Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ,.. 12
1.1. Краткая почвенно-климатическая характеристика советской субтропической зоны 12
1.2. Обоснование необходимости внесения органических удобрений в чайные плантации 16
1.3. Характеристика органических удобрений, применяемых в чайных плантациях, их приготовление и хранение... 20
1.4. Обзор технических средств, применяемых для внесения органических удобрений. 24
1.5. Характеристика объекта механизации, цель и задачи исследования 30
Выводы по первой главе... 34
ГЛАВА 2 ПОДБОР И ОБОСНОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА, РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА И СХЕМЫ РАБОТЫ МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ В МЕЖДУРЯДЬЯ ЧАЯ 35
2.1. Обоснование рационального способа и подбор средств мобильной энергетики для внесения органических удобрений (торфокомпоста) в междурядья чая. 35
2.2. Выбор и обоснование рациональной технологической схемы работы машины для внесения органических удобрений (торфокомпоста) в междурядья чая 3
2.3. Подбор и обоснование рациональной схемы движения машины во время внесения
органических удобрений в междурядья чая 44
Выводы по второй главе. 46
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ В МЕЖДУРЯДЬЯ ЧАЯ 49
3.1. Определение скорости цепочно-планчатого транспортера и ширины выносного ленточного транспортера машины 49
3.2. Траектория движения частиц удобрений на выносном ленточном транспортере машины 53
3.3. Параметры свободного падения частиц органических удобрений при переходе от
выносного транспортера на лоток распределителя. 58
3.4. Движения частиц удобрений на лотке распределителя. 63
3.5. Определение высоты выпускной щели бункера, живого сечения лотка распределителя машины и ширины разбрасывания удобрений в междурядьях чая 72
3.6. Анализ энергозатрат внесения органических удобрений в междурядья чайных шпалер 77
Выводы по третьей главе 80
ГЛАВА 4 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОРФОКОМПОСТА В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ 82
4.1. Программа работ и объект исследования 82
4.2. Методика и результаты исследования физико-механических свойств торфокомпоста в условиях повышенной влажности субтропической зоны страны 84
4.3. Методика исследования выносного транспортера и лотка распределителя 96
4.4. Методика агротехнической оценки работы машины 97
Выводы по четвертой главе. 98
ГЛАВА 5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧИХ
ОРГАНОВ И МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ТОРФОКОМПОСТА В МЕЖДУРЯДЬЯ ЧАЯ И ИХ АНАЛИЗ 100
5.1. Исследование работы выносного транспортера машины. 100
5.2. Исследование работы лотка распределителя машины... 103
5.3. Экспериментальные исследования и лабораторно-по-левые испытания машины для внесения торфокомпоста в междурядья чая. 106
5.4. Определение неравномерности распределения органических удобрений в междурядьях чая методом планирования экспериментов 129
5.5. Результаты энергетических исследований работы машины для внесения торфокомпоста в междурядья чая 137
Выводы по пятой главе 143
ГЛАВА 6 РЕЗУЛЬТАТЫ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ТОРФОКОМПОСТА В МЕЖДУРЯДЬЯ ЧАЯ 146
6.1. Результаты хозяйственных испытаний машины 146
6.2. Расчет экономической эффективности машины для внесения торфокомпоста в междурядья чайных плантаций 148
Выводы по шестой главе 153
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 154
ЛИТЕРАТУРА 158
ПРИЛОЖЕНИЯ 168
- Краткая почвенно-климатическая характеристика советской субтропической зоны
- Обоснование рационального способа и подбор средств мобильной энергетики для внесения органических удобрений (торфокомпоста) в междурядья чая.
- Определение скорости цепочно-планчатого транспортера и ширины выносного ленточного транспортера машины
- Методика и результаты исследования физико-механических свойств торфокомпоста в условиях повышенной влажности субтропической зоны страны
- Исследование работы выносного транспортера машины.
Введение к работе
Чайная культура в СССР возделывается в субтропической зоне страны, которая является самой северной зоной субтропического земледелия мира и в основном сосредоточена на Черноморском побережье Кавказа, территория которого весьма ограничена.
