Повышение эффективности процесса щелевания путем использования многоярусного рабочего органа
На правах рукописи
Горшенин Дмитрий Юрьевич
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ЩЕЛЕВАНИЯ
ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МНОГОЯРУСНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА
Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации
сельского хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград 2009
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им.Н.И. Вавилова»
Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Плешков Евгений Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук Борисенко Иван Борисович кандидат технических наук, доцент Новохатский Виктор Степанович
Ведущая организация ГНУ НИИСХ Юго-Востока Россельхозакадемии
Защита состоится «_»_ 2009 года на заседании диссертационного совета Д220.008.02 при ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия».
Отзывы направлять по адресу: 400002, г. Волгоград, пр-т Университетский, 26, ВГСХА, ученому секретарю диссертационного совета
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Волгоградская ГСХА»
Автореферат разослан и размещен на сайте http://www.vgsha.ru «_» апреля 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Ряднов А.И.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. В условиях Среднего и Нижнего Поволжья существенное значение для поддержания и развития кормовой базы животноводства имеет использование многолетних трав и фуражного зерна. Земледелие в эрозионно опасных и засушливых условиях – рискованное земледелие, поэтому оно требует особого отношения к выполнению влагосберегающих агроприемов и технологий. При этом во всей совокупности аргоприемов по влагозадержанию одной из важнейших операций является щелевание, которое предусматривает нарезку вертикальных щелей на поле без выноса нижележащих слоев почвы на ее поверхность. Основное назначение щелевания – это улучшение водопоглощающей способности почвы и защита почвы от водной эрозии.
Однако процесс щелевания сопровождается обволакиванием рабочих органов корневищами растений и их налипанием на режущей поверхности. В результате увеличивается тяговое сопротивление орудия и снижается производительность агрегата.
В связи с этим исследования, направленные на совершенствование и изыскание новых форм рабочего органа щелереза на основе изучения процесса его взаимодействия с почвогрунтом, являются актуальными для аграрного производства.
Работа выполнена по плану НИОКР «Разработка технического обеспечения аграрных технологий» (раздел 4.4. Разработка и совершенствование аграрных технологий, технических средств и сооружений сельскохозяйственного назначения) ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им.Н.И.Вавилова».
Цель исследований – повышение эффективности процесса щелевания путем распределения функций рабочего органа щелевателя по нескольким ярусам.
Объект исследования – процесс щелевания почв в условиях Среднего и Нижнего Поволжья.
Предмет исследования – рабочий орган щелевателя пассивного типа, имеющий трехъярусную конструкцию.
Научную новизну работы составляют:
математическая модель, описывающая зависимость сопротивления резанию почвы от изменения ее физико-механических свойств при трехъярусном щелевании;
параметры и конструкция трехъярусного щелевателя пассивного типа;
результаты теоретических и экспериментальных исследований трехъярусного щелевателя.
Научная новизна технического решения по повышению эффективности процесса щелевания подтверждена патентом РФ № 61977 на полезную модель.
Практическая значимость работы. Распределение усилия резания почвы по трем ярусам щелевателя позволило снизить плотность почвы на 7,2…10,3%, твердость почвы – на 6…10%, величину деформации почвы – на 12,5%, энергоемкость процесса – на 8,5%, при этом повышение урожая зерновых культур составило в среднем 4,5% по сравнению с использованием серийного щелевателя ЩН-5-40.
Достоверность результатов работы подтверждается сравнительными исследованиями щелевателей серийного и экспериментального исполнений, агрегатируемых с трактором К-701, с использованием контрольно-измерительных приборов для регистрации параметров сопротивления резанию, тягового усилия, развиваемого трактором, геометрии сформированной щели, твердости, плотности и влажности почвы, применением основных положений теории почвообоработки;
высокой степенью сходимости теоретических и экспериментальных данных (95%).
Реализация результатов исследований. Трехъярусные щелеватели, агрегатированные с тракторами К-701, прошли производственную проверку в хозяйствах Вольского района Саратовской области (ООО «ГУНО») и Кинельского района Самарской области.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА (Самара, 2006 г.);
научно-техническом семинаре ГОУ ВПО «Мордовский ГУ им.Н.П.Огарева» (Саранск, 2006 г.), на научно-технических конференциях ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им.Н.И.Вавилова» (Саратов, 2006-2008 гг.).
Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в т.ч. 2 статьи в изданиях, указанных в «Перечне … ВАК», получен патент РФ №61977 на полезную модель. Без соавторов опубликованы 2 статьи. Общий объем публикаций составляет 3,9 п.л., из них соискателю принадлежит 1,8 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 124 наименований, из них на иностранном языке, и приложения. Общий объем диссертации составляет 165 с., включая 74 рисунка, 7 таблиц и 8 с. приложения.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
математическая модель процесса щелевания при распределении функций рабочего органа щелевателя по трем ярусам;
параметры и конструктивное исполнение трехъярусного щелевателя пассивного типа;
результаты лабораторных и полевых испытаний трехъярусного щелевателя, агрегатируемого с трактором тягового класса 5,0 (на примере К-701).
Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, изложены научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.
В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований»
приводится анализ эксплуатационных параметров и экономических показателей щелерезных агрегатов, дается обоснование необходимости повышения эффективности процесса щелевания, а также рассматриваются технические решения по повышению эффективности этого процесса.
Существенный вклад в разработку теории, способов и устройств для почвообработки внесли В.П.Горячкин, А.Н.Зеленин, Ю.А.Ветров, А.М.Холодов, К.А.Артемьев, В.И.Баловнев, Е.Динглингер, Н.Ратье, П.С.Волков, Н.А.Димо, В.В.Соколовский, В.И.Пындак, И.Б.Борисенко и другие исследователи.
На основании проведенного анализа делается вывод о том, что недостаточно полно изучен вопрос об эффективности применения рабочих органов щелевателей различных типов, также как и вопрос рационального комплектования щелерезных энергонасыщенных агрегатов, исходя из специфики процесса щелевания и работы агрегатов на оптимальных эксплуатационных режимах.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
1. Разработать математическую модель процесса щелевания при распределении функций рабочего органа щелевателя по трем ярусам.
2. Обосновать параметры и разработать конструкцию трехъярусного щелерезного агрегата, повышающего эффективность процесса щелевания.
3. Исследовать трехъярусный щелерезный агрегат в лабораторных и полевых условиях.
4. Оценить экономический эффект от внедрения трехъярусного щелерезного агрегата.
Во втором разделе «Теоретическое исследование щелерезного органа» описан процесс взаимодействия рабочих органов почвообрабатывающих машин с почвой при многоярусной обработке, получены выражения для определения усилия резания почвы рабочими органами щелевателя в зависимости от их геометрических параметров и физико-механических свойств почвы.
Резание почвы широким плоским ножом может быть описано в рамках плоской двухмерной задачи, когда вырезаемая из массива почва, перемещаясь вверх по лобовой поверхности ножа, испытывает нагрузку от вышележащего слоя почвы.
Различают несколько горизонтов резания: глубина менее критической глубины резания, глубокое резание, закритическая зона резания. При этом выше критической глубины резания процесс резания соответствует плоской задаче, ниже – пространственной или объемной.
Критическая глубина резания, фактически, является разделителем между фазами резания почвы с подъемом ее вверх по рабочей поверхности щелевателя, что увеличивает ширину щели. В результате верхняя часть щели вследствие больших деформаций имеет рваные края, что негативно сказывается на ее долговечности.
Для устранения данного недостатка и согласно данным теоретических расчетов была разработана конструкция щелереза, осуществляющего нарезание щели переменной ширины по ее глубине. В этом случае процесс щелевания может быть представлен как процесс резания тремя вертикальными параллельно идущими след в след рабочими органами. При этом каждая элементарная площадка щелевателя, перемещаясь в почве, испытывает со стороны последней действие следующих сил (рис.1): силы нормальной реакции со стороны почвы dN, направленной по нормали к каждой элементарной площадке dS поверхности рабочего органа;
сил трения со стороны почвы dFтр, направленной перпендикулярно dN, параллельно плоскости хОу против направления движения рабочего органа.
