Разработка комбинированного технологического процесса и почвообрабатывающего орудия для основной обработки почвы
Определение главных параметров почвообрабатывающего орудия и энергоемкости разработанного комбинированного технологического процесса. Анализ эксплуатационно-технологических показателей средства для основной обработки почвы и эффективности его применения.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.06.2018 |
| Размер файла | 461,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
На правах рукописи
Специальность 05.20.01 - Технологии и средства
механизации сельского хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА И ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ
ДЛЯ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Нестеров Е.С.
Саратов 2011
Работа выполнена в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».
Научный руководитель -
доктор технических наук, профессор
Бойков Василий Михайлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Павлов Иван Михайлович
кандидат технических наук
Афонин Александр Евгеньевич
Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Мичуринский ГАУ».
Защита диссертации состоится 24 июня 2011 г. в 12 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, д. 60, ауд. 325.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».
Отзывы направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Основная обработка почвы является самой энергоёмкой операцией при производстве продукции сельского хозяйства. На ее долю приходится около половины всех энергоресурсов, используемых в растениеводстве. Вместе с тем качество основной обработки существенно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур.
В настоящее время при возделывании зерновых культур основную обработку почвы проводят различными лемешно-отвальными плугами, плоскорезами-глубокорыхлителями, чизельными плугами, тяжёлыми дисковыми боронами или дискаторами; применяют также щелерезы.
К основным недостаткам используемых лемешно-отвальных плугов, плоскорезов-глубокорыхлителей, дисковых борон и дискаторов следует отнести степень крошения почвы, не соответствующую агротехническим требованиям, и образование плужной «подошвы», возникающей при взаимодействии рабочих органов с обрабатываемым слоем почвы, что значительно снижает качество обработки.
Комбинированные почвообрабатывающие орудия отечественного и иностранного производства, состоящие из нескольких последовательно расположенных лемешных и дисковых рабочих органов, обеспечивающих глубину обработки до 0,16 м, характеризуются высокой энергоемкостью технологического процесса. При работе этих машин на почвах высокой твердости наблюдается неудовлетворительная заглубляемость их рабочих органов. Недостаточная глубина обработки почвы и формирование плужной «подошвы», согласно агрономическим исследованиям, не способствуют достаточному накоплению влаги в обрабатываемом слое, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Для разрушения плужной «подошвы», увеличения глубины обрабатываемого слоя, а также для повышения влагонакопления применяют чизельные и щелерезные почвообрабатывающие орудия. Однако их недостатком является низкое качество крошения почвы, приводящее к образованию глыб и борозд. Кроме того, эти орудия обладают высоким тяговым сопротивлением.
В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании технологии основной обработки почвы и создании комбинированного почвообрабатывающего орудия для её выполнения.
Работа выполнена в соответствии с планом приоритетных научных направлений ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по теме № 2 «Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК», пп. «Разработка образцов сельскохозяйственных машин, орудий и мобильной техники» (гос. рег. № 01201151795), целевой программой «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия Саратовской области на 2008-2012 годы» (закон Саратовской области № 228 от 9.11.2007).
Цель работы - повышение качества и снижение энергоёмкости основной обработки почвы за счёт разработки комбинированного технологического процесса и почвообрабатывающего орудия для его выполнения.
Объект исследований - комбинированный технологический процесс основной обработки почвы, выполняемый разработанным почвообрабатывающим орудием.
Предмет исследований - закономерности снижения энергоемкости и повышения качества основной обработки почвы при взаимодействии почвообрабатывающего орудия с обрабатываемым слоем почвы.
Методика исследования. Общая методика исследований предусматривала разработку комбинированного технологического процесса основной обработки почвы и почвообрабатывающего орудия. Теоретические исследования комбинированного технологического процесса и почвообрабатывающего орудия осуществляли с использованием основных положений классической механики, математики и сопротивления материалов. Экспериментальные исследования проводили в лабораторно-полевых и хозяйственных условиях в соответствии с действующими ГОСТами и частными методиками. Обработку результатов экспериментов выполняли статистическими методами с применением ПК.
Научная новизна. Разработаны комбинированный технологический процесс основной обработки почвы и схема почвообрабатывающего орудия для его выполнения. Получены аналитические выражения, позволяющие определять основные параметры и тяговое сопротивление дополнительного рабочего органа и почвообрабатывающего орудия, энергоёмкость технологического процесса основной обработки почвы.
Практическая значимость. Разработанное почвообрабатывающее орудие ПБК-4,8 (Ч) снижает себестоимость механизированных работ по сравнению с традиционным лемешно-отвальным плугом ПНЛ-8-40 на 11,7 %, обеспечивает уменьшение погектарного расхода топлива до 14,05-14,9 кг, разуплотнение плужной «подошвы» и повышение степени крошения почвы на 17,8 % при соблюдении всех агротехнических требований. Оно было испытано на Поволжской МИС (Самарская область, п. Усть-Кинельский), которая рекомендует поставить его на серийное производство.
