Содержание к диссертации
Введение
I. Машины и приспособления для внесения жидких удобрений
1.1. Машины для внесения жидких органических удобрений 8
1.2. Машины и приспособления для внесения жидких минераль- 1Я ных (азотных) удобрений 1.3. Машины и приспособления для внесения водного аммиака... 19
1.4. Техника для внутрипочвенного внесения жидких удобрений и других веществ
1.4.1. Машины для внесения в почву жидких удобрений 20
1.4.2. Машины и устройства для инъектирования в почву удобрительных растворов 25
1.4.3. Машины для внесения жидких органических удобрений 30
1.4.4. Цистерны для транспортировки и внесения в почву жидких органических удобрений 33
1.4.5. Состояние исследований уборки, переработки и утилизации навоза 34
1.4.6. Цель и задачи исследований 43
П. Предлагаемая система удаления, переработки и утилизации жидкого навоза 45
2.1. Система удаления и переработки жидкого навоза 45
2.2. Классификация способов внесения жидких органических удобрений 49
2.3. Агрегат для подпочвенного внесения жидких органических удобрений
III. Теоретические исследования процессов переработки и подпочвенного внесения жидкого навоза
3.1. Теоретические основы анаэробного брожения 56
3.2. Расчет параметров агрегата внесения жидких органических удобрений в почву 3.3. Расчет гидравлических сопротивлений при движении массы в кольцевых и прямолинейных каналах распределителя 61
3.4. Осредненная площадь проходного сечения отверстий распределителя 66
3.5. Гидравлические потери, связанные с сужением потока 67
3.6. Гидравлические потери в кольцевых поворотах 69
3.7. Гидравлические потери в кольцевых зазорах 73
3.8. Гидравлические потери в отверстиях распределителя 78
IV. Экспериментальные исследования перера ботки и утилизации жидких стоков в почву 85
4.1. Методика определения физико-механических свойств жидкого навоза после переработки 86
4.2. Экспериментальная установка метанового сбраживания 87
4.3. Схема экспериментальной установки распределения жидких органических удобрений 88
4.4. Методика определения глубины и ширины бороздки 90
4.5. Методика оценки функциональных показателей агрегата для внесения жидких органических удобрений
4.5.1. Выбор режимов работы 91
4.5.2. Методы определения условий испытаний 92
4.6. Методика определения неравномерности внесения жидких ор ганических удобрений в почву 98
4.7. Методика оптимизации основных параметров агрегата для
внесения жидких органических удобрений в почву 101
V. Результаты экспериментальных исследований 107
5.1. Определение физико-механических свойств переработанного жидкого навоза
5.1.1. Вязко-пластичные свойства жидкого навоза после метаново го сбраживания 108
5 Л .2. Реологические свойства жидкого навоза 111
5.2. Результаты исследований процесса метанового сбраживания... 112
5.3. Определение глубины и ширины бороздки 115
5.4. Выявление зависимостей, влияющих на степень подрезания растительных остатков, дисковых рабочих органов агрегата внесения жидких органических удобрений 117
5.5. Результаты оптимизации конструктивно-режимных параметров распределителя жидкого навоза в почву 118
VI. Производственная проверка результатов исследования. экономическая эффективность применения агрегата для подпочвенного внесения жидких органических удобрений 126
6.1. Производственная проверка агрегата для подпочвенного внесения жидких органических удобрений 126
6.2. Сравнительная экономическая эффективность применения
двух агрегатов для внесения жидких органических удобрений в 129
почву на лущение стерни
Общие выводы 137
Список литературы
- Техника для внутрипочвенного внесения жидких удобрений и других веществ
- Агрегат для подпочвенного внесения жидких органических удобрений
- Гидравлические потери, связанные с сужением потока
- Методика оценки функциональных показателей агрегата для внесения жидких органических удобрений
Введение к работе
Актуальность темы. Еще академик Прянишников Д.Н. указывал, что: «как бы не велико было производство минеральных удобрений, навоз никогда не потеряет своего значения, как одно из главнейших удобрений в сельском хозяйстве». Использование жидкого навоза в качестве органического удобрения является одним из эффективных способов повышения плодородия почв, поскольку ценность жидкого навоза как органического удобрения известна.
