автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Исследование и разработка энерго- и ресурсосберегающих технологий и технических средств уборки и послеуборочной доработки зерна для крестьянских и фермерских хозяйств

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ УБОРКИ И ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ДОРАБОТКИ ЗЕРНА ДЛЯ КРЕСТЬЯНСКИХ И ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена аграрном университете

в Санкт-Петербургском государственном

Научный консультант: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Еникеев Виль Гумерович

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Давидсон Евгений Иосифович заслуженный деятель науки и 1ехиики РФ, доктор технических наук, профессор Шеповалов Вячеслав Дмитриевич старший научный сотрудник, доктор технических наук Ковальчук Юзеф Константинович

Ведущая организация: Северо-Западный научно-исследовательский

институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗ НИИМЭСХ)

Защита состоится « <. _ 200б"года в 13 часов 30 мин

на заседании диссертационногЬ совета в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601, г. Санкт-Петербур! -Пушкин, Пе1ербургское шоссе, д. 2, СПбГАУ, ауд. 2-719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « ^ » 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

В.Я. Сковородин

ггмвсд

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Механизация уборки зерновых культур вступила в тот этап, когда дальнейшее повышение пропускной способности комбайнов, стало экономически нецелесообразно, так как, в основном, приводило к росту энергозатрат, повышению массы комбайнов, а также увеличению их стоимости. На сегодняшний день сама идея комбайновой уборки должна быть пересмотрена по многим позициям (высокие транспортные затраты, ограниченные производительности обмолота, проблема уборки полеглых хлебов, невозможность уборки влажной массы и т.д.).

Особенно остро проблема уборки зерновых стоит перед фермерскими и крестьянскими хозяйствами, которые, как правило, не имеют собственной зерноуборочной техники. В то же время имеется выход из сложившейся ситуации. Серьезной альтернативой комбайновой уборке зерна являются стационарные технологии. В 80-е годы прошлого столетия были разработаны различные технологические схемы и изготовлены опытные образцы технических средств для бескомбайновой уборки зерновых. Однако, эти технологии не нашли широкого внедрения в производстве ввиду ряда существенных недостатков, главным из которых являются высокие энергозатраты.

Значительно снизить энергозатраты на уборку позволит использование метода очесывания растений на корню, с последующей доработкой вороха на стационаре.

При этом немаловажной задачей при использовании очеса является уборка незерновой части урожая.

До настоящего времени, несмотря на возросший интерес к разработке методов и средств повышения почвенного плодородия, за счет эффективного использования растительных остатков, отсутствует единая система методологического обоснования применения для этих целей соломы зерновых культур, которая является источником органического вещества в образовании и обогащении почвы гумусом.

В связи с изложенным, разработка научно-обоснованных методов уборки зерновых культур очесом на корню в условиях фермерских и крестьянских хозяйств, обеспечивающих снижение энергозатрат и повышающих плодородие почв за счет эффективного внесения соломы в почву, составляют актуальность научно-технических проблем, решение которых имеет большое научное и практическое значение.

Цель работы - исследовать и обосновать процедуры формирования стационарных технологий и технических средств для бескомбайновой уборки зерновых культур, обеспечивающих снижение энергозатрат и повышение плодородия поч»

сое национальная! БИБЛИОТЕКА }

»«Ж

1 1 ки»

Для реализации цели работы сформулированы задачи исследования:

- исследовать агробиологические и физико-механические свойства зерновых культур применительно к их очесу на корню;

- разработать и обосновать общую технологическую схему уборки зерновых культур методом их очеса на корню;

- разработать модели функционирования технологических процессов машин и агрегатов, обеспечивающих эффективную уборку и послеуборочную доработку зерновых культур;

- исследовать динамику движения по полю прицепного уборочного агрегата, с целью обоснования режимов его устойчивого движения;

- обосновать методологические приемы формирования способов применения очесанной соломы зерновых в качестве органических удобрений для повышения эффективности ее использования в экологическом земледелии;

- научно обосновать и выполнить процедуры учета энергозатрат комбайновой и стационарной технологий уборки.

Объектами исследований были выбраны технологии и технологические процессы технических средств уборки зерновых культур.

На защиту выносятся следующие научные положения:

- общая технологическая схема уборки зерновых культур методом их обмолота на корню с доработкой очесанного вороха на стационаре, базирующаяся на совокупности моделей функционально взаимосвязанных процессов;

- математические модели технологического процесса работы очесывающего устройства с учетом вероятностной природы его функционирования;

- математические модели движения по полю прицепного уборочного агрегата очесывающего типа, позволяющие аналитически обосновать диапазон рабочих скоростей обеспечивающих устойчивость агрегата;

- агробиологические основы процесса гумификации очесанной соломы зерновых культур.

Научную новизну работы составляют:

- методологические аспекты разработки стационарной технологии с использованием очеса растений на корню, обеспечивающей рациональные технико-эксплуатационные показатели работы отдельных машин;

теоретическое обоснование и математические модели для разработки схемотехнических решений при создании полевых

уборочных машин очесывающего типа и стационарных агрегатов доработки очесанного вороха;

- механико-математические основы исследования динамики уборочного агрегата для установления рациональных режимов его функционирования;

- математическая модель процесса гумификации соломы зерновых культур.

Практическую значимость работы представляют:

- технические решения, реализующие технологические процессы сбора, транспортирования, сепарации и домолота очесанного вороха зерновых культур;

- результаты полевых испытаний уборочной машины очесывающего типа;

- методики расчета технологических и энергетических показателей уборочной машины;

- методики расчета конструктивных и технологических параметров сепарирующих и домолачивающих очесанный ворох устройств;

- численные значения физико-механических и агробиологических свойств зерновых культур в связи с их очесом на корню;

- результаты исследований процесса гумификации очесанной соломы зерновых.

Личный вклад автора заключается в формулировке проблемы, проведении теоретических и экспериментальных исследований, анализе полученных результатов:

- экспериментальные исследования самоходной уборочной машины выполнялись с сотрудниками ТГАТА Цыбульниковым В.Н. и В.В.Масленниковым;

- экспериментальные исследования физико-механических свойств растений - с сотрудником ТГАТА Григоренко С.М. Апробация работы. Результаты работы докладывались и

обсуждались на:

- международной научно-практической конференции «Моделирование процессов и технологического оборудования в сельском хозяйстве» (Мелитополь, 1994 г.);

- международной научно-технической конференции «Землеробська мехашка на рубеж1 стор1ч» (Мелитополь, 2001 г.);

- международной конференции «Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК» (Ярославль, 2004 г.);

- международной научно-технической конференции «Перспективные технологии уборки зерновых культур, риса и семян трав» (Мелитополь, 2003 г.);

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов С-ПбГАУ (1990 - 2003 г.);

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов (ТГАТА, Мелитополь, 2000 - 2004 г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, общий

объем которых составляет 30,7 п.л. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в монографии «Механизация уборки зерновых культур с использованием очесывающих устройств». СПбГАУ, 2005 объемом 20,7 п.л. и в центральных научных журналах: («Уборка зерновых методом очесывания» - Сельский механизатор, 2004, № 11; «Уборка соломы после очеса» - Сельский механизатор, 2005, № 1; «Машина с очесывающим устройством» -Сельский механизатор, 2004, № 12; «Динамика очесывающего агрегата при уборке зерновых культур» - Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004, № 12; «Моделирование полевой уборки зерновой части урожая машиной для фермерских и крестьянских хозяйств» - Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005, №5).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, десяти разделов, общих выводов и приложений. Общий объем - 493 страницы (основной текст - 423 стр., приложения - 45 стр.), 119 рисунков, 46 таблиц. Список литературы включает 301 наименование, 17 из которых на иностранных языках.

