Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цели и задачи исследований 9
1.1 Анализ способов и технических средств, минимизирующих защитные зоны при уходе за растениями 9
1.2 Анализ рабочих органов, используемых для обработки почв 24
1.3 Анализ исследования процесса обработки почвы при уходе за посевами 40
1.4 Выводы и предложения 44
2. Теоретические исследования работы устройства для ухода за посевами в питомниках 46
2.1 Обоснование конструкции устройства с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами в питомниках 46
2.2 Движение опорной лыжи по поверхности почвы 48
2.3 Кинематика и параметры процесса качения игольчатого диска по поверхности почвы 50
2.4 Исследование рабочего процесса ротационных рабочих органов с наклонной осью вращения 58
2.4.1 Ротационно-зубовый рабочий орган 58
2.4.1.1 Основные геометрические параметры 58
2.4.2 Работа ротационно-зубового органа 71
2.5 Каркасно-проволочный ротационный орган 80
2.5.1 Основные геометрические соотношения 80
2.5.2. Работа ротационного органа 83
2.6 Выводы 85
3. Программа и методика экспериментальных исследований 87
3.1 Программа экспериментальных исследований 87
3.2. Оборудование, примененное в экспериментальных исследованиях 87
3.3 Методика проведения опытов 96
3.4 Методика проведения многофакторного эксперимента по определению оптимальных параметров комбинированных рабочих органов устройства для ухода за посевами 100
3.4.1 Выбор параметра оптимизации исследуемых факторов и уровней их варьирования 100
3.4.2 Получение математической модели при исследованиях ухода за посевами в питомниках 102
3.4.3 Обработка данных методами вариационной статистики 103
3.5. Выводы 105
4. Результаты и анализ экспериментальных исследований 107
4.1 Анализ результатов лабораторных исследований 107
4.1.1 Результаты многофакторного эксперимента по определению оптимальных параметров устройства с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами 107
4.1.2 Определение тягового сопротивления устройства с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами 119
4.2 Результаты полевых исследований 121
4.2.1 Агротехнические показатели качества уходов за почвой в лесных питомниках 121
4.2.2 Исследование основных параметров зубового ротационного рабочего органа 122
4.3 Выводы 126
5. Разработка конструкции и определение экономической эффективности экспериментального образца устройства с комбинированными рабочими органами установленного на сеялки СПП-ЗШ 128
5.1 Основные параметры конструкции комбинированной сеялки СГШ-ЗКШ 128
5.2 Качественные показатели работы исследуемого устройства с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами 133
5.3 Экономическая эффективность от применения устройства с комбинированными рабочими органами установленного на сеялки СПП-ЗШ 135
Основные выводы и предложения 149
Литература 151
Приложения 162
- Анализ рабочих органов, используемых для обработки почв
- Движение опорной лыжи по поверхности почвы
- Исследование рабочего процесса ротационных рабочих органов с наклонной осью вращения
- Методика проведения многофакторного эксперимента по определению оптимальных параметров комбинированных рабочих органов устройства для ухода за посевами
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных направлений научно-технического прогресса является применение высокоэффективных систем машин, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов.
