимальные значения технологических параметров виброкатка: рабочая скорость v=9,5 км/ч; жесткость пружины С=7435Н/м; число шпор N=12; диаметр шпоры d=23мм. 3. Результаты эксплуатационных испытаний показывают, что качество обработки почвы предлагаемым виброкатком выше, чем с применением серийного катка 3ККШ-6, что позволило получить прибавку урожая в среднем 2,8 ц/га в сравнении с используемыми технологиями возделывания сои. 115 ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ВИБРОКАТКА В ТЕХНОЛОГИЮ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД СОЮ 5.1 Технико–экономические показатели Технико–экономический эффект от применения виброкатка определим на примере сравнения эксплуатационных затрат при работе базовым катком и проектным. Затраты на изготовление экспериментального почвообрабатывающего катка проводятся в соответствии с разработанной технологией изготовления и сборки оригинальных деталей и узлов, с учетом затрат на приобретение стандартных изделий. Цены на стандартные изделия и профиль из металла приняты на уровне рыночных по состоянию на 1.01.2010 года. Рассчитанная стоимость экспериментального почвообрабатывающего катка составляет 160 тыс.руб.. Балансовая стоимость серийного катка 3ККШ-6 представлена в таблице 5.1. При определении показателей экономической эффективности от применения виброкатка все вычисления производили в расчете на годовой объем работ 100 га. Затраты эксплуатационные в проектном и базовом варианте определяем по следующей формуле [27, 28, 29, 72, 73]: ЗЭ где СПЛ. З ГСМ ЗТО,ТР ЗЗП З З ГСМ – затраты на ГСМ (руб.), ЗТО,ТР – затраты на ТО и ТР (руб.), З ЗП – затраты на оплату труда (руб.), З – затраты на амортизацию (руб.). М. М. , (5.1) Затраты на ГСМ в проектном и базовом варианте ЗГСМ НТЧ ЦТ Г , (5.2) 116 где Н ТЧ – норма расхода топлива в час (кг/ч), ЦТ – цена на топливо (руб./л), Г - годовой объём работ, (га), Б З ГСМ 8.8 32 50 14080 ПР . , З ГСМ 7.2 32 50 11520 . Затраты на ТО и ТР находим по следующей формуле: ЗТО,ТР где БСТР. , БС ТО БСТР. ТО Г БС ТО Г , 100 Т ГОД WЧ 100 Т ГОД WЧ (5.3) – балансовая стоимость трактора и катка (руб.), – норма отчислений на ТО и ТР, – часовая производительность (га/ч). WЧ Т ГОД Г – годовая загрузка машины (ч), – годовой объем работ (га/г). Б ЗТО ,ТР 318775 7,0 50 140000 7,0 50 808,27 100 1095 5,5 100 143 5,5 , ПР ЗТО ,ТР 318775 7,0 50 160000 7,0 50 961.9 100 1095 5.13 100 143 5.13 . Затраты на оплату труда определяем согласно разрядов ЕТС и принятого положения об оплате труда и материального поощрения работников. Затраты на определение амортизационных отчислений находим по следующей формуле: З где ПСТР. , ПСБОР ПСТР. Г ПСБОР Г , 100 Т ГОД WЧ 100 Т ГОД WЧ (5.4) – первоначальная (балансовая) стоимость трактора и катка (руб.), – норма амортизационных отчислений, %. З БМ . 318775 11 50 140000 11 50 1270.0 100 1095 5.5 100 143 5.5 , 117 З ПР М. 298775 11 50 160000 11 50 1491.5 100 1095 5.13 100 143 5.13 . 14080 808,27 1362 1270 17520.27 , ЗЭПРСПЛ. 11520 961.9 1458 1491.5 15431.5 . ЗЭБ СПЛ. Экономический эффект от применения виброкатка находим по следующей формуле [29]: Э Г З ЭБ где ЗЭБ СПЛ. ЗЭПРСПЛ. СПЛ. З ЭПРСПЛ. , (5.5) – затраты эксплуатационные в базовом варианте (руб.), – затраты эксплуатационные в проектном варианте (руб.), ЭГ 17520,27 15431,5 2080.87 Исходные данные для расчета экономической эффективности от применения экспериментального катка представлены в таблице 5.1. Результаты технико-экономического расчета представлены в таблице 5.2. Таблица 5.1 - Исходные данные для экономического расчета Показатели Производительность Годовой объем Балансовая стоимость катка Норма отчислений на ТО, ТР Расход ТСМ Стоимость ТСМ Единицы Базовый Проектный измерения вариант вариант га/ч 5,5 5,13 га/год 100 100 руб. 140 000,00 160 000,00 % 11 11 кг/ч 8,8 7.2 руб./л 32 32 118 Таблица 5.2 – Технико-экономические показатели применения виброкатка Единицы Базовый Проектный Показатели измерения вариант вариант Экспл. затраты руб. 17520,27 15431,5 Затраты на ТСМ руб. 14080 11520 Затраты на ТО, ТР руб. 808,27 961,9 Зарплата руб. 1362 1458 Амортизационные затраты руб. 1270,0 1491,5 5.2 Экономическая эффективность внедрения виброкатка Согласно проведенным нами исследованиям плотность почвы после прохода кольчато-шпорового катка составляет: горизонт 0-5 см 1,1 г/см3, горизонт 5-10 г/см3 1,3 г/см3 при этом урожайность сои составляет 19,5 ц/га. После обработки почвы виброкатком плотность почвы по горизонтам составляет 0-5 см 1,04 г/см3, 5-10см 1,23 г/см3 урожайность сои при этом составила 22,3 ц/га, что на 2,8 ц/га выше чем при существующей технологии возделывания с применением стандартных катков. Экономический эффект за счет повышения урожайности определится , где (5.6) – стоимость урожая в проектном варианте (руб.); – стоимость урожая в существующем варианте ( руб.). , где – количество урожая в проектном варианте (ц.), Ц – цена урожая, руб./ц (5.7) 119 . , где (5.8) – количество урожая в существующем варианте (ц.), Ц – цена урожая, руб/ц . , где (5.9) – площадь, (га); – урожайность в проектном варианте (ц/га.), где – площадь, (га); – урожайность в существующем варианте (ц/га.), Расчет экономической эффективности