Введение к работе
Актуальность проблемы, В стратегических планах подъёма сельскохозяй
ственного производства Российской Федерации на период 2010 года преду
сматривается проведение мелиоративных работ на площадях, превышающих
3 млн. га. В основном это земли, подвергшиеся вторичному заболачиванию и
зарастанию древесно-кустарниковой растительностью. Неотъемлемым элемен
том мероприятий по улучшению продуктивности этих земель являются куль-
туртехнические работы. В Тюменской области на период до 2005года ожидает
ся их выполнение на площади свыше 90 тыс; га. "-.","" ,'."' .*
Эффективность работ определяется показателями технологических про
цессов. *?:..':: '.
Для Тюменской области характерны площади поросшие кочками, кустар
ником и мелколесьем, і : -. ...'*'..:
Традиционно применяемые технологии удаления кочкарниковой и дре
весно-кустарниковой массы с улучшаемых объектов имеют высокую себестои
мость работ. При этом на'почву рабочие органы машин оказывают отрицатель
ные воздействия (уничтожение значительного объёма гумуса, вынос на поверх
ность подстилающих неплодородных- грунтов, уплотнение нижних горизонтов
почвы). На восстановление первоначального плодородия расходуются значи
тельные средства. Отходы производства в виде мелиоративной древиснны и
кочкарниковой массы практически не утилизируются, а уничтожаются всеми
доступными способами. - ' .
Для Тюменской области, где толщина плодородного слоя почвы не превышает 15 см, а на некоторых объектах 10 см эффективность традиционных технологий ещё более снижается.
Возросшие экологические требования и жёсткая необходимость ресурсосбережения при улучшении-земель покрытых кочками, кустарником и мелколесьем требуют постановки широких исследований по усовершенствованию технологий производства культуртехнических работ и технических средств с учётом характеристик культуртехнического фона и направлений утилизации древесных отходов, природно-климатических условий Западной С.ибири ц технических возможностей мелиоративно-строителышх организаций,. ,
Цель работы - разработка теоретических и практических основ технологических процессов производства культуртехнических работ при освоении за-кочкаренных и закустаренных земель в условиях Западной Сибири с утилизацией кустарниковых отходов, сохранением и повышением плодородия почвы.
Задачи исследований:
- изучить существующие технологические процессы производства культуртехнических работ на землях, покрытых кочками, кустарником и
мелколесьем, их эксплуатационно-технологические и качественные показатели;
разработать перспективные технологические процессы производства культуртехнических работ при строительстве мелиоративных систем на закочкарениых и закустаренных землях;
разработать теоретические и практические основы совершенствования технологических процессов культуртехнических работ на землях покрытых кочками и кустарниками.
разработать методы оптимизационного расчёта подбора агрегатов и технологических комплексов при производстве культуртехнических работ;
дать научное обоснование новых рабочих органов и технологических комплексов при производстве культуртехнических работ на закочка-рённых и закустаренных землях;
разработать технологические процессы по утилизации массы кочек и кустарниковой древесины;
разработать технологии переработки стволовой древисины на технологическую щепу с помощью новых машин.
Методика исследований. Исследования проводились на мелиоративных предприятиях Тюменской области в период с 1972 г. по настоящее время. Там же, в промышленных масштабах, проверялись результаты исследований и внедрялись в производство.
Объекты исследований были подобраны в 4-х природно-климатических зонах юга области. Участки отвечали требованиям типичности зон Западной Сибири.
Для разработки ресурсосберегающих безотходных, экологически безвредных, высокоэффективных технологических процессов культуртехнических работ применялся метод формирующего эксперимента, имеющий целью объединить в единое целое требования экологии и экономики с учетом технической оснащенности исполнителя и ряда других условий, характерных для районов Западной Сибири.
Исследования базируются на следующих положениях:
при описании технологических процессов производства культуртехнических работ, применялся метод логического анализа;
при установлении взаимосвязи между техническим оснащением предприятия, характеристиками объекта и организационно-техническими решениями по производству работ, применялась теория математического моделирования процессов;
При оценке энергетических параметров исследуемых рабочих органов применялся метод тензометрировання.
Хронометражные наблюдения позволили оценивать технико-экономические показатели исследуемых технологий.
При оценке достоверности результатов исследований применялись методы математической статистики.
При решении практических задач влияния различных факторов на ход технологического процесса применялась следующая схема: между исследуемыми признаками выявлялась взаимосвязь; при наличии связи, определялись ее количественные показатели; находилась аналитическая форма выражения связи; определялась надежность найденной закономерности и пути использования уравнения для решения практических задач разработки оптимизационных моделей.
Научная новизна. Результаты исследований позволили сделать значительный вклад в решение проблем интенсификации культуртехническнх работ при строительстве мелиоративных систем в Западной Сибири с учетом особенностей региона.
Разработаны технологические процессы с утилизацией отходов при производстве культуртехническнх работ на закочкаренных землях в зимних условиях Западной Сибири, которые позволяют повысить качество работ, ликвидировать сезонность, снизить себестоимость работ.
