автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров рабочих органов машины для борьбы с колорадским жуком

ШРЛОВОСЯЙ ГОСУЛАРСГЗЕгаЬ'Я УШВЕРС51Г2Г имени Н. П.ОГАРЕВА

На правах рукописи

КИСШОКДО ¿ЕГСАИП ЗЕДОРОВЛЧ

ОБОСНОВАНИЕ ЛАРАЖГРОЗ РАБОЧИЕ ОРГАНОВ 1.ГА1111-И 1Ы ДЛЯ ВОРЬЗН С КОЛОРАДСКИМ ЛУКОМ

05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства;

05.20.03 - эксплуатация,восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ.

диссертации на соискание ученой степенл кандидата технических наук

САРАНСК 1995

Работа выполнена в Мордовском государственно:/; ункаерсяячуго имсш Н.П.Огарева.

Научные руководители: доктор технических наук профессор А.Я.Савельев,

кандидат технических наук профессор А.М.Карпов.

Официальные оппоненты:заслуженный деятель науки и техники РС2СР доктор технических наук профессор В.И.Медведев, кандидат технических наук доцент М.Н.Чаткин

Ведущее предприятие: Научно-производственное объединение "Нива" Республики Мордовия

Защита состоится 21 июня 1996 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Л0 63.72.04. Мордовского государственного университета им.Н.П.Огарева по адресу: 430904,г.Саранск,п.Ялга,ул.Российская, 5. Институт механики и энергетики.

С диссертацией мотао ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан 21 мая 1996 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять ученому секретари диссертационного совета Мордовского государственного университета по защите докторских диссертаций.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук доцент

Я. В. Се нин

ОЗЩДЯ ХАРЖГ2?ЙСТШ РАБОТЫ

ШУАЗЬНОСТЪ. ТЕЖ. Интенсивная технология производства картофеля, основанная на максимальной механизации процессов его возделывания и на рациональной организации труда, обеспечивает получение стабильных уро-саез с минимальными затратами труда.

Однако, для защиты растений картофеля от различных вредителей в последнее время широко используется ядохимикаты, которые, у ни что •гля вредителей, ухудгаа:от качество клубней, загрязняют почву и окрулаодуэ среду. В основном ядохимикаты (пестициды) применяются для борьбы с колорадским тсуком, который приносит значительный уп;ерб картофелеводам. Одним из условий получения экологически чистой продукции, при возделывании картофеля является разработка технических средств для механической борьбы с колорадским ™уком без применения ядохимикатов.

Поэтому исследование и разработка технических средств борьбы с колорадским -'-уком имеет большое значение при возделывании картофеля с целью получения экологически чистого продукта и для уменьшения загрязнения почвы и окру-ащей среди ядохимикатами.

Работа выполнена в соответствии с отраслевой научно-технической программой "Агроксмплекс" Государственного Комитета Р2 по высшему образования на 190.3-1995 гг. и планами научно-исследовательских работ Мордовского государственного университета им.Н.П. Огарева на 1936-1990 и на 1991-95 гг.

ЦЕЛЬ ИССЯЕДОЗАНИЯ. Обоснование параметров технических средств борьбы с колорадским ~уком с исследованием их работы з агрегате для междурядной обработки картофеля. •

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Процесс сбора и уничтожения колорадского ~ука.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ. /становление закономерностей связи кинематических и геометрических параметров рабочих органов с физическими и физиологическими свойствами картофельного растения и колорадского --сука.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основе физиологических и физических особенностей насекомых и растений картофеля установлены наиболее приемлемые периода для сбора и уничтожения колорадского чука и его личинок. Обоснованы геометрические и кинематические параметры стр-:-хипателя, а такче реки.мы его работы. Рассчитаны геометрические и кинематические параметры приемного лотка и механизма для уничтоге-

ния колорадского тука.

Практическая ценность работы состоит в создании на основе научно-обоснованных кинематических и геометрических параметров и режимов работы рабочих органов мэдюны для борьбы с колорадским "суком и ее опытного образца.

Результаты исследований могут быть использованы проектно-конструкторскими, научно-исследовательскими организациями, а такте производственными подразделениями агропромышленного комплекса, занимающимися возделыванием картофеля.

