Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В МЕЖДУРЯДЬЯХ.... 11
Основные направления развития машин для междурядной обработки 11
Состояние исследований в области междурядной обработки 11
Машины с пассивными рабочими органами 16
Машины с ротационными рабочими органами 24
Машины с комбинированными рабочими органами 31
Классификация рабочих органов пропашных культиваторов 35
Обоснование схемы перспективного рабочего органа для междурядной обработки 38
Агротехнические и технологические основы междурядной обработки 42
Цели и задачи междурядной обработки 42
Значение глубины обработки и ширины защитной зоны рядков.... 45
Особенности междурядной обработки на повышенных скоростях 50
Основные факторы, определяющие качество междурядной обработки почвы 52
1.5. Технологические особенности обработки почвы в междурядьях
пропашных культур 56
Технологические схемы и особенности междурядной обработки 56
Приемы защиты почв от переуплотнения 64
Агротехнический и механический способы борьбы против колорадского жука
1.6. Постановка проблемы, цель и задачи исследований 72
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДУЛЬНОГО ОРУДИЯ, АДАПТИРО-
1 ВАННОГО К УСЛОВИЯМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 74
Кинематика процесса движения ротационного органа в пространстве 74
Исследование скорости воздействия рабочих элементов ротора
на почву 78
2.3. Особенности процесса взаимодействия рабочих органов с почвой... 81
і
\ 2.4. Обоснование основных параметров ротационного рабочего органа... 87
Обоснование диаметра ротационного органа 88
Выбор числа рабочих элементов ротора 91
Размещение рабочих элементов на роторе 97
2.5. Обоснование величины заглубления рабочих элементов ротора.. 101
Процесс заглубления рабочих элементов внешнего контура 103
Определение заглубления рабочих элементов внутреннего контура 108
2.6. Технологические параметры ротационной обработки почв 110
3. ДИНАМИКА КОМБИНИРОВАННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА МО
ДУЛЬНОГО КУЛЬТИВАТОРА ДЛЯ МЕЖДУРЯДНОЙ ОБРАБОТ
КИ ПОЧВЫ 117
Определение дальности отбрасывания почвы рабочими элементами ротора 117
Силовой анализ рабочего процесса ротационного органа 122
Анализ процесса колебания ротационного рабочего органа 129
Свободные колебания ротационного органа (РРО), при наличии люфта конструкции 129
Колебания РРО при наличии сил сопротивления 134
Вынужденные колебания РРО при наличии люфта 139
4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 145
Программа исследований 145
Общая методика исследований 146
Методика лабораторных исследований 147
Объект исследования, схема экспериментов и методы измерений 147
Методика обработки результатов лабораторных исследований... 153
4.4. Методика полевых исследований 156
Методика энергетической оценки рабочего процесса комбинированного органа 156
Методика исследований агротехнических показателей работы пропашных культиваторов 160
Методика обработки результатов полевых исследований 164
Определение рациональных параметров комбинированного рабочего органа методом планирования эксперимента 164
Методика оценки погрешности измерений 167
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАЗ
РАБОТОК И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ МЕ
ЖДУРЯДНОЙ ОБРАБОТКИ КОМБИНИРОВАННЫМИ РАБО
ЧИМИ ОРГАНАМИ 170
Исследование процесса взаимодействия ротационного рабочего органа с почвой 170
Технологический процесс обработки междурядий комбинированными органами 183
Агротехнические показатели работы культиватора с комбинированными рабочими органами 186
Выбор конструктивных и регулируемых параметров комбиниро-
ванного рабочего органа 194
5.5. Результаты исследований заселенности личинками колорадско
го жука посадок картофеля при присыпании растений ротацион
ными рабочими органами 198
Динамика численности колорадского жука при различных вариантах опытов 198
Площадь листовой поверхности, урожайность и качество картофеля при использовании присыпания растений 200
Математическая модель урожайности картофеля 204
Энергетическая оценка рабочего процесса, выполняемого комбинированным органом 213
Результаты производственных испытаний модульных орудий и оценка их эффективности 216
Основные направления реализации результатов исследований... 221
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 224
ЛИТЕРАТУРА 227
ПРИЛОЖЕНИЯ 250
Введение к работе
На современном этапе развития сельского хозяйства, изменения его структуры и возникновения значительных экономических проблем обостряются вопросы повышения эффективности функционирования технических средств и технологий. Поэтому одним из первоочередных мероприятий становится необходимость внедрения в производство рациональных технологий и перспективных технических средств междурядной обработки пропашных культур.
