Содержание к диссертации
Введение 5
I. Состояние вопроса биологизации земледелия и обработки почвы
дисковыми боронами 9
Основные элементы биотехнологии в земледелии 9
Анализ существующих конструкций дисковых борон 10
Обзор конструкций рабочих органов дисковых борон 45
Состояние исследований по обработке почвы дисковыми боронами..55
Цель и задачи исследования 60
Выводы по главе 61
II. Обоснование схемы агрегата для внесения раствора концентратов
микроорганизмов в почву и теоретические исследования дискового
рабочего органа 62
Устройство, принцип работы и основные регулировки агрегата для внесения биораствора в почву 62
Обоснование формы рабочего органа .v 66
Расчет параметров дисковых рабочих органов и их размещение на оси батареи 68
Кинематика движения диска в почве 73
Расчет усилий, действующих на диск бороны 78
Резание почвы дисковым рабочим органом 83
2.7. Выводы по главе 90
III. Экспериментальные исследования дисковой бороны 91
Программа и методика исследований 91
Определение продольного и поперечного перемещения почвенной массы 92
Методика определения энергетических показателей дисковой бороны ..94
3.4. Методика оценки функциональных показателей 98
3.4.1. Выбор режимов работы 98
4
3.4.2. Методы определения условий испытаний 99
3.5. Методика оптимизации основных параметров рабочего органа
дисковой бороны 104
3.6. Выводы по главе 110
IV. Результаты экспериментальных исследований 111
4.1. Определение продольного и поперечного перемещения почвенной массы
сплошным и вырезными дисками (вырезы в виде дуг окружности и
логарифмической спирали) 111
Выявление зависимостей, влияющих на функциональные и энергетические показатели работы дисковых борон 116
Результаты оптимизации конструктивно-режимных параметров дискового рабочего органа 122
4.4. Выводы по главе 130
V. Производственная проверка результатов исследования и
экономическая эффективность применения дисковой бороны с
рабочими органами с вырезами по форме дуги логарифмической
спирали 132
Производственная проверка 132
Сравнительная экономическая эффективность применения двух агрегатов (Т-150К+БД-3,5 и Т-150К+ БД-3,5 с новыми рабочими органами)
на лущении стерни 135
Общие выводы 143
Список литературы 145
Приложения 157
Введение к работе
Обработка почвы была и остается решающим фактором, влияющим на эффективность производства продукции растениеводства. Являясь одной из важнейшей отраслью агропромышленного комплекса Российской Федерации, растениеводство, уровень развития которого во многом определяет решение продовольственной проблемы страны, должно базироваться на стремлении снижения затрат при обработке почвы и восстановлении органического вещества, а за тем и гумуса, в почве.
Однако сложная социально-экономическая ситуация усилила негативные процессы в развитии растениеводства, привела к тому, что накопившиеся в почве за последние годы гербициды и пестициды, многократное уплотнение почвы движителями сельскохозяйственной техники уничтожили так необходимые бактерии и микроорганизмы. Без почвенных микроорганизмов не происходит накопление и трансформация гумусовых веществ, которые влияют на урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Поэтому восстановление и накопление полезных бактерий в почве является важной задачей.
Экономия энергии является основной составляющей в отражении конечной себестоимости производимой продукции. Поэтому снижение затрат энергоресурсов на производство различных видов продукции является важной народно-хозяйственной задачей.
Существующие дисковые бороны энергоемки, не позволяют совмещать несколько операций по обработке почвы за один проход и не удовлетворяют по экономическим показателям предприятия, т. к. цены на энергоносители очень высоки.
В настоящее время определились два направления обработки почвы. Это ресурсосберегающая и биотехнологическая обработки почвы. Последняя базируется на широком внедрении сидеральных культур, таких как горчица, многолетние травы, эспарцет и др., которые измельчаются и заделываются, а также на внесении микроорганизмов в почву. Все эти направления обработки
почвы предусматривают широкое использование дисковых рабочих органов, позволяющих вести минимальную обработку почвы, осуществлять ресурсосбережение и внедрять биологизацию земледелия.
Наиболее перспективной является тяжелая дисковая борона с жесткой рамой, несимметричным расположением дисковых батарей и с рабочими органами в виде вырезных сферических дисков. В сравнении с другими типами дисковых борон она является наиболее производительной, позволяет выполнять несколько операций по обработке почвы за один проход, и в ней заложен большой потенциал применения.
Для повышения эффективности работы дисковой бороны разработаны рабочие органы в виде вырезных сферических дисков с вырезами, выполненными по форме дуги логарифмической спирали и предложено устройство для внесения концентратов микроорганизмов, располагаемое на задних рядах дисковых батарей.
Анализ проведенных исследований и наблюдения за работой дисковых борон показывают, что существующие дисковые бороны в определенной мере удовлетворяют поставленным требованиям при обработке почвы по стерне различных культур. Что касается совмещения операций, то они не совсем удовлетворяют поставленным технологическим требованиям. Поэтому целью настоящих исследований является совершенствование процесса обработки почвы при биотехнологии дисковыми рабочими органами и обоснование параметров вырезного сферического диска. А разработка конструктивно-технологической схемы дисковой бороны с устройством для внесения биорастворов в почву, а также схемы дискового рабочего органа, создания на базе этой схемы конструкции машины и дискового рабочего органа его исследования с целью обоснования оптимальных параметров сферического диска и использование полученных данных для его проектирования является важной народно-хозяйственной задачей.
7 Для выполнения поставленной цели в задачу исследования входило:
определить влияние раствора микроорганизмов на урожайность озимой пшеницы и обосновать параметры оборудования для внесения биораствора;
обосновать конструкцию дисковой бороны и ее рабочего органа;
дать теоретический анализ рабочего процесса исследуемого рабочего органа и получить аналитические выражения для расчета его параметров;
исследовать рабочий процесс сферического диска методом математического планирования эксперимента и на основе этого обосновать оптимальные параметры рабочего органа и режима работы;
провести испытания рабочего органа в производственных условиях и дать оценку пригодности его применения при обработке почвы;
определить экономическую эффективность работы дисковой бороны с предложенным рабочим органам.
На защиту выносятся конструкции дисковой бороны для внесения концентратов микроорганизмов и его рабочего органа, а также следующие научные положения:
закономерности движения диска в почве;
теоретические основы работы дискового рабочего органа. Предложенные конструкции дисковой бороны и рабочего органа
защищены соответственно свидетельством №27981 на полезную модель и патентом на изобретение №2220520, а также получено положительное решение от 10 июня 2004 года по заявке №2003112785/12(013456) на выдачу патента на изобретение дисковая борона с устройством для внесения биорастворов в почву.
Разработана и внедрена в практику конструкция рабочего органа дисковой бороны, а также получены его оптимальные параметры. Практическими результатами разработки проблемы резания почвы дисками
8 борон явилось создание на основе выполненных исследований вырезных сферических дисков с вырезами по форме дуг логарифмической спирали.
Результаты исследований были использованы департаментом программно-целевого развития агропромышленного комплекса. Новые дисковые рабочие органы нашли применение в конструкциях дисковых борон, выпускаемых предприятиями Белгородской области.
Результаты докладывались на следующих конференциях: международных научно-производственных конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии с 2001 по 2004 г.г., международной научно-практической конференции «Технический прогресс в растениеводстве» в Харьковском государственном техническом университете сельского хозяйства в 2002 г., научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской работы за 2003г., научно-практической конференции работников агропромышленного комплекса Белгородской области в 2003 г.