Наиболее эффективным и распространенным способом создания искусственных насаждений является посадка. Удельный вес этого способа в общем объеме лесовосстановления составляет около 80%. В настоящее время при производстве посадочного материала в лесных питомниках наибольших затрат труда, а также затрат половины всех денежных средств требует борьба с сорной растительностью. Сейчас широко проводятся исследования по разработке новых машин и орудий, направленных на расширение механизации и автоматизации работ по уходу за лесными культурами в рядах и междурядьях. Но механизированный уход за посевами в питомниках является трудно решаемой задачей по ряду причин. Небольшие междурядные расстояния в посевах затрудняют размещение рабочих органов для прополки сорняков и рыхления почвы из-за необходимости выдерживания небольших защитных зон. Посевные площади в некоторых питомниках невелики и орудия для междурядной обработки почвы имеют малые годовые загрузки, исчисляемые днями. Одним из способов уменьшения травмирования корней растений, а также сокращения затрат ручного труда является использование для этих целей комбинированных орудий. Применение комбинированных агрегатов в лесных питомниках, совмещающих несколько операций, весьма перспективно. Ранее использовались подобные агрегаты, в основном на базе сеялок. Так, в сеялке СКП-6 посев совмещался с мульчированием, в сеялке «ЛИТВА-25» до посева осуществлялось выравнивание почвы с помощью планировщика. Некоторые посевные агрегаты имеют приспособления для подготовки почвы,- в немецкой сеялке для мелких семян впереди установлена фреза; в сеялке ГДС-1,4 перед посевом образуются гряды. Однако такое совмещение
операций посева и подготовки почвы не решает вопроса улучшения условий последующего ухода за растениями. Удачным является использование агрегата на базе сеялки СПП-ЗШ с включением в нее рабочих органов для выполнения механизированного ухода за посевами. Достоинством этого агрегата является то, что при проведении ухода сеялка седлает ту же посевную ленту, на которой ею выполнялся посев, и поэтому точно копирует расположение посевных рядков. Это позволяет добиться минимальных размеров защитных зон. Своевременное уничтожение сорной растительности, рыхление почвы создают оптимальные условия для внутрипочвенных процессов, обеспечивающих приживаемость и интенсивное развитие посаженых растений.
Однако при разработке этого комбинированного агрегата не было проведено достаточного научного обоснования конструкции рабочих органов по уходу, не установлена эффективность их применения.
Поэтому разработка и обоснование конструкций комбинированного агрегата с включением в него рабочих органов для ухода с апробацией его в производственных условиях является актуальным.
Работа выполнялась в разделе научной госбюджетной темы «Совершенствование технологии и оборудования для лесозаготовок, переработки древесного сырья и лесовостановление в малолесных районах России» код ГРНТИ № 68.47.29; 68.47.43; 69.29 и базировалась на материалах исследований по хоздоговорной теме «Разработка экологически перспективной технологии выращиванию лесопосадочного материала на основе применения новых агроприемов, механизмов и машин, обеспечивающих комплексную механизацию в лесных питомниках зоны смешанных лесов», № 68.47.15; 68.47.94.
Целью предлагаемой работы является повышение качества и эффективности ухода за посевами в лесных питомниках на основе разработки и обоснования комбинированных рабочих органов для ухода за посевами в лесных питомниках.
Объекты исследования. Объектами исследования являлись
комбинированные рабочие органы, работающие в лесных питомниках.
Предмет исследований. Закономерность взаимодействия комбинированных
рабочих органов для ухода за посевами с почвой.
Методика исследований. Изучение основных параметров комбинированных рабочих органов проводились на основе общих, стандартных и вновь разработанных методик. Теоретические исследования базировались на дифференциальном и интегральном исчислениях, законах механики, математического моделирования и планирования многофакторного эксперимента. Обработка результатов исследования, расчеты и оптимизация полученных данных проводились на ЭВМ с использованием программ MathCAD 2000, Statistica 5,5 и Microsoft Excel.
Научная новизна заключается в разработке секции устройства с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами, работающей на базе сеялки СПП-ЗШ; в получении математической зависимости, описывающей процессы взаимодействия рабочих органов с почвой. Доказана эффективность работы комбинированных рабочих органов комбинированной сеялки СПП-ЗКШ при уходе за посевами в питомнике.
Научные положения, выносимые на защиту:
- техническое решение и конструкция устройства с комбинированными
рабочими органами для ухода за посевами:
аналитические зависимости, позволяющие рассчитать и определить основные геометрические параметры, силовые соотношения взаимодействия комбинированных рабочих органов с почвой:
основные установочные параметры ротационных рабочих органов устройства с комбинированными рабочими органами, обеспечивающие повышение качества и эффективности их работы.
Достоверность полученных результатов обеспечена проведением системного анализа проблемы ухода за посевами в лесных питомниках с применением современных методов планирования многофакторного эксперимента, регрессионного и дисперсионного анализов, теории вероятности и математической статистики; положительными результатами лабораторно-полевых исследований, а также сходимостью экспериментальных и теоретических данных.
