ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………….….……………….….…………………….….…………8
1 СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН И ОРУДИЙ………………….….……..21
1.1 Основные требования к эффективности использования
почвообрабатывающих машин и их надёжности .….……….………………….21
1.1.1 Условия функционирования биомашинной системы
«почва−растение−атмосфера−машина»….….……….…………….……………21
1.1.2 Особенности почв Крыма и их механизированной обработки….…………..24
1.2 Анализ основных факторов, влияющих на показатели надёжности и
эффективности почвообрабатывающих машин и их рабочих органов……….27
1.2.1 Влияние физико-механических и технологических свойств почвы на
процесс изнашивания рабочих органов и показатели эффективности
почвообрабатывающих машин .….……….…………….……………………...27
1.2.2 Характер нагрузок, действующих на основные узлы и рабочие органы
почвообрабатывающих машин и орудий….….……….………………………35
1.2.3 Современные представления о процессах изнашивания деталей
почвообрабатывающих рабочих органов……….….……….…………………41
1.2.4 Влияние формы и характера взаимодействия рабочих органов
с почвой на качественные и энергетические показатели
почвообрабатывающих машин.….………….….……….…………….….…….42
1.3 Анализ применения конструктивных способов повышения надёжности и
эффективности почвообрабатывающих машин и орудий ….….……….…… 60
1.4 Создание самонастраивающихся рабочих органов……….…………………… 69
Выводы по первой главе…….….……………….….………….….……….………….73
Цель и задачи исследований………….….……….…………….….………….….…..74
3
2 БИОСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ НАДЁЖНОСТИ И
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН И ОРУДИЙ…..75
2.1 Повышение эффективности почвообрабатывающих машин и орудий
на основе изучения особенностей функционирования системы
«почва–растение–атмосфера–машина» ….….………….….……….…………..75
2.2 Особенности строения и функционирования режущих и роющих
приспособлений живых организмов в аспекте их надёжности
и эффективности ……………….….……………….….………….….……….…..80
Выводы по второй главе…….….……………….….………….….……….…………89
3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ
ОРГАНОВ С ПОВЫШЕННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ НАДЁЖНОСТИ И
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН И ОРУДИЙ…. 91
3.1 Системный подход к повышению надежности почвообрабатывающих
машин и орудий………………….….……………….….………….….……….…91
3.2 Теоретическое исследование характера изнашивания
почворежущих деталей…….….……………….….………….….……….………94
3.3 Повышение долговечности рабочих органов по бионическому подобию
почвообрабатывающих машин……….….………….….……….….……….….. 98
3.3.1 Использование накладных режущих элементов.……….….……….………...98
3.3.2 Обоснование конструктивных схем и параметров рабочих органов со
ступенчатыми и зубчатыми режущими элементами.……….….……….….101
3.3.3 Обоснование бионически подобных форм износостойких наплавок
почворежущих деталей ….….……………….….………….….……….…….109
3.3.4 Формообразование лезвий с прерывистым упрочнением ……….….…….. 118
3.4 Обоснование параметров режуще-крошащих рыхлителей
корпуса безотвального плуга.….……………….….………….….……….….120
3.5 Повышение эффективности почвообрабатывающих рабочих органов
с учётом характера взаимодействия с почвой биологических прототипов...125
3.5.1 Комбинированные колебательные рабочие органы с
интенсификаторами вибрации….…………….……………………………… 125
4
3.5.2 Комбинированные колебательно-ударные рабочие органы……….………132
3.5.3 Комбинированные дисково-ударные рабочие органы……….……….........134
3.5.4 Комбинированные диско-лаповые рабочие органы….…………….……….137
3.5.5 Рабочие органы культиваторов с виброимпульсными
интенсификаторами.….………….….……….…………….……….…………..140
3.6 Повышение надежности почвообрабатывающих рабочих органов с
виброударными механизмами…………….………….….……….……………..146
Выводы по третьей главе………………….….……………….….………….….…..149
4 МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ……………….….……………….….…151
4.1 Цель и программа экспериментальных исследований….….……….…….…..151
4.2 Методика исследований биологических прототипов….….……….…….…...153
4.3 Методика определения износостойкости деталей почвообрабатывающих
рабочих органов……….….………….….……….…….….………….….………154
4.4 Исследование влияния обработки глубоким холодом на показатели
работоспособности деталей с упрочняющей наплавкой
почвообрабатывающих машин .…….………….….……….….……….……….165
4.5 Методика исследования влияния конструкционных параметров и
режимов работы почвообрабатывающих рабочих органов на
качественные и энергетические показатели обработки почвы….……….…..170
4.5.1 Лабораторные исследования в почвенном канале ….……….…….………..170
4.5.2 Исследование влияния параметров лезвий почворежущих ножей
на сопротивление почвы резанию……….….……….…….…….…………. 177
4.5.3 Исследование влияния параметров упрочнения наплавкой
культиваторных лап на тяговое сопротивление.….………….…….….…... 179
4.5.4 Исследование совместного влияния виброимпульсного воздействия и
параметров лезвий культиваторных рабочих органов на тяговое
сопротивление, качественные и энергетические показатели
обработки почвы………….….……….….……….…….…….…………….…180
5
4.5.5 Исследование влияния режимов работы комбинированных рабочих
органов на энергетические и качественные показатели обработки
