Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований 12
1.1 Обзор исследований по обоснованию параметров и режимов работы посевных агрегатов 17
1.2 Конструктивные особенности посевных агрегатов с рабочим органом культиваторного типа 27
1.3 Конструктивные особенности посевных агрегатов с рабочим органом дискового типа 32
1.4 Конструктивные особенности многофункциональных посевных агрегатов... 36
1.5 Классификация посевных агрегатов на уровне комбинированности технологических операций 42
1.6 Тенденции развития посевной техники 45
1.7 Выводы по главе 48
1.8 Цель и задачи исследований 50
2 Теоретические исследования 51
2.1 меТодические предпосылки комплексной оценки МПА с помощью непараметрических критериев 51
2.2 Структурная схема математической модели комплексной оценки МПА 54
2.3 Алгоритм определения показателей математической модели 56
2.4 Компьютерная программа для комплексной оценки множества показателей МПА «Непараметрический выбор» 59
2.5 Определение рационального количества совмещаемых технологических операций и выбор эффективных вариантов МПА с их параметрами 62
2.6 Обоснование конструктивной схемы МПА 65
2.7 Алгоритм расчета рациональных режимов работы МПА 67
2.8 Компьютерная программа для определения рациональных режимов работы агрегата «Режимы работы агрегатов» 70
2.9 Определение рациональных режимов работы МПА 72
2.10 Выводы по главе 74
3 Программа и методика экспериментальных исследований 77
3.1 Программа исследований 77
3.2 Общая методика экспериментальных исследований
3.2.1 Методика определения условий проведения исследований 79
3.2.2 Методика определения агротехнических показателей 82
3.2.3 Методика определения эксплуатационно-технологических показателей 86
3.2.4 Методика проведения исследований по обоснованию совмещения технологических операций в одном проходе МПА 90
3.2.5 Методика проведения исследований по определению фактических параметров и режимов работы МПА в производственных условиях
3.3 Программное обеспечение к ПЭВМ для обработки и анализа результатов исследований 94
3.4 Выводы по главе 102
4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 103
4.1 Результаты экспериментальных исследований по обоснованию совмещения технологических операций в одном проходе МПА 103
4.1.1 Конструктивно-технологические параметры выбранных объектов исследований 103
4.1.2 Условия проведения экспериментальных исследований 112
4.1.3 Агротехнические показатели и их анализ 114
4.1.4 Эксплуатационные показатели и их анализ 118
4.1.5 Определение рационального количества совмещаемых технологических операций в одном проходе МПА 120
4.2 Результаты экспериментальных исследований по определению фактических параметров и режимов работы МПА в производственных условиях 121
4.2.1 Конструктивно-технологические параметры выбранных объектов исследований 122
4.2.2 Условия проведения экспериментальных исследований 124
4.2.3 Агротехнические показатели и их анализ 127
4.2.4 Эксплуатационные показатели и их анализ 129
4.2.5 Результаты комплексной оценки МПА с помощью непараметрических критериев и выбор наиболее эффективных вариантов 131
4.3 Выводы по главе 132
5 Экономическая оценка эффективности результатов исследований 134
5.1 Экономическая эффективность применения МПА с рациональными параметрами и режимами работы 135
Общие выводы 138
Список литературы
- Классификация посевных агрегатов на уровне комбинированности технологических операций
- Компьютерная программа для комплексной оценки множества показателей МПА «Непараметрический выбор»
- Методика определения условий проведения исследований
- Конструктивно-технологические параметры выбранных объектов исследований
Введение к работе
Актуальность работы. В «Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 г.г.» предусмотрено повышение эффективности и конкурентоспособности продукции сельскохозяйственных товаропроизводителей за счет технической и технологической модернизации с.-х. машин. Существующие посевные машины (одно- и двухоперационные типа СЗ-3,6) находятся в производстве более 30 лет и не в полной мере отвечают современным ресурсосберегающим техническим и технологическим требованиям к с.-х. технике, что значительно увеличивает экономические затраты на проведение нескольких технологических операций по обработке почвы и затем посева. Использование многофункциональных посевных агрегатов (МПА) для зерносею-щих зон Южного федерального округа недостаточно исследовано в части совмещения технологических операций, а также выбора рациональных параметров и режимов работы. Перед специалистами часто встает вопрос: какое количество технологических операций рационально совмещать в одном проходе агрегата и как оперативно выбрать наиболее эффективный агрегат и рассчитать его рациональную скорость движения, необходимую мощность двигателя трактора, производительность и другие показатели. Особенно остро данный вопрос стоит в настоящее время, так как в «Стратегии машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года», предусмотрено создание к тракторам мощностью 220-240 л.с. и 450 л.с. многофункциональных почвообрабатывающе-посевных агрегатов. В связи с этим изучение параметров и режимов МПА для повышения их ресурсосберегающих показателей представляет научный и практический интерес и является актуальным.
