Особенности технологии и эксплуатационных параметров машинно-тракторных агрегатов (МТА) при возделывании хлопчатника на песчаных почвах



In article the decision of concrete questions of a substantiation of admissible operational parameters of machine tractor units is resulted at their operation on sandy soils

Keywords:sandy soils, the machine tractor unit,operation, cotton.

Вовлечение в сельскохозяйственный оборот приоазисных песков, из которых в настоящее время используется всего 25 %, а на картах землепользования они относятся к категории «бросовых» земель, имеет большое значение для страны. В связи с этим, решение конкретных вопросов обоснования допустимых эксплуатационных параметров МТА при их эксплуатации на песчаных почвах имеет большое практическое значение.

Технология возделывания хлопчатника на песчаных почвах имеет свои особенности, связанные с агротехникой и режимамиработы агрегатов.

Глубина вспашки. Усиленное произрастание хлопчатника в значительной степени зависит от глубины проникновения и мощности корневой системы. Как показали исследования, плотность почвы такова, что требуется дополнительное рыхление для успешного роста растений. Другими словами, песчаные почвы подвергнуты уплотнению в большей степени, чем другие почвы,особенно в верхних слоях. Это затрудняет условия аэрации, накопления влаги, деятельности микроорганизмов, и является главной причиной, задерживающей проникновение корней в глубокие горизонты.

С целью предупреждения выдувания почвы зяблевая вспашка заменялась весенней вспашкой в период, предшествующий предпосевному. В противном случае на землях, вспаханных осенью, зимой или ранней весной, сильные ветры выдували почву. Иными словами, правильный выбор времени вспашки предупреждает ветровую эрозию почвы.

Глубина заделки семян. Для песчаных почв нет рекомендаций по глубине заделки семян. По нашим наблюдениям, глубина заделки семян хлопчатника должна быть почти вдвое больше, чем на твердых почвах — 12–13 см, против 5–7 см. В противном случае при мелкой заделке семян наблюдался частичный снос вместе с верхним слоем почвы, а также обнажение куста кущения и как следствие — усыхание растений.

Как показали исследования, испарение с поверхности песчаных почв идет в 2–3 раза быстрее, чем с твердых. Поэтому верхние слои песчаной почвы очень быстро высыхают и при мелкой заделке семена попадают в неблагоприятные условия — в сухую почву. Песчаные почвы более рыхлые, менее связанны и поэтому, более проницаемы для воды и воздуха. Кроме того, легкие песчаные и супесчаные почвы оказывают меньшее механическое сопротивление появляющимся всходам.

Равномерность распределения семян. Опыт возделывания хлопчатника в песчаных почвах показывает, что хлопковые агрегаты во время работы имеют меньшую устойчивость, и она продолжает увеличиваться с увеличением скорости движения. Так, предварительные результаты показывают, что на посеве как глубина заделки семян хлопчатника, так и разброс их от продольной плоскости в два раза больше, чем на твердых почвах. Картина неравномерности агротехнических допусков на песчаных почвах, наблюдается и на культивации хлопчатника. Если по обычной технологии допуск по агротребованиям на ширину обработки составляет 5–7 см, то на песчаных почвах он фактически составил 12–15 см.

Наиболее существенной особенностью составляющих зональных условий работы агрегатов на песчаных почвах является случайный в вероятностно-статистическом смысле их характер, значение и характер изменения которых может быть установлен лишь в результате опыта. Поэтому и составляющие выходных показателей агрегатов, определяющие эффективность их функционирования также будут случайными в вероятностно-статистическом смысле [1–2].

Корреляционно-спектральный анализ выявил временный и частотный состав энергетических процессов агрегата на всех скоростных режимах его движения. Установлено, что временные и частотные параметры функций всех процессов зависят от скорости движения агрегата, но практически стабильны. Так, на большинстве скоростных режимах максимум спектра находится на частоте 1,2 с^-1, на других он сдвинут вправо, хотя и незначительно. Но это незначительное смещение максимума спектра существенно с точки зрения влияния песчаной почвы на агрегат. Так, на скоростях движения 3,9 и 12 км/ч максимум скорости вращения коленчатого вала четко находится на частоте 1,2 с^-1. На скоростях 5 и 7 км/ч спектр смещается вправо на 0,6 с^-1. При этом уровень спектра на скорости 7 км/ч резко снижается, и дисперсия распределяется до частоты 4,0 с^-1. Несмотря на то, что максимум смещается в область высоких частот (отрицательный фактор воздействия песчаной почвы на агрегат), уровень спектра относительно мал (положительный момент). Такая же тенденция поведения спектра дисперсий сохраняется и для крутящих моментов, но она менее четко выражена.