Реализация результатов исследований. Почвообрабатывающее орудие ПБК-4,8 (Ч) было применено для основной обработки почвы на полях ООО «Наше дело» (Саратовская область, Энгельсский район), СХПК «Барановка» (Саратовская область, Аткарский район) и ООО «Агроком» (Самарская область, Кинельский район). Результаты теоретических исследований рекомендуется использовать научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и машиностроительными заводами при разработке рабочих органов и почвообрабатывающих орудий.
Апробация. Результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» (г. Саратов, 2007-2011 гг.), на конференциях «Вавиловские чтения» (г. Саратов, 2007-2010 гг.), на III Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (г. Саратов, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции, посвящённой 70-летию профессора В.Ф. Дубинина (г. Саратов, 2010 г.), на III Российском форуме «Российским инновациям - российский капитал» (г. Ижевск, 2010 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 работах, в том числе 2 статьи - в изданиях, включенных в «Перечень ведущих журналов и изданий…» ВАК РФ. Общий объём публикаций составляет 3,56 печ. л., из них лично соискателю принадлежит 1,94 печ. л. Получены патенты РФ № 75822 на полезную модель и № 2375861 на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и 26 приложений. Работа изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 62 иллюстрации. Список литературы включает в себя 142 наименования, в том числе 10 - на иностранных языках.
На защиту выносятся следующие научные положения:
комбинированный технологический процесс основной обработки почвы;
схемы дополнительного рабочего органа и почвообрабатывающего орудия;
аналитические выражения для определения тягового сопротивления, основных параметров почвообрабатывающего орудия и энергоёмкости технологического процесса основной обработки почвы.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснованы актуальность и значимость темы.
В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» рассмотрены существующие почвообрабатывающие орудия для основной обработки почвы и агротехнические требования, предъявляемые к ним. Проведен анализ технологических процессов, выполняемых известными отвальными плугами общего назначения, плоскорезами-глубокорыхлителями, дискаторами, дисковыми боронами, комбинированными почвообрабатывающими орудиями, чизельными плугами и щелерезами, проанализированы результаты их работы.
Исследованиям в области механизации процессов основной обработки почвы посвящены классические труды основоположника земледельческой механики академика В.П. Горячкина, а также работы Н.В. Щучкина, Г.Н. Синеокова, В.В. Кацыгина, И.М. Панова, П.У. Бахтина, А.Т. Вагина, П.Н. Бурченко, В.И. Румянцева, А.И. Любимова, В.В. Бледных, А.П. Грибановского, А.С. Кушнарева, А.П. Спирина, В.М. Мацепуро, В.М. Бойкова и других ученых.
Разработанный в 2007-2009 гг. в Саратовском ГАУ им. Н.И. Вавилова рациональный технологический процесс основной обработки почвы с мульчированием верхнего слоя, выполняемый почвообрабатывающим орудием ПБК-5,4 на глубину до 16 см, позволяет повысить эффективность основной обработки почвы за счёт повышения качества и снижения энергоёмкости. Однако мелкая обработка почвы и наличие плужной «подошвы», согласно агрономическим исследованиям, не обеспечивают достаточного накопления влаги в обрабатываемом слое, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Одно из направлений повышения качества и снижения энергоёмкости основной обработки почвы - объединение рационального технологического процесса основной обработки почвы и технологий чизелевания и щелеобразования в единый комбинированный технологический процесс и создание для его реализации почвообрабатывающего орудия.
В соответствии с результатами анализа и поставленной целью в работе предусмотрено решить следующие задачи:
разработать комбинированный технологический процесс основной обработки почвы;
теоретически обосновать схему, определить основные параметры почвообрабатывающего орудия и энергоёмкость разработанного комбинированного технологического процесса;
провести экспериментальные исследования комбинированного технологического процесса, выполняемого почвообрабатывающим орудием;
в хозяйственных условиях определить эксплуатационно-технологические показатели почвообрабатывающего орудия и дать оценку экономической эффективности его применения.
Во второй главе «Теоретические исследования комбинированного технологического процесса основной обработки почвы и почвообрабатывающего орудия для его выполнения» представлены комбинированный технологический процесс основной обработки почвы и схемы почвообрабатывающего орудия и дополнительного рабочего органа, определены их основные параметры, исследована эффективность разработанного почвообрабатывающего орудия.
Установлено, что качество основной обработки почвы, соответствующее агротехническими требованиям, улучшается за счёт почвоуглубления, влагонакопления и разрушения плужной «подошвы».
Рис. 1. Схема комбинированного технологического процесса глубокой обработки почвы: a2 - глубина обработки почвы, a2 = 0,20…0,45 м; b1 - межщелевой интервал, b1 = 0,8…1,2 м; ш2 - угол сдвига почвы в поперечно-вертикальной плоскости, град.
В результате объединения схем технологических процессов щелевания и чизелевания получена схема комбинированного технологического процесса глубокой обработки почвы (рис. 1).