Практическая ценность и реализация работы заключается в том, что
применение комбинированных рабочих органов на базе сеялки СПП-ЗШпозволяет проводить уход за посевами. При этом обеспечивается повышение качества и эффективности ухода за посевами, точное копирование расположения посевных рядков, минимизируется ширина защитной зоны, снижаются затраты ручного труда и исключаются повреждения посевов. Результаты научных исследований переданы в учебный процесс ВГЛТА и внедрены в Семилукском лесхозе.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на заседаниях кафедры, научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Воронежской государственной лесотехнической академии (2001-2004 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 научных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, содержания, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Она включает 180 стр., из них 161 стр. основного текста, 57 иллюстраций, 11 таблиц, 118 наименований использованных источников, в том числе 3 иностранных.
Анализ рабочих органов, используемых для обработки почв
Уход за посевами при выращивании посадочного материала - наиболее трудоемкая и до настоящего времени еще не везде механизированная производственная операция. Особенно большое значение приобретает механизация этих работ с организацией базисных лесных питомников. Недостаточный или несвоевременный уход может сделать невозможным применение в последующем механизмов, что приведет к значительным затратам ручного труда на прополке, резкому снижению производительности труда и повышению себестоимости посадочного материала. Особую трудность представляют уходы за почвой в междурядьях лесных однолетних культур в питомнике [56, 57, 106].
Широкое применение при уходе за посевами в питомнике сейчас находят в основном сельскохозяйственные культиваторы, которые оборудуют различными рабочими органами. К сожалению, серийно выпускаемая техника не всегда отвечает агротехническим требованиям обработки почвы в лесных питомниках. Классификация рабочих органов, выполняющих операции по обработки почв, отличающихся по принципу действия, по технологическим и конструктивным параметрам представлена на рисунке 1.9.
Уход за почвой в питомниках производят стрельчатыми полольными лапами, которые кроме подрезания сорняков немного рыхлят почву, так как угол крошения у них несколько больше, чем у односторонних плоскорежущих лап. Однако эти лапы хуже подрезают сорняки, поэтому их применяют на почвах, не очень заросших сорной растительностью [12].
Наибольшее применение находят ротационные рабочие органы. К ротационным органам с наклонной осью вращения относятся лопастные, каркасно-проволочные и пальцевые. Во время движения агрегата наклоненные к поверхности почвы рабочие органы периодически заглубляются в почву, рыхлят ее и уничтожают сорную растительность. Недостатком технологического процесса этими орудиями является сгруживание почвы к оси рядка, засыпание почвой и повреждение растений. Для анализа существующих рабочих органов рассмотрим культиваторы, машины и орудия, применяемые в настоящее время для обработки посевов в питомниках [12, 25, 115].
Известен культиватор (рисунок 1.10), содержащий щиток, боковые стороны которого образуют желоб, и рыхлящие игольчатые диски, отличающиеся тем, что с целью обеспечения культивации на повышенных скоростях с одновременной обработкой защитной зоны и уничтожения сорняков в непосредственной близости от культурных растений, он снабжен плоскорежущими лапами, установленными под углом к направлению движения на боковых сторонах щитка, причем между последними установлены игольчатые рыхлящие диски. Недостатком является плохое качество обработки почвы [6].
