Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1 Способы удаления ботвы картофеля 10
1.2 Агротехнические требования к машинам для удаления ботвы картофеля 13
1.3 Физико-механические и технологические свойства ботвы картофеля 13
1.4 Обзор и анализ существующих конструкций ботвоуборочных машин 17
1.4.1 Отечественные машины для измельчения ботвы картофеля 17
1.4,2 Зарубежные конструкции машин для измельчения ботвы картофеля,...22
1.4.3 Качественные показатели ботвоизмельчающих машин 25
1.5 Рабочие органы ботвоизмельчающих машин 26
1.5.1 Рабочие органы с вертикальной осью вращения 26
1.5.2 Рабочие ораны с горизонтальной осью вращения 27
1.5.3 Патенты рабочих органов для измельчения ботвы картофеля 32
1.6 Теоретические предпосылки к обоснованию параметров и режимов
работы рабочего органа для измельчения ботвы картофеля 33
1.6.1 Критическая скорость бесподпорного резания и показатели качества работы ботвоизмельчителей 34
1.6.2 Условие скользящего резания ножа по стеблю 40
1.7 Выводы, рабочая гипотеза и задачи исследований 45
2 Теоретические исследования к обоснованию конструктивно-геометрріческих параметров и режимов работы рабочего органа для измельчения ботвы картофеля 47
2.1 Обоснование параметров рабочего органа ботвоизмельчителя 47
2.2 Кинематический анализ процесса измельчения ботвы 51
2.3 Динамика шарнирно закрепленной секции рабочего органа 60
2.4 Баланс мощности ботвоизмельчающей машины 67
2.5 Выводы по второй главе 69
3 Программа и методика экспериментальных исследований рабочего органа ботвоизмельчителя 71
3.1 Программа экспериментальных исследований 71
3.2 Объекты исследования, измерительные устройства, оборудование и приборы и для исследования технологического процесса измельчения ботвы картофеля 72
3.2.1 Профилограф для исследования микрорельефа поверхности почвы 73
3.2.2 Лабораторный стенд (маятниковый копер) 76
3.2.3 Топливный расходомер для исследования энергетических показателей ботвоизмельчителя 78
3.3 Методика определения показателей, характеризующих состояние поверхности почвы и ботвы к моменту уборки картофеля 79
3.3.1 Определение влажности, твердости и плотности почвы 79
3.3.2 Методика исследования геометрических параметров гребня 80
3.3.3 Методика исследования размещения растений в поле, полеглости, биологической урожайности ботвы картофеля, влажности и засоренности участка сорняками 81
3.3.4 Методика исследования количественных и размерно-весовых показателей ботвы и клубней картофеля 85
3.3.5 Методика исследования технологического процесса разрушения (среза) ботвы картофеля 86
3.3.6 Математическая обработка опытных данных 91
3.4 Методика полевых исследований технологического процесса измельчения ботвы картофеля 93
3.5 Планирование многофакторного эксперимента по оптимизации технологического процесса измельчения ботвы и методика проведения опытов 96
3.5.1 Обоснование критерия оптимизации и выбор значимых факторов 97
3.5.2 Обоснование математической модели и описание его функции отклика 98
3.5.3 Интервалы варьирования факторов 99
3.5.4 Выбор плана многофакторного эксперимента и методика проведения опытов 101
3.5.5 Обработка результатов многофакторного эксперимента 103
3.6 Методика исследований топливно-энергетических показателей
ботвоизмельчителя 108
4 Лабораторные и полевые исследования технологического процесса измельчения ботвы картофеля 111
4.1 Показатели, характеризующие состояние поверхности почвы и ботвы к моменту уборки картофеля 111
4.1.1 Влажность, твердость и плотность почвы 111
4.1.2 Размещение растений картофеля в поле, полеглость и засоренность участка сорняками 112
4.1.3 Количественные, размерно-весовые показатели и биологическая урожайность ботвы и клубней картофеля 114
4.1.4 Геометрические параметры гребня методом профилирования микрорельефа поверхности почвы 116
4.2 Определение удельной работы и критической скорости среза ботвы картофеля 119
4.3 Полевые исследования экспериментальных рабочих органов для измельчения ботвы картофеля 123
4.3.1 Экспериментальное изыскание рациональной технологической схемы рабочего органа ботвоизмельчителя 123
4.3.2 Агротехническая оценка рабочих органов для измельчения ботвы 129