Разработана теория измельчения мерзлых кочек растительного происхождения фрезерным рабочим органом, усовершенствованной конструкции, позволяющая определять кинематические, динамические и энергетические характеристики процесса в зависимости от режимов работы, что послужило предпосылкой оптимизации технологических процессов измельчения кочек в зимнее время.
Дано научное обоснование измельчения и утилизации ствольной древесины непосредственно на объекте в зависимости от характеристик древесных и кустарниковых стволов, их таксационных характеристик, а также способов подачи и складирования.
Разработана задача оптимизации технологических процессов культур-. технических работ и дана экономико-математическая модель их оптимизации.
На зашиту выносятся:
новые ресурсосберегающие технологии производства культуртехническнх работ на землях покрытых кочками, кустарником, мелколесьем;
теория и результаты экспериментальных исследований измельчения мерзлых растительных кочек, позволяющих обосновать основные, кинематические, динамические и энергетические параметры рабочих органов;
экономико-математические модели оптимизации технологических процессов и способы их решения при производстве культуртехнических работ;
технологии переработки стволовой части древесины на щепу.
Практическая значимость работы: разработанные по материалам исследований технологии производства культуртехнических работ при освоении земель покрытых кочками, кустарником и мелколесьем позволяют: снизить себестоимость выполнения работ, повысить их качество, утилизировать отходы, сократить естественное плодородие почв, сократить время проведения работ, ликвидировать сезонность и вводить земли в эксплуатацию в периоды года обеспечивающие посевы сельскохозяйственных культур в лучшие агротехнические сроки.
По результатам работы созданы и внедрены в производство опытные образцы фрезерной машины для измельчения мерзлых кочек и корчевателя-измельчителя древесных остатков, базирующихся на серийно выпускаемой ма-' шине МТП-44А.
Разработанные технологические процессы и комплексы машин исполь
зуются проектно-технологическими институтами, мслиоративно-
строительными организациями, сельскохозяйственными объединениями, фер
мерскими и индивидуальными хозяйствами при планировании и проведении
культуртехнических работ.
Реализация результатов исследований.
Разработано и внедрено в технологические процессы производства культуртехнических работ усовершенствованное рабочее оборудование на базе серийно выпускаемых фрезерных машин семейства МТП-44А, позволяющие про-v водить работы на землях покрытых кочками и кустарником в течение всего года с утилизацией отходов (кочкармиковой и древесной массы растительности).
Разработанные технологии освоения закочкарённых и закустаренных земель внедряются в Тюменской области по отраслевым и региональным планам с 1984 года.
Технологии освоения закочкарённых земель в зимнее время по разработанным технологиям внедрены в Сорокинском, Казанском, Ялуторовском, Упоровском, "Ярковском, Ишимском районах Тюменской области на площади 3500га с экономическим эффектом 458,5 тыс. руб. (в ценах 1990 г.). С 1995 года в Ялуторовском, Омутинском, Тюменском и Заводо-Уковском районах Тюменской области ресурсосберегающие технологии культуртехнических работ внедрены на площади 1565 га. С экономическим эффектом 323 тыс. руб. (в ценах 1999 г.).
Методы оптимизационных расчётов подбора агрегатов и технологических комплексов при выполнении культуртехнических работ на объектах с раз-
личными культуртехническнми характеристиками, разработанные на основе теоретических и экспериментальных исследований, используются в проектном институте «Тюменьгипроводхоз» при проектировании мелиоративных систем на землях Тюменской области.
Предложенные конструкции рабочих органов по измельчению и заделке в рочву кустарниковой растительности внедрены и используются в Ялуторовской, Тюменской и Ишимской мелиоративных организациях Тюменской области.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на объединенном заседании "Проблемного совета СО ВАСХНИЛ по мелиорации солонцов и других малопродуктивных земель" (пос. Красно-обск, Новосибирской области, 1980 г.); на пленарном заседании секции механизации мелиоративных работ отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ на тему: "Перспективы развития технологий механизации и организации строительства мелиоративных систем в зимнее время" (г. Дмитров Московской обл., 1980 г.); технологии производства культуртехнических работ экспонировались на ВДНХ СССР и были отмечены бронзовой медалью 1985 г.); на Х-й научно-производственной конференции по водохозяйственному и мелиоративному строительству в Сибири (г. Омск, 1989 г.); на научно-методической и практической конференции "Аграрная наука и образование в условиях аграрной реформы" (г. Тюмень, ТГСХА, 1997 г.); на научно-практической конференции "Аграрная наука на рубеже веков" (г. Тюмень, ТГСХА, 1999 h).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 114 работ, общим объемом 60,28 а.л., из них лично автору принадлежат 49,05 а.л.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы, приложений. Работа изложена на 302 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 91 таблицу. Список литературы включает 312 наименований, 10 из которых на иностранных языках. В приложениях приведены документы, отражающие уровень практического использования результатов исследований, данные по мелиоративному фонду Тюменской области, технологические комплексы машин разработанных технологий и их производительности при различных условиях производства работ, примеры расчетов характеристик технологий производства культуртехнических работ по предложенным методикам.
