Введение к работе
Актуальность работы. Сахарная свекла - основной источник сырья для промышленного получения сахара в России, в том числе и в Нижегородской области. Однако нестабильное состояние свекловичной отрасли, уменьшение посевных площадей, непостоянство урожайности и валового сбора привели к росту цен на сахарный песок и переходу на импортный сырец, что неблагоприятно сказывается на продовольственной безопасности страны в целом. В этой ситуации повышение урожайности и снижение затрат на возделывание сахарной свеклы является актуальной проблемой.
Увеличение урожайности, в частности сахарной свеклы, во многом зависит от качества посевных работ, совершенствование которых будет способствовать более интенсивному прорастанию и развитию растения. При посеве необходимо обеспечить оптимальное размещение зерновки в массиве почвы на границе двух слоев: нижнего влажного, для обеспечения более быстрого проклё-вывания семени, и верхнего взрыхлённого, для снабжения кислородом и снижения испаряемости влаги.
На практике разместить зерновку подобным образом, с помощью известных сошников, достаточно трудно, из-за возможного осыпания почвы на дно и (или) непроизвольного изменения глубины заделки из-за некачественной предпосевной обработки. Необходимо разработать технологию посева и агрегат, позволяющие производить независимое открытие базовой поверхности с последующим созданием борозды, имеющей уплотненное дно и стенки, обеспечивающие увеличение точности заделки семян. При этом рабочий орган должен взрыхлять снятый почвенный слой с последующей укладкой его обратно в рабочую зону. Для этого при посеве предлагается применить сошниковую группу, состоящую из стрельчатой лапы, срезающей слой почвы до базовой глубины, т.е. позволяющую минимизировать влияние некачественной предпосевной подготовки; и прикатывающего бороздообразующего колеса, обеспечивающего смятие почвы в зоне высева семян до глубины сева, без чрезмерного уплотнения.
Повышение качества посева сахарной свеклы, при одновременном снижении энергозатрат, является актуальной проблемой.
Цель исследования. Обоснование способа посева сахарной свеклы и параметров сошниковой группы для повышения качества.
Объект исследования. Способ посева и посевной агрегат с исследуемой конструкцией сошниковой группы.
Предмет исследования. Конструктивные параметры и технологический процесс взаимодействия сошниковой группы с почвой во время посева.
Методы исследования. В процессе исследования использовались методы аналитических и экспериментальных исследований, стандартные и частные методики с последующей обработкой, расчетом и анализом на ЭВМ. В частности, были применены методы планирования многофакторного эксперимента с обработкой в программном комплексе Portable Statgraphics Centurion 15.2.11.0.; методика виртуального проектирования по CAD/САМ - технологии в программ-
ном комплексе САПР Solid Works; методика виртуальных исследований в программном комплексе FlowVision; лабораторных исследований с применением измерительного оборудования и измерительного модуля Е-440, с обработкой полученных результатов посредством DDL библиотек LCOMP и программного пакета Microsoft Excel 2010, а также производственных исследований.
Научная новизна. Предложен способ посева пропашных культур, основанный на процессе раздельного образования базовой поверхности и борозды, позволяющий повысить качество заделки семян. Патент на изобретение от 10.05.13 № 2011 144 677 «Способ посева пропашных культур».
Предложено математическое описание конструктивно-технологической схемы сошниковой группы (патент РФ на полезную модель от 20.07.12 № 118 163 «Секция пропашной сеялки») и процесса её взаимодействия с почвой во время работы.
Определены основные агротехнические и эксплуатационные показатели работы посевного агрегата с использованием математического аппарата цепей Маркова. Вероятности пребывания агрегата определены через интенсивности перехода из состояния в состояние.
Практическую значимость составляют предложенные технология посева и конструкция сошниковой группы, позволяющие при посеве на опытном поле обеспечить: повышение: до 35 % производительности посевного агрегата, за счет увеличение рабочей скорости до 10 км/ч без значительных потерь посевного материала, в пределах 1...2 %; снижение на 16,2 %, в сравнении с серийным сошником, тягового сопротивления при скоростном режиме 5...7 км/ч; снижение в среднем на 12,8 % расхода топлива; сокращение на 2 дня периода полного появления всходов; увеличение на 30,7 % урожайности на поворотных полосах за счет сохранения посевного материала.
