Введение к работе
Актуальность темы. Основная обработка почвы является самой энергоёмкой 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.
В настоящее время при возделывании зерновых культур основную обработку почвы проводят различными лемешно-отвальными плугами, плоскорезами-глубокорыхлителями, чизельными плугами, тяжёлыми дисковыми боронами или дискаторами; применяют также щелерезы.
К основным недостаткам используемых лемешно-отвальных плугов, плоскорезов-глубокорыхлителей, дисковых борон и дискаторов следует отнести степень крошения почвы, не соответствующую агротехническим требованиям, и образование плужной «подошвы», возникающей при взаимодействии рабочих органов с обрабатываемым слоем почвы, что значительно снижает качество обработки.
Комбинированные почвообрабатывающие орудия отечественного и иностранного производства, состоящие из нескольких последовательно расположенных лемешных и дисковых рабочих органов, обеспечивающих глубину обработки до 0,16 м, характеризуются высокой энергоемкостью технологического процесса. При работе этих машин на почвах высокой твердости наблюдается неудовлетворительная заглубляемость их рабочих органов. Недостаточная глубина обработки почвы и формирование плужной «подошвы», согласно агрономическим исследованиям, не способствуют достаточному накоплению влаги в обрабатываемом слое, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Для разрушения плужной «подошвы», увеличения глубины обрабатываемого слоя, а также для повышения влагонакопления применяют чизельные и щелерезные почвообрабатывающие орудия. Однако их недостатком является низкое качество крошения почвы, приводящее к образованию глыб и борозд. Кроме того, эти орудия обладают высоким тяговым сопротивлением.
В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании технологии основной обработки почвы и создании комбинированного почвообрабатывающего орудия для её выполнения.
Работа выполнена в соответствии с планом приоритетных научных направлений ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по теме № 2 «Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК», пп. «Разработка образцов сельскохозяйственных машин, орудий и мобильной техники» (гос. рег. № 01201151795), целевой программой «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия Саратовской области на 2008–2012 годы» (закон Саратовской области № 228 от 9.11.2007).
Цель работы – повышение качества и снижение энергоёмкости основной обработки почвы за счёт разработки комбинированного технологического процесса и почвообрабатывающего орудия для его выполнения.
Объект исследований – комбинированный технологический процесс основной обработки почвы, выполняемый разработанным почвообрабатывающим орудием.
Предмет исследований – закономерности снижения энергоемкости и повышения качества основной обработки почвы при взаимодействии почвообрабатывающего орудия с обрабатываемым слоем почвы.
Методика исследования. Общая методика исследований предусматривала разработку комбинированного технологического процесса основной обработки почвы и почвообрабатывающего орудия. Теоретические исследования комбинированного технологического процесса и почвообрабатывающего орудия осуществляли с использованием основных положений классической механики, математики и сопротивления материалов. Экспериментальные исследования проводили в лабораторно-полевых и хозяйственных условиях в соответствии с действующими ГОСТами и частными методиками. Обработку результатов экспериментов выполняли статистическими методами с применением ПК.
Научная новизна. Разработаны комбинированный технологический процесс основной обработки почвы и схема почвообрабатывающего орудия для его выполнения. Получены аналитические выражения, позволяющие определять основные параметры и тяговое сопротивление дополнительного рабочего органа и почвообрабатывающего орудия, энергоёмкость технологического процесса основной обработки почвы.
Практическая значимость. Разработанное почвообрабатывающее орудие ПБК-4,8 (Ч) снижает себестоимость механизированных работ по сравнению с традиционным лемешно-отвальным плугом ПНЛ-8-40 на 11,7 %, обеспечивает уменьшение погектарного расхода топлива до 14,05–14,9 кг, разуплотнение плужной «подошвы» и повышение степени крошения почвы на 17,8 % при соблюдении всех агротехнических требований. Оно было испытано на Поволжской МИС (Самарская область, п. Усть-Кинельский), которая рекомендует поставить его на серийное производство.
Реализация результатов исследований. Почвообрабатывающее орудие ПБК-4,8 (Ч) было применено для основной обработки почвы на полях ООО «Наше дело» (Саратовская область, Энгельсский район), СХПК «Барановка» (Саратовская область, Аткарский район) и ООО «Агроком» (Самарская область, Кинельский район). Результаты теоретических исследований рекомендуется использовать научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и машиностроительными заводами при разработке рабочих органов и почвообрабатывающих орудий.
Апробация. Результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» (г. Саратов, 2007–2011 гг.), на конференциях «Вавиловские чтения» (г. Саратов, 2007–2010 гг.), на III Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (г. Саратов, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции, посвящённой 70-летию профессора В.Ф. Дубинина (г. Саратов, 2010 г.), на III Российском форуме «Российским инновациям – российский капитал» (г. Ижевск, 2010 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 работах, в том числе 2 статьи – в изданиях, включенных в «Перечень ведущих журналов и изданий…» ВАК РФ. Общий объём публикаций составляет 3,56 печ. л., из них лично соискателю принадлежит 1,94 печ. л. Получены патенты РФ № 75822 на полезную модель и № 2375861 на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и 26 приложений. Работа изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 62 иллюстрации. Список литературы включает в себя 142 наименования, в том числе 10 – на иностранных языках.
