Ә.Тәжібайұлы, А.Шукеев, Н. Дүйсенов, С.Төлегенов

Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті, Казахстан

Күріш ауыспалы егістігінде тұқым себер алдында топырақты өңдеу және тоң кесектерді майдалау проблемасын теориялық негіздеу

Кез келген жер қопсытқыш агрегаттың ортақ ойсаралық басқарылуын динамикалық жүйе ретінде қарастыруға болады. Кеңістік жағдайындағы бұл жүйенің сипаттамасы уақыт кезіндегі берілген әсер етуші параметрлерінің кешенді жағдайымен анықталуы керек [1, 2].

Ауыл шаруашылық машинасының атқаратын жұмысының жазылу теориясын негіздегенде осы динамикалық жүйенің өзгеру құрылымын түрлендіруде «кіретін» және «шығатын» параметрлерінің динамикасы арқылы сипаттау қарастырылады. Техникалық құралыммен (ТҚ) егін себер алдындағы жер өңдеу түрі көптеген кірілетін Х және шығылатын Y параметрінің өзгерісі арқылы болатын агрегаттың динамикалық модельдік жүйесін құрамыз. Берілген ТҚ-ның деректерін сипаттайтын кірілетін және шығылатын мәндер өзгерісінің құрылымдық байланысы қажетті көрсеткіш есебінің деңгейімен қарастырылады.

Әсер ететін басқарушы агрегаттың толық жұмысының ұсынылымы (1-сурет) кіретін Х айнымалығы: топырақтың ылғалдығына; топырақ құрамының майдалану түйіршектеріне; кесектері мен тоңкесектердің бұзылу қарсылығына және т.б.жағдайларға байланыстырылады.

Сондай-ақ, шығатын Y өзгерісіндегі басқа айнымалығы да: құрылымдағы топырақ түйіршектерінің басқа құрамына; ТҚ-ның алым еніне байланысты жер беті тегістігіне; өңдеуге кететін энергия шығынына және т.б. өзгерістер құрылымына айналады. Бұл біздің жағдайда, біріншіден, жер өңдеудегі техникалық құрылым жұмысының ұнтақталған топырақ құрамының Ф₀ (өлшемі 1 мм төмен) жағдайына; топырақ бөлшектерінің агротехникалық құндылығына Ф₂₀ (өлшемі 20 мм төмен); топырақтардағы кесектері Ф₅₀ (ірілігі 50 мм) мен тоң кесектеріне Ф₁₀₀ (ірілігі 100 мм); ТҚ-дың алым еніне байланыстырылатын егістік алқаптың бет тегістігіне П, энергиялық шығынға Э, агрегат жұмысының өнімділігіне Q байланыстырыла қарастырылады.

1-сурет. Техникалық құрылымның функционалдық моделі

Егін себер алдындағы жер өңдеу «і» санының аз болу ұтымдылығын мына құрылыммен қарастыруымызға болады:

(1)

Бұндағы теңдіктің кез келген жағы топырақ құрамының құрылым санының қосындысының мазмұнына, бетінің тегістігіне, энергия шығынына байланыстырылады. Ең сонынан агрегаттың осы і жүрісімен орташа өнімділігінің түрі ашылады.

Техника-экономикалық тиімділікті қарастырғанда, жер өңдеудегі ТҚ пайдаланудағы қажет болатын негізгі шарт

i → min. (2)

Жер өңдеуді агротехникалық талапқа сай қамтамасыз ететін техникалық құралдардың бір жүргенде, немесе әрі кетсе екі жүргеннен кейінгі толық орындалатын жұмыстық жағдайы (1) ТҚ таңдаудағы ең тиімді шешім болмақ.

Бізге белгілі ТҚ абсолюттік көп жағдайында аңыздан жүргендегі (і = 1) шартты (1) орындауды қамтамасыз ете бермейді. Сол себепті, шаруашылықтарда жерді өңдегенде агротехникалық талапқа сай келгенше ТҚ-мен екі, үш және бірнеше есе жұмыс атқаруға тура келеді.