Экономическая эффективность использования предложенных технологии посева и конструкции сошниковой группы заключается в получении прибыли 2700 руб./га.
Реализация результатов исследований.
Работа является составной частью план НИОКР Нижегородского ГИЭИ на 2010...2014 г.г. «Разработка средств механизации и технического обслуживания энерго- и ресурсосберегающих технологий в различных процессах производства и переработки продукции сельского хозяйства».
Изготовленный посевной агрегат, оснащенный разработанными сошниковыми группами испытан на полях хозяйства ОАО «Племзавод Болыпему-рашкинский», Болыпемурашкинского района, Нижегородской области. Результаты научно-исследовательской работы внедрены в ООО АФ «Золотой колос» г. Сергач, Нижегородской области. Результаты исследований рекомендуются к использованию научно-исследовательскими институтами и конструкторскими бюро машиностроительных заводов при разработке и модернизации производимых посевных агрегатов.
Достоверность результатов исследования подтверждается актами лабораторных и полевых испытаний, а так же актом о внедрении результатов
научно-исследовательской работы в ООО Агрофирме «Золотой колос» г. Сергача, Нижегородской области.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на следующих конференциях: XV Международной научно-практической конференции «Социально-экономические проблемы развития муниципальных образований» (ГБОУ ВПО НГИЭИ, г. Княгинино, 2011 г.); II и III Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и ученых «Основные направления развития техники технологии в АПК и легкой промышленности» (ГБОУ ВПО НГИЭИ? г. Княгинино, 2011 - 2012 г.); Международной научно-практической конференции «Наука сегодня: теоретические аспекты и практика применения» (г. Тамбов, 2011 г.); международной научно-практической Интернет-конференции «Формирование конкурентоспособной экономики: теоретические, методические и практические аспекты» (г. Тернополь 2012 г.); XVII Нижегородской сессии молодых ученых. Технические науки (г. Арзамас, 2012 г.); IX Mezinarodni vedecko - prakticka conference «Efektivni nastroje modernich ved - 2013» (Praha, 2013); международной научно-технической конференции «Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем» (ГНУ ВИМ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИЯ, г. Углич, 2012 г.); Международной научно-практической конференции «Инновационные энергосберегающие технологии в АПК» (ФГБОУ ВПО МГАУ им. В. П. Горячкина, 2012 г.); а также следующих выставках: V Российском Форуме «Российским инновациям - Российский капитал» и X ярмарке бизнес-ангелов и инноваторов (г. Нижний Новгород, 2012 г.); 24-й Международной выставке изобретений, инноваций и технологий «ITEX-13» (Куала-Лумпур, Малайзия, 2013 г.); VII конкурсе объектов интеллектуальной собственности на соискание премии Нижегородской области им. И. П. Кулибина: в номинации «Лучшая полезная модель года в Нижегородской области в сфере машиностроения»; кроме того результаты исследований отмечены следующими грантами: грант Нижегородской области в сфере науки и техники (ГБОУ ДПО «ННИЦ», 2012 г.); грант Министерства образования и науки РФ, Фонд содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе У.М.Н.И.К. «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» (ФГБОУ ВПО ННГУ им. Н. И. Лобачевского, ИТЦ, 2012 г.).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 19 работах, в том числе в 5 журналах рекомендуемых ВАК РФ; 6 научных журналах; 2 официальных бюллетенях; 6 материалах международных конференций. Общий объем публикаций составил 3,84 печ.л., из нах авторских 2,8 печ.л.
Структура и объём работы. Диссертация содержит введение, 5 глав, выводы, список используемой литературы и приложения. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 61 рисунок, 13 приложений. Список литературы включает 142 наименования.
Основные положения, выносимые на защиту: технологический процесс посева пропашных культур; конструктивно-технологическая схема сошниковой группы; математическая модель обоснования конструкторско-
технологической схемы сошниковой группы и процесса её взаимодействия с почвой; результаты виртуальных, лабораторных и полевых исследований; технико-экономические показатели эффективности использования посевного агрегата.
