Механіко-технологічні і технічні основи підвищення ефективності внесення твердих мінеральних добрив та хіммеліорантів

5. Для зменшення руйнування гранул мінеральних добрив колова швидкість лопаток у зоні надходження добрив на РО не повинна перевищувати 10 м/с на внесенні азотних добрив і 25 м/с - на внесенні фосфорних і калійних їх видів. Необхідної абсолютної швидкості сходження добрив з РО доцільно досягти відповідним вибором його кутової швидкості, а співвідношення між радіусом подачі добрив і радіусом РО має відповідати умові: . При роботі РО традиційної конструкції до третини добрив відбивається його лопатками, не одержуючи необхідної абсолютної швидкості сходження. Зниження цього негативного явища можна досягти шляхом обладнання РО корегуючими пристроями і зменшенням кількості лопаток. Раціональні значення кута між днищем лопатки і горизонтальною поверхнею диска знаходяться в межах 25-30⁰. Встановлено, що стосовно РО, який має раціональні параметри, зміну напрямку розсівання різних видів добрив доцільно здійснювати шляхом регулювання положення робочої дуги в межах кута, що більший, ніж 42,6⁰. Для забезпечення зазначеного регулювання в конструкції РО необхідно передбачати зміну положення лопаток відносно радіуса РО в межах від (-8⁰) до (+8⁰).

6. Установлено, що при сходженні добрив з РО в межах його робочої дуги зміна кутової швидкості РО від 78 до 102 рад./с, виду добрив, збільшення радіуса їх подачі від 0,07 до 0,28 м, кута між лопаткою і радіусом РО від (-8) до (+8⁰), а також зміна форми поперечного перерізу потоку добрив не впливають на характер їх сходження, який відповідає нормальному закону розподілу. Але вибіркове середнє кута розгону добрив залежить від виду добрив, радіуса їх подачі і кута між лопаткою і радіусом РО в горизонтальній площині.

7. Щодо внесення МДХ в умовах вітру розроблено рекомендації з вибору робочої ширини захвату машин з урахуванням швидкості вітру, його напрямку та фізико-механічних властивостей добрив.

8. З використанням розроблених математичних моделей роботи машин для внесення МДХ та результатів експериментальних досліджень їх робочих органів розроблено прилад для фізичного моделювання внесення добрив на загальній та робочій ширині захвату машин і визначення нерівномірності їх внесення згідно із стандартною методикою.

9. Створені зразки технічних засобів з використанням отриманих результатів досліджень забезпечили внесення МДХ з такими показниками якості: нерівномірність внесення на робочій ширині захвату - до 20 %; нерівномірність внесення за напрямком руху агрегату - до 10 %; відхилення фактичної дози внесення добрив від заданої - до ±10 %. Робоча ширина захвату становила на внесенні: гранульованих видів добрив - до 36,0 м; дрібнокристалічних видів добрив - до 11,5 м; хіммеліорантів - до 21,0 м. Таким чином, було досягнуто зменшення нерівномірності внесення гранульованих і дрібнокристалічних видів добрив відповідно у 1,70 і у 1,15 раза, а хіммеліорантів - у 1,16 раза. Продуктивність агрегатів за годину змінного часу збільшилась на внесенні: гранульованих видів добрив - у 2,12-2,25 раза; дрібнокристалічних видів - у 1,48-1,55 раза; а хіммеліорантів - у 1,46-1,62 раза. Комплексне удобрення грунту з використанням машини для одночасного внесення різних видів мінеральних добрив диференційованими дозами забезпечує підвищення продуктивності агрегату у 1,9 раза щодо внесення двох видів гранульованих добрив і у 2,9 раза щодо внесення трьох їх видів.

11. З використанням одержаних результатів досліджень ННЦ „ІМЕСГ” і НВО „НДКТІМсільгоспмаш” були створені 18 найменувань дослідних зразків технічних засобів, які мають оригінальну конструкцію. Вперше був створений дослідний зразок машини для комплексного внесення азотних, фосфорних і калійних добрив без попереднього їх змішування диференційованими дозами за один прохід агрегату. Всі зразки технічних засобів успішно пройшли виробничу перевірку. П'ятнадцять найменувань із зазначених дослідних зразків технічних засобів успішно пройшли державні приймальні випробування, за результатами яких вони рекомендовані до серійного виробництва. Дванадцять найменувань технічних засобів на поточний період випускаються підприємствами сільськогосподарського машинобудування України і країн СНД. Кращі з розроблених технічних засобів забезпечують такий річний економічний ефект від застосування: машина МРД-4 - 15400 грн.; машина МКРД-9 - 81472 грн.; пристрої ПМ-6 і ПП-6 - 8821 грн.