Для ухода за культурами используется орудие для междурядной обработки почвы (рисунок 1.13), содержащее установленные на раме секции рабочих органов, каждая из которых имеет продольный грядиль с последовательно смонтированными на нем стрельчатой лапой, парой игольчатых дисков и установленным на вертикальной оси ротационным рабочим органом. При этом вертикальная ось ротационного рабочего органа каждой из крайних секций смещена в поперечном направлении от продольной оси грядиля. С целью повышения качества обработки почвы, оси игольчатых дисков каждой из секций расположены горизонтально на одной перпендикулярной к грядилю прямой. При этом игольчатые диски посредством цепной передачи связаны с ротационным рабочим органом, который выполнен в виде диска с закрепленными на нем перпендикулярно одна к другой и имеющими зубья переменной длины планками. К недостаткам этого орудия можно отнести то, что при движении вращающая фреза будет засыпать посевы сорной растительностью [8]. 1- рама; 2- секция рабочих органов; 3- грядиль; 4- стрельчатые лапы; 5-плоскорезные лапы; 6- игольчатые диски; 7- ротационный рабочий орган; 8-вал; 9- диск; 10- планка; 11- зубья; 12- приводная звездочка; 13- конический редуктор. Рисунок 1.13 - Орудие для междурядной обработки почвы Обработку почвы одновременно в рядах и междурядьях на плантациях и в школах питомников осуществляет культиватор-рыхлитель КРШ (рисунок 1.14.). Междурядья обрабатывают стрельчатые лапы, а для ухода в рядах применяются игольчатые рыхлители конусовидной формы, наклоненные к поверхности почвы под углом 55. Игольчатые диски этих орудий свободно вращаются на горизонтальных осях за счет сцепления с почвой. Недостаток в том, что КРШ-1 уничтожает до 60% сорной растительности, повреждает и засыпает почвой до 20,5% растений, а игольчатые рыхлители часто забиваются почвой.
Для агротехнического ухода в посевном и школьном отделениях питомника был разработан и испытан культиватор, комбинированный для питомников ККП-1,5„ который агрегатируется с самоходным шасси Т-16М и предназначен для рыхления почвы, уничтожения сорняков в междурядьях посевного и школьного отделений, а также для подкормки растений минеральными удобрениями. Культиватор в основном применяется при 5—6-рядны ленточных схемах посева с расстоянием между строками 20 - 25 см. Ширина захвата 1,5 м. Глубина обработки почвы 4-10 см. Норма внесения минеральных удобрений — до 100 кг/га. Кроме того, для уничтожения сорняков и рыхления почвы применяются культиваторы КРСШ-2,8 и КФП-1,5. Уничтожение сорняков в 9 - 10-рядных ленточных схемах посева базируется только на применении гербицидов [9].
В настоящее время для питомников разработан новый культиватор КПС-1,5 упрощенной конструкции, который монтируется на самоходное шасси Т-16М. Рабочие органы агрегата (рисунок 1.15): узкозахватные полольные лапы, рыхлительные долота, игольчатые диски и универсальные стрельчатые лапы (крепятся на поперечный брус с помощью передвижных кронштейнов). Игольчатые диски предназначены для разрушения почвенной корки при обработке однолетних сеянцев. Узкозахватные полольные лапы наибольший эффект дают при обработке 2- и 3-летних сеянцев, а также при работе в школьном отделении. При уходе за 3-летними сеянцами и саженцами на тяжелых почвах следует применять долотообразные рыхлительные зубья. Универсальные полольные лапы устанавливают по следу колеи шасси для обработки межгрядовых пространств. Сменные рабочие органы монтируются на поперечный брус с помощью передвижных кронштейнов. Такое крепление рабочих органов позволяет проводить их расстановку на любую схему размещения растений на ленте. Следует подчеркнуть, что при многократной обработке участка необходимо применять различные рабочие органы, т. е. поочередно их менять.
Движение опорной лыжи по поверхности почвы
В настоящее время уплотнение почвы лыжами и полозками крайне невыгодно в энергетическом отношении, так как при этом, в буквальном смысле слова, возникает «езда на санях летом». Однако для обеспечения прямолинейности движения в горизонтальной плоскости наиболее выгодным является применение опорной лыжи, которая представляет собой обычный полоз, скользящий по стенке борозды. Из-за отсутствия необходимого пространства и по ряду других причин замена полевых досок колесами невозможна. Своеобразным полозом, уплотняющим почву, является также затылочная фаска, возникающая при затуплении лезвия у лап культиваторов. Полевая доска, надавливая на стенку борозды и скользя по ней, уплотняет почву, оставляя на стенке своеобразную колею. При этом по аналогии с колесом, некоторые авторы считают, что чем меньше площадь поперечного сечения «колеи», т. е. чем меньше объем деформированной почвы, тем меньше готовое сопротивление полевой доски.
