автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Параметры игольчатых ротационных органов сошниковой группы селекционной сеялки для посева зерновых по стерневому фону

На правах рукописи Сагалбеков Бауржан Уалиханович

ПАРАМЕТРЫ ИГОЛЬЧАТЫХ РОТАЦИОННЫХ ОРГАНОВ СОШНИКОВОЙ ГРУППЫ СЕЛЕКЦИОННОЙ СЕЯЛКИ ДЛЯ ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ ПО СТЕРНЕВОМУ ФОНУ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005537715 т , п

І І ¿■•■и

Новосибирск — 2013

005537715

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, старший

научный сотрудник Кем Александр Александрович

Официальные оппоненты: Беляев Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Алтайский государственный аграрный университет, заведующий кафедрой «Сельскохозяйственные

машины»

Арюпин Владимир Викторович кандидат технических наук, ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии, Ведущий научный сотрудник лаборатории «Механизация овощеводства»

Ведущая организация: ФГУП Омский экспериментальный завод

Россельхозакадемии

Защита состоится «/&"» , 9С.х-г/гря 2013 года в 9 ч 00 мин. на заседании диссертационного совета" ДМ (Я)6.059.01 при Государственном научном учреждении Сибирский институт механизации и электрификации сельского

хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 630501, Новосибирская обл., Новосибирский район, р.п. Краснообск, а/я 460 ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии, телефон (факс): 8 (383) 348-12-09, e-mail: sibime@ngs.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии, автореферат размещен на сайте www.sibime-rashn.ru и на сайте ВАК Минобрнауки России www.vak2.ed.gov.ru.

Автореферат разослан » /¿о&^Я 2013 года.

Учёный секретарь диссертационного совета

Коротких

Владимир Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшим условием успешного решения проблемы устойчивого наращивания производства зерна, является ускоренное выведение новых высокопродуктивных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, отвечающих требованиям индустриально-инновационных технологий. Результативность данного направления в значительной мере зависит от уровня селекционно-семеноводческой работы и оснащенности необходимыми средствами механизации.

Необходимо отметить, что в настоящее время сортоиспытание и размножение новых сортов осуществляется при строгом соблюдении всех элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур, что не даёт представление о генетическом потенциале сорта при возделывании его в реальных, производственных, а не в «тепличных», практически идеальных условиях селекционных питомников и в сортоиспытании.

Таким образом, необходимость разработки зональной системы селекционных машин и проведение соответствующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в направлении механизации селекционно-семеноводческой работы, способствующих совершенствованию методики сорторазмножения, является актуальной задачей.

Цель работы - повышение качества посева семян зерновых селекционной сеялкой по стерневому фону.

Объект исследования — технологический процесс работы селекционной сеялки для посева семян зерновых по стерневому фону.

Предмет исследования — закономерности влияния параметров и режимов работы активных игольчатых ротационных дисков на качественные показатели работы сеялки по стерневому фону.

Научная гипотеза: устранить забивание межсошникового пространства растительными остатками и повысить качество работы селекционной сеялки по стерневому фону возможно за счет установки между сошниками на общем валу активных игольчатых ротационных дисков, позволяющих в процессе работы перемещать растительные остатки назад по ходу движения агрегата.

Методика исследований. При проведении экспериментальных исследований использованы стандартные и частные методики с применением физического и математического моделирования.

Научная новизна:

Закономерности и зависимости взаимодействия активных игольчатых ротационных дисков с растительными остатками на поверхности поля и влияния их параметров на качественные показатели работы селекционной сеялки.

Регрессионные модели процесса очистки межсошникового пространства селекционной сеялки активными игольчатыми ротационными дисками от растительных остатков.

Конструктивные и технологические параметры активных игольчатых ротационных дисков.

Достоверность результатов работы подтверждена экспериментальными исследованиями, положительными результатами испытаний и эксплуатации опытного образца селекционной сеялки.

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

Результаты исследований рабочих органов сошниковой группы селекционной сеялки получили практическую реализацию в совершенствовании посева зерновых культур по стерневому фону на третьем этапе размножения.

Посев зерновых сеялкой с применением активных ротационных игольчатых дисков повышает полевую всхожесть на 13,2 %, что позволило повысить урожайность на 0,68 т/га или на 20,0 %.

Техническая новизна подтверждена патентом РК на полезную модель № 17302 от 15.03.2006 г. и авторским свидетельством РК на полезную модель № 48593 от 14.07.2004.

Реализация результатов внедрения. Сеялка СКС-6-10, оборудованная активными игольчатыми ротационными дисками, используется в производственном процессе Северо-Казахстанского НИИСХ Акмолинской области.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на Международной научной конференции СибНИИСХ Россельхозакаде-мии (2010 г.), конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов - Валихановские чтения г. Кокшетау (2003, 2004, 2007,2011 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 14 научных статей, в том числе две в изданиях, указанных в «Перечне ведущих рецензируемых научных изданий и журналов», рекомендованном ВАК, патент РК и а.с. РК на полезную модель.

Исследования проводились в период 2003-2011 гг. в отделе механизации Сибирского НИИ сельского хозяйства в рамках государственной тематики: ГХ.01. Разработать систему конкурентоспособных экологически безопасных технологий и комплексы энергосберегающих машин нового поколения для производства приоритетных видов сельскохозяйственной продукции.

На защиту выносятся следующие положения:

- принципиальная технологическая схема сошниковой группы для посева по стерневому фону с применением активных игольчатых ротационных рабочих органов;

- зависимости взаимодействия параметров активных игольчатых ротационных рабочих органов на показатели работы селекционной сеялки;

- регрессионные математические модели, описывающие закономерности процесса очистки сошников от растительных остатков;

- конструктивные и технологические параметры активных игольчатых ротационных рабочих органов, служащих для устранения забивания межсошникового пространства растительными остатками перед сошниками при посеве по стерневому фону;

- результаты лабораторно-полевых исследований и экономическое обоснование применения селекционной сеялки, оборудованной активными игольчатыми ротационными рабочими органами;

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 154 наименования, в том

числе 4 на иностранном языке, и 3-х приложений. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста и включает 32 рисунка и 10 таблиц.

содержание работы

Введение содержит актуальность и обоснование направления исследования, научные положения, выносимые на защиту, основные характеристики работы.

В первой главе рассмотрены особенности проведения селекционно-семеноводческой работы на третьем этапе размножения сорта, приведены основные агротехнические требования к посеву, дан анализ работы различных конструкций посевных машин, проведён анализ способов посева.

