Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследований 8
1.1. Агротехнические требования к обработке междурядий пропашных и овощных культур 8
1.2. Анализ существующих способов междурядной обработки пропашных и овощных культур 12
1.3. Анализ технических средств, применяемых при междурядной обработке пропашных и овощных культур 18
1.3.1. Обзор конструкций культиваторов 18
1.3.2. Рабочие органы для междурядной обработки 21
1.4. Направления развития механизации обработки
полных междурядий 26
1.5. Методы расчета оценочных параметров
рабочих органов культиваторов 34
1.6. Постановка проблемы. Цель и задачи исследований 36
2. Обоснование технологических параметров комбинированного рабочего органа 38
2.1. Описание модели комбинированного рабочего органа...38
2.2. Деформация пласта почвы 42
2.3. Уравнение плоскости приваливающего диска 47
2.4. Разложение скорости движения почвы на крыле лапы 48
2.5. Разложение скорости движения почвы
на приваливающем диске 50
2.6. Определение равнодействующей скоростей vzy и vyz 51
2.7. Определение дальности отбрасывания частиц почвы 52
Выводы 54
3. Методика и результаты лабораторных исследований
3.1. Программа исследований 57
3.1.1. Разработка и изготовление комбинированного рабочего органа 57
3.1.2. Разработка и изготовление лабораторного комплекса ...59
3.1.3. Методика использования лабораторного комплекса 62
3.1.4. Выбор средств измерений 63
3.1.5. Определение энергетических показателей
3.2. Выбор метода оптимизации параметров комбинированного рабочего органа 69
3.3. Обоснование критерия оценки качества междурядной обработки 78
3.4. Планирование факторного эксперимента 81
3.5. Результаты лабораторных исследований
3.5.1. Обработка результатов эксперимента по определению толщины присыпаемого слоя почвы 83
3.5.2. Характер перемещения почвенных слоев 88
3.5.3. Обеспечение требуемой толщины
присыпаемого слоя почвы 89
3.5.4. Характер гребнистости поверхности междурядий 94
3.5.5. Обработка результатов эксперимента по определению
дальности отбрасывания частиц почвы 95
3.5.6.Сравнительные энергетические показатели при испытании серийных и экспериментальных рабочих
органов 97
Выводы 98
4. Исследование процесса междурядной обработки пропашных и овощных культур комбинированными рабочими органами в производственных условиях 100
4.1 .Методика полевых испытаний 100
4.1.1.Выбор условий проведения испытаний 100
4.1.2. Метеорологические условия и влажность почвы 103
4.1.3. Объект испытаний 106
4.1.4. Подготовка культиватора к работе 107
4.1.5. Определение качества междурядной обработки 108
4.2. Результаты производственных испытаний
комбинированных рабочих органов 110
Выводы 132
5. Экономическая эффективность внедрения комбинированного рабочего органав производство 134
5.1. Обработка междурядий сельскохозяйственных культур в производственных условиях 134
5.2. Экономическая эффективность внедрения предлагаемого комбинированного рабочего органа 137
5.2.1. Определение стоимости изготовления рабочего органа 137
5.2.2. Выбор базы для сравнения 139
5.2.3. Исходные данные для расчетов 139
5.2.4. Расчет эксплуатационных затрат 140
Выводы 146
Общие выводы и рекомендации производству 148
Литература
- Анализ технических средств, применяемых при междурядной обработке пропашных и овощных культур
- Деформация пласта почвы
- Разработка и изготовление лабораторного комплекса
- Экономическая эффективность внедрения предлагаемого комбинированного рабочего органа
Введение к работе
Актуальность темы. Главным направлением интенсификации сельскохозяйственного производства является кардинальное ускорение научно-технического прогресса, внедрение техники нового поколения, принципиально новых технологий, обеспечивающих наивысшую производительность и эффективность, лучшее качество выполнения работ.