4.4 Многофакторный эксперимент по оптимизации технологического
процесса измельчения ботвы картофеля 131
4.4.1 Критерий оптимизации, значимые факторы и уровни варьирования... 131
4.4.2 Оптимизация технологического процесса измельчения ботвы картофеля 134
4.5 Оценка топливно-энергетических показателей ботвоизмельчителя 142
4.6 Выводы по четвертой главе 145
5 Экономическая эффективность использования ботвоизмельчителя 147
Общие выводы 154
Список литературы 156
Приложения
- Способы удаления ботвы картофеля
- Обоснование параметров рабочего органа ботвоизмельчителя
- Объекты исследования, измерительные устройства, оборудование и приборы и для исследования технологического процесса измельчения ботвы картофеля
- Показатели, характеризующие состояние поверхности почвы и ботвы к моменту уборки картофеля
Введение к работе
Картофель - одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире. С каждым годом производство его неуклонно растает. Россия - одна из крупнейших производителей, на её долю ежегодно приходится свыше 30 млн. т, что соответствует 15% мирового производства картофеля. Площади, занятые под картофелем в нашей стране, занимают более 3 млн. га. Картофель - это „второй хлеб" нашей страны. Производством его занимаются не только в крупных сельскохозяйственных предприятиях, но и в частном секторе нашего населения. В связи с децентрализацией сельского хозяйства в нашей стране возделывание картофеля составляет в частных владениях 90...91%, в фермерских хозяйствах 1...2%, в предприятиях 8...9% [42].
Картофель возделывается в различных почвенно-климатических условиях. По занимаемой площади картофель относится к числу самых распространенных сельскохозяйственных культур. Картофель выращивают в специализированных севооборотах с высоким (до 35...40%) его насыщением, в основном после озимых культур, однолетних и многолетних трав, бобовых культур, а также занятого пара [73, 74, 86, 88, 94].
Основные- факторы, определяющие рост производства картофеля, - рост производительности машин, повышение урожайности, снижение себестоимости продукции, трудоемкости производства и снижение общих потерь выращенной продукции при уборке и при хранении [32].
Картофелеводство является трудоемкой и дорогостоящей отраслью, при этом затраты труда на уборку и послеуборочную доработку составляют 60...70% от общих затрат на возделывание картофеля. Поэтому качество работы картофелеуборочной и послеуборочной техники в значительной степени зависит от совершенства техники, технологии, способов и сроков уборки [69].
Опыт широкой механизированной уборки, накопленный в прошлые годы, выявил основные недостатки, определяющие низкую производительность и неудовлетворительные качественные показатели картофелеуборочных машин, вызванные забиванием ботвой рабочих органов и затруднением отделения клубней от ботвы. При этом выявлен большой процент потерь и повреждений клубней в ходе уборки картофеля [32, 34, 41, 97].
Вышеперечисленные недостатки устранимы предварительным удалением ботвы ботвоуборочной машиной за 10... 12 дней до массовой уборки картофеля, что облегчает работу картофелеуборочных машин, повышает физиологическую зрелость клубней вследствие образования плотной кожицы на их поверхности, устойчивой к механическим повреждениям.
Существует три способа удаления ботвы перед уборкой картофеля: химический, механический и комбинированный. Наибольшее распространение получил механический способ удаления ботвы, так как он не требует больших организационно-технологических и экологических мероприятий.
В настоящее время применяются ботвоуборочные машины с рабочими органами срезающего, дробильного и теребильного типа. Наибольшее применение получили ботвоизмельчители срезающего и дробильного типа. Однако из-за полеглости ботвы в период уборки, её переплетённости с соседними растениями, а также большого количества сорняков отечественные машины КИР-1,5; БД-2 и РЛЗ-4 не обеспечивают достаточную полноту удаления ботвы согласно агротребованиям (не менее 85%). Зарубежные ботводробители KS-1500, Rumptstad RSK 2000, UN-3604 и LKB 320 Baselier являются дорогостоящими.