Значительный вклад в разработку способов посева и активных рабочих органов внесли ведущие ученые страны: Ю.Д. Ахламов, Г.М. Бузенков, П.М. Василенко, В.П. Горячкин, А.Н. Гудков, В.А. Домрачев, Б.Д. Докин, В.А. Желиговский, М.Н. Летошнев, А.Ф. Ульянов, H.H. Ульрих и другие.

В главе проведён анализ технических и технологических решений по посеву зерновых культур по стерневому фону селекционными сеялками, сформулирована цель и определены задачи исследований:

1. Теоретически и экспериментально выявить закономерности влияния конструктивных и технологических параметров активных игольчатых ротационных рабочих органов сошниковой группы селекционной сеялки на основные качественные показатели процесса посева.

2. Обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы работы активных игольчатых ротационных рабочих органов.

3. Провести агротехнологическую оценку работы модернизированной селекционной сеялки для посева семян зерновых по стерне и определить экономическую эффективность её применения.

Во второй главе обоснована конструктивно-технологическая схема селекционной сеялки для качественного высева селекционного материала зерновых по стерневому фону, исключающая забивание лаповых сошников соломистой массой, теоретически обоснован процесс взаимодействия активных игольчатых ротационных рабочих органов с растительными остатками при посеве по стерневому фону.

Технологический процесс посева включает следующие этапы (рисунок 1):

- начальный: лаповый сошник, заглубляясь в почву на заданную глубину, приподнимает верхний слой почвы, обеспечивая высев семян;

- сгруживание растительных остатков: растительные остатки частично собираются рядом сошников;

- очистка сошников: активные игольчатые ротационные диски, расположенные по бокам сошника, освобождают его от сгруженных растительных остатков;

- перемещение растительных остатков: растительные остатки активными рабочими органами перемещаются в межсошниковом пространстве против хода сошника - от носка к задней части, обеспечивая стабильность хода сошника по глубине;

- заделка: почва, сошедшая с сошника, засыпает высеянные семена, частично перемешиваясь с перемещаемыми рабочими органами растительными остатками;

- прикатывание: почва прикатывается катками по следам сошников.

Предлагаемый технологический процесс реализовать рабочим органом (рисунок 2) - активный игольчатый ротационный диск содержит диск с втулкой для крепления на приводном вале, иглы для перемещения растительных остатков. Направление окружной скорости вращения игольчатых ротационных дисков противоположно направлению движения сошника (рисунок 2а), в результате чего лопасти дисков захватывают растительные остатки, перемещая их против движения агрегата.

Начало работы сошника

Сгруживание растительных остатков

Перенос растительных остатков против хода сошника

Повышение стабильности хода сошника но глубине обработки

Рисунок 1. Схема посева по стерневому фону: 1 - игольчатый рабочий орган; 2 - игла;

3 - сошник; 4 - семена; 5 - растительные остатки; 6 - фронт сгруживания

Благодаря вращению активных рабочих органов происходит полное перемещение растительной массы от носка к задней части сошника. Активная очистка носка и межсошникового пространства обеспечивают стабильный ход сошника в почве и качественный высев семян на заданную глубину, обеспечивая заданные агротехническими нормами требования к посеву селекционного материала:

- качественный посев на глубину 0,04-0,06 м;

- стабильная работа сошников (без сгруженности растительными остатками в межсошниковом пространстве).

Для выполнения поставленных требований необходимо обосновать конструктивно-технологические параметры разрабатываемого рабочего органа (рисунок 26):

Технологические:

Уагр - скорость движения агрегата, м/с;

Кб - глубина обработки, м;

Х - кинематический параметр.

Конструктивные:

Л - наружный радиус диска, м;

г - радиус точек перехода прямолинейной иглы в криволинейное, м;

Д, - радиус кривизны иглы, м;

со - частота вращения рабочего органа, рад/с;

пд - число игл диска, шт.

со

а б

Рисунок 2. Рабочий орган для посева по стерневому фону: а - схема работы игольчатых ротационных рабочих органов сеялки; б - варьируемые параметры рабочего органа

При движении агрегата скорость перемещения сгруженных растительных остатков равна скорости движения сошника, т.е. va,p = уф. Задача предлагаемого рабочего органа состоит в том, чтобы переместить растительные остатки от носка к задней части лапы сошника. При этом должны выполнятся следующие условия:

- предлагаемые рабочие органы не должны обрабатывать почву;

- растительные остатки не должны существенно менять своего расположения относительно почвы, т.е. не должны разбрасываться.

Для выполнения вышеупомянутых условий, необходимо, что бы соблюдалось следующие равенства:

УагР= Уф = VOKp-cosa; m¡ = т2, (1)

где т,, т2 - соответственно масса сгруженных растительных остатков и масса растительных остатков перемещённых иглами диска.

а - угол образованный контактной поверхностью иглы и нормалью к поверхности почвы, град;

V0Kp - окружная скорость крайней точки иглы.

В соответствии с рабочей гипотезой активные игольчатые ротационные диски, устанавливаемые между сошниками, транспортируют растительные остатки в обратную сторону движения посевного агрегата, предотвращая забивание сошников. При этом они совершают сложное движение: вращательное с угловой скоростью со вокруг своей оси и поступательное со скоростью Уагр.

Рассматривая траекторию нижней точки (точки касания) рабочего органа радиусом R, её координаты относительно оси Хи У определялись с помощью параметрического уравнения:

\Х = Уагр ■ t + R ■ cos cot [ Г = Д ■ (l - sin ®f) •

Одним из основных оптимизируемых параметров является кинематический параметр Я, характеризующий отношение окружной скорости Уокр точки А к скорости движения агрегата Уагр. Транспортировка растительных остатков против движения посевного агрегата возможна, если будет выполнено условие:

(3)

V > V ■

' окр агр >

V

-02->1

V

агр

Таким образом, траектория точки А будет представлять собой трохоиду, т.е кинематический режим работы рабочего органа с определённой степенью приближения можно рассматривать с точки зрения теории фрез:

Л =

1 1

— + —

.2 пд J

л - arcsm

(1 -щ)

(4)

где пд - число игл диска, шт; h2 - высота гребней, м; R - радиус диска по концам лопастей, м.