Важным направлением технического прогресса является совершенствование системы машин для возделывания пропашных и овощных культур. Большое значение в таком совершенствовании имеет осуществление в конструкции одной машины принципа комбинирования и универсализации. При этом достигается совмещение разных операций при одном проходе агрегата и выполнение одной и той же машиной нескольких видов работ в разные календарные сроки.
Однако существующие технологии междурядной обработки заключаются, как правило, в рыхлении почвы и уничтожении сорняков до защитных зон культурных растений. Практически невыполнимой операцией является обработка защитных зон, занимающих около 30 % площади междурядья. На их обработку требуется ручной труд, затраты которого составляют около 10 чел.-ч/га. Из-за низкого качества работ по уходу за пропашными и овощными культураміГйх урожайность может снизиться до 15 %, производительность труда - до 12 %, а расход топлива увеличиться на 8... 10 %.
Во многих научных исследованиях указывается на необходимость уничтожения сорняков, расположенных в непосредственной близости от культурных растений, то есть, в защитных зонах. Эта проблема является важной и актуальной, а пути её решения могут быть различны.
Повышение качества междурядной обработки пропашных и овощных культур можно обеспечить путём совершенствования предназначенных для этой цели рабочих органов и технологических режимов их работы. Этим достигается также улучшение эксплуатационных показателей агрегатов и
ПОВЫШение урОЖаЙНОСТИ С 'Л^Крйф^Т^Ц^ТОО'ЛЬТур.
БИГ.ЛЬОТЕКА С. Петербург
Mtf РК
Цель исследований - улучшение качества обработки полных междурядий овощных и пропашных культур на основе разработки конструкции рабочего органа культиватора и обоснования его оптимальных параметров
Объект исследований - процесс междурядной обработки пропашных и овощных культур с применением комбинированного рабочего органа культиватора, обеспечивающего уничтожение сорной растительности в защитной зоне рядка культурных растений.
Предмет исследований - конструктивно-режимные параметры комбинированного рабочего органа культиватора для междурядной обработки
Научная новизна Предложен комбинированный рабочий орган для междурядной обработки пропашных и овощных культур, обеспечивающий повышение качественных показателей технологического процесса, более полное уничтожение сорняков в защитных зонах культурных растений, снижение затрат труда и энергии на обработку междурядий.
Новизна предложенного рабочего органа подтверждена решением ФИПС от 01.06.04г. по заявке № 2003110185 о выдаче патента на изобретение «Рабочий орган культиватора».
Получены математические модели процесса междурядной обработки с применением комбинированного рабочего органа и определены его оптимальные конструктивно-режимные параметры.
Получены аналитические зависимости для определения дальности отбрасывания частиц почвы комбинированным рабочим органом
Достоверность результатов работы подтверждается сравнительными испытаниями серийных и предлагаемых рабочих органов, протарированной контрольно-измерительной аппаратурой, применением теоретических положений по планированию эксперимента.
Практическая ценность работы. Разработанный комбинированный рабочий орган культиватора позволяет осуществить междурядную обработку пропашных и овощных культур, включая защитные зоны, и одновременно с рыхлением поверхностного слоя почвы уничтожить сорняки путём подреза-
ния и заваливания их почвой.
Производственные испытания комбинированных рабочих органов культиватора были проведены на полях учебно-опытного хозяйства ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Ульяновской ГСХА в 1992-2004 г., на межвузовской научно-практической конференции в Самарской ГСХА в 2004 г., на международной научно-практической конференции в Пензенской ГСХА в 2003 г., на международной научно-технической конференции в институте механики и энергетики Мордовского государственного университета в 2004 г.
Научные положения и результаты исследований, выносимые па защиту:
-теоретически и экспериментально обоснованная конструкгавно-технологическая схема комбинированного рабочего органа для междурядной обработки овощных и пропашных культур;
-результаты лабораторных испытаний по обеспечению требуемой толщины присыпаемого слоя почвы для первой и второй междурядных обработок, а также дальности отбрасывания частиц почвы;
рекомендации по выбору оптимальных режимов работы при первой и второй междурядных обработках;
технико-экономическая оценка результатов внедрения в производство разработанного комбинированного рабочего органа.
