Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшими задачами сельскохозяйственного производства являются рациональное использование земельных и водных ресурсов, повышение плодородия малопродуктивных почв (солонцовых, эродированных, тяжелых по механическому составу и др ), увеличение урожайности сельскохозяйственных культур
Постоянное отчуждение из землепользования части пахотных земель (под строительство населенных пунктов, водохранилищ, дорог и т д) требует ускоренного решения проблемы коренного улучшения малопродуктивных почв
Наиболее распространенным и эффективным методом мелиорации неблагоприятных для земледелия почв является агробиологический, основанный на применении глубоких мелиоративных обработок специальными орудиями Задача их состоит в том, чтобы максимально сохранить естественное плодородие гумусового слоя, а свойства нижележащих (например, солонцового и карбонатного) подвергнуть коренным изменениям, обеспечив при этом задержание талых и ливневых вод и защиту верхнего слоя от эрозии (ветровой, водной, ирригационной)
В наибольшей степени удовлетворяют агротребованиям к основной обработке солонцовых, дифлируемых и эродированных почв комбинированные подпокровные фрезерователи (КПФ), особенность которых состоит в том, что их основной рабочий орган фрезерного типа работает в условиях полного заглубления (под покровом) В результате сохраняется на поверхности поля верхний гумусовый слой, стерня и дернина, что существенно уменьшает эрозию и дифляцию почв
Многолетние исследования, проводимые в ДонГАУ профессором В П Калиниченко по оценке эффективности последствия мелиоративных обработок с использованием КПФ, показывают их существенную эффективность во времени В течение 25-30 лет на опытных участках в Дубовском районе обеспечивается стабильная прибавка урожая зерновых культур
В связи с изложенным, актуальна разработка модели функционирования и методов проектирования КПФ В частности, недостаточно изучены вопросы силового взаимодействия фрезерных рабочих органов с почвогрунтом в условиях их полного заглубления, оптимизации их геометрических и кинематических параметров, взаимосвязи параметров с показателями качества обработки
Цель работы повышение эффективности функционирования подпокровного комбинированного фрезерователя для основной обработки малопродуктивных эродированных почв по критериям агротехники и энергосбережения
Объект исследований: процесс подпокровной обработки почвы рабочим органом фрезерного типа с горизонтальной поперечной осью вращения фрезерного барабана
Предмет исследований: закономерности процесса подпокровного фрезерования почвы комбинированным орудием, зависимость показателей
качества почвообработки и энергозатрат от факторов, определяющих свойства фрезерного рабочего органа и условия его функционирования
Методика исследования. Для достижения поставленной цели использовались основные положения классической механики, вариационного исчисления, априорного ранжирования, математической статистики, статистической динамики, комплексных показателей качества с применением функции желательности Обработка результатов теоретических и экспериментальных исследований выполнялась с использованием систем компьютерной математики
Научная новизна. Процесс силового взаимодействия подпокровного рабочего органа безвального типа с почвой рассмотрен с использованием вариационного исчисления Выявлены закономерности процесса подпокровной обработки почвы комбинированным агрегатом в режиме чистого фрезерования и с предварительным рыхлением Получены аналитические зависимости для определения составляющих баланса мощности на подпокровное фрезерование, учитывающие конструктивные параметры рабочего органа, параметры кинематического режима, физико-механические свойства разрабатываемой почвенной среды Установлены закономерности распределения почвенных частиц по глубине обработки, построены корреляционные функции и спектральные плотности при работе подпокровного фрезерования с учетом условий фрезерования почвы
Основные положения, выносимые на защиту:
-результаты теоретических исследований процесса комбинированной подпокровной обработки почв с использованием фрезерного рабочего органа безвального типа,
-рациональные конструктивные и кинематические параметры фрезерного рабочего органа,
-ранжирование факторов, влияющих на энергоемкость процесса подпокровной обработки,
-результаты экспериментальных исследований процесса подпокровного фрезерования по показателям энергоемкости и качества обработки
Практическая значимость работы Полученные аналитические зависимости могут бьпъ использованы при проектировании фрезерных рабочих органов, работающих при полном заглублении Разработанный макетный образец перспективен для коренного улучшения малопродуктивных почв подпокровными фрезерователями, обеспечивает в сравнении с отвальной и плоскорезной обработкой увеличение урожайности зерновых культур соответственно на 36,1 и 20 % за счет улучшения водно-физических свойств почв
Результаты исследований могут быть использованы конструкторскими бюро НИИ и заводов-изготовителей почвообрабатывающей техники
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, одобрены и рекомендованы к публикации на международных научно-практических конференциях ДонГАУ (2005-2008 гг)
Публикации Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах, из них две статьи — в изданиях, рекомендованных ВАК
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 100 наименований, в том числе 2 на иностранном языке, содержит 184 страниц машинописного текста, 62 рисунка, 8 таблиц, 7 приложений