При работе игольчатых дисков на элемент растительных остатков действуют

следующие силы:

F4 - центробежная сила, F„ — m eo R, Н;

N- сила реакции, Н;

Fm - сила трения, Fm =fN, Н;

mg - сила тяжести являющаяся составной частью F4, Н;

Наклон и изгиб игл (зубьев) должны иметь такую величину, чтобы при внедрении их в почву взаимодействие с растительными остатками осуществлялось не концами зубьев, а дугой выпуклой плоскости зуба (рисунок За, б; некоторое увеличение углов а, р). Вынос оси вращения рабочих органов относительно передней кромки стойки сошника необходим для предотвращения сгруженности растительных остат-

ков.

а о

Рисунок 3. Схема сил, действующих на растительные остатки: а - при движении растительных остатков по игле рабочего органа; б - при движении растительных остатков в момент схода

(5)

Большой вынос оси вращения относительно передней кромки стойки сошника приводит, как показали эксперименты, к потере эффективности работы игл, так как за пределами рабочих органов (в рабочем поле сошников) сгруженность растительных остатков продолжает наращиваться. Снижается и эффект работы игольчатых дисков при малом выносе оси вращения, относительно передней кромки стойки сошника, так как при этом они не успевают убирать сгруженность растительных остатков. Окружную скорость Уокр определим как:

л-Я 30

где, Я - радиус вращения крайней точки иглы рабочего органа, м; и — частота вращения рабочего органа, мин1. Скорость растительных остатков вдоль иглы находим по формуле:

Уг = т-б12-р, (6)

где, т - масса растительных остатков перемещаемых иглой, кг; со - угловая скорость рабочего органа, рад/с;

р - радиус вектор положения центра тяжести растительных остатков, находящихся на игле рабочего органа, м.

Силу трения Еф, действующую на растительные остатки, определим как суммы составляющих Е^ = Ря+Ра + где Г, — составляющая центробежной силы, действующая вдоль иглы, Н; Рп — составляющая центробежной силы, действующая перпендикулярно поверхности иглы, Н.

Рл = т- (о* 'Р'зта, (7)

где, а — угол наклона иглы диска, град.

Рп = т-<а2-р- соя а . (8)

Силу Кориолиса для растительных остатков, движущихся по игле рабочего органа, находим из выражения:

= (9)

Пользуясь формулами 8,9 определим силу трения:

PTp^f(Fк-P!¿=f(2m^a^-rn^a)2^p•cosa), (10) где/— коэффициент трения растительных остатков о сталь.

Уравнение движения растительных остатков по поверхности иглы будет выглядеть следующим образом:

Рл-Ртр = т|^. (11)

Подставляя значения для Рл и Е^в выражение 11, после преобразования с учётом, что р-вт а = Г], рсоз а = Г1 а, получаем дифференциальное уравнение движения растительных остатков по поверхности иглы рабочего органа:

т^ + гГ-ы^-ьР-ъ-Г-^-ъ-кта^й. (12)

На основании решения уравнения 12 определяем необходимый рациональный угол наклона иглы. Учитывая вращение иглы, рациональный угол будет изменяться от атп= 0° ДО а^шг 25°, в результате чего игла будет иметь криволинейный профиль (рис. За, б).

Работа ротационного рабочего органа определяется условием, что его поворот во время работы происходит тогда, когда момент внешних приложенных сил Мр

больше суммы моментов сил действующих со стороны массы растительных остатков, т.е. момента сил трения Мтр и момента сопротивления окружному вращению Мокр:.

Мр > Мтр+ Мокр . (13)

Моменты сил трения и окружного усилия определим как:

M^-r-JiiM0KP = F0KP.«=^ , (14)

Jo*2

где -- центростремительная сила F4, действующая на растительные остатки;

ri

J— момент инерции растительных остатков, двигающихся по поверхности иглы. Сумма проекций всех сил на поверхность иглы равна:

, cos(t— (р)

IP = mR' a2 • star - т • tan® • R • or • cos т = mR ■ or--

cosip (15)

где r - угол между векторами скоростей Vr и V0Kp\

<р — угол статического трения растительных остатков о сталь. Определив суммарное усилие Р, можно определить переменную t из уравнения 11. Абсолютную скорость можно определить исходя из условий - p sin а = о, p cos а = Г/ ■tg а: _______

7р = Jvjb - V/ - 2V0Kp • Vr • cos(t - cp) . (16)

Выражая абсолютную скорость через длину траектории (длину иглы), получаем: R= + (17)

Р cos<p cosp

где I — длина траектории пути растительных остатков по игле ротационного рабочего органа, м.

Траектория движения игл с горизонтальной осью вращения геометрически представляет собой циклоиду. Шаг циклоиды подчиняется зависимости:

„ V co-Rо

Л = — =-(18)

V V

'а 'а

где со - угловая скорость рабочего органа рад/с.; R - радиус крайней точки иглы, м; V^ - поступательная скорость агрегата, м/с.

Абсолютная скорость движения рабочего органа или скорость перемещения растительных остатков определяется выражением:

V0 = vjA2±2Asinj3 + l , (19)

где Р = ' t- угол поворота рабочего органа за момент времени t.

Нижний знак в формуле 19 относится к прямому, а верхний знак к обратному вращению. В зоне взаимодействия с растительными остатками максимальные скорости соответствуют: при прямом вращении +1, при обратном вращении V0 = Va -(я2 +l).

При движении агрегата с определённой скоростью целесообразней использовать величину М— секундная масса, кг/с., т.е. масса перемещаемая в тече-

ние 1 секунды. Секундную массу, сгруженную рабочими органами в момент начала движения, определим как:

Мх=рс-У-В-кс-к , (20)

где рс — плотность растительных остатков, кг/м;

Ис — высота слоя растительных остатков, м;

В - рабочая ширина захвата стрельчатой лапы сошника, м;

к - отношение ширины фронта сгруженности одного рабочего органа к конструктивной ширине захвата, определяется опытным путём.

Для полной очистки сошников необходимо, что бы секундная масса перемещаемая ротационными рабочими органами Мг, против движения сошников, была равна М1 при этом:

м2 = Рс-ч0-со$а-Ъ-}1с-к-,М,=М2, (21)

где Ъ - конструктивная ширина захвата иглы, м.

Для обеспечения полной очистки межсошникового пространства от растительных остатков при работе, необходимо, чтобы ротационные рабочие органы работали в непосредственной близости от сошников. При этом принято допущение, что стерневой фон находится в пределах агротребований, предъявляемых к процессу уборки.

На основании проведенных исследований определены эксплуатационные и режимные параметры агрегата.

