Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Агротехника возделывания картофеля 9
1.1.1 Характеристика условий для благоприятного роста и развития картофеля 9
1.1.2 Агротехнические требования к уходу за растениями картофеля. 14
1.2 Анализ способов по уходу за растениями картофеля 15
1.3 Обзор и анализ существующих технических средств для ухода за растениями картофеля 22
1.3.1 Технические средства для ухода за растениями картофеля 22
1.3.2 Существующие рабочие органы для ухода за растениями картофеля и их классификация 24
1.4 Обоснование темы, рабочая гипотеза и задачи исследования 34
2 Теоретические исследования технологического процесса ухода за растениями картофеля ротационнореактивными рабочими органами 37
2.1 Схема ротационного рабочего органа и обоснование его основных конструктивных параметров 37
2.2 Исследование влияния конструктивных и эксплуатационных параметров ротационного барабана на почву 42
2.2.1 Общие закономерности воздействия ротационного барабана на почву.„42
2.2.2 Анализ движения почвы по рабочему элементу ротационного барабана 45
2.2.3 Обоснование радиуса и поступательной скорости ротационного барабана 52
2.3 Исследование траектории движения и обоснование числа рабочих элементов ротационного барабана 56
2.4 Обоснование условия перекатывания ротационного барабана без буксования в плоскости обода почвозацепов 61
2.5 Выводы по второй главе 66
3 програМма и методика экспериментальных исследований 67
3.1 Программа экспериментальных исследований 67
3.2 Методика экспериментальных исследований 68
3.2.1 Методика лабораторных исследований технологического процесса ухода за растениями картофеля 68
3.2.2 Методика проведения полевых исследований по уходу за растениями картофеля и определение качественных показателей работы культиватора 75
3.2.2.1 Влажность, плотность, твердость и гранулометрический состав почвы 77
3.2.2.2 Исследование профиля гребня и определение качественных показателей ухода за растениями картофеля 79
3.2.3 Выбор критерия оптимизации и управляющих факторов 82
3.2.4 Краткая методика экспериментальных исследований по оптимизации параметров и режимов работы культиватора с ротационными рабочими органами 85
3.2.5 Измерительные устройства, приборы и оборудование для исследования технологического процесса ухода за растениями картофеля 88
3.2.6 Методика математической обработки результатов экспериментальных исследований 92
3.3 Выводы к третьей главе 97
4 Результаты экспериментальных исследований 98
4.1 Исследование коэффициента буксования ротационного барабана в лабораторных условиях 98
4.2 Статистические характеристики исследований гранулометрического состава, влажности, плотности и твердости почвы 99
4.3 Результаты определения геометрических параметров гребня 102
4.4 Обработка результатов экспериментальных исследований 104
4.5 Оценка результатов исследований процесса ухода за растениями картофеля ротационными барабанами в сравнении с серийными боронками БРУ-0,7 110
4.6 Энергетическая оценка функционирования ротационного барабана 115
4.7 Выводы к четвертой главе 115
5 Экономическая эффективность использования культиватора с ротационными барабанамиля ухода за растениями картофеля 117
Общие выводы 123
Литература 125
Приложения 142
- Характеристика условий для благоприятного роста и развития картофеля
- Схема ротационного рабочего органа и обоснование его основных конструктивных параметров
- Методика лабораторных исследований технологического процесса ухода за растениями картофеля
- Оценка результатов исследований процесса ухода за растениями картофеля ротационными барабанами в сравнении с серийными боронками БРУ-0,7
Введение к работе
Важнейшей задачей сельскохозяйственного производства является повышение эффективности всех его отраслей, обеспечение страны продовольствием и сырьем для перерабатывающей промышленности. Добиться решения этих задач возможно только при наличии прогрессивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур и эффективной почвообрабатывающей техники. Приоритетное место здесь принадлежит разработке и внедрению новых машин [8, 73, 81, 84, 141], рабочие органы которых могут обеспечить качественное выполнение технологического процесса при снижении его энергоемкости за счет более эффективного способа воздействия на почву.
