ОБҐРУНТУВАННЯ КОНСТРУКЦІЇ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ТЯГОВОГО ОПОРУ РОБОЧОГО ОРГАНУ ЗНАРЯДДЯ ДЛЯ ГЛИБОКОГО РОЗПУШЕННЯ ҐРУНТУ

Анотація

Однією із основних проблем класичної системи землеробства, яка передбачає використання лемішного плуга, є формування переущільненого підорного шару ґрунту – так званої «плужної підошви». Тому провідні виробники ґрунтообробної техніки пропонують на ринку широку гаму машин для глибокого розпушення ґрунту.

Аналіз конструкцій робочих органів у знаряддях для глибокого розпушення ґрунту вказує, що за основним конструктивним ознаками та виконуваним функціям їх можна об’єднати у 3 групи. До першої належать лапи типу zero-mix, які не виносять на поверхню розпушений шар ґрунту і зберігають непорушеним поверхневий рослинний шар. До другої групи належать робочі органи, які у більшості виробників називаються параболічними та забезпечують винесення на поверхню дрібно структурної фракції ґрунту. Третю групу представляють робочі органами, які обладнані розпушуючою полицею тієї чи іншої форми.

У той же час відсутня пропозиція глибокорозпушувачів або хоча б чизельних культиваторів для мінітракторів (потужністю двигуна до 20-25 кВт). Це не дозволяє реалізувати розпушення підорних переущільнених шарів на невеликих дачних ділянках та огородах площею до 0,5 га. Які, як правило, обробляються на глибину у межах 15-20 см, а нижчі шари ущільнені до 30 і більше кг/см². Для цього може бути використаний модернізований культиватора для поверхневого обробітку ґрунту із ярусним розташуванням робочих органів. Але для зниження енергетичних затрат та якісного виконання розпушення потребує удосконалення робочий орган у вигляді стрілчатої лапи.

Тому метою дослідження є обґрунтування конструкції робочого органу знаряддя для розпушення підорного шару ґрунту та встановленні експериментальної залежності тягового опору такого робочого органу від глибини обробітку та стану ґрунту. Для вирішення поставленої мети за методикою побудови робочої поверхні корпусу плуга розроблено форму полиці для модернізації стрілчатої лапи у робочий орган для глибокого розпушення ґрунту.  За отриманими у результаті побудови кривими ортогональних перерізів та розгорткою поверхні виготовлено дослідний взірець такої полиці.

Також, на основі математичного методу планування експерименту, розроблена методика дослідження тягового опору існуючого та удосконаленого робочих органів. Дана методика дозволяє отримати залежність тягового опору робочих органів від глини обробітку та вологості ґрунту у вигляді рівняння регресії. Дослідження були реалізовані у лабораторному ґрунтовому каналі.

Аналіз отриманих рівнянь регресії та поверхонь відгуку виявив, що вплив вологості ґрунту та глибини ходу робочих органів є значущим. При цьому за глибини ходу робочих органів  см тяговий опір у обох варіантів практично однаковий і зростає за зростання вологості ґрунту. Очевидно, що таке явище має місце через те, що за вказаної глибини у модернізованій лапі додаткова полиця практично не взаємодіє із ґрунтом. Тому у випадку використання культиватора в режимі глибокого розпушення ґрунту перший ряд робочих органів не доцільно обладнувати полицями. У той же час за зростання глибини ходу робочих органів до 20 см і особливо 30 см спостерігається зростання тягового опору у модернізованого робочого органу у порівнянні із штатним у межах 10-40 Н. При цьому менший приріст відповідає глибині ходу 20 см та меншим значенням вологості. Таким чином використання модернізованого робочого органу не спричинює суттєвого зростання тягового опору у порівнянні із штатним, що створює передумови до встановлення таких робочих органів у другому та третьому ряді культиватора за його роботи в режимі глибокорозпушувача. Таке удосконалення значно покращить розпушування нижніх шарів ґрунту без їх винесення на поверхню. У той же час слід застосовувати попарне розташування лап із правосторонньою та лівосторонньою полицями.

Ключові слова: твердість ґрунту, глибоке розпушення, конструкція, робочий орган, тяговий опір, вологість, рівняння регресії, поверхня відгуку