а = <1(22)

в'Л , (23)

где: <р — угол трения, град;

а — ширина захвата иглы, м ;

Ъ — длина зоны захвата иглы, м ;

с1— рабочая ширина захвата иглы, м;

В - наружный радиус рабочего органа, м;

г - радиус точек перехода прямолинейной поверхности в криволинейную, м;

Я, - радиус иглы, м;

Л — высота слоя растительных остатков, м;

4,6- коэффициенты сгруживаемости;

Я - кинематический параметр.

Объем перемещенных растительных остатков одной иглой:

<20=±я-а Ь-ка6 . (24)

Объем перемещенных растительных остатков рабочим органом за один оборот находим исходя из экспериментальных данных:

0>=! я-а-ъ-нл-ц, (25)

где ¡л - коэффициент влияния количества работы игл на объём растительных остатков, перемещаемый за 1 оборот, определяется экспериментальным путём:

ц = и4(30и42-и4+ 9) -Ю-4, (26)

где п — количество игл (шт.) Получаем:

<2,^-71 ■аЪИобпд00г,1д-пд+9)-Ж* (27)

^ I 3-Ю4-К -I '

где Ьагр - путь, пройденный агрегатом, в расчетах принимаем Ьагр = 1 м.

Теоретические зависимости на основе уравнения 28 приведены ниже:

Рисунок 4. Объем перемещения растительных остатков Qyд (м3/м) в зависимости от кинематического коэффициента Я и глубины обработки Ь0б(м), (¿уд =/(1, Иоб)

Ш 0.015

шоіооб 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 И о -я

Уа гр

Рисунок 5. Объем перемещения растительных остатков Оуа (м3/м) в зависимости от количества игл пд и скорости агрегата Уагр (м/с), =/(п, Уагр)

Исходя из анализа математических моделей, а также поверхностей отклика, представленных на рисунках 4-5, можно сделать вывод, что на перемещение растительных остатков в большей степени влияет глубина обработки Ъо6 (0,02-0,06 м), количество игл в рабочем органе пд (2-4-6 шт.) и кинематический коэффициент Я (1,5-2,6).

Рисунок 6. Теоретическая поверхность отклика перемещения растительных остатков^ (м3/м) в зависимости от радиуса игл /<, (м) и радиус точек перехода прямолинейной поверхности иглы в

криволинейную

Из графика (рисунок 6): радиус точек перехода прямолинейной поверхности иглы в криволинейную г - 0,1 м, радиус кривизны игл диска Я, - 0,8 м.

В третьей главе разработана программа и методика экспериментальных исследований, включающие:

— определение содержания растительных остатков в почве;

— определение количества семян, заделанных на заданную глубину в смежных горизонтах;

— обоснование рациональных конструктивных параметров и режимов работы активных лопастных ротационных дисков, обеспечивающих снижение сгруживания почвы и забивания сошников при влажности почвы выше 16 %;

— сравнение данных теоретических и экспериментальных исследований.

Для выявления закономерностей перемещения растительных остатков был проведен многофакторный эксперимент. В качестве модели выбран симметричный ортогональный композиционный трехуровневый план. В нем предусмотрено выявить влияние трех факторов: кинематического коэффициента (1), числа игл (пд, шт.) и глубины обработки ( Иоб, см) на величину перемещения растительных остатков (табл. 1).

Таблица 1 — Уровни варьирования и интервалы факторов

Уровни варьирования факторов Факторы Факторы в кодированном виде

Кинематический коэффициент, А Число игл, пд, шт. Глубина обработки, Кб, см X,

Верхний 2,45 6 3 +1 +1 +1

Нижний 1,45 2 2 -1 -1 -1

Основной 1,95 4 4 0 0 0

Интервал варьирования 0,5 2 2 1 1 1

Критерием оценки при определении оптимального режима лопастных дисков являлась надежность выполнения технологического процесса.

Полученные данные в лабораторных и полевых условиях обработаны методом математической статистики с применением пакетов статистических прикладных программ для ЭВМ, таких как STATIST, STATISTIKA 6.0.

В четвёртой главе приведён анализ результатов лабораторных и полевых экспериментов. Приведены основные экспериментальные зависимости, установлены рациональные параметры игольчатого ротационного диска и режимы его работы.

В результате экспериментальных исследований получено уравнение регрессии, адекватное на 5%-ном уровне значимости (FTabl = 0,1904 >Fpac4 = 0,0447), описывающее процесс изменения качественного показателя работы лопастных дисков в кодированных величинах:

Y = 0,346 + 0,161 + 0,014 X? + 0,203 Хг + 0,125 Х,Хг - 0,020 Х\Хг - 0,020 Х\ + 0,159 + 0,080 Х,Х3 + 0,102 Х2Х3 (29)

+ 0,052 Х,Х2Х3 - 0,017 X] - 0,020 X^XrX]

Уравнение (29) содержит тринадцать коэффициентов из двадцати семи возможных, так как мы отобрали их после расчета доверительного интервала

АЬ, = 0,014 ^ остальные коэффициенты оказались статистически незначимыми.

При пересчете коэффициентов из кодированных в натуральные получилось уравнение регрессии:

Qyb = 1,1904 -0,31641- 0,5534 пд- 06337 ho6 - 0,1040 Л2 +0,0830 пд2 +0,0823 Кб+0,1850 1 па +0,2960 lho6 +0,2868 пд ho6 - 0,1340 Л щ ho6 - 0,0400 Л пд2 +0,0400 Л2 щ - 0,0400 Л hj - 0,0390 пд hj - 0,0390 п02 ho6 (30) +0,0049 пд2 Кб ~ 0,00251 пд2 ho62+0,0200 Л пд ho62+0,0200 Л пд2 ho6,

где Qyt, - объем перемещения растительных остатков.

Анализ модели, описываемой уравнением регрессии (30) производился методом сечений. В результате расчетов точек получены поверхности отклика - объем перемещения растительных остатков в зависимости от исходных параметров (рисунок 7-9).

Из уравнений регрессии 29 и 30, а также полученных поверхностей отклика, представленных на рисунках 7-9, можно сделать выводы:

— на перемещение растительных остатков Qyd в большей степени влияет глубина обработки h0g и количество игл рабочего органа пд\

— ограничивающим фактором максимального перемещения растительных остатков Qyo является распыливание почвы и разбрасывание растительных остатков; использование режимов работы с кинематическим коэффициентом 1 более 3 недопустимо.

На основании проведённых исследований были изготовлены экспериментальные образцы ротационных дисков для установки на шасси трактора Т-16М (рисунок 10). При агротехнической оценке опыты проводились на посеве селекционного материала яровой пшеницы в 4-х кратной повторности в Северо-Казахстанском НИИСХ Акмолинской области.