Публикации. По основным положениям диссертации опубликовано 6 научных работ, из них две - в центральных изданиях.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и рекомендаций производству, списка литературы из 160 наименований, в том числе 6 - на иностранных языках. Работа изложена на 201 странице, содержит 36 таблиц, 61 рисунок и 39 страниц приложений.
Анализ технических средств, применяемых при междурядной обработке пропашных и овощных культур
Для получения высоких урожаев пропашных и овощных культур, как установлено научно-исследовательскими учреждениями и передовиками сельскохозяйственного производства, необходимы не только рациональное размещение растений по площади питания, но и своевременный, правильный уход за ними в период их вегетации.
Для своего роста и развития от начала и до конца вегетации растения кукурузы, подсолнечника, картофеля, капусты и томатов нуждаются в хорошем уходе. В системе мероприятий по уходу за пропашными и овощными культурами особое значение имеет своевременное проведение рыхления почвы, поливов и подкормок растений. Междурядная обработка почвы, или культивация, по мнению В.И. Эдельштейна, В.Л. Ершовой, A. Gould, CO. Lehmann, Д.Д. Брежнева и др. [13, 20, 42, 45, 47, 72, 80, ПО, 157, 159], имеет исключительно большое значение, так как проводится, главным образом, для сбережения влаги в почве и в целях борьбы с почвенной коркой и сорняками.
При механизированной обработке междурядий культурные растения могут повреждаться рабочими органами. Во избежание этого рабочие органы культиваторов размещают на некотором расстоянии от рядка. Поэтому после прохода культиватора с обеих сторон рядка растений оставляется необработанная полоска, которая носит название защитной зоны. Ширина защитной зоны зависит от вида и сорта культуры, степени развития растений, глубины рыхления почвы, качества посева (прямолинейности рядка), а также от величины горизонтальных отклонений рабочих органов культиватора в перпендикулярном к движению направлении.
В настоящее время известны сложные устройства, позволяющие проводить обработку защитных зон путем ввода рабочих органов в промежутки между растениями в рядке [2, 9, 103]. Однако такие устройства оставляют недообработанной площадь вокруг растения.
Другие авторы [3, 7, 8, 10, 23, 46, 68], предлагая конструктивные решения машин для обработки полных междурядий, считают, что для борьбы с сорняками необходим сдвиг почвы в рядок растений и его защитную зону. При таком способе обработки, кроме подавления сорняков в защитной зоне, происходит мульчирование, подокучивание растений, которое способствует развитию у них дополнительных корней и укреплению их в вертикальном положении. Развитие дополнительной корневой системы, как указывают многие исследователи и практики, способствуют повышению урожайности.
В исследовании проблем исключения затрат ручного труда на обработку защитных зон и повышения урожайности пропашных и овощных культур на основе внедрения перспективных средств механизации новым является изучение влияния качества обработки междурядий и сдвигаемого в рядки растений слоя почвы на подавление сорняков.
На защиту выносятся следующие научные и практические положения: - обоснование контура комбинированного рабочего органа культиватора для обработки полных междурядий кукурузы, под солнечника, картофеля, капусты и томатов, включая защитные зо ны; - обоснование технологических параметров рабочего органа, влияющих на высоту сдвигаемого слоя почвы и на качественные показатели обработки в разные вегетационные периоды развития растений; - схема компоновки рабочих органов на раме культиватора; - эффективность применения рабочих органов на междурядной обработке кукурузы, подсолнечника, капусты и томатов. П.М. Василенко, П.Т. Бабий, Ю.К. Киртбая и др. [44, 85, 92, 137] считают, что величина защитной зоны для различных культур колеблется от 6 до 17 см (табл. 1.1.). Таблица 1.1. - Ширина защитной зоны для различных культур Культура Ширина защитной зоны, см Кукуруза и подсолнечник 10...15 Картофель: междурядная обработка 10...15 окучивание 15...17 Сахарная свекла 10...15 Овощные культуры 6...15
Для обработки междурядий до защитных зон промышленность выпускает целый ряд рабочих органов, способных хорошо рыхлить почву и уничтожать сорняки, не нанося ущерба культурным растениям. Обработка же защитных зон механизированным способом является наиболее ответственной операцией, и до настоящего времени не существует рабочих органов, способных проводить хорошее рыхление и полное уничтожение сорняков в зоне рядка растений. Поэтому обработка защитных зон требует больших затрат ручного труда.
