Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК 9
1.1. Вспашка с оборотом пласта как наиболее распространенный и экологически целесообразный прием основной обработки почвы 9
1.2. Тенденции развития и анализ конструкций широкозахватных плугов к энергонасыщенным тракторам 16
1.3. Анализ технических средств, осуществляющих гладкую вспашку с оборотом почвенного пласта в собственной борозде Цель и задачи исследований 34
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ОБОРОТА ПЛАСТА В СОБСТВЕННОЙ БОРОЗДЕ 53
2.1. Существующие симметричные модели оборота пласта 53
2.2. Сопоставление процесса оборота сжимаемого симметричного пласта с традиционным отвальным способом оборота 63
2.3. Существующая модель продольной устойчивости пласта 69
ГЛАВА3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГРЇЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ГЛАДКОЙ ВСПАШКИ 73
3.1. Уточненная модель сжимаемого прямоугольного пласта, оборачиваемого в условиях закрытой борозды. Энергетические аспекты процесса сжатия 73
3.2. Динамическое взаимодействие почвенного пласта с технологическим модулем "корпус-заплужник". Общая модель нагружения пласта на первом этапе оборота 90
3.3. Кинематика пласта 108
3.4. Анализ схем взаимного размещения функциональных модулей "корпус-заплужник" 117
3.5. Обоснование рациональной модели оборачиваемого пласта, создание условий открытой борозды 134
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБОРОТА ПЛАСТОВ В СОБСТВЕННОЙ БОРОЗДЕ И РАЗРАБОТАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПЛУГОВ 149
4.1. Программа и методика экспериментальных исследований 149
4.2. Описание конструкций и технологического процесса макетных образцов плугов для гладкой пахоты,
их технические характеристики 153
4.3. Влияние взаимной установки смежных модулей на агротехнические и энергетические показатели технологического процесса оборота параллелограммного пласта 161
4.4.Сравнительные испытания плугов для гладкой вспашки и традиционных отвальных 177
ГЛАВА5 ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГЛАДКОЙ ВСПАШКИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 192
5.1. Хозяйственные испытания и производственная вспашка плугами для гладкой вспашки 192
5.2. Результаты агротехнических исследований новой технологии гладкой вспашки в сравнении с традиционными технологиями 199
5.3. Технический уровень и технико-экономическая эффективность разработанных технических средств 210
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 217
ЛИТЕРАТУРА 219
ПРИЛОЖЕНИЯ 226
Введение к работе
Производство Российским аграрным комплексом экологически чистого продовольствия в объемах, обеспечивающих национальную безопасность, является одной из приоритетных государственных проблем, требующей безотлагательного стратегического решения.
Эффективное использование почвенных ресурсов страны на основе внедрения научнообоснованных, прогрессивных технологий и новых конкурентоспособных технических средств, - одно из наиболее перспективных направлений развития сельского хозяйства России, залог обеспечения стабильного производства собственного продовольствия.
Применяемые системы механической обработки почв должны обеспечивать повышение урожайности сельскохозяйственных культур, их экологическую чистоту, сохранность и повышение плодородия почв. Основная обработка почв имеет в этих вопросах определяющее значение. Актуальность проблемы обусловлена тем, что вспашка с оборотом пласта продолжает оставаться в России, так же как и в Европе в целом, преобладающим приемом основной обработки почвы. В связи с изменением в последнее время сельскохозяйственной политики большинства стран Евросоюза, нацеленной на производство экологически чистых продуктов растениеводства для внутреннего потребления, роль отвальных обработок почв еще более возрастают, так как они являются основой экологически безопасных технологий, позволяющих существенно сократить использование химических средств и минеральных удобрений. По экспертным оценкам основная обработка почвы с оборачиванием поверхностного слоя будет осуществляться до конца текущего десятилетия на 55-60 % посевных площадей [7, 36, 37]. Но вспашка является самой энергоемкой операцией в растениеводстве, на ее осуществление приходится около 40 % энергозатрат по подготовке почвы. Неотъемлемым требованием высокой культуры земледелия является осуществление гладкой вспашки без свальных гребней и развальных борозд. В этой связи объективной необходимостью является принципиальное со вершенствование технологии подготовки почвы с оборотом пласта и создание высокоэффективных технических средств по ее осуществлению. Перспективным направлением является применение альтернативной технологии гладкой вспашки с оборотом почвенных пластов в собственные борозды (без поперечного смещения). Эта проблема исследовалась в США, Швеции, Германии и ряде других странах Европы. Однако именно России принадлежит ведущая роль в продвижении нового способа гладкой вспашки как реальной технологии основной обработки почвы, в создании технических средств для ее осуществления.
