Введение к работе
Актуальность темы. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур возможно разработкой и внедрением научно обоснованных систем земледелия, новых технологий и комбинированных машин, применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям, ведущих к повышению показателей качества выполнения технологических процессов.
Качество выполнения технологических процессов подготовки почвы к посеву зависит от ее типа, физико-механических свойств, рельефа поля, вида и параметров рабочих органов. Отмеченное особое значение приобретает для условий Республики Таджикистан, которая является горной страной с абсолютными высотами поверхностей от 300 до 7495 м над уровнем моря. Природно-климатические условия республики определяются резкой континентальностью и засушливостью. Эти условия не дают возможности средствам механизации обеспечить выполнение технологических процессов в соответствии с агротехническими требованиями.
Технологические процессы при возделывании сельскохозяйственных культур, последовательно выполняемые сельскохозяйственными машинами, могут быть неустойчивыми в технологическом смысле. При производстве сельскохозяйственной продукции комплекс машин, который является сложной многопараметрической системой, должен отвечать необходимым требованиям и поддерживать функционирование всей системы на заданном уровне. Таким требованием к системе и ее элементам является условие обеспечения устойчивости технологического процесса, под которым понимается свойство сельскохозяйственных агрегатов выполнять пооперационно свои функции в соответствии с агротехническими требованиями в течение заданного промежутка времени.
В связи с изложенным, обеспечение сельскохозяйственных предприятий средствами механизации трудоемких процессов овощеводства в природно-климатических условиях республики с использованием теоретических и методологических разработок в области повышения эффективности сельскохозяйственных машин и агрегатов, обеспечивающих технологическую надежность процессов возделывания сельскохозяйственных культур на основе новых представлений о реологических свойствах почвы и составляет актуальность рассматриваемой проблемы.
Цель работы заключается в повышении эффективности функционирования средств механизации процессов в овощеводстве, а также в уточнении и совершенствовании теоретических и методологических разработок, направленных на формирование схемотехнических решений в построении комбинированных овощеводческих агрегатов и их рабочих органов, предназначенных для работы на тяжелых поливных почвах, с обеспечением технологической устойчивости процессов работы машин при вероятностном характере входящих возмущений.
Научную новизну исследований представляют:
разработка общей модели возделывания овощей на гребнях;
формирование требований и процедур создания комбинированных агрегатов для возделывания овощей на гребнях;
оценки качества технологических процессов в пооперационных технологиях возделывания овощей комбинированными агрегатами; .
уточненное формализованное описание реологической модели почвы и ее / представление как входного возмущения на почвообрабатывающие рабочие органы, аг-
также установление количественных оценок ее начальных и граничных условий для получения численных значений основных сил, действующих на рабочий орган;
математические модели оценки динамических характеристик комбинированных агрегатов для возделывания овощей на гребнях и оценка их технологической устойчивости при работе с различными рабочими органами;
схемотехнические решения формирования комбинированных агрегатов для возделывания овощей на гребнях с учетом реальных характеристик плотности почвы.
Практическую ценность работы представляют:
схема комбинированного агрегата для возделывания овощей в условиях Таджикистана и расчет параметров его рабочих органов;
технологии возделывания овощей на гребнях с механизацией процессов посредством использования комбинированного агрегата со сменными рабочими органами;
методика расчета рабочих органов с использованием уточненной реологической почвенной модели, позволяющей на стадии проектирования обосновать их параметры с целью обеспечения качественного выполнения технологического процесса в зависимости от состояния почвы;
- алгоритм оперативного контроля и пооперационных оценок качества техноло
гических процессов работы комбинированного агрегата;
Практическая значимость работы подтверждается шестью авторскими свидетельствами и патентами.
Объект исследования. Технологии и технологические процессы возделывания овощных культур на гребнях, с учетом реологических свойств почвы, осуществляемые комбинированными мобильными сельскохозяйственными агрегатами, а также методы и средства, реализующие информационные технологии в разрешении задач, составляющих проблему.