почвы……….….………….….……….….……….…….…….…………….….181
4.5.6 Исследования рабочих органов плоскорезов и глубокорыхлителей……...183
4.5.7 Полевые исследования…….….……….…….….…………….……….….…...184
4.6 Производственные испытания машин с бионически подобными
рабочими органами.….……….….……….…….…….…….…….……………187
4.7 Методика обработки экспериментальных данных…….…….…….……….….191
Выводы по четвёртой главе……….….………….….……….……….…….……….193
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ………………….….…………….….………….….……….…....195
5.1 Результаты определения износостойкости деталей
почвообрабатывающих рабочих органов………….….………….….…………195
5.2 Результаты исследований влияния параметров лезвий почворежущих
ножей на качественные и энергетические показатели обработки почвы …...199
5.2.1 Влияние параметров лезвий почворежущих ножей на сопротивление
почвы резанию……….….………….….……….……….….……….……….. 199
5.2.2 Влияние параметров упрочнения наплавкой культиваторных лап на
тяговое сопротивление……….….………….….……….………….…………202
5.2.3 Влияние вибрации и параметров лезвий культиваторных лап на тяговое
сопротивление и качество обработки почвы ………….………….……….. 203
5.2.4 Влияние параметров лезвий режущих элементов рабочих органов
на структуру почвы……….….………….….……….……………….………..206
5.2.5 Влияние режимов виброимпульсного воздействия на качественные
и энергетические показатели обработки почвы….……………….………....207
5.2.6 Влияние режимов работы ресурсосберегающих комбинированных
рабочих органов на энергетические и качественные показатели
обработки почвы….….……….…………….………….….……….………… 211
5.2.7 Энергетические и качественные показатели комбинированной
обработки почвы дисками и культиваторной лапой………………….…… 216
6
5.2.8 Энергетические и качественные показатели глубокорыхлящих
рабочих органов с тарельчатыми рыхлителями.………….….……….……….…..218
5.3 Результаты полевых исследований……….….………….….……….……….…219
5.3.1 Комбинированная обработка почвы дисками и культиваторной лапой
с вибрацией.….………….….……….…………….….……….………….….. 219
5.3.2 Результаты исследований секции дискового ударного
катка-глыбодробителя …….…………….………….…………….….……….226
Выводы по пятой главе.………….….………….…………….….……….………….229
6 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ….………….………232
6.1 Результаты испытаний рабочих органов с ударными интенсификаторами
противоэрозионных культиваторов ……….…………………………………...232
6.2 Результаты испытаний рыхлительных рабочих органов с виброударным
взаимодействием с почвой …………….….……………….….………….……..233
6.3 Результаты испытаний культиваторных лап с износостойкой наплавкой
по бионически обоснованным параметрам…………….….………….……… 235
6.3.1 Лапы полевого культиватора КПС-4….……….…………………………… 235
6.3.2 Лапы виноградникового культиватора КНВ-3.……………………………. 236
6.3.3 Лапы полевого культиватора КПЭ-3,8….……….…………………………. 240
6.3.4 Сравнение интенсивности изнашивания культиваторных лап на
жёстких и упругих стойках…………….….……………….….………….…. 243
Выводы по шестой главе …………….….……………….….………….….……….244
7 МЕТОДИКА ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ОСНОВНЫХ ТИПОВ БИОНИЧЕСКИ ПОДОБНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ……….….………….….………..246
7.1 Расчёт параметров наплавки износостойкими материалами по
бионически подобным формам почворежущих деталей….………….….……246
7.1.1 Плужные лемехи, ножи плоскорезов, лапы культиваторов…….….……… 246
7.1.2 Дисковые рабочие органы….….……………….….………….….…………....248
7
7.2 Расчёт параметров виброимпульсных интенсификаторов рабочих
органов почвообрабатывающих машин и орудий ….….………….….…………..250
7.3 Экономическая оценка предлагаемых методов повышения надёжности
и эффективности почвообрабатывающих машин и орудий….….……….…. 252
7.4 Расчёт годового экономического эффекта от использования
почвообрабатывающих машин и орудий с бионически подобными
рабочими органами…………….….……………….….………….….………… 258
7.4.1 Эффективность ротационных рыхлителей с ударным воздействием
на почву…………….….……………….….………….….………………….…. 258
7.4.2 Эффективность глубокорыхлителей почвы с усовершенствованными
рабочими органами….….……………….….………….….………………….…262
Выводы по седьмой главе ………………….….……………….….………….….…267
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………….….……………….….………….….……….…….269
Итоги выполненного исследования …………….….………….….……….……….269
Предложения и рекомендации производству…….….………….….……….……..272
Перспективы дальнейших исследований …….….………….….……….…………273
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…….….……………….….………….….……….………275
ПРИЛОЖЕНИЯ………………….….……………….….………….….……….……316
Приложение А. Параметры зубчатых конечностей биологических
прототипов………………….….……………….….………….….……….…….…. 317
Приложение Б. Свидетельства о поверке средств измерений……….……….…..319
Приложение В. Спектральный анализ колебаний культиваторной лапы
на упругой стойке………….….……………….….………….….……….…….……322
Приложение Г. Рекомендуемые материалы и режимы наплавки….……….……323
Приложение Д. Патенты на изобретения и полезные модели……….……….…..325
Приложение Е. Документы о внедрении (использовании) результатов
научных исследований….….……………….….………….….……….…………….363
Приложение Ж. Документы, подтверждающие участие в конференциях,
выставках и конкурсах ………………….….……………….….………….….…….369
