автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Подготовка почвы под картофель с применением ярусного глубокорыхлителя

На правах рукописи

Лабух Владимир Михайлович

ПОДГОТОВКА ПОЧВЫ ПОД КАРТОФЕЛЬ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЯРУСНОГО ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЯ

05.20.01 - «Технологии и средства механизации сельского хозяйства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

А ГГ1;;

Москва - 2009

003477746

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Михальченков Александр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

член - корреспондент РАСХН Горбачев Иван Васильевич;

Защита состоится «19» октября 2009 года, в 13 00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16а, корпус 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина»

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сизов Олег Александрович.

Ведущая организация ФГОУ ВГ10 Российский государственный

аграрный университет - МС-ХА имени К.А. Тимирязева

Автореферат разослан «14» сентября 2009 г. Размещен на сайте www.msau.ru «14» сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н, профессор

А.Г. Левшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди продуктов питания, картофель занимает особое место, оказывая существенное влияние на обеспечение продовольственной безопасности страны.

Россия является одним из мировых лидеров по валовому производству этого продукта и его потреблению. В настоящее время на долю страны при численности населения 2,5% от населения Мира, приходится 17% посевных площадей картофеля и 11% мирового валового сбора.

Почвенно-климатические условия, в которых культивируется картофель, определяют наиболее приемлемые технологии возделывания. Как правило, они предусматривают многократные проходы сельскохозяйственной техники по полю, приводящие к уплотнению нижних горизонтов почвы и снижению ее плодородия. Традиционные технологии включают в основном одинаковые операции по предпосадочной подготовке и основаны на гребневой системе выращивания, получившей наибольшее распространение.

Между тем, гребневые способы не всегда могут обеспечить оптимальные агротехнические параметры применительно к различным природным условиям и не учитывают влияние погоды в течение вегетации. В связи с чрезмерным уплотнением почвы в весенний период возникает необходимость увеличения ширины междурядий для получения нужной урожайности.

Отмеченное отрицательно влияет на урожайность и в ряде случаев не позволяет получить экологически чистую продукцию.

Перечисленные недостатки могут быть компенсированы методами подготовки почвы с одновременным глубоким рыхлением. Однако исследований в этом направлении недостаточно, что объясняет несовершенство предлагаемых способов. Так, существующие рабочие органы не отвечают комплексу требований возделываемой культуры; нет достоверных сведений об изменениях агротехнических показателей.

Поэтому необходимо продолжить исследования, направленные на разработку новых способов и рабочих органов предпосадочной подготовки почвы по технологии, совмещающей несколько операций.

Диссертационная работа выполнена на кафедрах технологии материалов и ремонта машин; механики и основ конструирования, в ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия», в соответствии с Федеральной целевой программой «Техника для продовольствия России на 2000-2006г.г.» и комплексной целевой программой «Разработка ресурсо- и энергосберегающих технологических процессов производства сельскохозяйственной продукции, технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники».

Цель работы. Совершенствование подготовки почвы под картофель с применением ярусного глубокорыхлителя.

Объект исследования. Операция предпосадочной подготовки почвы под картофель глубокорыхлителем- гребнеобразователем с ярусным расположением почвообрабатывающих элементов.

Предмет исследования. Оптимизация геометрических параметров рабочего органа для предпосадочной подготовки почвы, обеспечивающих минимально возможное тяговое сопротивление с наилучшими агротехническими показателями.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- теоретически обоснован способ предпосадочной подготовки почвы, обеспечивающий оптимальные условия выращивания картофеля;

- выведены зависимости, определяющие геометрию рабочего органа и получено математическое выражение между тяговым сопротивлением, свойствами почвы и конструктивными параметрами данного органа;

- экспериментально обоснованы геометрические параметры рабочего органа с ярусным расположением элементов, обеспечивающие минимальное тяговое сопротивление при необходимых агротехнических условиях.

