Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ технологических процессов уборки зернобобовых культур 10
1.1. Зернобобовые культуры 10
1.2. Значимость и ареал произрастания белого люпина 12
1.3. Способы уборки зернобобовых культур, их достоинства и недостатки 15
1.4. Устройства для уборки способом очёса растений на корню 21
1.5. Анализ исследований уборки люпина способом очёса растений на корню 30
1.6. Выводы по главе 38
1.7. Цели и задачи исследований 39
Глава 2. Теоретическое обоснование параметров конструкции рабочих органов и технологических режимов работы очёсывающей жатки 41
2.1. Построение функциональной схемы работы очёсывающей жатки 41
2.2. Технологический процесс очёса однороторной жаткой 44
2.3. Обоснование конструктивно-технологической схемы жатки 60
2.3.1. Выбор конструктивно-технологической схемы 60
2.3.2. Обоснование радиуса ротора очёсывающей жатки 62
2.3.3. Обоснование параметров конструкции гребёнки 64
2.3.4. Определение высоты установки очёсывающей жатки 72
2.3.5. Определение количества рядов гребёнок ротора 73
2.4. Выводы по главе 75
Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований 77
3.1. Программа экспериментальных исследований 77
3.2. Методика проведения исследований по определению морфологических признаков и физико-механических свойств белого люпина сорта «Дега» 78
3.3. Исследование рабочих органов очёсывающей жатки 88
3.4. Проведение камеральных лабораторных исследований 93
3.5. Проведение полевых исследований на уборке белого люпина 100
3.6. Выводы по главе 105
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований рабочих органов очёсывающей жатки для уборки белого люпина 107
4.1. Результаты исследования морфологических признаков и физико-механических свойств белого люпина сорта «Дега» 107
4.2. Результаты полнофакторного эксперимента лабораторных исследований рабочих органов 110
4.3. Результаты полевых исследований 118
4.4. Выводы по главе 123
Глава 5. Технико-экономическое обоснование внедрения очесёвающей жатки на уборке белого люпипа сорта «Дега» 124
5.1. Общие методические положения определения экономической эффективности 124
5.2. Расчет технико-экономических показателей 125
5.2.1. Определение производительности агрегата и расчет производительности труда 125
5.2.2. Расчет амортизационных отчислений 126
5.2.3. Расчет дополнительной экономии 126
5.2.4. Расчет эффективности капитальных вложений 127
5.3. Таблица результатов технико-экономического обоснования 128
Заключение 130
Список литературы 132
Приложение 149
- Способы уборки зернобобовых культур, их достоинства и недостатки
- Методика проведения исследований по определению морфологических признаков и физико-механических свойств белого люпина сорта «Дега»
- Результаты полнофакторного эксперимента лабораторных исследований рабочих органов
- Результаты полевых исследований
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Основным поставщиком растительного
белка в России как для пищевых, так и для кормовых нужд является соя, но
производимого ее количества недостаточно. Поэтому, ежегодно данную
зернобобовую культуру ввозят в огромном количестве как сырой, так и
переработанной, в виде шрота. Постоянно растущие цены на сою удорожают
себестоимость производства кормов. Это подталкивает производителей
рассматривать другие бобовые культуры в качестве источника растительного белка.
В 2016 году зернобобовая культура белый люпин была включена в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию на территории РФ.
Выращивают белый люпин, используя систему машин аналогичную возделыванию зерновых культур. Вегетационный период для этой культуры составляет в среднем 94-140 дней. Уборка приходится на середину августа конец сентября, когда в зонах возделывания возможны осадки. Культура отличается высокой потенциальной продуктивностью с урожайностью семян до 40…50 ц/га. Одним из недостатков всех зернобобовых культур, влияющих на потери при уборке, является неодновременность созревания семян, влекущее за собой повреждение семенного материала рабочими органами уборочных машин.
Для решения данной проблемы необходимо рассмотреть возможность применения способа очёса растений на корню при уборке белого люпина, для снижения потерь и повреждения семян, так как данный способ в меньшей степени зависит от погодных условий.
Представленная работа направлена на разработку конструктивных параметров рабочих органов и технологических режимов работы очёсывающей жатки типа «ОЗОН» производства ПАО «Пензмаш» при уборке белого люпина.