Большое место в растениеводческой отрасли занимают пропашные и технические культуры [132, 179]. Особенно значимая роль в решении продовольственной проблемы отводится производству картофеля, относящегося к числу важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего применения и обладающего высокой питательной ценностью и продуктивностью [61, 113, 124, 187]. Картофель, по сравнению с другими растениями, имеет некоторые преимущества в агроэкономическом отношении: это возможность выращивания в различных климатических зонах; получение более высокого выхода сухого вещества на единицу площади; биологическая ценность белка достигает 80 % и по количеству уступает только сое и гороху; является важным носителем витаминов В] В2 С, ниацина, необходимых для человека минеральных веществ и микроэлементов.
Обладая значительными преимуществами, картофель как сельскохозяйственная культура не дает той урожайности, которая заложена в нем селекционерами. Из совокупности причин этого обстоятельства особенно выделяются -медленное внедрение передовых приемов агротехники и технологии возделывания, а также отсутствие необходимого набора высокопроизводительных машин по его возделыванию.
Отличительная особенность технологии возделывания картофеля заключается в том, что при возделывании проводится ряд операций по уходу за растениями в течение вегетационного периода. Уход за растениями картофеля особенно важен в начальный (довсходовый) период вегетации, так как именно в это время происходит формирование будущего урожая. И от того, насколько качественно будет проведен уход за растениями картофеля, зависит в целом будущий урожай [187, 188]. Для картофеля уход за растениями сочетается с неоднократным окучиванием.
В сельскохозяйственных машинах, которые применяются для этого, широкое применение нашли различные рабочие органы [1, 2, 3, 4, 5, 8, 30, 53, 57, 89, 109, 111, 121, 139, 140]. Однако они недостаточно качественно и эффективно выполняют необходимые операции. Существующие орудия с пассивными рабочими органами не обеспечивают требуемого качества уничтожения сорняков и крошения почвы, в результате чего условия произрастания клубней резко ухудшаются. Другие, например, фрезерные рабочие органы принудительного вращения, приводят к излишнему распылению почвы, имеют сложный привод и высокую металлоемкость.
В этом отношении актуальной представляется разработка бесприводных ротационных рабочих органов, позволяющих обеспечить эффективное уничтожение сорняков, требуемое качество рыхления почвы, снижение энергетических затрат на проведение ухода за растениями картофеля, упрощение привода рабочих органов и снижение металлоемкости машины в целом.
Цель исследования - повышение эффективности технологического процесса ухода за растениями картофеля за счет разработки и обоснования параметров и режимов работы ротационного рабочего органа.
Работа выполнена на кафедре «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия».
Объекты исследования. В качестве объектов исследования были выбраны технологический процесс ухода за растениями картофеля и экспериментальные ротационные рабочие органы для его осуществления.
Методика исследования. Исследования предусматривали разработку теоретических предпосылок, определяющих характер движения почвенных частиц при взаимодействии со скребками-планками ротационного барабана, экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях, технико-экономическую оценку результатов исследований. При проведении экспериментальных исследований использованы стандартные и частные методики с применением физического и математического моделирования.
Научная новизна работы состоит в том, что теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены способ и устройство ротационного рабочего органа для ухода за растениями картофеля (решение ФИПС о выдаче патента на изобретение «Способ ухода за посадками картофеля и устройство для его осуществления»); определены оптимальные параметры и режимы работы ротационного барабана, обеспечивающие повышение эффективности уничтожения сорняков при уходе за растениями картофеля. разработана математическая модель технологического процесса ухода за растениями картофеля по критерию оптимизации - полнота уничтожения сорняков;
Достоверность основных положений и выводов подтверждена математическими выкладками, корректным использованием аппарата теоретической механики, данными экспериментальных исследований, положительными результатами производственных испытаний культиватора с применением ротационных барабанов.
Практическая ценность и реализация результатов исследования. Содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволяют на стадии разработки обосновать основные конструктивные параметры и режимы функционирования ротационного рабочего органа для ухода за растениями картофеля, которые могут быть использованы проекти о-конструкторскими и научно-исследовательскими организациями.
Результаты исследования воплощены в экспериментальных образцах культиватора и внедрены в ОАО «Путь Ильича» Завьяловского района УР.
Апробация работы. Основные аспекты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Ижевской ГСХА в 2002 - 2005 г. г., на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Казанской ГСХА в 2004 г.
Основные положения диссертации опубликованы в 9 работах, в том числе одна - в центральном издании. Получено одно решение ФИПС по заявке №2003 104059/12(004282) о выдаче патента на изобретение «Способ ухода за посадками картофеля и устройство для его осуществления».