В настоящее время общая площадь чайных плантаций страны насчитывает 76,0 тыс.га, в т.ч. 61,4 тыс. га листосборных. Существенное увеличение площадей под чайную культуру в обозримом будущем не предоставляется возможным.
Основным производителем чайного сырья в стране является Грузинская ССР, на долю которой приходится около 84$ чайных плантаций и 94$ собираемого в Союзе чайного листа. Общая площадь листосборных чайных плантаций республики за прошедшую X пятилетку незначительно возросла и по данным паспортизации 1979 года в настоящее составляет 55,3 тыс.га.
Чайная культура в нашей стране имеет более чем вековую историю. Первые посадки чая на Черноморском побережье появились еще в первой половине прошлого века. Однако чаеводство, как самостоятельная отрасль сельскохозяйственного производства страны, сформировалось в тридцатые годы нашего столетия, когда и была заложена основная промышленная часть чайных плантаций, средний возраст.которых в настоящее время превысил 50 лет.
Несмотря на солидный возраст чайных плантаций и ограниченные территориальные возможности субтропической зоны, чаеводство является одной из быстроразвивающихся отраслей сельского хозяйства страны. Так, например, производство сырья только по Грузинской ССР за предыдущую пятилетку возросло более чем в 1,5 раза и в 1981 году составило 524,6 тыс.тонн; таким обра-
7 зом, по сравнению с 1970 годом рост составил 202,6$. В 1982 году валовой сбор чайного листа достиг 535 тыс. тонн, а в 1983 году запланированный объем равен 550 тыс.тонн.
Рост производства чайного листа в основном происходит за счет увеличения погектарной урожайности чайных плантаций без существенного увеличения площадей последних. Так, например, среднегодовой прирост производства чайного листа за 1970... 1981 гг. составил 9,3$, а за 1975...1981 гг. - 9,5$; среднегодовой прирост средней погектарной урожайности чайных плантаций республики за тот же период составлял 9$. Известным постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О мерах по увеличению производства южных и субтропических культур и ускоренному развитию сельского хозяйства в Грузинской ССР" от 27 сентября 1979 года № 896 предусматривается(еще большее увеличение производства чая с доведением объемов заготовок листа до 700 тыс.т к 1990 году.
Учитывая, что чайное растение предъявляет повышенные требования к почве и вызывает ее сравнительно быстрое обеднение, легко убедиться, что последнее в значительной степени зависит от уровня агротехники возделывания культуры чая: своевременного внесения органических удобрений (торфокомпоста и др.) в междурядья, применения современных высокоэффективных методов и приемов подрезки и сбора листа и другие.
Высококачественный и обильный урожай обычно дают те чайные плантации, где созданы оптимальные условия для роста растений. Многолетним упорным трудом советских ученых и специалистов-практиков разработана рациональная система плодородия чайных плантаций, в которой важное место занимает внесение органических и минеральных удобрений /2, 8, 35, 41, 61/.
Органические удобрения на чайных плантациях обычно вносятся осенью или ранней весной /2/ тогда, когда в субтропических зонах часто выпадают дожди и сравнительно высока относительная влажность воздуха, что отрицательно влияет^на физико-механические свойства удобрений и вызывает залипание ими рабочих органов машин.
Особенно трудоемким и даже практически невозможным является ручное внесение органических удобрений в междурядья полноурожайных плантаций чая, в основном из-за агротехнически требуемых больших доз их внесения и труднодоступности для проезда машин.
В этой связи стала актуальной разработка и внедрение в производство новых технологических схем и рабочих органов машин для механизированного внесения органических удобрений в междурядья полновозрастных чайных плантаций в условиях повышенной влажности субтропической зоны страны, что и легло в основу настоящей диссертационной работы.
Из органических удобрений на чайные плантации наиболее благоприятное воздействие оказывает применение навоза, но ввиду его нехватки применяются и торфокомпосты /35/.
