Введение к работе
Актуальность темы. Интенсификация хлопководства требует юстоянного совершенствования всей системы технологических процессов возделывания хлопчатника. Большую долю в этой систе-іе занимают разнообразные приемы механической обработки почвы і растений.
В настоящее время силовое воздействие на почву передается іерез какой-либо инструмент - зуб бороны, лемех плуга, иглу роторной звездочки, диск и т.д. Однако есть некоторые виды обработки почвы, в которых действие механических орудий небезупречно. Например, при рыхлении почвенной корки в регионах с жар-шм. климатом, из-за которой в Узбекистане на его хлопковом поле іроизводят пересев до 400 тыс.га ежегодно, что требует дополнительных трудовых и энергетических затрат и приводит к затягиванию сроков созревания хлопчатника, потере его .урожая.
Механические способы борьбы с коркой недостаточно эффективны потому, что инструмент, контактируя с ней, создает кроме :ил, направленных нормально к поверхности корки, силы боковые, здвиговые. В результате, появляется сдвиг элементов корки, "выворачивание" и повреждение семян. Из-за этого проблематично увеличение скорости обработки, а поля с уже проросшими семенами вообще нельзя обрабатывать, так как при этом повреждаются молодые растения.
Механическое воздействие создает определенные трудности и в технологическом процессе уборки хлопка. Речь идет о шпиндельном хлопкоуборочном устройстве. Механический принцип зацепления л вытягивания волокна из коробочки влечет за собой разрыв волокна, повреждение семян, засорение шпинделей.
В данной работе исследуется новый принцип обработки применительно к операциям разрушения почвенной корки, сбора хлопка-сырца, разрушения арзыкового слоя почвы и некоторым другим, основанный на воздействии на материал детонационной (взрывной) волны. Детонация газовых смесей обычных горючих (бензин, газ и др.) з воздухом дает силовой импульс с параметрами: давление в ударной волне ~ 35 атм; скорость потока продуктов детонации ~ 600 м/с; скорость детонационной волны по каналу - І600-І800 м/с.
Такой газодинамический импульс, распространяемый на какую-либо поверхность, воздействует на нее как резкий, короткий удар,
например, сторого перпендикулярно к поверхности почвы без боковых (сдвиговых) составляющих силы. "Инструментом" является газ в отличие от зуба бороны, иглы и т.д.
В этом смысле "взрывное" воздействие предопределяет существенные преимущества, а работа является актуальной.
Исследования по теме диссертации выполнены в ФерІШ в соответствии с научно-исследовательскими темами (гос.регистрация НВУ-889-88 шифр "Ардсн" и гос.регистрация НГ-6-902-80 шифр "Хлопок").
Цель работы - механико-технологическое обоснование нового принципа бесконтактного газодинамического ударно-волнового импульса силы в качестве обрабатывающего воздействия на почву и растения, исследование взаимосвязи параметров газовой детонации с конструктивными характеристиками обрабатывающих механизмов и создание образцов таких механизмов.
Для достижения намеченной цели необходимо было решить следующие задачи:
теоретически обосновать процесс бесконтактного воздействия рабочих органов на почву на основе ударно-волнового воздействия;
экспериментально обосновать бесконтактное воздействие рабочих органов на почву;
разработать теорию воздействия ударной волны на материал и методы определения параметров рабочих органов машин для бесконтактного разрушения почвы;
изучить последствия воздействия ударных (детонационных) волн на почву, ее бактериальный состав, на развитие растения
с целью определения допустимости воздействия ударно-волнового импульса на микрофлору и растения;
исследовать процесс рыхления почвенной корки детонационным импульсом, установить связь между параметрами микро взрыва и конструктивными характеристиками рыхлительных систем и агрегатов;
создать опытные образцы почвообрабатывающих машин и испытать их в натурных условиях;
'исследовать и определить сферу применения взрывного принципа в операциях предпосевной обработки семян, возделывания хлопчатника, уборки, бурения шпуров для промывки засоленных почв и 4
осушения заболоченных .участков, .умерщвления куколок тутового шелкопряда;
- разработать рекомендации по внедрению принципа бесконтактного рыхления почвы в сельском хозяйстве.
