Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1.1. Особенности механизации работ по возделыванию и уборке чая 9
1.2. Средства уменьшения удельного давления, повышения тягово-сцепных качеств и улучшения проходимости колесных тракторов 13
1.3. Предпосылки использования полугусеничного хода на колесном склоноходепортального
типа 24
1.3.1. Классификация съемных гусеничных ходов 24
1.3.2. Исследования тракторов с полугусеничным ходом 27
1.4. Цель диссертационной работы, задачи и объект исследования 32
1.5. Выводы 38
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 39
2.1. Определение конструктивных параметров предлагаемого ПТХ 39
2.2. Сравнительное определение основных показателей склонохода без ПГХ и с ПТХ 42
2.2.1. Устойчивость против опрокидывания и сползания 42
2.2.2. Устойчивость прямолинейного движения 48
2.2.3. Удельное давление на почву 54
2.3. Исследование кинематики поворота и основных показателей маневренности склонохода с ПГХ 59
2.3.1. Кинематика поворота 59
2.3.2. Определение основных показателей управляемости 63
2.4. Исследование процесса приспособления к микрорельефу и склону 90
2.5. Выводы 103
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ 105
3.1. Опытное определение основных конструктивных параметров склонохода без ПГХ и с ПГХ (лабораторные исследования) 105
3.2. Сравнительные экспериментальные исследования прямолинейности хода и характера воздействия на почву ходовых органов склонохода 109
3.2.1. Анализ результатов исследований прямолинейности движения III
3.2.2. Анализ результатов исследований характера воздействия на почву ходовых органов склонохода без ПГХ и с ПГХ 115
3.3. Экспериментальные исследования маневренности склонохода с ПГХ 120
3.3.1. Планирование эксперимента по определению маневренности склонохода с ПГХ 128
3.3.2. Анализ результатов экспериментальных исследований маневренности склонохода
с ПГХ 138
3.4. Экспериментальные исследования процесса приспособления склонохода без ПГХ и с ПГХ к микрорельефу и склону 148
3.4.1. Анализ результатов экспериментальных исследований процесса приспособления к микрорельефу склонохода с ПГХ и без него 149
3.5. Выводы 150
ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 153
4.1. Влияние уплотняемости почвы на производительность и расход топлива агрегата при культивации в междурядьях чая 154
4.2. Влияние прямолинейности направления движения на производительность и расход
топлива агрегата 155
4.3. Определение экономической эффективности от снижения уплотняемости почвы и улучшения прямолинейности направления движения 159
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 167
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 169
ПРИЛОЖЕНИЕ Л I. Материалы расчета параметров маневренности на ЭВМ 179
ПРИЛОЖЕНИЕ № 2. Иллюстрации к экспериментальным исследованиям 180
ПРИЛОЖЕНИЕ № 3. Копии авторских свидетельств 188
ПРИЛОЖЕНИЕ В 4. Материалы по внедрению результатов исследований 191
- Особенности механизации работ по возделыванию и уборке чая
- Определение конструктивных параметров предлагаемого ПТХ
- Опытное определение основных конструктивных параметров склонохода без ПГХ и с ПГХ (лабораторные исследования)
- Влияние уплотняемости почвы на производительность и расход топлива агрегата при культивации в междурядьях чая
Введение к работе
Перспективным планом развития сельскохозяйственного машиностроения Советского Союза на период до 1990г. определенное внимание уделяется решению проблемы механизации технологических процессов по возделыванию и сбору зеленого чайного листа. Уже находится в производстве комплекс машин, благодаря которым ручной труд на равнинных плантациях практически исключен. Подготовлен к внедрению комплекс машин и создано энергетическое средство для механизации работ на плантациях чая, расположенных на склонах крутизной до 20. Однако, как показывает практика, эффективность использования техники в чайных хозяйствах даже на равнине снижается вследствие того, что на урожайность плантаций в определенной степени отрицательно влияют последствия самого процесса механизации, выражающиеся в том, что машины, массой в 2200-2400 кг по одному и тому же участку междурядий, ширина которого не превышает 0,25-0,40 м, за сезон осуществляют 50-60 проходов. В результате этого почва утрамбовывается и ухудшаются ее физико-механические свойства. Пяти-шести кратная культивация с рыхлением и внесением удобрений не дает желаемого эффекта в отношении восстановления прежних свойств почвы. Еще более худшее положение имеем на склоне из-за неоднородности уплотнения почвы по ширине следа ведущих колес.