Проблема рационального использования огромных объемов жидкого навоза животноводческих комплексов требует совместных усилий научно-исследовательских и опытно конструкторских организаций, комплексного рассмотрения всех взаимосвязанных между собой факторов: экологического, экономического и социального характера.
В результате анаэробного сбраживания навоза разрушается клетчатка, значительное количество белкового азота переходит в аммиачный, доступный растениям, коагулирует органическое вещество. Кроме того, в процессе сбраживания ускоряется процесс разложения навоза, при этом гибнут семена сорных растений, гильменты, снижается порог запаха. Основное преимущество анаэробного сбраживания заключается в сохранении почти всего азота и переход значительной части его в легкоусвояемую растениями форму. Применение сброженной массы позволяет повысить урожайность полевых культур на 30...40%.
Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что наиболее рациональным способом использования жидкого навоза в качестве органического удобрения, является непосредственное внесение его на поля в переработанном виде, методом подпочвенного внесения.
Цель работы. Повышение эффективности использования жидких органических удобрений путем совершенствования агрегата для подпочвенного внесения.
Объект исследования. Технологический процесс переработки и внесения жидкого органического удобрения в почву мобильным агрегатом.
Предметом исследования является установление закономерностей взаимодействия рабочих органов агрегата с жидкими органическими удобрениями.
Методы исследований. В качестве основных методик использовались: теория планирования эксперимента, методы математического моделирования и анализа. Исследование физико-механических, технологических свойств и процесса подпочвенного внесения проводились в соответствии с ГОСТ и по частным методикам на лабораторных установках.
Научную новизну составляют:
- обоснование процесса подпочвенного внесения жидких органических
удобрений за счет использования рабочих органов распределителя и дисков
мобильного агрегата;
теоретическое описание процесса переработки жидкого навоза;
математическое описание процесса распределения и внесения с обоснованием параметров мобильного агрегата;
Практическая ценность работы заключается в разработке конструкции и обосновании оптимальных параметров агрегата для подпочвенного внесения жидких органических удобрений, позволяющих повысить эффективность использования жидких органических удобрений и улучшения экологической обстановки.
Реализация результатов исследования. Разработанный агрегат для подпочвенного внесения жидких органических удобрений прошел опытно-производственную проверку в ООО «БелАгроУчхоз» Белгородского района Белгородской области.
Предложенная конструкция агрегата для внесения жидких органических удобрений прията к внедрению Департаментом агропромышленного комплекса Белгородской области и заводом ОАО «Белагромаш-Сервис» г. Белгород.
Апробация. Результаты докладывались на: международных научно-производственных конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии с 2005 по 2009 гг.; международной форуме мо-
лодежи «Молодежь и сельскохозяйственная техника в XXI веке» в Харьковском государственном техническом университете сельского хозяйства, 2009 г.; научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской работы за 2008 г. «Совершенствование средств механизации для производства сельскохозяйственной продукции» в Курской государственной сельскохозяйственной академии, 2007 г.; научной конференции профессорско-преподавательского состава секции МПиПГТЖ Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2008 г.; научно-практической конференции работников агропромышленного комплекса Белгородской области, 2009 г.
Публикации результатов работы. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных работах, в том числе 2 входит в перечень ВАК РФ, 1 в зарубежном издании. Общий объем публикаций составляет 2,125 пл, из которых 0,825 принадлежит лично соискателю. Техническая новизна работы подтверждена 2 патентами РФ на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений.
Общий объем диссертации составляет 171 страницы, включая 34 рисунка и 20 таблиц. Список литературы состоит из 109 наименований
Техника для внутрипочвенного внесения жидких удобрений и других веществ
Применение жидких удобрений дает ряд экономических преимуществ: они дешевле твердых, особенно азотных, все операции их внесения можно полностью механизировать. Общие затраты труда, связанные с использованием жидких удобрений, включая все подготовительные операции, в 3-4 раза ниже, чем при внесении твердых удобрений.
В нашей стране за последнее время создано большое число машин для внесения жидких удобрений в почву [21,22,23].