Профессор Ф.Г. Гусинцев [62] считает, что в технологическом процессе возделывания пропашных культур значительное место по затратам труда и средств занимают операции посева и ухода за посевами. По его мнению, параметры существующих средств , механизации устанавливаются без достаточной связи как с условиями работы, так и агротехническими требованиями к качеству выполняемых работ. В этой связи он считает решение проблемы в установлении и анализе технологических показателей работы машин и рабочих органов культиваторов для обработки рядка и околорядковой (защитной) зоны.
По данным ВИСХОМ, НИИОХ и ряда исследователей [21, 23, 81, 114, 137], на прополку защитных зон растений пропашных и овощных культур затраты ручного труда составляют примерно 100 чел.-ч/га. Пока не решило до конца проблему прополки и применение гербицидов, так как их эффективность зависит от многих неуправляемых факторов. Кроме того, гербициды имеют высокую стоимость и отравляют окружающую среду [19]. Поэтому следует продолжать поиски и модернизацию механических средств уничтожения сорняков в зонах рядков растений. Также не следует забывать, что кроме собственно уничтожения сорняков около растений, необходимо зачастую и рыхлить почвенную корку без повреждения растений и подокучивать растения кукурузы, подсолнечника, картофеля, томатов и капусты.
С учетом вышеизложенного и мнения ряда авторов [19, 92, 137, 154], можно сформулировать следующие агротехнические требования к междурядной обработке пропашных и овощных культур: 1) проведение междурядной обработки сразу же после всхода сорняков; 2) обеспечение минимальной величины защитной зоны (при 1-ой обработке 8... 10 см, при последующих - 10... 12, иногда 15 см); 3) полное уничтожение сорняков при минимальном (не более 2 %) подрезании культурных растений; 4) предохранение культурных растений от засыпания почвой; 5) равномерная глубина обработки почвы рабочими органами; 6) соответствие рабочей ширины захвата культиватора ширине захвата посевной или посадочной машины; 7) обработка защитных зон с частичным подваливанием почвы в зону рядка.
Деформация пласта почвы
С учетом данных работ A.M. Батманова и В.М. Нестерова, [23, 110] выполненных на кафедре "Сельскохозяйственные машины" Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, была разработана конструктивная схема рабочего органа - культиваторной лапы с приваливающим диском, регулируемым по углу установки к направлению движения.
Приваливающий диск установлен под прямым углом к плоскости почвы, смещает и отбрасывает почву в зону рядка растений без её оборота, что способствует сохранению влаги и питательных веществ.
Высота присыпаемого слоя почвы зависит от схемы расстановки рабочих органов (величины защитной зоны), глубины обработки, угла установки приваливающего диска и скорости движения агрегата.
Такой рабочий орган формально представляется двумя пересекающимися по линии тп (рисунок 2.1) участками плоскостей Qn крыла лапы и Qa приваливающего диска.