показывает, что при внедрении виброкатка в технологию возделывания сои экономический эффект за счет увеличения урожайности составит 280000 руб. 5.3 Энергетическая эффективность внедрения виброкатка Одним из основных критериев эффективности технологического процесса прикатывания почвы являются затраты энергии. Проведем сравнительный выполняемого энергетический катком 3ККШ-6 анализ и процесса экспериментальной виброкатка по методике [84]. Прямые затраты энергии составляют: прикатывания, конструкцией 120 ЕП НТ ( где Т fТ ) , (5.12) – расход топлива (кг/га), НТ – теплосодержание топлива, (МДж/кг), Т – fТ коэффициент, учитывающий дополнительные затраты энергии на производство топлива, (МДж/кг). Е П ( Б ) 1.6 (42,7 10) 84.3 МДж / га, Е П ( ПР ) 1.32 (42,7 10) 69.5 МДж / га. Затраты живого труда: ЕЖ где nЧ Ж , WСМ (5.13) nЧ – число рабочих, (чел.), aЖ – энергетический эквивалент затрат живого труда, (МДж/ч), – производит. агрегата за 1 ч эксплуатационного времени. WСМ Е Ж (Б) 1 1,3 0,236 5.5 МДж / га, Е Ж ( ПР ) 1 1,3 0,253 5.13 МДж / га. Удельная энергоемкость трактора в расчете на 1 ч работы: ЕТ где Р , ( Р Р 100Т НМ ТР ) , (5.14) – энергетический эквивалент трактора, (МДж/ч), ТР , ТР – масса трактора, (кг), М ТР Р МТ ТР – отчисления на реновацию, капитальный и текущий ремонт, % Т НМ – нормативная загрузка трактора, ч. ЕТ ( ПР ) ЕТ ( Б ) 4640 120 (10 14,9) 131,70 100 1095 Удельная энергоемкость катка: МДж / ч. 121 ЕБОР где М БОР Р М БОР ( Р 100Т НМ БОР ТР ) , (5.15) – масса катка, (кг), БОР – энергетический эквивалент катка, (МДж/ч), , – отчисления на реновацию и текущий ремонт катка, % ТР Т НМ – нормативная загрузка катка, ч. Е БОР ( Б ) 1750 104 (12,5 7,0) 214.5 100 112 Е БОР ( ПР ) 1050 104 (12,5 7,0) 190.25 100 112 МДж / ч, МДж / ч. Суммарная энергоемкость агрегата в расчете на 1 га: ЕТ (ТР БОР ) ЕТ (ТР БОР ) Б ЕТ (ТР БОР ) ПР ЕТР ЕБОР , WСМ 131,70 214.5 62.9 5.5 (5.16) МДж / га, 131,70 190.25 62.7 5.13 МДж / га. Полные энергозатраты технологического процесса: ЕТП ЕП Е0 ЕЖ ЕТ (ТР ОП ) , (5.17) ЕТП ( Б ) 62.9 0,236 84.3 147.4 МДж / га, ЕТП ( ПР ) 62.7 0.253 69.5 132.4 МДж / га. Как показывают результаты расчета, процесс в базовом варианте является более энергоёмким, по сравнению с предлагаемым на величину ЕТП 147.4 132.4 15 МДж / га. Расчетные показатели для кольчато-шпорового катка и виброкатка представлены в таблице 5.3 Проведенные исследования и расчеты показывают, что применение разработанного виброкатка приводит к увеличению урожайности на 2,8 ц/га и снижению расхода топлива на 1 кг/ч. 122 Таблица 5.3 - Сравнительные энергетические показатели применения базового и экспериментального катка Базовый вариант Проектный вариант Прямые затраты энергии, МДж / га 84,3 69,5 Затраты живого труда, МДж / га 0,236 0,253 Удельная энергоемкость трактора, МДж / ч 131,70 131,70 Удельная энергоемкость катка, МДж / ч 214,5 190,25 Полные энергозатраты, МДж / га 147,4 132,4 Экономия энергозатрат, МДж/ га – 15 Показатели Годовая экономия от применения экспериментального катка по сравнению с кольчато-шпоровым катком составляет 2080,87 руб., а годовой экономический эффект составит 280000 руб., что свидетельствует об экономической целесообразности применения экспериментального катка для предпосевной обработки почвы. Энергетическая оценка агрегатов показывает, что экспериментальный каток затрачивает энергии меньше на 15 МДж/га, чем кольчато-шпоровый каток 3ККШ-6. 123 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Проведенный анализ показал, что серийные конструкции почвообрабатывающих катков для предпосевной обработки почвы под сою в условиях Приморского края неравномерно уплотняют почву вследствие отсутствия контроля Предложена управления функциональная возмущающего схема воздействия почвы. почвообрабатывающего катка, позволяющая контролировать это воздействие. 2. На основании предложенной функциональной схемы разработана конструкция почвообрабатывающего виброкатка (патент №105561), позволяющая контролировать возмущающее воздействие почвы (твердость) в процессе работы, теоретически обоснованы ее конструктивные, кинематические и энергетические параметры. 3. Результаты сравнительных лабораторных испытаний виброкатка и серийного почвообрабатывающего катка 3ККШ-6 показали, что после прохода катком 3ККШ-6 равномерность распределения плотности почвы увеличилась на 18%, после прохода виброкатком - увеличилась на 59,6% относительно плотности почвы до прохода, содержание в почве частиц, обеспечивающих наилучшую воздухоемкость и влагоемкость по сравнению с первоначальным состоянием, увеличилось на 4,3% после прохода катка 3ККШ-6 и на 6% после прохода виброкатка. Тяговое сопротивление при проведении предпосевной обработки почвы виброкатком увеличивается по криволинейной зависимости, адекватной зависимости, полученной при теоретических исследованиях. 