Список основних ПРАЦЬ, опублікованих за темою дисертації

1. Адамчук В.В. Аналіз рівнянь розгону частинки мінеральних добрив відцентровим розсівальним органом// Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: Зб. наук. праць УкрНДІПВТ ім. Л.Погорілого.- Дослідницьке: УкрНДІПВТ ім. Л.Погорілого, 2004.- С. 327-333.

2. Адамчук В.В. Вплив параметрів і режимів роботи розсіювального органу на сходження з нього частинок мінеральних добрив// Вісник аграрної науки. - 2004.- № 12.- С. 42-45.

3. Адамчук В.В. Дослідження загального випадку розгону мінеральних добрив відцентровим розсівальним органом// Вісник аграрної науки.- 2003.- № 12.- С. 51-57.

4. Адамчук В.В. Дослідження руху частинки технологічного матеріалу в повітряному середовищі в умовах вітру і супроводжуючого повітряного струменя// Міжвідомчий тематичний наук. зб.: Механізація та електрифікація сільського господарства.- Глеваха: ННЦ “ІМЕСГ”, 2005.-Вип. 89.- С. 27-49.

5. Адамчук В.В. Машина для одновременного внесения минеральных удобрений трех видов// Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2001.- № 10. - С. 29-30.

6. Адамчук В.В. Механізація одночасного диференційованого внесення мінеральних добрив// Вісник аграрної науки.- 2001.- № 4. - С. 53-54.

7. Адамчук В.В. Модель диференційованого розсіювання мінеральних добрив// Зб. наук. праць Національного аграрного університету: Механізація сільськогосподарського виробництва. - К.: НАУ, 2002.- Т. ХІ.- С. 66-75.

8. Адамчук В.В., Мойсеєнко В.К. Дослідження залежності дальності польоту

мінеральних добрив від кута нахилу лопаток розсівального органу до горизонтальної площини// Міжвідомчий тематичний наук. зб.: Механізація та електрифікація сільського господарства.- Глеваха: ННЦ „ІМЕСГ”, 2004.- Вип. 88.- С. 23-36.

9. Адамчук В.В., Мойсеєнко В.К. Експериментальне дослідження відбиття мінеральних добрив лопатками розсіювальних органів// Міжвідомчий тематичний наук. зб.: Механізація та електрифікація сільського господарства.-Глеваха: ННЦ „ІМЕСГ”, 2003.- Вип. 87.- С. 32-41.

10. Адамчук В.В., Мойсеєнко В.К. Машина для розсівання мінеральних добрив МРД-4// Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: Зб. наук. праць УкрНДІПВТ ім. Л.Погорілого.- Дослідницьке: УкрНДІПВТ ім. Л.Погорілого, 2005.- Вип. 8 (22): в 2-х кн. Кн.2.- С. 209-219.

11. Адамчук В.В., Мойсеєнко В.К. Нова машина і технологія мінерального удобрення грунту// Вісник аграрної науки.- 2002.- № 7.- С. 52-57.

12. Адамчук В.В., Мойсеєнко В.К. Руйнування гранул мінеральних добрив відцентровим розсіювальним органом// Вісник аграрної науки. - 2003.- № 5.- С. 53-57.

13. Адамчук В.В., Мойсеенко В.К. Технические средства нового поколения для рассеивания минеральных удобрений// Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2004.- № 2.- С. 7-10.

14. Адамчук В.В. Обгрунтування методики визначення параметрів відцентрового розсіювального органу// Вісник аграрної науки.- 2005.- № 2.- С. 45-48.

15. Адамчук В.В. Новые технологии и машины для возделывания зерновых на Украине// Аграрная наука.- 1998.- № 9-10.- С. 32.

16. Адамчук В.В. Обгрунтування моделі внесення мінеральних добрив// Міжвідомчий тематичний наук. зб.: Механізація та електрифікація сільського господарства.- Глеваха: ННЦ “ІМЕСГ”, 2002.- Вип. 86.- С. 90-99.

17. Адамчук В.В. Параметри живильників-конвеєрів машин для внесення мінеральних добрив// Вісник аграрної науки. - 2003.- № 1.- С. 62-64.

18. Адамчук В.В. Підсумки створення технологічних комплексів для застосування твердих мінеральних добрив і хіммеліорантів//Техніка АПК.- 2000.- № 3.- С. 10-12.