Цель исследования. Снизить потери и повреждения семян белого люпина путем обоснования параметров конструкции рабочих органов и технологических режимов работы очёсывающей жатки.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели исследования предусмотрено решение следующих основных задач:
– определить основные направления совершенствования процесса очёса растений белого люпина на корню, выбрать схему очёсывающей жатки для уборки;
– теоретически обосновать параметры конструкции рабочих органов и технологические режимы работы очёсывающей жатки;
– экспериментально исследовать морфологические признаки и физико-механические свойства растений белого люпина сорта «Дега»;
– провести лабораторные и полевые исследования для определения параметров конструкции рабочих органов и технологических режимов работы очёсывающей жатки;
– оценить технико-экономическую эффективность уборки белого люпина способом очёса растений на корню с применением новых рабочих органов.
Объект исследования. Технологический процесс уборки белого люпина сорта «Дега» очёсывающей жаткой.
Предмет исследования. Зависимости взаимодействия рабочих органов очёсывающей жатки с убираемыми растениями белого люпина.
Научная новизна заключается в разработке научнообоснованной
конструкции очёсывающего устройства для белого люпина, позволяющего снизить потери и повреждения семян при уборке способом очёса растений на корню.
Новизна технического решения подтверждается патентом РФ на полезную модель № 172995 «Очёсывающее устройство для крупносемянных культур».
Теоретическая и практическая значимость работы. Изучены
морфологические признаки и физико-механические свойства растений белого люпина
сорта «Дега», позволяющие уточнить параметры рабочих органов для уборки
культуры способом очёса растений на корню. Получены теоретические зависимости
для определения параметров конструкции рабочих органов и технологических
режимов работы очёсывающей жатки. Разработана математическая модель
функционирования очёсывающей жатки. Экспериментально обоснованы
оптимальные параметры конструкции рабочих органов очёсывающей жатки. Получены рекомендации по совершенствованию конструкции очёсывающей жатки типа «ОЗОН». Проведено обоснование технологических режимов работы очёсывающей жатки типа «ОЗОН» на уборке белого люпина сорта «Дега».
Методология и методы исследований. Проведённые исследования основаны на анализе отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы. Теоретические и экспериментальные исследования выполнялись с использованием законов физики и теоретической механики в лабораторных и полевых условиях. Использовались общепринятые и частные методики, подходы планирования полнофакторных экспериментов, оборудование в соответствии с действующими ГОСТами и методы математической статистики, программ Microsoft Excel 2013, Statistica 13.0.
Основные положения, выносимые на защиту:
– предложения по усовершенствованию конструкции рабочих органов очёсывающей жатки с учётом морфологических признаков и технологических характеристик убираемого материала;
– теоретически обоснованные технологические режимы работы очёсывающей жатки при уборке белого люпина сорта «Дега», обеспечивающие потери и повреждения семян в пределах агротехнических требований с учётом физико-механических свойств растений;
– методика проведения лабораторных и полевых исследований очёсывающей жатки с новыми рабочими органами;
– экономическое обоснование результатов исследования уборки белого люпина сорта «Дега» способом очёса растений на корню.
Реализация результатов исследований. Получены зависимости для определения параметров конструкции рабочих органов и технологических режимов работы очёсывающей жатки. По сравнению с существующими аналогами предлагаемая конструкция рабочих органов позволяет обеспечить качественную уборку урожая белого люпина при минимальных потерях зерна.
Результаты исследований приняты к внедрению на заводе ПАО «Пензмаш», производственном объединении «Энергоспецтехника» и в хозяйствах «ООО Красная горка», ООО «Экспериментальное хозяйство по селекции и семеноводству белого люпина», что подтверждено актами внедрения.
Степень достоверности и апробация результатов. Подтверждается общими положениями из области земледельческой механики, использованием современных технических средств измерения и стандартных методик исследований. Выводы
подтверждены результатами полевых исследований очёсывающей жатки и данными, полученными при проведении исследований на лабораторной установке.
Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на: Международной научно-практической конференции «Инновационная деятельность в модернизации АПК» ФГБОУ ВО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова», (г. Курск, 7 декабря 2016 г.); Международной научно-практической конференции «Современные тенденции развития технологий и технических средств в сельском хозяйстве», ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», (г. Воронеж, 10 января 2017 г.); Международной научно-практической конференции «Вклад молодых учёных в аграрную науку», ФГБОУ ВО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия», (г. Кинель, 18-19 апреля 2017 г.); Международной научно-практической конференции «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве», ФГБНУ ФНАЦ ВИМ,
(г. Москва, 30-31 мая 2017 г.); «Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой 100-летию И.С. Шатилова», ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева», (г. Москва, 6-7 июня 2017 г.); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы агроинженерии в XXI веке», ФГБОУ ВО «Белгородский ГАУ», (п. Майский, 24 января 2018 г.); II Международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Горячкинские чтения», посвящённая 150-летию со дня рождения академика В.П. Горячкина, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева», (г. Москва, 18 апреля 2018 г.); XVII Международной научно-практической конференции «Знания молодых: наука, практика и инновации», ФГБОУ ВО «Вятская ГСХА», (г. Киров, 19-20 апреля 2018 г.); Международной научно-практической конференции «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве», ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, (г. Москва, 30-31 мая 2018 г.); Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой 150-летию со дня рождения В.П. Горячкина, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева», (г. Москва, 6-7 июня 2018 г.); Всероссийской научно-методической конференции с международным участием «Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития АПК России», ФГБОУ ВО «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К. Беляева», (г. Иваново, 02 марта 2017 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России», ФГБОУ ВО «Пензенский государственный аграрный университет», (г. Пенза, 23-24 марта 2017 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса России», ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет», (г. Благовещенск, 19 апреля 2017 г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 19 научных работах, из них 3 в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ. Получены 4 патента РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация включает введение, пять глав, заключение, список используемых источников из 145 наименований и приложений на 19 страницах. Объем диссертации – 167 страниц, содержит 17 таблиц и 64 рисунка.
Способы уборки зернобобовых культур, их достоинства и недостатки
Определяющим фактором успешной уборки является правильность выбора технологии и сроков ее проведения [36, 104, 113]. Традиционными технологиями уборки зернобобовых культур являются прямое и раздельное комбайнирование (рисунок 1.4.).
Способ прямого комбайнирования явился результатом совмещения отдельных технологических операций.
Однофазный способ уборки люпина заключается в срезании растений режущим аппаратом с последующим обмолотом соцветий и выделением семян в молотилке комбайна за один его проход (рисунок 1.5.).
Данный способ применяется на одновременно созревающих культурах. В первую очередь убирают культуру на возвышенных местах, где созревание бобов проходит в более ранние сроки. Прямое комбайнирование проводится при 90…95% побурении соцветий. Нарушение агротехнических сроков уборки приводит к потерям семян.
При однофазном способе уборки люпина ударные воздействия рабочих органов (бичей) молотилки вызывают повреждения семян. Обмолот бобовых культур требует «мягких», щадящих режимов работы молотильно-сепарирующей системы [75, 76, 85]. Количественная составляющая потерь люпина сильно зависит от правильности подбора регулировок рабочих органов уборочного комбайна. Недостатками прямого комбайнирования являются зависимость потерь от влажности зеленой массы, засоренности посевов, неравномерности созревания бобов, а также, высокие требования к выполнению работ в оптимальные сроки [15, 16].
Раздельный способ уборки люпина является наиболее распространенным. Он включает в себя две фазы: первая - в стадии спелости валковыми жатками или косилками с валкообразователями скашивают растительную массу и укладывают в валок; во второй - подбор и обмолот валков проводят зерноуборочными комбайнами, оборудованными жаткой с подборщиком, это происходит по мере подсыхания растительной массы (рисунок 1.6.).
Данный способ позволяет начать уборку на 5-10 дней раньше, чем при прямом комбайнировании и, тем самым, уменьшить потери из-за самоосыпания. Сроки уборки сокращаются за счет большей производительности уборочного комбайна, оборудованного жаткой с подборщиком [77, 78].
Недостатком такого способа уборки является увеличенный расход топлива и эксплуатационные затраты, обусловленные двухфазностью операции. В период сушки растений в валках происходят необратимые потери семян, их осыпание из растрескивающихся бобов. Весомые потери образуются как за молотильно-сепарирующим устройством, так и за жаткой. Так же качество подбора и обмолота в значительной степени зависит от параметров валка, его ширины, толщины, расположения растений в валке.