Характеристика участка при проведении опытов включала:

— влажность и твердость почвы;

Рисунок 7. Объем перемещения растительных остатков <2уд в зависимости от кинематического коэффициента Я и глубины обработки Иоб, ¿уд = /(Я, коб), пд = 4 шт

Рисунок 8. Объем перемещения растительных остатков в зависимости от числа игл рабочего органа пд и глубины обработки коб, ()уд = /(пд,коб), X = 1,95

Рисунок 9. Объем перемещения растительных остатков (¿Уд в зависимости от кинематического коэффициента X и числа игл рабочего органа пд, <2Уд = /(К пд), Ноб = 4 см

Ш 0.0018 ШГ0.0014 И 0,001 110,0006 Щ 0.0002

0.0018 0.0014 0.001 О.ООС6 0.0002

- предшествующую обработку почвы;

- наличие растительных остатков, их фракционный состав и влажность. Урожайность после обмолота опытных делянок определялась методом

сплошной уборки. Полученные данные приведены в таблице 2.

Многолетними опытами посева по «а»»

различным агрофонам установлено, что разработанное устройство для посева зерновых по стерневому фону обеспечивает выполнение агротехнических требований, предъявляемых к посеву селекционного материала. При этом, обеспечивая наиболее полную реализацию

генетического потенциала единичного растения исследуемых номеров, повышает коэффициент размножения и сохраняет

уникальный дорогостоящий генофонд. Рисунок 10. Сеялка СКС-6-10С

Таблица 2 - Сравнительная оценка качества работы сеялок на селекционных посевах

Наименование показателей Значение показателей

Сеялка СКС-6-10С Базовая машина ССФК-7М

1. Культура Пшеница

2. Длина делянки, м 25 25

3. Глубина заделки семян: - среднее, см - среднеквадратическое отклонение, см - коэффициент вариации, % 6,4 6,8

0,65 0,82

10,37 13,91

4. Количество семян, заделанных на заданную глубину в смежных (± 1 см) горизонтах, % 90,4 56

5. Полевая всхожесть, % 75,0 60,8

6. Урожайность, т/га 3,38 2,70

Для способов посева НСР05 = 0,24 т/га

Исследованиями установлено, что оборудование сеялки СКС-6-10С активными игольчатыми ротационными рабочими органами позволило повысить равномерность распределения семян по глубине посева с коэффициентом вариации 10,37 %, количество семян, заделанных на заданную глубину на 34,4 %, полевую всхожесть на 13,2 %, что обеспечило повышение урожайности на 0,68 т/га или 20%.

Для сопоставления результатов теоретических и экспериментальных исследований выбраны зависимости пд, <2уд = Дпд), I = 1,95,й„е = 4 см. Из графика (рисунок 11) видно, что теоретическая и экспериментальная зависимости повторяют одну и ту же закономерность и незначительно отличаются в абсолютных величинах.

При определении экономической эффективности за исходный вариант принята сеялка ССФК-7М. Усовершенствованная стерневая селекционная сеялка СКС-6-10С за счёт активных игольчатых ротационных рабочих органов позволяет осуществить более оптимальное размещение растений на площади питания, что обуславливает более высокую урожайность культуры (табл. 3).

Рисунок 11. Сравнение теоретических и экспериментальных значений перемещения растительных остатков Qyд в зависимости от числа игл рабочего органа пд, Qyд =Дпь),

Л= 1,95,й0б = 4 см.

Таблица 3 — Показатели экономической эффективности

№ п/п Показатели Базовая сеялка ССФК-7М Сеялка СКС-6-10С

1 Затраты на зарплату, руб./га 9531,76 9150,71

2 Амортизационные отчисления, руб./га 172,8 180,6

3 Отчисления на текущий ремонт, руб./га 89.5 93,5

4 Затраты на топливо, руб./га 354,2

5 Прямые издержки, руб./га 10148,26 9779,01

6 Удельные приведенные затраты, руб./га 11670,50 11245,86

7 Площадь бракованных делянок, га 1,56 -

8 Количество непроизводительно использованных семян, кг 234 -

9 Убыток от непроизводительно использованных семян, руб. 10530 -

10 Урожайность, У, т/га 2,70 3,38

11 Прибавка урожайности ДУ, т с 1 га - 0,24

12 Дополнительная выручка за счет прироста урожая САвп, руб./га - 48960

13 Годовой экономический эффект Эгруб. - 42362

14 Срок окупаемости капитальных вложений Та, лет - 0,40

Более качественная работа и равномерное размещение семян по глубине посева сеялкой СКС-6-10С обеспечили рост урожайности на 20 % и снижение отбраковки делянок на 10 %, что привело к получению экономического эффекта в размере 42362 руб., при сроке окупаемости менее года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ работы существующих селекционных сеялок показал, что вследствие расположения сошников в один ряд они не могут качественно выполнять процесс посева делянок на стерневых фонах, т.к. при посеве происходит сгруживание растительных остатков перед сошниками и как следствие — забивание межсошникового пространства.

2. Выявлено что установка активных ротационных игольчатых дисков в межсошниковом пространстве (равном 200 мм), собранных на валу, спереди сошников на расстоянии 40 мм от оси стойки при относительном угловом смещении смежных дисков в плоскостях вращения, составляющих половину шага установки иглы с обеих сторон сошника, решает проблему забивания межсошникового пространства.

3. Установлены зависимости перемещения растительных остатков Q^, активными игольчатыми ротационными дисками, показали, что наибольшее влияние на качественные показатели работы сеялки оказывают факторы: кинематический коэффициент X, число игл диска щ и глубины обработки ho6. Что подтвердило теоретические предпосылки.

4. Установлено, что рациональными конструктивными параметрами являются диапазоны: радиус диска R — 0,2-0,3 м или диаметр 0,4-0,6 м; количество игл диска Пд — 2-6 шт.; кинематический коэффициент X — 1,5-3,5.

5. Выявили, что на перемещение растительных остатков Q^ в большей степени влияет глубина обработки h„s и количество игл рабочего органа неограничивающим фактором максимального перемещения растительных остатков Qyd является разбрасывание растительных остатков, поэтому использование режимов работы с кинематическим коэффициентом X более 3 недопустимо. С технологической точки зрения рациональными диапазонами параметров агрегата являются кинематический коэффициент X — 1,9-2,5, количество игл на диске Пд - 3-5 шт., глубина обработки ho6 (в соответствие с агротехническими требованиями) — 4-6 см.