' АПРОБАЦИЯ. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на Огаревских чтениях Мордовского государственного университета им.Н.П.Огарева и на семинарах кафедры безопасности жизнедеятельности (Саранск,1936,1588,1990,1993-1995).

ВНЕДРЕНИЕ. Научно-техническое решение по механическому уничтожению колорадского тука воплощено в маямну по его сбору и уничтожения, которая внедрена в совхозе "Пенаятский" Лямбирского района Республики Мордовия.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследования опубликованы 7 научных работ.

■СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы - 118 наименований, 6 из которых на иностранных языках и 6 приложений. Работа содерагг 181 страницу машинописного текста, 60 рисунков и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАВОТЫ

Во введении подчеркивается актуальность темы, ее практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, дана общая характеристика работы.

В первой главе проанаглзирсвана литература по вопросам сбора и уничтогения колорадского -лука и его личинок.

Вопросами борьбы с колорадским туком занимались такие ученые, как Л.И.Арапова, Т.Ф.Александров,П.П.Богуа.С.К.Дерябин,Н.С;Ларин, А.П.Савельев,А.Л.Бирман,Т.Д.Благирева,В. И.Курилов.Н.И.Верещагин, К. А.Длмсенков,Н.И.Горьшн,Е.П.Иваячук, Л. Ковальская, И.Ф.Шндер.Э.Ф. Козар-чевская,И.Ф.ПавловД.С.Сорокин,Р.С.Ущатинская,В.К.Финаков, П.А.Хитняк,Н.И.Яковлева,Л.Г.Хролинский, а такте ряд дагих иссле-' дозэтелей.

\нплкз литературы показал,что при проведении мероприятий по борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур следует учитывать их физиологические особенности, условия и периоды развития. Для борьбы с НИКИ, з том числе и с колорадским -».укои, применяет мно-'.ество способов. Наиболее распрсстраненкьили методами борьбы с колорадским жуком являются агротехнический, биологический, химический и механический.

АПШЕХНИЧВЗШЛ ¿ЕГОД предусматривает соблюдение системы сезооборотоз, посадку пророненными клубнями одного сорта, предуборочное удаление ботвы, перепахивание и боронование поля после уборки урожая.

5И0Л0П1ЧдС.:1ИЛ ¿ЕТОЛ заключается в использовании микробиологических препаратов и насекомых, которые язлт-этся естественными врагами вредителя.

ХИШЧяШй! КЗГОЛ в настоящее время широко распространяется ща борьбы на только с колорадским тукем, но и с другими вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. Против колорадского жука широко применяют хлорофос, фталофос, фазолин, волатин, цялор и другие инсектициды.

Несмотря на эффективность, химический метод имеет ряд недсс-тезкоз. К ним относятся: большая стоимость, накопление з почве стойких препаратов, которые хорошо усваивается с питательными веществами из почзы корне- и клубнеплодами, вероятность отравления работающих.

ЦЖАНИЧЕСККй СПОСОБ борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур при возделывании картофеля заклочается в сборе и механическом уничтожении насекомых. Известные ранее решения не нашли широкого применения в сельском хозяйстве по ряду причин. Это сложность конструкции, несовершенство рабочих органов и низкая эффективность. Наиболее эффективными являются технические решения, разработанные на кафедре безопасности жизнедеятельности Мордовского госунизерситета им.Н.П.Огарева. Однако, авторами использованы л'л'чь инженерные решения для получения, результатов.

В связи с изложенным нами сформулированы следующие задачи исследования.

I. На основе физиологических и физических особенностей колорадского жука и картофеля установить наиболее приемлемые периоды для сбора и уничтожения колорадского •■сука.

2. Обосновать геометрические и кинематические парпметры страхователя, а тан".с ре-чимы его работы.

3. Обосновать геометрические параметры приемного лотка.

А. Обосновать геометрические и кинематические параметры механизма для уничтожения колорадского "-сука.

5. Произвести эксплуатационные испытания и дать технологический анализ мзтаны для борьбы с колорадским «уком.

