Обоснование конструктивной схемы и параметров комбинированного универсального плуга к тракторам класса тяги 5

1.

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Костанайский Государственный Университет имени А.Байтурсынова
Кафедра машин, тракторов и автомобилей
Субботин Владислав Владимирович
Обоснование конструктивной схемы и параметров комбинированного
универсального плуга к тракторам класса тяги 5
6M072400 - Технологические машины и оборудование(по отрослям)
Научный руководитель: Бенюх Олег Анатольевич
кандидат технических наук, профессор
.
Костанай, 2018

2.

Цель исследования: разработать универсальный комбинированный плуг к трактору тягового класса 5,
обеспечивающий повышение производительности на обработке залежных земель.
Задачи исследований:
- исследовать технологический процесс обработки залежных земель и разработать конструктивную схему
комбинированного рабочего органа, сочетающего принципы отвальной и безотвальной обработок почвы;
- обосновать основные конструктивные параметры комбинированного рабочего органа;
- разработать схему и обосновать параметры универсального комбинированного плуга для первичной
обработки залежных земель;
-дать экономическую оценку эффективности применения разработанного орудия.
Объект исследования: технологический процесс взаимодействия универсального рабочего органа с почвой.
Предмет исследования: закономерности изменения сил, действующих на универсальный
почвообрабатывающий рабочий орган при различных вариантах его исполнения в зависимости от условий его
эксплуатации.
2

3.

Актуальность темы:
кризисная ситуация, возникшая в последнее время на мировых
продовольственных рынках, и ее негативные последствия подняли актуальность продовольственного
вопроса и выдвинули его на первый план мировой экономической политики. Для обеспечения продовольственной безопасности страны аграриям необходимо ускорить диверсификацию земледелия,
широко применять минеральные удобрения и средства защиты растений, наращивать темпы обновления
машинно-тракторного парка, эффективнее использовать орошаемые площади и вводить в оборот
залежные земли [1,2]. Для этого необходимо перевести на новые технологии всю посевную площадь,
создать условия для широкой химизации земледелия, ввести в сельскохозяйственный оборот
дополнительно 2,0-2,5 млн. га залежных земель .
Специальным постановлением Правительства Республики Казахстан "О внесении изменений и
дополнений постановления Правительства Республики Казахстан" предусматривается вовлечение
бросовых и залежны.х земель в сельскохозяйственный оборот.
Однако для выполнения правительственных постановлений необходимо в первоочередном порядке
создать современные высокопроизводительные технические средства к тракторам высоких тяговых
классов (класс тяги не менее 5) для обработки заброшенных и залежных земель.
3

4.

В структуре мирового земельного фонда, который представлен на рисунке 1, пашня составляет
всего 10%, что требует ее использование только по назначению. При этом основными показателями,
необходимыми для обоснования схемы и параметров почвообрабатывающих орудий, являются
почвенные условия работы машинно-тракторных агрегатов (МТА). По материалам обследования
полей, проведенных филиалами Гипрозема установлено, что почвенный покров северного региона
Казахстана не однороден. Анализ почвенных условий по типу почв показывает, что в целом в
северном регионе Казахстана преобладают черноземы - 60,6% (12950427 га) и каштановые почвы 37,0% (7920677 га).
Структура пашни по типу и подтипу почв по северному региону Казахстана в разрезе областей
выглядит следующим образом. В Акмолинской и Павлодарской областях преобладают темнокаштановые почвы – 43% (3234109 га) и 37% (1283629 га) соответственно, в Костанайской области
чернозем южный – 46% (2894723 га), а в Северо-Казахстанской области чернозем обыкновенный –
90% (3839426 га). В Костанайской области также большие площади занимают черноземы
обыкновенные – 28% (1771952 га) и каштановые почвы – 13% (841639 га).
4

5.

В период освоения целинных и залежных земель (1954-1960 г.г.) было распахано 41,8 млн. га
целины и залежи, в том числе 16,3 млн. га в РСФСР (Западная Сибирь – 6,2 млн. га, районы Урала –
4,2 млн. га, Восточная Сибирь и Дальний Восток – 4,2 млн. га, Поволжье – 1,7 млн. га) и 25,5 млн. га
в Казахстане (главным образом в северных областях – Кустанайской, Северо-Казахстанской,
Кокчетавской, Павлодарской, Целиноградской). В результате расширения и интенсивного
использования пашни в этих районах увеличились площади под зерновыми культурами, возросли
валовые сборы и государственные закупки зерна .
Необходимо отметить, что механический перенос европейской классической системы
обработки почвы на громаднейшие открытые площади Казахстана, без учёта природноклиматических
условий,
привёл
к
тому,
что
к
началу
60-х годов практически вся целинная пашня подверглась губительному воздействию эрозии.
Миллионы гектаров пашни превратились в песчаные барханы, высота которых, например, в
Павлодарской области достигала 50-80 см. Пыль, поднятая с целинных полей, достигала Северного
ледовитого океана. Ветер безвозвратно уносил самую плодородную часть пашни . Чтобы не
повторить этот печальный опыт при введении в оборот нынешних залежных земель, обработку
необходимо проводить с применением безотвальных почвообрабатывающих орудий
плоскорежущего типа.
5

6.