Практическая ценность работы. Разработан способ предпосадочной подготовки почвы, рабочий орган для глубокого рыхления и усовершенствованный культиватор, позволяющий совмещать глубокое рыхление в зоне распространения корневой системы растений с одновременным формированием гребней. Культиватор обеспечивает по сравнению с аналогами наименьшее тяговое сопротивление и большую площадь рыхления. Применение разработанного метода и рабочего органа культиватора позволило увеличить урожайность на 10-20%.

Реализация результатов исследований. Разработанная технология и культиватор глубокорыхлитель - гребнеобразователь с ярусными рабочими органами прошли производственную апробацию и внедрены в МУП МТС Выгоничского района и ОНО ОПХ «Первомайское» Почепского района Брянской области.

По материалам настоящей работы получен патент на изобретение № 2236101 «Глубокорыхлитель».

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на:

- Международных научно-практических конференциях: «Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения» ФГОУ ВПО «Брянская ГСХА» (1999 г.), «Актуальные проблемы аграрной науки» ФГОУ ВПО «Рязанский ГАУ им. П.А. Костычева» (2009 г.);

- Всероссийской конференция «Молодые ученые - возрождению сельского хозяйства России» (Брянск 1999г.);

- межвузовских научно-технических конференциях ФГОУ ВПО «Брянская ГСХА» (1998-2009 г.г.);

- заседании кафедры почвообрабатывающих машин ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина;

- объединенном заседании кафедр: технологии материалов и ремонта машин; механики и основ конструирования; эксплуатации машино-тракторного парка; сельскохозяйственных и мелиоративных машин; технологического оборудования животноводства, перерабатывающих предприятий ФГОУ ВПО «БГСХА».

Результаты работы экспонировались на 10-ой юбилейной Российской агропромышленной выставке «Золотая осень», (Москва, ВВЦ, 2008 г.) и награждены бронзовой медалью «За разработку технологии подготовки почвы для выращивания картофеля».

На защиту выносятся:

- способ предпосадочной подготовки почвы под картофель, рабочий орган глубокорыхлитель с ярусным расположением конструктивных элементов и усовершенствованный культиватор гребнеобразователь;

- теоретические и экспериментальные зависимости влияния конструктивных и кинематических параметров рабочего органа на технологические показатели формируемого гребня и глубокого рыхления почвы;

- влияние технологии подготовки почвы и новой конструкции глубокорыхлите ля на тяговое сопротивление и агротехнику;

- результаты производственной проверки предложенных: способа и конструкции рабочих органов для подготовки почвы с их экономической оценкой.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 14 научных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК для публикаций основных результатов кандидатских диссертаций по указанной специальности - 2, имеется патент РФ на изобретение №2236101.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит: 56 рисунков, 16 таблиц, библиографию из 126 наименований, 7 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит общую характеристику работы, обоснование актуальности темы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» на основании литературных источников изучены особенности выращивания картофеля в РФ и за рубежом, гребневые технологии его возделывания, выполнен анализ технических средств применяемых для подготовки почвы с формированием гребней.

Из рассмотрения общей схемы предпосадочной подготовки почвы, следует, что традиционно применяемые способы не предусматривают глубокого рыхления для разрушения плужной подошвы. В свою очередь это отри-

цательно сказывается на урожайности ввиду неблагоприятного влияния переуплотненности в зоне распространения корневой системы растений.

Наиболее приемлемый метод подготовки, заключается в нарезании гребней. Однако на основании анализа способов гребневой предпосадочной подготовки показана необходимость проведения глубокого рыхления с различной степенью крошения по горизонтам в зоне распространения корневой системы. Более того следует проводить одновременное формирование гребней, для уменьшения числа проходов в весенний период во избежание излишнего уплотнения почвы.

Существующие культиваторы, как с активными, так и с пассивными рабочими органами не в полной мере отвечают агротехнике возделывания в аспекте снижения плотности почвы.

Фрезерные культиваторы обладают значительной метало и энергоемкостью, имеют невысокую надежность и рыхлят почвы на глубину не более 15 см. В связи с этим они малопригодны для осуществления способов, предусматривающих глубокое рыхление.