6. Обосновано что наиболее рациональным с точки зрения качественного выполнения технологического процесса является вариант установки рабочих органов с 4-мя иглами, при скорости посева 1,6-1,7 км/ч и при X равном 2,35-2,46, а при скорости 2,6-3,0 км/ч - при X равном 1,89-1,97.

7. Оборудование сеялки СКС - 6-10 активными игольчатыми ротационными рабочими органами позволило повысить: равномерность распределения семян по глубине посева (с коэффициентом вариации 10,37 %); количество семян, заделанных на заданную глубину, на 34,4 %; полевую всхожесть на 13,2 %. Это обеспечило повышение урожайности на 0,68 т/га или 20 % и снижение отбраковки делянок на 10 %, что позволило получить годовой экономический эффект в размере 42362 руб. при сроке окупаемости менее года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Домрачев В.А. Модернизация селекционной сеялки для посева по стерневому фону/ В.А. Домрачев, A.A. Кем, У.М. Сагалбеков, Б.У. Сагалбеков //Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М., 2009. — № 12. - С. 2-3.

2. Домрачев В.А. Посев селекционного материала по стерневому фону/ В.А. Домрачев, A.A. Кем, У.М. Сагалбеков, Б.У. Сагалбеков // Достижения науки и техники АПК. - М„ 2011. - № 2. - С. 64-65.

Изобретения и полезные модели

1. Пат. PK на полезную модель 17302 МПК. Сеялка селекционная/ Домрачев В.А., Кем A.A., Сагалбеков Б.У., Шатин В.Я.; заявитель и патентообладатель Сиб. науч,-исслед. ин-т сел. хоз-ва. - № 2004/0996.1; заявл. 14.07.2004; опубл. 15.03.2006.

2. A.c. PK на полезную модель № 48593. Сеялка селекционная / В.А. Домрачев,

A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков, В.Я. Шатин. - №2004/0996.1; заявл.14.07.2004; опубл. 15.03.2006.

Статьи в сборниках научных трудов

1. Ковтунов, В.Е. Современная посевная техника для посева зерновых культур /

B.Е. Ковтунов, И.М. Шонов, Б.У. Сагалбеков // «Валихановские чтения-8», Кокше-тау. - 2003, том 5. - С. 197.

2. Домрачев В.А. Совершенствование серийных посевных машин для механизации селекционно-семеноводческих посевов / В.А. Домрачев, A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков // «Вестник КГУ им. Ш. Уалиханова» Кокшетау - 2003, том 3. - С. 173.

3. Домрачев В.А. Анализ конструкций посевных машин для селекционно-семеноводческой работы / В.А. Домрачев, A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков // «Молодые ученые сибирского региона аграрной науке», Омск, 2004. - Выпуск 4. - С. 252.

4. Домрачев В.А. Анализ конструкций и рабочего процесса заделывающих органов / В.А. Домрачев, A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков // «Валихановские чтения-9 ».

5. Домрачев В.А. Селекционная сеялка для посева по стерневым фонам / В.А. Домрачев, A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков // «Валихановские чтения-12». - Кокшетау, 2007. - Том 7. - С. 88.

6. Домрачев В.А. Необходимость модернизации рабочего процесса заделывающих рабочих органов/ В.А. Домрачев, A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков // «Аграрная наука Сибири XXI века». - Омск, 2008. - С. 49.

7. Домрачев В.А. Некоторые проблемы механизации селекционно-семеноводческих посевов/ В.А. Домрачев, A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков // «Аграрная наука Сибири XXI века». - Омск, 2008. - С. 52.

8. Сагалбеков Б.У. Совершенствование селекционной сеялки для разбросного посева зерновых культур по стерневому фону / Б.У. Сагалбеков // Актуальные проблемы научного обеспечения АПК в работах молодых ученых. Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых Россельхозакадемии. Омск 2010.-С. 120-123.

9. Сагалбеков Б.У. К вопросу механизации селекционно-семеноводческих посевов / У.М. Сагалбеков, Е.У. Сагалбеков, O.K. Аубакиров, Б.У. Сагалбеков // Интеграция науки и производства в АПК. - г. Кокшетау, 2011г. - С. 181-183.

10. Сагалбеков Б.У. Механизации селекционно-семеноводческих посевов / Б.У. Сагалбеков, С.Т. Абдрахманова // Инновационные технологии и разработки в агропромышленном комплексе. - Кокшетау, 2012 г. - С. 407-410.

11. Сагалбеков Б.У. Исследования конструктивных особенностей селекционной сеялки / Б.У. Сагалбеков // Материалы научно-практической конференции «Валиха-новские чтения-16». - Кокшетау, 2012. - Том 8. - С. 120-122.

12. Сагалбеков Б.У. Процесс взаимодействия активных игольчатых ротационных рабочих органов с растительными остатками при посеве по стерневому фону / Б.У. Сагалбеков, H.A. Какабаев // Материалы научно-практической конференции «Университет, общество, инновационное развитие: опыт и перспективы». — Кокшетау, 2012 г. - С. 410-413.

13. Домрачев В.А. Посев селекционного материала по стерневому фону / В.А. Дом-рачев, A.A. Кем, Б.У. Сагалбеков // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научного обеспечения сельского хозяйства Республики Казахстан». -Кокшетау, 2012 г. — С .160-166.

14. Сагалбеков Б.У. Движение растительных остатков по рабочей поверхности активного игольчатого ротационного диска / Б.У. Сагалбеков, K.M. Кабдулов // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научного обеспечения сельского хозяйства Республики Казахстан». — Кокшетау, 2012 г. — С.167-173.