Целью настоящей диссертационной работы является изыскание, исследование и разработка рациональной технологии механизированного внесения органических удобрений (торфокомпоста) в междурядья чайных шпалер, рабочих органов и соответствующей машины, а также их оптимальных технологических, кинематических и конструктивных параметров: І* Диссертационная работа выполнена согласно отраслевого координационного плана ВНИИ Горсельмаш по теме В 72.056.1-77 "Изыскание и исследование рабочих органов машины для внесения
9 торфокомпоста в междурядья чая", а также в рамках координационного плана совместных работ ВНИИ Горсельмаш Минсельхозмаша СССР и ВНИИЧиСК МСХ СССР по обеспечению разработки системы машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на I98I...I985 гг. и на перспективу до 1990 года,
2. Изыскание и исследование рабочих органов машины для вне сения органических удобрений в междурядья чая были предусмотрены постановлением ЦК КП Грузии и Совета Министров Грузинской ССР от 25.11,75 г. "О состоянии механизации сельскохозяйственных работ в Грузинской ССР и мерах по дальнейшему повышению ее уровня" и соответствующим приказом Минсельхозмаша СССР от 27.10,75г. № 424 "О мерах по ускорению создания и развития производства машин для механизации работ в горном земледелии, чаеводстве и табаководстве".
3. В результате проведенных по диссертационной работе ис следований: на специально оборудованном стенде впервые были изучены физико-механические свойства торфокомпоста в условиях повышенной влажности субтропической зоны; разработана рациональная технология механизированного внесения торфокомпоста в междурядья чайных шпалер; разработаны рабочие органы машины для внесения торфокомпоста в междурядья чая, новизна которых защищена авторским свидетельством № 865178 "Аппарат для внесения органических удобрений в междурядья чая" и двумя заявками на изобретения; - разработаны и утверждены в установленном порядке ру ководством МСХ СССР и Госкомсельхозтехники СССР агротехнические требования на машину для внесения органических удобрений в меж-
10 дурядья чайных насаждений (№777 от 27 октября 1980 года); - определены оптимальные значения технологических, кинематических и конструктивных параметров рабочих органов машины для внесения торфокомпоста в междурядья чая.
По решению межведомственной комиссии в Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на I98I...I985 годы и на перспективу до 1990 года внесена новая позиция Р 75.22 "Машина для внесения торфокомпоста (органических удобрений) в междурядья чая".
Экспериментальные исследования работы рабочих органов и испытания образцов машины для внесения органических удобрений в междурядья чайных шпалер проведены в им. СМ. Кирова Лайтурском чаеводческом совхозе-техникуме Махарадзевского района Грузинской ССР и Цецхлаурском чаеводческом совхозе Кобулетского района Аджарской АССР.
Испытания машины для внесения торфокомпоста в междурядья чайных шпалер показали, что она более чем в 20 раз повышает производительность труда и годовой экономический эффект от применения одной машины составляет 2 714 pytf.
Практическая ценность представленной диссертационной работы подтверждается тем, что результаты проведенных исследований внедрены в ОКР. Разработано и утверждено в установленном порядке техническое задание (ТЗ №639/116613/1267 от 15.06.81 г.) на проектирование и внедрение в производство нового изделия "Машины для внесения органических удобрений в междурядья чайных насаждений" марки МШ-І.
Разработка конструкций (окончание ОКР) и внедрение в производство "Машины для внесения органических удобрений (торфокомпоста) в междурядья чая" (позиция Р. 75.22) предусмотрено приказом
Министра тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР от 15.04.83 г. № 100 "О мерах по дальнейшему повышению технического уровня и качества машин и оборудования для сельского хозяйства, улучшению использования, увеличению производств и поставок их в 1983...1990 гг." и соответствующего постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 4 апреля 1983 г. № 271.