Жер өңдеудің бірнеше рет атқарылуының негізгі себептері жер бетіндегі кесектер мен тоңкесектердің бұзылып майдаланбауы, ол ТҚ-дың жұмыс атқаратын қондырғыларының агротехникалық талап деңгейінде жұмыс атқара алмауынан. Бұған қолданыстағы агрегаттардың тістерінің арақашықтығы, немесе дискілерінің іздерінің 50...90 мм болуы, агрегаттың жай жылдамдығы кесектер мен тоң кесектерге машина элементтерінің әсері жай болуы, әсіресе топырақ ылғалдылығының жеткіліксіз болуы және ТҚ элементтерінің тиімді формасын таңдау мүмкіншілігі жоқтығы.

Доң кесектердің әртүрлі ылғалдылықтағы топырақ түйірлерінің майдалануы. Топырақ кесектерінің ылғалдылықтарына байланысты (W% абсолюттік ылғалдығы) әртүрлі қаттылықтағы сипаттамасы:

p=f(W), МПа. (3)

Сүдігер жыртылғаннан кейінгі күріш ауыспалы егістігіндегі тұқым себер алдындағы аңыз беті топырағындағы (құрғақ болып қатқан) тоңкесектердің қаттылығы жоғары болады (W<10%). Олар үлкен жылдамдықпен соққан соқының әсері кезінде ғана майдаланылады. Тоң кесекке тиетін жай жылдамдықтағы соққы да топырақтың ылғалдылығына тікелей байланысты оны бұзып, майда кесектерге айналдырады. Оны былай сипаттауға болады

v_min=f₂(W), м/c. (4)

Осылайша, топырақ кесегінің абсолюттік ылғалдығы жоғарылаған сайын p, v_min мәндерінің де азайуымен сипатталады. Топырақты кәдімгі тырмамен тырмалағанда ылғалдылығы қанағаттанарлық (W=18...22%) болса топырақтың майдалануы да жоғары болады.

Себер алдында жер өңдеуде сазды жерлердің тез кебуі, өте құрғақ болуы (W<10%) топырақ тоңкесектерінің қатты болып қатуына әкеледі және ол жер өңдеу қиыншылықтарын туғызады.

ТҚ жұмыс оргондарының пышақ тәріздес және шүйде тәріздес құрылғыларының құрғақ кесекке бірдей жылдамдықтағы v соққы әсерінің жағдайындағы үлгілерін қарастырайық.

Көптеген жүргізілген зерттеу жұмыстары [3, 4] таулы жердегі тастарды, қатып қалған жер қыртыстарын бұзу нәтежесінің көрсеткіші пышақ тәріздес және шүйде тәріздес құрылғылары құрғақ тоңдарды қалыңдығына қарай әр түрде өңдеу тәсілімен өндіріске еңгізілген.

Пышақ тәріздес жұмыс элементінің өткір пышақтары құрғақ тоң кесектерді майдалауға қолданғанда τ₁ уақыт аралығындағы майдалану δ_Н шамасы содан кейінгі тоң кесектердің опырылып үлкен емес бөлшектерге айналатындығы. Әрі қарай өткір жүзді құрылғыны қайта пайдаланғанда да осы жағдай қайталанған.

Ал, шүйде тәріздес құрылғымен ұрғандағы доң кесектерге әсері басқаша жағдайда болады. Әдепкі кезде шүйденің беттерінің соққысы кесек бетіне жұқа майда шаңданған қалындықта әсер етеді. Соққы әсерінен майдаланған δ_Т шамасының кесек құрылымының барлығына дерлік майда жарылыстарға ұшырайды. Содан кейін кесек майдаланып бірнеше бөлшектерге бөлінеді.

Техникалық құрылғының пышақ тәріздес және шүйде тәріздес органдарын салыстыру арқылы құрғақ тоң кесекті шүйде тәріздес органмен атқарғанның артықшылығы бар екендігін көреміз.

ТҚ-ның жұмысшы органымен тоңкесектердің бір-біріне әсері жалпы жағдайдағы теориялық механиканың классикалық соққы серпінінің теоремасымен қарастырылады [5, 6]

, (5)

Мұндағы: Р – жұмысшы элементтен бөлінген соққы күші;

m – тоң кесектің салмағы;

v₁ – кесекке келіп тиетін соққы жылдамдығы;

v₂ – жұмыс оргынының тоңкесекті бұзатын соққысы;

r – кесекті бұзатын соққының басталуы мен күштің әсерінен майдалану кездері аралығындағы уақыт.