Подписано в печать 24.04.2013 г. Формат 60x84 1Лб. Объем 1 п. л. Заказ № 36. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ГНУ СибНСХБ Россельхозакадемии 630501, Новосибирская обл., пос. Краснообск

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СИБИРСКИЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ (ГНУ СИБНИИСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ)

04201451 205

На npsmax/рукописи

Сагалбеков Бауржан Уалиханович

ПАРАМЕТРЫ ИГОЛЬЧАТЫХ РОТАЦИОННЫХ ОРГАНОВ СОШНИКОВОЙ ГРУППЫ СЕЛЕКЦИОННОЙ СЕЯЛКИ ДЛЯ ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ ПО СТЕРНЕВОМУ ФОНУ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель к. т. н., с.н.с. A.A. Кем

Новосибирск 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л Особенности селекционного процесса и требования к техническим средствам возделывания селекционного материала

1.2 Совершенствование серийных посевных машин для механизации селекционно-семеноводческих работ

1.3 Анализ существующих посевных машин для селекционно-семеноводческой работы

1.4 Анализ конструкций и рабочего процесса заделывающих рабочих органов

1.5 Цели и задачи исследования

Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АКТИВНЫХ ИГОЛЬЧАТЫХ РОТАЦИОННЫХ ДИСКОВ С РАСТИТЕЛЬНЫМИ ОСТАТКАМИ ПРИ ПОСЕВЕ ПО СТЕРНЕВОМУ ФОНУ

2.1 Предлагаемая конструктивно-технологическая схема посева селекционной стерневой сеялкой

2.2 Взаимодействие игл активного ротационного диска с растительными остатками

2.3 Движение растительных остатков по рабочей

стр. 5 12

12

15

18

34 39

40

40

45

поверхности активного игольчатого ротационного диска

47

Глава 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ 65

3.1 Задачи экспериментальных исследований 65

3.2 Описание экспериментальной установки 66

3.3 Методика проведения лабораторных исследований 67

3.3.1 Методика проведения лабораторных исследований

в почвенном канале 67

3.3.2 Методика проведения многофакторного эксперимента 69

3.3.3 Методика определения перемещения растительных остатков 73

3.4 Методика проведения полевых исследований 73

3.4.1 Методика определения характеристики участков 74

3.4.2 Методика определения глубины заделки семян 76

3.4.3 Методика изучения динамики всходов 76

3.4.4 Методика определения равномерности распределения растений вдоль рядка 77

3.4.5 Методика определения урожайности 77 Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ 79

4.1 Результаты лабораторных исследований 79

4.2 Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований 86

4.3 Результаты проведения полевых исследований 88

4.3.1 Характеристика участка 88

4.3.2 Определения показателей работоспособности активных рабочих органов 89

4.3.3 Результаты агротехнических исследований 92

4.3.4 Зависимость появления всходов от способов посева 93

4.3.5 Сравнительная оценка качества работы сеялок на селекционных посевах 95

Глава 5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 99

5.1 Экономическая эффективность применения сеялки СКС -

- 6 - 1 ОС для посева по стерневому фону 99

5.2 Расчёт экономической эффективности 100 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 104 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 106 ПРИЛОЖЕНИЯ 121

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшим условием успешного решения проблемы устойчивого наращивания производства зерна, является ускоренное выведение новых высокопродуктивных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, отвечающих требованиям индустриально - инновационных технологий, их результативность в значительной мере зависит от уровня селекционно-семеноводческой работы и оснащенности необходимыми средствами механизации.

Интенсификация работ по созданию новых сортов сельскохозяйственных культур требует должного материально - технического обеспечения, и в первую очередь, для выполнения полевых и лабораторных технологических процессов в селекции и первичном семеноводстве. Кроме общих критериев на сельскохозяйственные машины, ко всему комплексу селекционных машин предъявляются специфические требования, обусловленные технологией ведения селекционной работы [130].

Необходимо также учитывать большое разнообразие требований предъявляемых к методике проведения полевых опытов. Все это свидетельствует о том, что без проведения научных исследований по проблемам механизации в процессах селекции, сортоиспытании и первичного семеноводства, развитие селекционно-семеноводческого процесса является проблематичным.

Одним из необходимых условий роста объемов производства и обеспечения высокого качества посевного материала является оснащение семеноводческих хозяйств современными машинами и оборудованием. Выведение нового сорта невозможно представить без полевой отработки его на селекционно-опытных делянках, поэтому только комплексная механизация селекции первичного семеноводства позволит вести опытную работу на качественно новом уровне, существенно увеличить производительность труда и проводить испытания сортов по тому фону (стерня), для которого предназначен сорт в производственных условиях, тем самым ускорить сроки выведение новых, более урожайных сортов сельскохозяйственных культур.

Существующая селекционная техника, как по номенклатуре, так и по качеству выполнения полевых технологических операций в определенной степени удовлетворяет агротехническим требованиям потребностям селекции и первичного семеноводства в эрозионно-опасных степных зонах, с учетом специфических почвенно-климатических условий. В связи с износом парка селекционных машин, отсутствием собственного производства, потребность в малогабаритной селекционной технике за последние годы существенно возросла, так как они используются не только селекционерами, но и в семеноводстве, опытными сельскохозяйственными станциями, учебно-производственными хозяйствами аграрно-инженерных университетов.

Необходимо отметить, что в настоящее время сортоиспытание и размножение новых сортов осуществляется при строгом соблюдении всех элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур, что не даёт представление о генетическом потенциале сорта при возделывании его в реальных, производственных, а не в «тепличных», практически идеальных условиях селекционных питомников и в сортоиспытании.

При сортоиспытании следует создавать тот фон и предшественников, при которых сорт будет возделываться в реальных производственных условиях

Таким образом, необходимость разработки зональной системы селекционных машин и проведение соответствующих научно - исследовательских и опытно - конструкторских работ, в направлении механизации селекционно-семеноводческой работы, способствующих совершенствованию технологии испытания и размножения сорта, является актуальной.

Цель работы - повышение качества посева семян зерновых селекционной сеялкой по стерневому фону.

Объект исследования - технологический процесс работы селекционной сеялки для посева семян зерновых по стерневому фону.

Предмет исследования - закономерности влияния параметров и режимов работы активных игольчатых ротационных дисков на качественные показатели работы сеялки по стерневому фону.

Методы исследований. Программа исследований предусматривает выявление теоретических зависимостей взаимодействия растительных остатков с поверхностями активных игольчатых ротационных дисков, предназначенных для устранения забивания межсошникового пространства растительными остатками перед сошниками, их экспериментальную проверку в лабораторных и производственных условиях, экономическую оценку результатов исследований.

Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики, аэродинамики, математики и статистики.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях на основе общепринятых и частных методик, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием методов статистики на ЭВМ.

Научную новизну представляют.

- закономерности и зависимости взаимодействия активных игольчатых ротационных дисков с растительными остатками на поверхности поля и влияния их параметров на качественные показатели работы селекционной сеялки;

- регрессионные модели процесса очистки межсошникового пространства селекционной сеялки активными игольчатыми ротационными дисками от растительных остатков;

- конструктивные и технологические параметры активных игольчатых ротационных дисков.

На защиту выносятся.

