Обоснование параметров и разработка конструкции ротационного орудия с эллипсовидными дисками для поверхностной обработки почвы Гайнутдинов Рамиль Халилович

Введение к работе

Актуальность темы. За последние годы наметилось перспективное научное направление по разработке и исследованию ротационных орудий для поверхностной обработки почвы, рабочие органы которых, наряду с вращательным движением вокруг горизонтальной оси, совершают дополнительное колебательное движение в вертикально-поперечной плоскости, т. е. при поступательном движении агрегата совершают сложное пространственное перемещение. Однако известные технические решения не достаточно наджны и имеют низкую эффективность работы.

Разработка технических и технологических решений, направленных на повышение наджности и эффективности поверхностной обработки почвы с ротационными орудиями, рабочие органы которых совершают сложное пространственное перемещение остатся актуальной научно-технической задачей агропромышленного комплекса Российской Федерации.

Настоящая работа направлена на повышение качества и эффективности поверхностной обработки почвы и выполнена в соответствии с концепцией «Развитие аграрной науки и научного обеспечения агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2025 года», утвержднной приказом Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 25.06.2007 № 342.

Степень разработанности темы. По разработке и исследованию ротационных машин и орудий, рабочие органы которых совершают сложное пространственное движение, выполнены работы во Всероссийском НИИ механизации сельского хозяйства, в Приморской государственной сельскохозяйственной академии и в Дальневосточном государственном аграрном университете. По данному направлению известны также отдельные разработки других учных и исследователей. Все разработанные почвообрабатывающие орудия содержат, как правило, наклонно за-креплнные на валу плоские или плоскозубчатые круглые диски, что резко снижает качество и эффективность поверхностной обработки почвы. Проблема разработки конструкций рабочих органов, которые устраняют недостатки известных технических решений на нетрадиционной основе, требует дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

Цель исследования. Повышение качества и эффективности поверхностной обработки почвы путем разработки и обоснования параметров ротационного орудия с наклонными эллипсовидными дисками.

Задачи исследования.

1. Теоретически обосновать конструкционные и технологические параметры ротационного орудия для поверхностной обработки почвы.

2. Разработать конструкционно –технологическую схему ротационного орудия для поверхностной обработки почвы с наклонными эллипсовидными дисками.

3. Исследовать процесс взаимодействия наклонного эллипсовидного диска с почвой и оценить его тяговое сопротивление в лабораторных условиях.

4. Испытать ротационное орудие для поверхностной обработки почвы в полевых условиях.

5. Оценить технико–экономическую и энергетическую эффективность ис
пользования ротационного орудия.

Научная новизна.

1. Математическая модель взаимодействия эллипсовидного диска с почвой.

2. Аналитические зависимости для определения и обоснования конструкционных и технологических параметров ротационного орудия для поверхностной обработки почвы.

3. Математическая модель технологического процесса поверхностной обработки почвы.

Новизна технического решения подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение от 03.05.2018 № 2652819.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что результаты исследований служили основой при разработке, проектировании и изготовлении опытного образца ротационного орудия с эллипсовидными дисками с рациональными конструкционными и технологическими параметрами. Результаты теоретических исследований могут быть использованы при разработке и проектировании аналогичных ротационных почвообрабатывающих орудий.

Практическая значимость работы. Разработана конструкция ротационного орудия с эллипсовидными дисками для поверхностной обработки почвы. Содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволили обосновать основные параметры ротационного орудия, которые могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями.

Методология и методы исследования. В теоретических исследованиях использовались базовые методы земледельческой механики, основы математического анализа, аналитической геометрии и теоретической механики. Экспериментальные исследования выполнены на основе планирования многофакторного эксперимента и регрессионного анализа опытных данных с использованием программ Statistica и Mathlab.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

1. Аналитические зависимости для определения и обоснования конструкционных и технологических параметров ротационного орудия для поверхностной обработки почвы;

2. Конструкционно – технологическая схема ротационного орудия для поверхностной обработки почвы с наклонными эллипсовидными дисками;

3. Результаты экспериментального исследования эллипсовидного диска в лабораторных условиях;

4. Результаты экспериментального исследования ротационного орудия в полевых условиях;

5. Технико–экономическая эффективность и энергетическая оценка ротационного орудия для поверхностной обработки почвы.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности результатов научных исследований подтверждена проведнными экспериментальными исследованиями предлагаемого ротационного орудия для поверхностной обработки почвы в лабораторных и полевых условиях с применением современного оборудования и измерительной аппаратуры, сходимостью результатов с аналогичными работами. Основные положения диссертационной работы доложены на научно – практических конференциях Казанского ГАУ в 2016 – 2018 годах и на международной научно-практической конференции Института механизации и технического сервиса Казанского ГАУ в 2016 году. Результаты работы экспонировались на 20–ой Международной специализированной выставке «Агрокомплекс: Интерагро.

Анимед. Фермер Поволжья» (г. Казань, 2017 г.) и на 19-ой Международной специализированной выставке «Энергетика. Ресурсосбережение» (г. Казань, 2018 г.)

Реализация результатов исследований. Разработанное ротационное орудие внедрено в ООО «Агрокомплекс АК БАРС» Республики Татарстан. Разработанные методы расчта параметров ротационного орудия для поверхностной обработки почвы используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ».

Публикация. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 5 наименований опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Выполнена на 146 страницах машинописного текста, иллюстрирована 40 рисунками и включает 13 таблиц. Список литературы включает 104 наименований.