Во второй главе произведено 'обоснование кинематических параметров стряхизателя. Установлены угол наклона оси врацения диска, его нижнее и верхнее предельше значения.

Рассмотрены уравнения движения стряхиватеяя, траектория которого в пространстве представляет винтовуя линию, а ее проекция -эллипс и тряхоиду.

3 результате решения получены следующие описания проекций траектории движения конца четки (рис.1а).

Горизонтальная проекция (при =0):

„X -- X - А ■ с-./и- • ¿01-1 "с1;

Фронтальная проекция (при £/ = 0):

Kjt- ,

-¿.'>1 'Axt -SOirX ' Профильная проекция (при X = 0):

- f¿ 'Coi i-oí din U:

( i ) ( 2 )

( 4 )

( 5 )

v -- 2Э +í¿ -din ¿ai. < 6 )'

Уравнение движения конца щетки с учетом вращательного и поступательного дзи~ения в общем виде запишется системой уравнений (оис.16):

Х- 2 (tot/x ¿ coi.-l din 0(71J;

'¡J -- -f¿ din i-u t d.¿nУ; Z-- 8 (j-dcHio t).

( 7 ) ( 3 ) ( 9 )

Траектория движения щетки с профилирующей направляющей получена путем решения системы уравнений на ЛЗЗМ (рис.2:,'), из которых видно, что происходит сложение прямолинейного перемещения устройства относительно обрабатываемых растений и вращательного по профилированной траектории эластичных щеток относительно вн. .пущего вала. На протяжении всего периода контакта щетки с кустом положение щетки сохраняется и воздействие на куст картофеля происходит перпендикулярно его росту. 3 конце периода воздействия траектория профилированной направляющей обеспечивает резкий эьгхоц щетки из куста картофеля, тем самым достигается эффективность работы устройства. 3 зависимости от высоты растений первоначальный угол входа щеток устанавливается за счет периода поворота неподвижного диска относительно конического редуктора, Зсе это позволяет уменьшить удельное давление со стороны эластичных щеток, снижая повреждаемость кустов, и обеспечить оптимальную траектории полета насекомых в механизм сбора.

Уравнения траектории лета имеэт следующий вид (рис.3):

У- ■ Ь ■ СО:1 -I ; ( 10 )

- и2

- 0о ■ Ь ■ ¿¿П и ' ~7Г ' ( И )

Скорость движения жука и личинок по траектории определяется формулой

С-- -со&Л)2 ■*(£„ '-ф:пЛ . (12 )

Траектории движения жука и его личинок из различных начальных точек показаны на рис.4.

Нами произведено обоснование параметров механизмов сбора и уничтожения колорадского жука и его личинок,которые согласуются с физиологическими особенностями растения вредителя.

.Производительность механизма уничтожения определяется по формуле

Жш-^Ч-п^уус, (13)

где Л - диаметр винта,м;

Ь - иаг винта,м;

с -I

средняя частота вращения, мин. ;

- Г) -

У - коэффициент наполнения поперечного сечения винта;

,0 - плотность массы, т/м^;

■'С ~ поправочный коэффициент, зависящий от угла наклона шнека.

Достигнутая производительность позволяет успешно справиться с уничтожением тука при его максимальном количестве на поле.

В третьей главе изложена программа и частные методики экспериментальных исследования.

В соответствии с поставленной цель» и теоретическими предпосылками экспериментальных исследований работа включала:

- определение показателей расселения колорадского жука и его личинок в процессе роста и развития картофельной ботвы;

- проверку работоспособности отдельных узлов и агрегатов;

- определение степени сбора и уничтожения жука и его -личинок;

- определение траектории лета колорадского жука;

- проверку изменения производительности культиваторного агрегата ;

- эксплуатационно-технологическую оценку комплексного агрегата.

Для реализации цели экспериментального исследования было необходимо рэ:зить следующие задачи.

1. Изготовить опытный образец машины для сбора и уничтожения колорадского жука.

2. Изготовить механизм навески машины на трактор.

3. Разработать частные методики получения,обработки и оценки опытных данных.

4. Провести полевые опыта.