4. В результате проведенных исследований выделены основные факторы, влияющие на качество обработки почвы виброкатком, их оптимальные значения установлены по результатам многофакторного эксперимента: скорость агрегата - 9,5 км/ч; число шпор - 12 штук; жесткость пружины - 7342 Н/м; диаметр шпоры - 23 мм. 124 5. Производственные энергетическую испытания целесообразность показали применения экономическую обработки и почвы виброкатком в сравнении с обработкой кольчато-шпоровым катком 3ККШ-6, использование виброкатка при подготовке почвы для посева сои обеспечивает прибавку урожая в среднем 2,8 ц/га, энергозатраты при этом ниже на 15 МДж/га. 125 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. – М. : Наука, 1976. – 279 с. 2. Артоболевский И.И. О машинах вибрационного действия / И.И. Артоболевский, А.П. Бессонов, А.В. Шляхтин. – М. : Изд-во АН СССР,1956. – 46с. 3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин : учебник для втузов / И.И. Артоболевский. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Наука, 1988. – 639c. 4. Атаманюк А.К. Расчет рабочего давления катка // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 1970. - № 2. – С. 41. 5. Бауман В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве / В.А. Бауман, И.И. Быховский. – М. : Высш. школа, 1977. – 255с. 6. Бахтин П.У. Исследование физико-механических и технологических свойств основных типов почв СССР / П.У. Бахтин. – М. : Колос, 1969. – 271с. 7. Белов Г.Д. Уплотнение почвы и урожайность зерновых / Г.Д. Белов, А.П. Поделько. – Минск : Ураджай, 1985. – 64с. 8. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. – М. : Наука, 1972. – 768с. 9. Блохин В.Д. Научные основы земледелия на Дальнем Востоке России / В.Д. Блохин, А.А. Моисеенко, В.М. Ступин. – Владивосток : Дальнаука, 2011. – 216 с. 10. Бузенков Г.М. Совмещение операций в земледелии // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 1971. - № 11. – С. 4-7. 11. Бурченко П.Н. Техническое обеспечение совершенствования технологий обработки почвы // Земледелие. – 2001. - № 1. – С. 5-6. 126 12. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники / И.И. Быховский. – М. : Машиностроение, 1968. – 362 с. 13. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почвы / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Агропромиздат, 1986. – 416с. 14. Василенко П.М. К теории качения колеса со следом // Сельхозмашина. – 1950. - № 9. – С. 11-15. 15. Васильев А.В. Тензометрирование и его применение в исследованиях тракторов / А.В. Васильев. – М. : Машгиз, 1963. – 336с. 16. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. – М. : Колос, 1965. – 350с. 17. Вилде А.А. О закономерностях изменений твердости почв / А.А. Вилде // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – Рига, 1978. – Вып. 4. – С. 167-178. 18. Виноградов Ю.А. Уплотнение почвы прутковым катком // Докл. ВАСХНИЛ. – 1990. – № 3. – С. 61-63. 19. Водяник И.И. Воздействие ходовых систем на почву / И.И. Водяник. – М. : Агропромиздат, 1990. – 172с. 20. Вольф В.Г. Статистическая обработка опытных данных / В.Г. Вольф. – М. : Колос, 1966. – 252с. 21. Воронин А.Д. Основы физики почв : учеб. пособие / А.Д. Воронин. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 1986. – 244с. 22. Высоцкий A.A. Динамометрирование сельскохозяйственных машин / A.A. Высоцкий – М. : Машиностроение, 1968. – 291 с. 23. Гмурман В.Е. Теория вероятностей математической статистики : учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. – 4-е изд., доп. – М. : Высш. школа, 1972. – 368с . 24. Гоберман В. А. Технология научных исследований методы, модели, оценки : учеб. пособие / В.А. Гоберман, Л. А. Гоберман. – М. : МГУЛ. 2002. – 96с. 127 25. Горбунов М.С. Оценка проходимости тракторов по напряженности почвы движителями / М.С. Горбунов, М.А. Смирнов // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 1968. - № 7. – С. 26-29. 26. Горячкин В.П. Собрание сочинений: в 3-х т. / В.П. Горячкин. – М. : Колос, 1965. – Т.1. – 720с. ; Т. 2. – 459с. 27. ГОСТ 23728-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. – М. : Изд-во стандартов, 1988. – 3с. 28. ГОСТ 23729-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки специализированных машин. – М. : Изд-во стандартов, 1988. – 12с. 29. ГОСТ 23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки универсальных машин и технологических комплексов. – М. : Изд-во стандартов, 1988. – 26с. 30. ГОСТ 26244-84. Обработка почвы предпосевная. Требования к качеству и методы определения. – М. : Изд-во стандартов, 1984. – 8с. 31. Дабо Абубакар. Обоснование параметров и режимов работы вибрационных грунтоуплотняющих катков : автореф. дис. … канд. техн. наук / Дабо Абубакар ; Моск. гидромелиорат. ин-т. – М., 1993. – 20с. 32. Дерепаскин А.И. Двухбарабанный прутковый каток к орудиям для основной обработки стерневых фонов / А.И. Дерепаскин, Ю.В. Полищук, Ю.В. Бинюков // Тракторы и с.-х. машины. – 2003. - № 4. – С. 30-33. 33. Джеймс Х. Теория следящих систем / Х. Джеймс, Н. Никольс, Р. Филипс. – М. : Изд-во иностр. лит., 1953. – 464с. 34. Догановский М.Г. Эффективность предпосевного выравнивания почвы / М.Г. Догановский, В.П. Фролов // Техника в сел. хоз-ве. – 1969. - № 2. – С. 9-10. 35. Долгов И.А. Машины и орудия для механизации сеноуборочных работ / И.А. Долгов, И.М. Зельцерман. – М. : Машгиз, 1963. – 344с. 128 36. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : Агропромиздат, 1985. – 351с. 37. Дроздов В.Н. Комбинированные почвообрабатывающие посевные машины / В.Н. Дроздов, А.