Петренко М.М., к.т.н., професор, Марченко Т.К., аспірант

Кіровоградський національний технічний університет, Україна

Визначення впливу параметрів робочих органів розпушувача на ступінь деградації грунту

В теперішній час, коли в світі спостерігається інтенсивне скорочення земель, придатних для сільськогосподарського використання, найважливішою умовою землекористування є збереження родючості грунту. Одним із факторів, що істотно впливає на ступінь руйнування агрономічно цінних агрегатів грунту, є форма робочих органів грунтообробних машин.

Геометрія робочих органів зумовлює напрямок та спосіб прикладання зусиль. З точки зору збереження цілісності грунтових агрегатів та зниження витрат енергії слід уникати напруг стиснення, під дією яких відбувається розчавлювання, зминання грунтових агрегатів, ущільнення структури грунту, та віддавати перевагу напругам зсуву, згину та розтягу [1].

Метою дослідження було визначення впливу параметрів робочих органів розпушувача грунту на ступінь деградації грунтових агрегатів під час основного обробітку.

За показники якості роботи розпушувача були прийняті:

1)     коефіцієнт деградації структури грунту

                                                    

де  - середній вміст фракції розміром <0,25 мм до обробітку;

      - середній вміст фракції розміром <0,25 мм після обробітку;

2) якість обробітку

де V<50 - вміст грудок грунту розміром до 50 мм після обробітку, м3;

    Vзаг – загальний об’єм грунту, м3.

Згідно мети досліджень показники якості, які виступають цільовими функціями, повинні прямувати до наступних значень: kд → 1, Е → 100 %.

Дослідний робочий орган розпушувача складається із стійки, долота та плоскоріжучих ножів, закріплених по боках стійки.

Для визначення найкращої форми робчочих органів, з точки зору збереження агрегатної структури грунту, на дослідному полі Кіровоградського національного технічного університету (чорнозем типовий, глибина обробітку Н=32 см) були проведені польові експериментальні дослідження з використанням морфологічного ряду ножів з різними геометричними параметрами. В якості впливових факторів були обрані ширина робочого органу b, м, коефіцієнт розстановки робочих органів в ярусі kр = s / b, де s – крок робочих органів за шириною обробітку, кут кришення ножів α, кут розхилу ножів 2g та кут нахилу ножів b відносно стійки (рис. 1).

Рисунок 1 – Геометричні параметри робочого органу

Таблиця 1 - Рівні варіювання факторів експерименту

№

п/п

Фактори

Рівні варіювання

Інтервал

варію-вання

Найменування

Позна-чення

Нижній (-)

Верхній (+)

1

Ширина робочого органу, b, м

х1

0,12

0,2

0,08

2

Коефіцієнт розстановки робочих органів у ярусі, kр

х2

1

1,66

0,66

3

Кут кришення ножа, α, град.

х3

0

30

30

4

Кут розхилу ножів, 2g, град

х4

60

120

60

5

Кут нахилу ножа, b, град

х5

0

30

30

Для визначення ступеня впливу розпушувача на деградацію грунту під час польових досліджень проводили гранулометричний аналіз до і після проходження експериментального розпушувача по полю ситовим методом у модифікації Н.І. Саввінова [2]. Перед виконанням кожного досліду параметри розпушувача приводилися у відповідність до відповідного рядка плану експерименту з використанням рандомізації.

В результаті обробки експериментальних даних були відкинуті фактори, рівень впливу яких нижчий за значення довірчого інтервалу, та побудовані регресійні моделі показників якості:

- коефіцієнт деградації структури грунту

y1 = 1,72 - 0,052×x1 - 0,072×x4 - 0,071×x5,

- якість обробітку

y2 = 77,63 + 2,58×x1 + 3,96×x3.

Після проведення компромісної оптимізації з ваговими коефіцієнтами критеріїв оптимізації m1 = 0.5, m2 = 0.5 отримані наступні значення параметрів: х1=1 (b=0,2 м); х3=0,5 (α=22,5°); х4=1 (2g=120°); х5=1 (b=30°), які найбільше відповідають задачі збереження структури грунту під час обробітку розпушувачем з урахуванням вимог якісного обробітку. За цих значень параметрів критерії оптимізації мають значення: коефіцієнт деградації структури грунту - kд=1,53, якість обробітку - Е=84,3 %.

Література

1. Ветохин В.И. Обоснование формы и параметров рыхлительных рабочих органов с целью снижения энергозатрат на обработку почвы: Автореф. дис. канд. техн. наук. – М.: ВИСХОМ, 1992.

2. ДСТУ 4744:2007 Якість ґрунту. Визначання структурно-агрегатного складу ситовим методом у модифікації Н.І. Саввінова.