автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование типа и параметров туковысевающего аппарата хлопкового культиватора для высева высококонцентрированных минеральных удобрений

ВВЕДЕНИЕ.•.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Агротехнические основы повышения эффективности минеральных удобрений в хлопководстве.

1.2. Агротехнические требования,предъявляемые к туковысе-вающим- аппаратам для хлопководства.

1.3. Обзор конструкций ту ко высевающих аппаратов.«.

1.4. Обзор научных исследований по туковысевающим аппаратам.».».

1.5. Рабочая гипотеза и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.

2цI. Гранулометрический состав удобрений«.

2*2. Плотность удобрений.

2.3. Углы естественного откоса и внутреннего конуса истечения.

2.4. Максимальный диаметр сводообразующего отверстия.

2.5. Сыпучесть удобрений.».

2.6. Фрикционные свойства минеральных удобрений.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Обоснование формы и параметров рабочей грани сбрасывателя.

3.2. Обоснование схемы подачи удобрений из тарелки аппарата.

3.3. Обоснование формы тарелки аппарата.

3.4. Обоснование угла наклона кромки тарелки.

3.5. Выбор основных параметров аппарата.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Программа исследований.«.

4.2. Методика проведения исследований.*•.

4.3. Результаты исследований.

4.3.1. Обоснование типа аппарата для высева туков малыми нормами.«•«••.•.•••.•.

4.3.2. Обоснование формы сбрасывателя и схемы высева туков.

4.3.3. Обоснование угла наклона конической части тарелки аппарата центрального высева.

4.3.4. Оптимизация процесса высева высококонцентрированных удобрений.

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Условия проведения испытаний.

5.2. Результаты испытаний.

5.3. Экономическая эффективность внедрения экспериментального туковысевающего аппарата.

Обоснование постановки темы. Коммунистическая партия Советского Союза,последовательно осуществляя курс аграрной политики,выработанной на историческом мартовском (1965 г.) Пленуме ЦК КПСС и развитой на последующих пленумах и ХХШ-ХХУТ съездах КПСС,проводит большую работу по обеспечению непрерывного развития сельскохозяйственного производства. В итоге за пятнадцать лет среднегодовой объем валовой продукции сельского хозяйства на душу населения вырос на 2В% /I/.

В решениях ХХУ1 съезда КПСС и в Продовольственной программе СССР предусмотрено дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства, на мечено увеличить за одиннадцатое пятилетие среднегодовое производство сельскохозяйственной продукции на 12«. 14^, в том числе обеспечить среднегодовое производство хлопка-сырца в объеме 9,2., 9,3 млн.тонн, а в Узбекистане не менее 5,9 млн.тонн /1,2/*

Главный путь увеличения производства сельскохозяйственных продуктов - это последовательная интенсификация сельского хозяйства, основанная на химизации и комплексной механизации сельскохозяйственного производства. Определяя большое значение удобрений в интенсификации земледелия, В.И.Ленин писал: "Данные о расходах на удобрения и о стоимости орудий и машин служат самым точным статистическим выражением степени интенсификации земледелия" /з/.

Предсказания В.И.Ленина о значении удобрений в интенсификации сельского хозяйства полностью подтвердились. Отечественная и мировая наука и практика на сегодняшний день имеют достаточно убедительные доказательства того,что в растениеводстве около 30-40$, а в хлопко« водстве более 50% прироста урокая обеспечивается за счет минеральных удобрений /4,5,6,7,8,9,Ю, 11,12/,

Все изложенное подтверждается курсом партии и правительства, взятым на непрерывное наращивание объема производства минеральных удобрений и поставки их сельскому хозяйству, В 1960 г. сельскому хозяйству было поставлено 18,8 млн.т (по действующему началу) минеральных удобрений против 12,5 млн.т в 1975 г.,а к 1985 г. намечается довести этот показатель до 26,5 млн.т, т.е. за 10 лет поставка минеральных удобрений сельскому хозяйству увеличится более чем в 2,1 раза /2/.

Поставки минеральных удобрений колхозам и совхозам Узбекистана также постоянно увеличиваются. В 1983 г. под хлопчатник было внесено 1536 тыс.т минеральных удобрений (по действующему началу),что в 1,8 раза больше,чем в 1975 г. Однако отдача на единицу использованных минеральных удобрений в виде повышения урожая хлопка-сырца пока еще неудовлетворительна.

Известно,что неравномерное внесение удобрений наряду с излишним их расходом приводит к снижению урожая /13/. Поэтому к машинам и приспособлениям для внесения минеральных удобрений по равномерности высева предъявляются особо жесткие требования»

В последние годы наша химическая промышленность наращивает выпуск концентрированных (КМЗГ), высоко концентрированных (ВКМУ) и сложных удобрений,которые более экономичны при хранении,транспортировке и более эффективны при использовании. В общем объеме производства доля таких удобрений в 1980 г. составила более 80$ против 74$ в 1975 г., а к 1990 г. выпускаться их будет не менее 90$. Начиная с

19В8 г. удобрения для сельского хозяйства будут выпускаться только в гранулированном и крупнокристаллическом видах.