Для решения поставленных задач изготовлена машина МБКЖ-2,8, .которая вместе с трактором МГЗ-80 и культиватором К0Н-"2,ЗПМ-составили комбинированный агрегат, выполняющий за один проход междурядную обработку картофеля, сбор и уничтожение колорадского жука и его личинок.

Для проведения испытаний произведен выбор технических средств и измерительных приборов, разработаны частные методики по проведения полевых опытов, учету колорадского жука и его личинок.эксплуатационно-технологическим испытаниям агрегатаз и обработке экспериментальных данных.

Полевые испытания комбинированного агрегата произведены в совхозе "Пензятский" Яямбирского района Республики .Мордовия.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследования комбинированного агрегата, проведенных на картофельных полях совхоза "Пэначтсяий" Лямбирского района Республики Мордовав з hwj-И'олй 1992г.

Результаты полевых исследований показали работоспособность как отдельных рабочих органов, так и в целом всей машины АБКЯ-2,3, позволили определить прс ;ент стряхивания колорадского жука и его личинок. Так, стряхивание взрослого жука составило - 82-333,личинок четвертой возрастной группы - 80-82 "S, третьей - 70-72 %, второй - 50-53 %, первой - 47-50 Экспериментальные исследования показали, что практически зсе насекомые попали п лоток и были • уничтожены.

Кроме того, была определена минимальная и максимальная отдаленность места падения особей при их стряхивании с куста картофеля (рис.5), что еп;е раз доказало правильность конструктивного решения относительно установления препятствия (экрана), выполненного из прорезиненного материала (рис.б).

Экспериментальные исследования подтвердили, что при высоте куста картофеля от 250 до 450 мм диаметр листовой поверхности изменяется от 150 до 300 мм. Принятая длина гребенки ¿с/,,~ 300 мм позволяет встряхивать ас:-э листозуэ поверхность растения.

Размеры лотка, его размещение и режим работы стряхивателя рассчитаны с достаточной достоверность», так как лишь от I до 13 % особей вредителя не попа да/от е лоток.

В процессе экспериментальных исследований произведен анализ эксплуатационно-технологических показателей работы комбинированного агрегата. Так, на основе опытных данных определены общий и погектарный расход топлива, производительность агрегата и буксование ведущих колес трактора. При принятии конструктивных решений исходили из того, что поступательная скорость движения агрегата должна находиться з пределах 5-7 км/ч. Из данных исследований следует, что такая скорость обеспечивается на 4-й передаче. Скорость движения комбинированного агрегата оказалась ниже проста* агрегатов. Это привело к уменьшения часовой производительности и увеличения погектарного расхода топлива по сравнение с агрегатами, выполняющими операции по окучивание и опыления. Общий же расход топлива на I га обработанной площади снизился на II,S Затраты труда на единицу обработанной площади снизились на 34,7 %.

I". х г

j пятой глазе приведена экономическая оценка результатов ;tc—

следования путем сопоставления использования маиины МЗХ&-2,8 с существущими мерами борьбы с колорадским• -^кок (табл.).

Технико-экономические показатели обработки посадок картофеля

[Значение показателя........■ 'Изменение

Показатель »^Заэоэа^за^иаят|'"' " №???."а?ё??Г»поь-аэптеля !¡¡113-30+!'ЛТЗ—30+ ?„»МГЗ-50+ЖЮХ- , ч ................Г0ГГП-15^ ТКОН-2,ЗП^Т12,3+КОН-2,ВП..1'-7.;_____

Загсзаты труда,

чел", ч/га 0,52 0,72 1,24 0,31 +0,43(34,7 3) Расход топлива,

кг/га.' 1,26 5,2 6,46 " 5,7 +0,76(11,8 %)

Прямые эксплуатационные затраты, Г. руб./га 60,3 59,2 119,5 37,2 +32,3(27,0 3)

Удельное капиталовложения,

. тыс.руб./га 87,3 145,0 232,3 193,4 - +33,9(14,6 Я)

Экономический эМект,

ткс.руо./га 37,9

Примечания: для базового варианта приведены нормативные значения;

^расчеты произведены в ценах 1293 г. Экономический эффект от применения комбинированного агрегата Ш'3-30и.Б:С:[-2,8+К0Н-2,9Ш составил 37,9 тыс.руб. на один гектар обработки посадок картофеля.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. На основе полевых опытоз й теоретических предпосылок экспериментально обоснованы геометрические и кинематические параметры стряхивателя и режимы работы: предельный угол установки оси диска стряхивателя относительно линии движения агрегата равен 42-47°; диаметр диска стряхивателя = 200 мм; рабочая ширина гребенки Вр= = 300 мм с числом эластичных зубьев 13 при их длине ¿д$= 200 мм; траектория движения стряхивателя обеспечивает его перпендикулярное воздействие к линии роста за весь период контакта; частота вращения диска стряхивателя /г = I об/с.