Система координат в относительном движении лапа-почва соединена с лапой (0, X, У, Z) и в переносном движении перемещается вместе с лапой параллельно оси ОХ со скоростью машины (VM = vx). Уравнения плоскостей Qn и Qa задаем в прямоугольных координатах. Для этого наметим на плоскости Qn три точки (М,; М2; Мъ), не лежащие на одной прямой, и для нахождения координат спроецируем их следы на плоскость 0YX и 0ZX (рисунки 2.1, 2.2). Проецирование осуществляется следующим образом: рабочий орган устанавливается на горизонтальную плоскость (0YX), положение режущих кромок фиксируется линиями на этой плоскости. Штанген-рейсмусом отмечается избранная точка, после чего подсчитывается значение ZL Затем рабочий орган убирается, а основание рейсмуса удерживается на месте. Далее движок рейсмуса опускается до нулевого деления и отмечается проекция точки на плоскости. По координатной сетке, намеченной на плоскости, измеряются значения xt и уи
Подставляя в уравнение (2.4) значения координат х2= — 60 мм ; У z2 - 18 мм, tg— = 0,64 получим уравнение плоскости Qn\ 11,5х+ 18y + 38,4z = 0. Нормальный вектор N \(А,В,С)к плоскости Qn запишется: (2.6) Nx= 2 tg 2 J Г 2 8 или Nx =(11,5; 18; 38,4). Вектором, нормальным к плоскости 0YX является вектор N2(0; 0; 1). Он дает возможность вычислить угол р между плоскостью 0YX и Qn, как угол "наибольшего ската" или угол «крошения»:
С другой стороны: tga = tg -siny, следовательно, tga = 0,56-0,54 = 0,3 и a = arctg0,3= 17 [86...88].
При тп, параллельной П\ - кромке лапы (рисунок 2.1), и Qa, перпендикулярной горизонтальной плоскости OYX, тп проецируется на эту плоскость в натуральную величину - а (рисунок 2.3). Рисунок 2.3. Проекция угла установки приваливающего диска на плоскость XOY Следовательно, проекция точки т на плоскость OYX равна Ym = а-БІпв; Хт = a-cosd, а /? = — - в, где: у- угол раствора лапы; в- угол установки приваливающего диска рабочего органа; а - проекция тп приваливающего диска. Проекция приваливающего диска на уровне почвы (рисунок 2.4) определяется из условия, что = JR2-(R-H)2=JH(2R-H), откуда a = 2-jH(2R-H), (2.7) где R - радиус приваливающего диска комбинированного рабочего органа; Н - глубина обработки почвы. Рисунок 2.4. К определению проекции приваливающего диска на уровне почвы 2.2. Деформация пласта почвы Рассмотрим деформацию почвенного пласта при допущении, что пласт почвы наползает на неподвижный рабочий орган медленно. До начала движения элемент пласта занимал положение abed (рисунок 2.5).
В некотором сечении А - А (рисунок 2.2) положение пласта должно стать (без учета деформации) a\b2c\d, т.е. пласт должен сместиться к приваливающему диску и повернуться вокруг точки d на угол . Но этому препятствует нетронутая почва. Значит, элемент dcd c\ становится как бы "лишним" и должен быть либо смят, либо вытеснен (перемещён). Одновременно, при наличии приваливающего диска "лишним" становится также элемент а\ЪгЪ"а , который займет новое положение.
При этом максимальные напряжения сжатия возникают по линии dd . Из реологических свойств почвы [50, 149] известно, что при сжатии сыпучих сред (пассивном сопротивлении) происходят сколы по плоскостям, расположенным под углом 45 - 0,5 ртр, от линии максимальных напряжений, где ртр - угол внутреннего трения почвы.
Без учета распущенности пласта и трения почвы о материал лапы можно предположить, что весь "лишний" объем почвы в пределах угла, ограниченного линиями скола, будет выдавлен на поверхность.
Учитывая угол естественного откоса (угол внутреннего трения), образовавшийся за счет выдавливания валок почвы будет иметь приблизительно форму равнобедренного треугольника с углами (ртр при основании. Это обстоятельство позволяет вычислить высоту и основание треугольника. При этом треугольный элемент почвы a b"b после прохода рабочего органа осыплется и займет положение ka d.
