Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1. Вопросы улучшения пастбищ и заготовки семян растений аридной зоны 8
1.2. Особенности уборки семян многолетних трав и выбор объекта исследований - ломко колосника ситникового II
1.3. Анализ существующих конструктивных схем устройств, уменьшающих потери семян за жаткой комбайна 23
ГЛАВА П. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ 28
2.1. Классификация потерь семян в процессе уборки 28
2.2. Теоретические предпосылки улавливания осыпавшихся семян в процессе валко образования 29
2.2.1. Выбор конструктивной схемы устройств, уменьшающих потери семян за жаткой 30
2.2.2. Технологические основы процесса работы семя улавливающего устройства 37
2.2.3. Диаграмма улавливания осыпавшихся семян при валко образовании 43
2.2.4. Применение теории случайных процессов для определения закономерностей работы семя улавливающего устройства 49
2.2.5. Расчетные формулы для определения параметров
семя улавливающего устройства 53
2.3. Выводы 58
ГЛАВА Ш. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 61
3.1. Программа работ 61
3.2. Методика экспериментальных исследований 62
3.2.1. Технологическая характеристика ломко колосника ситникового 62
3.2.2. Физико-механические свойства семян ломко колосника ситникового 65
3.2.3. Методика исследования процесса уборки семян ломко колосника ситникового 73
3.2.4. Методика исследования распределения семян по улавливающему рабочему органу и обоснования параметров улавливателя 76
3.2.5. Определение скорости воздушного потока в плоскости входного отверстия трубопровода 83
3.2.6. Методика полевых исследований семя улавливающего устройства 84
ГЛАВА ІУ.РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 89
4.1. Технологическая характеристика растений ломко колосника ситникового 89
4.2. Физико-механические свойства семян ломко колосника ситникового 91
4.3. Результаты исследования процесса уборки семян ломко колосника ситникового 96
4.3.1. Результаты исследования режима работы валковой жатки подборщиков и зернового комбайна СК-5 "Нива" на уборке семян ломко колосника ситникового 96
4.3.2. Основные показатели различных технологий уборки семян ломко колосника ситникового 104
4.3.3. Результаты сравнительных испытаний технологий уборки семян ломко колосника ситникового в хозяйственных условиях 108
4.3.4. Обоснование технологий уборки семян ломко колосника ситникового НО
4.4. Результаты исследования процесса улавливания осыпавшихся семян на транспортере улавливающего устройства и обоснование его параметров ИЗ
4.4.1. Изменение скорости всасывающей струи в плоскости входного отверстия трубопровода 121
4.4.2. Результаты полевых исследований семя улавливающего устройства 124
4.5. Выводы 129
ГЛАВА У. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ И ПРИМЕНЕНИЯ СЕМЯ УЛАВЛИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 132
5.1. Рекомендации по уборке семян ломко колосника ситникового и результаты их производственной проверки 134
5.2. Агротехнические требования на семя улавливающее устройство 136
5.2.1. Расчет экономической эффективности и лимитной цены жатки с семя улавливающими устройствами 136
5.3. Внедрение результатов исследований 138
ВЫВОДЫ 139
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 143
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Вопросы улучшения пастбищ и заготовки семян растений аридной зоны
- Классификация потерь семян в процессе уборки
- Методика экспериментальных исследований
- Технологическая характеристика растений ломко колосника ситникового
- Рекомендации по уборке семян ломко колосника ситникового и результаты их производственной проверки
Введение к работе
В Продовольственной программе СССР на период до 1990 года и мерах по ее реализации предусматривается создание прочной кормовой базы для животноводства. Программой предусмотрено обеспечить производство кормов в стране в 1985 году в количестве 500 млн»тонн и в 1990 году - 540...550 млн.тонн кормовых единиц, осуществить необходимые мероприятия по дальнейшей интенсификации полевого и лугопастбищного кормопроизводства, повышению продуктивности всех кормовых угодий с тем, чтобы каждое хозяйство полностью обеспечивало потребности животноводства в высококачественных грубых, сочных и пастбищных кормах (I).