Во введении обоснована актуальность, раскрыты научная новизна и практическая ценность работы, а также основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первом разделе представлен научный анализ рассматриваемой проблемы, а также обзор существующих технологий и технических средств уборки урожая зерновых культур.

Во втором разделе исследованы агробиологические, физико-механические и механико-технологические свойства зерновых культур в связи с их очесом на корню.

В третьем разделе предложена общая методология разработки стационарной технологии уборки зерновых с использованием метода очеса растений на корню для фермерских и крестьянских хозяйств.

В четвертом разделе приводятся технологические схемы уборочных машин, результаты их испытаний в полевых условиях, а также основы расчета основных показателей.

В пятом разделе рассматривается динамика уборочного агрегата с использованием уравнений Лагранжа II рода в обобщенных координатах.

В шестом разделе на основании анализа дифференциальных уравнений движения агрегата обосновываются рациональные режимы, обеспечивающие устойчивость его движения.

В седьмом разделе приводятся схемотехнические решения и основы расчета стационарного агрегата для доработки очесанного вороха.

В восьмом разделе представлены модели регрессии технологического процесса очеса растений на корню, полученные методом идентификации моделей функционирования уборочных машин.

В девятом разделе дается агробиологическое обоснование технологии уборки незерновой части урожая после очеса растений на корню.

В десятом разделе приведена энергетическая оценка предлагаемой технологии уборки зерновых культур.

Для проведения исследований по диссертации была разработана многоуровневая структурная блок-схема, представляющая собой цепь иерархически соподчиненных элементов, находящихся на различных уровнях и логически взаимосвязанных между собой.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

При очесе растений на корню встает задача установления и оценки агробиологических и физико-механических свойств зерновых культур.

Одной из важных биологических особенностей зерновых культур, существенным образом влияющим на их уборку, является большая разница во влажности отдельных частей растений. Так, у колосовых культур в верхней части она составляет 13...25%, а в нижней -27...48%; у метелочных культур (овес, просо) - в верхней части стебля влажность колеблется в пределах 20...45%, а в нижней - 60...67%.

Проведенные исследования влажности зерна в южной зоне Украины показали, что средние значения влажности колеблются в пределах 10,9...16,1% у колосовых и 14,8...18,4% у метелочных, при этом коэффициент вариации составляет 6,5... 11,5%. Эта закономерность распределения влажности в растении предопределяет приоритет метода очесывания зерновых культур на корню, так как сухое зерно выделяется из растения без смешивания его с влажной стебельной массой.

Процесс очесывания растений на корню заключается в воздействии рабочего органа на элементы растения, которые испытывают деформацию растяжения. Для оценки прочностных

характеристик зерновых культур были проведены исследования в полевых условиях.

Исследования показали, что средние значения усилий отрыва соцветий от стебля в два раза превышают средние значения усилий отрыва отдельных зерен. Основополагающим фактором качественного протекания технологического процесса очеса растений на корню является значительная разница усилий как отрыва соцветий от стебля, так и теребления. В этом случае растение очесывается, стебель остается в почве. Проведенные исследования показали, что средние значения усилий отрыва соцветий в два раза ниже средних усилий теребления растений.

На основании анализа результатов предыдущих исследований [А.Б. Лурье, J1.B. Погорелова, Э.В. Жалнина, П.А. Шабанова, H.H. Данченко, И.К. Голубева. и др.], а также исследований агробиологических и механико-технологических свойств зерновых культур была разработана структурная схема технологического процесса уборки зерновых культур методом очесывания их на корню (рис.1), преобразующая входные воздействия в виде условий функционирования Х(Гд) в выходные Y(TJ, определяющие количественные и качественные показатели работы.

Рис. 1. Модель функционирования технологического процесса уборки зерновых

методом очеса

Подсистемами в данной системе будут, в основном, последовательно соединенные технологические процессы, выполняемые комплексами мобильных машин и стационарных агрегатов, например, таких как: 1 - очесывание растений на корню; 2 -срез, измельчение и разбрасывание очесанной соломы по полю; 3 -сепарация очесанного вороха; 4 - домолот оборванных колосков; 5 -очистка мелкого вороха.

Уборочный процесс зерновых является сложной многопараметрической системой, схема функционирования которой

имеет иерархическую структуру, включающую в себя модели отдельных процессов, явлений и их взаимосвязи.

Первой операцией в технологической цепи уборки зерновых культур является очес растений на корню, который выполняет полевая уборочная машина.

Полевая уборочная машина работает в условиях постоянно меняющихся внешних воздействий вероятностной природы. Такими факторами являются: неровности поверхности поля 7{Р), вызывающие колебания очесывающего устройства, урожайность соломы и<;(^) и зерна из(/), высота стеблестоя Н( I), влажность зерна М?3(£)и влажность соломы и т.д.. В связи с этим все внешние

воздействия и выходные показатели работы полевой уборочной машины следует рассматривать как случайные функции (процессы) времени или пути. Для изучения технологического процесса уборочной машины представим ее в виде информационной модели, построенной по принципу «вход-выход» (рис.2).

г (0 л

Ц(/)з ЩГ)м ис(/)

т

V/с(/>

(ну

П(/)

0(0

ф(0

т.

ср(0_

ьР(/)1

Рис. 2. Информационная модель технологического процесса полевой уборочной машины

На входе модели действует вектор-функция условий работы (внешних возмущений):

Х = \К£),Ш,Щ*),исМ,Ш ЩУУ^сЮ} • 0)

В качестве выходной переменной принимается вектор-функция количественных показателей выполнения технологического процесса уборки:

V = Ф(0,ттчь ед}, (2)

где П(0 - суммарные потери зерна за машиной;

Ф(/) - фракционный состав вороха; - общее травмирование зерна;

С>(£) и цъ(() - производительность, характеризующаяся количеством убранной площади (га/ч) и количеством очесанного вороха в единицу времени (кг/с);

НСР(/) - высота среза стерни;

Ьр(£) - длина резки соломы.

Управляющими воздействиями в модели являются глубина погружения очесывающего устройства в стебли (Ь), скорость движения уборочного агрегата (Уа) и высота установки режущего аппарата.

Второй операцией технологического процесса уборки зерновых является доработка очесанного вороха.

Доработка зернового вороха может быть представлена в виде взаимосвязанных операций, описывающей возможные реализации отдельных технологических операций различными рабочими органами (рис. 3). Стационарная работа этих рабочих органов в поточной линии, особенности их технологических процессов, а также особенности очесанного вороха, предопределяют специфику моделей, а также методов и средств обеспечения их технологической надежности.

Модель функционирования технологического процесса, выполняемого бункером-дозатором очесанного вороха, можно рассматривать, как модель трех основных технологических операций: кратковременное хранение (ХВ), транспортирование (ТВ) и дозирование (ДВ). Вектор входных возмущений модели (БД) целесообразно рассматривать как многокомпонентный градиент, описывающий состояние очесанного вороха, характеризуемого его фракционным составом Ф^), размерно-массовыми характеристиками Ь^), влажностью зерна и влажность соломы.