Н. Сердечный. – М. : Агропромиздат, 1988. – 112с. 38. Дубровский А.А. Применение вибрации в сельскохозяйственной технике / А.А. Дубровский. – Минск : Урожай, 1976. – 285с. 39. Ефименко В.В. Колебание жаток сельскохозяйственных машин // Актуальные вопросы теории, использования и технического сервиса средств механизации агропромышленного комплекса : сб. науч. тр. / ПГСХА. – Уссурийск, 2006. – С. 100-106. 40. Желиговский В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии сельскохозяйственных материалов / В.А. Желиговский. – Тбилиси : ГСХИ, 1960. – 147с. 41. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования / Г.Ф. Зайцев. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев : Высш. шк., 1989. – 431с. 42. Золотаревский Д.И. Уплотнение вязкоупругой почвы цилиндрическим катком // Тракторы и с.-х. машины. – 2005. - № 10. – С. 31-35. 43. Иванов Г.И. Почвообразование на юге Дальнего Востока / Г.И. Иванов. – М. : Наука, 1976. – 197с. 44. Исследование влияния прикатывающего катка на изменение характеристик почвы по глубине / В.Б. Ловкис, Н.Г. Бакач, Е.Г. Радько, Н.К. Лисай // Агропанорама. – 2011. - № 6. – С. 4-6. 45. Казакевич В.В. Системы автоматической оптимизации / В.В. Казакевич, А.Б. Родов. – М. : Энергия, 1977. – 288с. 46. Калинин А. Кто разрыхляет почву, должен ее и уплотнять : прикатывающие катки в составе агрегатов для основной обработки почвы выполняют важные функции // Новое сел. хоз-во. – 2006. - № 2. – С. 84-89. 129 47. Кнаус A.A. К обоснованию параметров прикатывающего органа // Техника в сел. хоз-ве. – 1990. - № 2. – С. 14-18. 48. Колосов С.П. Элементы автоматики / С.П. Колосов, И.В. Калмыков В.И. Нефедова. – М. : Машиностроение, 1970. – 632с. 49. Краснощеков Н.С. Машины для защиты почв от ветровой эрозии / Н.С. Краснощеков. – М. : Россельхозиздат, 1977. – 223с. 50. Краузе М. Обработка почвы как фактор урожайности / М. Краузе. – М. : Сельхозгиз, 1931. – 296с. 51. Крашенинников Н.Н. Прикатывание почвы и урожай / Н.Н. Крашенинников. – М. : Сельхозиздат, 1963. – 120с. 52. Кузнецов Ю.А. Сельскохозяйственные катки / Ю.А Кузнецов, А.М. Поспелов. – М., 1964. – 232с. 53. Кузнецов Ю.И. Влияние диаметра сельскохозяйственных катков на агротехнические показатели работы // Науч.-техн. бюл. / ВИМ. – М., 1978. – Вып. 37. – С. 3-5. 54. Кузнецов Ю.И. Орудие для глубокого уплотнения почвы / Ю.И. Кузнецов // Техника в сел. хоз-ве. – 1988. - № 3. – С. 31-33. 55. Кузнецов Ю.И. Совершенствование кольчато-шпоровых катков и снижение их металлоемкости // Тракторы и сельхозмашины. – 1981. - № 5. – С. 31-32. 56. Кузнецов Ю.И. Технологические требования к качеству предпосевной подготовки почвы // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 1987. - № 5. – С. 13-15. 57. Кузнецова М.К. Исследование процесса уплотнения почвы разными типами катков / М.К. Кузнецова, М.А. Виноградов // Вопросы механизации почвозащитного земледелия. – Целиноград, 1976. – С. 4050. 58. Курдюмов В.И. Классификация почвообрабатывающих катков / В.И. Курдюмов, Е.С. Зыкин // Вестн. Ульян. ГСХА. Сер. "Механизация сел. хоз-ва". – [Ульяновск], 2004. - № 11. – С. 90-93. 130 59. Кутьков Г.М. Основы теории трактора и автомобиля / Г.М. Кутьков. – М. : МГАУ им. В.П. Горячкина, 1995. – 97с. 60. Кушнир В.Г. Почвообрабатывающий каток // Тракторы и сельхозмашины. – 2013. - № 8. – С. 9-10. 61. Лачуга Ю.Ф. Теоретическая механика / Ю.Ф. Лачуга, В.А. Ксендзов. – 2е изд., перераб. и доп. – М. : КолосС, 2005. – 576с. 62. Левина Г.А. Элементы аналитической механики и теории колебаний : учеб. пособие / Г.А. Левина. – Челябинск : Издат. центр ЮУрГУ, 2009. – 189с. 63. Ловкис В.Б. Кинематические параметры работы катков / В.Б. Ловкис, Е.Г. Радько, Н.Г. Бакач // Науч.-техн. прогресс в с.-х. производстве / Науч.-практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по механизации сел. хоз-ва. – 2011. – Т.1. – С. 144-149. 64. Макаров Р.А. Тензометрия в машиностроении : справочное пособие / Р.А. Макаров. – М. : Машиностроение, 1975. – 286с. 65. Макевич Ш.С. Простейшие статистические методы анализа результатов наблюдений и планирования экспериментов / Ш.С. Макевич. – Казань : КСХИ, 1970. – 122с. 66. Мармалюков В.П. Взаимодействие спирального катка выравнивателя с почвой // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 1983. - № 3. – С. 14-15. 67. Матяшин Ю.И. Расчет и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин / Ю.И. Матяшин, И.М. Гринчук, Г.М. Егоров. – М. : Агропромиздат, 1988. – 174с. 68. Мацепуро О.М. Механизация предпосевного выравнивания почвы / О.М. Мацепуро. – Минск : Урожай, 1987. – 72с. 69. Мацепуро О.М. Обоснование технологии выравнивания поверхности почвы комбинированным рабочим органом / О.М. Мацепуро, В.М. Камсюк // Сб. науч. тр. ЦНИИМЭСХ. – Минск, 1975. – Т. 12. – С. 35-42. 70. Медведев В.В. Твердость почв / В.В. Медведев. – Харьков, 2009. – 152с. 131 71. Мельников C.B. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / C.B. Мельников, В.Р. Алешин, П.М. Рощин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л. : Колос. Ленингр. отд-ние, 1980. – 168с. 72. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники : в 2-х ч. Ч. 2 : Нормативно-справочный материал / МСХ и продовольствия РФ. – М., 1998. – 251 с. 73. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Ч. 1 / МСХ и продовольствия РФ. – М., 1998. – 217 с. 74. Моделирование сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления / А.Б. Лурье, И.С. Нагорский, В.Г. Озеров [и др.] ; под ред. А.Б. Лурье. – Л. : Колос, 1979. – 132 с. 75. Налимов В.В. Статические методы планирования экстремальных экспериментов / В.В. Налимов, Н.А. Чернова. – М. : Наука, 1965. – 339с. 76. Настенко Н.Н. зерноуборочных Системы автоматического регулирования комбайнов / Н.Н. Настенко, И.М. Гурарий. – М.: Машиностроение, 1973. – 232с. 77. Немец И. Практическое применение тензорезистров / И. Немец. – М. : Энергия, 1970. – 143с 78. Николаев В.А. Выбор веса катка для прикатывания почвы // Тракторы и с.-х. машины. – 2007. - № 3. – С. 28-29. 79. Обоснование процесса самоочищения спирального пневматического катка от налипшей почвы / А.С. Путрин, В.Н. Варавва, З.И. Избасарова, Г.Л. Утенков // Известия Оренбург. ГАУ. – 2009. - № 2. – С. 130-135. 80. Олексенко Ю.Ф. Прикатывание почвы повышает урожай / Ю.Ф. Олексенко // Земледелие. – 1991. - № 6. – С. 59-60. 81. Осадчег Е.П. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Е.П. Осадчег. – М. : Машиностроение, 1979. – 480с. 132 82. Основы теории колебаний механических систем / В.К. Хегай, Д.Н. Левитский, О.Н. Харин, А.С. Попов – Ухта : УГТУ, 2002. – 108с. 83. ОСТ 10.2.2-86 Испытания сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки. – Взамен ОСТ 70.2.2-73 ; введ. 01.06.87. – М. : Изд-во стандартов, 1986. – 63с. 84. Оценка эффективности технологических процессов и машин по энергетическим затратам : метод. указания по обоснованию инженерных решений в курсовых и дипломных проектах студентов Института механизации сельского хозяйства (специальность 110301) / очного и заочного обучения [сост. Л.А. Белозеров] ; ПримГСХА. – Уссурийск, 2005. – 43с. 85. Пархоменко Г.Г. Исследования приспособлений для улучшения качества основной обработки почвы / Г.Г. Пархоменко, В.Н. Щиров // Ресурсосберегающие и экологически сбалансированные технологии и технические средства в растениеводстве / ВНИПТИМЭСХ. – Зерноград, 2006. – С. 51-60. 86. Пат. 2233571 РФ, МПК7 А 01 В 29/04. Каток почвообрабатывающий / В.В. Голубев, В.В.Сафронов ; заявитель и патентообладатель Тверская государственная сельскохозяйственная академия. – № 2003112709/12 ; заявл. 06.05.2003 ; опубл. 10.08.2004, Бюл. № 12. 87. Пат. 2360390 РФ, МПК А 01 В 29/04, А 01 В 49/02. Каток комбинированного почвообрабатывающего агрегата / Н.Е. Руденко, Д.К. Зайцев, Е.В. Кулаев, А.П. Кулаев ; ФГОУВПО «Ставропольский государственный аграрный университет». – № 2007127702/11 ; заявл. 19.07.2007 ; опубл. 10.07.2009, Бюл. № 19. 88. Пат. 2382537 РФ, МПК А 01 В 29/04, Е 01 С 19/41, Е 02 D 3/046. Каток ударного действия / В.В. Очинский, А.А. Кожухов, Р.Д. Искендеров, М.Ю. Братчиков ; ФГОУВПО «Ставропольский государственный аграрный университет». – № 2008147920/12 ; заявл. 04.12.2008 ; опубл. 27.02.2010, Бюл. № 6. 133 89. Пат. 9117 РФ, МПК6 А 01 В 29/04. Каток / А.С. Путрин, Э.А. Цибарт, З.И. Сарина ; заявитель и патентообладатель А.С. Путрин. – № 97114416/20 ; заявл. 26.08.1997 ; опубл. 16.02.1999, Бюл. № 12. 90. Погорелый Л.В. Инженерные методы испытания сельскохозяйственных машин / Л.В. Погорелый. – Киев : Техника, 1981. – 176с. 91. Проходимость машин / А.В. Пономарев, В.А. Скотников, А.А. Алещенко, Э.Ю. Нугис, А.С. Кушнарев. – Владивосток : Дальнаука, 2012. – 287с. 92. Пучкин Б.И. Приклеиваемые тензодатчики сопротивления / Б.И. Пучкин. – Л. : Энергия, 1966. – 88с. 93. Саакян С.С. Взаимодействие ведомого колеса (с жестким цилиндрическим ободом) и почвы / С.С. Саакян. – Ереван, 1959. – 240с. 94. Саакян С.С. Сельскохозяйственные машины (конструкция, теория и расчет) / С.С. Саакян. – М. : Сельхозгиз, 1962. – 328с. 95. Сафонов В.В. Исследование деформации почвы под действием трубчатого катка / В.В. Сафонов, В.В. Голубев // Вестн. Моск. гос. агроинженер. ун-та. – М., 2006. – Вып. 5. – С. 85-86. 96. Сельскохозяйственные катки : обзор отечественных и зарубежных конструкций. – М. : ЦИНТИАМ, 1964. 97. Сидоров Л.П. Исследование рабочих органов дисковых катков для уплотнения почв в условиях Западной Сибири : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Л.П. Сидоров ; Ом. СХИ. – Омск, 1973. – 25 с. 98. Скорик В.И. Глубина распространения уплотняющего действия катков / В.И. Скорик, Я.Б. Эльгурт // Научные труды Львов. СХИ. – Львов, 1979. – Т. 84. – С. 14. 99. Скорик В.И. Исследование некоторых вопросов процесса взаимодействия катков и почвы : автореф. дис. … канд. техн. наук / В.И. Скорик. – М. : МИИСП, 1965. – 19с. 100. Скотников В.А. Проходимость машин / В.А. Скотников, А.В. Пономарев, А.В. Климанов. – Минск : Наука и техника, 1982. – 328с. 134 101. Слободок П.И. Уплотнение почвы мобильными сельскохозяйственными агрегатами / П.И. Слободок. – Харьков, 1997. – 122с. 102. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин / Г.А. Смирнов. – М. : Машиностроение, 1981. – 271с. 103. Соя на Дальнем Востоке / А.П. Ващенко, Н.В. Мудрик П.П., Фисенко, Л.А. Дега, Н.В. Чайка, Ю.С. Капустин. – Владивосток : Дальнаука, 2010. – 435с. 104. Сухов И.