При анализе технологического процесса установлено, что при межщелевом интервале b1 = 1,2 м и ш2 = 40-50є не происходит сплошного рыхления обрабатываемого слоя почвы. Если объединить рациональный технологический процесс мелкой основной обработки почвы с мульчированием верхнего слоя, выполняемый орудием ПБК-5,4, с комбинированным технологическим процессом глубокой обработки почвы, то появляется возможность одновременно осуществлять сплошное рыхление, разрушение плужной «подошвы», почвоуглубление и нарезку щелей в обработанном слое (рис. 2).
Рис. 2. Схема комбинированного технологического процесса основной обработки почвы:
а - обрабатываемый слой почвы; б - слой почвы, образованный в результате мелкой основной обработки почвы с мульчированием верхнего слоя, выполненной по рациональному технологическому процессу; в - слой почвы, образованный в результате глубокой обработки; г - слой почвы, образованный в результате основной обработки, выполненной по объединенному технологическому процессу; а - глубина раскрошенного слоя почвы, а = 0,16…0,25 м; а1 - глубина мульчирующего слоя, а1 = 0,04…0,06 м; а2 - глубина почвоуглубления, а2 = 0,30…0,35 м; а3 - разница глубин а и а2 , м; d - толщина плужной «подошвы», d = 0,03…0,06 м
Предлагаемый технологический процесс основной обработки почвы выполняется следующим образом: обрабатываемый пласт почвы крошится на глубину а = 0,16…0,25 м. При этом стерня в раскрошенной почве находится в наклонном положении. Затем производятся почвоуглубление на глубину а2 = 0,30…0,35 м с одновременным разрушением плужной «подошвы» и нарезание щелей в раскрошенном слое почвы.
На базе схем технологического процесса (см. рис. 2) и ПБК-5,4 разработана схема почвообрабатывающего орудия для агрегатирования с тракторами тягового класса 5, включающая в себя комбинированные рабочие органы для основной обработки почвы с мульчированием верхнего слоя и дополнительные рабочие органы (рис. 3).
Энергоёмкость Эм технологического процесса, выполняемого почвообрабатывающим орудием, определяется по формуле:
,
где - тяговое сопротивление почвообрабатывающего орудия, Н; - скорость движения трактора, м/с; - производительность пахотного агрегата, га/ч.
Рис. 3. Схема почвообрабатывающего орудия для основной обработки почвы:
1 - комбинированный рабочий орган для основной обработки почвы с мульчированием верхнего слоя; 2 - опорное колесо с механизмом регулирования глубины обработки; 3 - дополнительный рабочий орган; 4 - мульчеобразователь;
b - ширина захвата комбинированного рабочего органа, м; b2 - расстояние между комбинированными рабочими органами, м; b3 - расстояние между соседними рабочими органами в поперечном ряду, м; l - расстояние между рядами комбинированных рабочих органов, м; l1 - расстояние между рядами комбинированных и дополнительных рабочих органов, м; Lм - длина почвообрабатывающего орудия, м; Вм - ширина захвата орудия, м
Тяговое сопротивление почвообрабатывающего орудия для агрегатирования с тракторами тягового класса 5 (см. рис. 3):
,
где - тяговое сопротивление комбинированного рабочего органа, производящего блокированное резание, Н; - тяговое сопротивление комбинированного рабочего органа, производящего полублокированное резание, Н; - тяговое сопротивление комбинированного рабочего органа, производящего открытое резание, Н; - тяговое сопротивление дополнительного рабочего органа, Н.
Величины , и могут быть рассчитаны по выражениям, полученным при исследованиях ПБК-5,4 д-ром техн. наук В.М. Бойковым, канд. техн. наук В.А. Петровым и автором. Для определения тягового сопротивления почвообрабатывающего орудия необходимо установить тяговое сопротивление дополнительного рабочего органа.
На базе исследований щелерезных и чизельных рабочих органов разработана схема и приняты следующие параметры дополнительного рабочего органа (рис. 4).
Тяговое сопротивление дополнительного рабочего органа (см. рис. 4):
,
где - усилие на преодоление сопротивления сдвигу почвы долотом и стойкой дополнительного рабочего органа, Н; - усилие на подъём отделяемой массы почвы от основного почвенного массива, Н; - усилие, затрачиваемое на преодоление силы инерции отделяемой массы почвы, Н.
Рис. 4. Схема дополнительного рабочего органа: 1 - стойка; 2 - обтекатель;
3 - долото; бд - угол постановки долота ко дну борозды, бд = 20°; bд - ширина долота, bд = 0,06 м; bс - толщина стойки,
bс = 0,03 м; сд - расстояние от обтекателя стойки до лезвия долота, сд = 0,245 м;
dо - диаметр обтекателя, dо = 0,025 м;
hр - высота рабочего органа, hр = 0,98 м; lд - длина долота, lд = 0,2 м; rо - радиус кривизны обтекателя, rо = 0,123 м;
sд - толщина долота, sд = 0,016 м;
е - задний угол постановки долота ко дну борозды, е = 10°
Для расчета составляющих тягового усилия введём следующие обозначения: Sc -площадь поверхности сдвигаемого объёма почвы, м2; Vс -сдвигаемый объём почвы, м3; уc - напряжение сдвига почвы, Па; с - плотность почвы, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; х - скорость движения рабочего органа, м/с; lд - длина долота дополнительного рабочего органа, м; ц - угол трения почвы по материалу долота, град.; ш1 - угол сдвига почвы в вертикально-продольной плоскости, град.; G - сила тяжести сдвигаемого объёма почвы, Н.