Применение серийных машин для глубокого рыхления с пассивными рабочими органами весьма ограничено, так как они имеют значительное тяговое сопротивление и низкую степень крошения. Использование глубокого рыхления как отдельной операции нецелесообразно и с технической и с экономической сторон.

Во избежание отмеченного необходимо иметь рабочие органы культиватора, совмещающие глубокое рыхление и формирование гребней.

Исследованию проблем подготовки почвы и в целом механизации возделывания картофеля посвящены работы: Синеокова Г.Н., Верещагина Н.И., Горбачева И.В., Замотаева А.И., Кушнарева A.C., Сизова O.A., Панова И.М., Коршунова A.B. и др.

Показано, что необходимо усовершенствовать технологию предпосадочной подготовки почвы, с совмещением глубокого рыхления и гребнеобра-зования под картофель и разработать соответствующие рабочие органы при внесении конструктивных изменений в существующие культиваторы.

На основании этого сформулированы следующие задачи исследования:

1. Теоретически обосновать технологию предпосадочной подготовки почвы с совмещением операций глубокого рыхления и гребнеобразования.

2. Изыскать рабочий орган глубокорыхлителя с ярусным расположением конструктивных элементов и математическими методами оптимизировать его геометрические параметры.

3. Аналитически определить и экспериментально подтвердить влияние разработанного рабочего органа на изменение тягового сопротивления и агротехнику возделывания.

4. Провести лабораторные исследования опытных образцов, полевые испытания предложенного способа предпосадочной подготовки, реализованного с помощью усовершенствованного культиватора с глубокорыхлителем.

5. Реализовать представленные предложения в производственных условиях и дать их технико-экономическую оценку.

Во второй главе «Теоретическое обоснование технологии и конструкции рабочих органов» рассмотрены предпосылки исследований, обоснована технология подготовки почвы глубокорыхлителем с одновременным гребнеобразованием, проведено изыскание оптимальных параметров конструкции рабочего органа для разуплотнения почвы с учетом агротехнических требований и минимализации тягового сопротивления (Р), осуществлена численная реализация полученных математических зависимостей.

Предварительные расчеты тягового сопротивления для различных типов рабочих органов глубокорыхлителей, проведенные исходя из классических воззрений, позволили установить, что минимальное (Р) достигается при использовании глубокорыхлителя с ярусным расположением конструктивных элементов. Между тем необходимо теоретически обосновать технологию подготовки почвы с использованием глубокого рыхления, изыскать и оптимизировать рабочий орган, установить математическую связь между тяговым сопротивлением, конструктивными, эксплуатационными и агротехническими параметрами.

На основании всестороннего изучения известных материалов по возделыванию картофеля предлагается способ обеспечивающий оптимальный водно - воздушный, тепловой и пищевой режим в зоне распространения корневой системы.

Сущность способа: нарезание гребней высотой 15-20см с осени; весной между гребнями проводится глубокое рыхление на глубину до 35см с одновременным формированием новых гребней над разрыхленной полосой за счет разрушения нарезанных ранее. В этом случае почва сохраняет состояние, удовлетворяющее оптимальным агротехническим условиям в течение всего периода вегетации.

При реализации способа необходимо заранее определить глубину хода окучивающих органов (И) для регулировки культиватора с учетом заданных параметров: высоты (Н) и ширины верхней части гребня (с?); плотности почвы до формирования (рь р1) и после (р2); ширины междурядий (О); ширины лемеха окучника (Ь0).

Рассмотрены два способа предпосадочной подготовки: 1- формирование гребней на ровной поверхности; 2- формирование гребней на поверхности с нарезанными с осени гребнями.

После несложных математических выкладок получены следующие выражения:

- для способа 1

1 рг{2Ь0+О)+р2-{2с1 + О)

- для способа 2

/, Н ■ рг- (2с/ + £>) (2)

Из формул (1) и (2) следует, что Л; меньше чем однако для способа 2 следует ожидать незначительного увеличения тягового сопротивления вследствие более низкой плотности почвы в гребнях и наличия свободного резания.