В решение вопросов совершенствования технологического процесса, изыскание конструкций машин и рабочих органов для удаления ботвы картофеля в нашей стране внесли большой вклад Г.Д. Петров, В.М. Чаус, И.М. По-луночева, Т.Т. Кусова, В.В. Козлов, Н.Н. Колчин и др.
В связи с изложенным актуальной задачей является совершенствование технологического процесса и рабочего органа ботвоизмельчителя, обеспечивающего высокую полноту удаления (среза) ботвы и достаточно высокую производительность ботвоуборочной машины. Цель исследования - повышение эффективности функционирования ботвоизмельчителя за счёт совершенствования технологического процесса измельчения ботвы рабочим органом, обхватывающим наружный контур гребня.
Предметом исследования является технологический процесс измельчения ботвы картофеля ботвоизмельчителями.
Объекты исследования. Рабочие органы ботвоизмельчителя роторного типа, а также физико-механические свойства почвы и растений картофеля в период его уборки.
Методика исследования. Теоретические исследования выполнялись на основании основных законов и методов классической механики и математики. Лабораторные и полевые исследования проводились в соответствии с действующими стандартами с применением теории планирования многофакторного эксперимента. Обработка результатов выполнялась с использованием программ Компас 5.11, Matcad 11 и «STATGRAPHICS Plus for Windows».
Научная новизна. Обоснованы технологический процесс измельчения ботвы картофеля, конструктивно-геометрические параметры и режимы работы рабочего органа ботвоизмельчителя. Получены аналитические зависимости, устанавливающие связь между технологическими параметрами и режимами функционирования рабочего органа ботвоизмельчителя: высота остающихся черешков ботвы, зависящая от радиуса вращения ножа, поступательной скорости движения, окружной скорости ножей и их количества; показатель кинематического режима работы, зависящий от средней длины резки, радиуса вращения ножей и их количества.
Составлена математическая модель зависимости полноты удаления ботвы картофеля от окружной скорости ножей, угла наклона лезвия ножей и поступательной скорости движения ботвоизмельчителя.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Разработан рабочий орган ботвоизмельчителя с горизонтальной осью вращения, выполненный по форме наружного контура гребня, обеспечивающий полноту удаления ботвы картофеля не менее 85%.
Выполненные исследования являются составной частью плана научных исследований ФГОУ ВПО Ижевской ГСХА по заданию 01.200.2 02776 «Повышение эффективности возделывания картофеля путём совершенствования технологии и комплекса машин в условиях Предуралья» и договора с Министерством сельского хозяйства Удмуртской Республики.
Результаты исследований апробированы в условиях ОАО "Путь Ильича" Завьяловского района УР и используются в учебном процессе Ижевской ГСХА.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Ижевской ГСХА (2002...2005 гг.), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых в Академии наук РТ (г. Казань, 2004г.). По основным положениям диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе получен один патент на изобретение №2216902.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Технологический процесс измельчения ботвы картофеля, конструктивно-геометрические параметры и режимы работы устройства ботвоиз-мельчителя.
2. Аналитические зависимости, устанавливающие связь между технологическими параметрами и режимами работы рабочего органа.
3. Результаты экспериментальных исследований.
4. Технико-экономические показатели использования экспериментального ботвоизмельчителя.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 155 страниц основного текста, 59 рисунков, 22 таблицы и 6 приложений. Список литературы включает 105 наименований, из которых 5 на иностранном языке.
Способы удаления ботвы картофеля
В настоящее время при машинной уборке картофеля имеются два основных направления в осуществлении операции удаления ботвы [69]: 1. Предварительное удаление ботвы с поля перед уборкой клубней. 2. Отделение ботвы от клубней одновременно при выкапывании картофелеуборочными комбайнами.
Во многих регионах России, в том числе и Удмуртии, к моменту уборки клубни не успевают созреть, ботва продолжает вегетировать. В то же время в этот период наступают заморозки, способствующие полеганию ботвы.
Ботва препятствует нормальной работе картофелеуборочных машин, она забивает рабочие органы, вызывает продолжительные простои, а попадая на отсеивающие приспособления, затрудняет отделение клубней. Длина ботвы бывает 60...90 см, а иногда достигает 2м, при этом ботва стелется по земле, переплетается с соседними растениями, так что все поле покрывается плетеной массой. Кроме того, надо учесть еще в некоторых случаях обильное количество сорняков, покрывающих картофельное поле [97].