Рис. 5. Схема для определения силы Рс, сдвигающей объём почвы долотом и стойкой дополнительного рабочего органа:
1 - стойка; 2 - долото; n-n - поверхность сдвига
На основании рис. 5 тяговое сопротивление :
.
Введем обозначение:
.
Тогда:
.
Тяговое сопротивление Рп, согласно рис. 6:
.
Введем обозначение:
.
Тогда:
или .
На основании рис. 7 тяговое сопротивление Рх можно определить следующим образом:
Pх = Vcс[(4х2sin2(бд/2) / (lд sin бд))cos(бд/2) / cos ц] sin (бд + ц). (7)
Введем обозначение:
k3 = [(4sin2(бд/2) / sin бд)cos(бд/2) / cos ц] sin (бд + ц).
Тогда:
.
Рис. 6. Схема для определения усилия Рп , затрачиваемого на подъём отделяемой массы почвы от основного почвенного массива
Рис. 7. Схема для определения усилия Рх, затрачиваемого на преодоление силы инерции отделяемой массы почвы
Площадь поверхности сдвига Sс и объём сдвигаемой почвы Vс на основании рис. 8:
;
. (10)
В общем виде тяговое сопротивление R4 дополнительного рабочего органа: почвообрабатывающий орудие энергоемкость технологический
.
Расчётом тягового сопротивления дополнительного рабочего органа установлено, что при глубине обработки a3 = 0,1 м тяговое сопротивление его в 6-7 раз меньше, чем при глубине обработки a2 = 0,35 м.
Результаты расчёта тягового сопротивления Rм по выражению (1) почвообрабатывающего орудия при глубине обработки комбинированными рабочими органами a = 0,25 м и дополнительными a3 = 0,1 м в зависимости от скорости движения пахотного агрегата и экспериментальная зависимость тягового усилия Pкр трактора К-701 от скорости движения пахотного агрегата показывают (рис. 9), что почвообрабатывающее орудие (см. рис. 3) (вариант 1) загружает трактор К-701 до скорости 2,5 м/с.
Рис. 8. Схема для определения площади поверхности сдвига Sс и объёма сдвигаемой почвы Vс дополнительным рабочим органом: 1 - стойка; 2 - долото
Установлено, что при снятии мульчеобразователей 4 (см. рис. 3) с комбинированных рабочих органов почвообрабатывающее орудие будет выполнять технологический процесс безотвальной обработки почвы (вариант 2).
Рис. 9. Зависимости: 1 - тягового сопротивления Rм почвообрабатывающего орудия для основной обработки почвы от скорости движения х пахотного агрегата; 2 - тягового усилия Ркр трактора К-701 от скорости движения х
Рис. 10. Схема для определения расстояния l1 между рядами комбинированных (1) и дополнительных (2) рабочих органов: n-n - поверхность сдвига почвы
Расстояние l (см. рис. 3) между параллельными рядами комбинированных рабочих органов, согласно проведённым исследованиям ПБК-5,4, составляет 0,52 м, ширина захвата комбинированного рабочего органа b = 0,31 м; расстояние между комбинированными рабочими органами b2 = 0,3 м. Расстояние с учетом условия незабивания рабочих органов почвой и стернёй (рис. 10):
или ,
где аmax - максимальная глубина обработки почвы дополнительными рабочими органами, м; l2 - расстояние от режущей кромки долота комбинированного рабочего органа до его задней части стойки, м; l3 - расстояние от задней части стойки комбинированного рабочего органа до долота дополнительного рабочего органа, м.
В результате расчета l1 = 0,7 м; расстояние между соседними рабочими органами в поперечном ряду b3 = 0,9 м; длина почвообрабатывающего орудия Lм = 2,2 м; ширина захвата орудия Вм = 4,8 м.
Техническая новизна почвообрабатывающего орудия подтверждена патентом № 75822 на полезную модель.
Энергозатраты Эм при работе почвообрабатывающего орудия:
,
а при работе плуга на основании рациональной формулы В.П. Горячкина:
,
где Wм и Wп - производительность пахотных агрегатов соответственно с почвообрабатывающим орудием и плугом ПНЛ-8-40, га/ч.
Результаты расчёта зависимостей удельных энергозатрат Эм почвообрабатывающего орудия и Эп плуга ПНЛ-8-40 от скорости движения агрегата показали (рис. 11), что в диапазоне скоростей от 0,8 до 2,5 м/с удельные энергозатраты Эм почвообрабатывающего орудия на 16,2-35,4 % меньше, чем плуга ПНЛ-8-40.
Рис. 11. Зависимости удельных энергозатрат пахотных агрегатов от скорости движения х: 1 - Эм трактора К-701 и почвообрабатывающего орудия; 2 - Эп трактора К-701 и плуга ПНЛ-8-40
В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» представлены программа экспериментальных исследований, описание оборудования, применяемого в лабораторно-полевых исследованиях, и методика исследований.