Помимо отмеченного, весной и осенью при неблагоприятных погодных условиях, которые весьма часты в субтропических зонах, затрудняется проведение технологических операций в сжатые агротехнические сроки из-за буксования ведущих колес тракторов. Указанные недостатки в значительной степени ограничивают механизацию трудоемких процессов в чайных хозяйствах.
Известны различные средства повышения опорно-сцепных качеств существующих тракторов и самоходных шасси, но они малоэф- фективны для самоходных шасси и склоноходов, работающих в специфических условиях чайных плантаций.
Отсюда вытекает необходимость изыскания дополнительных технических средств, улучшающих опорно-сцепные качества существующей энергетики, предназначенной для механизации работ в чайных хозяйствах. Цель работы заключается в повышении эффективности использования существующих конструкций склоноходов портального типа путем улучшения их опорно-сцепных качеств дополнительными техническими средствами.
Намеченная цель выдвинула следующие задачи: на основе анализа существующих методов и средств повышения тягово-сцепных качеств тракторов и самоходных шасси изыскать и обосновать дополнительные технические средства, повышающие опорно-сцепные качества склоноходов портального типа, используемых в чайных хозяйствах; выявить границы улучшения показателей опорно-сцепных качеств и возможности маневренности склонохода, оборудованного дополнительными техническими средствами, путем исследований как теоретических, так и экспериментальных; обобщить полученные результаты, на основе которых сформулировать требования и разработать конкретные рекомендации по созданию дополнительных технических средств, повышающих опорно-сцепные качества склоноходов портального типа.
На защиту выносятся следующие положения: из теоретических разработок - методы экспериментально-теоретического определения и приведения к оптимальным значениям параметров основных показателей склоноходов портального типа, оборудованных дополнительными техническими средствами; из технических разработок - предлагаемая принципиально новая схема и конструкция технического средства улучшения опорно- оцепных качеств и новое конструктивное решение отдельных узлов и агрегатов, позволяющих повысить эффективность применения предлагаемого технического средства на склоноходах портального типа.
Экспериментальные исследования по устойчивости против опрокидывания и сползания, процессу приспособления к микрорельефу и склону объекта, оборудованного дополнительным средством - механизмом полугусеничного хода (ПГХ) и без него, были проведены в 1979-80гг. на территории ВНИИгорсельмаш в г.Тбилиси и на Лай-турской опытно-полевой базе ВНИИгорсельмаш. Исследование прямолинейного движения, опорных и сцепных качеств и маневренности были проведены в районе Тбилисского моря на горе Махата в 1980-1981гг.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований, изложенные в диссертационной работе, использованы во ВНИИгорсельмаш при проектировании склоноходов типа СШ-06ІІ, его отдельных узлов и агрегатов, а также при создании конструкции технических средств, улучшающих опорно-сцепные качества этих склоноходов [_31, 32, 34, 35J . По результатам исследований и предлагаемым рекомендациям выполнены конструкторские работы. Имеется решение о постановке на серийное производство с 1984 года склонохода СШ-06ІІ, в конструкции которого применены сформулированные в работе рекомендации. В качестве дополнительного оборудования к указанному шасси будет выпускаться механизм полугусеничного хода по схеме, предлагаемой в диссертационной работе.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в теоретическом обосновании и практической разработке технических средств, повышающих опорно-сцепные качества и ряд других показателей существующих портальных склоноходов, применение которых исключает отрицательное влияние процесса механизации на урожайность чайных плантаций и решает вопрос выполнения весенних и осенних сельскохозяйственных работ в сжатые агротехнические сроки при неблагоприятных погодных условиях. Это, в свою очередь, повысит уровень механизации в чайном хозяйстве как на равнине, так и на склонах, и будет способствовать дальнейшему развитию сельского хозяйства, повышению производительности труда, увеличению производства чая и т.д.