Решить эту задачу невозможно без коренного улучшения кормопроизводства. Значительный удельный вес в решении этих задач в Казахской ССР будут иметь площади естественных кормовых угодий, составляющие более 180 млн.га, которые дают дешевый корм, а следовательно и самую дешевую животноводческую продукцию. Однако, их кормовой запас ограничен из-за низкой продуктивности. Такое положение объясняется аридноетью климата, нерациональным использованием пастбищ, отсутствием должного ухода и . улучшения угодий.
Основным способом увеличения урожая естественных пастбищ является коренное улучшение, т.е. создание на их месте сеяных сенокосов и пастбищ путем посева кормовых растений, приспособленных к местным условиям.
Одним из перспективных растений для улучшения малопродуктивных пастбищ является ломкоколосник ситниковый. Ценными биологическими особенностями этой культуры является долголетие, высокая отавность, пастбищевыносливость, морозо,- засухо,- солонцеустойчи-вость, раннее отрастание весной и высокая питательность. Расширение посевов ломкоколосника ситникового сдерживается из-за нехватки семян.
В настоящее время семена ломкоколосника ситникового убирают зерновыми комбайнами. Однако при этом допускаются большие потери семян, порядка 40...60$, главным образом, из-за легкоосыпаемости. В этой связи особую актуальность и большую практическую значимость приобретают исследования, направленные на уменьшение потерь семян ломкоколосника ситникового при комбайновой уборке.
Целью настоящей работы является изыскание технологии и технических средств, обеспечивающих уменьшение потерь семян ломкоколосника ситникового при уборке.
Автор защищает: наиболее рациональную схему комбайновой технологии уборки семян ломкоколосника ситникового; схему конструкции, параметры и режимы работы улавливающего устройства для снижения потерь семян ломкоколосника ситникового при комбайновом способе уборки.
Для этого проведен анализ состояния заготовки семян кормовых растений аридной зоны и сравнительная оценка различных технологий уборки семян.
В результате теоретического анализа установлено, что основными критериягли для выбора рациональной схемы раздельной технологии уборки семян ломкоколосника ситникового являются полнота сбора семян и их качество. Из-за специфичных физико-механических свойств семян ломкоколосника ситникового большие потери семян допускаются при укладывании их в валок. Для повышения эффективности раздельного способа уборки предложена схема семяулавливающего устройства. Выявлена общая закономерность улавливания осыпавшихся семян для различной схемы загрузки улавливающего транспортера и дана сравнительная оценка их эффективности. Выполненная проверка показала, что принятая закономерность вполне удовлетворительно подтверждается опытными данными. Определены откорректированные формулы для изучения закономерности улавливания семян при различной схеме установки улавливателя к жатке и для различной подачи стебельной массы Ша , кг/п.м.
Изучены технологические особенности и физико-механические свойства семян ломкоколосника ситникового в уборочный период (скорость витания, коэффициенты трения и т.д.), определена величина всех видов потерь семян в процессе уборки. Выявлены зависимости потери семян от режима рабочих органов уборочной машины; исследования технологии уборки семян ломкоколосника ситникового с образованием в процессе скашивания одинарных, сдвоенных валков и копен, а также прямого комбайнирования показали, что наименьшие потери достигаются при раздельной технологии с применением широкозахватных валковых жаток и составляют 14,3...17,2%. В то же время при прямом комбайнировании потери семян в 3...3,5 раза больше и составляют 41,8...59,5%.
На основе сравнительных исследований и анализа качественных и технико-экономических показателей различных технологий уборки семян обоснована рациональная технология уборки. Экономическая эффективность от применения указанной технологии в сравнении с прямым комбайнированием составляет около 250 руб/га.
Установлено, что распределение семян по улавливающему рабочему органу происходит по закону логарифмической кривой. Определены схемы установки семяуловителя для конкретных условий уборки.
На основе методов многофакторного планирования эксперимент получена математическая модель процесса улавливания осыпавшихся семян при валкообразовании для различных схем загрузки семяулавливаю-щего устройства скошенной массой. Раскрыты закономерности изменения показателей процесса улавливания семян при различных факторах, дана их количественная оценка. Обоснованы параметры рабочих органов улавливающего устройства для различных схем его установки к жатке.
В полевых условиях семяуловители с оптимальными параметрами обеспечили сбор 72...75^ осыпавшихся семян, что дало прибавку 10...13$ сбора урожая.