Рисунок 1 – Схема к определению основных параметров трехъярусного щелевателя (вертикальный профиль) Известна функция давления почвы на рабочий орган в данной точке P=P(x,y,z). (1) Пусть нормаль к площади dS в точке А, совпадающая с вектором нормальной реакции dN, направлена к осям Оx, Оy, Oz под углами,, соответственно (рис. 2).
Вектор dN имеет проекции dN={dNcos;
dNcos;
dNcos}, (2) где cos, cos, cos - направляющие косинусы вектора dN.
Рисунок 2 – Схема для определения нормальной составляющей dN На основании экспериментальных данных для условий трения щелевателя о суглинистую почву (как наиболее распространенную в Саратовской области) при средней влажности 20% была построена зависимость силы внешнего трения от скорости агрегата относительно скольжения, которая свидетельствует о непостоянстве коэффициента трения f.
Для определения f=f(x,y,z) найдем координаты вектора dFтр, который расположен в плоскости хАy dN (рис.3).
Рисунок 3 – Схема определения нормальной составляющей dN при изменяющемся f Проекция dN xy=dN sin. (3) Проекция dN х= dNxycos=dN sin cos. (4) Eсли dFтр dN, то dFтрdNxy=dFтр составляет с осью Аx угол.
Из выражения (3) и (4) следует dN sin cos= dN cos, (5) cos cos = где, 0.
sin Аналогично dNy= dN sin sin dN sin sin = dN cos, (6) cos sin = где.
sin Отсюда находим проекции вектора dFтр на оси x, y, z:
cos dFтрx = dFтр cos = dFтр. (7) sin cos dFтр sin = dFтр dFтрy. (8) = sin dFтрz =0. (9) С учетом того, что dFтр = fdN, получим cos cos dFтр = dNf. (10) ;
dNf ;
sin sin Находим проекции результирующей силы dF = dN + dFтр:
cos f dFx = dN cos + dNf = dN cos 1 + sin sin cos f dFy = dN cos + dNf = dN cos 1 +. (11) sin sin dFz = dN cos Так как dN = P(x,y,z)dS, то, находя поверхностный интеграл I рода по всей поверхности рабочего органа, определяем соответствующие проекции результирующей силы, действующей на рабочий орган:
f P( x, y, z ) cos 1 + ds Fx = (12) sin S f ds.
P( x, y, z ) cos 1 + Fy = (13) sin S P( x, y, z ) cos ds Fz = (14) S Суммарная сила, действующая на рабочий орган, будет определена по зависимости (15) F= Fx 2 + Fy 2 + Fz Верхний ярус (передний нож) щелевателя предназначен для резания корней растений, поэтому он имеет форму симметричного клина. Тогда на него будет действовать давление почвы, изменяемое только с глубиной P=P(z) (рис.4).
Пусть P=P(z) описывается квадратичным уравнением Р = а0 + a1 z + a2z2, (16) где а0, а1, а2 - коэффициенты, зависящие от свойств почвы.
Рисунок 4 – Схема сил, действующих на щелеватель в процессе обработки почвы Выберем площадку dS длиной l и толщиной dz на глубине z.
Силы, действующие на dS:
dN = P(z)ldz, (17) dFтр = fP(z)ldz. (18) В проекциях на оси:
(19) dFx = dN sin + fdN cos 2 (20) dFy = dN cos + fdN sin 2 dFz = 0 (21) Учитывая так же симметричную площадку, имеем:
dFx = 2dN (sin + f cos ) = 2 flP( z )(sin + f cos ) (22) 2 2 2 dFy = 0 (23) dFz = (24) Находим силу сопротивления резанию почвы:
a H 2 a2 H H + f cos )dz = 2l sin + cos a0 H + 1 Fx = + 2 flP ( z )(sin (25) 2 2 2 2 (26) Fy = Fz = (27) Найдем точку приложения результирующей силы, определив положение Fx центра давления эпюры давлений (рис.5).