Внедрение разработанных в диссертации рекомендаций позволяет: повысить эффективность использования склонохода при работе в плохих почвенных условиях как на равнине, так и на склонах, что даст значительный прирост дополнительного продукта; улучшить условия труда механизатора путем повышения устойчивости движения и устойчивости против опрокидывания, а также снижения сползания; устранить причины ухудшения физико-механических свойств почвы и снизить ее сопротивление к дальнейшей обработке за счет уменьшения уплотняемоети при нескольких последовательных проходах по одному следу.
Особенности механизации работ по возделыванию и уборке чая
За последние годы в районах возделывания чая нашей страны прилагаются все усилия для решения проблемы механизации технологических процессов возделывания и уборки чайного листа.
В основном,трудоемкие работы, выполняемые на чайных плантациях, расположенных на равнинах, уже механизированы - создан комплекс машин, с помощью которых ручной труд на этих плантациях почти полностью исключен [l9, 21, 22, 27J .
Наряду с этим,успешно ведутся работы по созданию комплекса машин для механизации работ по возделыванию и уборке зеленого чайного листа в горных местностях. Как известно, 70$ чайных плантаций в СССР расположены на склонах крутизной выше 10. Во ВНИИгорсельмаш уже разработаны, испытаны и подготовлены к внедрению навесные и прицепные машины и орудия, необходимые для механизации процессов выращивания и уборки зеленого чайного листа на склонах крутизной до 20; создано и внедряется энергетическое средство механизации - склоноход для чайного хозяйства.
Как показал многолетний опыт (_9, 27J , на физико-механические свойства почвы под чайными плантациями в определенной степени, наряду с другими факторами, отрицательно действует сам процесс механизации. Н.Дояренко, В.Костылев, Н.Альберт, В.Гулиса-швили, А.Ковнин и др. [27J указывают, что для растений большое значение имеют особенности физического состояния почвы. Следовательно, вопрос улучшения или сохранения физических свойств почв под чайными плантациями заслуживает особого внимания.
На физическое состояние почвы: структуру, интенсивность движения в ней воздуха, тепла и воды - большое влияние оказывает плотность почвы. В утрамбованной и бесструктурной почве все процессы, в том числе и биохимические, протекают очень слабо.
В междурядьях чайных шпалер для прохождения машин остается узкая полоса, ширина которой зависит от ширины междурядья и колеблется от 0,25 до 0,40 м. При выполнении всех операций за сезон машина массой 2200-2400 кг по одной и той же полосе междурядья проходит иногда 50-60 раз. Вследствие этого почва утрамбовывается, теряет структуру, плотность увеличивается, создается водонепроницаемый слой, слабеет аэрация, ухудшается движение влаги и тепла; удобрение, внесенное в такую почву неэффективно, т.к. не достигает ее нижних слоев.
Определение конструктивных параметров предлагаемого ПТХ
Определение параметров элементов предлагаемой конструкции ПГХ возможно с применением формул, предложенных Б.А.Аяиловичем и Ю.Т.Водолажченко IJ . При этом особое внимание следует обратить на величину удлинения (Z\5) передней ветви цепи при укладке очередного звена передним катком на почву. Его величину можно определить по формуле:
По этой формуле возможно построить график зависимости К , % и AS (рис. 2.1) для данной конструкции с шагом звена г= 0,1 м.
Как видно из графика, величина удлинений растет при увеличении угла У и уменьшении числа звеньев j в передней ветви. Поскольку в нашем случае угол 2 достигает 30, а количество звеньев в передней ветви Ki всего 3, то полученная величина удлинения значительна. С целью уменьшения величины удлинения нами предлагается новая конструкция звеньев цепи (рис. І.ІІ).