Тракторный аммиачный подкормщик ПАТ-2,8 конструкции СКБ «Ростсельмаша» предназначен для внесения жидких азотных удобрений, преимущественно под овощные культуры, работает в агрегате с трактором Т-28 и культиватором КОН-2.8П. Он состоит из резервуара, компрессора, распределителя, запорного устройства со шлангом и рабочих органов. Из-быточное давление в резервуаре 0,25-1кгс/см . Производительность машины 1,4 га/ч. Глубина внесения до 16см.
Тракторный аммиачный подкормщик ПАТ-4,2 по конструкции такой же, как и ПАТ-2,8 (разница в рабочем захвате), устанавливается на культиватор КРН-4,2, агрегатируемый с тракторами «Беларусь», и предназначен для внесения жидких удобрений под пропашные культуры, в частности под кукурузу.
Аммиачный компрессорный подкормщик ПАК-2,8 используют для внесения аммиакатов и аммиачной воды под овощные культуры. Его монтируют на культиваторе КОН-2,8М. Основными узлами являются резервуар, компрессор, коммуникации, регулировочные устройства и рабочие ор-ганы. Избыточное давление в резервуаре 0,5-1.0 кг/см". Рабочими органами данной машины являются питательные трубки со сменными пластмассовыми колпачками на концах. Трубки крепятся к стойкам подкормочных ножей. Глубина внесения 17см. Расход жидких удобрений 60-22-л/га. Вместимость резервуара 300л. Производительность 1,34га/ч.
Удобритель аммиачной воды УАВ-4 служит для внесения в почву аммиачной воды под посевы хлопчатника как во время предпосевной обработки, так и подкормок. Машина ставится на навесной культиватор НКУ-4-6А, агрегатируемый с тракторами ДТ-24-3 или Т-28Х. Основные узлы машины: плунжерный насос, резервуары, регулятор давления, запорный клапан, распределитель и рабочие органы, каждый из которых состоит из долота, к тыльной части которого прикреплена питательная трубка. Емкость двух резервуаров 700л. Производительность 1,35га/ч.
Во многих хозяйствах используется высокоэффективное органическое удобрение-навозная жижа, которую часто вносят одновременно с минеральными удобрениями. Для таких работ применяют всевозможные удобрители[24].
Прицепной подкормщик-разбрасыватель ПРЖ-1,7 конструкции ВИМ предназначен для внесения в почву навозной жижи и аммиачной воды перед посевом и во время подкормки.
Машина, агрегатируемая с тракторами «Беларусь», состоит из прицепной цистерны, устройства для ее заправки удобрительной жидкостью и создания давления в резервуаре и подкормочных ножей, приспособленных для внесения жидких удобрений в почву.
Рабочие органы машины укреплены на брусе культиватора КРН-4.2 или КРУ-5.4. К рыхлительным долотам и подкормочным ножам культиватора приварены стальные трубки. К их верхним концам присоединены питательные шланги, а к нижним - сменные наконечники диаметром 1,0, 1.5, 2,0 или 4мм с тремя отверстиями каждый. Емкость резервуара 177л. Избы-точное давление в резервуаре 0,5кгс/см". Глубина внесения до 17см. Про изводительность машины 1,6га/ч.
Навесной жидкостный подкормщик-растениепитатель ПНЖ-2.8/4.2 конструкции ВИМ служит для внесения в почву аммиачной воды и навозной жижи, причем используется поливное устройство рассадопосадочных машин, агрегатируемых с тракторами «Беларусь».
Рабочие органы подкормщика состоят из питательной трубки с наконечником в виде насадки с калиброванным отверстием. Они крепятся к подкормочным ножам, стрельчатым лапам или рыхлительным долотам культиваторов. Емкость резервуара машины 1000л. Избыточное давление жидкости в наконечнике 0,225кгс/см . Глубина внесения 12см. Производительность машины 1,7га/ч.
Цистерна подкормщик-растениепитатель ЦПР-0,75 конструкции СКБ Северо-Запада рассчитана на подкормку растений навозной жижей и растворами минеральных удобрений. Машина навешивается на самоходное шасси Т-16. Она состоит из цистерны, насоса, вакуумно-питательной магистрали и рабочих органов, изготовленных в виде трубчатых сошников, укрепленных на брусе, который установлен под рамой самоходного шасси. Емкость резервуара машины 750л. Жидкость в наконечнике поступает самотеком. Глубина внесения удобрений 17см. Производительность 1,4га/ч.