На защиту выносятся следующие основные положення: усовершенствованный способ рыхления почвы и уничтожения сорняков при использовании экспериментального рабочего органа; схема, конструкция и параметры рабочего органа; аналитические зависимости для оценки эффективности воздействия рабочего органа на почву и определения его основных конструктивных и технологических параметров; результаты экспериментальных исследований и производственной проверки разработанных рабочих органов и их технико-экономическая эффективность.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 141 страницу основного текста, 44 рисунка, 7 таблиц и 7 приложений. Список литературы включает 198 наименований.
Характеристика условий для благоприятного роста и развития картофеля
В последнее время большое внимание уделяется изучению условий, необходимых для благоприятного роста и развития корневой системы растений. У картофеля менее развитая корневая система по сравнению с другими сельскохозяйственными культурами. По исследованиям Свердловского СХИ, объем почвы, занимаемой корнями картофеля, в 1,4 раза меньше, чем у ячменя, и в 2,2 раза меньше, чем у сахарной свеклы [12].
Создание условий для благоприятного роста и развития картофеля в период вегетации сводится в основном к поддержанию пахотного слоя почвы в рыхлом и чистом от сорняков состоянии [8, 18, 25, 29, 188].
Картофель, в отличие от большинства овощных культур, предъявляет повышенные требования к рыхлости почвы в течение вегетации. Мочковатая корневая система картофеля расположена преимущественно в пахотном горизонте. По данным исследований НИИКХ, 60 % корней у картофеля сорта Лорх располагаются в слое почвы до 20 см, 16... 18 % - в слое от 20 до 40 см, 17...20 % - от 40 до 60 см, 2...3 % - в более глубоких слоях [147].
На развитие корневой системы большое влияние оказывают свойства почвы, ее механический состав, плотность, условия аэрации, влажность и обеспеченность питательными веществами. Чем меньше содержание гумуса, тем в большем слое почвы размещается корневая система [12]. Корни первого порядка формируются от подземной части стебля и затем разветвляются до третьего порядка. В жизни растения главное значение имеют корни второго и третьего порядков. При поздней посадке корневая система картофеля короче в длину [187].
Столоны состоят из клеток в 2 раза более крупных, чем клетки корней, и имеют рыхлое клеточное строение, как и образующиеся на них молодые клубни. Такая особенность строения столонов обуславливает их незначительную способность раздвигать при своем росте почвенные частицы, прочно связанные между собой. Особенно это важно для суглинистых почв, имеющих высокую связность. Поэтому в довсходовый, послевсходовый и последующие периоды роста растения требуется содержать почву в рыхлом состоянии, хорошо проницаемой для воздуха, воды и тепла, чтобы она не оказывала сильного механического сопротивления росту столонов и клубней [16, 71, 75].
Д.И. Прянишников [149] отмечал, что от почвы картофель требует, прежде всего, такой степени рыхлости, при которой она не представляла бы значительного механического сопротивления развитию клубней. На очень плотных почвах наблюдается ветвление столонов и измельчение клубней [16]. В.Х. Кац и СВ. Кузнецов отмечали [93], что уменьшение пористости почвы до 10 % ограничивает поступление воздуха к корням растений до критической степени, когда прекращается развитие корневой системы. Уплотнение почвы свыше оптимальных значений приводит к снижению урожая на 40...50 %. При этом ни повышенные дозы удобрений, ни улучшенные условия водоснабжения не могут снять отрицательного влияния плотности почвы на урожай картофеля. В опытах Белгородского НИИ КПО [55] однократный проход колес трактора на рядке с картофелем на 30 % снижал его урожайность.
Оптимальная плотность почвы, по опытным данным [14, 195, 198], составляет 1,0...1,1 г/см3. Уплотнение почвы от 1,3 до 1,4 г/см снижает количество клубней с 16,3 до 5,5 штук, а их масса уменьшается на 42 %.
Нормальное развитие картофеля возможно при обеспечении соответствующего водного режима. В период всходов картофельное растение менее чувствительно к недостатку влаги, чем в периоды бутонизации и цветения. Продолжительный период переувлажненности приводит к так называемому удушению клубней и их загниванию от недостатка кислорода воздуха [113].