Во избежание критической глубины рыхления, приводящей к видоизменению процессов резания и увеличению фактора смятия необходимо проводить рыхление послойно (ярусно), таким образом, чтобы верхний слой не оказывал влияния на скол нижнего горизонта.

Основываясь на вышесказанном, оптимизированы геометрические параметры ярусного глубокорыхлителя, проведены теоретические исследования, основанные на работах Горячкина В.П., Ветрова Ю.А., Зеленина А.Н., Труфанова В.В.

В качестве параметров приняты (Рис. 1): расстояние между лезвием долота и задней кромкой лапы (£), глубина рыхления лапой (а/), глубина рыхления долотом (а2), угол скалывания почвы в продольной плоскости (<///), ширина захвата лапы (В), ширина захвата долота (Ь), угол скалывания почвы в поперечном направлении (|¡/2).

Расстояние Ь принимается из соображений, чтобы скол почвы долотом 4 происходил в свободное от грунта пространство II за лапой.

Глубины: аг определяется установленными агротехническими требованиями; а2- выбирается исходя из соотношения

В-Ь т

а2 - 2—^ но таким образом, чтобы была разрушена плужная подошва.

ная штриховка); II- свободная от почвы зона; III- скол почвы долотом (одиночная штриховка); 1 и 3- стойка; 2-лапа; 4- долото.

Углы у// и у/2 зависят от типа и состояния почвы. Величина В принимается исходя из размеров серийных лап с учетом создания незаполненного почвой пространства, равного ширине поверхности полосы деформируемой долотом. Значение Ъ с учетом рекомендаций принимают не менее 50мм.

Геометрические параметры Ь и а2 связаны между собой соотношением

(4)

Такое соотношение геометрических размеров позволит: увеличить зону рыхления из-за отсутствия критической глубины; уменьшить тяговое сопротивление т.к. слой почвы после схода с лапы не оказывает давление на стружку скалываемую долотом; рыхлить почву с различной степенью крошения.

Одним из наиболее важных энергетических показателей является тяговое сопротивление (Р). Основываясь на представлениях Горячкина В.П., его школы и с учетом ярусного рыхления следует:

Р=Р,+Р2+РЗ+Р4+Г5 (5)

(Рь Р2, Рз, Р4, Р5 представляют собой суммы сопротивлений лапы и долота Р1л+Р,л)

где - сопротивление внедрения рабочего органа в почву, Н; - сопротивление от веса пласта, Н; Р3 - сопротивление, обусловленное силами инерции, Н; - сопротивление сдвигу стружки, Н; - сопротивление от трения, Н;

Сопротивление внедрению рабочих органов Р] (лапы и долота) вычисляется по классическим выражениям. Для решения уравнения (5) при ярусном рыхлении необходимо определить влияние массы пласта верхнего горизонта на силы: Р2д, Р3д и Р5д. Ярусная обработка почвы вносит некоторые коррективы и в определение Р4.

Таким образом, для реализации выражения (5) необходимо:

- выявить влияние конструкции рабочего органа на пространственное перемещение почвенной массы и подобрать параметры, обеспечивающие наличие свободного от почвы пространства за лапой;

- определить суммарную площадь поверхности скола стружки.

Задача по перемещению почвенного пласта по поверхности культива-

торной лапы и дальнейшего ее движения решалась на использовании теоретических основ сельскохозяйственных машин и теоретической механики.

Принятая расчетная схема базируется на схеме внедрения клина высотой Ь в почву. В связи с тем, что слой почвы движется по клину поступательно его правомочно рассматривать как материальную частицу, брошенную под определенным углом к горизонту (в данном случае это угол резания а) со скоростью равной скорости движения агрегата (у). При расчетах учитывалось отклонение траектории частицы на угол р = а - ¡р, вследствие влияния угла трения {(р) почвы о поверхность клина.