принципиальная технологическая схема сошниковой группы селекционной сеялки для посева по стерневому фону с применением активных игольчатых ротационных дисков;

- закономерности и зависимости взаимодействия параметров активных игольчатых ротационных дисков па показатели работы селекционной сеялки;

- регрессионные математические модели, описывающие закономерности процесса очистки межсошникового пространства от растительных остатков;

- конструктивные и технологические параметры активных игольчатых ротационных дисков, служащих для устранения забивания межсошникового пространства растительными остатками перед сошниками при посеве по стерневому фону;

- результаты лабораторно - полевых исследований и экономическое обоснование применения селекционной сеялки, оборудованной активными игольчатыми ротационными дисками.

Практическая значимость. Результаты исследований рабочих органов сошниковой группы селекционной сеялки получили практическую реализацию в совершенствовании посева зерновых культур по стерневому фону на этапе сортоиспытания и размножения семян в системе селекционно - семеноводческих посевов.

Получен патент РК на полезную модель № 17302 от 15.03.2006 г. [111] и авторское свидетельство РК на полезную модель № 48593 от 14,07.2004 [2].

Посев сеялкой с применением игольчатых ротационных рабочих органов повышает равномерность заделки посевного материала по глубине на 13,2 %, и тем самым позволяет увеличить урожайность зерна до 20,0 %.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на Международной научной конференции молодых учёных ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии (2010 г.), конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов - Валихановские чтения г. Кокшетау (2003,2004,2007,2011 гг.).

Внедрение. Сеялка СКС -6-10, оборудованная активными игольчатыми ротационными дисками, внедрена в производственный процесс при посеве селекционного материала в сортоиспытании и сорторазмножении семян по стерневому фону на опытных селекционных посевах Северо-Казахстанского НИИСХ.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 13 научных статей, в том числе две статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК, и получены патент РК и авторское свидетельство РК на полезную модель.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений.

Работа содержит 125 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 32 рисунка и три приложения. Список использованной литературы включает 154 наименования, в том числе 4 иностранных источника.

Введение содержит актуальность и обоснование направления исследования, изложены научные положения, выносимые на защиту, и их основные позиции.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены особенности проведения селекционно-семеноводческой работы на третьем этапе размножения сорта, приведены основные агротехнические требования к селекционному посеву, проведён анализ способов посева зерновых культур при селекции, рассмотрены различные конструкции посевных машин, предназначенных для селекции, сортоиспытания и сорторазмножения семян.

Поставлена цель исследований и определены задачи.

Во второй главе «Теоретические исследования процесса взаимодействия активных игольчатых ротационных дисков с растительными остатками при посеве по стерневому фону» приведена технологическая схема работы селекционной сеялки, и выбраны её исходные параметры. Описано назначение и принцип работы активных игольчатых ротационных дисков при посеве селекционного материала по стерневому фону. Теоретически обоснованы геометрические параметры рабочих органов, и выявлено их влияние на очистку сошников и межсошникового пространства от растительных остатков. Определены закономерности взаимодействия растительных остатков с рабочими органами сеялки с учётом действующих сил и внешних факторов. С помощью полученных теоретических зависимостей, получены значения кинематических и конструктивных параметров рабочих органов, при которых достигается максимальная очистка межсошникового пространства от растительных остатков и предотвращается процесс сгруживапия.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» разработана программа экспериментальных исследований, включающая:

- определение содержания растительных остатков в почве;

- обоснование рациональных конструктивных параметров и режимов работы активных игольчатых ротационных дисков, обеспечивающих снижение забивания сошников при влажности почвы выше 16 - 17 %;

- сравнительный анализ данных теоретических и экспериментальных исследований;

- полевые исследования.

В методике проведения лабораторных и полевых исследований описаны: лабораторная установка, экспериментальный образец сеялки с активными рабочими органами, а также техника измерений и обработка результатов опытов.

Полученные данные в лабораторных и полевых условиях обработаны методом математической статистики [3, 27] с применением пакетов статистических прикладных программ: STATIST, STATIST1KA 6.0.

В четвёртой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведён анализ результатов лабораторных и полевых экспериментов. Приведены основные экспериментальные зависимости, установлены рациональные параметры рабочих органов и режимы их работы. Приведённый сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований доказывает адекватность полученных результатов. По результатам проведенных лабораторно-полевых исследований получены регрессионные модели перемещения растительных остатков Qvd, анализ которых показал, что наибольшее влияние на показатели оказывают факторы: кинематический коэффициент Я, число игл диска пд и глубины обработки ho6. Что подтвердило теоретические предпосылки и установлено, что оборудование сеялки СКС - 6 - 10 активными игольчатыми ротационными дисками позволило повысить полевую всхожесть на 23,4 %, что обеспечило повышение урожайности на 0,68 т/га или 20%. По полученным экспериментальным исследованиям сделаны выводы, отражающие основные результаты НИОКР.

В питой главе «Расчёт экономической эффективности» представлены экономические показатели, показывающие рентабельность применения

усовершенствованной посевной селекционной машины для посева по стерневому фону с применением активных рабочих органов.

На основе полученных результатов, проведённых теоретических и экспериментальных исследований, а также испытания усовершенствованной сеялки в производственных условиях - на третьем этапе селекции и размножения сорта в селекционно - семеноводческом процессе, сформулированы и приведены общие выводы и предложения которые, могут быть использованы научно -исследовательскими, проектно - конструкторскими и производственными организациями.

Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности селекционного процесса и требования к техническим средствам возделывания селекционного материала

В целях повышения точности проводимых исследований, производительности труда и исключения отрицательного влияния различных факторов на конечные результаты, необходимо базировать работу на основе комплексной механизации производственных процессов селекционно -семеноводческой работы. Это обуславливает разработку агротехнических требований, к комплексу разрабатываемых машин, принятой в нашей стране системой сортоиспытания и размножения семян, включая процессы селекции, сортоиспытания и первичного семеноводства. От этого зависит выбор мобильных сельскохозяйственных машин, который определяется размерами и конфигурацией опытных делянок, их взаимным расположением, предшественниками и фоном.

Типоразмеры селекционных посевных машин, выполняющих различные технологические операции на одних и тех же делянках, должны соответствовать форме, фону и предшественнику делянок. При разработке отдельных конструкций нужно определить размеры, форму и размещение опытных делянок, ширину межярусных дорог и межделяночных дорожек, в соответствии со способом выполнения операции посева семян.

Общие требования, распространяющиеся на посев предшественникам и стерневому фону, размеры и форму делянок, меж