Машина состоит из двух резервуаров, универсальной навески, шестеренчатого насоса, всасывающей и нагнетательной коммуникаций и вакуумного устройства с эжектором, универсальной штанги, сменных рабочих органов. Она монтируется на культиваторах ЗКПН-3, ЗКПН-2, КПН-4А, КПН-4,2, КПУ-4.2 или КРСШ-2.5. Емкость резервуаров 560л. Глубина внесения до 17см. Производительность машины 2га/ч.
За рубежом производится большое количество специальных (в основном прицепных) машин и приспособлений для внесения в почву жидких удобрений (резервуары для удобрений у прицепных машин больше, чем у полунавесных)[25,26,27]. Аналогичной конструкции (рисунок 8) другая чехословацкая машина МТЗ-8 для внесения в почву аммиакатов. Ее резервуар, в отличие от существующих на зарубежных машинах подобного типа, изготовлен из специального материала-стеклянного ламината. Ширина захвата МТЗ-8 3.2м. Число рабочих органов 6 или 8, емкость резервуара 590л. Производительность машины 0,4 га/ч [6].
Американская фирма «Трайко» выпускала прицепную машину для глубинного и поверхностного внесения жидких удобрений. На раме машины установлен алюминиевый резервуар и шарнирно закрепленный, брус на котором смонтированы подкормочные ножи с пружинными стойками. Ширина захвата при внесении удобрений в почву 2,5 и 4,2м.[28,30,31].
Фирма «Кларк» (США) выпускает полунавесную машину для внесения в почву жидкого аммиака. Она состоит из легкой рамы и резервуара с арматурой, распределителя-дозатора редукционного типа и рабочих органов. Подкормочные лапы крепятся на пружинных стойках. Ширина захвата машины 2,4м. Число рабочих органов до 12; емкость резервуара 450л.
Полунавесная машина американской фирмы «Джон Блу» для внесения в почву жидкого аммиака отличается от машины фирмы «Кларк» тем, что оснащена дозирующим насосом. На ней можно устанавливать сменные резервуары емкостью 226 и 378л [6].
Польская навесная машина РА-1 для внесения в почву аммиачной воды состоит из навесного культиватора, на котором смонтировано по два резервуара, насоса и распределителя. Рабочие органы-подкормочные стрельчатые лапы. Ширина захвата машины 2.4м, число рабочих органов до 16, емкость резервуаров 120л.
Агрегат для подпочвенного внесения жидких органических удобрений
Разработанная нами система позволит повысить эффективность переработки навоза, создать комфортные условия для содержания животных и обслуживающего персонала, а также внедрить действенную систему выгрузки навоза, получить биогаз, повысить качество биологических удобрений, улучшить экологическую обстановку на животноводческой ферме и комплексе[81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91].
Система удаления, переработки и утилизации жидкого навоза (положительное решение Федеральной службы по интеллектуальной собственности №2008. 113885/12) состоит из скребкового транспортера, поперечного канала, бункера, поршневого насоса, трубопровода для удаления навоза, двух заглубленных метантенков, хранилища для переработанного навоза (рисунок 9). При этом метантенки выполнены цилиндрическими, в верхней части, которых установлены гофрированные газгольдеры для накопления газа. Внизу метантенки имеют устройства, предназначенные для подогрева навоза. Так же есть система, которая служит для разбивания корки, образующейся на поверхности навоза. Дно хранилища (лагуны) для переработанного навоза выполнено из прорезиненной ткани. Имеют преимущество частные случаи конструктивного исполнения, в которых: - метантенк выполнен заглубленным в землю; - метантенк выполнен объемом, достаточным для обеспечения вмести тельности 12-дневного выхода навоза с фермы КРС и 26-дневного со сви новодческой фермы; - форсунки, системы, обеспечивающие однородность массы жидкого наво
за, располагают в нижней части емкости метантенка (для свиного навоза), а для навоза КРС форсунки располагают в верхней части емкости.