Положения, выносимые на защиту:
рабочая гипотеза исследования и создания средств механизации процессов с обоснованием контроля механизированных работ, составляющих технологию возделывания овощей на гребнях, и уточненные формализованные зависимости температуры и влажности почвы от ее плотности, создаваемой в процессе взаимодействия с рабочими органами;
определение устойчивости технологических процессов средств механизации в растениеводстве (овощеводстве), заключающееся в оценках свойств сельскохозяйственных агрегатов выполнять свои функции в соответствии с агротехническими требованиями в течение заданного промежутка времени в эксплуатационных условиях;
формализованное описание в процедурах «вход-выход» совокупности технологических процессов с установлением вида рабочих органов, взаимодействующих с почвой, и схемотехнические решения, используемые при создании комбинированного агрегата для возделывания овощей на поливных тяжелых почвах;
уточненное математическое описание почвенной среды, заключающееся в установлении начальных и граничных условий в уравнениях вида, и процесса ее взаимодействия с рабочими органами, позволяющее установить их рациональные параметры;
динамические модели комбинированных агрегатов для возделывания овощей на гребнях и результаты их аналитического исследования с оценками: геометрических параметров гребнеобразователя с пассивным рабочим органом, скорости его движения, высоты подъема почвы до момента ее отрыва от рабочей поверхности, со-
5 противления скольжению почвы по передней грани рабочей поверхности, влияния ширины передней грани гребнеобразователя на вынос влажных слоев на поверхность поля и устойчивости его рабочего хода, а также оценки качества гребней.
Реализация результатов исследований. Установленные на основании теоретических и экспериментальных исследований рациональные конструктивные параметры рабочих органов малогабаритной комбинированной сеялки-культиватора гребнеобразователя (патент РФ № RU 2331180, патент РФ № RU №2363125, патент РТ № TJ 123 и патент РТ № TJ 124) использованы Зональной Государственной Таджикской МИС (машиноиспытательная станция) при составлении технического задания на разработку универсальной малогабаритной сеялки-культиватора УМСК-1,4.
Рекомендации по выбору рациональных конструктивных параметров и режимов работы, обеспечивающих технологически устойчивую работу почвообрабатываюше-посевного агрегата, использованы при разработке комбинированных агрегатов для посева овощных, бобовых, кормовых культур и хлопчатника (патент РТ № TJ 124 и патент РТ № TJ 123) и используются НПО «Зироаткор» НИИ земледелия Таджикской академии сельскохозяйственных наук.
Разработаны, изготовлены и испытаны устройства оперативного контроля за технологическими процессами почвообрабатывающе-посевных кобинированных агрегатов, обеспечивающие устойчивость их технологического процесса (А.С. № 1530118, А.С. № 1625375). Результаты исследований по выбору параметров контроля, оценке технологической устойчивости, а также функциональные и принципиальные схемы устройств контроля и алгоритмы их работы в разные годы были переданы в ВИСХОМ, ВИМ и ВНИТиМ (г. Тамбов), ГСКБ по машинам для НЗ и защищенного грунта, Кировский СХИ, Таджикскую МИС, Республиканский научно-технический центр по сельскохозяйственному машиностроению (РНТЦМ) при Таджикской академии сельскохозяйственных наук Республики Таджикистан, Управление сельского хозяйства Гиссарского района и департамент ГОСТЕХНАДЗОР Министерства сельского хозяйства Республики Таджикистан.
Результаты научно-исследовательской работы и изобретения были представлены на международный конкурс в Национальный патентно-информационный центр Министерства экономики и торговли Республики Таджикистан и по итогам 2007-2008 годов удостоены дипломом.
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной научно-технической конференции УкрНИИСХОМ, г. Харьков, 1986 г.; Международной научно-практической конференции ЯГСХА (ЯГСХА, г. Ярославль, 2006 г.); Международной конференции МААО (Санкт-Петербургский ГАУ, г. Санкт-Петербург-Пушкин, 2006-2009 гг.); Международной конференции «Вавиловские чтение-2007» (Саратовский ГАУ, г. Саратов, 2007 г.); Международной научно-практической конференции ТАН (Таджикская АН, г. Душанбе, 2008 г.); Научно-практической конференции КСХИ (Калининский СХИ, г. Калинин, 1986г.); научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского Государственного аграрного университета (1986-1988, 2006-2008 гг.), Таджикского аграрного университета (1982-1984, 1991-2009 гг.) и Таджикского технологического университета (2000-2001 гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 72 печатные работы, в том числе 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, монография (объемом 16,12 п.л.), 6 авторских свидетельств и патентов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи раз делов, общих выводов, списка использованной литературы из 345 наименований приложений. Диссертация содержит 348 страниц основного текста и 124 приложения включает 47 таблиц и 92 рисунка.