Корни картофеля в значительной степени нуждаются в кислороде. Суточная потребность корней растений - 1 мг СЬ на 1 г воздушно-сухого вещества. Максимальное количество потребления СЬ приходится на период наиболее интенсивного прироста клубней. Чтобы иметь достаточное количество Оі в почве, необходимо сохранять ее в рыхлом состоянии с плотностью не более 1,0...1,2 г/см3 [114, 147, 187].
Хороший доступ воздуха и воды в почву способствует усилению биологических процессов распада органических веществ и образования минеральных солей в легко усвояемой растениями форме. Академик М.Е. Мацепуро [120] пишет, что "обработка почвы должна способствовать созданию и сохранению ее структуры, почва должна приводиться в рыхлое состояние, при котором лучше происходит развитие корневой системы растения".
Такой же вывод приводится в исследованиях других авторов [126, 133, 145]. Для нормального развития картофеля необходима рыхлая почва, способствующая беспрепятственному доступу кислорода воздуха, воды и тепла к прорастающим клубням. Только в этом случае рано наступает фаза клубнеобразо-вания, обеспечивается быстрое развитие клубней, которые достигают полной зрелости к моменту уборки и дают высокий урожай [134, 186].
Анализируя научные исследования почв, Ю.Т. Новиков [14] отмечает, что для возделывания сельскохозяйственных культур наилучшей является мелкокомковатая структура почвы с величиной комков от 1 до 10 мм. Создание такой структуры является одной из основных целей работы различных почвообрабатывающих машин.
Особое влияние на развитие корневой системы картофеля оказывают сорные растения [102], так как сорняки потребляют значительную часть вносимых минеральных удобрений и поливной воды, затрудняют своевременное и высококачественное выполнение агротехнических приемов по уходу за посевами. Кроме того, сорные растения способствуют распространению вирусных и других заболеваний, уменьшают производительность сельскохозяйственных машин и орудий, ухудшают условия уборки, снижают урожай, ухудшают качество продукции и способствуют повышению себестоимости клубней картофеля.
По данным Г.А. Чесалина [182], коэффициент использования минеральных и органических удобрений на засоренных участках снижается на 30...35%, по сравнению с чистыми от сорняков посевами. Вынос питательных веществ из почвы при 130...150 сорняках на 1 м2 составляет от 400 до 740 кг/га в пересчете на техническое удобрение. Сильная конкуренция наблюдается между культурными и сорными растениями за влагу. В течение вегетационного периода на 1 кг сорняков (в пересчете на сухое вещество) потребляется от 270 до 1000 л воды [19]. Еще более выражена конкуренция между растениями за свет. Например, 60...75 экземпляров на 1 м мари белой уменьшают сбор клубней на 80%, а 90...100 и более практически полностью заглушают культурные растения.
Некоторые сорные растения обладают аллелопатическими свойствами, т.е. угнетающе действуют на рост и развитие культурных растений. Например, выделения корней рапса (глюкозит горчичного масла) отрицательно влияют на культурные растения. Водные вытяжки из растений вьюнка полевого и бодяка полевого подавляют рост и развитие культурных растений [20, 68, 102].
Схема ротационного рабочего органа и обоснование его основных конструктивных параметров
Основоположник земледельческой механики академик В.П. Горячкин считал, что наиболее существенное влияние на характер рабочего процесса при обработке почвы оказывают форма и геометрические размеры рабочего органа, кинематические особенности его воздействия на обрабатываемую среду, форма и параметры рыхлящих элементов [8]. Форма рабочего органа для ухода за гребневыми посадками картофеля определяется видом требуемого профиля гребня.
Создание ротационного рабочего органа для ухода за растениями картофеля основывается на общих требованиях, предъявляемых к конструкциям рабочих органов культиваторов, подробно изложенных в трудах П.М. Василенко и П.Т. Бабия [26]. Качественное выполнение основных требований, предъявляемых к работе ротационного рабочего органа, зависит от рациональности выбранных параметров и режимов его работы. Таким образом, исходя из обзора научных трудов [8, 26, 59, 65, 180], рабочий орган для ухода за растениями картофеля должен соответствовать следующим основным требованиям: - копировать профиль гребня; - обеспечивать устойчивый технологический процесс; - обладать простой и надежной конструкцией.