Доза внесения высококонцентрированных удобрений значительно ниже,чем обычных. Например,при севе хлопчатника, в зависимости от почвенных условий,она составляет 30.50 кг/га, а обычных - 80. .100 кг/га. Это и обусловливает жесткость требований к равномерности высева удоб~

- б рений.

В то же время существующая техника далеко не всегда обеспечивает требуемую равномерность внесения удобрений, В частности,сущест-вующие туковысевающие аппараты (тарельчато-дисковый,дисково-скреб-ковый,катушечный и ротационно-пальчатый).устанавливаемые на различ« ные почвообрабатывающие машины,сеялки,сажалки и культиваторы^расте-ниепитатели,не отвечают агротехническим требованиям /14,15,16,17/ и ГОСТа 6404-66 "Аппараты туковысевающие" по равномерности и устойчивости высева минеральных удобрений.

По существующей технологии,обоснованной научными организациями (СоюзНИХИ,САИМЭ,ТашСХИ,Ташкентский филиал ЦИНА0,ТадЖНШЗ,ТуркНИИЗ и др.) и практикой передовых хлопкосеющих хозяйств,внесение минераль~ ных удобрений под хлопчатник проводится несколько раз за сезон: до сева,при севе и два-три раза в период вегетации. Причем дозы внесения их в разные сроки неодинаковы. Это связано с биологическими особенностями хлопчатника (длительный период вегетации,потребность в больших дозах азота,фосфора и калия) и спецификой условий его возделывания (обильное орошение,способствующее вымыванию азота,сильно выраженная фиксирующая способность почв в отношении фосфора и калия). Также следует отметить,что около годовой нормы минеральных удоб-* рений вносится локальным способом с помощью туковысевающего аппарата КМХ-65.

Однако результаты многократных испытаний этого аппарата на машиноиспытательных станциях показывают,что он не может обеспечить высев концентрированных и высококонцентрированных минеральных удобрений (КМУ и ВКМУ) малыми дозами (30.50 кг/га) с высокой равномерностью. Исследования его в хозяйствах показали,что из-за отсутствия шкалы-указателя нормы высева настройка туковысевающих аппаратов на норму высева определенного вида удобрений занимает очень много времени. Следует отметить и большую неравномерность высева удобрений между тукопроводами и аппаратами одного агрегата при одном положении рычага регулятора. При разворотах на концах гона и холостых переездах агрегата происходит самовысыпание удобрений из тарелки аппарата, что приводит к большим потерям.

В соответствии с вышеизложенным,исследования,направленные на изыскание и обоснование параметров туковыеевающего аппарата»обеспечивающего значительное повышение эффективности применяемых минеральных удобрений в хлопководстве,являются актуальными и имеют важное народнохозяйственное значение.

Цель исследования. Целью настоящей работы является выбор и обоснование рациональных параметров туковысевающего аппарата для. высева с требуемой равномерностью КМУ и ВКМУ с обеспечением минимальных и максимальных доз внесения.

Постановка задачи. В соответствии с целью исследований и аналитического обзора состояния вопроса поставлена следующая задача: выбрать тип,теоретическими и экспериментальными исследованиями обосновать технологический процесс и рациональные параметры аппарата для высева КМУ и ВКМУ малыми дозами.

На основании обзора ранее проведенных научных исследований по изучаемому вопросу выбрано основное направление теоретических и экспериментальных исследований, в результате найдена рациональная схема подачи ВКМУ из тарелки аппарата малыми дозами и с высокой равномерностью; обоснованы форма,высота»профилирующий угол рабочей грани дозирующего рабочего органа (лопастного сбрасывателя)»высота высевной щели,диаметр и угол наклона кромки высевного окна,диаметр цилиндра дозирующей полости и угол наклона конической части бункера аппарата; определены некоторые физико-механические свойства концентрированных удобрений в условиях хлопководства и дополнены важным показателем - коэффициентом трения гранул удобрения,который имеет место при совершении сложного движения (качения со скольжением на вибрирующей плоскости). Эти результаты работы характеризуются новизной и выносятся на защиту.

Еэ бота выполнена в Среднеазиатском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (САИМЭ) согласно тематическому плану НИР по заданию 2,теме 2, разделу 2 (1976-1960 гг.) и разделу 3 (19311985 гг.): "Уточнить параметры туковыеевающих аппаратов и заделывающих рабочих органов удобрителей",ежегодно утверждаемому Среднеазиатским отделением ЗАСХНИЛ. Данные разделы являются составными частями программы.работ на 1376-1980 гг. по решению научно-технической проблемы 0.51.02 "Разработать методы и приемы применения возрастающих доз и новых форм удобрений при интенсивном земледелии",утвержденной Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике № 435 от Ю декабря 1976 г. и программы работ на 1981-1985 гг. по решению научно-технической проблемы 0.51.01 "Разработать и внедрить эффективные методы воспроизводства почвенного плодородия, комплексного использования земельных ресурсов и рационального применения удобрений",утвержденной Постановлением Государственного комитета СССР по науке и технике и Госплана СССР № 9/10 от 27 января 1981 г.