При проведении лабораторно-полевых исследований на полях, находящихся в зоне деятельности ФГУ «Поволжская МИС» Самарской области и хозяйствах Саратовской области, руководствовались методиками Поволжской МИС и методиками, изложенными в ОСТ 10 4.1-2001, ОСТ 10 2.2-2002, ГОСТ 24057-88 «Испытания сельскохозяйственной техники». Условия проведения испытаний определяли согласно ГОСТ 20915-75.
В четвертой главе «Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований технологического процесса, выполняемого экспериментальными рабочими органами и почвообрабатывающим орудием» приведены результаты лабораторно-полевых исследований технологических процессов, выполняемых экспериментальными дополнительными рабочими органами и почвообрабатывающим орудием, и дан анализ сходимости экспериментальных и теоретических результатов.
Исследования проводили на черноземе обыкновенном среднесуглинистом по стерне озимой пшеницы (фон 1) и ячменя (фон 2). Влажность почвы в обрабатываемом слое 0-0,4 м составляла 10,2-21,9 %, а твердость - 1,5-5,6 МПа. Поля были ровными, микрорельеф - средневыраженный. Экспериментальное почвообрабатывающее орудие (рис. 12) агрегатировалось с тензотрактором К-701.
Для оценки показателей глубокой обработки почвы (см. рис. 1) на раму экспериментального орудия были установлены только дополнительные рабочие органы (вариант 3), которые обеспечивали высокую степень сохранности стерни при стабильных глубине обработке почвы и ширине щели.
Рис. 12. Экспериментальное почвообрабатывающее орудие для основной обработки почвы ПБК-4,8 (Ч)
Рис. 13. Зависимость тягового сопротивления Rд пяти дополнительных рабочих органов, установленных на экспериментальном почвообрабатывающем орудии, от скорости движения х агрегата (глубина обработки 0,35 м): 1 - экспериментальная; 2 - расчётная
Тяговое сопротивление (рис. 13) дополнительных рабочих органов изменяется по нелинейной зависимости. Полученные результаты показывают, что величина расчётного тягового сопротивления с высокой вероятностью совпадает с экспериментальной.
Агротехнические показатели лабораторно-полевых исследований технологического процесса (см. рис. 2), выполняемого почвообрабатывающим агрегатом, состоящим из тензотрактора К-701 и экспериментального почвообрабатывающего орудия (см. рис. 12) при работе на фонах 1 и 2, представлены в табл. 1.
Таблица 1 Агротехнические показатели технологического процесса, выполняемого экспериментальным почвообрабатывающим орудием ПБК-4,8 (Ч)
|
Показатель |
Фон 1 |
Фон 2 |
|||
|
Скорость движения, м/с |
1,08 |
1,75 |
0,88 |
1,61 |
|
|
Рабочая ширина захвата, м |
4,8 |
4,8 |
|||
|
Глубина обработки, см |
|||||
|
комбинированные рабочие органы |
23,3 |
23,5 |
23,1 |
23,6 |
|
|
дополнительные |
29,3 |
30,9 |
32,7 |
32,8 |
|
|
Среднеквадратичное отклонение, ± см |
|||||
|
комбинированные рабочие органы |
2,1 |
1,7 |
1,0 |
1,0 |
|
|
дополнительные |
1,8 |
1,2 |
1,9 |
2,0 |
|
|
Коэффициент вариации, % |
|||||
|
комбинированные рабочие органы |
9,1 |
6,4 |
4,2 |
4,5 |
|
|
дополнительные |
6,0 |
4,0 |
5,7 |
6,0 |
|
|
Крошение почвы (размер фракций до 50 мм), %, не менее |
94,7 |
97,3 |
95,1 |
96,9 |
|
|
Подрезание сорных растений и пожнивных остатков, % |
100 |
||||
|
Сохранность стерни, %, не менее |
52,4 |
51,2 |
51,9 |
50,8 |
|
|
Забивание и залипание рабочих органов |
Не наблюдалось |
Из табл. 1 видно, что при высокой степени крошения почвы качество обработки ПБК-4,8 (Ч) по основным агротехническим показателям отвечает АТТ. С разрушением плужной «подошвы» увеличивался на 7-9 см обрабатываемый слой почвы, а его профиль (рис. 14) соответствовал теоретически заданному (см. рис. 2, г).
Рис. 14. Профиль обработанного слоя почвы, полученный в результате работы экспериментального почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч): 1 - дневная поверхность обработанного поля; 2 - дневная поверхность необработанного поля; 3 - дно обработанного слоя почвы; 4 - щель; 5 - углубления в дне обработанного слоя
Зависимости тягового сопротивления Rм и удельных энергозатрат Эм ПБК-4,8 (Ч) (рис. 15) от скорости движения агрегата показывают, что при увеличении скорости движения агрегата от 0,88 до 2,2 м/с тяговое сопротивление возрастает от 48,9 до 52 кН.