Степень разработанности темы. Проблемами обоснования параметров и режимов работы посевных агрегатов занимались многие российские ученые. Ими предложено большое количество критериев оптимизации МТА, при этом единого подхода к обоснованию выбора критерия оптимизации параметров не существует. Обычно в качестве критерия оценки принимают многочисленные технические, эксплуатационно-технологические и экономические показатели, поэтому оптимальные параметры существенно различаются друг у друга, кроме того, в процессе исследований по оптимизации МПА не соизмеряют и не сравнивают эти показатели, которые по своему значению у различных машин не идентичны.
Выбрать единый критерий оптимальности при оценке МПА методически трудно, так как эффективность каждого МПА характеризуется показателями, из числа которых нет единого и универсального, при этом неверно выбранный критерий оптимизации будет приводить к грубым просчетам и снижать достоверность полученных результатов. Вместе с тем ряд исследователей в качестве критерия оценки эффективности сравниваемых вариантов машин предлагают единый обобщенный показатель, обеспечивающий компромисс между отдельными показателями, при этом недоисследованными остаются
вопросы количества совмещаемых технологических операций в одном проходе агрегата и обоснования параметров и режимов МПА при совмещении операций обработки почвы и высева семян зерновых культур. Отсутствие научно обоснованного алгоритма решения данной задачи не позволяет оперативно выбрать эффективные варианты МПА к тракторам определенной мощности с их параметрами и режимами работы для посева озимой пшеницы в сжатые агротехнические сроки. Решение данной задачи позволит обосновать параметры и режимы МПА (совмещающих за один проход 6 операций) к тракторам мощностью 250 и 450 л.с. для посева озимой пшеницы после поздноубираемых предшественников в типичных производственных условиях Кубани.
В процессе исследований были выполнены в соответствии с тематическим планом НИОКР ФГБНУ «Росинформагротех» Государственное задание 1.7.2-2014 Минсельхоза России на тему: «Обоснование оптимальных параметров и режимов работы МПА к тракторам 250-450 л.с.» и Государственный контракт № 33 от 3 июля 2014 г., заключенный между Министерством сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края и Кубанским государственным аграрным университетом (КубГАУ) на тему: «Обоснование и разработка рекомендаций по выбору наиболее конкурентоспособных машин для технологических процессов в растениеводстве Краснодарского края», результаты исследований которых нашли дальнейшее отражение в последующих работах, выполняемых институтом, в рамках которых автор являлся соруководителем и ответственным исполнителем.
Цель работы – обоснование параметров и режимов многофункциональных посевных агрегатов при совмещении операций обработки почвы и высева семян зерновых культур.
Объект исследования – технологический процесс совмещения технологических операций обработки почвы и высева семян зерновых культур многофункциональными посевными агрегатами.
Предмет исследования – закономерности взаимодействия технологических показателей при совмещении операций обработки почвы и высева семян зерновых культур.
Методология и методы исследования – теоретические (системный анализ, методы комплексной оценки МПА, определение показателей желательности и рационального количества совмещаемых технологических операций, расчет рациональных режимов работы МПА), общелогические (сравнение, обобщение и анализ научной литературы по проблеме исследования), статистические (обработка материалов эксперимента). Расчеты и обработка результатов экспериментальных исследований выполнялись с использованием ПЭВМ и пакета прикладных программ.
Экспериментальные исследования проведены в реальных условиях эксплуатации в соответствии с государственными стандартами на методы испытаний сельскохозяйственной техники. При комплексной оценке МПА, выборе рационального количества совмещаемых технологических операций и рабочей
ширины захвата применялось математическое моделирование с разработкой структурной схемы математической модели и расчетом режимов работы МПА.