Краткая почвенно-климатическая характеристика советской субтропической зоны
Как известно, советские субтропики являются самыми северными субтропиками мира, что накладывает свои особенности на сельскохозяйственное производство этой зоны. Климат субтропических районов страны в целом и в частности Грузинской ССР, которая охватывает их основную часть, непосредственно граничащую с умеренным поясом влияния Черного моря и главного Кавказского хребта, благоприятствует возделыванию чая и других ценных субтропических культур. Сказанное обусловливает обилие осадков, высокую влажность воздуха и сравнительно мягкую зиму.
Однако, несмотря на умеренный климат зоны в целом, периодически имеют место холодные, а иногда и сравнительно суровые зимы, вызывающие даже гибель цитрусовых растений. В субтропической зоне нет мертвого зимнего периода, особенно для вечнозеленых субтропических растений, только выражена смена времен года.
В субтропической зоне Западной Грузии среднегодовая температура редко бывает ниже 7...8С. Средняя температура самого холодного месяца - января - чаще выше 4С, а средняя температура осенних месяцев составляет I5...I6C, что на 3...40 выше средней температуры весенних месяцев /88 /.
Средняя температура самого теплого месяца года достигает 20...22, а средняя суточная температура бывает 21...23, в ред ІЗ ких случаях выше.
В Аджарии и іурии за год выпадает 2000.,.2500 мм осадков, а в Абхазии - около 1500 мм (табл,1.1). Средняя относительная влажность воздуха Аджарии и іурии составляет 80$, в Абхазии -72...75$. В засушливые периоды относительная влажность воздуха падает до 45...40$ (табл.1.2).
Распределение осадков в течение года в субтропической зоне неравномерное, большее количество выпадает в осенне-зимние месяцы, поэтому часто весной и в начале лета (июнь) иногда наступают продолжительные засухи и дефицит влаги в почве и воздухе сопровождается необходимостью полива чайных плантаций.
Субтропическая зона Западной Грузии отличается весьма пестрым почвенным составом; распространены почвы от типичных болотных до красноземов и мощных подзолов. Чайные плантации в основном заложены на красноземах и подзолистых почвах.
Обоснование рационального способа и подбор средств мобильной энергетики для внесения органических удобрений (торфокомпоста) в междурядья чая
Анализ основных технологических и конструктивных параметров применяемых отечественных и зарубежных средств мобильной энергетики и машин для внесения органических удобрений показывает, что из-за больших габаритных размеров и сравнительно низкого клиренса, они не вписываются в междурядья чайных шпалер и не могут быть использованы для внесения органических удобрений в полновозрастные чайные плантации.
Машина для внесения органических удобрений в междурядья чайных шпалер должна вписываться в междурядья чая, осуществлять равномерное распределение удобрений и не допускать повреждение кроны куста и отдельных веток.
Еще в 1955 году в лаборатории почвообрабатывавщих машин бывшего ГСКБ по машинам для чая, субтропических культур и горного земледелия (г.Тбилиси) был разработан и изготовлен аппарат для внесения торфокомпоста в чайные плантации, который был испытан в Лайтурском чаеводческом совхозе Махарадзевского района Грузинской ССР. Разбрасыватель прицепной (П. I. ), агрегатирует-ся с горно-равнинным самоходным шасси ГС-1,5; кузов машины двух секционный для одновременного внесения удобрений в два междурядья /73/.
В процессе испытаний были обнаружены конструктивные недостатки. Основным недостатком торфоразбрасывателя являлось затрудненное маневрирование агрегата при заездах и выездах из шпалер ввиду наличия малых разворотных полос в начале и конце гонов. Это приводило к неизбежной езде по чайным кустам, вызывая их недопустимое повреждение /73/.
В дальнейшем был разработан навесной двухрядный вариант, недостатком которого являлось то, что из-за большой нормы внесения удобрений агрегату многократно приходилось возвращаться для пополнения бункера и тем самым по несколько раз передвигаться по междурядью, где уже были внесены удобрения, что в условиях влажных субтропиков обусловило резкое повышение буксования агрегата. Агрегат с трудом или вообще не передвигался и вызывал деформацию и повреждение междурядий чайных шпалер.