Поэтому наиболее целесообразным направлением является уборка картофеля с предварительным удалением ботвы, которая обеспечивает решение следующих задач [34, 98]: - уменьшение массы ботвы и облегчение уборки благодаря снижению нагрузки на сепарирующие органы уборочных машин, снижению простоев техники, повышению их производительности и уменьшению потерь клубней (следует отметить, что масса зеленой ботвы, проходящей через комбайн, составляет 20...30 т/га, а сухой ботвы -2...3 т/га); - регулирование физиологического созревания клубней и сроков уборки, так как становится прочнее кожура клубней, и быстрее высыхают гребни; - уменьшение степени повреждаемости клубней на всех стадиях движения клубня «поле-потребитель»: они более устойчивы к механическим поврежде ниям при уборке, транспортировке, выполнения погрузочно-разгрузочных работ, и улучшается лежкость их при хранении; - большее выравнивание размерных характеристик клубней; - предотвращение поражения клубней бурой гнилью, а если ботва повреждена фитофторой - повторного прорастания ботвы.
Поэтому эффективность предуборочного удаления ботвы выгодна [36].
В мире существует три способа удаления ботвы картофеля: химический, механический и комбинированный [9, 12, 28, 73, 74, 94].
Для уничтожения ботвы химическим способом применяются опрыскиватели ОПШ-15, ОНШ-400, ПОМ-630. Широко применяют на посадках картофеля хлорат магния 60% р.п. (25...30 кг/га), на семеноводческих посадках реглон 20%) в.р. (1,5...2,5 л/га). Обычно после обработки им ботва высыхает за 6...9 дней. Обработку проводят в сухие безветренные теплые дни. Из-за повышенных требований к ядохимикатам, высокой стоимости препарата и загрязнения окружающей среды этот способ в нашей стране применяется редко.
Механический способ удаления ботвы основан на воздействии различных рабочих органов непосредственно на ботву. Имеется целый ряд рабочих органов, которые выдергивают, скашивают или дробят ботву картофеля на поверхности грядок. Поэтому этот способ нашел широкое распространение во всем мире.
Комбинированный способ удаления ботвы осуществляется следующим образом. Сначала скашивают ботву, а оставшуюся часть стеблей опрыскивают химическими веществами (десикантами). Такой способ позволяет полностью уничтожить ботву при меньшем расходе препарата. Из-за дороговизны этого способа распространение в нашей стране не получил.
По данным Л. С. Колотова (НИИКХ), более интенсивное отмирание ботвы происходит при комбинированном способе [12].
На рис. 1.1 приведены снижение урожая, повреждения и потери клубней в зависимости от сроков и способов предуборочного удаления ботвы [32].
Из рисунка 1.1 видно, что комбинированный способ удаления ботвы более эффективен, благодаря полному уничтожению ботвы, что обеспечивает высокий рост физиологической зрелости клубней, образование кожицы, а это меньшие повреждения и потери клубней на всех стадиях пути «поле - потребитель». Этот способ приемлем, если расходы, связанные с выполнением дополнительной операции - химической обработки по удалению ботвы, не перекроют разницу повреждений и потерь клубней между механическим и комбинированным способом предуборочного удаления ботвы.
Во многих хозяйствах регионов России и Удмуртии применяются в основном механические способы удаления ботвы картофеля. Как показала прак тика, из-за несовершенства данных способов полнота удаления ботвы низкая (50-80%), что обуславливает низкий рост физиологической зрелости клубней, а это большие повреждения и потери клубней во время уборки, послеуборочной доработки и в период хранения. В связи с этим наиболее приемлемым способом для удаления ботвы картофеля является механический способ.
Обоснование параметров рабочего органа ботвоизмельчителя
Для теоретического обоснования расчетных параметров рабочих органов необходимо знать физико-механические свойства культуры, пространственное размещение их относительно оси рядка и микрорельеф поверхности почвы, т.е. агрофон поля. Как уже выяснилось, повышение полноты удаления ботвы и производительности ботвоизмельчителя может быть достигнуто рабочим органом с горизонтальной осью вращения, выполненными по форме наружного контура гребня с учетом параметров ножей, отстоящим от поверхности почвы на расстоянии, равном трёхкратному стандартному отклонению высоты гребня.