Она состоит: из животноводческого помещения 1 (рисунок 9); зоны содержания животных 2; дельта скребкового транспортера 3; поперечного канала 4; навозоприемника 5; насосов 6, 8; трубопроводов 7, 9; метантенки 10; насоса 11; лагуны 12; прорезиненной ткани 13; емкости агрегата 14 и агрегата для подпочвенного внесения навоза 15; газораспределительной станции 16; гибкого перекрытия лагуны 17. 1-животноводческое помещение, 2-зона содержания животных, 3-дельта скребковый транспортер, 4-поперечный канал, 5-навозоприемник, 6,8-насосы, 7,9-трубопроводы, 10-метантенки, 11-насос, 12-лагуна, 13-прорезиненная ткань, 14-емкость агрегата, 15-агрегат для подпочвенного внесения навоза, 16-газораспределительная станция, 17-перекрытие лагуны. Рисунок 9 - Система удаления, переработки и утилизации жидкого навоза.
Жидкие стоки из зоны содержания животных 2 с помощью транспортера 3 поступает в поперечный канал 4 и самотеком в навозоприемник 5, при этом, навоз имеет влажность 94-97% (от комплексов по производству свинины). Насосом 6 через трубопровод 7 происходит смыв канала 4 водой от остатков навоза (рисунок 10). Насос 8 через трубопровод 9 подает навоз в метантенки 10. а насос И из метантенок 10 подает навоз в лагуну 12. Емкость агрегата 14 наполняется навозом из лагуны 12 и производится подпочвенное внесение навоза. Подпочвенное внесение навоза обеспечивается агрегатом для подпочвенного внесения навоза 15.
В двухкаскадные метантенки 10, которые выполнены заглубленными (рисунок 11), по трубопроводу 23, подается горячая вода для обеспечения мезофильного и термофильного процесса сбраживания навоза. Трубопровод 16 соединяет нижнюю часть первой метантенки с верхней частью второй метантенки. Насосом 17 через трубопровод 18 навоз подается к форсункам 19, обеспечивая предотвращение навозной корки в верхней части метантенка 10. Насос 21 (рисунок 11) перекачивает переработанный навоз в лагуну 12 (рисунок 9). Метантенки работают следующим образом. Выделившийся метановый газ собирается в газгольдере 20 (рисунок 11), а затем поступает к газораспределителю. Д А-А —-Н 3 7 6 3-транспортер, 4-канал, 5-навозоприемник, 6,8-насосы, 7-трубопровод. Рисунок 10 - Разрез поперечного канала животноводческого помещения. Газораспределители соединены между собой трубками 22 и соединяются с газовой подстанцией. Суточная порция навоза, поступающий из животноводческого помещения 1 (рисунок 9) после заполнения метанте-нок на 13-й день по трубопроводу 9 в метантенк 10, вытесняет по принципу сообщающихся сосудов часть навоза по трубопроводу 16 в метантенк второй ступени. Процесс переработки навоза в метантенке второй ступени аналогичен с процессом, протекающим в метантенке первой ступени. Заполнение метантенка 10 производят в течение 12 дней. По трубопроводу 23 подают горячую воду к нагревательному устройству для нагревания навоза до температуры 33-54С. 20 19 17 20 9-трубопровод, 10-метантенки, 11,17-насосы, 16-переливной трубопровод, 18-трубопровод, 19-форсунки, 20-газгольдер, 22-газовый трубопровод, 23-трубопровод горячей воды. Рисунок 11 - Поперечный разрез двухкаскадных метантенок. Порцию переработанного навоза, равную по объему суточного выделения его из животноводческого помещения, насосом по трубопроводу перекачивают в хранилище. Процесс метанового сбраживания жидкого навоза от крупного рогатого скота длится 24-26, а от свиней 32-36 суток.
Таким образом, предлагаемая технология и конструктивные предложения позволят повысить эффективность переработки навоза, создать комфортные условия для содержания животных и обслуживающего персонала, а так же внедрить действенную систему выгрузки навоза, получить биогаз, повысить качество биологических удобрений, улучшить экологическую обстановку на животноводческой ферме и комплексе. Агрегатом производят подпочвенное внесение навоза.