19. Адамчук В.В. Рассев минеральных удобрений центробежным органом// Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 2004. - № 7.- С. 31-33.

20. Адамчук В.В., Ратушний В.В., Онищенко В.Б. Завантажувальний

пристрій до причепів// Техніка АПК.- 1997. - № 2.- С. 19-20.

21. Адамчук В.В., Ратушний В.В., Онищенко В.Б. Універсальний агрегат до самохідного шасі// Техніка АПК.- 1998.- № 2.- С. 22.

22. Адамчук В.В. Розкидач для внесення мінеральних добрив і сівби зернових//Техніка АПК.- 1994.- № 7-8.- С. 20.

23. Адамчук В.В. Сімейство кузовних машин для внесення мінеральних добрив// Міжвідомчий тематичний наук. зб.: Механізація та електрифікація сільського господарства. ННЦ “ІМЕСГ”. - Глеваха: ННЦ “ІМЕСГ”, 2000.- Вип. 83.- С. 44-48.

24. Адамчук В.В. Теоретические исследования общего случая разгона минеральных удобрений центробежным рассеивающим органом// Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве. РУНИП “ИМСХ НАН Беларуси”.- Минск: РУНИП “ИМСХ НАН Беларуси”, 2004.- Т.1.- С. 162-175.

25. Адамчук В.В. Теоретическое исследование движения частицы удобрений

по рассеивающему органу// Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 2003.- № 12.- С. 28-31.

26. Адамчук В.В. Теоретичне дослідження розгону мінеральних добрив конусним розсіювальним органом// Вісник Харківського державного техн. ун-ту сільського господарства: Механізація сільськогосподарського виробництва.- Х.: ХДТУСГ, 2003.- Вип. 21.- С. 290-296.

27. Адамчук В.В. Теоретичне дослідження розгону мінеральних добрив розсівальним органом// Зб. наук. праць Національного аграрного ун-ту: Механізація сільськогосподарського виробництва.- К.: НАУ, 2003.- Т. ХІV.- С. 19-31.

28. Адамчук В.В. Теоретичне дослідження руху мінеральних добрив від живильника до тукоспрямовувача// Зб. наук. праць Національного аграрного ун-ту: Механізація сільськогосподарського виробництва.- К.: НАУ, 2002.- Т. ХІІІ.- С. 387-401.

29. Адамчук В.В. Теоретичне дослідження руху мінеральних добрив від тукоспрямовувача до розсіювального робочого органа// Вісник аграрної науки Причорномор'я.- Миколаїв: Миколаївський державний аграрний ун-т, 2002.- Вип. 5 (19).- С. 208-217.

30. Адамчук В.В. Теоретичне дослідження руху мінеральних добрив по тукоспрямовувачу// Зб. наук. статей. Сільськогосподарські машини.- Луцьк: Луцький державний техн. ун-т, 2002. - Вип. 10.- С. 3-7.

31. Адамчук В.В. Теоретичне дослідження руху частинки технологічного матеріалу в повітряному середовищі в умовах вітру і супроводжуючого повітряного струменя// Промислова гідравліка і пневматика. - 2005.- № 1(7).- С. 47-52.

32. Адамчук В.В. Теоретичне дослідження технологічних параметрів машин для внесення мінеральних добрив// Зб. наук. праць Національного аграрного ун-ту: Механізація сільськогосподарського виробництва.- К.: НАУ 2003.- Т. ХV.- С. 203-224.

33. Адамчук В.В. Теоретичне обгрунтування кроку прутків живильників-конвеєрів машин для внесення мінеральних добрив//Вісник аграрної науки.- 2002.- № 12.- С. 45-48.

34. Адамчук В.В. Теоретичне обгрунтування параметрів робочих органів машин для внесення добрив// Вісник науки.- 2000.- № 8.- С. 48-50.

35. Адамчук В.В. Технологічний процес і машини для диференційованого застосування мінеральних добрив// Зб. наук. праць Національного аграрного ун-ту: Механізація сільського господарства.- К.: НАУ, 2000.- Т. VІІІ.- С. 195-198.

36. Адамчук В.В. Уточнення теорії руху частинки матеріалу по ротаційних поверхнях// Вісник аграрної науки.- 2003.- № 9.- С. 46-52.

37. Пат. 23866 А України, МКВ А 01 С 15/00, 17/00. Пневмовідцентровий пристрій для розсівання сипких матеріалів/Адамчук В.В. (Україна); Інститут механізації та електрифікації сільського господарства (Україна).- № 95094304; Заявл. 27.09.95; Опубл. 31.08.98, Бюл. № 4.- 4 с.