В настоящее время в условиях Удмуртии и во многих регионах России наиболее массово используется гребневая технология возделывания картофеля с междурядьем 70 см.
Кривую, описывающую наружный контур гребня (рис. 2.1), теоретически можно представить в виде трапеции со среднестатистическими параметрами: по высоте гребня Я ±3 тя, по ширине междурядья В±3ав и по ширине вершины гребня в±3ав.
По данным НИИКХ им. Лорха Московской области наибольший урожай в технологии с междурядьями 0,70 м получен при высоте гребней (перед уборкой) 0,18 м и площади поперечного сечения 0,08 м2, а также приводят параметры гребней после ухода: высота гребней 0,22...0,24 м, ширина по верхнему основанию 0,10...0,12 м [18].
По результатам экспериментальных исследований теоретически верхнее основание гребня в (рис.2.1) определяется построением наклонных касательных a], ci2 исходящих из границ междурядья с пересечением горизонтальной касательной а по вершине гребня. Ширину вершины гребня принимаем как сумму из вышеуказанных величин e=ej+ei. Аналогично находится отклонение ширины вершины гребня ов=аві+ов2, подразумевая построение соответствующих касательных к стандартному отклонению кривой, описывающей наружный контур гребня.
Поэтому наружный контур гребня представим в виде трапеции с высотой, равной средней высоте гребня // ,=0,18 м; нижним основанием, равным ширине междурядья 5=0,70 м, и верхним основанием 6=0,10 м. Размеры гребня позволяют определить конструктивно-геометрическую схему (рис.2.2) рабочего органа ботвоизмельчителя и его параметры.
Рабочий орган (рис.2.2) представляет ротор в виде горизонтального вала 1 с приваренными к нему дисками 2, на котором шарнирно закреплены попарно ботвоудаляющие секции. Секции расположены радиально противоположно друг другу- Рабочая секция включает короткий нож 3 Л-образной формы (радиус вращения г, угол наклона лезвия г ножа, соответствующий углу скольжения стали по ботве) расположенный над вершиной трапеции гребня, нож-ленту 4 расположенную над боковиной трапеции гребня и билу (длинный нож) 6 расположенную над границей междурядья (радиус вращения R=r+Hc.p).
Нож-лента 4 отстоит от радиального положения на угол є для исключения сгруживания ботвы на месте соединения ножа-ленты.
Все рабочие элементы имеют режущие кромки и отстоят от поверхности почвы на высоту, которая равна трёхкратному стандартному отклонению h-Ъац высоты гребня.
Принцип работы ротационного рабочего органа (рис.2.3) заключается в следующем: при поступательном движении рабочего органа вдоль гребней картофеля секции взаимосвязанных рабочих элементов 3, 4, 6 вращаются вместе с горизонтальным валом 1 против рабочего хода этой машины и под действием центробежной силы располагаются радиально. При этом ножи Г-образной формы 3 срезают и измельчают основную массу ботвы над гребнями, а боковые ножи-ленты 4 и билы 6 срезают и измельчают полегшую ботву и растения в междурядьях. Все рабочие элементы 3, 4, 6 расположены под кожухом рамы ботвоизмельчителя (на рисунке 2.2 не показано) копируют профиль гребня и отбрасывают измельченную ботву на убранное поле. Ветречаясь с большими твердыми предметами, рабочие элементы отклоняются от радиального направления и "огибают" их, после чего восстанавливают свое радиальное положение под действием центробежных сил.
Объекты исследования, измерительные устройства, оборудование и приборы и для исследования технологического процесса измельчения ботвы картофеля
Объектами исследования являются рабочие органы для измельчения ботвы картофеля и состояние поля. Исследования проводились в лабораторных и полевых условиях, и подразумевало использование разработанных нами следующих устройств и приборов: - для исследования перепада микрорельефа продольного профиля греб ня по высоте относительно опорного колеса ботвоизмельчителя нами изготов лен профилограф (рис. 3.2), монтируемый на раму ботвоизмельчителя; - для изучения процесса разрушения ботвы и обоснования режимов работы ботвоизмельчителя нами изготовлен лабораторный стенд - маятниковый копер (рис. 3.4); - для окончательного выявления факторов, влияющих на измельчение ботвы, и обоснования параметров и режимов работы рабочего органа, а также оценки качественных и экономических показателей изготовлена лабораторно полевая установка; - для исследования энергетических показателей ботвоизмельчителя из готовлен топливный расходомер собственной конструкции, монтируемый на трактор (рис. 3.5).