Годовой экономический эффект от внедрения жатки с семяулавли-вающим устройством составит на одно устройство к жатке ЖНС-6-І2-2946,9 руб., к жатке ЖБН-6А - 2951,3 руб.
По результатам исследований получены 5 авторских свидетельств на изобретения.
Результаты исследований использованы при разработке рекомендаций по механизации уборки семян ломкоколосника ситникового, которая рекомендована Министерством сельского хозяйства Казахской ССР к применению в условиях республики и внедрены в опытнсм хозяйстве имени 25-летия Октября (Павлодарская область) КазНИИ луготсг-бищного хозяйства (КазНИИЛПХ) и в Аксенгерском опытном хозяйстве КазНи технологического института овцеводства (КНИТИО) 8 Алма-Атинской области. Полученные в этих хозяйствах результаты свидетельствуют о высокой эффективности применения рациональной технологии уборки и возможности ее использования для аналогичных видов кормовых растений не только в условиях Казахстана, но и в других республиках, располагающих значительными площадями степных и полупустынных пастбищ.
По результатам исследований семяулавливающего устройства разработаны агротехнические требования и изготовлены на экспериментальном заводе НПО "Казсельхозмеханизация" опытные образцы семя-улавливающих устройств к валковым жаткам.
Результаты исследований и предложения по оборудованию валковых жаток приспособлением для уборки ломкоколосника ситникового на семена используются Киргизским филиалом ВИСХОМа (г.Фрунзе).
Вопросы улучшения пастбищ и заготовки семян растений аридной зоны
Площадь, занятая природными кормовыми угодьями, превышает в нашей стране 320 млн.га, общая площадь малопродуктивных пастбищ, требующих улучшения, составляет почти 290 млн.га (2).
Работы по улучшению пастбищ и сенокосов проводятся еще в недостаточных объемах. Особенно плохое положение с улучшением пастбищ сложилось в аридной зоне на территории Казахстана. Систематическое ежегодное перетравление пастбищ в условиях засушливого климата и эрозионно-опасного почвенного покрова привели к выпадению на значительных площадях ценных растительных формаций и появлению целого ряда злостных сорняков пастбищ, непоедаемых растений. Одновременно с этим идет процесс расширения плошади пустынь за а-чет подвижности песков, лишенных растительного покрова.
По данным геоботанического обследования (3,4,5,6) площадь пастбищ, засоренных непоедаемыми растениями в аридной зоне Казахстана составляет 11,1 млн.га, из них эродированных, превращенных -в пустынные территории - 2,5 млн.га. Площадь пастбищ по зонам не одинакова (7), в пустынной овцеводческой зоне находится 34$ всех естественных пастбищ, в полупустынной используемой для крупного рогатого скота - $1%, в сухосгепной земледельческо-животноводче-ской - 19$, в Тянь-Шаньской горной - 12$, в степной земледельческой и в Алтайской горной зонах - 4$. Следовательно, в наиболее засушливых условиях сосредоточено 80...85$ всех пастбищ. Продолжительность пастбищного периода в полупустыне колеблется от 220 до 280 дней (8). Урожайность пастбищных массивов невелика: в полупустыне от 2 до 5 ц сухой массы с гектара, а в пустыне колеблется от 0,5 до 5 ц сухого корма с I га. В последние годы кормоемкость естественных сенокосов и пастбищ в республике заметно снизилась. Причиной этого являются периодические засухи, уменьшение стока рек, понижение уровня озер и Каспийского моря. Кроме этого значительное влияние оказывают перенапряженное использование пастбищ, особенно вблизи водопоев и населенных пунктов, и самое главное в хозяйствах мало занимаются улучшением естественных кормовых угодий с помощью подсева аридных культур, главной причиной этого является нехватка семян растений улучшателей пастбищ.