Результатом функционирования Увд(1) технологического

процесса бункера-накопителя будет являться дозированная подача вороха на предварительную обработку. Величина подачи характеризуется вектором НБН.

Первая составляющая выходного вектора модели ПО - Узпо является входным вектором модели очистки зернового вороха (ОЗВ), а вторая (УСПо) ~~ входом в домолачивающее устройство.

Домолот зерна в колосе осуществляется молотильным аппаратом, который представляет собой молотильный барабан с подбарабаньем.

Рис. 3. Схема функционирования стационарного пункта доработки очесанного

вороха

Выходные процессы домолота можно представить в виде двух векторов, один из которых характеризует количество и качество зернового вороха Узд, а второй - определяет состояние грубого

соломистого вороха Угвд. Вектор Нд описывает настройку домолачивающего устройства на заданные режимы работы (регулировку молотильных зазоров и регулировку молотильного барабана).

Для очистки зернового вороха используется ворохоочиститель ОЗВ, в результате работы которого входной поток разделяется на два выходных. Первый характеризует качественные характеристики очищенного зерна У3, а второй - состояние соломистых примесей -Ус-

Аналогичным образом функционирует сепаратор грубого вороха (СВГ).

В результате выполненных исследований была разработана технологическая схема агрегата доработки очесанного вороха для стационарных пунктов доработки (рис.4).

В соответствии с теорией однородных марковских процессов и обобщенного метода расчета вероятностей состояний и коэффициентов качества функционирования элементов был установлен рациональный состав и параметры уборочно-транспортного комплекса.

Рис. 4. Технологическая схема стационарного агрегата для доработки очесанного вороха

1, 2, 9, 11 — цилиндрическая решетка с наружной рабочей поверхностью (скальператоры); 3, 6, 10, 12 - ротационные очистительные щетки; 7 — молотильный барабан; 8 - подбарабанье; 5 - бункер; 4 - дозирующий транспортер; 123 и 14 -зерновые шнеки; 15 и 16 - плоские пассивные щетки; 17 - питающий транспортер.

Исходя из технологического процесса уборки зерновых, за поток требований в поточной линии были приняты порции очесанного вороха с направлением их перемещения с поля на стационарный пункт. При этом учитывалось, что поток порций очесанного вороха (требований) создают полевые уборочные машины, накапливая его в прицепных емкостях. Прицеп-тележка трактором перемещается с поля на стационарный пункт доработки, и тем самым, создает поток порций очесанного вороха (требований) на доработку (обслуживание) их стационарным агрегатом.

Возможные состояния технологической цепи уборочного процесса, которые учитывают функционирование, местонахождение и взаимодействие машин, как в поле, так и на зернотоке, можно представить в виде графа состояний (рис.5).

Интенсивности потоков очесанного вороха (Ху м и А,т), трактора

с пустым прицепом при движении с зернотока на поле А,т1 и

Рис. 5. Граф состояний и интенеивностей перехода уборочно-транспортного

комплекса

обслуживания машинами порций вороха (цг ,, |ДВ П , цл) определялись из зависимостей:

1

г

Итз =

ум

X.„ =■

Ивп =

— -

Ид =

X,

(3)

где Ху м - среднее время заполнения тележки ворохом; Ц з - среднее время переприцепа;

1., - среднее время перемещения груженого трактора с поля

на зерноток; 1:т х - время холостого переезда трактора; 1„ п - время на выгрузку вороха из тележки в бункер; 1Д - время на доработку порции вороха.

Представим функционирование уборочно-транспортного комплекса в виде двух систем массового обслуживания: уборочная машина - трактор с прицепом (замкнутая система массового

обслуживания ЗСМО-1) и трактор с прицепом - агрегат доработки вороха (замкнутая система массового обслуживания ЗСМО-11).

Если принять во внимание принятые обозначения состояний машин в поле и на зернотоке, то легко построить графы состояний и переходов обоих ЗСМО (рис.6 и рис.7) и получить систему алгебраических уравнений, описывающую их совместное функционирование.

Рис. 6. для ЗСМО-1

(Чм +^,+^4=0; -^Рг+ЧмР^О;

"ЧмРз+Р.Й^О;

-НтзР4+йт,)Р2+ЧмРз =0;

4

Рис. 7. для ЗСМО-П

-(*<(т2) + ш)Ь1+Цв„Р4=0;

-цдр2 +Х.<т2)р, =0; ,(4) -Х(т2)р3+Р1Цд=0;

-Ив„Р4 + №+^т2)Рз = 0;

4

н

(5)

После решения линейных уравнений (4) и (5) относительно Pj определяются коэффициенты полезного использования машин в системе обслуживания

для ЗСМО-1

Пум =Р1 +р3;

Пт0 = Р1+р2; лтз=Р4;

лу„ =р2;

Т1?) = Рз-

и для ЗСМО-И

Пт2)=р1+р3;

лд=р1+р4;

,(6)

Лвп =Р4;

(7)

а также функции связи

(1) л(1) (2) л(2)

(8) и (9)

Таким образом, математическая модель расчета состава уборочно-транспортного комплекса, описывается системой уравнений (4), (5), (8) и (9).

Для сбора очесанного вороха были разработаны технологические схемы полевых уборочных машин с двухбарабанным очесывающим устройством (рис.8).

Технологический процесс самоходной полевой машины протекает следующим образом. При движении машины по полю стебли растений вначале отклоняются передним кожухом очесывающей камеры, а затем, под воздействием воздушного потока, создаваемого барабанами, попадают в зону очесывания внизу камеры. Гребенки 4 очесывают стебли. Воздушный поток направляет ворох по задней стенке камеры в сборник. Из сборника сужающим шнеком 5, а затем битером 6 ворох подается в материалопровод 7, где воздушным потоком транспортируется в прицеп 9.

Основным показателем, определяющим технологический процесс уборочной машины, является ее производительность. При этом следует различать производительность уборочной машины, характеризующуюся убранной площадью в единицу времени, и производительность, характеризующуюся количеством очесанного вороха. Оба показателя важны в равной степени.

Производительность очесывающего устройства, характеризующая убранную площадь, определяется по формуле:

\Уоу = 0.36В-УКвКрКст, (га/ч) (10)

где В - ширина захвата очесывающего устройства;

V - скорость движения агрегата;

Кв - коэффициент использования ширины захвата очесывающего устройства (Кв = 0,95...0,98);

КР - коэффициент учитывающий потери времени на развороты (КР = 0,85.. .0,90);

Кс т - коэффициент учитывающий потери времени на смену тележки (Кс т = 0,9).

В данном случае производительность очесывающего устройства будет равна производительности всей уборочной машины, т.е.

= .

о у ум*

б).

Рис.8. Технологические схемы и общий вид уборочных машин: а - самоходной; б - прицепной

Производительность очесывающего устройства, которая характеризуется количеством очесанного вороха в единицу времени (кг/с), зависит от многих факторов, и, в первую очередь, от урожайности зерна и соломы. Производительность очесывающего устройства определяется из соотношения:

= В• V• кв -кр • кст ■ и3 ■ Кк ■ К0 • Кс, (11)

где и3 - урожайность зерна, кг/м2;

Кк - коэффициент, учитывающий вид зерновой культуры: Кк = 1,1... 1,5 - для риса; Кк = 1,15... 1,21 - для пшеницы; Кк = 1,16... 1,25 - для ячменя;

Ко - коэффициент, учитывающий конструкцию очесывающего устройства, Ко = 1,05... 1,15 для однобарабанного очесывающего устройства; Ко = 0,95... 1,10 - для двухбарабанного очесывающего устройства;

Кс - коэффициент, учитывающий состояние зерновых кульгур, для неполеглых растений: пшеницы 1,05; ячменя - 1,05... 1,07; риса - 1,0; для полеглых растений: пшеницы и ячменя - 1,35...1,40, риса -1,4... 1,6.