Для проведения исследований также использовались следующие приборы и инструменты (характеристика приборов приведена в приложении 1): - почвенный интегрирующий твердомер ПЛИ; - сушильный шкаф; - весы лабораторные ВЛКТ-500-М; -весыРН-50Ш13П-1; - мерная линейка; - штангенциркуль; - рулетка; - угломер УБ-ХЧ; - секундомер; - тахометр СК тип 751; - фотоаппарат «Зенит-19». - видеокамера Sony DCR. НС-1000Е
Важными показателями, характеризующими состояние поля и убираемой культуры, для ботвоизмельчителей являются: высота гребней и характер ее изменения относительно опорного колеса ботвойзмельчителя.
В ВИСХОМе разработана конструкция почвенного профилографа (рис. 3.1), позволяющего получать копию профиля почвы в определенном масштабе непосредственно на бумаге. Такой профилограф обеспечивает непрерывность копирования, но на ограниченном участке длиной не более 4,5 метров [39].
Нами был разработан профилограф, обеспечивающий непрерывное копирование микрорельефа рядка на неограниченном участке, позволяющий регистрировать не только величину, но и характер изменения высоты гребней относительно опорного колеса ботвоизмельчителя.
Анализ величины и характера изменения высоты гребней (профилируе мого рядка) дает возможность обосновать некоторые параметры рабочего органа ботвоизмельчителя и произвести агротехническую оценку машин для ухода за растениями.
Разработанный нами профилограф для исследования микрорельефа поля (рис. 3.2) включает регистрирующую и копирующую части, которые сообщаются между собой гибким валом 7 (трос спидометра) и тросом в оболочке 8 (трос сцепления мотоциклетный).
Копирующая часть устанавливается в полый вал 9 рабочего органа и состоит из трубчатой штанги 10, копирующего колеса 12 и пружины 11, установленной на штанге между копирующим колесом и ведущим шкивом рабочего органа.
Регистрирующая часть имеет лентопротяжный механизм, включающий четыре валика (ведомый 6, ведущий 5, прижимной 3, приемный 4) и пишущее устройство.
Пишущее устройство имеет две перекладины 2, вдоль которых скользит каретка 1 с закрепленным на ней записывающим элементом.
Принцип действия прибора заключается в следующем: при движении по полю агрегата копирующее колесо 12 перекатывается по поверхности гребня, при этом передает через гибкий трос 8 свое вертикальное перемещение на пишущий элемент и вращательное движение через гибкий вал 7 (трос спидометра) на ведущий валик 5 бумажной ленты.
Пишущий элемент в масштабе 1:1 регистрирует величину вертикального перемещения рабочего органа ботвоизмельчителя вдоль поверхности гребня. Масштаб записи длины пути машин составляет 1:10, он выбран с учетом необходимости экономии бумаги, упрощения обработки записи и возможности регистрировать величину амплитуды до h = 1 см и шага копирования не менее L = 5x10"2 м. Диаметр копирующего колеса равен 0,150 м, ширина диаграммной ленты 0,120 м. Общий вес профилографа равен 5 кг.
Полученные профилограммы обрабатывались с помощью прибора для обработки бумажных диаграмм (ПОБД-12).
Показатели, характеризующие состояние поверхности почвы и ботвы к моменту уборки картофеля
Для правильного выбора технологической схемы и обоснования конструктивно-геометрических параметров и режимов работы рабочего органа бот-воизмельчителя необходимо знать основные показатели, характеризующие состояние поверхности почвы и ботвы к моменту уборки картофеля.
Характеристика состояния поверхности почвы определяется по ГОСТу 20915-75 [18], а физико-механические и технологические свойства ботвы картофеля - по методикам Бурмистрова М.Ф. и др. "Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений" и Воронюк Б.А. и др. "Физико-механические свойства растений, почв и удобрений" [10, 15].
Тип почвы и название ее по механическому составу определены из почвенной карты хозяйства.