38. Пат.23874 А України, МКВ А 01 С 17/00. Пристрій для розсівання сипких матеріалів/Адамчук В.В. (Україна); Інститут механізації та електрифікації сільського господарства (Україна).- № 95125235; Заявл. 12.12.95; Опубл. 31.08.98, Бюл. № 4.- 5 с.

39. Пат. 55538 України, МКВ А 01 С 15/00. Пристрій для визначення розподілу сипких матеріалів по ширині захвату відцентрових розкидачів/ Адамчук В.В. (Україна); Інститут механізації та електрифікації сільського господарства (Україна).- № 2000116755; Заявл. 28.11.2000; Опубл. 15.04.03, Бюл. № 4.-3 с.

40. Пат. 57932 України, МКВ А 01 С 7/16. Комбінована машина для внесення мінеральних добрив і висіву насіння розкидним способом/Адамчук В.В. (Україна); Інститут механізації та електрифікації сільського господарства (Україна).- № 2001010628; Заявл. 29.01.01; Опубл. 15.06.04, Бюл. № 6.-2 с.

41. Пат. 60408 України, МКВ А 01 С 15/00. Машина для внесення мінеральних добрив/Адамчук В.В. (Україна); Національний науковий центр „Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” (Україна) - № 2001053333; Заявл. 17.05.01; Опубл. 15.09.04, Бюл. № 9.-2 с.

42. Пат. 61855 України, МКВ А 01 С 17/00. Відцентровий розсівальний орган/ Адамчук В.В. (Україна); Національний науковий центр „Інститут механізації і електрифікації сільського господарства” (Україна).- № 2003098188; Заявл. 02.09.03; Опубл. 17.11.03, Бюл. № 11.-3 с.

АНОТАЦІЇ

Адамчук В.В. Механіко-технологічні і технічні основи підвищення ефективності внесення твердих мінеральних добрив та хіммеліорантів.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва.- Національний аграрний університет, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено вирішенню проблеми підвищення ефективності механізованого внесення твердих мінеральних добрив та хіммеліорантів шляхом поліпшення якості їх внесення по поверхні грунту і підвищення продуктивності машин.

Розроблено наукові основи обґрунтування технологічних параметрів машин.

Шляхом математичного моделювання щодо загальних випадків отримано залежності, які описують закономірності процесів, що здійснюють машини для внесення добрив та хіммеліорантів і їх живильники-конвеєри, тукоспрямовувачі, розсівальні органи та допоміжні пристрої.

Встановлено закономірності сходження добрив з розсівальних органів і характер їх розподілу по поверхні ґрунту. Виявлені основні фактори, які мають визначальний вплив на показники роботи машин. Обгрунтовано конструкційно-технологічні схеми технічних засобів та типи, конструкційні параметри і режими роботи їх робочих органів. Створені технічні засоби, які впроваджені в серійне виробництво.

Ключові слова: машини, внесення, мінеральні добрива, хіммеліоранти, якість, продуктивність, параметри, режими роботи.

Адамчук В.В. Механико-технологические и технические основы повышения эффективности внесения твердых минеральных удобрений и химмелиорантов.- Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства.- Национальный аграрный университет, Киев, 2006.

Диссертация посвящена решению проблемы повышения эффективности механизированного внесения твердых минеральных удобрений и химмелиорантов путем улучшения качества их распределения по поверхности почвы и повышения производительности машин.

Уточнены зависимости для обоснования технологических параметров машин с учетом обеспечения относительно высокой их производительности на внесении удобрений при малых значениях прямых эксплуатационных затрат. Обоснованы рациональные значения рабочей ширины захвата машин, их рабочей скорости и грузовместимости.

Путем математического моделирования применительно к общим случаям получены зависимости, описывающие закономерности процессов, которые совершают машины для внесения удобрений и химмелиорантов, а также их рабочие органы, а именно:

- подачу удобрений питателем-конвейером в режиме сплошного потока как одного, так и нескольких видов удобрений без предварительного их смешивания;

- движение удобрений от питателя (питателя-конвейера) к туконаправителю с учетом угла склона поля;

- движение удобрений по туконаправителю с учетом угла склона поля;

- движение удобрений от туконаправителя к рассеивающему органу, при котором исключается прохождение гранул удобрений мимо лопаток и контакт их с поверхностью диска;

- разгон удобрений центробежным рассеивающим органом, в котором лопатки установлены под углом к горизонтальной плоскости и его радиусу;

- движение удобрений от рассеивающего органа к поверхности поля применительно к общему случаю, который предусматривает их полет в условиях подвижной воздушной среды (ветра) при наличии созданной рабочим органом сопроводительной воздушной струи; также получены частные зависимости применительно к разным значениям показателя степени относительной скорости движения частиц удобрений.