В результате статистического анализа средних величин и корреляционно-спектральных функций энергетических параметров культиваторного агрегата установлено:

– песчаная почва создает большую неравномерность его загрузки. При одинаковом почвенном фоне максимум степени неравномерности достигает 20 %,а в зависимости от скорости движения разница между экстремумами составляет 11,4 %;

– при культивации песчаных почв наибольшее напряжение в полуосях колес трактора возникает на резонансной частоте 0,33 Гц;

– выявляется зависимость увеличения нагрузки трансмиссии трактора от увеличения скорости его движения, хотя эта зависимость и нестрого линейная. Так, на скоростях движения 3 и 9 км/ч процесс изменения крутящегося момента на полуоси трактора более стабилен, чем на 5, 7 и 12 км/ч.

На рис.1 приведена зависимость характеристик выбросов энергетических параметров культиваторного агрегата при работе на песчаных почвах от скорости движения агрегата.

Среднее число выбросов ν_Δ и средняя продолжительность выброса с увеличением скорости движения растут до скорости 5 км/ч, до скорости 7 км/ч число и время выбросов падает и при скорости выше 7 км/ч опять возрастают. Аналогичная зависимость наблюдается и на средней площади выброса параметров, особенно затрат мощности на полуосях колес. Но здесь площадь выбросов мощности уменьшается при увеличении скорости движения, начиная с 3 км/ч. Площадь выбросов частоты вращения коленчатого вала и расхода топлива, наоборот, растет с увеличением скорости до 7 км/ч, после чего уменьшается.

Рис.1. Зависимость характеристик выбросов агрегата от скорости движения: — число выбросов за единицу времени; — продолжительность одного выброса; — площадь одного выброса; N_п.к, N_{л.к —} затраты мощности на правой и левой полуосях ведущих колес; G — расход топлива; n_{дв —} частота вращения коленчатого вала.

Анализ характеристик выбросов крутящих моментов на полуосях ведущих колес показывает, что среднее число выбросов и средняя продолжительность выброса не зависят от скорости движения. Таким образом, диагностируя агрегат по крутящему моменту на полуосях ведущих колес, можно оперировать только средней площадью выбросов. Кстати, по видно, что и в этом случае оптимальной является скорость 7 км/ч.

Допустимые значения вероятностно-статистических значений эксплуатационных параметров культиваторного агрегата следующие:

1. Для скорости вращения коленчатого вала

= 0,0003–0,0016 выбросов в мин

= 0,033–0,242 мин.

= 9,27–30,584.

2. Для расхода топлива

=0,001–0,0016 выбросов в мин

= 0,150–0,247 мин

= 4,576–12,125.

3. Для мощности на полуосях колес

= 3,18–3,47 выбросов в мин

= 0,142–0,240 мин

= 8,0–42,0.

4. Для крутящегося момента на полуосях

= 0,116 выбросов в мин

= 0,684 мин

= 9500–14000.

При расчете допусков на энергетические параметры агрегата выявлена четкая тенденция роста допусков Δ на неравномерность изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя и крутящего момента на полуосях трактора с ростом скорости движения агрегата. Так, для частоты вращения на υ= 3 км/ч он равен 0,21У, а для 9 км/ч = 0,34У; для крутящего момента — соответственно = 0,09У и = 0,20У; тенденция роста допуска мощности на полуосях колес до υ = 7 км/ч и после этого его повышение = У ± 1,0У; = У ± 0,36У; = У  0,50У; разница в величине всех видов допуска на одном скоростном режиме доходит до 75 %.

Как показал анализ допусков и характеристик выбросов, для культиваторного агрегата при работе на песчаных почвах установлены следующие допустимые значения энергетических параметров: на уровень настройки = (0,01–0,18); на точность настройки = (0,6–0,9); на неравномерность = (0,09–0,58); среднее число выбросов в мин = (5–15)10–⁴; среднее время одного выброса, мин = (0,1–0,2); средняя площадь одного выброса, мм² = (5–40).

Литература:

1. Лурье А. Б. О статистических оценках показателей работы сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления // Зап. ЛСХИ. 1969. Т.138.
2. Иофинов С. А. и др. К методике оценки эксплуатационных показателей работы машинно-тракторного агрегата // Зап. ЛСХИ. 1969. Т.140.