Гидравлические потери, связанные с сужением потока
На втором этапе при участии кислотообразующих бактерий происходит дальнейшее разложение с образованием органических кислот и их солей, а также спиртов, С02 и Н2 , а затем H2S и NH3. Окончательное бактериальное преобразование органических веществ в С02 и СН4 осуществляется на третьем этапе процесса (метановое брожение). Кроме того, из С02 и Н2 образуется в дальнейшем дополнительное количество СЕЦ и Н2. Эта реакция протекает одновременно, причем, метанообразующие бактерии предъявляют к условиям своего существования значительно высокие требования, чем кислотообразующие. Так, например, они нуждаются в абсолютно анаэробной среде и требуют более длительного времени для воспроизводства.
Основными факторами, влияющими на процесс брожения являются: температура, содержание кислот рН, ингибиторы, питательные средства, состав газа, концентрация твердых частиц и состав исходного материала.
Сегодня основные требования по внесению ЖОУ, принятые Евросоюзом, включают следующие пункты [6]: - максимальное количество азота 125-175кг; - максимальное количество фосфатов 125кг; - внесение с минимальной эмиссией газообразного азота; - ограничение по сезону внесения элементов питания, отказ от зимнего внесения. Наиболее перспективным способом внесения ЖОУ является пунктирное внесение в почву, которое исключает эмиссию азота в атмосфе-ру[92,93,94]. Пунктирное внесение ЖОУ обеспечивается распределителем (рисунок 16).
Такой способ внесения и механизм его осуществления позволит предотвратить эмиссию азота в атмосферу, особенно при внесении на склонах. а) общий вид, б) варианты бегунка распределителя 1 - корпус распределителя, 2 - входной патрубок, 3 - выходные патрубки, 4 - бегунок распределителя. Рисунок 16 - Распределитель жидких органических удобрений. Для агрегатов норма внесения жидкого навоза может быть задана массой Q м3/га. Обозначим число пунктиров внесения жидких органических удобрений на один га М; количество жидкости при одном пунктире Е; расстояние между пунктирами внесения Ь, м. Для проведения расчетов по настройке распределителя на заданную норму внесения жидких удобрений необходимо знать следующие па раметры: в - ширину междурядья; 5 - массу разового впрыска одной трубкой, кг; р - плотность жидких удобрений, кг/м3.
Объем жидких удобрений, вносимый за один оборот бегунка распределителя, определяли через конструктивные параметры распределителя: V = dp[fx-z + II(dk+C)-C], (3.2.9) где dp - диаметр выходного отверстия распределителя, мм; г ж - площадь одного отверстия распределителя, мм2; z - число отверстий на распределителе, шт; dk - диаметр расположения отверстий распределителя, мм; С -площадь поперечного сечения распределителя, м2. (3.2.10) d = П-Д-в-Q = Q А р lOA-i Trp[fx Z + n(dk+C)-C] і где А постоянный коэффициент зависящий от влажности: Л-Д.в (3.2.11) 10 -ч-Л/п + ПЫ+О-С] Для агрегатов внесения жидких удобрений в почву важно также установить места их заправки. В этом случае необходимо знать путь L агрегата, который он может пройти с одной полной заправкой. Для агрегата его определили по зависимости[86]. где W - объем цистерны, м ; К - коэффициент заполнения; Q - норма внесения жидких удобрений, кг/га; В - ширина захвата агрегата, м. Д6 = ЬЬ.100 где Ab - отклонение от нормы выдачи.
Представленная методика расчета параметров агрегата, обеспечивает конструктивную разработку распределителей для агрегатов внесения жидких органических удобрений.
Теория процесса распределения включает довольно обширный круг вопросов, связанных с изысканием путей и возможностей совершенствования существующих и создания принципиально новых способов и конструкций, технических средств, для осуществления этих способов. Основная задача теории - опираясь на точные, конкретные представления о сущности явлений, происходящих в рабочих органах машин, дать взаимосвязь между энергетическими затратами, конструктивными параметрами и качественными показателями процесса, выявить те основные величины, характеризующие процесс, изменяя которые можно поддерживать протекание процесса в оптимальных условиях, указать пути снижения энергоемкости, износа рабочих органов, металлоемкости агрегатов.