Чизельные плуги ПЧ предназначены для основной безотвальной обработки почвы по нулевой,
минимальной и стандартным технологиям обработки почвы. С их помощью разрушается подплужная
подошва, происходит рыхление и аэрация пахотного и подпахотного горизонта.
Чизельный плуг – наиболее эффективное средство предотвращения снижения урожайности и потерь
влаги из-за уплотнения почвы.
Плуги полунавесные оборотные ППО с регулируемой шириной захвата предназначены для гладкой
вспашки незасоренной камнями почвы на глубину до 30 см.
Применение оборотного плуга ППО позволяет:
- выровнять почву и повысить эффективность последующей обработки;
- обработать «тяжелую» землю;
- улучшить проникновение воздуха, воды и питательных веществ к корням растений, накопление и
сохранение влаги в пахотном слое;избавить от обитающих в почве возбудителей болезней, таких, как
различные грибки или вирусы.
Для первичной обработки залежных земель подверженных водной и ветровой эрозии также
применяются плоскорезы-глубокорыхлители.
Плоскорезы-глубокорыхлители предназначены для основной обработки паров и осенней обработки
почвы с максимальным сохранением стерни и других пожнивных остатков на поверхности поля после
колосовых и пропашных предшественников. Их применяются в степных районах с недостаточным
увлажнением и почвами, склонными к ветровой эрозии.
6

7.

Комбинированный рабочий орган предназначен для обработки залежных и старопахотных
земель, а также земель после уборки многолетних трав, различными способами, а именно
безотвальным, безотвально-послойным, безотвально-послойным с дополнительным крошением,
безотвально-послойным с дополнительным крошением и разуплотнением подпахотного горизонта, а
также отвально-безотвальным способом с вышеперечисленными вариантами.
Предлагаемый рабочий орган обеспечивает возможность: подготовки почвы под посев за один
проход агрегата за счет повышения универсальности и количества выполняемых операций
предлагаемым рабочим органом при обработке залежных и старопахотных земель, а также земель
после возделывания многолетних трав; крошения почвы в соответствие с агротехническими
требованиями при безотвальной и отвально-безотвальной способах ее обработки; разуплотнения
подпахотного горизонта, для накопления влаги талых вод и ливневых дождей; снижения общего
тягового сопротивления рабочего органа.
7

8.

Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган включает:стойку 1 с
подпятником, который при помощи болтов крепится к башмаку 2. К башмаку 2 при
помощи болтов крепятся правый 3 и левый 4 лемехи и долото 6. Для лучшего рыхления
и крошения связных и уплотненных почв к лемехам крепятся съемные рыхлители 5 с
возможностью их регулирования относительно продольной оси на угол ± 100 за счет
перестановки их болтового крепления на сквозных отверстиях 15, просверленных на
лемехах и башмаке (положения рыхлителя 5’ и 5’’). Для увеличения степени крошения
поверхностного слоя почвы, в зависимости от ее состояния и свойств к стойке крепятся
съемные правый и левый ножи 7, имеющие одинаковую с лемехами ширину захвата.
Они регулируются по высоте расположения, за счет удлиненных отверстий 13и за счет
эксцентриковой втулки14, позволяющих регулировать угол крошения 20º≤α≥27°.
Для разуплотнения подпахотного горизонта разработан съемный щелерез 9 с
долотом 10, который крепится к башмаку 2 рабочего органа
8

9.

Схема комбинированного универсального орудия для обработки залежных земель.
1 – рама; 2 – комбинированный универсальный рабочий орган; 3 – каток с внутренним барабаном;
4 – прутковый каток; 5 – опорное колесо
9

10.

Значение показателя по образцам
сравниваемой техники
Наименование показателя
Совокупные затраты
денежных средств, тг/га
Затраты труда, чел.-ч/га
Удельный расход топлива,
кг/га
Годовая экономия совокупных
затрат денежных средств от
эксплуатации новой техники,
тыс. тг
Капитальные вложения, млн.
тг
Верхний предел цены новой
техники, тг
Цена техники по данным
предприятия-изготовителя, тг
Индекс
изменения
показателя, %
К-744Р1 +
ППО-7-35
К-744Р1 +
ПЧ-4,5
К-744Р1+
новый
образец
9683,0
5511,0
4732,0
-51,0/-14,0
0,64
0,35
0,33
-48,0/ -4,0
12,8
11,7
10,5
-18,0/-10,0
4455,5/
700,8
–
–
43,8
41,3
38,8
–
–
38608394
-11,0/-6,0
3062318
В результате сравнительной экономической оценки установлено, что годовая
экономия совокупных затрат денежных средств от эксплуатации нового
комбинированного универсального орудия в агрегате с трактором тягового класса 5 (К744Р1) по сравнению плугом оборотным ППО-7-35 в агрегате с трактором такого же
класса тяги составляет 4455,5 тыс. тенге, по сравнению с чизельным плугом ПЧ-4,5 в
агрегате с трактором К-744Р1 составляет 700,8 тыс. тенге.
Производительность труда при использовании нового орудия повышается в
1,1…1,9 раз по сравнению с серийными орудиями, при снижении совокупных затрат в
1,2…2,0 раза.
10

11.

Разработана конструктивная схема универсального комбинированного рабочего органа,
который может работать в вариантах:
- плоскорежущая лапа для безотвальной обработки с глубиной 20...30 см с дополнительными
съемными рыхлителями, ножами и подпружиненным щелерезом на глубину обработки 10...15 см
для интенсивного крошения почвы;
- рабочий орган для отвально-безотвальной обработки почвы с глубиной 20...30 см, который
включает правооборачивающий винтовой отвал с оборотов пласта на 1800, съемные рыхлители и
ножи для дополнительного крошения почвы, подпружиненный щелерез для разуплотнения
подпахотного горизонта на глубину 10...15 см.
В результате сравнительной экономической оценки установлено, что годовая экономия
совокупных затрат денежных средств от эксплуатации нового комбинированного
универсального плуга в агрегате с трактором тягового класса 5 (К-744Р1) по сравнению с
лучшими серийными аналогами составляет не менее 700,8 тыс. тенге. При этом
производительность труда я повышается в 1,1…1,9 раза при снижении совокупных затрат в
1,2…2,0 раза.
11