М. Совершенствование многооперационных катков для поверхностной обработки почвы // Наука и молодежь: новые идеи и решения / Волгогр. ГСХА. – 2009. – Ч. 1. – С. 114-116. 105. Теория механизмов и машин / К.В. Фролов, А.К. Мусатов, С.А. Попов [и др.]. – М. : Высш. шк., 1987. – 496с. 106. Технологии возделывания сои / [сост. А.К. Чайка, В.А. Тильба, В.Т. Синеговская [и др.] ; Россельхозакадемия, ДВРНЦ, ВНИИсои. – М., 2010. 46с. 107. Титов Ю.А. Потери урожайности от механического уплотнения почвы / Ю.А. Титов, В.П. Шкурпела // Механизация и электрификация сел. хозва. – 1987. - № 9. – С. 16-17. 108. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента / В.Б. Тихомиров. – М. : Легкая индустрия, 1974. – 262с. 109. Тройнич Н.Г. Обоснование геометрических и кинематических параметров гладких катков для луговых агрегатов // Научные труды / Львов. СХИ. – Львов, 1981. – Т. 96. – С. 16-24. 110. Турбин Б.Г. Сельскохозяйственные машины. Теория и технологический расчет / Б.Г. Турбин, А.Б. Лурье, С.М. Григорьев [и др.] ; под ред. Б.Г. Турбина. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л. : Машиностроение, 1967. – 583с. 111. Урсулов А.Н. Динамика твердости почвы в зависимости от ее влажности // Почвоведение. – 1938. - № 6. – С. 897-916. 112. Феликсон Е.И. Упругие элементы силоизмерительных приборов / Е.И. Феликсон. – М. : Машиностроение, 1977. – 155с. 135 113. Фишер Р.А. Статические методы для исследователей / Р.А. Фишер. – М. : Госстатиздат, 1958. – 266с. 114. Хархута Н.Я. Выбор основных параметров решетчатых катков / Н.Я. Хархута, Л.П. Лингайтис // Строительные и дорожные машины. – 1973. № 6. – С.15-17. 115. Цукуров A.M. Моделирование процесса уплотнения почв в зоне контакта с колесным движетелем / A.M. Цукуров // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 1987. - № 9. – С. 9-14. 116. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем / Я.З. Цыпкин. – М. : Наука, 1977. – 560с. 117. Чернецкий В.И. Математическое моделирование стохастических систем / В.И. Чернецкий ; Петрозаводский гос. ун-т. – Петрозаводск, 1994. – 488с. 118. Шавров А.В. Автоматика / А.В. Шавров, А.П. Коломеец. – М. : Колос, 1999. – 264с. 119. Шапарь М.С. Вибрационный каток / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // Сельский механизатор. – 2012. - N 2. – С. 10. 120. Шапарь М.С. Виброкаток как автоматическая система выравнивания плотности почвы / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // Тракторы и сельхозмашины. – 2013. - N 7. – С. 11-12. 121. Шапарь М.С. Обоснование конструкционных и технологических параметров виброкатка / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // Тракторы и сельхозмашины. – 2014. - N 5. – С. 24-25. 122. Шапарь М.С. К обоснованию кинематических параметров движения шпоры виброкатка / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // Молодые ученые – агропромышленному комплексу Дальнего Востока : материалы Межвуз. науч.-практич. конф., 27-28 окт. 2011 г. и 48 студ. науч. конф., февр.март 2012 г. – Уссурийск : Примор. ГСХА, 2012. – Вып. 12. – С. 22-25. 123. Шапарь М.С. Совершенствование конструкции почвообрабатывающих катков / М.С. Шапарь // Научно-техническое и инновационное развитие 136 АПК России : сб. тр. Всерос. совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений. – М. : Росинформагротех, 2013. – С. 48-51. 124. Шапарь М.С. К обоснованию оптимальной системы основной и предпосевной обработки почвы под сою в условиях Приморского края / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // Молодые – ученые агропромышленному комплексу Дальнего Востока : материалы XIV межвуз. науч.-практич. конф., 30-31 окт. 2013 г. – Уссурийск : Примор. ГСХА, 2014. – С. 68-71. 125. Шапарь М.С. Энергетическая оценка виброкатка / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // Молодые – ученые агропромышленному комплексу Дальнего Востока : материалы XIV межвуз. науч.-практич. конф., 30-31 окт. 2013 г. – Уссурийск : Примор. ГСХА, 2014. – С. 72-77. 126. Шапарь М.С. Влияние скорости движения на величину скольжения виброкатка / М.С. Шапарь // Научные исследования молодых ученых – сельскому хозяйству России : тр. Всерос. совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений. – М. : Росинформагротех, 2014. – С. 37-39. 127. Шапарь М.С. Результаты сравнительных испытаний виброкатка и кольчато-шпорового катка Совершенствование / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // машинных технологий в агропромышленном комплексе : сб. материалов междунар. заочной науч. практич. конф., 20 мая 2014 г. – Уссурийск : Примор. ГСХА, 2014. – С. 27-31. 128. Шляндин В.М. Основы автоматики / В.М. Шляндин. – М. : Госэнергоиздат, 1958. – 591с. 129. Щукин С.Г. Совершенствование уплотняющих ротационных рабочих органов с использованием моделирования процесса их взаимодействия с почвой : автореф. дис. … канд. техн. наук / С.Г. Щукин ; Новосиб. ГАУ. – Новосибирск, 1999. – 21с. 137 130. Яцук Е.П. Ротационные почвообрабатывающие машины / Е.П. Яцук, И.М. Панов, Д.Н.Ефимов. – М. : Машиностроение, 1971. – 225с. 131. Brunotte J. Trends der Bodenbearbeitung // Landtechnik. – 2005. – Vol. 60, N 6. – P. 310-311. 