Научный архив: статьи

Оборот пласта остается наиболее распространенным приемом основной обработки почвы. Высокой культуре земледелия в наибольшей степени удовлетворяет так называемая гладкая вспашка без образования свальных гребней и развальных борозд, которая выполняется оборотными плугами. (Цель исследования) Обосновать кинематику пласта при его обороте в собственную борозду без поперечного смещения. (Материалы и методы) При рассмотрении кинематики пласта принимается допущение, что он состоит из связной упругой среды, в процессе оборота в габаритах собственной борозды претерпевает деформации, но не разрушается. Такое допущение вполне корректно, так как известно, что задерненный и влажный пласт вырезается из почвенного массива сплошной неразрывной лентой и, практически сохраняя свои геометрические размеры, оборачивается на 180°. При обосновании траектории пласта применяются классические методы теоретической механики. (Результаты и обсуждения) Рассмотрены уравнения движения точек пласта при его обороте в габаритах собственной борозды. Все точки поперечного сечения пласта в процессе оборота изменяют свое положение в пространстве. Процессы изменений перемещения, скорости и ускорения i-ой точки теоретического пласта происходят по плавным зависимостям, описываемым тригонометрическими функциями. Однако при значении угла поворота ωt = π/2 происходит резкая смена направлений графиков перемещения, скорости и ускорения, что указывает на резко переменные нагрузки, которым подвергается пласт в области этой точки. Объясняется это сменой опорного ребра, относительно которого осуществляется вращение поперечного сечения пласта. Центр тяжести поперечного сечения движется с переменными скоростью и ускорением, что говорит о наличии инерционных сил, на преодоление которых потребуется определенная энергия. (Выводы) Величина затрачиваемой работы во многом будет зависеть от геометрических параметров пласта a, b и режимов его оборота ω. При обороте поперечного сечения пласта на угол ωt = π/2 – γ вертикальное ускорение центральной точки О принимает максимальное значение. В этом положении при определенных условиях возможен отрыв пласта от дна борозды. Исследование кинематики оборота почвенного пласта в собственную борозду позволило обнаружить новые явления, возникающие в процессе его движения и установить закономерности влияния геометрических параметров почвенного пласта на динамические характеристики.

Плодородие почвы определяется наличием гумуса, как основной части органического вещества. Расширенное воспроизводство плодородия почвы обеспечивается внесением органических и минеральных удобрений, выращиванием сидеральных культур и разложением остатков растительной массы. (Цель исследования) Разработка технологий и средств механизации при расширенном воспроизводстве плодородия. (Материалы и методы) Для совместного внесения жидких органических удобрений и возделывания сидератов разработан агрегат, реализующий шланговую технологию транспортирования жидких органических удобрений. По напорным шланговым магистралям удобрения подаются к рабочим органам вглубь почвенного пласта. Комбинированный агрегат состоит из трактора К-744 «Кировец» и адаптера для глубокой обработки почвы с внесением жидких удобрений, а также сеялки мелкосемянных культур. Для выравнивания поверхности поля после прохода агрегата и заделки высеваемых семян сидеральной культуры агрегат оснащается зубовым катком. (Результаты и обсуждение) Приведены формулы для определения критической глубины обработки, выполнен силовой расчет агрегата. Конструкция почвообрабатывающего орудия позволяет устанавливать плоскорежущие рабочие органы с захватом 0,80 м и щелеватели с захватом 0,45 метра. Проведены испытания комбинированного агрегата. Глубина обработки почвы составляла 36±1 сантиметров, норма высева сидеральной культуры (редька масличная) 25 килограммов на гектар, диапазон рабочих скоростей агрегата от 0,4 до 0,8 метра в секунду. (Выводы) Равномерность подпочвенного распределения органических удобрений составила 90-95 процентов. Удельная энергоемкость технологического процесса комбинированного агрегат на базе трактора К-744 при внутрипочвенном внесении удобрений составляет 40-65 киловатт-часов на гектар (без учета мощности на прокачку удобрений). Энергозатраты зависят от глубины обработки и удельного сопротивления почвы. Предлагаемый способ позволяет предотвратить водную и ветровую эрозию почвы, улучшить ее агрономически ценные свойства. Сокращение пестицидной нагрузки на почву и ее микрофлору способствует переходу к модели устойчивых агроэкосистем, повышению и улучшению качества урожая. Предлагаемая технология обеспечивает расширенное воспроизводство плодородия почвы.