Основная цель распределения - получить одинаковые направления потоков жидких органических удобрений.
Одной из задач расчета распределителя является определение гидравлических потерь, обусловленных прохождением жидкого навоза в кольцевых каналах, поворотах и отверстиях [95,96].
Технологическая схема использования распределителя предусматривает подачу навоза с помощью насоса, развиваемого определенное давление (напор). В этом случае значение теоретического напора определяли как разницу между давлением (напором) Н на входе в распределитель и величиной гидравлических потерь ДН при движении массы через распределитель, т. е.: нт=н-дн (331) где Нт - теоретический напор в распределителе, Па; Н - напор на входе в распределитель, Па; ДН - потери напора в распределителе, Па.
Потери напора в распределителе определяется как формой и размерами конструктивных элементов в отдельности, так и их сочетанием. Определение абсолютного значения потерь в распределителе задача довольно сложная ввиду многообразия процессов, происходящих в распределителе. В связи с этим нами произведено расчленение общих потерь на их составляющую ]. Такое расчленение вполне допустимо. В общем случае потери напора в распределителе складываются из потерь, связанных с сужением потока при входе на рабочее водило (потери на удар), потерь при прохождении массы в кольцевых поворотах, потерь при прохождении массы в кольцевых каналах, между вращающимися рабочим водилом и корпусом диска, потерь при движении массы в отверстиях рабочего диска т. е.: ш = шу+шп+нк+ш0 (332) где АН - общие потери напора в распределителе, Па; А Ну - потери, связанные с сужением потока при входе в отверстия рабочего диска, Па; АНп - потери напора при движении массы в кольцевых поворотах, Па; АНк - потери на трение в кольцевых зазорах между рабочим диском и корпусом распределителя, Па; А Но - потери при движении массы в отверстиях распределителя, Па. Для выявления общих закономерностей рассмотрим характер изменения площади проходного сечения отверстий распределителя.
Методика оценки функциональных показателей агрегата для внесения жидких органических удобрений
Показатели условий проведения испытаний определяли в соответствии с общепринятыми методиками. Тип почвы и название ее по механическому составу были взяты из почвенной карты учхоза БелГСХА.
Микрорельеф участка определяли координатной рейкой на характерной части поля. Для снятия профиля перед проходом агрегата на учетной делянке устанавливали два учетных штыря, которые должны стоять вне следов прохода рабочих органов агрегата, и на которые по уровню в горизонтальном положении клали рейку с делениями.
Влажность почвы определяли по среднему образцу, для чего бур заглубляли на определенную глубину. Вынутый буром образец почвы из данного слоя (0-15см) высыпали в тару, тщательно перемешивали и почву отбирали в два алюминиевых стаканчика. Отобранную навеску массой 30-40грамм плотно закрывали крышкой и взвешивали. Затем стаканчики открывали и ставили в сушильный шкаф. В сушильном шкафу пробу почвы сушили при температуре 105 С в течение 8 ч. Стаканчики после охлаждения через 15-20 минут взвешивали. По разнице массы стаканчика с почвой до сушки и после сушки определяли количество воды, содержащейся в навеске почвы, по разнице массы стаканчика с высушенной почвой и пустого - массу сухой почвы.
Абсолютную влажность почвы определили в процентах по формуле: где а - масса испарившейся воды, г; b - масса абсолютно сухой почвы, г. Твердость почвы определяли почвенным твердомером Ревякина в местах определения влажности.
Глубину обработки (взрыхленного слоя) определяли путем погружения линейки в почву до необработанного слоя. Для этого по каждой повторению производили 25 измерений. Измерения проводили на равном расстоянии по всей ширине захвата агрегата. Повторность опыта четырехкратная (две по ходу движения, две по ходу обратно). Погрешность измерения глубины ±1см. Данные измерений заносили в ведомость и обрабатывали методом математической статистики с получением среднего значения глубины и среднего квадратического отклонения.