Mo P=P(z) C z Рисунок 5 – Схема определения положения центра давления эпюры напряжений, возникающих на рабочей поверхности щелевателя при обработке почвы a0 + a1 z + a 2 z H 6a0 H + 4a1 H 2 + 3a2 H zdzdx dz zdx (28) Zc = D = 0 a + a 0+ a z 2 = D dzdx 6a0 + 3a1 H + 2a2 H 1z H 0 dz dx 0 После преобразований получим 3a0 H + 2a1 H 2 + 1,5a2 H Zc =. (29) 6a0 + 3a1 H + 2a2 H Момент силы Fx относительно точки 0:
M0=FxZc., (30) a1 H 2 a2 H 3 3a0 H + 2a1 H 2 + 1,5a2 H Mo = 2l sin + f cos a0 H + +. (31) 2 3 6a0 + 3a1 H + 2a2 H 2 Очевидно, что Fx и М0 достигают наибольшего и наименьшего значений, когда наибольшего и наименьшего значений достигает функция g ( ) = sin + f cos на 2 отрезке [0;
]:
1 f g ( ) = cos sin, 2 22 1, max = = 2arctg tg 2 f f При этом угле Fx = Fxmax, M0=M0max.
Так как 1, то при min=0 gmin()=f;
при = g()=1.
Таким образом, для достижения наименьшего сопротивления процесса щелевания и обеспечения наибольшего уплотнения стенок щели необходимо чтобы глубина резания первого рабочего органа не превышала критическую глубину резания, то есть h1=hкр. (32) Оставшиеся два рабочих органа осуществляют дальнейшее нарезание щели до максимальной глубины, то есть h2=h3=(Hmax-h1)/2, (33) где Нmax – максимальная глубина нарезания щели, м.
Суммарная глубина резания щелевателем будет определена как Н=Нmax=h1+h2+h3. (34) Наименьшее сопротивление резанию почвы щелевателем достигается при отношении В/Н=0,05-0,1. Это справедливо для глубины резания до 20 см, но так как в нашем случае каждый рабочий орган в отдельности осуществляет резания на глубину менее 20 см, тогда ширина ножа определяется как В1=0,05h1. (35) Для повышения надежности стенок щели от обрушения по мере увеличения глубины резания необходимо увеличивать толщину ножа, то есть:
В2=0,07h2, (36) В3=0,1h3. (37) При расчете энергоемкости процесса щелевания почвы сопротивление резанию рабочим органом щелевателя будем определять по зависимости (26), однако необходимо учесть то, что рабочий орган состоит из трех ножей, тогда a h2 a h3 a h 2 a h Fx = 2l1 sin 1 + f cos 1 a0 h1 + 1 1 + 2 1 + 2l 2 sin 2 + f cos 2 a 0 h2 + 1 2 + 2 2 + 2 3 2 2 2 2 2.
(38) a h2 a h + 2l3 sin 3 + f cos 3 a0 h3 + 1 3 + 2 2 2 Таким образом, предложенные зависимости позволяют определять изменение сопротивления резания почвы от ее физико-механических свойств с учетом ярусного разделения процесса резания, а также геометрические параметры рабочих органов щелевателя (толщина ножа – 4…5 см;
угол заострения для симметричной заточки – 450…500, для несимметричной заточки – 250…300;
угол резания – 450…500).
Расчеты показали, что применение щелевателя, состоящего из трех рабочих органов, за счет разделения сопротивления резанию позволяет снизить расходуемую мощность в пределах 8…12% по сравнению с серийным щелевателем.
В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследо ваний» излагаются программа, общая и частные методики исследований с описанием объектов и аппаратуры для исследований.
Программа исследований включала: определение сопротивления резанию щелевателя в зависимости от глубины резания, скорости резания, углов резания и заострения;
выявление характера деформирования почвы рабочим органом щелевате лем, определение качественных и энергетических показателей процесса щелевания почвы, выполняемого щелевателем;
определение изменения урожая зерновых культур после почвообработки, проводимой серийным щелевателем и предлагаемым.
В ходе проведения лабораторных исследований определялось влияние различных геометрических параметров серийного и трехъярусного щелевателя на сопротивление резанию. Исследования проводились в грунтовом канале, который мог перемещаться на катках по направляющим со скоростью, задаваемой гидроприводом.