Площадь F\ параллелограмма a\b2b"a равна площади прямоугольника a\b\b a и определится из выражения: F, =#ГТ cos, (2.8) где Н - глубина обработки почвы; - угол постановки лезвия лапы к дну борозды. Площадь F2 элемента dcd c\ будет равна F2 = tf2tg. (2.9) Почва вытесняется с площади Fo, которая определится как F0 = Fl+F2. (2.10) Отсюда определим теоретическую максимальную толщину валка почвы (hT) hT= F0tg Prp. (2.11) С учетом формул (2.7 - 2.9) получим развернутое выражение для определения теоретической максимальной толщины валка почвы: hT= \н tg(p(2smeCos H(2R- Н) + #tgl. (2.12) Половина основания треугольника (максимальная дальность сдвига - YT) определится из выражения: ;= —, (2ЛЗ) где (ртр - угол внутреннего трения почвы. Рассмотренные зависимости позволяют с принятыми допущениями проанализировать влияние изменения угла установки приваливающего диска 9 и глубины обработки почвы Н на толщину и ширину образовавшегося валка без учета динамических факторов и возможного пересыпания почвы через кромку приваливающего диска. Последнее обстоятельство можно не учитывать при соответствующем конструктивном обосновании.
Разработка и изготовление лабораторного комплекса
При решении инженерных задач о выборе режимов функционирования комбинированного рабочего органа необходимо получить и оптимизировать целевую функцию. Она представляет собой сложную зависимость большого числа переменных, часто не позволяющих использовать классические методы оптимизации. В значительной мере облегчает решение этой задачи вычислительная техника, но необходимость выбора простых и экономичных методов решения задач остаётся.
Выбор того или иного метода решения задачи в каждом конкретном случае предусматривает предварительный анализ целевой функции, характера переменных и других особенностей постановки задачи.
Математическая формулировка общей задачи программирования [96] позволяет минимизировать или максимизировать целевую функцию при наличии следующих ограничений:
В этой формулировке х - вектор-столбец (матрица) из компонентов, а ф(д:) - вектор-столбец из т функций от х. Любой вектор х, удовлетворяющий заданной формулировке (4.1), называется допустимым вектором. Набор всех допустимых векторов представляет собой допустимое множество поставленной задачи. Допустимый вектор, обеспечивающий значение целевой функции не больше (не меньше), чем любой другой допустимый вектор, принято называть оптимальным вектором. Ограничивающие условия (3.1) могут быть записаны также в одной из следующих форм: [ф(х) = 0; 0 о (32) Ф(х) = 0. (3.3) В последнем случае на д: ограничений не наложено. Задача, выраженная в одной из трех форм (3.1), (3.2) и (3.3), может быть выражена в остальных двух. Принципы этого преобразования заключаются в том, что ограничение в форме неравенства может быть заменено парой неравенств, а переменная, на которую не наложено ограничений, может быть заменена разностью двух неотрицательных переменных. Рассмотрим наиболее распространенные математические методы, применяемые при решении задач математического программирования, с целью отыскания наиболее простого из них для оптимизации параметров рабочего органа. Необходимо отметить, что аналитические методы решения задач, при наличии ограничений, заданных в форме равенств, не обеспечивают решения задач нахождения наибольшего (наименьшего) значения целевой функции.
Среди большого числа задач отыскания оптимума целевой функции наиболее часто встречается задача линейного программирования [65], которая формулируется следующим образом: дана целевая функция Z = PlXl+P2X2 + ...PnXn. (3.4) Задана система линейных неравенств (ограничений) ац Х\ + ai2-x2 +... + а-т-хп Щ, (і = 1, 2 ... «), (3.5) которую можно представить в виде Y\ = -дп-х\ - tfj2 2 - - ain-xn + ак О (3.6) Требуется найти максимум (минимум) целевой функции (3.4) при выполнении условий (3.5). Среди решений выражения (3.6), образующих многогранник, надо отыскать такое, для которого целевая функция (3.4) принимает наибольшее (наименьшее) значение.
Однако для нахождения оптимальных решений в данной задаче методы линейного программирования не пригодны, потому что некоторые из ограни чений являются нелинейными функциями переменных величин [70].