Приведенные формулы расчета производительности уборочной машины очесывающего типа дают возможность рассчитать количество единиц уборочной техники для заданной площади (выражение 10), а также выполнить расчет транспортного звена (формула 11) и определить загрузку агрегата доработки очесанного вороха.

Исследования самоходной уборочной машины проводились на опытных полях Кировоградского научно-производственного объединения «Элита». Перед началом проведения испытаний согласно ОСТ 70.8.1-81 оценивались условия функционирования уборочной машины (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика агрофона для проведения испытаний МПУ

Наименование показателей Значение показателей

Культура Сорт Средняя высота растений, м Средняя урожайность, ц/га Отношение массы зерна к массе соломы Влажность зерна, % Влажность соломы, % Озимая пшеница Донская полукарл. 0,92 47,0 1:3 9,4 12,8 Яровой ячмень Одесский 100 0,70 35,6 1 :2 10,2 15,0

Основными показателями работы уборочной машины являются: производительность (га/ч), потери (%), травмирование зерна (%), плотность очесанного вороха (кг/м3) и фракционный состав вороха.

В ходе проведения эксперимента было выявлено, что очесывающее приспособление удовлетворительно выполняет технологический процесс на скоростных режимах 0,6...3,3 м/с, При этом производительность составила 1,8...2,0 га/ч. Высота стеблей после очеса составляла: у озимой пшеницы 30...60 см, у ярового ячменя -30...40 см (рис.10). Потери зерна неочесанным колосом составляют 0,04% - на уборке озимой пшеницы, 0,13 - на яровом ячмене, свободным зерном 0,36% и 0,74% соответственно (табл.2).

Таблица 2

Показатели качества работы очесывающего устройства

Наименование показателей Значение показателей

Культура Сорт Озимая пшеница Полукарликовая Яровой ячмень Одесский 100

Рабочая скорость, м/с Производительность, га/ч 0,6... 1,25 1,5—1,6 0,6...3,3 1,8...2,0

Средняя величина потерь всего % 0,40 0,87

в том числе свободным зерном, % 0,36 0,74

неочесанным колосом, % 0,04 0,13

Высота стерни, см 30...60 30...40

Плотность зерно-соломистого вороха, кг/м3 110,6 96,0

Фракционный состав вороха: свободное зерно, % 61,0 60,0

зерно в колосьях, % солома, % 2,7 36,3 1,0 39,0

Повреждение зерна, %

в том числе:

дробленое зерно 1,1 0,2

травмы и микротравмирование обрушенное зерно 11,7 6,7 0,2

Энергия прорастания Лабораторная всхожесть 92,2 96,0 92,5 96,0

Фракционный состав вороха свидетельствует, что около 60% составляет свободное зерно, остальное - солома, полова и колосья.

Анализируя качественные показатели семян, следует отметить, что уровень дробления семян соответствует агротехническим требованиям и составляет 0,2...1,1%. Однако наблюдалось значительное микроповреждение зерна (6,7... 11,7%) - табл. 2. Это явилось следствием конструктивной недоработки транспортирующих рабочих органов (в частности, транспортера-питателя). При выполнении

технологического процесса транспортирования допускалось взаимодействие зерновой массы с движущимися металлическими

частями транспортера, что и явилось причиной повышенного микротравмирования семян. Зерно, убранное очесывающим приспособлением, отвечает I классу.

На рис. 9 приведены графики зависимостей изменения потерь от поступательной скорости машины.

озимая пшеница

Ф,%

1 2 V, м/с

и 1,8

- свободным зерном

- зерно неочесом

Рис.9. Зависимость потерь зерна пшеницы (а) и ячменя (б) от изменения скорости движения самоходной МП У

Из графиков (рис.9) следует, что с увеличением поступательной скорости машины потери неочесом находятся на одном уровне, а потери свободным зерном снижаются.

При выполнении технологического процесса уборки агрегат совершает движение по траектории, близкой к прямолинейной. Однако, в процессе движения звенья агрегата начинают отклоняться от основного направления движения.

Нарушение прямолинейности движения приводит к:

- ухудшению качественных показателей рабочего процесса;

- потере скорости движения и производительности за счет удлинения фактически проходимого пути;

- увеличению расхода топлива на прохождение этого пути;

- увеличенному износу ходового аппарата механизма управления трактором.

Наиболее важной проблемой, в данном случае, является снижение качества технологического процесса, которое выражается повышенным уровнем потерь зерна неочесом. Дня обеспечения требуемого качества выполнения технологического процесса уборки необходимо добиться рабочего хода агрегата без искривления траектории.

Данная цель, применительно к прицепным уборочным машинам, может быть достигнута, если обеспечивается устойчивое прямолинейное движение машины при заданной рабочей скорости.

В связи с изложенным, возникает необходимость теоретического обоснования устойчивого движения уборочного агрегата в горизонтальной плоскости.

Рассматривалось поступательное прямолинейное равномерное движение агрегата, состоящего из трех звеньев: трактора, полевой уборочной машины и прицепа, движущихся как одно твердое тело. Этому движению на рис.10 соответствует поступательное движение плоскости Х1О1У1 со скоростью V0 = const. В результате внешних возмущений движение звеньев агрегата начинает уклоняться от основного, звенья начинают совершать относительное движение по отношению к плоскости Х^Уь

Центр масс трактора Si в процессе движения агрегата перемещается по оси 0,Xi. Его положение определяется обобщенной координатой XSi. Трактор совершает поворот относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести трактора, который определяется обобщенной координатой ф). Прицепная уборочная машина совершает плоско-параллельное движение, перемещаясь вместе с точкой прицепа и вращаясь относительно оси, проходящей через эту точку. Положение уборочной машины относительно точки прицепа машины к трактору С] определяется координатой <р2.

Аналогичным образом движется прицеп 2ПТС-4, который представляет собой двухзвенную кинематическую цепь, имеющую две степени свободы. В качестве обобщенных координат примем углы поворота фз и <р4 (рис.10).

Для исследования динамики уборочного агрегата были использованы уравнения Лагранжа II рода в обобщенных координатах.

На уборочный агрегат действуют следующие силы и моменты сил (рис.10):

ТА = TA1J ТА2 - главный вектор сил упругости шин передних колес трактора, возникающий при их поперечном сдвиге (приложен в точке А);

Тв = TB1 -I ТВ2 - главный вектор сил упругости шин задних колес трактора, возникающий при поперечном сдвиге (приложен в точке В);

TN = TNJ -1 TN2 - главный вектор сил упругости шин передних колес прицепа (приложен в точке N);

Тк = ТК1 - ТК2 - главный вектор сил упругости шин задних колес прицепа (приложен в точке К);

Рис. 10. Расчетная схема уборочного агрегата

МА = МА1 - МА2 - главный момент сил упругости шин передних колес трактора;

Мв = МВ1 - МВ2 - главный момент сил упругости шин задних колес трактора;

Мы = М№ ■> Мы2 - главный момент сил упругости шин передних колес прицепа;

Мк = МК1 - МК2 - главный момент сил упругости шин задних колес прицепа;

Бд = 8Л1 - 8А2 - главный вектор сил сопротивления перекатыванию передних колес трактора (приложен в точке А);

^ = -1 ^ - главный вектор сил сопротивления перекатыванию передних колес прицепа (приложен в точке И).