Рис. 15. Зависимости: а - тягового сопротивления Rм; б - удельных энергозатрат Эм экспериментального почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч) от скорости движения х агрегата (1 - экспериментальная; 2 - расчётная)
Характер изменения теоретических зависимостей тягового сопротивления и удельных энергозатрат с высокой вероятностью совпадает с экспериментальными зависимостями, что подтверждает результаты теоретических исследований. Закономерность изменения зависимостей на основании критерия ч2 согласуется с доверительной вероятностью 0,95.
В пятой главе «Исследование эффективности применения предлагаемого почвообрабатывающего орудия и его экономическая оценка» представлены результаты применения нового почвообрабатывающего орудия, эксплуатационно-технологические показатели работы агрегата К-701+ПБК-4,8 (Ч), результаты его внедрения и расчет экономической эффективности.
Эксплуатационно-технологические показатели работы пахотного агрегата К-701+ПБК-4,8 (Ч) в комплектациях по вариантам 1 и 2 представлены в табл. 2.
Таблица 2 Эксплуатационно-технологические показатели работы почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч), агрегатируемого с трактором К-701, в комплектациях по вариантам 1 и 2
|
Показатель |
Вариант 1 |
Вариант 2 |
|
|
Скорость движения, м/с |
1,77 |
1,91 |
|
|
Рабочая ширина захвата, м |
4,7 |
4,7 |
|
|
Глубина обработки рабочими органами, м |
|||
|
комбинированными |
0,217 |
0,209 |
|
|
дополнительными |
0,343 |
0,342 |
|
|
Производительность за 1 ч основного времени, га |
3,02 |
3,25 |
|
|
Расход топлива за время сменной работы, кг/га |
14,94 |
14,05 |
|
|
Коэффициент использования сменного времени |
0,79 |
0,79 |
|
|
Подрезание сорных растений и пожнивных остатков, % |
100 |
||
|
Изменение содержания эрозионно-опасных частиц почвы, % |
Не возрастает |
||
|
Забивание и залипание рабочих органов |
Не наблюдалось |
||
|
Влажность почвы (0-40 см), % |
10,2-15,1 |
10,6-17,2 |
|
|
Твёрдость почвы в слое 0-40 см, МПа |
2,5-5,6 |
2,3-5,5 |
В результате исследований, проведенных в 2010 г. в хозяйстве ООО «Наше дело» Энгельсского района Саратовской области, было установлено, что на поле, обработанном плугом ПНЛ-8-40, влажность почвы в слое 0-0,4 м составляла 22,3-24,6 %, а на поле, обработанном ПБК-4,8 (Ч), в этом же слое - 23,1-27,8 %. Урожайность озимой пшеницы - соответственно 9,1 и 10,3 ц/га.
Показатели экономической эффективности использования агрегатов К-701+ПНЛ-8-40 и К-701+ПБК-4,8 (Ч) приведены в табл. 3.
Таблица 3Показатели экономической эффективности применения почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч) и лемешно-отвального плуга ПНЛ-8-40 на основной обработке почвы
|
Показатель |
К-701 + + ПНЛ-8-40 |
К-701+ПБК-4,8 (Ч) |
||
|
вариант 1 |
вариант 2 |
|||
|
Затраты труда, чел.-ч/га |
0,52 |
0,43 |
0,43 |
|
|
Снижение затрат труда, % |
- |
17,3 |
17,3 |
|
|
Себестоимость работ, руб./га |
910,29 |
803,39 |
786,55 |
|
|
Снижение себестоимости технологии, % |
- |
11,74 |
13,59 |
|
|
Годовая экономия затрат, руб. |
- |
127211 |
147251 |
|
|
Срок окупаемости, лет |
- |
1 |
0,8 |
Расчет экономической эффективности применения нового почвообрабатывающего орудия выполнен в ценах 2010 г.
Из табл. 3 видно, что себестоимость основной обработки почвы новым почвообрабатывающим орудием ПБК-4,8 (Ч) в комплектациях по вариантам 1 и 2 соответственно на 11,74 и 13,59 % ниже, чем лемешно-отвальным плугом ПНЛ-8-40. Разница в полных затратах средств способствовала получению годового приведенного экономического эффекта от внедрения почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч) в размере 127,211 и 147,251 тыс. руб.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. На основании рационального технологического процесса основной обработки почвы, выполняемого почвообрабатывающим орудием ПБК-5,4, а также процессов чизелевания и щелевания разработан комбинированный технологический процесс, обеспечивающий крошение обрабатываемой почвы с мульчированием верхнего слоя, разуплотнение плужной «подошвы» и почвоуглубление.
2. Для выполнения комбинированного технологического процесса на базе схемы орудия ПБК-5,4 и полученных аналитических выражений обоснована схема почвообрабатывающего орудия, которая включает в себя 16 комбинированных рабочих органов с шириной захвата b = 0,31 м с мульчеобразователями или без них, установленных по фронтальной схеме в три ряда, и пять дополнительных рабочих органов для почвоуглубления и разрушения плужной «подошвы», установленных в один ряд, глубина обработки которых на 0,1 м больше комбинированных. При этом расстояние между параллельными поперечными рядами комбинированных рабочих органов l = 0,52 м; рядами комбинированных и дополнительных рабочих органов l1 = 0,7 м; комбинированными рабочими органами b2 = 0,3 м; соседними рабочими органами в поперечном ряду b3 = 0,9 м. Ширина захвата орудия Вм = 4,8 м. Техническая новизна почвообрабатывающего орудия подтверждена патентом РФ № 75822 на полезную модель.