В настоящей работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологии гладкой вспашки, направленных на совершенствование процесса оборота почвенного пласта в габаритах собственной борозды, обоснование параметров рабочих органов, компоновочных и конструктивных схем плугов, режимов их работы.
Диссертация выполнена на кафедре почвообрабатывающих машин и ОНИЛ-9 МГАУ им. В.П. Горячкина согласно планам НИР МГАУ; отраслевым координационным планам МТСХМ СССР на 1987-90 гг.; общесоюзной НТПО.СХ. 71 (задание 04.02.И "Создать плуги для гладкой безбороздной вспашки"); межведомственной НТП 0.51.12; государственной НТП "Зерно"; с 2001 по 2003 год в соответствии с планами НИР МСХ РФ.
На разных этапах этой работы в сотрудничестве с МГАУ в разработках и исследованиях принимали участие: ГСКБ "Почвомаш", ОАО ВИСХОМ, ВИМ, ПФ НАТИ, Сев.-Кав. МИС, ЦМИС, Поволжская МИС, Ярославский АПК, ДЗНИИСХ, ряд сельхозпредприятий России.
Рабочие органы, принципиальные схемы, элементы конструкций плугов для гладкой вспашки защищены восемью авторскими свидетельствами на изобретения и двумя свидетельствами на промышленный образец.
При непосредственном участии автора применительно к различным почвенным и производственным условиям были разработаны в 1987-2003 годах восемь вариантов рабочих органов и комплекты технической документации к плугам для гладкой вспашки: ПФ-1, ПФН-2, ПФН-2А, ПФН-3, ПФН-ЗА, ПСН-6А, ПСН-6Б, ПФС-2, ПФС-4. Разработаны комплекты технической документации на плуги к трактору класса 5 и 3: ПФН-3, ПФН-3 А, ПСН-6А, ПСН-6Б, ПФН-2, ПФН-2А. Часть документации передано в ГСКБ "Почвомаш" (г. Одесса), на экспериментальном производстве которого осуществлялось производство рабочих органов и плугов. В 1989-1992 гг. при содействии Ярославского областного АПК организовано производство плугов для гладкой вспашки на заводе технологических конструкций и металлооснастки (ОАО "Аксиома"). При конструкторском руководстве автора разработаны и переданы заводу: чертежи на базовые модели плугов ПФН-2, ПФН-3, ПСН-6А; технологическая оснастка для сборки рабочих органов; технология горячей штамповки рабочих поверхностей. Изготовлено в 1987-2003гг. около 150 опытных и опытно-промышленных образцов плугов к тракторам класса 3 и 5.
Фронтальный плуг ПФН-2 успешно прошел государственные испытания на Северо-Кавказской МИС (протокол № 24-17В-18В-87). Предварительные государственные испытания плугов ПФН-2 и ПФН-3 были проведены также на Центральной, Поволжской и Северо-Кавказской МИС.
Организована хозяйственная проверка и производственная эксплуатация различных вариантов плугов для гладкой вспашки в сельскохозяйственных предприятиях Московской, Ростовской, Брянской, Ярославской, Донецкой, Рязанской и др. областях.