В полученное выражение глубина колеи и объем уплотненной почвы не входят, поэтому если на пути следования полозка встретится участок более рыхлой почвы, то это не вызовет изменения величины движущей силы Р, хотя глубина колеи h на этом участке будет больше. Опыты РЛ. Прымова [104], изучавшего тяговое сопротивление полевых досок, подтверждают правильность формулы (2.2). Необходимо, однако, учитывать, что формула (2.2) действительна для случая, когда исходными величинами являются вертикальная нагрузка на полоз G и углы у? и а, а глубина колеи Л, характеризующая величину пластической деформации почвы, ничем не ограничена. Иначе обстоит дело, когда заданными величинами являются h, ср и ск, что соответствует уплотнению почвы затылком затупленного лезвия.
Игольчатые диски являются рабочими органами на разработанной нами установке для междурядной обработки посевов. Они применяются для рыхления почвенной корки и уничтожения всходов сорняков на ранней стадии развития сеянцев. Нами сделана попытка ввести оценочные показатели работы игольчатых дисков, связав их в определенную зависимость с рабочими параметрами, что позволяет в зависимости от условий влиять на качество их работы.
При перекатывании жестко закрепленного диска на секции конец иглы будет описывать плавную кривую — циклоиду. Можно считать, что конец иглы А (рисунок 2.3), входя в почву и выходя из нее, описывает две дуги А О и OB, между которыми расположен участок активного скольжения иглы. Чем длиннее этот участок, тем интенсивнее рыхлится почва и тем больше будет уничтожено сорняков.
Безусловно, что степень рыхления почвы несколько больше, чем степень воздействия. Она зависит еще от толщины игл и состояния поля. Однако степень рыхления почвы является прямым следствием степени воздействия игл, поэтому последняя может служить относительным показателем, характеризующим качество работы рабочего органа такого типа. Следует отметить, что значения степени воздействия весьма близки по величине к степени уничтожения сорняков в защитных зонах на первой и второй обработках пропашных такими дисками. Если следовать вышеописанной методике оценки рабочих органов такого типа, то для заторможенного игольчатого диска или зуба бороны степень воздействия 77 = 1. Эффективность работы игольчатых дисков зависит также и от скорости вращения и величины заглубления. Поэтому стоит задача теоретически выяснить взаимодействие этих двух факторов в увязке со скольжением дисков. Каждая игла диска при поступательном и вращательном движении описывает кривую-циклоиду (рисунок 2.5.) [16].
На основании полученных выражений можно сделать следующие заключения: 1. Эффективность работы диска увеличивается при большем заглублении его зубьев в почву. Это происходит за счет увеличения кинематического показателя. 2. На почвах, обладающих малой несущей способностью, эффективность работы диска снижается за счет уменьшения кинематического показателя при росте коэффициента буксования. 3. Ухудшение технического состояния диска, в частности, увеличение момента сопротивления его вращению, приводит к повышенному буксованию при работе и, как следствие, к снижению эффективности. 4. Увеличение поступательной скорости агрегата приводит к росту эффективности работы игольчатого диска за счет увеличения вертикальной составляющей полной скорости точки A-Vy.
Дальнейшие рассуждения основываются на предположении, что поверхность обрабатываемого участка горизонтальна, т.е. сечение верхней кромки почвы плоскостью, перпендикулярной направлению движения ротационно-зубового органа, - горизонтальная линия. При данном допущении максимальная глубина обработки Ндт достигается при таком положении зубового ротационного органа, при котором нижняя кромка диска касается поверхности почвы (рисунке 2.6). При таком положении ротационного органа имеется зазор 6 между нижней кромкой диска и поверхностью почвы (для зуба, максимально заглубленного в почву), а глубина обработки изменяется линейно от нуля до h .
Исследование рабочего процесса ротационных рабочих органов с наклонной осью вращения
Для подтверждения теоретических предпосылок и обоснования оптимальных параметров устройства проведены экспериментальные исследования с применением многофакторного планирования экспериментов. Условия проведения экспериментов и уровни варьирования факторов приведены в таблице 3.1. Во время опытов факторы варьировались на трех уровнях.