Индустриально-поточная технология применяется в случаях, когда весь биологический урожай, или его часть, вывозят на стационарный пункт для обмолота, сепарирования и очистки семян [13]. Одним из способов уборки бобовых культур с обработкой всего биологического урожая на стационарных пунктах, является трехфазный, предусматривающий срез растительной массы широковалковой жаткой с укладкой ее в валки для дозревания, сбор и доставку всего биологического урожая на стационарные пункты, где он подсушивается, обмолачивается, сепарируется и складируется (рисунок 1.7.) [113].
Для применения данного способа уборки необходим специализированный комплекс машин, включающий в себя полевой подборщик-измельчитель, тележку с кузовом вместимостью не менее 40 м3 и стационарный пункт. Также при таком способе уборки увеличиваются эксплуатационные затраты на транспортировку срезанной массы [52, 56, 138].
Этот способ позволяет снизить нагрузку на молотильно сепарирующую систему, уменьшить затраты энергии, снизить потребление топлива, а также потери семян. Кроме этого данный способ позволяет значительно сократить сроки уборки урожая в результате уборки зерна повышенной влажности [105].
Бобовые культуры до последнего времени не были рекомендованы для уборки данным способом из-за потерь, превышающих агротехнические требования в 0,5 % [52, 53, 16].
Одним из основных показателей эффективности выбора способа уборки являются потери и повреждения семян. Потерями при уборке урожая называют то количество семян, которое после прохождения комбайна не попадает в его бункер, а остается на поле [76, 77].
Классификацию потерь, разработанную А.Н. Пугачевым для зерновых колосовых культур, возможно применить к зернобобовым культурам [98, 101].
По типам возникновения, потери делят на биологические (естественные) и механические. К прямым биологическим потерям семян люпина обычно относят: осыпание семян из бобов и их обламывание, прорастание семян в валках и на корню, а также потери от вредителей. К косвенным биологическим потерям относят потери качественных свойств семян. Механические потери семян разделяются на прямые и косвенные. К прямым потерям относят потери за молотилкой комбайна, очисткой, соломотрясом и т.д. [14, 78, 79, 99]. К косвенным потерям относят повреждение семян рабочими органами машин, что отрицательно влияет на их стойкость к хранению (рисунок 1.9.) [15, 98, 137].
Снижение потерь и повреждения семян выращенного урожая сельскохозяйственных культур невозможно без применения адаптированной к условиям уборки технологии [9].
Из рассмотренных технологий, наиболее приемлемой для применения, исходя из биологических особенностей люпина, является индустриально-поточная технология. Входящий в нее способ очёса растений на корню, позволит обеспечить уборку урожая в агротехнические сроки (7-12 дней) и устранить, таким образом, значительные потери.
В настоящее время в России серийно выпускаются только жатки под брендом «ОЗОН» производства ПАО «Пензмаш», но они не полностью адаптированы под уборку зернобобовых культур.
Методика проведения исследований по определению морфологических признаков и физико-механических свойств белого люпина сорта «Дега»
Необходимость изучения морфологических признаков и физико-механических свойств белого люпина обосновывается его высокой чувствительностью к механическим воздействиям.
Морфологические признаки характеризуют состояние и строение растений, а физико-механические свойства проявляются при силовом воздействии в процессе их механической обработки.
Рассматривая теоретические исследования процесса очёса растений на корню, представленные в работах [25, 67, 103, 125], были определены морфологические признаки и физико-механические свойства [23], оказывающие влияние на протекание рабочего процесса уборки бобовых культур.
В связи с выбором в качестве объекта исследования белого люпина сорта «Дега», возникла необходимость уточнения морфологических признаков и физико-механических свойств растений:
- высота растения, м;
- диаметр стебля, м;
- масса 1000 семян, кг;
- параметры семян: (длина, ширина, толщина), м; - параметры бобов: (длина, толщина, ширина), м;
- густота стеблей, шт/м2;
- урожайность семян на корню, ц/га. Физико-механические свойства:
- усилие на разрыв стеблей, Н;
- усилие на отрыв бобов от стебля, Н; -аэродинамические свойства семян;
- коэффициент трения стеблей и бобов по стали.
Определение морфологических признаков.