3. Теоретическими исследованиями установлено, что почвообрабатывающее орудие загружает трактор тягового класса 5 (К-701) на скорости до 2,5 м/с, а энергоёмкость агрегата, состоящего трактора К-701 и почвообрабатывающего орудия, при изменении скорости от 0,8 до 2,5 м/с меньше на 16,2-39,5 % по сравнению с агрегатом К-701+ПНЛ-8-40.
4. При обработке почвы по разработанному технологическому процессу комбинированными рабочими органами на глубину 0,231-0,236 м и дополнительными рабочими органами на 0,293-0,328 м происходило почвоуглубление и разуплотнение плужной «подошвы». При этом крошение почвы составляло 94,7-97,3 %, а сохранность стерни находилась в пределах 52,4-50,8 %. Тяговое сопротивление экспериментального почвообрабатывающего орудия при увеличении скорости движения агрегата от 0,88 до 2,2 м/с возрастало от 48,9 до 52 кН. Закономерности изменения теоретических зависимостей тягового сопротивления и энергозатрат с высокой вероятностью совпадают с экспериментальными зависимостями и на основании критерия ч2 согласуются с доверительной вероятностью 0,95.
5. Исследования эффективности применения почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч) в хозяйственных условиях показали, что это орудие в комплектациях по вариантам 1 и 2, агрегатируемое с трактором К-701, обеспечивает производительность 3,02 и 3,25 га/ч при расходе топлива соответственно 14,9 и 14,05 кг/га. Себестоимость обработки почвы почвообрабатывающим орудием на 11,7 и 13,6 % ниже по сравнению с плугом ПНЛ-8-40. Годовой экономический эффект от внедрения ПБК-4,8 (Ч) составил 127,211 и 147,251 тыс. руб.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАНЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Нестеров, Е. С. Влагосберегающий способ основной обработки почвы / В. М. Бойков, Е. С Нестеров // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2010. - № 12. - С. 49-50 (0,255/0,127 печ. л.).
2. Нестеров, Е .С. Результаты исследования почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч) / Е. С. Нестеров // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2011. - № 1. - С. 48-50 (0,375/0,375 печ. л.).
3. Нестеров, Е. С. Обзорный анализ существующих орудий отвальной обработки почвы / В. М. Бойков, Е. С. Нестеров // Вавиловские чтения - 2007 : материалы конференции, посвященной 120-й годовщине со дня рождения академика Н. И. Вавилова. - Саратов, 2007. - Ч. 2. - С. 205-206 (0,125/0,062 печ. л.).
3. Нестеров, Е. С. Направление развития технологии основной обработки почвы на Юго-Востоке / В. М. Бойков, Е. С. Нестеров // Вавиловские чтения - 2009 : материалы Международной науч.-практич. конф. - Саратов, 2009. - Ч. 2. - С. 216-217 (0,25/0,125 печ. л.).
5. Нестеров, Е. С. Результаты исследований нового почвообрабатывающего орудия ПБК-4,8 (Ч) / В. М. Бойков, В. А. Петров, Е. С. Нестеров // Вавиловские чтения - 2009 : материалы Международной науч.-практич. конф. - Саратов, 2009. - Ч. 3. - С. 21-26 (0,625/0,208 печ. л.).
6. Нестеров, Е. С. Обоснование основных параметров комбинированного рабочего органа для основной мелкой обработки почвы / В. М. Бойков, В. А. Петров, Е. С. Нестеров // Аграрная наука в ХХI веке : проблемы и перспективы : материалы III Всероссийской науч.-практич. конф. / под ред. А. В. Голубева ; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2009. - С. 51-58 (0,438/0,146 печ. л.).
7. Нестеров, Е. С. Анализ работы комбинированного почвообрабатывающего орудия ПБК-5,4 / В. М. Бойков, Е. С. Нестеров // Международная научно-практическая конференция, посвящённая 70-летию профессора В. Ф. Дубинина. - Саратов, 2010. - С. 19-22 (0,25/0,125 печ. л.).
...Подобные документы
Основные агротребования к предпосевной обработке. Рабочие органы Системы-Компактор для предпосевной обработки почвы. Подготовительные работы на тракторе. Навешивание и демонтаж комбинированного орудия для предпосевной обработки почвы Система-Компактор.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 06.06.2010Характер эксплуатации плугов в лесном хозяйстве. Разнообразие обрабатываемых площадей. Обработка почвы плугами в междурядьях садов. Озеленение площадей после застройки. Виды основной обработки почвы. Вспашка почвы под лесные и плодовые культуры.