Для решения задачи по выявлению параметров установки ротационных рабочих органов на устройстве с комбинированными рабочими органами методом активного планирования эксперимента, необходимо выбрать один, наиболее общий критерий оптимизации. Таким критерием является минимальный продольный сдвиг почвы.
Анализ имеющейся априорной информации [82, 91, 92,] и результаты отсеивающих экспериментов на базе использования математических методов многофакторного планирования показали, что конструктивными и технологическими факторами, оказывающими наибольшее влияние на продольный сдвиг почвы, является угол наклона ротационного рабочего органа, глубина обработки, ширина защитной зоны.
В ходе работы над диссертацией были проведены опыты по определению тягового сопротивления устройства с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами с изменением глубины обработки. Оптимизация конструктивных и технологических параметров устройства неразрывно связана с определением величины и направления сил реакции почвы, действующих непосредственно на рабочие органы в процессе их контакта с почвой. Сопротивление почвы разрушению ее рабочими органами является функцией многих переменных, характеризующих физико-механические свойства почвы, параметры рабочих элементов, скоростной режим и глубину обработки.
В результате проведенных экспериментов были получены графики описывающие динамику процесса взаимодействия рабочих органов с почвой рисунок 4,5. Выявлено, что при применении различных типов ротационных рабочих органов устанавливаемых на раме устройства зависимость тягового сопротивления устройства с комбинированными рабочим органами (Р) от глубины обработки (h) изменяется линейно. Минимальное значение Р наблюдается при Ь=2см, а максимальное при Н=8см (рисунок 4.5).
Определялись высота микроповышений в зоне обработки предлагаемого устройства, качество крошения почвы, степень уничтожения сорняков, повреждения и засыпание почвой древесных насаждений высотой до 15 см. Зубовые рабочие органы с углом наклона зубьев к плоскости вращения 75, установленные с зазором I см на рабочей секции устройства, полностью разрыхляют поверхностный слой почвы без глубоких бороздок. Средняя максимальная высота микроповышений, оставшихся после прохода рабочих органов, находится в пределах 1...3 см. Сбивание и залипание рабочих органов почвой и растительными остатками отсутствуют.
В результате проведенных полевых исследований установлено, что зубовые рабочие органы с углом наклона зубьев в рабочем органе к плоскости вращения 75 имеют меньший процент повреждений и засыпаний сеянцев сосны. Преобладающим видом является засыпание однолетних насаждений и выдергивание посаженных сеянцев. Обдира коры стволиков и срезания наземной части почти не наблюдалось.
Рабочий орган с одним рядом зубьев уничтожает 68%, а с двумя рядами 79,8%. Общий процент засыпанных, выдернутых и поврежденных древесных культур сосны при глубине обработки 3 см в диапазоне скоростей от 4 до 5 км/ч не превышает 2,9 % (таблица 4.3). Графическая зависимость на рисунке 4.8 показывает, что целесообразная величина наклона рабочего органа должна быть равна 12-15. Только при такой величине исследуемого параметра достигается требуемое соотношение глубины и ширины обработки почвы в междурядьях посевов.
Для проведения исследований на кафедре ТОЛП мною совместно с научным руководителем Пошарниковым Ф.В. было разработано устройство с комбинированными рабочими органами для ухода за посевами (рис. 5.1, 5.2) и позволяет вести междурядную обработку, агрегатируя сеялку СПП-ЗКШ.
Сеялка питомниковая комбинированная состоит из рамы, желобчато-катушечных (для мелких семян) и катушечно-лопастных (для средних и крупных семян) высевающих аппаратов, многоступенчатого редуктора, семяпроводов со встроенными распределителями (для мелких семян) и коробчатых семяпроводов с плоскими стенками (для средних и крупных семян), планировщика, коробчатых сошников, пластинчатых загортачей, выравнивающей волокуши. Комплектуется до-щ полнительным устройством для проведения междурядных уходов за посевами. Привод высевающих аппаратов осуществляется от опорно-приводных колес. Для проведения уходов с сеялки снимается планировщик, извлекаются сошники и загортачи, а подвески сдвигаются в междурядное пространство.