Научную новизну работы составляет структурная схема и математическая модель комплексной оценки для определения эффективных вариантов МПА, алгоритмы-программы для определения рациональных параметров и режимов работы МПА, методика проведения исследований по обоснованию совмещения технологических операций в одном проходе МПА. Новизна подтверждена полученными свидетельствами на государственную регистрацию программ для ПЭВМ «Непараметрический выбор» и «Режимы работы агрегатов».
Практическая значимость результатов заключается в обосновании рациональных значений: количества совмещаемых технологических операций, рабочей ширины захвата, рабочей скорости движения, производительности и удельного расхода топлива МПА к тракторам с мощностью двигателя 250 и 450 л.с. Разработанные алгоритмы и компьютерные программы к ПЭВМ «Непараметрический выбор» и «Режимы работы агрегатов» позволяют определять наиболее эффективные варианты агрегатов с рациональным количеством совмещаемых технологических операций, а также параметры и режимы их работы. Практическое применение разработанных программ подтверждено актами внедрения в хозяйствах края. Результаты исследований отражены в рекомендациях производству по выбору наиболее конкурентоспособных машин для технологических процессов в растениеводстве Краснодарского края и в отчете о НИР № 08-2014 «Обоснование оптимальных параметров и режимов работы МПА к тракторам 250 и 450 л.с.», а также найдут применение в учебном процессе аграрных вузов.
Внедрение результатов исследования. Результаты исследований, методические рекомендации и программы для ПЭВМ внедрены в следующих хозяйствах Краснодарского края: ООО КХ «Участие», ООО «Агрофирма «Тысячный», ЗАО «Имени Мичурина». Разработанные научно-практические рекомендации получили положительный отзыв в Министерстве сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края.
Положения, выносимые на защиту:
структурная схема и математическая модель комплексной оценки МПА;
алгоритм расчета показателей математической модели компьютерной программой «Непараметрический выбор»;
алгоритм расчета рациональных режимов работы МПА компьютерной программой «Режимы работы агрегатов»;
методика проведения исследований по обоснованию совмещения технологических операций в одном проходе МПА;
рациональные параметры и режимы работы МПА.
Степень достоверности и апробация результатов исследований. Достоверность результатов исследований подтверждается применением современных приборов и средств измерений, отвечающих требованиям соответствующих стандартов. Материалы результатов исследований докладывались на V и
VII международных научно-практических конференциях «Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК» (ФГБНУ «Ро-синформагротех», г. Москва, 2010 г., 2014 г.), на VIII и IX международных научно-практических конференциях «Инновационные разработки для АПК» (ФГБНУ «СКНИИМЭСХ», г. Зерноград, 2013 г., 2014 г.), на Международной заочной научно-практической конференции «Наука, образование, общество: проблемы и перспективы развития» (ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии, г. Тамбов, 2013 г.), на X Международной научно-практической конференции «Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия» (Международный научный институт EDUCATIO, г. Новосибирск, 2015 г.).
Публикация материалов исследования. По материалам диссертационной работы опубликовано 22 печатные работы, в том числе 9 из них – в рецензируемых изданиях, 1 патент на полезную модель, 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ. Общий объем – 7,6 п.л., из них автору принадлежит 6,13 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, включающего в себя 197 наименований. Работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 81 рисунок, 31 таблицу и 11 приложений.
Классификация посевных агрегатов на уровне комбинированности технологических операций
При эксплуатационных расчетах для определения оптимальных параметров и режимов работы агрегата исходят из максимума производительности, как самого главного фактора влияющего на экономическую эффективность, при этом работа должна выполняться качественно. Н.В. Зайцев и А.П. Акимов предлагают сменную производительность определять из следующего выражения [20], га/ч: Wсм =eBpVpTp =exBBaxuVТtTсм , (1.7) где e- коэффициент, учитывающий единицы измерения скорости движения агрегата: если она выражена в м/с, то e= 0,36, если в км/ч, то e = 0,1; Bp,Ba- рабочая, конструктивная ширина захвата, м; Vp,VT - рабочая, теоретическая скорости движения агрегата, км/ч; Tp,Tсм - время чистой работы, полное время смены, ч; xB , xu- коэффициенты использования ширины захвата, использования скорости; t- коэффициент использования времени смены. При оптимизации рабочей ширины захвата машины при агрегатировании с разными тракторами в работах [21, 22] авторы в качестве критерия оптимальности предлагают минимум энергозатрат на весь объем работы: =1 Щ где Еъ - суммарные энергозатраты при рабочем ходе, Дж; Nm - номинальная мощность трактора / -й марки, Вт; т - коэффициент загрузки двигателя; В - ширина захвата машины, м; ц - скорость агрегата, м/с; Ft - площадь, обработанная тракторами / -й марки, м2; п - число марок тракторов. В работе [23] В.Н. Болтинский привел, что под оптимальной скоростью движения трактора следует считать скорость, при которой тяговый КПД трактора достигает максимального значения. Исходя из этой формулировки, нахождение размеров ширины захвата агрегата обычно производится по условию загрузки трактора и подсчитывается по формуле: В = - (1.9) где: RT - тяговое усилие трактора при скорости движения, соответствующей максимальному значению КПД, кН; К - удельное сопротивление сельскохозяйственной машины, м/с.