В условиях интенсификации земледелия стали реальной необходимостью уточнение и пересмотр приемов междурядной обработки применительно к прогрессивным технологиям возделывания пропашных культур, новым задачам по охране природы. Возникла потребность рационального сочетания обработки междурядий с одновременным уничтожением личинок колорадского жука. Более остро встали вопросы обеспечения и улучшения физических и агротехнических свойств посевного и корнеобитаемого слоев, оптимизации влагообеспеченности и защиты почв от эрозии, снижения энергетических и трудовых затрат.
Основным направлением в земледелии остаются химизация и мелиорация земель, при этом приоритет отдается освоению зональных систем ведения хозяйства. Первостепенное значение при освоении зональных систем земледелия придается обработке почвы, так как от ее качества в значительной степени зависит получение высоких и стабильных урожаев.
Обработкой почвы решается комплекс задач, связанных с созданием оптимальных условий для роста и развития сельскохозяйственных культур. Она оказывает большое влияние на засоренность посевов сорняками, условия минерального питания растений и эффективность применяемых удобрений.
Одним из важных элементов технологии ухода за растениями выступает обработка междурядий пропашных культур, главной задачей которой в зоне недостаточного увлажнения выступает сохранение и накопление влаги
в почве за счет уничтожения сорной растительности и создания рыхлого верхнего слоя.
Многие исследователи отмечают, что борьба с сорняками в рядках и в защитной зоне растений - наиболее трудоемкий процесс. Поэтому возникает необходимость в повышении степени механизации междурядной обработки и качественных показателей, зависящих, главным образом, от ширины обрабатываемой полосы в междурядьях культурных растений.
Одним из способов улучшения качества междурядной обработки почвы и уменьшения ширины защитной зоны является использование пропашного культиватора, оснащенного комбинированными рабочими органами ротационного типа (А.С. № 1037851). Исследованиями ряда авторов установлено, что подобные рабочие органы наиболее полно удовлетворяют требованиям агротехники, обеспечивают более полное уничтожение сорняков и лучшее крошение верхнего слоя почвы. Однако широкое внедрение этой прогрессивной технологии междурядной обработки в производство сдерживается из-за отсутствия надежных и высокопроизводительных рабочих органов для ее осуществления. Применяемые в настоящее время рабочие органы не обеспечивают качественного выполнения агротехнических требований на процесс, слабо крошат почву и работают на сравнительно малых скоростях поступательного движения. Кроме того, эти рабочие органы могут обработать междурядья без повреждения культурных растений только при наличии защитной зоны значительной ширины.
Поэтому основным содержанием научной проблемы является изыскание новых технологических схем и принципов взаимодействия элементов рабочих органов с обрабатываемой средой, а также разработка и создание рабочих органов ротационного типа, адаптированных к конкретным почвенным условиям, которые учитывали бы специфические требования возделываемых пропашных культур, способствующих повышению плодородия почвы и сохранению окружающей природной среды.
Актуальность поставленной проблемы подтверждается государственными и ведомственными планами проведения научных исследований в об-
ласти сельского хозяйства по созданию комплекса машин для агрегатирования с универсально-пропашными тракторами, а также по разработке новых технологий обработки почвы при интенсивном земледелии.