Дифференциальные уравнения уборочного агрегата имеют вид 4,01 а(ту м + ">щ,)+ф1а2(тум + ™пР)+Фг аЬтум + фгаптщ>+ф,а^тпр + + фАаггтпр =ТЛ А, ~ТВ А2-МА-МВ+РВ-271 а + 25, а{<рг-</\

к2 Фг + пт,Р + Ф,"Ьту Л + фрпт^ + фгЬгту м + фгпгтпр + ф,пс/,тпр + + / У1-Мь-Т„ П »

~¥») п (<р, + <рл-<р2-ук) Ц!,.зт^агсаку (р + /<з2)|-

Гус.

^зФз + ■ + ФМт,,, + ф2па,тпр + Цт, =

(12)

Ч*« + *81 " Г2Шпр + + ФгПГ2тпр = -ТК<*2 ~ ^кУк^ ~ МК

("V + туи+ т„р )+ фа{ту м + тпр )+ фгЬту м + фгпт„ + ф4г2тпр + + = ~Тл -Тв~ 271 - Тч -Тк+8^-¥а)+ 25, (<р, - у/,)+ (« ~¥н)~

- (5, + + Би + + Л Хя ~ ¥ в )~ * Гу

где а, Ь, п... - линейные размеры;

тум, тТР, тПр - масса уборочной машины, трактора,

прицепа.

Для определения сил, мометнов сил упругости и углов закручивания шин были использованы графоаналитические и аналитические методы.

Графоаналитический метод определения деформаций заключается в следующем:

- составляются векторные уравнения скорости движения центров колес;

- согласно векторных уравнений строятся планы скоростей центров колес;

- проектируются векторные уравнения на произвольно проведенные оси;

- в уравнения проекций подставляются значения скоростей

поперечной деформации шин (V =—) и формируются

А

дифференциальные уравнения скоростей деформаций шин;

- решая полученные уравнения получаем формулы для определения поперечных деформаций шин в функциях времени.

Для колес трактора они имеют вид

Да = -Ь.ф.У^Л + С,^',

¿в = |}(Ч,Ф, +х5[ -ЬЛ^л + С,)^. для колес уборочной машины:

Дь = [сз + / Кф2 + 1ф2 + аф, + Х81 )• е^'Л^Г^'", (14)

для колес прицепа:

^ = +Фгп> ^ +1 ^ . ф3 +Х8| + ф,а + Фзё, + ф2п)] (15)

АК = е"кк(Уо'+ф2П>[с5 +|(У01ф3 + У0,ф4 +Х8| +ф1а + ф3(11 + (16) + ф2п + ф4<12)Л]

где Сь С2,... С5 - постоянные интегрирования;

кА , кв,..., кК - коэффициенты пропорциональности. Аналитический метод заключается в следующем:

- из исходных уравнений движения получаем деформации ДА, Ав, Ль Д>ь Аа и Дк как функций (ф1,ф1,ф1,ф2 и т.д.) и постоянных параметров машины;

- дифференцированием по времени этого выражения находим Ад, Дв, Дь, Д^ и Дк;

- подставляем найденные значения ДА, Дв, Ль, ДN и Лк, а также их производные ДА, Дв, Дь, Ан и Ак в дифференциальные уравнения деформаций.

В результате была получена система дифференциальных уравнений движения агрегата

а0ф, + а,ф, + а2ф, + а3ф, + а4ф, + а5<р2 + а6ф, + а7ф2 + + а8ф3 + а9ф3 +а|()ф3 + а, ,ф3 + а12ф4 + а13ф4 + а14ф4 + + а]5ф4 +а1бХ51 +апХ5| +а1((Х&1 + а19Х5| =0; Ь0<р, + Ь,ф, + Ь2ф, + Ь3ф, + Ь4ф2 + Ь5ср2 + Ъ6ф2 + Ь7ф2 + + Ь8Ф3 + Ь9ф3 + Ь10фз + Ь, ,ф3 + Ь12ф4 + Ь13ф4 + Ь14ф4 + + Ь15ф4 +Ь16Х51 +Ь17Х8| + Ь,„Х8] =0; С0Ф1 + с,Ф, + с2ф, + с3ф2 + с4ф2 + с5ф2 + с6ф2 + с7"фз + + с8Фз + с9ф3 + С10ф3 + си-ф4 + С,2ф4 + с13ф4 + С)4ф4 +

+ С15^8, + С16^8, =

е1„Ф, + С1,ф, + <12ф, + азф2 + (!4ф2 + (1,ф2 + абф3 +

+с17ф,+с18ф3+а9ф4 + <1|0ф4+апх31 + а^х^ +а13х% =0;

е„Ф1 + е,ф, + е2ф2 + е3ф2 + е4ф3 + е5ф3 + е6ф4 + е7ф4 + ^

+ е8ф4 +е,,Х81 + е10Х8| + е, ,Х8| = 0;

где ао, аь а2,... - коэффициенты.

Для анализа устойчивости движения агрегата было составлено характеристическое уравнение системы (17) при:

Ф, = осех*, ф2 = ре^, ф3 = -уе^, ф4 = 9ех', Х8| = 5е^1 где X - критерий вида движения.

После подстановки значений ф,, ф2, ф3, ф4, Х5[ и их

производных в уравнения (17) и соответствующих преобразований, получено характеристическое уравнение в виде полинома 15 степени: п0Л' + «,ЯИ + п2Л" + п3А'2 + п4Л" + п5Я10 + пьХ + п7Я + щЛ + ц,Л? + .

(1о)

+ /¡¡„Л5 + п11Л1 + п12Л3 + п13Л2 + пиЛ+п = 0

Для анализа устойчивости движения агрегата, а также выявления области допустимых значений факторов, влияющих на устойчивую работу уборочного агрегата, было рассмотрено движение трактора, уборочной машины и тележки-прицепа отдельно. В результате анализа было получено уравнение предельной скорости движения агрегата, при которой стабилизируются колебания звеньев агрегата в горизонтальной плоскости.

Для получения числовых оценок отклонений звеньев агрегата относительно неподвижной оси был проведен эксперимент в условиях его нормального функционирования.

В результате обработки первичной информации установлены оценки статистических характеристик амплитуд горизонтальных колебаний звеньев уборочного агрегата в зависимости от скорости движения (рис. 11,12).

12 1 4 1 6 1 8 20 22 24 У,м/с

Рис. 11. График зависимости изменений средних значений амплитуд колебаний крюка трактора 1, центра масс уборочной машины 2, центра масс тележки-прицепа 3 от скорости движения

СТ м___

/

/7 V

- 1 2 / / 3 /

- _____ ---- ----

12 14 16 18 2 О 22 24 м/с

Рис. 12. График зависимости изменений среднеквадратических отклонений амплитуд колебаний крюка трактора 1, центра масс уборочной машины 2, центра масс тележки-прицепа 3 от скорости движения

Из анализа значений статистических характеристик амплитуд горизонтальных колебаний следует, что наиболее приемлемым режимом движения, обеспечивающим минимальные отклонения от прямолинейного движения, а также максимальную производительность агрегата, является скорость 1,8...2,0 м/с.