презентация [2,9 M], добавлен 22.08.2013Общие сведения о дисковых плугах, лущильниках и боронах. Работа дискового орудия, расчет геометрических параметров дискового рабочего органа. Тяговое сопротивление и силовые характеристики дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин и механизмов.
курсовая работа [45,7 K], добавлен 22.10.2008Основные задачи основной обработки почвы. Применение обработки вместо вспашки. Посев в лунки. Обработка сохой и ралом. Плужная обработка почвы. Максимально развернутая технология обработки почвы. Безотвальная обработка почвы. Минимальная обработка почвы.
реферат [763,9 K], добавлен 17.05.2016Агротехнические требования для выполнения поверхностной обработки почвы и разновидности бороны. Уборка зерновых культур и разделка пластов почвы после вспашки, пропашные культиваторы и комбинированные почвообрабатывающие машины и их эксплуатация.
реферат [28,3 K], добавлен 07.07.2011Агротехнологические требования, предъявляемые к обработке почвы в ходе предпосевной культивации. Характеристика технологического процесса предпосевной обработки почвы культивацией агрегатом с трактором ДТ-75. Технологический процесс ремонта ходовой части.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 20.06.2012Технологии предпосевной обработки почвы. Основные виды механической обработки почвы. Агротехнические требования к предпосевной обработке почвы. Настройка комбинированных агрегатов до выезда в поле. Минимизация интенсивности и глубины обработки почвы.
реферат [427,4 K], добавлен 29.06.2015Система обработки почвы под сахарную свеклу. Система состоит из основной (осенней, зяблевой) и весенней обработок почвы, а также из комплекса ее обработок в процессе сева и ухода за посевами. Влияние разноглубинной вспашки на продуктивность культуры.
реферат [22,1 K], добавлен 20.02.2008Теоретические аспекты и способы механической обработки почвы - создания благоприятных условий для развития культурных растений с целью получения высоких и устойчивых урожаев. Классификация машин и орудий для поверхностной и сплошной обработки почвы.
реферат [1,7 M], добавлен 03.03.2010Задачи и виды дополнительной обработки почвы. Классификация машин и орудий. Зубовые и дисковые бороны. Уплотнение верхнего слоя почвы катками. Междурядная обработка почвы в посевах в целях рыхления почвы, внесения удобрений, уничтожения сорняков.
презентация [228,7 K], добавлен 22.08.2013Технология и технические средства поверхностной обработки почвы. Организация внедрения в производство. Экономическая эффективность технологий и технических средств поверхностной обработки почвы. Техника безопасности.
реферат [284,7 K], добавлен 25.11.2006Машины для поверхностной обработки почвы. Бороны зубовые (тяжелые, легкие), сетчатые. Главное назначение плугов и катков. Автоматический прореживатель ПСА-2,7. Культиватор для сплошной и междурядной обработки почвы. Фреза садовая, особенности регулировки.
лабораторная работа [4,0 M], добавлен 18.12.2013Типы обработки почвы — механического воздействия на нее рабочими органами машин и орудий с целью создания наилучших условий для выращиваемых культур. Приемы и основные способы механической обработки почвы. Создание мощного окультуренного пахотного слоя.
реферат [26,7 K], добавлен 12.07.2015Влияние разных по интенсивности систем обработки на агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур. Ресурсосберегающие системы удобрений и защиты растений в регулировании показателей дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайности рапса.
дипломная работа [129,5 K], добавлен 27.07.2015Техническая оснащенность хозяйства и уровень механизации работ. Показатели использования тракторного парка. Построение графиков загрузки техники и эксплуатационных затрат при возделывании озимой ржи. Анализ технологических схем возделывания озимой ржи.
дипломная работа [7,2 M], добавлен 16.05.2014Почвенно-климатические условия Калачинского района. Анализ структуры посевных площадей и разработка севооборотов. Система обработки почвы в севообороте и меры борьбы с сорняками. Структура использования пашни. Выполнение всех агротехнических мероприятий.
курсовая работа [53,4 K], добавлен 11.08.2015Изучение влияния разных по интенсивности систем обработки на агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур. Разработка ресурсосберегающих систем обработки, удобрений и защиты растений в регулировании показателей почвы и урожайности рапса.
дипломная работа [263,1 K], добавлен 30.06.2015Почвенно-климатические и экономические условия сельскохозяйственного предприятия. Определение потребности совхоза "Чистюньский" в кормах. Агроэкономическое обоснование структуры посевных площадей и разработка системы обработки почвы в севообороте.
курсовая работа [110,7 K], добавлен 08.01.2015Дискование почвы как прием обработки почвы, обеспечивающий уничтожение сорняков, сохранение, а при выпадении осадков и накопление влаги, агротехнические требования к данному процессу. Часовая производительность машины, расчет параметров рабочего органа.
контрольная работа [167,3 K], добавлен 11.12.2011Технология обработки частого пара. Защита паровых полей от эрозии и увеличения количества органического вещества в почве. Зяблевая обработка почвы. Система предпосевной обработки почвы под яровые культуры. Главные особенности предпосевной культивации.
реферат [553,9 K], добавлен 28.12.2010