Научное значение проблемы заключается в установлении закономерностей взаимодействия отдельных элементов технологического процесса на показатели работы почвообрабатывающих машин, намечены пути повышения эффективности процесса междурядной обработки почвы за счет использования принципа ротационного воздействия и создание машин с комбинированными рабочими органами; обосновании целесообразности и экономической эффективности применения для междурядной обработки пропашных культур ротационных органов, способных перекатываться по рядку культурных растений, обеспечивая их защиту от механических повреждений; разработке конструктивных схем комбинированных рабочих органов, позволяющих обрабатывать защитную зону и поверхность междурядья с высокими агротехническими показателями.
Решение проблемы имеет большое народнохозяйственное значение, поскольку направлено на повышение производительности и качество работы ротационных машин, сохранение экологической безопасности и повышение урожайности возделываемых культур.
Научную новизну составляют:
математическая модель по оптимизации технологического процесса обработки почвы, выполняемого комбинированной машиной с ротационными рабочими органами;
способ и технические средства для междурядной обработки различных пропашных культур, обеспечивающих щадящее воздействие рабочих органов на культурные растения, интенсивное уничтожение сорняков, высокое качество рыхления почвы в междурядьях;
агротехнический способ и технические средства уничтожения личинок колорадского жука при междурядной обработке картофеля без применения специальных ядохимикатов;
- размещение рабочих элементов ротационного органа по закону многозаходной винтовой линии, что обеспечивает высокое качество обработки почвы.
Научная новизна работы подтверждена новыми техническими разработками, защищенными автор, свид. СССР и патентами РФ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
повышение эффективности технологических процессов междурядной обработки пропашных культур и закономерности функционирования технических средств, обеспечивающих комплексное выполнение агротехнических требований на рабочий процесс;
процессы взаимодействия элементов ротационного органа с почвой, кинематика перемещения им частиц почвы и рациональные формы, размеры рабочих органов обеспечивающих обработку почвы междурядья в энергосберегающем режиме;
схемы и параметры перспективных почвообрабатывающих машин с ротационными рабочими органами комбинированного типа, параметры устройства для повышения устойчивости хода и управляемости вращательным движением ротационных органов, позволяющие работать на более высоких скоростях поступательного движения агрегата;
математическая модель и оптимизация технологического процесса, выполняемого комбинированной машиной с ротационными органами для междурядной обработки и его рациональные конструктивно-технологические параметры, обеспечивающие работу в экологически безопасном и щадящем режиме;
закономерности технологического процесса воздействия элементов комбинированного рабочего органа на почву, аналитические методы определения его основных параметров и режимов работы, обоснование методики проектирования и определения условий размещения их на раме;
результаты экспериментальных исследований и производственной проверки разработанных рабочих органов, машин и их технико-экономическая эффективность.
Диссертация выполнена в Казанской государственной сельскохозяйственной академии с 1980 по 2000 г.г. в соответствии с программами работ по решению общесоюзной научно-технической проблемы О. СХ. 103. 01 (№01813000770), а также проблемами всесоюзного Координационного плана 16.01 (№ 77056687), по которым Казанская ГСХА была утверждена соисполнителем.
Основные исследования проводились в учебно-опытном хозяйстве КГСХА, в хозяйствах республики Татарстан и в Самарской области.
В рассматриваемой работе представлены результаты исследований, выполненных лично соискателем и в соавторстве. При выполнении экспериментальных работ и производственной проверке технологий с использованием экспериментальных машин с ротационными рабочими органами под руководством автора участвовали: П.И. Макаров, Х.Ш. Сиразиев, В. Дуп-лицкий, Г.Р. Муртазин, Д. Абдуллин. При выполнении графического материала на ЭВМ значительную помощь оказал P.P. Зайсанов. Консультации по работе проводили: профессор, заслуженный деятель науки и техники РТ Х.С. Гайнанов, доктор технических наук, профессор И.М. Панов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.К. Мазитов.