В связи с повышением мощности двигателей тракторов при определении оптимальных скоростных режимов работы агрегата необходимо установить рациональный диапазон рабочих скоростей движения, который должен обеспечить достижение наиболее высокой производительности, при условии выполнения соответствующих агротехнических требований к качеству выполняемой работы.
Разносторонними экспериментально-теоретическими работами [24, 25, 26] была доказана целесообразность и определены пути повышения рабочих скоростей МТА до 9 км/ч. В настоящее время во многих научно-исследовательских учреждениях страны ведутся работы, направленные на дальнейшее повышение скорости до 17 км/ч. Вопросам обоснования параметров и режимов работы посевных агрегатов также посвящены исследования: В.А. Небавского, А.Н. Федорова, А.А. Зуборева, Ю.С. Зыга, В.М. Бочарова, С.В. Щитова, Н.Ф. Карпова, Н.Н. Бережнова и ряда других авторов [37-44].
В работе Небавского В.А. [37], при разработке алгоритмов оптимизации параметров комбинированного агрегата учитывались условия его работы (нормы расхода материалов, объем технологических емкостей, длина гона и др.), интервал агротехнически допустимых рабочих скоростей, ширина захвата агрегата. В качестве целевой функции принимались эксплуатационные (приведенные) затраты на выполнение работ (рисунок 1.1).
Компьютерная программа для комплексной оценки множества показателей МПА «Непараметрический выбор»
На бункерах агрегатов Concept 2000; Salford; John Deere 1830; Flexi Coil; ATD 18.35 привод вентилятора осуществляется от гидромотора, лишь у ППК-8,2; ПК-8,5 "Кузбасс"; DKT 975/55 и Concord 2812/2000 привод осуществляется от автономного дизельного двигателя. На всех рассмотренных агрегатах установлены сошники в виде стрельчатой лапы. Особый интерес представляют сошники агрегата ATD 18.35, которые позволяют применять систему одновременного внесения жидких или гранулированных удобрений под полосы посева на глубину 4-5 см ниже ее горизонта. Сошники имеют выравнивающие диски, которые позволяют возвращать почву на строчку посева.
Посевные агрегаты имеют трехрядное (ППК-8,2; ПК-8,5 "Кузбасс"; John Deere 1830 и Concord 2812/2000), четырехрядное (Concept 2000 и ATD 18.35), пя-тирядное (DKT 975/55 и Salford) и семирядное (Flexi Coil) расположение рабочих органов. Агрегаты с увеличенной рядностью рабочих органов обеспечивают более равномерное распределение высеваемых материалов по площади поля за счет смыкания полос, засеянных каждым сошником [50].
Крепление стоек сошников агрегатов культиваторного типа к раме – шарнирное с предохранительной пружиной (предназначенной для предотвращения поломок стрельчатых лап и стоек рабочих органов), или жесткое на С-образной стойке из пружинной стали при помощи болтовых соединений.
Рамы посевных агрегатов ППК-8,2; ПК-8,5 "Кузбасс"; DKT 975/55; Salford; John Deere 1830; Concord 2812/2000 и Flexi Coil состоят из трех секций, а рамы Concept 2000 и ATD 18.35 включают в себя пять секций. Все секции соединены между собой шарнирно, чем обеспечивается возможность перевода крайних секций в вертикальное (транспортное положение). У всех агрегатов перевод в транспортное положение осуществляется с помощью гидроцилиндров. Привод высевающих аппаратов агрегатов осуществляется от заднего колеса бункера. Большая масса бункера исключает пробуксовку, обеспечивая тем самым постоянство нормы высева.
