Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время при производстве продукции растениеводства каждая базововая технология возделывания сельскохозяйственных культур включает в себя основную обработку почвы на глубину 20…30 см. Это может быть рыхление почвы с оборотом почвенного пласта – отвальная технология и без оборота почвенного пласта – безотвальная технология.
Основная обработка почвы является самой энергоемкой операцией при производстве продукции сельского хозяйства. На ее долю приходится около половины всех энергоресурсов, используемых в растениеводстве. Вместе с тем качество основной обработки существенно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур.
Проведение отвальной вспашки позволяет улучшать плодородие почвы, способствует накоплению и сохранению в ней запасов влаги, снижает засоренность полей. Главным недостатком отвальной технологии является нарушение структуры почвы, которое происходит в результате оборота раскрошенного пахотного слоя.
Безотвальная технология обработки почвы, имея ряд преимуществ в сравнении со вспашкой (высокая производительность агрегатов, сохранение структуры почвы, предотвращение эрозионных процессов), также не лишена недостатков: сложность внесения органических удобрений, высокая вероятность засорения полей, необходимость проведения дополнительных операций по крошению почвы.
Широко применяемые почвообрабатывающие орудия для выполнения основной обработки почвы (плуги общего назначения, плоскорезы-глубокорыхлители, чизельные плуги), как показывают исследования, имеют высокое тяговое сопротивление, низкую производительность, что приводит к значительным энергетическим затратам пахотных агрегатов. Возможности снижения энергозатрат обработки почвы традиционными методами уже не могут обеспечить высокой эффективности её реализации. В связи с этим возникла необходимость в разработке более совершенной технологии основной обработки почвы и создании плугов общего назначения для ее выполнения.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по теме № 4 «Разработка технического обеспечения аграрных технологий», раздел 4.2 «Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин для основной обработки почвы», «Региональной программой развития сельского хозяйства Саратовской области до 2012 года» (распоряжение правительства Саратовской области № 260 ПР), а также целевой программой «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия Саратовской области на 2008–2012 годы» (закон Саратовской области от 09.11.2007).
Цель работы – снижение энергоемкости технологического процесса основной обработки почвы за счет разработки плуга общего назначения с комбинированными рабочими органами.
Объект исследований – технологический процесс основной обработки почвы, выполняемый плугом общего назначения с комбинированными рабочими органами.
Предмет исследований – закономерности снижения энергоемкости основной обработки при взаимодействии с обрабатываемым слоем почвы плуга общего назначения с комбинированными рабочими органами.
Методика исследования. Общая методика исследований предусматривала разработку энергосберегающего технологического процесса основной обработки почвы, механико-технологическое обоснование предлагаемого комбинированного рабочего органа и плуга общего назначения. Теоретические исследования проводили с использованием основных положений классической и земледельческой механики, математики и сопротивления материалов. Экспериментальные исследования осуществляли в лабораторно-полевых и хозяйственных условиях в соответствии с действующими ГОСТами и частными методиками. Обработку результатов экспериментов выполняли с использованием статистических методов с применением ПК.
Научная новизна. Разработан энергосберегающий технологический процесс основной обработки почвы, обоснована конструктивно-технологическая схема комбинированного рабочего органа и плуга общего назначения. Получены аналитические выражения, позволяющие определять энергоемкость технологического процесса основной обработки почвы, параметры рабочих органов и плуга общего назначения.
Практическая значимость. Разработанный плуг общего назначения с комбинированными рабочими органами, агрегатируемый с тракторами тягового класса 5, снижает себестоимость механизированных работ по сравнению с известным плугом ПНЛ-8-40 на 29,5 %, обеспечивает увеличение часовой производительности на 25,0–28,9 % и снижение энергоёмкости технологического процесса на 28–33 %. При этом показатели качества выполнения технологического процесса соответствуют агротехническим требованиям, предъявляемым к основной обработке почвы.
Разработанный плуг общего назначения был испытан на Поволжской МИС (Самарская область, п. Усть-Кинельский), которая рекомендует поставить его на серийное производство (протокол № 08-71-2008(5010062).
Реализация результатов исследований. Плуг общего назначения с комбинированными рабочими органами использовался для основной обработки почвы на полях ЗАО «Заря – 2004» (Саратовская область, Марксовский район), ООО «Наше дело» (Саратовская область, Энгельсский район) и на полях Поволжского НИИСС (Самарская область, Кинельский район). Результаты теоретических исследований рекомендуется использовать научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и машиностроительными заводами при разработке рабочих органов и плугов общего назначения, а также включить в учебный процесс вузов при изучении дисциплины «Сельскохозяйственные машины».
Апробация. Основные положения диссертационной работы и ее результаты были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на конференции по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова (2003 г.); научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской и учебно-методической работы Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова (2007-2010 гг.), Международных научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» (2005, 2007, 2009 гг.), Международной конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству», посвященной 90-летию Самарской ГСХА (2010 г.).
Публикации. По теме диссертации издано 12 работ общим объемом 1,91 печ. л., из них лично соискателю принадлежит 1,02 печ. л. Имеются патенты на полезную модель РФ (№ 93616, № 56108) и на изобретение (№ 2379864). Опубликованы 3 статьи в изданиях, включенных в «Перечень ведущих журналов и изданий…» ВАК РФ. Остальные работы напечатаны в сборниках научных трудов и сборниках материалов научных конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и 21 приложения. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц и 55 рисунков. Список литературы включает в себя 102 наименования, в том числе 2 – на иностранных языках.