Кесекті бұзу кезіндегі соққыға дейінгі жылдамдығын нолге тең десек (v₁ =0), онда жоғарыдағы (5) өрнектен:

Pτ=mv₂= v₂ ( m₁+ m₂+ m_i … m_n) (6)

Әр түрлі деңгейдегі топырақ кесектерінің m_i майдалануы ТҚ жұмыс элементінің соққы жылдамдығына байланысты майдаланады.

Қарастырылып жатқан үлгідегі шүйделі соққы әсер барысындағы топырақтағы кесектердің бірнеше бөлшектерге бөлініп майдаланатындығын көреміз. Бұндай майдалану үлгісі соққы жылдамдығы v₂ қажетті минималды жылдамдықтан көп болатындығын көрсетеді (4):

v₂> v_тіп (7)

Тоңкесекті майда топырақ кесектерге айналдыру кезіндегі өзгеріс майдалануы соққы тиген үстінен басталатындығымен (6) қортынды келтіруге болады. Бұл көрініс жоғарыдағы (6) өрнекпен байланыстырылады:

(8)

Мұндағы A – ауыстырмалы еселеуіш;

- тоң кесекті майдалаудағы топырақ бетінде пайда болған майда кесектер қосындысының саны.

Жер өңдейтін культиватормен жұмыс істегенде топырақтағы тоңкесектерді бірнеше рет соққы беру кезінде күштің есебі қайтадан пайда болған кесектер бөліктері мен соққы алаңдарын (6), (8) өрнектерімен сипаттауға болады. Бұл жағдайда (8) өрнегіндегі келтірілген еселеуіші Е₂ қарастырылып, ол кесекке қайта соғу әсер ету кезінде есептелініп және Е₂ > Е₁ шартымен сақталады.

Кесек майдалағыштың екпінді жұмыс шыбықшаларын орналастыру беріктігін есептеу. Бұл проблеманың негізін теориялық талдауда кесек майдалайтын роторлы барабанды жер өңдейтін қультиватордың үлгісіндегі есептеуді пайдалану арқылы [6] анықтауды шыбықты-соққыш ұзындығындағы әр тірек қашықтығы екі жағындағы бекітілген есептеу қатынасымен қарастырамыз:

(9)

Мұндағы Е – соққыштың материал серпінділігінің модулі;

J - соққыштың көлденең кесіндісінің екпін моменті;

– соққыштың майысқыштығы;

– динамикалық еселеуіш, соққы сипаттамасын есепке алатын кесекті майдалағыш элементтің жұмыстық әсерлігі;

– соққышқа түсетін салмақ қарқындылығының әсері.

Техникалық құралдар жұмысының статистикалық көрсеткіш ықтималдығын құру. Кездейсоқ мән жүйесінің теориясын қолданғанда техникалық құралдың кездейсоқ мәнінің өзара ықтималдық байланысын анықтап, матриця (тікшем) ковариации арақатынасы кезеңі мен бір-бірімен байланыс еселеуішін құрып есептеу [7] жолдарымен қарастырамыз.

Мысалы бес жағдайдағы жүйенің кездейсоқ мәнін, ТҚ-ның есептелінетін параметрін (К₁ және К₂) және ТҚ-ның жұмыс көрсеткіштерін (К₃, К₄, К₅) тікшемдік қазбалау түрін құру арқылы қарастырады:

(10)

Қүріш ауыспалы егістігінде тұқым себер алдында топырақты өңдейтін техникалық құралдар жұмысының статистикалық көрсеткіш ықтималдығын құру үшін нақты мысалдармен кездейсоқ мәндердiң жүйелік сипаттау теориясының ізденіс жұмыстарымен анықталынады.

Резюме

В статье обоснована теоретические основы разработки проблемы в условиях функционирования технических средств предпосевной поверхностной обработки почвы орошаемых полей. О разрушаемости почвенных камков, глыб различного влагосодержания, особенности прочностных расчетов размещения прутков-ударников камкодробящего барабана и установление вероятностно-статистических связей показателей работы технических средств.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1. Байметов Р.И. Технологические основы и параметры орудия для обработки тяжелых глыбистых почв хлопководства: Автореферат канд. дисс. - Ташкент, 1968.-21 с.

2.Алшынбай С.М. Механизация предпосевной обработки почвы орошаемой зоны Юга Казахстана: Автореферат док. дисс. - Алма-Ата, 2003.-51 с.

3. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. –М.1981. -382 с.

4. Добронравов В.В., Никитин Н.Н. Курс теоретической механики. –М.; 1983. -576 с.