Представленные посевные агрегаты имеют по две крупногабаритные высевающие катушки, которые устанавливаются под соответствующими отсеками бункера, сообщенные сверху с бункерами, снизу с пневмоматериалопроводом. Характерное отличие агрегата DKT 975/55 заключается в применении двух шне-ковых высевающих аппаратов.
Следозаделывающие устройства Flexi Coil; ATD 18.35; Salford; John Deere 1830; ПК-8,5 "Кузбасс"; DKT 975/55 и Concord 2812/2000 представлены прикатывающими катками, агрегаты Salford; John Deere 1830; ПК-8,5 "Кузбасс"; DKT 975/55 и Concord 2812/2000 дополнены секциями пружинных борон.
Посевные агрегаты Concept 2000 и ППК-8,2 имеют в качестве следозаделы-вающего устройства пружинные боронки (при использовании в качестве культиватора) которые легко меняются на прикатывающие катки (при использовании системы в качестве посевного агрегата).
Как правило, посевные агрегаты и сеялки с рабочим органом дискового типа обладают хорошей проходимостью, возможностью индивидуального копирования неровностей поля и надежностью технологического процесса во всем диапазоне почвенных условий [50, 60]. Некоторые образцы дисковых сеялок и агрегатов применяются как для посева по минимально обработанному фону, так и для посева без обработки почвы. Наиболее широко в российских условиях известны посевные агрегаты и сеялки с рабочим органом дискового типа: - отечественные СЗУ-6 производства ОАО "Авторемонтный завод "Саранский" (г. Саранск); С-6ПМ-1 выпускаемая ОАО "Радиозавод" (г. Пенза); Д9-40/120, ЗАО "Евротехника" (г. Самара) (рисунок 1.14-1.16) [61-63]; - зарубежные: John Deere 730 и John Deere 1895 выпускаемые фирмой "Джон Дир" (США); Солитер 12 фирмы "Lemken" (Германия); Citan 12000 производства "Amazonen-Werke" (Германия) и NTA-3510, 3N-4010 производства "Great Plains" (США) (рисунок 1.17-1.22) [64-69]. Краткая техническая характеристика вышеуказанных посевных агрегатов и сеялок приведена в таблице 1.2.
Посевные агрегаты с рабочим органом дискового типа по способу транспортирования высеваемого материала из бункера в сошники представлены как механическими (СЗУ-6, D9-40/120, 3N-4010), так и пневматическими сеялками и агрегатами (С-6ПМ-1, John Deere 730, John Deere 1895, Солитер 12, Citan 12000 и NTA-3510).
Отличительная конструктивная особенность сеялок (С-6ПМ-1, Солитер 12 и Citan 12000) состоит в том, что их посевные секции в транспортном положении расположены на тележке бункера, в то время как у агрегатов (John Deere 730 и NTA-3510) посевные секции транспортируются на собственных ходовых колесах по схеме "трактор - бункер - посевные секции", лишь John Deere 1895 имеет схему "трактор - посевные секции - бункер".
Бункеры машин (С-6ПМ-1, John Deere 730, John Deere 1895, NTA-3510, 3N-4010) разделены на две секции: одна из них для семян, другая для удобрений. На сеялках (СЗУ-6, Д9-40/120, Солитер 12, Citan 12000) установлены односекционные бункера, т.к. эти машины осуществляют посев без внесения минеральных удобрений.
У посевных агрегатов John Deere 730, John Deere 1895 и NTA-3510 разгрузка семян осуществляется с помощью самозагружающего шнека, привод которого осуществляется от гидромотора. Загрузка остальных сеялок производится с помощью зернозагрузчика. Привод вентилятора пневматических сеялок и агрегатов (John Deere 730, Солитер 12, Citan 12000, John Deere 1895 и NTA-3510) осуществляется от гидромотора, лишь у сеялки С-6 ПМ-1 от ВОМ трактора [50, 60]. На всех рассмотренных агрегатах и сеялках установлены дисковые сошники. Представленные сеялки и агрегаты с дисковыми сошниками имеют двухрядное расположение рабочих органов, кроме John Deere 730, которая состоит из одного ряда рабочих органов. Особый интерес представляет посевной агрегат John Deere 1895, который состоит из двух рядов рабочих органов предназначенных для высева зерна и одного ряда для высева удобрений.