Рассмотрены вопросы перемещения почвенного пласта при различных способах вспашки. Выявлен эффект продольного перемещения пласта в процессе его оборота. (Цель исследования) Изучение кинематики продольного перемещения почвенного пласта при различных способах оборота (в собственную борозду и в соседнюю борозду) и его количественная оценка. (Материалы и методы) Явление перемещения пласта в продольном направлении было обнаружено при изучении кинематики физических моделей пластов. Для проведения исследований была изготовлена пластичная модель почвенного пласта толщиной 1 сантиметр, шириной 2 и длиной 7,5 сантиметра. Закрутка пласта на 180° осуществлялась на расстоянии 5 сантиметров. Объяснением этого явления может быть тот факт, что при осуществлении оборота пласта его центр тяжести поднимается над дном борозды дважды в результате смены опорных ребер пласта. Вследствие этого средняя линия пласта приобретает изогнутый вид. (Результаты и обсуждение) Проекция изогнутой линии на плоскость дна борозды всегда короче, чем длина самой линии, поэтому, если специально не растягивать пласт, он неминуемо должен переместиться в продольном направлении в сторону защемленного конца на некоторую величину. Установлены зависимости, позволяющие определять величину продольного перемещения, а также скорость и ускорение поперечного сечения пласта при осуществлении оборота в зависимости от кинематических параметров почвенного пласта. (Выводы) Величина продольного перемещения пласта прямо пропорциональна его толщине и зависит от коэффициентов устойчивости и закрутки.

Разработка новых износостойких твердосплавных композиций для наплавочного упрочнения изделий, эксплуатируемых в жестко абразивных средах, в частности почве, является одним из эффективных направлений борьбы с абразивным износом и его последствиями. Серийно выпускаемые железоуглеродистые твердые сплавы имеют невысокие характеристики сопротивления абразивному изнашиванию. (Цель исследования) Разработка новых твердых сплавов на основе высоколегированных чугунов, обеспечивающих повышение износостойкости и эффективности применения упрочняющих наплавочных покрытий на быстроизнашиваемые детали почвообрабатывающей техники. (Материалы и методы) Априорный анализ показал, что увеличенное содержание бора повышает, как правило, сопротивляемость сталей и твердых сплавов абразивному изнашиванию. Отмечена сложность и недостаточная изученность влияния легирования бором, в частности железоуглеродистых твердых сплавов. По результатам предшествующих исследований приведены рекомендуемые граничные пределы содержания бора в сплавах – 0,5-6,0 процента. Отмечены особенности влияния легирования бором в сочетании с содержанием в сплавах марганца и никеля. Методы исследований состояли в проведении и оценке результатов сравнительных лабораторных и эксплуатационно-полевых ресурсных испытаний образцов и полнокомплектных изделий с нанесенными различными видами твердосплавных покрытий. (Результаты и обсуждение) Исследованы четыре новые вида борсодержащих твердых сплавов. Проведены их сравнительные лабораторные и эксплуатационные испытания. Лучший из разработанных твердых сплавов, с условным обозначением ПР-ФБ3Х, имеет при наплавочном нанесении до 1,6 раз более высокий коэффициент относительной износостойкости в сравнении с лучшим из серийных сплавов ПГ-ФБХ-6-2. Разработанные сплавы в ряде случаев могут быть экономически эффективными заменителями композиций серийных твердых сплавов с добавками дорогостоящего литого карбида вольфрама. (Выводы) В результате проведенных исследований и практических работ созданы новые сплавы ПР-ФБЗХ и ПР-ФБ2,5Х, отличающиеся, прежде всего повышенным (до 3,2 процента) содержанием бора, имеющие высокую противоизносную характеристику. Данные сплавы возможно использовать как качественные, экономически эффективные заменители серийных железоуглеродистых сплавов с добавками литого карбида вольфрама (WC).