Для исследований был взят сорт «Дега», выведенный во Всероссийском НИИ люпина совместно с «Российским государственным аграрным университетом – МСХА имени К. А. Тимирязева». Образцы растений для исследований были отобраны в экспериментальном хозяйстве по селекции и семеноводству белого люпина ООО «ЭХССБЛ» (Мичуринский район, Тамбовской области) (рисунок 3.1.).
Определение параметров, отобранных образцов растений производили путем использования как общепринятых, так и специальных методик, и приборов (таблица 3.1.). Показатели условий проведения испытаний определяли на поле, отведенном для проведения исследований с учетом выполненной эксплуатационно-технологической оценки по ГОСТ 20915 [44]. Исследования проводили в следующей последовательности: перед началом уборочных работ, на выбранных участках с типичным рельефом поля, делались прокосы с отступом от края поля, тем самым размечая делянки [28, 38, 47].
Для получения достоверных результатов исследований, необходимо многократное повторение опытов, что обусловлено естественным разнообразием растений. Поэтому нами перед проведением опытов, для сокращения объема экспериментальных работ определялось минимально необходимое количество измерений по формуле [19, 22]:
Определение густоты стеблестоя растений осуществляли с использованием линейки агронома площадью 0,25 м2, которую накладывали через каждые 10 метров на отведенном участке поля. Далее производили подсчет контрольных растений, определяли их длину используя рулетку, измеряли стебли от корневой шейки до верхнего их окончания, а с помощью штангенциркуля измеряли диаметр стеблей. Затем измеряли размеры бобов (длина, ширина, толщина) и выделенных из них семян (рисунок 3.2.). По длине, ширине и толщине измеряли 100 семян, такая повторность обеспечила показатель точность опыта 4%, замеры проводили штангенциркулем.
Определение физико-механических свойств.
Изучение аэродинамических свойств семян белого люпина сорта «Де-га» проводили на кафедре «Сельскохозяйственные машины» «Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К. А. Тимирязева». Перед исследованиями, определяли их влажность, использовали для этом влагомер зерновой РМ 600. Влажность образцов составила 20,6% [29]. Далее исследовали семена на ротаметрическом порционном пневмоклассификаторе РПП-30. Для этого засыпали 100 семян в кассету и включив РПП-30, плавно начали изменять число оборотов вентилятора, отчего увеличился расход воздуха и скорость потока. В момент, когда началось витание семян и их транспортирование вверх по трубе обороты прибавлять перестали (рисунок 3.4.).
С целью создания условий проведения лабораторных исследований, идентичных реальным (полевым), влажность отобранных образцов растений изменялась [114] по специально разработанной методике «искусственного увлажнения», заключающейся в погружении растений в емкость с водой на определенное время. Перед исследованием у всех образцов был измерен диаметр стеблей с помощью штангенциркуля.
Отобранный образец растения 2 закреплялся в нижнем неподвижном зажиме 3 (рисунок 3.5.) так, чтобы направление силы отрыва боба, распределялось вдоль его плодоножки. В подвижный зажим 4, вставляли губки 7, благодаря чему стебель растения не деформировался. Далее, плавно вращали рукоятку 6 и подвижный зажим 4 совершал перемещение вниз до момента отрыва боба от стебля. Возникшее при этом усилие фиксировалось на шкале 5 установки. Эксперимент продолжали до момента отрыва боба, который определялся визуально. Было исследовано 50 образцов у которых отрывались по три боба: в центре, в нижней трети и в верхней трети плодоносящей зоны растения.
При определении прочности стебля на разрыв использовалась та же разрывная машина. Из растения (стебля) вырезалось среднее междоузлие, затем образец взвешивался на весах и диаметр стебля измерялся штангенциркулем с одновременным осмотром его на повреждения. Затем испытываемый образец 2 длиной 0,1 м закреплялся в верхнем зажиме 3 рамы 1и при помощи рукоятки 6 и подвижный нижний зажим 4 совершал перемещение вниз до момента разрыва образца 2. Возникшие при этом усилие фиксировалось на шкале 5 установки.
Далее определялось разрушающее напряжение а, рассчитываемое по формуле
Результаты полнофакторного эксперимента лабораторных исследований рабочих органов
В результате проведенных исследований были получены значения функций отклика потерь за жаткой , %, их численные значения представлены в таблице 4.4.
