Содержание к диссертации
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 10
Анализ исследований уплотняющего действия движителей сельскохозяйственной техники на почву и изменение ее физико-механических свойств 10
Обзор способов осенней обработки почвы для осенне-зимнего влагонакопления и сбережения влаги в переуплотненном слое почвы используемой для ее разуплотнения промораживанием 13
Обзор технических средств для осенней обработки почвы 20
Анализ результатов исследований процесса естественного
разуплотнения уплотненной почвы промораживанием 29
Выводы, цель и задачи исследований 33
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КОМБИНИРОВАННОГО ОРУДИЯ
ДЛЯ МЕЛКОЙ ОСЕННЕЙ ПОЛОСОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ 36
Разработка комбинированного орудия для осенней мелкой полосовой обработки почвы 36
Анализ технологического процесса формирования наклонными лемехами разрыхленной полосы V- образного сечения 40
Обоснование конструктивно-технологических параметров и тягового сопротивления переднего наклонного лемеха 40
Исследование процесса работы заднего наклонного лемеха... 51
Тяговое сопротивление односторонней рыхлительной лапки 53
Обоснование конструктивно-технологических параметров катка с рыхляще-мульчирующими элементами 58
2.4.1 Обоснование кривизны передней режущей кромки рыхляще-
мульчирующего элемента катка 60
Обоснование кривизны тыльной режущей кромки рыхляще-мульчирующего элемента катка 67
Обоснование количества рыхляще-мульчирующих элементов на одной линии окружности катка 69
Тяговое сопротивление катка 75
Выводы 83
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЖДОВАНИЙ 84
Программа экспериментальных исследований 84
Методика лабораторно-полевых исследований физико-механических свойств уплотненной почвы 84
Методика определения влажности почвы 85
Методика определения плотности почвы 87
Методика определения твердости почвы 89
Методика снятия профиля поверхности поля 91
3.3 Методика лабораторных исследований влияния процесса
промораживания почвы на ее разуплотнение и производительную
способность 92
Методика лабораторных исследований эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием 93
Методика определения зависимости производительной способности почвы разуплотненной промораживанием (экспресс анализ методом определения гутирующей способности) 96
3.4 Методика проведения лабораторно-полевых исследований по
определению рациональных параметров комбинированного орудия для
мелкой полосовой обработки 98
Методика определения качества крошения почвы 99
Исследования зависимости качества крошения почвы от угла постановки наклонного лемеха к направлению движения 99
Исследования зависимости качества крошения почвы от угла крошения односторонней рыхлящей лапки 101
Методика определения рациональных параметров профиля мелкой осенней полосовой обработки 103
Методика определения рациональных конструктивно-технологических параметров катка с рыхляще-мульчирующими элементами 106
Методика проведения энергооценки комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 109
3.5 Методика полевых исследований 111
Устройство и технологический процесс работы экспериментального комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки 112
Методика определения производительной способности разуплотненной почвы 115
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ
АНАЛИЗ 116
4.1 Анализ результатов исследования физико-механических свойств
уплотненной почвы в послеуборочный период 116
4.1.1 Анализ результатов исследования влажности уплотненной
почвы 116
4.1.2 Анализ изменения плотности и твердости почвы в
послеуборочный период 117
4.2 Результаты и анализ лабораторных исследований 117
Результаты лабораторных исследований эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием 119
Определение производительной способности разуплотненной почвы промораживанием (экспресс анализ методом определения гутирующей способности почвы) 119
4.3 Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований 120
Определение рациональных параметров комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 120
Результаты и анализ свойств почвы после обработки комбинированным орудием для мелкой осенней полосовой обработки почвы с последующим промораживанием 138
4.4 Результаты полевых исследований 145
Анализ данных определения профиля поверхности почвы.... 145
Анализ данных определения производительной способности разуплотненной почвы 146
Выводы 146
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
КОМБИНИРОВАННОГО ОРУДИЯ ДЛЯ МЕЛКОЙ ОСЕННЕЙ
ПОЛОСОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ 149
Расчет балансовой стоимости экспериментального комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы 150
Прямые эксплуатационные затраты 154
Годовой экономический эффект от внедрения комбинированного
орудия для мелкой осенней обработки почвы 156
Выводы 157
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 158
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 160
ПРИЛОЖЕНИЕ 171
Введение к работе
Обеспечение оптимальных свойств почвы во многом определяется эффективностью ее разуплотнения в осенне-зимний период. Это достигается осенней механической обработкой почвы с последующим ее естественным разуплотнением промораживанием при наличии необходимого количества влаги.