Общим случаем отыскания оптимальных решений является задача нелинейного программирования, которая рассматривает минимизацию нелинейной функции при ограничениях нелинейными неравенствами, определяющими множество пространства переменных. Такая задача формируется следующим образом: - пусть задана некоторая нелинейная функция Ах)=Ах\ Х2,-,хп) (3.7) и область М, определяемая неравенствами: (%(х) = щ{х\,хъ..., хп) 0, (j = 1, 2...п), (3.8) где щ{х) - также нелинейные функции, причем область М содержит внутренние точки х, то есть существуют точки, в которых (fi{x) О (J = 1, 2...q).
Задача нелинейного программирования заключается в минимизации функции (3.7) при ограничениях (3.8), то есть в отыскании среди точек области Мтакой точки х, для которой достигается Дх) = mmjix) (3.9) Особенностью решаемой нами задачи является различный характер оптимизируемых переменных. Поэтому применение методов нелинейного программирования оказывается сложным.
С помощью обобщающего метода Лагранжа решается задача отыскания оптимума функции на границе области, заданной ограничениями, что позволяет находить наибольшее (наименьшее) значение целевой функции при ограничениях, заданных в форме равенств, за счет введения условия дополнительной нежёсткости.
Обобщённое правило множителей Лагранжа формулируется следующим образом: требуется найти наименьшее (наибольшее) значение функции (р є) при наличии ограничений є 0. Необходимым условием того, чтобы функция (р(є) достигала минимума в точке є , при условии є 0, является выполнение для некоторого значения є = следующих отношений: (г)-# = 0; (зло) ає є 0; 0; (3.11) є- = 0. (3.12) Выражения (ЗЛО), (3.11) и (3.12) представляют собой обобщенную задачу Лагранжа, соответствующую простой задаче минимизации. Выражение (3.12) требует, чтобы либо є , либо , было равно нулю, следовательно, только одному из неравенств (ЗЛ1) оно может строго удовлетворять. Поскольку выражение (3.12) получено как необходимое условие минимума, то оно называется условием дополнительной нежесткости. Так как границы области возможных решений в нашем случае заданы системой уравнений (ограничений), остается неизвестным, лежит ли точка наибольшего (наименьшего) значения целевой функции на одной из связей, входящих в систему ограничений, или на пересечении каких-то из них. Перебор же всех возможных сочетаний уравнений, которыми заданы границы области, приводит к увеличению объёма расчета.
Экономическая эффективность внедрения предлагаемого комбинированного рабочего органа
Полевые испытания проводились по методикам, изложенным в ГОСТе 20915, ОСТе 70.2.16 и ОСТе 70.4.2 [58, 59, 66, 113]. Дополнительно учитывались предложенные оценочные показатели: коэффициент гребнистости А и коэффициент соответствия эталону ксз.
При выборе условий проведения испытаний исходили из следующих положений: типичность агроклиматических показателей выбранного хозяйства для условий Ульяновской области; идентичность контрольных и экспериментальных участков. Испытания предлагаемых рабочих органов проводились на междурядной обработке капусты, томатов, подсолнечника и кукурузы в крупнейшем хозяйстве Чердаклинского района Ульяновской области - учебно-опытном хозяйстве Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия».
Землепользование хозяйства представлено надпойменной террасой реки Волги, рельеф - слабоволнистой равниной.
Климат имеет ярко выраженный континентальный характер: холодная (до -38...-40 С) малоснежная зима, быстрое таяние снегов, жаркое (до 40 С) засушливое лето, частые ветры с преобладанием суховеев. Среднегодовое количество осадков составляет 398 мм, в засушливые годы - от 238 до 320 мм. Запас воды в горизонтах ниже 20 см формируется только за счет снеговой влаги.
Почвы в хозяйстве представлены чернозёмами (98 %), а также серыми лесными. Почвообразующие породы - древнеэллювиальные отложения (толща песчано-глинистых или песчано-суглинистых осадков). Толщина суглинистого слоя доходит до 60 см. Почвы отличаются высоким плодородием и при правильном возделывании способны давать высокие урожаи.