Регистрация действующих горизонтальных и вертикальных сил производилась с помощью тензометрических резисторных датчиков.
Предлагаемая для исследований конструкция трехъярусного щелевателя (рис.6) состоит из рамы 1, на которой посредством оси 2 подвешен корпус 3. На корпусе последовательно друг за другом закреплены ножи 4, 5, 6. Толщина первого, второго и третьего ножей находятся в соотношении Н1Н2Н3.
1 – рама;
2 – ось;
3 – корпус;
4,5 и 6 – ножи;
7 – пружина;
8 и 9 – ограничители Рисунок 6 – Рабочий орган трехъярусного щелевателя Щелеватель работает следующим образом: посредством переднего ограничителя 8 регулируется и устанавливается оптимальный угол входа ножа 4 в почву, при котором обеспечивается формирование верхнего яруса щели, подрезание растительных остатков и сброс их на стерню. Второй нож 5 формирует собственно щель без деформации стенок верхнего яруса. Третий нож 6 прорезает в дне щели узкую дополнительную щель, что способствует накоплению и удержанию влаги в щели. Встречающиеся твердые вкрапления в почве гасятся колебаниями корпуса за счет амортизационной пружины 7. При этом первый нож 4 заглубляется в почву и прорезает ее не носком, облегчая тем самым работу второго ножа 5 по формированию щели, что, в конечном счете, исключает возможную поломку ножей.
Для замера физико-механических свойств почвы, а также для фиксирования сопротивления резанию щелевателями использовались: твердомер системы Ревякина А.Н.;
секундомер, мерная линейка для измерения времени и перемещения рабочих органов;
индикатор десятичный цифровой ИДЦ-1 с блоком питания для регистрации действующих сопротивлений;
весы, разновесы, бюксы и сушильный шкаф “СУ 2М” для определения влажности и плотности почвогрунта.
Полевые исследования серийного ЩН-5-40 и трехъярусного щелевателей проводились в составе трактора К-701 согласно ОСТ 70.4.1.-80. Измерения при проведении сравнительных тяговых испытаний проводились тензометрическим способом с синхронной записью измеряемых величин: крутящих моментов на полуосях трактора, частоты вращения полуосей, тягового усилия, расхода топлива, частоты вращения путеизмерительного колеса. Условия проведения испытаний соответствовали требованиям ГОСТ 7057-81.
Для определения влияния щелевания на урожай зерновых сельскохозяйственных культур была использована методика, предложенная Д.А.
Доспеховым.
Эксплуатационную оценку проводили согласно ГОСТ 24057-88, при этом сравниваемые щелеватели агрегатировались с трактором К-701 и каждый агрегат обслуживался одним механизатором.
Для обработки полученных экспериментальных данных на ПЭВМ использовались пакеты прикладных программ Statistica и приложения MS Office.
В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований трехъярусного щелевателя в составе агрегата» приведены результаты лабораторно стендовых исследований и полевых исследований серийного ЩН-5-40 и трехъярусного щелевателей (рис.7).
В ходе лабораторных исследований было установлено, что увеличение глубины резания приводит к увеличению сопротивления резания, как у серийного, так и у трехъярусного щелевателей (рис.8).
Изменение угла резания у трехъярусного щелевателя в диапазоне 200…900, привело к повышению сопротивления резания в среднем на 36,6% и подчиняется закону Fр=0,888+79,024. Тогда как изменение угла заострения от 300 до приводит к увеличению сопротивления резания в среднем на 20,2 % по закону Fр=0,1842+90,2.
Рисунок 7 – Трехъярусный щелеватель, общий вид Fp, H Fр, Н 400- 200 350- 300- 250- 200- 50 150- 100- 50- 0- h,см 0, 0, 0, Р v, м/с 0, а) Fp, H б) 1- экспериментальная зависимость;
2 – теоретическая зависимость Рисунок 8 – Изменение сопротивления резанию почвы в зависимости от глубины и скорости движения: а) – серийного щелевателя;
б) – трехъярусного щелевателя Увеличение соотношения глубины резания h2/h3 ножами трехъярусного щелевателя от 0 до 0,5 приводит к снижению сопротивления резанию в среднем на 9,5%, однако дальнейшее увеличение соотношения от 0,5 до 1,0 приводит к росту сопротивления резанию. Увеличение расстояния между ножами трехъярусного щелевателя от 0 см до 10 см приводит к снижению сопротивления резания до 9,2%.