Математическое описание моделей функционирования сельскохозяйственных агрегатов заключается в установлении вида и характера преобразования входных векторных функций в выходные. С

этой целью в условиях нормального функционирования были проведены исследования очесывающего устройства, навешенного на полевую уборочную машину.

С достаточной для практических расчетов точностью можно принять некоррелированность входных воздействий ц3(() и Наибольшие значения коэффициентов корреляции не превышали 0,15. В первом приближении, на основании проведенного анализа статистических связей, а также оценки линейности, были приняты операторы в виде одномерных регрессионных моделей.

Статистические связи на входе и выходе технологического процесса очесывающего устройства формализуются регрессионными моделями вида

Швачэчь+Ьчу1ьЧз

т = аЧзП+ЬЧзПя3

ш = а„

+ ЬНН Н

(19)

Численные значения коэффициентов регрессии приведены в табл. 3.

Таблица 3

Значения коэффициентов и степени идентичности одномерных моделей

Модели Скорость движения Численные значения

агрегата, м/с а Ь с

Чз" Чь 0,71 0,85 0,70

Чз" П 1 -0,0135 0,0097 0,61

н- Нос 0,2125 0,5722 0,63

Чз' Чь 0,591 0,943 0,79

Чз" П 1,5 -0,016 0,01 0,60

Н- Нос 0,074 0,693 0,65

Чз" Чь 3,18 0,384 0,72

Чз" П 2,2 -0,0012 0,014 0,5

н- нос -0,38 1,216 0,65

В результате работы очесывающего устройства убирается зерновая часть урожая. После прохода уборочной машины на поле остается очесанная солома, составляющая незерновую часть урожая (НЧУ).

При разработке технологии уборки очесанной соломы была поставлена задача повышения плодородия почвы за счет возврата в нее части биологического урожая.

С целью исследования факторов, влияющих на разложение

соломы, был заложен полевой эксперимент. В качестве критерия гумификации соломы был предложен коэффициент разложения

, (20) тс

где тс - масса соломы; т0 - масса остатков.

На первом этапе были выявлены основные факторы, влияющие на процесс разложения соломы в почве. Таковыми являются - длина резки соломы, доза внесения азота, доза внесения фосфора.

Для математического описания процесса гумификации соломы было использовано уравнение регрессии вида:

у = Ь0 + 6,*, + Ьг*2 + Ь}хг + Ьпх1хг + ¿,3*1*3 + Ьгъхгхъ + Ьпх1 + Ь12х1 + Ь„х^ , (21) где XI - длина резки соломы, /, м; х2- доза внесения азота, dl, кг/т; х3 - доза внесения фосфора, <12, кг/т.

Планирование эксперимента выполнялось на трех уровнях. Опыты закладывались в пятикратной повторности. После расчета коэффициентов регрессии была получена математическая модель процесса разложения соломы в почве:

у = 0,915 - 0,185*, + 0,110хг + 0,06*3 + 0,044*, х2 + 0,043*,*3 + 0,041*2*3 -- ОД \х['■ - 0,272*2 - 0ДЗЗЛ32.

Проверка адекватности модели выполнялась по Г- критерию. В результате расчета получено, что Р^Гр - т.е. модель адекватна.

Для определения рациональных значений факторов, влияющих на процесс разложения соломы в почве, было проведено каноническое преобразование модели (23), в результате которого получено выражение У -1 = -0,256А',2 - 0,186Х22 - 0,073АГ32. (23)

В результате канонического преобразования были получены рациональные значения оптимизируемых параметров.

При измельчении соломы до длины 10...20 см, а также внесении 12...12,7 кг азота и 2,5...3,5 кг фосфора на 1 т соломы можно добиться полного разложения соломы.

Данные исследования явились основанием для разработки технологии уборки незерновой части урожая (рис. 13).

Была проведена сравнительная оценка энергозатрат на уборку урожая зерновых культур по существующей комбайновой и разработанной стационарной технологии с применением очеса растений на корню (табл. 4).

Очесывающее устройство

-хлебостой

-О-^ не срезанная очесанная

солома

-X-измельченная солома

__________^ минеральные удобрения

Рис. 13. Структурная схема уьорки незерновой части урожая

Таблица 4

Сравнительные данные энергозатрат комбайновой и стационарной технологий

Наименование показателей Единица измерения Комбайновая технология Стационарная технология с применением очесывающих устройств

1 2 3 4

Прямые затраты энергии при работе МДЖ/га МДЖ/кг Зерноуборочно го комбайна 627,7 0,21 Трактора 325,46 0,108

Энергозатраты живого труда при работе МДЖ/га МДЖ/ю Комбайна 71,73 0,024 Трактора 33,6 0,011

Энергоемкость МДЖ/га МДЖ/кг Комбайна 769 0,25 Трактора 39,03 0,013

МДЖ/га МДЖ/кг Комбайна 7,69 0,25 Уборочной машины 60,46 0,02

МДЖ/га МДЖ/кг - Прицепа 2ПТС-4 149,36 0,02

Прямые энергозатраты на перевозку зерна с поля на зерноток МДЖ/га МДЖ/кг Автомобиля 152,77 0,051 Трактора 204 0,068

Энергоемкость МДЖ/га МДЖ/кг Автомобиля 24,88 0,0083 Трактора 38,95 0,013

МДЖ/га МДЖ/кг - Прицепа 2ПТС-4 149,36 0,02

Энергозатраты живого труда при перевозке зерна МДЖ/га МДЖ/кг Водителя автомобиля 30,0 0,01 Тракториста 33,6 0,011

Расчет энергозатрат на доработку очесанного вороха

Прямые энергозатраты на сепарацию очесанного вороха МДЖ/га МДЖ/кг - 6,0 0,002

Прямые энергозатраты на домолот оборванных колосьев МДЖ/га МДЖ/кг — 27,0 0,009

Прямые энергозатраты на работу транспортирующих механизмов МДЖ/га МДЖ/кг - 9,0 0,003

Энергоемкость агрегата доработки вороха МДЖ/га МДЖ/кг - 75,0 0,006

Энергозатраты живого труда при доработке вороха МДЖ/га МДЖ/кг - Операторов 13,02 0,004

Энергозатраты на уборку соломы

Прямые энергозатраты на измельчение соломы МДЖ/га МДЖ/кг Комбайна 146,46 0,024 -

Прямые энергозатраы на транспортировку соломы МДЖ/га МДЖ/кг 512 0,085 8,65 0,011

Энергоемкость трактора для транспортировки соломы МДЖ/га МДЖ/кг 41,6 0,007 -

Энергоемкость прицепа-тележки для перевозки соломы МДЖ/га МДЖ/кг 298,72 0,004 -

Энергозатраты живого труда при перевозке соломы МДЖ/га МДЖ/кг 35,86 0,005 -

Энергоемкость трактора при скирдовании соломы МДЖ/га МДЖ/кг 41,6 0,007 39,03 0,005