Методика определения условий проведения исследований
В «Стратегии машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года» предусмотрено создание почвообрабатывающе-посевных комплексов к тракторам мощностью 220-240 л.с. и 450 л.с., совмещающих до 6 технологических операций и осуществляющих за один проход обработку почвы, посев, внесение стартовой дозы минеральных удобрений и прикатыва-ние [9].
Совмещение технологических операций в одном проходе также очень важно при возделывании озимой пшеницы в ЮФО после поздноубираемых высокостебельных предшественников. Уборка кукурузы на зерно длится даже и в сентябре и октябре месяце, когда уже надо проводить посев озимой пшеницы, и очень мало остается времени на измельчение стеблей и подготовку почвы к посеву. По классической технологии надо успеть сделать 3-4 дискования, предпосевную культивацию, посев и прикатывание посевов, как правило, одно-двух операционными агрегатами [174].
Таким образом, для совмещения технологических операций в одном проходе агрегата и посева озимой пшеницы в оптимальные агротехнические сроки предлагается конструктивная схема многофункционального почвообрабатывающе-посевного агрегата представленная на рисунке 2.10, которая защищена патентом на полезную модель № 153896 (Приложение К) [175].
Многофункциональный почвообрабатывающе-посевной агрегат содержит фронтальный измельчитель 1, навешиваемый на навеску трактора 2 с механизмом привода от ВОМ трактора 3, трактор 4, несущую систему 5 с прицепным устройством 6, сферические вырезные диски 7 с тукопроводами 8, спирально-винтовой каток 9, бункер для семян и удобрений 10, конические вырезные диски 11 с анкерными сошниками 12 и семяпроводами 13, приводное колесо вала высевающих аппаратов 14, опорно-прикатывающие пневматические колеса 15.
Многофункциональный почвообрабатывающе-посевной агрегат работает следующим образом. Вначале фронтальный измельчитель 1 измельчает и разбрасывает по поверхности почвы растительные остатки убранных высокостебельных культур. Далее при движении в заглубленном положении сферические вырезные диски 7 подрезают сорняки и корневища, крошат обрабатываемый слой почвы, одновременно доизмельчая растительные остатки и перемешивая их с почвой, в то же время установленные за дисками тукопроводы 8, через наконечники вносят удобрения в пространство за дисками. Спирально-винтовой каток 9 дробит комья почвы, прикатывает удобрения и уплотняет почву, окончательно формируя выровненную поверхность поля. Следующие за ним конические вырезные диски 11 разрезают почву и формируют посевное ложе, при этом семена поступают через семяпроводы 12 к анкерным сошникам 13, которые заделывают их на заданную глубину посева. Привод валов высевающих аппаратов осуществляется от металлического приводного колеса 14. Бункер для семян и удобрений 10 имеет регулируемую перегородку. Опорно-прикатывающие пневматические колеса 15 разрушают комья земли и прикатывают посевы, причем каждое колесо прикатывает два семенных рядка.
При такой последовательности выполнение технологических процессов одновременно за один проход обеспечивает достижение технического результата – расширение функциональных возможностей многофункционального почвообра-батывающе-посевного агрегата, повышение качества подготовки почвы под посев и качества заделки семян по глубине, снижение эксплуатационных затрат при одновременном проведении нескольких технологических процессов: измельчение растительных остатков, дискование почвы, внесение минеральных удобрений, посев зерновых колосовых культур и прикатывание посевов [176]. Применение данного технического средства будет являться альтернативой традиционным технологиям с использованием комплекса однооперационных почвообрабатывающих машин, сеялки и катков. Основное преимущество многофункционального почвообрабатывающе-посевного агрегата заключается в совмещении в одном проходе ряда последовательных технологических операций и сокращении сроков проведения посевной кампании.
В качестве рациональных параметров предложенного многофункционального посевного агрегата к тракторам мощностью 250 и 450 л.с. были приняты значения рабочей ширины захвата, полученные в результате комплексной оценки наиболее эффективных посевных агрегатов. В целях выполнения «Стратегии машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года» трактор мощностью 250 л.с. целесообразно агрегатировать с МПА-6 рабочей шириной захвата 6,0 м, а для трактора мощностью 450 л.с. рекомендуется МПА-8 с рабочей шириной захвата 8,0 м.