В ходе полевых исследований выявлено, что по сравнению с контролем плотность почвы после прохода серийного щелевателя снизилась в горизонте 0… 20 см в среднем на 7,3%, в горизонте 20…40 см – на 6,8%, тогда как снижение плотности почвы после прохода трехъярусного щелевателя – 17,1 % и 14,5 %, соответственно. Таким образом, применение трехъярусного щелевателя позволяет к началу вегетации растений сохранить на 5,3%…12,3% больше почвенной влаги.
Твердость почвы после прохода серийного щелевателя снизилась в горизонте 0…20 см в среднем на 7,1%, в горизонте 20…40 см – на 5,9%, тогда как снижение твердости почвы после прохода трехъярусного щелевателя составило 15,8 % и 13,2 %, соответственно.
Общая величина деформации после прохода серийного щелевателя составила S=680 см2, (ширина ножа В=2,5 см, угол резания =900, угол заострения стойки =1200), трехъярусного щелевателя – S=605 см2 (снижение на 12,5 %).
Исследования по влиянию скорости резания на сопротивление резанию подтвердили полученные ранее расчетные значения, при этом расхождение между ними не превышает 5% (рис.9).
Рисунок 9 – Влияние скорости резания на сопротивление резанию серийного (1) и трехъярусного (2 – эксперимент, 3 – теория) щелевателей Сравнительные исследования затрачиваемой мощности показали, что при щелевании почвы трехъярусным щелевателем ее снижение составляет в среднем 8,6% по сравнению с серийным щелевателем, при этом экономия топлива в среднем составляет 5,2 %.
Конечным показателем эффективности применения трехъярусного щелевателя являлся урожай зерновых культур (табл.).
Таблица – Изменение урожая озимой и яровой пшеницы после почвообработки серийным и трехъярусным щелевателями Повышение Сельскохозяйственная Урожайность, Тип щелевателя урожайности культура т/га % т/га серийный 1, Яровая пшеница трехъярусный 1,71 4,9 0, серийный 1, Озимая пшеница трехъярусный 1,32 4,7 0, Таким образом, сравнение результатов лабораторно-стендовых и полевых исследований серийного ЩН-5-40 и трехъярусного щелевателей с рассчитанными геометрическими параметрами рабочих органов показало 95%-ную сходимость с теоретическими значениями по показателю расходуемой мощности.
В пятом разделе «Экономическая оценка эффективности использования трехъярусного щелевателя» выполнен расчет годового экономического эффекта от применения трехъярусного щелевателя, агрегатируемого с трактором К-701 при щелевании почвы, который составил 349351 руб. при сроке окупаемости дополнительных капиталовложений 0,31 года.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. В соответствии с теоретическими исследованиями для улучшения процесса щелевания необходимо разделить обработку почвы по трем ярусам, что позволит повысить сохранность формы щели за счет увеличения плотности боковых стенок, а также снизить тяговое сопротивление резанию почвы на 8…12%.
2. Разработана конструкция трехъярусного щелерезного орудия, состоящего из корпуса и трех разнотолщинных ножей, закрепленных последовательно друг за другом, при этом первый нож обеспечивает формирование верхнего яруса щели, подрезание растительных остатков и сброс их на стерню, второй формирует щель, а третий нож – узкую дополнительную прорезь в дне щели, что способствует накоплению и удержанию влаги.
3. Проведенные лабораторные исследования подтвердили теоретические выводы о снижении сопротивления резанию почвогрунта при использовании трехъярусного щелевателя. При этом установлено что, сопротивление резанию у серийного щелевателя выше по сравнению с трехъярусным щелевателем в среднем на 5,9%;
увеличение скорости движения с 0,05 до 0,45 м/с приводит к увеличению сопротивления резанию у серийного щелевателя в среднем на 21,2%, у трехъярусного щелевателя на 19,1%;
увеличение угла резания с 20° до 90° приводит к повышению сопротивления резанию у серийного щелевателя в среднем на 38,7% (в зависимости от угла заострения), а для трехъярусного щелевателя – на 36,6%;
увеличение расстояния между ножами трехъярусного щелевателя с 0 до 10 см приводит к снижению сопротивления резанию на 9,2%.