Рабочие органы пассивного действия имеют траекторию движения, близкую к прямолинейной, при этом ограничена их поступательная скорость и область воздействия из-за снижения эффективности выполняемого технологического процесса. В отличие от пассивных, ротационные рабочие органы способны двигаться по сложной пространственной траектории движения, что позволяет повысить скорость движения агрегата, область воздействия и эффективность выполняемого технологического процесса. Ротационно-активные рабочие органы нуждаются в дополнительном приводе от ВОМ трактора, имеют сложную конструкцию и высокую стоимость. В свою очередь, ротационно-реактивные рабочие органы выгодно отличаются от рассмотренных выше пассивных и ротационно-активных рабочих органов, так как они не зависят от ВОМ трактора, что относительно упрощает их конструкцию и снижает стоимость изготовления. А способность двигаться по сложной пространственной траектории движения делает ротационно-реактивные рабочие органы конкурентоспособными по качеству и производительности выполняемого технологического процесса.
Изучив технические средства, предназначенные для междурядной обработки, с учетом их преимуществ и недостатков, был выбран тип рабочего органа - ротационно-реактивный. В работах И. Л. Кравченко, В.Н. Овсюкова, М.Г. Догановского, А.А. Михневича, В.И. Старовойтова, И.П. Шостаковского, К.А Пшеченкова и В.И. Черникова [3, 4, 139] отмечается, что рабочий орган, копирующий профиль гребня, перекатывающийся за счет сил реакции почвы, может эффективно уничтожать сорняки и хорошо рыхлить почвенную корку. Такие функциональные возможности может иметь барабан, копирующий профиль гребня и перекатывающийся по окружности обода почвозацепов. В этом случае точки окружности обода почвозацепов будут описывать траекторию обыкновенной циклоиды, а остальные, находящиеся на меньшем радиусе барабана, - траекторию укороченной циклоиды [88].
Благодаря таким возможностям, рабочие элементы конструкции ротационного барабана, при оптимально подобранных параметрах, хорошо взрыхли 39 вая верхний слой гребня, могут вычесывать и протаскивать сорняки вдоль гребня на поверхность, при этом разрушая связь их корневой шейки с почвой. Исходя из вышеперечисленного, предлагается схема конструкции рабочего органа, представляющая собой сложную геометрическую фигуру (рис. 2.1), составленную из двух усеченных конусов и цилиндра. Такая фигура образуется при помощи двух пар колец различного диаметра и скребков-планок, взаимоувязанных между собой таким образом, что в плоскости боковин барабана образуются почвозацепы.
При поступательном движении агрегата на почвозацепы барабанов действуют силы реакции почвы, которые приводят барабаны во вращение. При этом скребки-планки барабанов совершают сложное движение и хорошо рыхлят почву по всему периметру гребня без пропусков. Они разрушают почвенную корку (связь сорняков с почвой) и протаскивают сорняки, находящиеся в стадии «белой ниточки», с выносом их на поверхность помпы, что благоприятно сказывается на развитии культурных растений и, в конечном счете, на урожае. Предлагаемая конструкция ротационного рабочего органа будет способствовать лучшему рыхлению почвы, крошению глыб и комков, более эффективному уничтожению сорняков, а также при совместном ее использовании со стрельчатыми лапами и окучивающими корпусами, обеспечит формирование гребня в соответствии с агротехническими требованиями при меньших затратах энергии.
По разработанной новой конструкции ротационного рабочего органа к культиватору для ухода за растениями картофеля получено положительное решение о выдаче патента по заявке за №2003104059/12(004282). Геометрические параметры конструкции ротационного барабана определяются размерами профиля гребня к моменту ухода, величиной междурядья растений и глубиной залегания клубней. Теоретически профиль гребня можно принять в форме трапеции (рис. 2.2), которая характеризуется высотой - Н, шириной верхнего - Шц и нижнего - Ши основания, равной величине междурядья.
Методика лабораторных исследований технологического процесса ухода за растениями картофеля
На основе методики определения рациональных параметров радиуса барабана и скорости МТА, в зависимости от критерия эффективности, был смоделирован процесс взаимодействия рабочего элемента барабана с почвой на ПЭВМ.
Созданная программа позволила определить рациональные параметры ротационного барабана. Основные конструктивные размеры бороны приведены в таблице 3.1. По результатам теоретических исследований изготовлен ротационный барабан в нескольких конструктивных исполнениях (Рис. 3.1 а, б, в). Конструкция барабана представляет собой сложную геометрическую фигуру, состоящую из двух усечённых конусов, соединяющихся друг с другом малыми основаниями посредством цилиндра. Изначально геометрические параметры фигур усечённых конусов и цилиндра подобраны таким образом, чтобы, полученный при их совмещении, ротационный барабан копировал поверхность гребня, образованного стрельчатыми лапами при уходе за растениями картофеля.
