Оптимальные параметры: новые решения по планировке рисовых чеков

Текст: С. Ю. Насонов, ассистент кафедры машин и оборудования природообустройства и защиты в ЧС, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К. А. Тимирязева»

В последние годы в связи с необходимостью интенсификации выращивания риса в России требуются новые перспективные комплексы машин, применение которых повысит эффективность процесса планировки чеков при одновременном улучшении качества выполняемых работ и увеличении производительности.

Для получения высоких урожаев риса при минимальных затратах энергетических, материальных и временных ресурсов все более актуальными сейчас становятся поиски новых конструктивных решений в области технических средств для выполнения работ по выравниванию сельскохозяйственных полей.

НЕДОСТАТОК СВЕДЕНИЙ

Перспективными в этом отношении являются так называемые клин-планировщики, применение которых позволяет снизить тяговые сопротивления и повысить производительность. Опыт проведения капитальных планировок с использованием этих агрегатов показал их достаточную эффективность при работе и рациональную связь с другими машинами в реализуемой технологии. В рисоводческих хозяйствах Краснодарского края, например, используется метод планировки рисовых чеков комплексом машин, состоящим из скрепера, клин- и ковшового планировщиков. Как показала практика, такое решение вполне оправдано на чеках площадью 5–10 га. При этом клин-планировщик обычно применяется для предварительного проектирования по заданному уровню с использованием лазерного луча. Срезая грунт на возвышениях поверхности, отвал техники по бокам образует валики, которые затем подбираются скрепером и переводятся во впадины.

Однако по-прежнему неясными остаются обоснование выбора основных параметров планировщиков — углов и ширины захвата, формы отвала и других, а также определение величины сопротивления копанию. Также отсутствуют достоверные данные о влиянии обозначенных критериев рабочего органа клин-планировщика, режимов работы и физических свойств грунта на тяговое усилие машины. С целью выявления необходимых технологических показателей при функционировании агрегата с двухотвальным рабочим органом специалистами ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К. А. Тимирязева» были выполнены экспериментальные исследования его моделей в лабораторных условиях. В задачи входило определение зависимостей тягового усилия F, удельного сопротивления копанию Куд. от толщины стружки грунта h и угла между отвалами α, изучение процесса формирования валиков грунта и их объемов, образуемых при планировке, а также оценка удельной энергоемкости процесса рытья двухотвальным рабочим органом.

ОПЫТЫ И ИЗМЕРЕНИЯ

Для изучения рабочего процесса клин-планировщика и зависимости его энергетических показателей от параметров органа и условий копания грунта, а также операции по формированию почвенных валиков были спроектированы и изготовлены три модели агрегатов с углами захвата между отвалами, равными 100º, 90º и 55º. Исследования проводились в лаборатории мелиоративных машин на грунтовом канале. Все испытания осуществлялись при одинаковых значениях влажности и плотности грунта — 9–10% и 3 удара ударника ДорНИИ соответственно. В ходе научной работы измерялись толщина стружки, площадь поперечного сечения валков, скорость тележки и тяговое усилие, причем значения последнего фиксировались тензометрическим методом с записью результатов в память компьютера.

Проведение опытов включало предварительную подготовку грунта, разравнивание, уплотнение и проверку горизонтальности поверхности, после чего устанавливалась толщина стружки и производилось копание с записью тягового усилия на компьютер. Первый показатель для моделей составлял 1, 2 и 3 см. Подобные эксперименты осуществлялись с каждым из трех рабочих органов. Кроме того, определялись объемы грунта, срезаемого отвалами и перемещаемого в боковые валики, причем после прохода каждой модели планировщика устанавливались их размеры и форма. В частности, было выявлено, что поперечное сечение имело форму треугольника, и по этим размерам вычислялась площадь сечения и объем валиков. Помимо этого, во время испытаний наблюдались формирование призмы волочения и ее перемещение в почвенные образования.

РАЦИОНАЛЬНЫЙ УГОЛ

По результатам экспериментов были получены зависимости тягового усилия в функции от толщины стружки, а также от величины угла между отвалами. Опытные точки были аппроксимированы эмпирическими уравнениями. Также специалистам удалось установить соотношения объемов срезаемого грунта и перемещаемого в боковые валики для трех моделей при разных толщинах стружки. Кроме этого, по результатам испытаний были получены значения удельного сопротивления копанию, а также энергоемкости осуществления данного процесса двухотвальными рабочими органами клин-планировщика. Так, наибольшее тяговое усилие наблюдалось при планировке деталью с углом 100º, что объяснялось увеличенной призмой волочения. С возрастанием сопротивления скорость тележки уменьшалась, что было обусловлено тяговой характеристикой двигателя постоянного тока. С увеличением данного показателя и толщины стружки удельная энергоемкость также вырастала. Особенно сильно данное явление было заметно у модели с углом в 100º, что еще раз доказало тот факт, что увеличение угла между отвалами больше 90º нецелесообразно.

Таким образом, проведенные испытания показали, что тяговые сопротивления, мощность, удельная энергоемкость и объем призмы волочения с возрастанием угла между отвалами и толщиной стружки повышаются, а смещение грунта в валики постепенно уменьшается. Полученные результаты могут служить основанием для практических рекомендаций по выбору параметров двухотвальных рабочих органов в клин-планировщиках.