Энергоемкость погрузчика МДЖ/га МДЖ/кг 7,44 0,007 6,97 0,009

Прямые затраты энергии на скирдование соломы МДЖ/га МДЖ/кг 762 0,127 99,06 0,127

Затраты живого труда при скирдовании соломы МДЖ/га МДЖ/кг 183,6 0,03 13,4 0,0017

Полные энергозатраты на уборку зерновой и незерновой части урожая, транспортировку и скирдование соломы МДЖ/га 3705,6 1255,95

Полные энергозатраты на уборку и транспортировку зерна МДЖ/кг 0,56 0,31

Полные энергозатраты на уборку, транспортировку и скирдование соломы (для стационара учитывается солома, находящаяся в очесанном ворохе) МДЖ/кг 0,31 0,203

Таким образом, разработанная стационарная технология уборки зерновых культур с применением метода очеса растений на корню

позволяет на 66% снизить общие энергозатраты на уборку 1 га, на 45% -энергозатраты, приходящиеся на уборку и транспортировку на зерноток 1 кг зерна, а также, на 35% - энергозатраты на уборку, транспортировку и скирдование 1 кг соломы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ результатов исследований агробиологических свойств зерновых культур позволил установить, что средние значения влажности зерна колосовых культур колеблются в пределах 10,9 ...16,1 %, а метёлочных - 14,8 ...18,4%. При этом влажность стеблей превышает влажность зерна в 2...4 раза.

2. Экспериментальные исследования оценок статистических характеристик усилий отрыва отдельных зерен от соцветий, соцветий от стебля и разрыва стеблей (табл.5) показали, что средние значения усилий отрыва соцветий от стебля и разрыва стеблей в 1,5...2 раза превышают усилия отрыва отдельных зерен.

Таблица 5

Усилия, Н Колосовые Метелочные

Среднее значение М[Т] Среднеквад ратическое отклонение Среднее значение М[Х] Среднеквад ратическое отклонение

Отрыва зерна от соцветия 15,38 4,12 11,57 2,81

Отрыва соцветия от стебля 28,2 4,23 21,47 4,01

Разрыва стеблей 24,52 3,35 22,15 2,67

Установлено, что средние значения усилий теребления из почвы составляют 50,25 Н, что более чем в два раза превышает усилия отрыва соцветий от стебля. В этом случае соцветие очёсывается, а стебель остаётся в почве.

3. Анализ оценок статистических характеристик агробиологических и механико-технологических свойств злаковых культур, как метёлочных, так и колосовых, подтверждает, что при их уборке вместо скашивания и обмолота хлебной массы можно применять очёс зерновой части на корню, при котором из соцветия выделяется сухое зерно без его смешивания с влажной стебельной массой, с последующим измельчением и внесением в почву очёсанной соломы для повышения плодородия почв.

4. Выполненные в данном исследовании методологические разработки в области совершенствования технологии уборки зерновых культур позволили сформировать общую технологическую схему уборки зерновых, включающую в себя сбор очёсанного вороха в поле и его последующую доработку на стационаре. Результаты исследований технологических процессов уборочных агрегатов и условий их функционирования посредством структуризации функции управления позволили наметить пути

их совершенствования, заключающиеся в формализованном описании состояний уборочно-транспортного комплекса (УТК) и установлении временных характеристик для оценки состояний элементов УТК с последующим определением параметров и режимов работы стационарного агрегата доработки очесанного вороха.

5. Экспериментально установлено, что уборочные агрегаты в условиях нормального функционирования находятся под воздействием входных возмущений, имеющих вероятностную природу. К ним относятся урожайность зерна и соломы, высота стеблестоя, влажность зерна и соломы и т.д. Вероятностная природа входных возмущений обуславливает вероятностный характер выходных процессов и оказывает существенное влияние на показатели эффективности технологических процессов УТК.

6. В работе технология уборки зерновых методом очёса растений на корню представлена динамической системой с многокомпонентными случайными (в вероятностном смысле) входами Х(Гд) в виде условий функционирования и выходом У(Гу), определяющим качество уборочного процесса. Функционирование уборочной машины рассматривается как её реакция на входные воздействия, заданные многокомпонентной вектор-функцией

X = \ 7(1), и3 (/), #(/), и с (/), /(/), IV, (О, Шс (/)}

при фиксированном управлении и = \И, Уа, Ну обеспечивающие результат в виде ш-мерной вектор-функции ¥ = \П(1), б(/),Ф(/),Г(/), <?,(/), Нср(1),ьр(1)}

7. Аналитическое исследование динамики движения прицепного уборочного агрегата выполнено с использованием уравнений Лагранжа И рода в обобщенных координатах. При этом агрегат рассматривался как трёхмассовая механическая система с пятью степенями свободы. Установлено, что основным управляющим параметром, влияющим на устойчивость движения прицепного уборочного агрегата, является скорость трактора. Аналитическими исследованиями получено выражение для определения критической скорости трактора, которая для устойчивого движения агрегата должна находиться в пределах 1.8...2,0 м/с. При увеличении скорости движения возрастает амплитуда горизонтальных колебаний уборочной машины, что приводит к росту потерь зерна неочёсом и снижению производительности агрегата.

8. В результате движения уборочного агрегата на поле остаётся очёсанная солома. Для её среза, измельчения и разбрасывания по полю предлагается установить на уборочной машине режущий аппарат, представляющий собой ротор, по образующим которого смонтированы ножи. Преобразование измельчённой соломы в высокоэффективное органическое удобрение происходит путем её разложения в почве. Внесение 12... 12,7 кг азота и 2,5...3,5 кг фосфора на 1т соломы интенсифицирует процесс её гумификации. В результате эксперимента установлено, что наиболее полно разлагается солома длиной 10...20 см. Увеличение длины резки соломы приводит к

замедлению процесса её разложения. Изложенное предопределяет обработку измельчённой соломы аммиачной селитрой и суперфосфатом перед основной обработкой почвы.

9. Выявлено, что интенсивность разложения соломы в почве определяется типом почвы. На суглинистых почвах коэффициент разложения соломы составляет 0,95, на песчаных почвах - 0,88, на кислых почвах - 0,12, а на тяжелых глинистых почвах - 0,26. Таким образом, богатые органическими веществами почвы, характеризующиеся активным газообменом, обеспечивают наилучшие условия для быстрого разложения, а почвы с неблагоприятным биологическим режимом малопригодны или вообще непригодны для быстрого разложения соломы.

10. Установлено, что общепринятый анализ экономической эффективности технологии уборки, основанный на сравнении затрат на производственный процесс, не всегда объективно отражает эффективность выполненных исследований и разработок. В данном случае для оценки эффективности технологии предлагается сравнительный анализ энергозатрат на уборку зерновой и незерновой части. Так, полные энергозатраты на уборку зерновой и незерновой части урожая, транспортировку и складирование соломы составили при комбайновой технологии 3705,6 МДж/га, а при стационарной -1255,95 МДж/га.

11. Анализ энергозатрат позволяет утверждать, что разработанная стационарная технология уборки зерновых культур с применением метода очёсывания растений на корню позволяет снизить общие энергозатраты на уборку 1 га на 66 %, энергозатраты, приходящиеся на уборку и транспортировку на зерноток 1 кг зерна - на 45 %, а энергозатраты на уборку, транспортировку и скирдование 1 кг соломы -на 35%.

