Обґрунтування параметрів робочих органів установки для обробітку ґрунту під посів буряку кормового

Abstract

Актуальність теми. Технологічні операції обробітку ґрунту при механічному впливі на нього направлені на створення сприятливих умов для накопичення і збереження вологи, сівби, росту і розвитку рослин. Завданням передпосівного обробітку ґрунту є розпушування верхнього шару на глибину загортання насіння, що забезпечує дрібногрудкувату будову посівного шару, вирівнювання поверхні поля, ущільнення ложа на глибину сівби насіння, заробки внесених добрив, знищення пророслих бур’янів і збереження вологи в оброблюваному шарі ґрунту. Сучасні світові тенденції на отримання екологічно чистої продукції вимагають відмови від хімічних засобів боротьби з бур'янами. Обробіток ґрунту також спрямований на створення сприятливих умов для роботи сільськогосподарських машин на сівбі, при догляді за посівами і при збиранні врожаю. Тому, для вдосконалення процесів обробки ґрунту необхідний комплексний підхід до питань зменшення руйнування робочими органами машин і знарядь структури ґрунту та розробки технологічних процесів, що забезпечують оптимізацію його агрофізичного стану. Мета дослідження: підвищення якості процесу обробки ґрунту шляхом обґрунтування параметрів і розробки нових робочих органів.Об’єктом дослідження є технологічний процес обробки ґрунту та параметри ґрунтообробних робочих органів. Предметом дослідження є вдосконалення процесу підготовки ґрунту під посів буряку на корм тваринам. Робоча гіпотеза: проведені дослідження вирішать науково-технічну задачу підвищення якості технологічних процесів механічного обробітку ґрунту шляхом обґрунтування параметрів робочих органів ротора розрихлювально-сепаруючого пристрою ґрунтообробної установки. Якість виконання поверхневого, основного та передпосівного обробітку ґрунту визначається не тільки глибиною, гребнистістю поверхні, закладенням пожнивних залишків та брильністю але також й структурним складом шару, що обробляється. Останній параметр на пряму пов'язаний з фізичними, фізико-механічними та реологічними (пластичними) властивостями ґрунту. Його величина в оброблюваному шарі повинна відповідати вимогам культур, що висіваються. Отже, і шар ґрунту, що обробляється повинен бути диференційований за ключовим параметром – структурним складом Новизна одержаних результатів: отримано залежності які дозволяють обґрунтувати параметри робочих органів ротора, що забезпечують його обертання за умови зменшення розкидання ґрунту, запобігання сгружування ґрунту на сепаруючій решітці, перешкоди заклинювання ґрунту під час опускання ножа у зазори сепаруючої решітки. Доведено взаємозв’язок між обвідною швидкістю руху ножа ротора, кутом входу ножа ротора у грунт поступальною швидкістю ґрунтообробної установки, та відносною швидкістю руху елемента ґрунту на кінці ножа ротора від кута його нахилу, що дозволило визначити конструкцію ножа ротора розрихлювальносепаруючого пристрою, яка дозволяє підвищити якість технологічного процесу механічного обробітку ґрунту.Встановлено, що більший вплив на якість обробки ґрунту мають теоретично обґрунтовані геометричні параметри конструкції ножа ротора розрихлювально-сепаруючого пристрою, менший - частота обертання.Практичне значення. На підставі проведених досліджень вирішена науково-технічна задача обґрунтування параметрів робочих органів установки для обробітку ґрунту під посів буряку кормового. Особистий внесок здобувача. Автор аналізував необхідні літературні джерела, застосовував сучасні системні та інформаційні технології, обробляв та аналізував результати експерименту. Висновки. В роботі представлені нові науково та експериментально обґрунтовані результати вирішення наукового завдання, яке виявляється в обґрунтуванні параметрів робочих органів установки для обробітку ґрунту під посів буряку кормового. 1. Аналізом літературних джерел виявлено, що найбільш сприятливі умови для проростання насіння та розвитку рослин створюються при диференціації оброблюваного шару грунту за структурним складом з перевагою у поверхневому шарі грунту грудок розміром від 5 до 20 мм, а у зоні загортання насіння – від 0,25 до 10,0 мм. Для оптимізації агрофізичного стану ґрунту у системах поверхневого обробітку грунту застосовується грунтообробна машина яка дозволяє, у порівнянні з традиційними культиваторами, підвищити коефіцієнт структурності приблизно у 2,5 рази, підтримувати у літній період вологість грунту на 1–2% вище, ніж на контролі, та істотно знизити засміченість обробленого шару ґрунту. Однак конструкція робочих органів не дозволяє використовувати її на грунтах підвищеної щільності. Проведений аналіз існуючих конструкції машин для кришіння та сепарації грунту дозволяє визначити основні напрямки вдосконалення параметрів процесу обробки грунту та параметрів ґрунтообробних робочих органів. 2. Отримано залежність відносної швидкості руху елемента ґрунту на кінці ножа ротора від кута його нахилу, що дозволило обґрунтуватиконструкцію ножа яка забезпечує обертання ротора з мінімальними витратами енергії за умови зменшення розкидання ґрунту та запобігання сгружування його на сепаруючій решітці. Визначено, що при заданих параметрах ножа ротора та частоті його обертанн оптимальним можна вважати кут ψ між найбільш пологою дотичною до профілю ножа та прямої, що проходить по неробочій його частини, близький до 1420, при якому розкидання грунту та його сгружування на сепаруючій решітці відсутні 3. Вивчення впливу частоти обертання ротора експериментальної розрихлювально-сепаруючої установки на якісні показники її роботи показало, що з ростом частоти обертання ротора коефіцієнт структурності грунту збільшується незначно. Наявність в розрихлювально-сепаруючому пристрої пруткової решітки сприяє збільшенню коефіцієнта структурності ґрунту більш ніж в 1,5 рази в порівнянні з варіантом без решітки. Встановлено, що більший вплив на якість обробки ґрунту мають геометричні параметри ножа ротора, менший - частота обертання ротора. 4. Використання експериментальної розрихлювально-сепаруючої установки для передпосівної підготовки ґрунту при вирощуванні буряків в порівнянні з традиційними знаряддями за рахунок поліпшення якості обробки ґрунту дозволяє отримати сходи раніше на 3–4 дні, забезпечити краще збереження в ґрунті вологи (на 3–4%), істотно знизити засміченість посівів і підвищити врожайність. Причому дослідження показали, що протягом усього вегетаційного розвитку рослин агрофізичні параметри оброблюваного шару ґрунту зберігали відносну стабільність. 5. Застосування експериментальної грунтообробної машини для передпосівного обробітку грунту під посів пропасних культур, у порівнянні з традиційними комплексами машин, забезпечує зниження витрати палива до 5,15 кг/га, витрат праці – 0,27 чол/га та собівартості виконаних робіт – на 472 грн/га, що по відношенню до використання традиційних способів становить відповідно 29, 36 та 17%.