132. Buliński J. Effect of moisture content in soil on its compaction caused by multipie running of agricultural vehicles / J. Buliński, H. Niemczyk // Ann.Warsaw Agr. Univ. Agr. – 2007. – № 50. – P. 3-8. 133. Effectiveness of Different Herbicide Applicators Mounted on a Roller. Crimper for Accelerated Rye Cover Crop Termination / T.S. Kornecki, A.J. Price, R.L. Raper, J.S. Bergtold // Appl. Engg. in Agr. – 2009. – Vol. 25, N 6. – P. 819-826. 134. Forssblad L. Vibratory Soil and Rock Fill Compaction, Dynapac Maskin AB, Solna (Sweden), 1981. 135. Holz W. Gummi, Stahl oder Beton // Agrar-Ubers. – 1990. – Bd. 41, N 12. – S. 20-22. 136. Karafiath L.L. Soil Mechanics for Off-road Vehicle Engineering / L.L. Karafiath. – Clausthal, Germany : Trans Tech Publications, 1978. – 352p. – (Series on Rock and Soil Mechanics ; Vol. 2, No.5). 137. Korsak-Adamowicz M. Wplyw zroznicowanych zabiegow uprawowych wykonanych po siewie zboza jarego na wlasciwosci fizyczne gleby // Ann.Univ. Mariae Curie-Sklodowska. Sect.E. – 2004. – Vol.59, № 4. – P. 1993-1999. 138. Krebs H. Le rouleau Packer avant favorise un bon depart // UFA Rev. – 1989. – Т. 4. – P. 4-6. 139. Richart F.E. Vibrations of Soil and Foundations / F.E. Richart, J.R. Hall, R.D. Woods. – Englewood Cliffs, N.J. : Prentice-Hall, Inc., 1970. – 414p. 140. Rollers and pins // Mechanical Engineering. – 2006. – Vol. 128, is. 7. – P. 51. 141. Ruhm E. Mit der Nachlaufwalze den Boden storungsfrei ruckverfestiden // Landwirtsch.-Bl. Weser-Ems. – 1988. – Bd. 135, N 35. – S. 14-17. 138 ПРИЛОЖЕНИЯ 139 Приложение 1 Результаты полевых испытаний определения плотности почвы в слое 0-5см Системы опытов ПФЭ ПФЭ ПФЭ ПФЭ Опыты в "Звезных" точках Опыты в центре плана № опыта Значение кодируемых факторов 1 2 3 х1 х2 х3 х4 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 У1 1,080 1,101 1,080 У2 1,078 1,077 1,000 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,080 1,103 1,140 1,093 1,110 1,102 1,110 1,063 1,063 1,102 1,093 1,053 1,053 0,989 1,111 1,070 1,0562 1,053 1,034 1,048 1,020 1,043 1,028 1,043 1,021 0,986 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 2 -2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 1,104 1,093 1,130 1,0928 1,110 1,104 1,121 1,061 1,093 1,103 1,093 1,103 1,098 1,091 1,082 1,050 1,020 1,060 1,023 1,056 1,048 1,071 1,013 1,067 1,057 1,061 1,065 1,058 1,023 1,090 Выходной параметр плотность почвы, г/см3 У3 1,030 1,050 1,020 1,040 1,050 1,092 1,023 1,050 1,030 1,034 0,975 0,969 1,024 1,045 0,930 0,993 1,113 1,048 1,121 1,038 1,089 1,085 1,092 1,022 1,038 1,052 1,038 1,048 1,028 1,048 1,0211 Среднее значение Уср 1,0634 1,0763 1,0336 1,0366 1,0882 1,1011 1,0574 1,0713 1,0554 1,0644 1,0197 1,0257 1,0515 1,0614 1,0019 1,0108 1,0892 1,0544 1,1040 1,0515 1,0852 1,0792 1,0951 1,0326 1,0664 1,0713 1,0644 1,0723 1,0614 1,0544 1,0644 140 Приложение 2 Результаты полевых испытаний определения плотности почвы в слое 5-10см Системы опытов ПФЭ ПФЭ ПФЭ ПФЭ Опыты в "Звезных" точках Опыты в центре плана № опыта Значение кодируемых факторов Выходной параметр плотность почвы, г/см3 1 2 3 х1 -1 1 -1 х2 -1 -1 1 х3 -1 -1 -1 х4 -1 -1 -1 У1 1.190 1.203 1.190 У2 1.158 1.169 1.152 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.220 1.160 1.182 1.198 1.190 1.193 1.321 1.221 1.192 1.150 1.160 1.152 1.192 1.170 1.151 1.148 1.132 1.153 1.142 1.276 1.183 1.143 1.112 1.110 1.102 1.142 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 2 -2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 2 0 0 0 0 0 0 0 1.228 1.192 1.191 1.203 1.213 1.230 1.141 1.223 1.234 1.233 1.223 1.238 1.201 1.215 1.210 1.193 1.143 1.133 1.154 1.150 1.173 1.162 1.152 1.162 1.160 1.179 1.177 1.174 1.153 1.164 У3 1.163 1.171 1.171 1.222 1.112 1.162 1.166 1.194 1.157 1.340 1.180 1.163 1.099 1.146 1.156 1.192 1.205 1.195 1.165 1.196 1.196 1.206 1.113 1.196 1.210 1.159 1.182 1.160 1.218 1.203 1.2 Среднее значение Уср 1.170 1.181 1.17 1.204 1.141 1.164 1.165 1.179 1.164 1.312 1.194 1.166 1.126 1.139 1.137 1.176 1.210 1.177 1.163 1. 184 1.186 1.203 1.139 1.190 1.202 1.197 1.194 1.1917 1.198 1.194 1.197 112 Приложение 3 Степень уплотнения почвы после прохода экспериментального катка в лабораторных условиях Номер опыта 1 участок 3 участок Твердость до прохода, Н/см2 Плотность до прохода, г/см3 Плотность после прохода, г/см3 Твердость до прохода, Н/см2 Плотность до прохода, г/см3 Плотность после прохода г/см3 Твердость до прохода, Н/см2 Плотность до прохода, г/см3 Плотнос ть после прохода, г/см3 9 9,75 11,6 10,4 10,9 9,9 9,7 10 9,5 9,76 10,43 10,4 10,2 10,9 9,65 11,15 9,9 10,8 11,1 9,8 0,928 1,035 1,05 1,03 1,087 1,002 1,025 1,01 0,989 1,045 0,99 1,06 0,983 0,98 1,029 1,01 1,083 1,065 1,07 0,97 1,1 1,14 1,122 1,135 1,09 1,1 1,1 1,09 1,109 1,11 1,09 1,124 1,09 1,12 1,099 1,13 1,15 1,11 1,128 1,12 9,2 9,6 10,1 11 11,5 10,9 9,7 10,1 11,2 11,5 10,8 9,9 9,2 9,76 11,2 11,5 8,9 9,1 10,5 9,9 1,05 1,025 1,03 1,01 0,97 1,002 0,977 1,03 0,97 1,025 0,99 1,032 1,09 0,96 1,07 0,93 0,978 1,015 0,989 0,97 1,1 1,12 1,1 1,137 1,13 1,115 1,11 1,137 1,11 1,1 1,12 1,1 1,13 1,1 1,12 1,13 1,093 1,098 1,136 1,11 10,4 9,7 11,2 9,2 11,5 10,3 9,2 9,6 9,8 10,5 11,8 9,2 9,5 11,3 11,6 10,5 9,9 10,3 9,5 9,8 0,96 1,03 1,005 0,98 1,012 