В зерносовхозе "Манычский" сезонная наработка плугов ПФН-3 и ПФН-2 в некоторые годы превышала 1000 и 400 гектаров соответственно. Рядовая хозяйственная эксплуатация некоторых макетных образцов плугов для гладкой пахоты достигает 7-10 лет. Так, в совхозе им. Островского Ростовской области плугом ПФН-2 (к трактору класса 3) в 1988-1995 гг. обработано около 3500 гектаров. Данный опыт свидетельствует о реальных возможностях широкого применения новой технологии гладкой вспашки и необходимости промышленного производства плугов для ее осуществления.
В содружестве с ДЗНИИСХ в условиях стационарного опыта были осуществлены многолетние исследования технологии гладкой вспашки в сравне нии с традиционными способами основной обработки почвы, на основе чего были разработаны рекомендации по внедрению новой технологии гладкой вспашки в условиях Приазовья.
Модели и натурные образцы различных вариантов плугов демонстрировались: на ВДНХ СССР в 1987-1990 гг.; на международных выставках: "Сельхозтехника - 90" (Москва, Экспоцентр) в 1990 г., "Советские изобретения, патенты, лицензии" (Хельсинки, Финляндия; Бухарест, Румыния) в 1990 г., "Токайское подворье" (Сегеж, Венгрия) в 1992 г., "Экспо -94" (Будапешт, Венгрия) в 1994 г.; на выставках новой техники Госагропрома СССР и Минсельхозпрода РФ: ВИМ в 1987-1988 гг., Подольская МИС в 1989 г., Северо-Кавказская МИС в 1994 г, Центральная МИС в 1998 г.; на межрегиональных выставках: в ДЗНИ-ИСХ в 1989-1993 гг, в ПФ НАТИ в 1988-94 гг, в ОАО ВИСХОМ в 1991 г.; на ВВЦ РФ: "Технология-97", "Наука и производство" в 1997 и 2003 гг.
За участие в создании и внедрении новых конструкций плугов для гладкой вспашки автор диссертации награжден тремя медалями ВДНХ СССР и ВВЦ РФ, дипломами выставок.
Основные положения работы доложены и одобрены на научных конференциях МГАУ им. В.П. Горячкина в 1987-2004 гг.; на НТС: ГСКБ "Почвомаш" (Одесса) в 1987-1989 гг, ОАО ВИСХОМ в 1987-1989 гг, Сев.-Кав. МИС в 1988 г. Ярославского АПК в 1990 г.; Международных конференциях: памяти В.П. Горячкина (МГАУ) в 1998 г, "Наукове фахове видання" (Украина, Мелитополь, ТДАА) в 2001 г.
Основное содержание диссертации опубликованы в 34 научных работах, в том числе: 10 статьях, 14 научных отчетах, 8 описаниях к авторским свидетельствам, двух описаниях к промышленным образцам.
В настоящей диссертации изложены результаты исследований и разработок, выполненных в 1987-2005 гг. лично автором и в соавторстве при непосредственном участии автора. В реализации научных разработок и решении отдельных задач в различные годы активное участие принимали: В.В. Шаров, Ю.В. Алексеев, М.С. Максименко, В.А. Тумасов, В.А. Мамчур, А.О.Жидков, Ю.К. Новиков, Ф.К. Самарин.
Объектами исследований настоящей диссертации являются: процесс оборота почвенного пласта в собственной борозде; рабочие поверхности технологического модуля: корпуса - заплужника, геометрическая форма оборачиваемого пласта, параметры рабочих органов, компоновочные и конструктивные схемы плугов.
На защиту выносятся: обоснование альтернативной технологии гладкой вспашки, основанной на технологическом процессе оборота несжимаемого почвенного пласта в габаритах собственной борозды; параметры рабочих поверхностей корпуса и заплужника; принципы и параметры взаимного размещения смежных технологических модулей "корпус-заплужник"; схемы, конструкции и показатели работы плугов для гладкой вспашки к тракторам класса 5.