После обработки результатов полнофакторного эксперимента на ЭВМ получено уравнение регрессии второго порядка, описывающее зависимость потери семян за жаткой от выбранных факторов К = /(Л, кж, h0) в закодированном виде:
С целью проверки гипотезы об адекватности модели второго порядка проводим статистический анализ уравнения регрессии [71].
Расчет дисперсии адекватности модели и дисперсии ошибки опыта представлен в таблице 4.5.
Расчеты доверительных интервалов для коэффициентов регрессии приведены в таблице 4.6.
Для определения значения факторов, обеспечивающих потери за жаткой в соответствии с агротребованиями, решали систему уравнений:
Оптимальные значения параметров, при которых потери за жаткой не превышают 0,5 %, занесены в таблицу 4.7.
Решая систему (4.5), определили координаты центра поверхности отклика в закодированном виде х2 = 0,414, х3 = 0,582, (соответственно после раскодирования /гж = 0,282 м и h0 = 0,721 м). Подставляя значения х2 и х3 в уравнение (4.4), получили потери за жаткой Ys = 0,582.
После расчета коэффициентов уравнения регрессии в канонической форме, получили: В22 = -0,026 ; В23 = -1,479 ; а = -7,4.
Тогда уравнение регрессии (4.4) в канонической форме запишется как (4.6) Y - 0,582 = -0,026 - 1,479 Результаты расчета представлены на рисунке 4.1. 113
Кинематический показатель режима работы очёсывающей жатки (Л)
Видно, что минимальные потери за жаткой К = 0,471 % имеют место при кинематическом показатели режима работы очёсывающей жатки Я = 9 и расстояния от поверхности поля до гребёнки в нижнем положении жатки /гж = 0,28 м.
Аналогично, приравнивая к нулю фактор х2 и подставляя его в уравнение (4.1), получим: Y = 0,566 + 0,012 ! + 0,037х3 - 0,108хі2 - 0,058х - 0,00 Іх з (4.7)
Решая систему дифференциальных уравнений (4.8), найдем координаты центра поверхности отклика:
Координаты центра поверхности отклика в закодированном виде имеют значения х1 = 0,054, х3 = 0,336, (соответственно после раскодирования Я = 8,429 и h0 = 0,705 м). Подставляя значения хг и х3 в уравнение (4.7), получили потери за жаткой, в центре поверхности Ys = 0,572.
После расчета коэффициентов уравнения регрессии в канонической форме, оказалось, что В21 = 0,006 ; В23 = -1,74 ; а = 10,4.
Тогда уравнение регрессии (4.7) в канонической форме запишется как
Y - 0,572 = 0,006ХІ2 - 1,74 х32 (4.9)
Анализируя рисунок 4.2, видим, что потери семян за жаткой, в сечение области оптимума относительно кинематического параметра режима работы очёсывающей жатки и расстояния от точки контакта обтекателя с растением до поверхности поля, равно К = 0,489 %.
Аналогично, приравнивая к нулю фактор х3 и подставляя его в уравнение (4.1), получим: Y = 0,566 + 0,012 ! + 0,025х2 - 0,108 2 _ 0,083 - 0,025 ! 2 (4.10)
Решая систему дифференциальных уравнений (4.10), найдем координаты центра поверхности отклика:
Координаты центра поверхности отклика в закодированном виде имеют значения ! = 0,038, 2 = 0,151, (соответственно после раскодирования Я = 9,324 и /гж = 0,327 м). Подставляя значения хг и 2 в уравнение (4.10), получили потери за жаткой, в центре поверхности
После расчета коэффициентов уравнения регрессии в канонической форме, оказалось, что 21 = -0,021 ; 22 = -1,45 ; = 5,3.
После подстановки в уравнение (4.10) различных значений критерия оптимизации получили уравнение второй степени в канонической форме.
Рассмотрение данного двухмерного сечения показывает, что совместное взаимодействие факторов 1 и 2 в области эксперимента имеет экстремум равный 0,493 % при значении факторов (расстояния от поверхности поля до гребёнки в нижнем положении жатки /гж = 0,33 м и расстояния от точки контакта обтекателя с растением до поверхности поля h0 = 0,74 м) (рисунок 4.3.).
Таким образом, оптимальные значения исследуемых факторов находятся в интервалах: кинематический показатель режима работы очёсывающей жатки Я = 8 ... 10; расстояние от поверхности поля до гребёнки в нижнем положении жатки /гж = 0,28 ... 0,33 м и расстояние точки контакта обтекателя с растением до поверхности поля h0 = 0,70... 0,75 м, при этом параметр оптимизации равен 0,5%.