С учетом указанных зависимостей были разработаны зависимости для частных случаев и с их использованием определены рациональные параметры и режимы работы рабочих органов машин.

Кроме того, с использованием указанных зависимостей разработаны рекомендации по коррекции рабочей ширины захвата машин при их работе в условиях ветра, который имеет боковое направление по отношению к направлению движения агрегата.

Установлено, что для уменьшения неравномерности подачи удобрений питателем-конвейером прутково-пластинчатого типа необходимо внешнюю кромку днища желоба выполнять V-образной, при этом её высота должна соответствовать двойному шагу установки прутков.

Для уменьшения разрушения гранул минеральных удобрений окружная скорость лопаток в зоне поступления удобрений на рассеивающий орган не должна превышать 10 м/с на внесении азотных и 25 м/с на внесении фосфорных и калийных удобрений.

Увеличение угловой скорости и уменьшение радиуса подачи удобрений, а также угла установки лопаток к плоскому диску, установленному горизонтально, приводят к возрастанию абсолютной скорости схождения удобрений с рассеивающего органа. Необходимое значение скорости следует достигать соответствующим выбором угловой скорости рассеивающего органа, а соотношение между радиусом подачи удобрений и радиусом рассеивающего органа не должно превышать 0,6. Угол между днищами лопаток и горизонтальной плоскостью имеет большее значение, чем угол между вектором абсолютной скорости схождения удобрений с рассеивающего органа и указанной плоскостью. Зона рациональных значений угла наклона лопаток к горизонтальной плоскости находится в пределах 25-30⁰.

Установлено, что при схождении удобрений с рассеивающего органа в пределах его рабочей дуги изменение угловой скорости, вида удобрений, увеличение радиуса их подачи, изменение угла между лопаткой и радиусом рассеивающего органа, а также изменение формы поперечного сечения потока удобрений не влияют на характер их схождения, который соответствует нормальному закону распределения. Однако выборочные средние угла разгона удобрений зависят от их вида, радиуса подачи и угла между лопаткой и радиусом рассеивающего органа.

Установлены закономерности схождения удобрений с рассеивающего органа в пределах его рабочей дуги и по направлению рассеивания.

Разработана оригинальная физическая модель процесса внесения удобрений, которая без создания экспериментального образца машины позволяет определять неравномерность внесения удобрений на рабочей ширине захвата. Разработаны новые способы внесения как одного вида удобрений, так и нескольких их видов без предварительного смешивания дифференцированными дозами за один проход агрегата.

С использованием результатов исследований разработано 18 наименований технических средств, из которых 15 успешно прошли государственные приемочные испытания, а 12 уже выпускаются машиностроительными заводами Украины и стран СНГ.

Ключевые слова: машины, внесение, минеральные удобрения, химмелиоранты, качество, производительность, режим работы.

Adamchuk V.V. Mechanical-technological and technical fundamentals of increase in effectiveness of application of solid mineral fertilizers and chemical ameliorants.- Manuscript.

The thesis on competition of a scientific degree of Dr. Sci. Tech. on a speciality 05.05.11 - machines and means of mechanization of farm production.- National agricultural university, Kyiv, 2006.

Presented in the thesis are investigations directed at solution of a problem of increase in effectiveness of mechanized application of solid mineral fertilizers and chemical ameliorants through improvement of quality of their application over the soil surface and increase in machines productivity.

Scientific fundamentals of substantiation of technological parameters of machines are developed. Obtained by mathematic modelling concerning general cases are relationships that describe the behaviour of processes, which are realized with machines for fertilizers and chemical ameliorants application and their feeder-conveyers, fertilizer guides, dispensing devices, and accessories.

Established are relationships of the movement of fertilizers from the dispensing devices and the nature of their distribution over the soil surface. Main factors are exposed, which have the defining influence upon indices of machine operation. Design-technological schemes of machines and types, design parameters and modes of operation of their end effectors were substantiated. Technical means which went into quantity production were developed.

Key words: machines, application, mineral fertilizers, chemical ameliorants, quality, productivity, parameters, modes of operation.

Размещено на Allbest.ru