Влажность почвы колебалась по годам (табл. 4.1.). В 2003 г. она была несколько выше, чем в 2002 г., так как в летний период выпало большее количество осадков. Твердость почвы измеряли плотномером Ревякина (рисунок 4.1.). Она значительно различалась в неуплотненных междурядьях и междурядьях, уплотненных проходом колес трактора при посадке, посеве и культивации. Последние занимают около 19...20 % площади плантации. Примечание: в знаменателе указана твердость почвы по следу колес трактора. Способ посадки - широкорядный с междурядьями 70 см, фаза развития растений на момент первой междурядной обработки - формирование розетки # листьев.
Сорняки в этот период находились в фазе семядолей и начала развертывания первого настоящего листа. Среди них наиболее распространенными были однолетние: сурепица {Barbarea Л, Rr) - 70...78 % и более, щирица запрокинутая (Aretroflexus, Z), куриное просо {Echinochloa erussgaili), петушье просо {Echinochloa, Z Blauv), лебеда (Atriplex, Z), марь белая (Chenopodium).
Отдельные участки сильно засорены многолетними - бодяком полевым (Cirsium Mill) и осотом (Sontchus, Z). Нередко встречаются вьюнок полевой {Convolvulus arvensis), пырей {Elgtrigia repens, Ж). Рисунок 4.1. - Определение твердости почвы твердомером Ревякина После первой междурядной обработки отдельные экземпляры сорняков, чаще многолетники, уцелели, а ко второй обработке они имели по 3...4 настоящих листа и достигали высоты 5 см.
Метеорологические условия 2002 года по количеству выпавших осадков были благоприятными для проведения опытов. Небольшое количество выпавших осадков в летний период позволило своевременно провести высококачественную обработку междурядий. Метеорологические условия 2003 года по количеству выпавших осадков были менее благоприятными, поэтому первую междурядную обработку пришлось провести немного позже положенных агротехнических сроков, что отразилось на ее качестве.
Температурный режим за годы исследования также несколько различался (табл. 4.4). Лето 2002 г. было засушливым в отличие от лета 2003 г.
Обобщая вышеизложенное, следует признать, что метеорологические условия лета 2002 года по количеству выпавших осадков и температурному режиму были неблагоприятны для капусты и кукурузы. Это выразилось в снижении их урожайности, и, наоборот, благоприятно повлияло на урожайность томатов.
В 2003 году метеорологические условия были более благоприятными для развития и роста пропашных и овощных культур, особенно капусты и кукурузы, что оказало влияние на увеличении урожайности этих культур.
Для проведения производственных испытаний предлагаемых комбинированных рабочих органов в хозяйстве применялся культиватор КРН-4,2. Все междурядные обработки культур проводились на тракторе Т- 40 AM.
Опытный культиватор оборудовался двенадцатью экспериментальными рабочими органами шириной захвата 270 мм каждый (рисунок 4.2).
На секциях контрольных культиваторов использовались по три рабочих органа, применяемых в этом же хозяйстве: универсальная стрельчатая лапа шириной захвата 270 мм (ГОСТ 1343-76), односторонняя левая лапа ЛС-1,7 (ГОСТ 1343-82) и правая С-1,7 (ГОСТ 1343-82) [56, 57].
Перед работой тщательно проверялось техническое состояние культиватора. На раме устанавливалось семь секций в соответствии со схемой посадки рассады капусты и томатов, посева подсолнечника и кукурузы [55].
Экспериментальные рабочие органы устанавливали по два на каждой секции: один с правым, а другой - с левым приваливающим диском (рисунок 4.3), а на крайних секциях - по одному: на правой с левым приваливающим диском, а на левой - с правым.
Похожие диссертации на Улучшение качества междурядной обработки пропашных и овощных культур с обоснованием параметров комбинированного рабочего органа