Результаты полевых исследований
При проведении исследований по определению оптимального значения потерь семян белого люпина за жаткой, все ее параметры и режимы работы, за исключением расстояния от поверхности поля до гребёнки в нижнем положении жатки /гж, м оставались постоянными, равными оптимальным значениям, полученным в результате проведенных лабораторных исследований. Кинематический показатель изменялся в приделах от 8 до 10.
По результатам обработки полученных данных, строился график зависимостей потерь семян белого люпина за жаткой К, % от расстояния от почвы до гребёнки в нижнем положении жатки /гж, м.
Корреляционная связь между количеством потерь семян за жаткой К, % от расстояния от почвы до гребёнки в нижнем положении жатки /гж, м при кинематическом показателе режима работы очёсывающей жатки Я, определялся с помощью системы уравнений параболических функций (рисунок 4.4). расстояния от поверхности поля до гребёнки в нижнем положении жатки /гж, м, при кинематическом показателе режима работы очёсывающей жатки Я = 8...10
Анализируя полученные графики можно сказать, что потери семян белого люпина за жаткой, в приделах 0,489 %, достигаются при кинематическом показателе режима работы очёсывающей жатки Я = 8 ... 10 и расстояние от поверхности поля до гребёнки в нижнем положении жатки /гж = 0,28 ... 0,33 м, при дальнейшем увеличении или уменьшении высоты и кинематического показателя режима работы, количество потерь возрастает. Потери семян белого люпина за жаткой, составили 0,489 %, что соответствует агротехническим требованиям [11, 45].
Далее определяли оптимальное значение потерь семян белого люпина за жаткой, при этом все ее параметры и режимы работы, оставались постоянными, за исключением расстояния от точки контакта обтекателя с растением до поверхности поля о, м равными оптимальным значениям, полученным в результате проведенных лабораторных исследований. Так же кинематический показатель режима работы жатки изменялся в приделах от 8 до 10.
По результатам обработки опытных данных, строился графики зависимостей потерь семян белого люпина за жаткой , % от расстояния от точки контакта обтекателя с растением до поверхности поля h0, м (рисунок 4.5.).
Анализируя полученные графики можно сказать, что потери семян белого люпина за жаткой, в приделах 0,495 %, достигаются при Я = 8 ... 10 и расстояния от точки контакта обтекателя с растением до поверхности поля h0 = 0,70... 0,75 м, при дальнейшем увеличении или уменьшении расстояния и кинематического показателя режима работы жатки, количество потерь возрастает. Потери семян белого люпина за жаткой, составили 0,495 %, что соответствует агротехническим требованиям [11, 45].
После обработки результатов сравнительного полевого эксперимента, где на первом этапе при уборке белого люпина использовались серийные рабочие органы, был построен график зависимости потерь семян за жаткой К, % от кинематического показателя режима работы жатки Я (рисунок 4.6.)
Корреляционная связь между количеством потерь семян за жаткой К, %, и кинематическим показателем режима работы жатки Я, определяется с помощью уравнения параболической функции:
Далее обрабатывались результаты со второго этапа уборки белого люпина при, котором использовались экспериментальные рабочие органы. На основании этого был построен график зависимости потерь семян за жаткой К, %, от кинематического показателя режима работы жатки Я (рисунок 4.7.).
Корреляционная связь между количеством потерь семян за жаткой К, %, и кинематическим показателем режима работы жатки Я, определяется с помощью уравнения параболической функции:
Таким образом, после сравнительного полевого эксперимента, были определены оптимальные значения кинематического показателя режима работы жатки Я = 8... 10, при котором потери за жаткой К, % соответствовали бы агротехническим требованиям. Из анализа обработанных данных, минимальные потери при оптимальном значении кинематического показателя режима работы жатки Я с серийными рабочими органами составили более 2,98 %, а с экспериментальными 0,495%.
Результаты ранее отобранных проб на повреждения семян белого люпина сорта «Дега» за комбайном КЗС-1218 «ПАЛЕССЕ GS12» с модернизированной очёсывающей жаткой ЖОН - 6 типа «ОЗОН» не превысили агротехнических требований [45].