Крошение почвы определяли по пробам, отобранных в четырех точках участка (две по ходу движения агрегата, две обратно) с площадок пло-щадью 0,25м , на глубину обработки через час после похода агрегата. Отобранные пробы разделяли на фракции. Пробу переносили на специальный набор решет с диаметром отверстий, соответствующими размерам фракции почвы. При просеивании пробы происходило разделение фракций почвы на соответствующие решета. Затем содержимое каждого решета взвешивали с погрешностью ± 50г. Результаты взвешивания записывали в ведомость и вычисляли массовую долю і-той фракции комков , %, по формуле: где т - масса і - той фракции в пробе, кг; т - общая масса пробы, кг. Подрезание растительных остатков при внесении жидких органических удобрений определяли по массе подрезанных растительных остатков. Массу растительных остатков (стерни и сорняков) до прохода агрегата определяли путем их среза и взвешивания с площадок размером 1 х 1 м в десятикратном повторении по диагонали участка и пересчета на учетную площадь. Погрешность взвешивания ± Юг.
После прохода агрегата накладывали учетные рамки длиной 0,5м и шириной, равной ширине захвата агрегата. Количество учетных площадок четыре, две в прямом движении агрегата, а две в обратном. В пределах учетных площадок состригали и взвешивали не подрезанные растительные остатки, данные записывали в ведомость.
Подрезание растительных остатков &, %, определили по формуле: S=8" 8" -100 (4.5.4) где 8и - масса растительных остатков до прохода, кг; 8н - масса растительных остатков, не подрезанных после прохода агрегата, кг.
Подрезание сорных растений определяли по количеству не подрезанных сорняков на учетных площадках, ограниченных колышками. Учет количества сорняков, оставшихся после обработки, проводили на тех же учетных площадках, на которых определялась засоренность участка. Учет производили после увядания сорняков не ранее чем через 20 часов и не позже чем через 30 часов после прохода агрегата. Полученные данные записывали в ведомость. При обработке полученных данных вычисляли: — среднее количество сорняков до прохода агрегата на учетной пло щадке, шт/м2; - среднее количество сорняков после прохода агрегата на учетной площадке, шт/м2. Подрезание сорняков % % определяли по формуле: где - количество сорняков в пределах учетной площадки до прохода аг регата, шт; г- количество сорняков в пределах учетной площадки после прохода агрегата, шт.
Гребнистость поверхности поля определяли по результатам измерений высоты гребней. Высоту гребней определяли с помощью рейки и линейки. После прохода агрегата, по ширине захвата накладывали рейку на вершины гребней в местах, выбранных случайным образом. Измерения проводили от дна борозды между гребнями до нижней плоскости рейки. Погрешность измерений ± 5мм. Всего измерений 40. Результаты измерений записывали в ведомость установленной формы.
Измельчение пожнивных остатков крупностебельных культур определяли путем измерения измельченных частиц по длине резки. До прохода агрегата на каждом учетном участке (при движении агрегата в прямом и обратном направлении) накладывали по две учетные рамки длинной 1м и шириной 2м. В пределах каждой площадки измеряли пожнивные остатки и распределяли их по длине на группы в соответствии с агротехническими требованиями. Погрешность измерения ± 1,0см. Каждую группу пожнивных остатков взвешивали с погрешностью ±10г. Результаты взвешивания заносили в ведомость.
После прохода агрегата на каждом повторении накладывали по две рамки размером 1 х 1 м, равномерно расположенных по ширине захвата агрегата. В пределах рамки собирали с поверхности и обработанного слоя (на глубину обработки) пожнивные остатки. Собранные пожнивные остатки распределяли по длине резки и взвешивали. Результаты измерений обрабатывали и вычисляли среднюю длину пожнивных остатков.
Заделку пожнивных остатков в обработанном слое определяли по ОСТ 10 4.1. Размер учетных площадок 1x1 м. На каждой повторности накладывали по две рамки, равномерно расположенные по ширине захвата агрегата.
Для определения сохранения стерни до прохода агрегата на каждом повторении накладывали по две рамки длиной 0,5м и шириной, равной ширине захвата агрегата. В пределах с каждой рамки собирали всю стерню и определяли ее массу с погрешностью взвешивания ±10г. После прохода агрегата эти же рамки накладывали примерно в тех же местах первоначального распололсения и учитывали в пределах рамки стерню. Стерню с каждой рамки взвешивали и результаты записывали в ведомость.