Опыт научных учреждений и практика передовых хозяйств указывают на высокую эффективность коренного улучшения пастбищ в пустыне и полупустыне. Например, на Бозойском опытном поле Казахского научно-исследовательского института лугопастбищного хозяйства в Алма-Атинской области в полупустыне в среднем за 21 год урожай житнякового сена составил 10,5 ц/га, на естественном же лолынно-эфемеровом только 1,7 ц/га. Даже в пустынной зоне улучшение пастбищ путем посева приспособленных к местным условиям дикорастущих многолетних кормовых растений дает высокий эффект. По результатам исследований Казахского НИИ лугопастбищного хозяйства (8), в полупустынной зоне производственные затраты на коренное улучшение пастбищ окупаются прибавкой урожая за 3...4 года при посеве покупными семенами и за 2...3 года - при посеве своими семенами, а в пустынной зоне - соответственно за 4...5 и 3 года. Чистый доход с I га сеяных сенокосов и пастбищ составляет 15...35 рублей. Долголетние пастбища, созданные из смеси различных видов пустынной кормовой растительности, характеризуются высокой продуктивностью, превосходящей природные кормовые угодья в 3.,,5 и более раз, устойчивостью урожая по годам и сезонам, возможностью регулирования сезонного использования пастбищ и их долголетия,
В настоящее время улучшение пастбищ в аридной зоне на территории Казахстана ведется путем посева житняка, ломкоколосника ситникового, люцерны, терескена, прутняка и других растений.
Из всего комплекса работ в процессе коренного и поверхностного улучшения пастбищ аридной зоны наиболее трудоемким является сбор семян кормовых растений. Потребность хозяйств в семенах для расширения посевов многолетних растлений в аридной зоне удовлетворяется лишь на 50...60$. Рост производства семян сдерживается из-за отсутствия комплексной механизации уборочных работ (9,10,11,12).
Трудность уборки семян пастбищных растений заключается в резком различии технологических свойств как самих растений, так и их семян от зерновых культур, а также в отсутствии специальных уборочных машин. Семена созревают неодновременно, различие в сроках созревания наблюдается как в предалах самого растения, так и между растениями. Созревающие семена слабо держатся на отеблях и при механическом воздействии легко осыпаются, что приводит к потерям семян при уборке (13,14,15,16).
Классификация потерь семян в процессе уборки
Выбор конкретных способов уборки семенных посевов трав определяется многими факторами. Главным критерием для выбора рациональной технологии уборки семян ломкоколосника ситникового являются полнота сбора семян и их качество при минимуме приведенных затрат и затрат труда на уборку І т семян и соблюдении заданных агротехнических сроков работ.
Литературным анализом установлено (16,34,37), что ввиду осыпания семян ломкоколосника ситникового наиболее рациональной технологией их сбора будет раздельная уборка. Основным показателем, определяющим эффективность той или иной технологической схемы раздельной уборки, является величина потерь семян, которые подразделяются на следующие виды:
- естественные потери до скашивания Пе;
- потери при скашивании Пж;
- потери в валке Пв;
- потери при подборе валка Пп;
- потери при обмолоте Поб;
- потери в виде дробленных и поврежденных семян Цц. Общие потери семян при уборке П равны
П = ф ПІ Каждый показатель входящий в формулу (2.1) зависит от ряда регулируемых и нерегулируемых факторов.
Если естественные потери и потери в валке зависят в большей мере от природно-климатических условий, то потери во время скашивания, подбора и обмолота - от режима работы валковой жатки, подборщика и комбайна. Для определения их величины необходимо провести экспериментальные исследования.
Методика экспериментальных исследований
Наиболее важными технологическими показателями ломкоколосника ситникового для решения наших задач являются высота куста и диаметр стеблей в поперечном сечений. Ввиду того, что растения бывают различной величины, замеры проводились на кустах, выбранных по таблице случайных чисел. Замеры осуществлялись метрической линейкой с точностью до 10 мм (рис.3.1). Опыты проводились в 100-кратной ловторности. По результатам замеров составлялись вариационные ряды.
Количество кустов на единице площади определялось методом дробного учета (97,98). Согласно методике был выбран типичный участок сеяного ломкоколосника ситникового размером 50x50 м. Участок
Замеры высоты ситникового растений ломкоколосника разделили на 100 площадок размером 5x5 м. Необходимое количество учетных площадок ( П.м,шт) вычислялось по формуле.
Для этого предварительно определялось количество кустов на трех пробных площадках и по ним вычислялись (Ґ и Ч .
Подсчитанное по формуле (3.1) количество учетных площадок располагалось согласно таблице случайных чисел.