- 9

Выводы по пятой главе результаты ла борат орно-п о левых и хозяйственных испытаний и расчеты технико-экономических показателей экспериментальных туковысева-ющих аппаратов показывают:

1. Экспериментальный туковысевающий аппарат обеспечивает высев как высококонцентрированных,та к и обычных минеральных удобрений с более высокими агротехническими показателями,чем серийный.

2. Снижение неравномерности высева туков при подкормках хлопчатника от 15 до 8.10$ повышает урожайность его от 1,5 до 1,8 ц/га.

3. Годовой экономический эффект на один агрегат с экспериментальными туковысевающими аппаратами составляет за счет снижения приведенных затрат 141 руб.,за счет экономии основного материала (минеральных удобрений) 322 руб. и за счет прибавки урожая 2924 руб.

- 127 -общие вывода и предложения

1. В повышении эффективности применяемых в хлопководстве минеральных удобрений большое значение имеет равномерное внесение их в биологически оптимальных дозах. Снижение неравномерности высева с 15 до 8.10$ дает прибавку урожая хлопка-сырца от 1,5 до 1,8 ц/га.

2. Установлено,что существующие туковысевающие аппараты не обеспечивают необходимой точности дозирования и равномерности высева КМУ и ВКМУ,что приводит к снижению их эффективности. Сравнительно лучшие показатели работы при высеве гранулированных удобрений имеет туковые евающий аппарат принудительного высева КМХ-55, работающий по схеме высева туков из горизонтальной неподвижной тарелки с вращающимися на ней вокруг вертикальной оси лопастными сбрасывателями.

3. Выявлено,что при перемещении гранул туков перед их высевом имеет место трение качения со скольжением. Численное значение .коэффициента трения,характеризующего это явление,находится для каждого вида туков между значениями их коэффициентов трения качения и скольжения.

4. Высеваемость гранулированных туков ухудшается с увеличением рассеянности размеров гранул. Для обеспечения необходимой равномерности высева КМУ и ВКМУ размеры их гранул должны составлять

I.3 мм, при этом основную часть общего состава удобрений должна составлять фракция с размерами гранул 1.2 мм.

5. Для высева малых норм гранулированных туков оптимальной формой рабочей грани сбрасывателя является криволинейная по логарифмической спирали,высевное окно должно быть в центральной части тарелки,при этом дно последней около высевного окна должно иметь возвышение - порожек в форме усеченного конуса с диаметром нижнего основания - 150 мм и верхнего,равного диаметру высевного окна тарел

- 128 ки - 130 мм и с углом наклона образующей 9.12°.

6. Агротехнические требования по высеву малых норм ВКМУ ( в пределах 20.100 кг/га) аппаратами принудительного высева с центральным высевом обеспечиваются при следующих их параметрах:угловая скорость сбрасывателя - 0,24.О,26 рад.с"1, профилирующий угол рабочей грани сбрасывателя - 57.60°, количество сбрасывателей -2 шт. .минимальная высота высевной щели - 5,0 мм, высота рабочей грани сбрасывателя - 2 мм, диаметр нижней цилиндрической части бункера - 260 мм и угол наклона конической части стенки - 46.50°.

7. Годовой экономический эффект от применения одного комплекта (4 шт) экспериментальных туковыеевающих аппаратов с учетом снижения приведенных затрат и экономии удобрений составляет 463 руб.

8. Дальнейшие исследования следует вести в направлении снижения металлоемкости аппарата.

1. Материалы ХХП съезда КПСС.М. ¡Политиздат, 1962,223 с.

2. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по ее реализации.-Материалы майского Пленума ЦК КПСС 1982 года. М.¡Политиздат,1982.III с.

3. Ленин В.И. -Полн.собр.соч.,5-е изд.,т.27, с.159-160.

4. Панников В.Д.,Минеев В.Г. Почва,климат,удобрение и урожай.М.:1. Колос, 1977,416 с.

5. Почвы,удобрения и качество растениеводческой продукции.М. :Колос, 1979.278 с.

6. Система применения удобрений.М.:Колос, 1977,240 с.

7. Удобрение хлопчатника в условиях орошения. М.:Сельхозгиз,1953.179 с.5.Авдонин Н.С.

8. Гулякин И.В. 7.Чума нов Я.И.8.Соколов Ф.А.9.Chaminade R., Boyd D.A.

9. Агрономические основы комплексной механизации хлопководства.Ташкент:Фан,1977. 224 с.

10. Сушеница Б. Экономическая отдача удобрений.-Хлопководство, 1983,№ I, 13 с.

11. Гасанов Г.»Исламов г. Удобрения и урожай. -Хлопководство,1982, № 12, с.27 -28.14.