4. Полевыми испытания установлено, что применение трехъярусного щелевателя в сравнении с серийным щелевателем позволяет снизить плотность почвы в среднем на 8,8%;
повысить влажность почвы в междуследии к началу вегетации растений – на 7%, снизить твердость почвы – на 8% и общую величину деформации почвы – на 12,5%.
5. Увеличение скорости резания с 0,5 до 2,0 м/с приводит к снижению сопротивления резанию у трехъярусного щелевателя по сравнению с серийным на 1,5-2%, а энергоемкость процесса – на 8,5 %.
6. Полные всходы озимой пшеницы на участках, где использовался трехъярусный щелеватель, зафиксированы раньше на 1-2 дня, по сравнению с участками, где использовался серийный щелеватель, результатом чего явилось повышение урожайности зерновых культур в среднем на 4,5 %.
7. Затраты на изготовление трехъярусного щелевателя составляют 110 тыс. руб., при этом годовой экономический эффект от его применения составляет 349351 руб., а срок окупаемости дополнительных капиталовложений – 0,31 года.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Горшенин, Д.Ю. Перспективная конструкция щелевателя / Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н., Симдянкин А.А. – Агро-XXI. – 2006. – №4-6. – С.27-30 (0,3/0,1 п.л.) 2. Горшенин, Д.Ю. Щелеватель пассивного типа / Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н., Симдянкин А.А. – Сельский механизатор. – 2006. – №10. – С. 23-26 (0,3/0,1 п.л.) Публикации в описаниях на изобретения, центральных изданиях и материалах конференций 3. Горшенин, Д.Ю. Оптимизация рабочих органов с автоколебательным действием щелевателя пассивного типа / Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н., Симдянкин А.А.// Известия Самарской с/х акдемии. Вып. 3, Самара. – 2006. – С.89-91 (0,6/0,2 п.л.) 4. Горшенин, Д.Ю. Способы и орудия для рыхления почвы / Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н., Симдянкин А.А.// Энергоресурсо-сберегающие технологии и системы в АПК: Межвуз. сб. науч. тр., МГУ им. Н.П. Огарева. – Саранск: Тип. «Крас. Окт.», 2006. – С.120-128 (0,5/0,17 п.л.) 5. Горшенин, Д.Ю. Конструкция щелевателя пассивного типа / Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н., Симдянкин А.А.// Энергоресурсо-сберегающие технологии и системы в АПК: Межвуз. сб. науч. тр., МГУ им. Н.П. Огарева. – Саранск: Тип. «Крас. Окт.», 2006. – С.128-132 (0,25/0,08 п.л.) 6. Патент РФ на полезную модель №61977 Кл А 01 В 13/16. Щелерез /Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н., Симдянкин А.А. – Опубл. 27.03.2007. – Бюл. №9.
7. Горшенин, Д.Ю. Полевые испытания щелевателя пассивного типа/Горшенин Д.Ю. – Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем. Материалы межд. научно-практ. конф./ МГУ им. Н.П.
Огарева. – Саранск, Тип. «Крас. Окт.», 2007. – С.117-120 (0,3 п.л.) 8. Горшенин, Д.Ю. Обоснование и расчет многоярусного рабочего органа щелевателя /Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н./ Деп. в ВИНИТИ 25.12.2008, № 1007. – 11 с. (0,5/0,25 п.л.) 9. Горшенин, Д.Ю. Полевые исследования многоярусного щелевателя / Горшенин Д.Ю., Плешков Е.Н./ Деп. в ВИНИТИ 25.12.2008, № 1008. – 15 с.
(0,8/0,4 п.л.) Подписано в печать. Бумага тип. Формат 60х841/ Объем 1,0 усл.п.л. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано в РИЦ СГТУ, 410054, Саратов, Политехническая ул.,