Результаты подсчета кустов на каждой учетной площадке дали возможность определить усредненные показатели в пересчете на I м .
Минимальная высота расположения семян на растениях определялась по данным замеров растения от поверхности почвы до нижних плодов при помощи метрической линейки. Точность замера - 10 мм. Замеры проводились на кустах, выбранных по таблице случайных чисел. Количество замеров.
Технологическая характеристика растений ломко колосника ситникового
Экспериментальные исследования проводились на семенных посевах ломкоколосника ситникового в опытно-семеноводческом хозяйстве "Аксенгер" Казахского научно-исследовательского технологического института овцеводства (КазНИТИО) в Джамбулском районе Алма-Атинской области. Посевы ломкоколосника в этом районе находятся на богарных землях в предгорной полупустынно-степной зоне. Почвы здесь обыкновенные сероземы, по механическому составу средне-суглинистые. Грунтовые воды залегают глубоко и не оказывают влияния на формирование урожая трав.
Данные замеров высоты кустов ломкоколосника ситникового в различные годы приведены на рис.4.1 в виде гистограммы и вариационных кривых, показывающих широкий интервал колебания размеров к ста ломкоколосника. Так, высота куста колеблется в пределах от 50 до 125 см, при этом наибольшее количество растений имело высоту 78,7... 94,5 см. По результатам статистической обработки данных замеров за 1978-1980 гг. выявилось, что средняя высота растений составляет 88,2- 14 см. Результаты подсчета количества стеблей у этих же кустов растений показаны на рис.4.2 также в виде гистограммы и вариационных кривых, показывающих широкий интервал колебания количества стеблей в одном кусте растений. Так, количество стеблей в одном кусте колеблется от 2 до 100 штук, при этом наибольшее количество кустов имело стеблей 14,5...35,2 штук, среднее количество кустов на I м составляет 6...9 штук.
Гистограмма и кривая распределения количества стеблей у 100 кустов ломкоколосника ситникового. тимальной высоте скашивания 15...20 см все колосья будут срезаны. Результаты замеров диаметра побегов (стеблей) 100 растений, на высоте скашивания 15...20 см, приведены на рис.4.3 в виде гистограммы и вариационных кривых. По результатам статистической обработки данных замеров установлено, что средний диаметр стеблей на высоте скашивания составляет 2,7 0,13 мм, следовательно для скашивания растений можно применить валковые жатки предназначенные для уборки зерновых культур.
Рекомендации по уборке семян ломко колосника ситникового и результаты их производственной проверки
На основе проведенных работ по исследованию технологических свойств ломкоколооника ситникового и технологического процесса уборки его семян разработаны рекомендации по механизации уборки семян ломкоколооника ситникового (приложение 7). Установлено, что уборку семян ломкоколооника ситникового следует производить раздельным способом. Скашивание нужно производить за 3...5 дней до начала прямого комбаинирования широкозахватными жатками ЖНС-6-І2, укладывая массу в сдвоенные валки. После полного дозревания массы в валках (3...4) дня производится их подбор и обмолот зерновым комбайном СК-5 "Нива".
Скорость перемещения комбайна при скашивании валковой жаткой должна быть не выше 1,25 м/с при частоте вращения вала мотовила 30...35 мин "1.
Режим работы комбайна на обмолоте валков следующий: скорость перемещения комбайна - 1,2...1,4 м/с; частота вращения вала молотильного барабана - 750...800 мин , зазор между бичами барабана и декой на входе - 30...35 мм, на выходе - 20...25 мм; частота вращения вала барабанно-грабельного подборщика - 135... 145 мин""1; частота вращения вала крылача вентилятора - 430 мин"-1- при угле открытия жалюзей верхнего решета на 2/3, нижнего - 1/3; положение заслонок вентилятора - закрытое.
В рекомендации включены результаты полученные при сравнительной оценке различных технологий уборки семян ломкоколооника ситникового, даны технико-экономические показатели.
Результаты произведенной проверки рекомендаций в условиях Ак-сенгерского опытного хозяйства Алма-Атинской области показали (таб.5.2, 5.3), что применение раздельного способа уборки семян со скашиванием в сдвоенные валки обеспечивает получение высококачественных семян при потерях семян не более 14,3% и повреждаемости не более 0,7%.