1,06 1,041 0,985 0,98 1,025 0,99 1,012 1,032 0,979 1,01 0,989 0,96 1,065 0,974 1,041 1,09 1,129 1,08 1,09 1,097 1,105 1,09 1,087 1,121 1,09 1,12 1,1 1,085 1,109 1,104 1,094 1,102 1,126 1,116 1,12 10,24 1,02205 1,11285 10,27 1,00565 1,1148 10,24 1,0065 1,10275 0,663 0,0425 0,018 0,87 0,0390 0,0147 0,84 0,0366 0,015 141 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Математическое ожидание Среднеквадратичное отклонение 2 участок 112 Приложение 4 Номер опыта Степень уплотнения почвы после прохода катка 3ККШ-6 в лабораторных условиях Плотность после прохода, г/см3 Твердость до прохода, Н/см2 2 участок Плотность до прохода, г/см3 Плотность после прохода, г/см3 Твердость до прохода, Н/см2 3 участок Плотность Плотнос до ть после прохода, прохода, г/см3 г/см3 9,4 9,9 10,2 9,2 11,5 9,3 11,2 10,6 10,8 11,5 10,8 9,8 10,5 10,8 10,6 9,8 10,9 10,7 9,8 9,7 0,977 1,032 0,99 1,049 0,97 1,083 1,045 0,979 1,045 0,97 0,989 1,021 0,99 1,025 1,03 1,031 1,043 1,035 0,986 1 1,15 1,09 1,14 1,15 1,14 1,1 1,13 1,09 1,14 1,15 1,13 1,153 1,15 1,09 1,14 1,145 1,14 1,13 1,09 1,16 9,5 8,8 10,3 8,8 9,5 9,8 10,4 9,6 8,9 9,5 10,2 9,8 11 10,4 10 10,5 9,5 9,8 9,3 10,1 0,98 1,005 1,056 1,011 0,98 0,969 1,015 1,01 0,98 1,04 0,98 1,04 1,06 0,988 1,043 0,973 1,013 1,055 1,01 0,978 1,056 1,12 1,11 1,0846 1,065 1,098 1,123 1,137 1,109 1,108 1,12 1,079 1,099 1,089 1,106 1,14 1,155 1,07 1,13 1,125 9,3 9 10,4 8,9 9,8 10,8 11,11 10,3 11,2 10,4 9,8 10,6 9,67 9,9 12,1 11,2 10,3 9,6 9,8 10,6 0,979 1,025 0,98 1,03 0,988 1,013 1,055 0,971 1,05 0,97 1 0,989 0,99 1,078 1,01 0,986 1,03 1,035 0,976 0,989 1,09 1,143 1,105 1,121 1,15 1,12 1,09 1,14 1,12 1,13 1,141 1,1 1,08 1,09 1,12 1,16 1,12 1,15 1,15 1,13 10,4 1,0145 1,1304 9,8 1,0093 1,10543 10,3 1,0072 1,1225 0,68 0,0320 0,0261 0,6 0,0305 0,0264 0,8 0,0310 0,0237 142 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Математическое ожидание Среднеквадратичное отклонение 1 участок Твердость Плотность до до прохода, прохода, Н/см2 г/см3 112 Приложение 5 Степень уплотнения почвы после прохода экспериментального катка в полевых условиях Номер опыта 1 участок 3 участок Плотность до прохода, г/см3 Плотность после прохода, г/см3 Твердость до прохода, Н/см2 Плотность до прохода, г/см3 Плотность после прохода, г/см3 Твердость до прохода, Н/см2 Плотность до прохода, г/см3 Плотнос ть после прохода, г/см3 9,2 9,5 11,7 11,5 10,5 9,7 8,9 9 9,9 8,5 10,8 10,4 11,2 8,9 12 10,5 9,79 9,5 8,5 9,5 1,045 1,04 0,96 0,98 1,049 1,023 1,065 0,987 1,087 0,97 1,04 1,04 1,058 1,02 0,992 1,03 1,036 0,978 1,09 0,986 1,09 1,125 1,098 1,12 1,134 1,13 1,124 1,12 1,14 1,15 1,09 1,09 1,132 1,15 1,1 1,09 1,145 1,15 1,125 1,1 9,9 9,75 11,1 10,4 11,5 8,9 9,9 10,3 9,5 9,5 10,8 9,4 9,2 10,9 11,2 9,5 8,9 10,1 10,5 9,9 1,02 1,02 0,975 1,06 1,01 1,02 1,099 0,972 1,02 1,01 0,97 1,051 1,028 0,989 1,059 1,02 0,989 0,976 0,99 1,064 1,15 1,1 1,12 1,12 1,083 1,1 1,13 1,127 1,09 1,1 1,09 1,09 1,132 1,143 1,15 1,14 1,135 1,09 1,15 1,12 10,9 8,75 10,6 9,4 8,9 9,9 9,7 10,7 9,5 9,76 10,43 11,4 10,2 10,9 9,65 9,15 9,9 10,8 11,5 9,2 0,988 1,07 0,985 1,02 0,981 1,027 0,987 1,043 1,03 0,999 1,041 0,969 0,97 0,99 1,029 1,058 0,98 0,966 0,978 1,054 1,14 1,113 1,11 1,1 1,12 1,09 1,13 1,09 1,11 1,1 1,11 1,13 1,14 1,14 1,114 1,09 1,1 1,145 1,14 1,143 10,0 1,0238 1,12015 10,1 1,0171 1,118 10,06 1,00825 1,11775 1,07 0,038452 0,021902 0,78 0,035498 0,023211 0,8 0,03334 0,019382 143 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Математическое ожидание Среднеквадратичное отклонение 2 участок Твердость до прохода, Н/см2 112 Приложение 6 Номер опыта Приложение 1- Степень уплотнения почвы после прохода серийного катка 3ККШ-6 в полевых условиях Плотность после прохода, г/см3 1,1 1,14 1,12 1,098 1,1 1,156 1,13 1,165 1,09 1,178 1,125 1,1 1,135 1,169 1,12 1,17 1,1 1,15 1,18 1,16 Твердость до прохода, Н/см2 8,5 8 10 9,4 8,5 9,1 9,4 9,7 8,4 9,5 12 9,9 9,5 9 12 9,5 10,34 10,5 9,5 8,5 2 участок Плотность до прохода, г/см3 1,041 1,056 0,979 0,99 1,059 1,053 1,045 0,96 1,01 1,06 0,979 1,075 1,038 1,042 0,975 1,05 1,056 1,01 0,96 0,97 Плотность после прохода, г/см3 1,13 1,1 1,161 1,11 1,1 1,13 1,09 1,165 1,14 1,09 1,11 1,115 1,12 1,15 1,16 1,091 1,16 1,191 1,14 1,18 Твердость до прохода, Н/см2 9 8,5 11,4 10,5 9,5 9,3 9,9 9 7,9 8,5 10,7 9,4 8,7 9,9 11 11,5 10 9,5 9,5 10,5 3 участок Плотность до прохода, г/см3 0,98 1,045 1,056 1,01 0,99 1,076 1,035 1,012 0,97 1,045 0,99 1,06 1,09 0,98 1,03 1,03 1,043 1,065 0,97 1,041 Плотность после прохода, г/см3 1,09 1,14 1,16 1,15 1,09 1,16 1,12 1,09 1,17 1,12 1,14 1,1 1,1 1,185 1,15 1,13 1,17 1,163 1,156 1,174 9,05 1,0157 1,1343 9,56 1,0204 1,13165 9,71 1,0259 1,1379 1,15 0,0345 0,030 1,062 0,0389 0,0327 0,99 0,036324 0,031016 144 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Математическое ожидание Среднеквадратичное отклонение 1 участок Твердость Плотность до до прохода, прохода, г/см3 2 Н/см 9,5 0,987 8 1,045 10 0,96 8 1,06 8,5 0,98 7 1,033 11 1,035 9 0,971 8,4 1,02 7,5 1,05 8 1,035 9,8 0,989 11 0,99 9 1,058 10 1,06 8,5 1,01 10,5 1,05 9,4 1,035 8 0,976 10 0,97 145 Приложение 7 146 Приложение 8 147 Приложение 9 148 Приложение 10 149 Приложение 11 150 Приложение 12 151 152 153 154 155