Конструктивно-технологические параметры выбранных объектов исследований
Для проведения экспериментов по обоснованию совместимости нескольких технологических операций в одном проходе МПА были выбраны следующие комплексы машин для обработки почвы и посева озимой пшеницы: базовый с применением сеялки СЗ-5,4 совмещающей 2 технологических операции и 4 типа комплексов с использованием многофункциональных посевных агрегатов, имеющих уровень комбинированности технологических операций от трёх до шес 91 ти: ППА-3,6; СЗК-4,5; Maestro 4000 и Rapid RD300С (таблица 3.4) [186].
Прикатывание посевов МТЗ-82+ ККЗ-6 МТЗ-82+ ККЗ-6 - - 3.2.4.2 Исследования МПА проводились на опытном поле 91 площадью 70 га тестового полигона НТЦ КубНИИТиМ на посеве озимой пшеницы сорта «Таня РС-1» после предшественника – кукуруза на зерно по нижеприведенной схеме (рисунок 3.9). После уборки на данном поле были выделены 5 участков площадью 14 га, которые были засеяны в один день.
На участке №1 был проведён эксперимент с традиционной технологической схемой обработки почвы и посева озимой пшеницы (базовый), который включал в себя следующие технологические операции: трехкратное дискование, предпосевная культивация, одновременный посев с внесением удобрений сеялкой СЗ-5,4 с индексом комбинированности 2 и прикатывание посевов. 200 м J4 200 м J 200 м J 200 м J 200 м 1000 м Рисунок 3.9 - Схема проведения полевых экспериментов по обоснованию совмещения технологических операций
На участке №2 был проведён эксперимент с применением почвообрабатывающего посевного агрегата ППА-3,6 (ОАО «Апшеронский завод «Лессель-маш») имеющего уровень комбинированности 3 (подготовка семенного ложа, посев, внесение удобрений). Данный эксперимент базируется на ограничении сплошных обработок почвы после высокостебельных поздноубираемых предшественников (кукурузы на зерно и подсолнечника) до двух дискований с последующей подготовкой семенного ложа самоприводными волнистыми прорезными дисками по ходу сошников посевного агрегата и прикатыванием посевов.
На участке №3 был проведён аналогичный эксперимент с использованием зернотуковой сеялки СЗК-4,5 (ОАО «Апшеронский завод «Лессельмаш»), совмещающей в одном проходе 4 технологических операции (предпосевная обработка почвы, посев, внесение удобрений, прикатывание посевов), за исключением прикатывания, которое проводится сеялкой. Данный вариант предусматривает после уборки высокостебельных культур с измельчением растительных остатков, лишь дискование в один след агрегатами дисковых борон типа БДТ-7А.
На участке №4 был проведён эксперимент с использованием зерноту-ковой сеялки Maestro 4000 (фирма «Junkkari Oy», Финляндия), совмещающей в одном проходе 5 технологических операций (предпосевная культивация, посев, внесение удобрений, прикатывание и рыхление почвы). Т.к. сеялка в конструкции имеет культиватор, то данная схема предусматривала проведение двух технологических операций дискования почвы агрегатом Т-150К+БДТ-7А.
На участке №5 был проведён эксперимент с применением многофункционального посевного агрегата Rapid RD 300C (Vderstad-Verken , Швеция), имеющего уровень комбинированности 6, заключающийся в совмещении за один проход агрегата следующих технологических операций: дискование стерни, выравнивание почвы, посев семян, внесение минеральных удобрений, прикатывание посевов и разрыхление верхнего слоя почвы. Данная схема не предусматривает использование каких-либо однооперационных агрегатов.
После проведения агротехнической и эксплуатационно-технологической оценок, предусмотренных в общей методике проведения исследований, получен ные показатели посевных агрегатов заносят в таблицу исходных данных про граммы для комплексной оценки множества показателей МПА «Непараметриче ский выбор» и производят расчёты, после чего сравнивают обобщенные показате ли желательности и определяют рациональное количество совмещаемых техноло гических операций в одном проходе агрегата.
После проведения агротехнической и эксплуатационно-технологической оценок, предусмотренных в общей методике проведения исследований, полученные фактические параметры и режимы работы посевных агрегатов заносят в таблицу исходных данных программы для комплексной оценки множества показателей МПА «Непараметрический выбор» и производят расчёты, после чего сравнивают обобщенные показатели желательности и выявляют 2 наиболее эффективных варианта с их параметрами и режимами работы.