2. Установлены геометрические размеры лотка для сбора жука и личинок, его расположение, рабочая длина, конструктивные особенности: ширина ¿¿= 430 мм, ¿= 800 мм; лоток снабжен отражательным экраном.

3. Эффективность борьбы сс ззрослым колорадским -хуком механический способом составляет £2-33 %, с личинка.".:;; четвертой - 80-62, третьей - 7С-72» второй - 50-53, первой - 47-50 % возрастной группы. При этом повреждение листовой поверхности картофеля от воздействия стряхизагэлей составляет 0,25-1,00 %. Зсе чуяк и личинки, пспазшэ в лоток, уничто'-д'отся шнйковым механизмом.

4. 3 результате анализа физиологических и физических особенностей колорадского -:ука, развития картофельного растения и на основе полевых опытов установлено, что сбор и уничтожение вредителя необходимо осуществлять в два периода, которые по времени совпадает с междурядной обработкой посадок картофеля, поэтому работа может быть выполнена комплексным агрегатам.

5. Использование комб/.шровонного' агрегата приводит к незначительному сшганго производительности по междурядной обработке и увеличению расхода топлива по сравнение с агрегатами, выполняющими операции по окучивания и сталеян». Общий расход жэ топлива на один гектар обработанной площади снизился на 11,5 %.

0. Затраты труда на единицу обработанной плецадп снизились на- 34,7

Сбзр:Я экономический эффект:, от применения комбинированного агрегата з ценах 1393 г. составил 37,9 тыс.руб. на един гектар обработки посадок картофеля.

¡.¡атериалы диссертации опубликованы в следующих работах

1. Лат. 1313351 СССР, М£рА01 лб/03. Устройство механического стряхивания колорадского жука с растений /Сазельэз Л.П.,Дерябин

С.К. .Ларин Н.С.,Кйснязкин М.Ф. (СССР). '?4919700/15;Заязл.12.02.91; Опубл.07.Сб.93; Зэл.'Я7. . 1

2. Савельэз А.П..Карпов А.Л..Киснташн "АЛ. Обоснование уравнения траектории лета колорадского -сука при стряхивании с картофельного растения // Зестн..Морд.ун-та. - 1995. - '>'3. - С.£9-71.

3. Савельев А.П.,Карпов А.1.!.,Зетчинников ХН. ,К;:сняшкин ПЛ. Обоснование режима работы стряхивателей машины по сбору и уничтожения колорадского жука // ЖГУ Огаревские чтения:Тез.докл.науч. конф.:в 3 ч..- Саранск; 1995. - ч.З. - С.74-75.

4. Киснязкин М.5. Результаты экспериментальных исследования механического способа борьбы с колорадским жуком // Вести. ¿!орд. ун-та. - 1993. - 33. *

- ха -

С. Чисняжсин М.'З. Маханиям сбора и уничтожения колорадского •^уке // Информлисток.Морд. 15ГГИ. - 1236. - \*П4'.'-2с.

6. Кисняикин Ц.Ф. Устройство для механического стряхивания • колорадского 'г/кг с автоматической устанозкой положения щетки // Информлисток.дард.ЦНТИ. - 1996. - '¿ИЗ. - 2с.

7. Киснялкин ¡.¡.О. Устройство навески малины для сбора и уничтожения колорадского жука // йфзрмлисток.¿Ьрд.ЩГЛ - 1995. -

- 2с.

- II -

Траектория движения стряхияателей

Рис.1

/

- 12 -

Кинематическая схема движения щетки с профи-

лированной направляюще;:

Рис.2