Обработка почвы ротационным барабаном производится при помощи дополнительно установленных конструктивных элементов: почвозацепов и скребков-планок. В варианте «а» представлена конструкция ротационного барабана, по образующим рабочей поверхности которого приварены почвозацепы, расположенные по винтовой линии в шахматном порядке. Рабочими элементами конструкции ротационного барабана в вариантах "б", "в" являются скребки-планки. Для проведения лабораторных исследований в соответствии с программой экспериментальных исследований, а также для сокращения числа опытов и времени на их проведение была изготовлена лабораторная установка (рис 3.2, 3.3), на которой проводилось исследование опытных образцов ротационного барабана.
Лабораторная установка состоит из рамы 2, на которую через подшипниковые узлы устанавливается рабочий орган - опытный образец ротационного барабана 1; опорных колёс 3, необходимых для устойчивого движения лабораторной установки. К раме установки, через стоки 5, закреплена платформа 4. Дополнительно используемые устройства и приспособления - угломер 6; динамометр 7 и электропривод 8-11.
Для выполнения задач лабораторных исследований в конструкции установки предусмотрены: 1 - механизм измерения угла поворота ротационного барабана при прохождении им расстояния L; 2 - возможность изменения вертикальной нагрузки; 3 — механизм регулирования поступательной скорости ротационного барабана; 4 - динамометр для энергетической оценки рабочего органа. Лабораторные исследования проводились на почвенном канале, где предварительно был искусственно создан гребень из дерново-подзолистой почвы среднесуглинистого механического состава, характерной для почвенных условий Удмуртской Республики.
Наилучший конструктивный вариант ротационного барабана определялся при моделировании процесса вычесывания сорняков. Для воссоздания процесса вычесывания сорняков на длине 4м через 20 см в слой почвы по периметру гребня на глубину 2-3 см были размещены отрезки бельевого шнура диаметром 4 мм длиной 100 мм. Схема размещения отрезков шнура в почве показана на рисунке 3.4. Производился подсчет общего числа отрезков шнура, заложенных в почву до обработки и оказавшихся на поверхности после обработки ротаци 72 онным барабаном. Полнота вычесывания определяется по отношению к общему количеству отрезков, заложенных в почву. Лучшие качественные показатели были получены при использовании ротационного барабана под вариантом «в». По данным теоретических исследований технологический процесс вычесывания сорняков будет выполняться при условии, что ротационный барабан в плоскости почвозацепов будет перекатываться без буксования. Исследование влияния буксования на процесс обработки почвы ротационным барабаном определяется коэффициентом буксования. На лабораторной установке предусматривается исследование зависимости коэффициента буксования от вертикальной нагрузки. Вертикальной нагрузкой, действующей на ротационный барабан, является сила тяжести. Теоретические исследования показали, что дополнительная вертикальная нагрузка, действующая на барабан, может варьироваться в пределах от 0 до 1000 Н [36]. Для регулирования её воздействия на барабан предусмотрены грузы, устанавливаемые на платформу установки, которая расположена над осью вращения рабочего органа. Масса одного груза составляет 20 кг, поэтому единовременное изменение силы тяжести равно 200 Н.
Для определения коэффициента буксования ротационного барабана необходимо знать теоретическую и фактическую длину пути перекатывания барабана: Для определения фактической длины пути перекатывания в теории о тракторах и автомобилях пользуются термином — количество оборотов колеса [108]. Но так как в нашем случае при правильности, представленной во второй главе гипотезы, разница между теоретической и фактической длиной перекатывания будет измеряться не в оборотах, а в градусах, то для простоты проведения исследований и расчетов введем понятие - угол поворота. Это угол, развернутый на фактической длине пути перекатывания ротационного барабана. Тогда фактическая длина определяется по формуле
Оценка результатов исследований процесса ухода за растениями картофеля ротационными барабанами в сравнении с серийными боронками БРУ-0,7
Для более полной агротехнической оценки определена степень повреждения культурных растений. К моменту проведения второй довсходовой обработки растения, при глубокой посадке (8-Ю см), имеют уже развитую корневую систему. При этом возможно повреждение клубней протаскиванием их скребками-планками на поверхность гребня. также следует, что предложенный ротационный скребково-планчатый рабочий орган является более эффективной конструкцией в сравнении с боронкой БРУ-0,7 и более полно отвечает агротехническим требованиям. периферии гребня. Такое воздействие его на почву приводит к повышению степени повреждения культурных растений от 6,5 до 10,9% в процессе ухода за растениями картофеля.