Опорные катки и ведущая звездочка механизма будут соприкасаться с поверхностью "Б11, а распорные и крайние опорные катки с поверхностью "А" звеньев цепи. Радиус кривизны поверхности "А" равен радиусу крайних опорных и распорных катков.
Опытное определение основных конструктивных параметров склонохода без ПГХ и с ПГХ (лабораторные исследования
Лабораторные исследования включали в себя опытное определение нижеследующих конструктивных параметров склонохода с ПГХ и без него:
- нагрузок по опорам;
- координат центра тяжести;
- углов статической устойчивости против опрокидывания в продольном и в поперечном направлениях (как для приспособленного, так и неприспособленного к поперечному склону склонохода);
- углов статической устойчивости против сползания в продольном и в поперечном направлениях;
- минимальных радиусов поворота;
- среднего статического удельного давления ходовых органов на почву.
Для получения более достоверных сравнительных показателей экспериментальные исследования проводились на одном и том же образце горно-равнинного самоходного шасси СШ-06ІІ, изготовленном на Харьковоком заводе тракторов и самоходных шасси в 1977 году (рис. 1.10 приложение Л2). Шасси в необходимых случаях проведения опыта оборудовалось полугусеничным ходом, изготовленном в экспериментальном цехе ВНИИгорсельмаш в 1978 году по авторскому свидетельству $ 255067 (рис. I.I2 приложение $2).
Основные конструктивные параметры склонохода с ПГХ и без него определялись по принятой методике /14 _/ (рис. 3.1, 3.2, приложение №2), с использованием материалов государственных испытаний склонохода СШ-06ІІ (45, 46, 47, 48у . Опыты были проведены на территории ВНИИгорсельмаш.
Для сравнительного определения углов статической устойчивости против сползания был разработан следующий метод:
На увлажненных заданных фонах разной крутизны (до допустимого по безопасности предела) определяли силу Р сопротивления на проскальзывание ведущих органов склонохода с ПГХ и без него в продольном и поперечном направлениях. С этой целью склоноход с ПГХ и без него с заторможенными ведущими осями протаскивался в поперечном и продольном направлениях другим трактором через динамометр на заданных фонах на равнине и на склонах крутизной 8-10; 14-16 и 18-20. В момент начала проскальзывания фиксировались показатели динамометра. Эксперименты для каждого отдельного случая проводились трехкратно и учитывались средние значения показателей динамометра.
Влияние уплотняемости почвы на производительность и расход топлива агрегата при культивации в междурядьях чая
Одним из важных факторов, влияющих на производительность МТА на энергоемких работах, является удельное сопротивление почвы, величина которого, в свою очередь, зависит от уплотняемости (твердости) почвы.
Если учесть, что, согласно технологии производства работ, в промежутке между последующими культивациями трактор проходит чайные междурядья 6-8 раз и то, что интенсивность уплотняемости почвы после четырех последовательных проходов (как без ПГХ, так и с ПГХ) резко снижается, то оценка влияния твердости почвы на производительность агрегата проводится по величине уплотняемости, полученной экспериментальным путем на фоне поля - стерня, после четырех проходов (см. табл. 3.2, приложение И). Из таблицы видно, что твердость почвы после четырех последовательных проходов в варианте без ПГХ возрастает до 5300 кН/м , а в варианте с ПГХ до 4460 KH/NT. ТО есть в варианте с ПГХ плотность почвы снижается на 19%.
Известно / 45, 46, 47, 48J , что мощность двигателя склонохода СШ-06ІІ обычного исполнения позволяет проводить культивацию со скоростью передвижения агрегата в 1,51 м/с (5,44 км/ч). Если допустить, что при прочих равных условиях сопротивление движению орудия практически прямо пропорционально твердости почвы, то при той же мощности двигателя можно повысить скорость движения агрегата в варианте с ПГХ на величину коэффициента пропорциональности, то есть Vy- = 1,51 1,19 = 1,79 м/с.