Вместо трех подвесок на сеялке устанавливается четыре (рисунке 5.1). Устройство крепится на раме сеялки 1с помощью тех же поводков 10, которые применялись при установке сошников к поперечному брусу 11; со стойками 12 крепятся рамки 13. Впереди имеется опорное устройство 14, относительно которого устанавливается глубина хода стрельчатых лап 15, положение ротационных мотыг 16 и ро-тационных рабочих органов 17.
Методика проведения многофакторного эксперимента по определению оптимальных параметров комбинированных рабочих органов устройства для ухода за посевами
Исследования проводились в почвенном канале ВГЛТА с целью определения оптимальных значений регулировочных параметров устройства сеялки СПП-ЗШ для проведения ухода за посевами, при которых основные качественные показатели его работы удовлетворяли бы агротехническим требованиям.
Для решения задачи по выявлению параметров установки ротационных рабочих органов на устройстве с комбинированными рабочими органами методом активного планирования эксперимента, был выбран критерий оптимизации -минимальный продольный сдвиг почвы. Анализ имеющейся априорной информации показала, что конструктивными и технологическими факторами, оказывающими наибольшее влияние на продольный сдвиг почвы, являются.
Полные и дробные факторные планы позволяют получить линейное описание зависимости отклика от каждого из варьируемых факторов. При детальном изучении влияния оптимальных факторов на точность дозирования, такое представление оказывается слишком грубым [111]. Поэтому следует обратиться к экспериментальным планам второго порядка.
Планом второго порядка для четырех факторов является план Бокса Д, [81, 82]. План В близок к D - оптимальному, удобен из-за простоты для экспериментатора, обеспечивает простоту анализа при незначительном числе экспериментальных точек (n = 14).
Сведения, собранные при изучении этих данных, представлены большим количеством цифр, которые приведены в определенную систему, называемую сводкой статистических данных, придавая им вид, удобный как для обозначения, так и для последующего анализа. В результате сводки статистических данных (по исследуемым параметрам) относительно одной статистической величины (длины пути перемещения почвенных частиц) получается ряд распределения, или вариационный ряд. Построив вариационный ряд, переходят к вычислению его числовых характеристик (показателей) [55, 81].
Основным статистическим показателем ряда распределения является средняя первой степени, то есть средняя арифметическая величина или среднее значение. Взвешенная средняя арифметическая величина вычисляется по формуле: где X - средняя арифметическая величина; X, - среднее значение величины класса. Степень рассеяния значений статистической величины около среднего значения оценивается по среднему квадратическому или основному отклонению (S), которое вычисляется по формуле: где n-количество наблюдений
Среднее квадратическое отклонение выражается в тех же единицах, в которых измеряется признак (в см, мм и т.д.), поэтому трудно определить, насколько сильно варьируют показатели (ширина сошника и т.д.) в исследуемом варианте. Чтобы оценить варьирование в относительных единицах, используется процентное выражение а от М, называемое коэффициентом вариации (V, %).
Если коэффициент вариации меньше 10%, то варьирование принято считать малым, от 10 до 30% - средним, более 30% - высоким. При изучении статистических признаков ограничиваются обследованием выборочной совокупности и по результатам делают выводы относительно общей совокупности. Поскольку в этом случае судят о целом по его части, ошибки в определении отдельных выборочных показателей неизбежны.
В практике часто приходится сравнивать между собой арифметические величины и делать заключение о том, достоверна ли разница между ними, или она есть результат случайного состава частичных совокупностей. Программа экспериментальных исследований предусматривает проведение лабораторных и полевых испытаний разработанной секции устройства с комбинированными рабочим органами для ухода за посевами в питомниках. Для проведения исследований в лабораторных условиях разработана и изготовлена секция устройства с комбинированными рабочими органами по уходу за посевами в лесных питомниках устанавливаемое на сеялки СПП-ЗШ. Разработана методика проведения многофакторного эксперимента по определению оптимальных параметров рабочей секции устройства с комбинированными рабочим органами для ухода за посевами работающей на базе сеялки СПП-ЗКШ. Методика проведения полевых исследований включает наблюдения за повреждением сеянцев после прохода агрегата. Данная методика может быть применима при других аналогичных испытаниях.