Научную новизну представляют:
-
Способ бесконтактной обработки почвы на основе применения детонационной волны, воздействующей на обрабатываемый материал.
-
Математическое описание механизма разрушения почвенной корки под действием детонационной волны и выявление трех стадий протекания процесса, сверхзвукового характера движения зоны разрушения, зависимости размеров зоны разрушения от параметров детонационной волны, толщины корки, воздушного зазора.
-
Методика расчета технологических параметров и режимов работы газодинамического почвообрабатывающего агрегата.
-
Аналитическая зависимость величины силовых импульсов
от конструктивных параметров детонационного генератора (диаметра камеры и ее длины, расстояния от объекта воздействия-).
5. Методика изучения влияния ударных волн на изменение
биологических, химических и агротехнических показателей почвы
и растения.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Результаты подтверждены натурными испытаниями (в течение трех сезонов) возможности использования в качестве силового воздействия на почву, семена, растения и т.д. газодинамического ударно-волнового импульса.
Результаты исследования использованы при создании навесных машин ГДРЇЇ-3 производительностью до 2 га/ч для рыхления почвенной корки толщиной до 40 мм, серийное производство которых начато на Ферганском и Куштымском механических заводах.
Их применение обеспечивает увеличение всхожести семян хлопчатника до 15$ и уменьшение срока полной всхожести на 2-3 дня; ускоренное развитие хлопчатника на всех фазах и сокращение общего срока созревания на 10-14 дней; повышение урожайности в среднем на 10.
По результатам исследований созданы машины для хлопкоуборки, предпосевной обработки семян и умерщвления куколок тутового шелкопряда. Данные результаты явились основой для включения раз-
работанных принципов в план внедрения новых технологий Ферганского облагропрома и в план научных направлений Академии сельскохозяйственных наук Узбекистана.
Новизна конструктивных решений указанных устройств подтверждена шестью авторскими свидетельствами (заявки її 4654831/ 15-8498 от 12.01.69, Ш 4692188/30-15 рт ЗОЛО.Ш, В 4844288/15 от 16.01.91, If 4877938/12 (085010) от 17.04.91, № 5041435 от 16.03-.92, № 5059676 от 21.05.92).
Агрегат ГДРП прошел две стадии международного патентования. Приоритетный номер международной заявки PCT/SV 91/00003 от 07.05.92 и заявка № 32270 от 15.07.92 ' (Аргентина). Кроме того, указанный агрегат экспониррвался на международной выставке новых машин в Греции в конце 1992 г.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на совместном совещании специалистов Министерства машиностроения СССР, Министерства народного образования УзССР, Госагропрома УзССР,Совета Министров УзССР (1988 г., г. Ташкент); выездной комиссии специалистов облагропрома по результатам работ в 1989 г. (г. Алты-Арык); выездной комиссии специалистов Рсепублики по результатам работ 1989 г. (198Э г.,.г. Алты-Арык); республиканском НГС об испытаниях сельскохозяйственного газодинамического рыхлителя почвы (ГДРП-3) в 1991 г. (г. Алты-Арык); конференции Ферганского политехнического института (1991 г., г. Фергана); техническом совете секции растениеводства и механизации Министерства сельского хозяйства ТССР (1991 г., г. Ашхабад); совместном совещании представителей министерства сельского хозяйства Таджикской ССР и Таджикской государственной зональной МИС (1991 г., г. Душанбе); конференции в САИМЭ (1992 г., г. Янгиюль); совещании на тему "Загрязнение почв и пути его предотвращения" в Институте почвоведения АН УР (1992 г., г. Ташкент); заседании совета Ферганского политехнического института с приглашением ученых из других организаций (1992 г., 1г. Фергана).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 25 научных статьях, книгах и методических разработках.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, восьми глав, общих выводов, списка литературы из 84 наименований, в том числе 21 на иностранных языках, и приложения. Материал изложен на 326 страницах машинописного текста, в т.ч. иллюстри-6
Похожие диссертации на Механико-технологические решения бесконтактного воздействия на почву и растения с разработкой газодетонационных агрегатов для высокоэффективного возделывания хлопчатника