Исходя из особенностей возделывания культуры чая, а также субтропической зоны, из-за больших доз внесения торфокомпоста, энергетическое средство для внесения органических удобрений в междурядья чая должно иметь повышенную проходимость, достаточную грузоподъемность и наименьшее давление на почву.
Определение скорости цепочно-планчатого транспортера и ширины выносного ленточного транспортера машины
При движении машины планки транспортера в бункере захватывают определенные порции удобрения и подают к дозирующей щели, откуда удобрения попадают на выносной ленточный транспортер, а затем через наклонно установленный лоток ссыпаются в междурядья чая. Количество подаваемых удобрений зависит от скорости транспортера, ширины и высоты выпускной щели.
Секундную подачу удобрений цепочно-планчатым транспортером можно выразить известным выражением / 9 /
Выносной ленточный транспортер необходимо устанавливать под цепочно-планчатым транспортером с учетом траектории падения удобрений, выброшенных планками из бункера, а также скольжения ї і выброшенной массы по транспортеру (рис.3.1.).
Методика и результаты исследования физико-механических свойств торфокомпоста в условиях повышенной влажности субтропической зоны страны
Физико-механические свойства удобрений в большей мере зависят от их влажности: с изменением влажности изменяется их сыпучесть и липкость, поэтому она приобретает решающее значение и становится одним из основных факторов. Со своей стороны степень влажности удобрения зависит от его гигроскопичности, что нами определено экспериментально в условиях Колхидской низменности.
Известны методы определения гигроскопичности удобрений /31/ и другие.
Гигроскопичность торфокомпоста в условиях Колхидской низменности нами была определена следующим образом. Для опыта было взято 15 кг торфокомпоста и помещено во дворе под палаткой. В тот же день из массы была взята проба в трехкратной повторности и определена его влажность методом высушки по известной формуле:
Через два дня также была определена влажность массы и так продолжалось в течение 10 дней. Результаты замеров приведены на рис.4.I.
С ростом влажности меняются основные параметры удобрения, влияющие на качественные и количественные показатели работы рабочих органов машины:
- объемная масса, что необходимо учитывать при определении нормы высева и емкости бункера машины;
- степень сыпучести;
- липкость, что в значительной мере влияет на равномерность высева удобрений и др.
Объемная масса зависит от удельной массы вещества, величины его частиц, наличия промежутков и пор между частицами и соотношения различных фракций в его составе, влажности и степени давления вышележащих слоев.
Определение объемной массы удобрения необходимо для расчета нормы высева и определения емкости бункера машины. Объемную массу торфокомпоста определили по известной методике /31/ при разной влажности и степени уплотнения. Результаты экспериментальных замеров приведены в графиках (рис.4.2.).
class5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧИХ
ОРГАНОВ И МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ТОРФОКОМПОСТА В МЕЖДУРЯДЬЯ ЧАЯ И ИХ АНАЛИЗ class5
Исследование работы выносного транспортера машины
Экспериментальные исследования работы выносного транспортера проводились с целью выбора и дальнейшей разработки его наиболее легкого, простого по конструкции и работоспособного варианта. Были разработаны конструкции, изготовлены образцы и проведены сравнительные испытания шнекового, ленточного и цепочно-планчатого вариантов выносного транспортера.
Исследования рабочих органов проводились по известной методике /79/ при двух значениях влажности торфокомпоста: 65$ и 80$, при скорости самоходного шасси 0,69 м/с.
Для определения неравномерности высева удобрений по ходу-агрегата устанавливали ячейки размерами 0,5x0,5x0,1 м (рис. П. 5.). Опыты проводились в трехкратной повторности. После прохода агрегата из каждой ячейки взвешивались удобрения с точностью до 10 г. Сводные показатели опытов и соответствующих вычислений, выполненных на ЭВМ "Наири" приведены в таблице 5.1, а результаты экспериментальных исследований равномерности высева торфокомпоста для разных типов выносных транспортеров в таблицах (П.7.).