Влажность почвы определяется по пробам, отбираемым буром в местах, расположенных по диагонали участка в пятикратной повторности [18]. Для этого бур заглубляется на глубину 0...0,10 м (по машинам для уборки надземной части урожая), вынутый буром образец почвы из данного слоя высыпается в тару, тщательно перемешивается, и почва отбирается на сушку. Проба почвы взвешивается до и после сушки. Абсолютная W и относительная влажность W1 почвы в процентах определяется из выражения: =m-mLxl00? цг1=гп-щхШ (зл) т] т где т - масса пробы до высушивания, г; ті - масса пробы после высушивания, г. Твердость почвы измеряется в местах определения влажности. Слой глубины определения твердости почвы составлял 0...0,10 м. Плотность почвы р определяется по формуле: где т — масса абсолютно сухой почвы (со всего бура), кг; V- объем образца взятой почвы, м .
Пробы на плотность почвы отбираются в пяти местах по диагонали участка (в зоне мест определения твердости и влажности) специальным буром на глубине 0...0,10 м.
Среднее значение показателей на всем участке подсчитывалось, как среднее арифметическое из пяти опытов.
Методика исследования геометрических параметров гребня
Конструктивно-геометрические параметры рабочего органа ботвоиз-мельчителя зависят от геометрических параметров гребня и микрорельефа поля в целом. Микрорельеф поверхности почвы характеризуют поперечным и продольным профилированием. Для исследования микрорельефа поля выделяем 5 равноудаленных участков по диагонали поля. Поперечный профиль следует снимать на всю ширину захвата агрегата, продольный - на длине 5 м [15; 18].
Поперечное профилирование (рис. 3.6) проводится при помощи деревянной планки, укладываемой на колышки, вбитые в середину междурядий па расстоянии друг от друга, равном двойной ширине междурядий. Высота колышка 0,25 м (но не менее высоты гребней). Расстояние от планки до поверхности почвы (А(І-В(І;А-ВІ;А2-В2...А2!{-В2Й) измеряют через каждые 5 см сточ ностью до 0,5 см. Опыт повторяется в пяти равноудаленных местах участка.
Продольное профилирование выполнялось с помощью специального регистрирующего прибора - профилографа, позволяющего получать копию профиля почвы в масштабе непосредственно на бумаге (профилограммы). Полученные профилограммы обрабатываются с помощью прибора обработки бумажных диаграмм (ПОБД-12). Описание устройства и принцип работы профилографа изложено в разделе 3.2.
Полученные материалы, характеризующие величину и характер изменения высоты гребней, обрабатывались методом вариационной статистики. При этом среднеарифметическое вариационного ряда дает среднюю амплитуду хода рабочего органа по вертикали относительно опорного колеса ботвоиз-мельчителя, а коэффициент вариации - разброс хода рабочего органа, выраженный в процентах.
Размещение растений на поле оказывает влияние на многие конструктивные особенности уборочных и других машин. Физико-механические свойства растений во многом зависят от характера размещения их на поверхности.
Размещение пропашных культур характеризуют следующими показателями: ширина междурядий, густота растений в рядке, число букетов на единице длины рядка, размеры букета и т. п. Для их определения нужно измерить координаты растений; это достаточно сделать на трех нестыковых междурядьях опытного участка. Рекомендуется принимать первое междурядье от края опытного участка примерно на расстоянии 0,25/?, второе - на 0,52? и третье - на 0,75В, где В - ширина опытного участка [15].
Посередине первого междурядья туго натягивают шнур длиной 50—70 м и закрепляют на колышках А и В (рис.3.7) у самой поверхности почвы. Колышек А вбивают в 3...5 м от начала гона (от межи). К колышку, как можно бли же к шнуру, крепят конец рулетки, при помощи которой последовательно производят измерения абсцисс хь х2, х3 и т.д.
Одновременно при помощи линейки с миллиметровыми делениями для каждого растения измеряют ординаты уІ5 у2, уз... Начало отсчета для ординат - ось шнура, для абсцисс начало отсчета произвольное, например, колышек А.
В указанной последовательности измеряют координаты всех растений двух смежных рядков СО и ЕР (рис.3.7) на длине гона, равной длине шнура. Вслед за первым измерения производят во втором и третьем междурядьях. Результаты измерений записывают в журнал по форме [15].