Эффективным современным видом осенней механической обработки почвы с минимальным уровнем механического воздействия является мелкая сплошная обработка, разуплотняющая верхний наиболее уплотненный слой почвы. В реальных условиях при данном способе неровный макрорельеф полей не позволяет в полной мере равномерно собрать, распределить и сохранить осенне-зимнюю влагу в наиболее уплотненном поверхностном слое почвы и эффективно использовать процесс естественного разуплотнения промораживанием. Одним из наиболее предпочтительных видов мелкой осенней обработки почвы является мелкая осенняя полосовая обработка комбинированным орудием, позволяющая стабилизировать неравномерность поверхностной миграции влаги, повысить ее сохранность оставшейся стерней, а также за счет неразрыхленных интервалов повысить эффективность притока почвенной влаги из более глубоких слоев почвенного горизонта в зимний период к фронту промораживания. Для реализации данного способа не всегда применимы при мелкой осенней обработке почвы существующие схемы выполняемых профилей обрабатываемых интервалов и соответствующие сельскохозяйственные машины и орудия.
Поэтому исследования, направленные на повышение эффективности процесса разуплотнения уплотненной почвы комбинированным орудием при мелкой осенней полосовой обработке почвы и последующего естественного разуплотнения промораживанием, являются актуальными и имеют важное научное и хозяйственное значение.
Данная работа выполнялась по плану НИОКР ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» согласно научно-исследовательской теме «Разработка технологии и
технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин».
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ. Повышение эффективности процесса разуплотнения почвы за счет совершенствования технологического процесса работы комбинированного орудия при мелкой осенней полосовой обработке.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Технологический процесс мелкой осенней полосовой обработки почвы комбинированным орудием.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Конструктивно-технологические параметры и энергетические показатели рабочих органов (переднего и заднего наклонных лемехов, односторонней рыхлительной лапки, катка с рыхляще-мульчирующими элементами) комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы и условия разуплотнения почвы промораживанием.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Теоретические исследования комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки выполнялись на базе основных положений, законов и методов классической механики, математики и статистики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных, лабораторно-полевых и полевых условиях в соответствии с общепринятыми и частными методиками, а также с использованием теории планирования многофакторных экспериментов. Обработка экспериментальных данных и расчеты выполнялись методами математической статистики на ПЭВМ с использованием стандартных программ Mathcad и Excel.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научную новизну работы составляют:
способ мелкой осенней полосовой обработки почвы;
конструктивно-технологическая схема и рабочие органы (передний и задний наклонные лемеха, односторонняя рыхлительная лапка, каток с рыхляще-мульчирующими элементами) комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы;
- теоретические зависимости, по определению тягового сопротивления переднего и заднего наклонных лемехов, односторонней рыхлительной лапки и катка с рыхляще-мульчирующими элементами от их конструктивно-технологических параметров и свойств обрабатываемой почвы.
Новизна способа осенней обработки почвы и устройства для его осуществления подтверждена патентом РФ на изобретение № 2316918.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Результаты научных исследований послужили основой для разработки комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы с обоснованием его рациональных конструктивно-технологических параметров. Использование данного орудия обеспечило снижение эксплуатационных затрат при проведении мелкой осенней полосовой обработки на 25,6% и прибавку урожайности ярового ячменя «Волгарь» на 11,8% в сравнении с мелкой осенней безотвальной сплошной обработкой орудием ПБО-4,4.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Комбинированное орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы внедрено в ФГУ «Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова» Кинельского района Самарской области. Экспериментальный образец орудия экспонировался на «X Поволжской агропромышленной выставке», проходившей 21-23 сентября 2007г. на базе ФГУ «Поволжская зональная машиноиспытательная станция».
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (2005...2008 гг.) и на научно-практической конференции молодых ученых ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2007г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 статья опубликована в издании указанном в «Перечне ... ВАК», 3 статьи опубликовано без соавторов, получен 1 патент на изобретение. Общий объем публикаций составляет 1,36 п.л., из них 0,82 п.л. принадлежит автору.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа изложена на 170 с, состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы из 122 наименований и 5 приложений на 14 с, содержит 7 табл. и 81 рис.
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
-способ мелкой осенней полосовой обработки почвы, конструктивно-технологическая схема и рабочие органы (наклонный лемех, односторонняя рыхлительная лапка, каток с рыхляще-мульчирующими элементами) комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы;
-теоретическое обоснование конструктивно-технологических и энергетических параметров рабочих органов комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы;
-результаты экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров и энергетических показателей рабочих органов комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы;
-результаты исследований в производственных условиях экспериментального комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы.
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