При сравнительных испытаниях были проведены исследования взаимодействия рабочего органа с сорными растениями. Испытания проводились с использованием экспериментальных рабочих органов и серийных боронок БРУ-0,7. Количество сорняков определялось по методике, описанной в 3 главе данной работы [137]. Результаты представлены в таблице 4.1.
Анализ результатов исследования степени уничтожения сорняков ротационным барабаном в сравнении с серийной боронкой - БРУ-0,7 показывает, что при проведении ухода за растениями картофеля после первой обработки ротационным барабаном было уничтожено на 10,6% сорняков больше, чем после обработки серийной боронкой БРУ-0,7. Вторая обработка ротационным барабаном позволила почти полностью уничтожить сорняки - на їм в среднем оставалось 3 сорняка. Это на 36% лучше, чем после вторичной обработки бо ронкой БРУ-0,7. Такой результат можно объяснить тем, что конструкция скребкого-планчатого барабана, в отличие от боронки БРУ-0,7, позволяет более полно вычесывать сорняки, разрушая связь корневых шеек с почвой и оставляя их на поверхности.
Для оценки структуры урожая, полученного при уходе за растениями картофеля серийными ротационными боронками БРУ-0,7, в сравнении с экспериментальными ротационными барабанами, был собран картофель из рядка длиной 14,3 м (площадь 10 м ) с 4-х кратной повторностью в различных местах участка. Результаты представлены в таблице 4.2 и на рисунке 4.17.
На контрольном участке получен урожай картофеля 151,2 ц/га, а на экспериментальном на 14,3% больше, т.е. 172,8 ц/га. Выход клубней по фракциям отличается тем, что на экспериментальном участке масса клубней крупной фракции (масса клубня более 80 г) составила 63,7% от общей массы, а на кон 116 ставил 140...145 мл, что составляет 4,9...5,1 кг/га. Для экспериментального культиватора этот показатель составил 120...130 мл или 4,65...4,8 кг/га. Таким образом, расход топлива при использовании экспериментального культиватора ротационными барабанами ниже на 4,7..,5,2 %, чем у контрольного. Уменьшение удельного тягового сопротивления и расхода топлива при использовании экспериментального культиватора объясняется тем, что здесь меньше энергии тратится на преодоление сил трения о рабочую поверхность.
1. Результаты производственных исследований подтвердили правильность теоретических выводов. Использование теоретически обоснованных параметров и режимов работы процесса ухода за растениями картофеля обеспечило наибольшую эффективность уничтожения сорняков.
2. Полученная математическая модель процесса ухода за растениями картофеля позволила определить оптимальные значения управляющих факторов, при этом скорость движения МТА 2,45 м/с, дополнительная вертикальная нагрузка 148,72 Н, число скребков-планок 16 штук,
3. При проведении сравнительных испытаний экспериментального культиватора и серийного КОН-2,8+БРУ-0,7 установлено, что по степени повреждения культурных растений экспериментальный рабочий орган практически не уступает серийному и находится в пределах агротехнических требований.
4. По эффективности уничтожения сорняков экспериментальные рабочие органы при однократной обработке превосходят аналог БРУ-0,7 на 10,6%, а при двукратной - на 36%.
5. Топливо-энергетические затраты экспериментального культиватора ниже на 4,7...5,2%. формуле (3.16) равна Sa.=0,0375. Доверительный интервал определяется по формуле (3.17) и составляет Aat=± 0,3955.
Оценка модели (4.2) показывает, что наибольшее влияние в заданном интервале варьирования факторов на параметр оптимизации оказывает скорость движения машины и число скребков-планок ротационного барабана. Меньшее влияние оказывает дополнительная вертикальная нагрузка, действующая на барабан. Отрицательный знак перед коэффициентом указывает на уменьшение параметра оптимизации при возрастании изучаемого фактора, положительный - на возрастание.