12. Теоретические и экспериментальные исследования в области построения технологий и средств их технической оснащенности посредством реализации схемотехнических решений, направленных на создание сложного мобильного, многозвенного сельскохозяйственного агрегата, могут быть положены в основу создания подобных технических средств для механизации трудоёмких процессов в растениеводстве и повысить качество и эффективность работ при конструировании конкретных машин и агрегатов для механизации уборочных работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Леженкин А.Н. Модели функционирования и регрессионный анализ технологического процесса ворохоочистителя скальператорного типа при очистке очесанного вороха //Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК: Междунар.науч.конф. Сб.научн.тр. - Ярославль, 2004,- ч.Ш.-с. 104 -107.

2. Леженкин А.Н. Дифференциальные уравнения движения уборочного агрегата //Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК: Междунар.науч.конф. Сб.науч.тр. - Ярославль, 2004. - ч.Ш. - с. 107-117.

3 Леженкин А.Н. Перспективная технология уборки зерновых дня фермерских и крестьянских хозяйств Юга Украины //Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК: Международ.науч.конф. Сб.научн.тр. - Ярославль, 2003. -ч. III. С. 28-29.

4. Кушнарев A.C., Леженкин А.Н. Энергосберегающая технология уборки зерновых для фермерских и крестьянских хозяйств //Сб.докл. междунар. научн. технич. конф. «Перспективные технологии уборки зерновых культур, риса и семян трав» /ТГАТА. - Мелитополь, 2003.- с. 17-21.

5. Леженкин А.Н. Механизация уборки зерновых культур с использованием очесывающих устройств. Монография. - СПб: СПбГАУ - 2005. - 332 с.

6. Цыбульников В.И., Леженкин А.Н., Масленников В.В. Результаты полевых исследований уборочной машины //Совершенствование рабочих органов машин и повышение эффективности их технологических процессов в растениеводстве. - Л., 1991.-е. 34-37.

7. Леженкин А.Н., Григоренко С.М. Методика расчета энергетических показателей уборочного агрегата для фермерских и крестьянских хозяйств //Конструювання, виробництво та експлуатащя сшьськогосподарських машин: Загальнодержавний м1жв1домчий науково-технчний зб1рник. - Юровоград, 2004. - Вип..34. - с. 167-174.

8. Леженкин А.Н. Машина с очесывающим устройством //Сельский механизатор. - 2004. - №12. - с.2.

9. Несиков A.A., Леженкин А.Н. Результаты производственных испытаний ворохоочистителя скальператорного типа //Совершенствование технологий и технологических средств для уборки урожая и послеуборочной обработки зерна /ЧИМЭСХ. - Челябинск, 1987. - с. 82-89.

10. Леженкин А.Н. Методика оценки эффективности функционирования зерноочистительных машин //Микропроцессорные устройства в контроле и управлении работой мобильных с.-х. агрегатов/С-ПбГАУ.-СПб, 1991.-е. 49-53.

11. Леженкин А.Н. Математические модели технологического процесса ворохоочистительной машины //Контроль и управление технологическими процессами с.-х. машин /ЛСХИ. - Л., 1988. - с. 49-53.

12. Валиев Х.Х. Леженкин А.Н. Статистические характеристики процессов при работе скальператорного ворохоочистителя //Интенсификация механиз. работ в земледелии Нечернозем, зоны РСФСР /НИПТИМЭСХ НЗ. - Л., 1988. - с. 113-116.

13. Леженкин А.Н. Моделирование технологического процесса послеуборочной обработки зерна //Сборник науч. тр. ТГАТА. - т.1. - Мелитополь, 1996. - с.79.

14. Леженюн О.М. Задача моделювання технолопчних процеав машин

шелязбирального олрацювання зерна у ум^в^^вщцододд)//Пращ

БИБЛИОТЕКА i

33 С.Пет<#«&фГ ¡

» W Я» л

ТДАТА: наукове фахове видання; вип..1., т.18. - Мелтшоль, 2001. - с. 160163.

15. Леженкин А.Н., Пархоменко А.П. Динамические модели зерноочистительных машин //Моделирование процессов и технологического оборудования в сельском хозяйстве. - Материалы докл. Международ.науч.-практ.конф. 17-19 августа 1994 г. - т. 1. - с. 123-124.

16. Леженкин А.Н. Методика расчета состава и параметров уборочно-транспортного комплекта для фермерских и крестьянских хозяйств //Перспективы и технологии уборки зерновых культур, риса и семеников трав. Сб.докл.междунар.научн.-техн.конф. - Мелитополь, 2003.-[Вып.16].-с. 171180.

17. Леженкин А.Н. Динамика очесывающего агрегата при уборке зерновых культур //Механизация и электриф.сел.х-ва. - 2004. - №12. - с.24-35.

18. Леженин О.М. С-пйюсть руху трактора при агрегатуванш причшного збирального агрегату //Пращ ТДАТА. - Мелитополь, 2005. - Вип.31. - с.89-102.

19. Леженин О.М., Григоренко С.М. Статистичпий анашз розмфно масових характеристик зернових культур //Пращ ТДАТА. - Мелитополь, 2005. -Вип.26. - с. 152-158.

20. О.Леженкш. Методика розрахунку технолопчних показниюв польово'1 чбиральноТ машини для фермерських i селянських господарств //Техшка АПК. -2005.-Xa3-4.-c.37.

21. Леженин О.М. Оптим1защя гехнолопчного процесу збирання зернових для фермерських i селянських господарств //Пращ ТДАТА. - Мелггополь, 2005. -Вип. 25. - с. 130-140.

22. А.Н.Леженкин. Методика определения сил и моментов сил упругости шин колес уборочной машины графоаналитическим методом //Науковий вюник НАУ. - К., 2005. - Вип.80, ч.1. - с.89-94.

23. Леженкин А.Н. Моделирование полевой уборки зерновой части урожая машиной для фермерських и крестьянских хозяйств //Механизация и электрификация сел..х-ва. -2005. - №5. - с. 15-18.

24. А.Леженкин. Уборка соломы после очеса растений //Сельский механизатор. -2005.-№1.-с.19.

25. А.Леженкин. Уборка зерновых методом очесывания //Сельский механизатор. -2004 -№11. -с.27.

26. О.МЛеженюн i ш. Методика розрахунку конструктивних параметр!в збирапьши машини для фермерських i селянських господарств //Технжа в сшьськогосподарському виробницта, галузеве машинобудування, автоматизащя: 36ipnnK наукових праць К1ровофадського нащонального техшчного ун1верситету. - KipoBorpa;i, 2005. - Вип. 16. - с.3-9.

27. Леженюн О.М. Методика оцг'нки ефективност1 функщонування польовх збиральноТ машини для фермерських та селянських господарств /О.М.Леженин, С.М.Григоренко //Пращ ТДАТА. - Мелпополь, 2004. -Вип..23. - с. 149-157.

28. Леженин О.М. Спйисть руху причтиого збирального ai-peraiy очюуючого типу //flpaui ТДАТА. -Мелитополь, 2005. - Вип.ЗЗ. - с.26-46.

Подписано в печать 13.10.2005 Бумага офсетная. Формат 60X90 1/16 Печать трафаретная. Усл. леч. л. 2 Тираж 100 экз. Заказ 491

Отпечатано с оригинал макета заказчика в копировально множительном центре "АРГУС Санкт Петербург—Пушкин, ул Пушкинская, д 28/? 1 Per №233909 от 07 02 2001

■ ¥ I*

#12 0 8 9 7

РНБ Русский фонд

2006-4 28468