После математических преобразований уравнение траектории движения точки имеет вид:

У=х^Р)--^ (6)

2у 0сог(/3)

Так как наличие свободного пространства за лапой определяется координатой х при у=0, нахождение дальности полета частицы сводится к решению квадратного уравнения:

(7)

В конечном виде дальность полета частицы (Ьпу.

2gЛ

Ьп=--(8)

г

Проведя численную реализацию, основанную на рекомендациях ряда ученых и практическом опыте приняты следующие параметры: V = 2 м/с, // = 0,03м, а = 30°, <р = 25°. Тогда = 0,16м и этим обеспечивается свободное от почвы пространство за лапой. В этом случае масса почвы верхнего слоя не будет оказывать влияние на увеличение сопротивлений долота Р2, Р3 и Р5.

Для определения силы сопротивления сдвигу (Р4) стружки было необходимо определить площадь ее скола (Б), состоящую из суммы площадей скалываемых лапой (Бл) и долотом (Бд):

8 = Бд. (9)

Применение замедленной съемки как метода проведения экспериментов позволило установить форму сдвигаемой лапой поверхности стружки, представляющей собой полуэллипс. Аналогичные исследования, проводимые ранее, не учитывали данное обстоятельство, что вело к значительным неточностям в прогнозировании тягового сопротивления. Основываясь на результатах съемки, получена уточненная расчетная схема к определению суммарной площади скола стружки ярусным глубокорыхлителем (Рис.2). В этом случае Бл будет определяться выражением:

(10)

=а1

>Э В

—-+—

V

4 2 эту

где, Рэ - периметр эллипса.

Площадь стружки образуемой долотом является суммой площадей стружки скалываемой в лобовом (8ло6) и боковом (8бок) направлениях

Яд = Хлоб+5е<,к. (П)

При расчете Бяоб учитывалось, что в лобовом направлении смещение стружки происходит под определенным углом х^

Ьа2

(12)

Профиль скола лапой

Профиль скола долотом

(13)

Рисунок 2- Схема к определению площади скола стружки

Площадь скола в боковом направлении равна удвоенной сумме площадей прямоугольника ABB]A, и площади четверти боковой поверхности конуса высотой а2 и радиуса г = a2ctgi//2 ■

a2{2lcm+0.5m2clgiy2) sinij/2

где, lcm - длина отрезаемой стружки. Тогда, исходя из (11) и принимая, что углы v|/i и \|/2 примерно равны получим:

_al-(b + 2lcm + 0,5m2-ctgV/7), (14)

д ~

sin ц/2

Математический анализ силового взаимодействия ярусного глубоко-рыхлителя с почвой опирается на классические труды В.П. Горячкина посвященные теории клина. Расчетная схема деформации почвы клином (Рис.3) разработана с учетом максимально возможного количества действующих на него сил, не учтенных в известных исследованиях при глубоком рыхлении.

В силовом анализе принималось допущение, что теория клина применима как к перемещению почвы лапой культиватора, так и к взаимодействию

S у Jf />"■

af F4у**

BL_. MF Ж Ху* У Vrra а

4¡J fss. l

Ш /// /// пут С ~ F, С'

Рисунок 3 - Схема сил действующих на клин при скалывании стружки

ее с долотом. Поэтому каждая из составляющих силы тягового сопротивления рабочих органов (формула 5) как уже отмечалось, представляет собой сумму сил сопротивления действующих на лапу и долото.

Используя известное выражение для определения силы от внедрения рабочего органа в почву и применив его к условиям ярусного глубокого рыхления получим

F,= В (Кп + асж LJ +Ь(Кп + асж lcJ. (15)

Так как слой почвы после схода с лапы не оказывает давления на стружку скалываемую долотом согласно выражениям (3), (4) то весом этого слоя можно пренебречь при расчете Р2д, Рзд и тогда:

f2= pg( Sj¡Lcm + SA lcm); (16)

Fj = (Sj¡ +5д)--p'v/sinQ:-;

v 2-sinl80-(a + ^)-cosa

F¡ = [F2 ■cosa + (F3+ F4)-cos 90-(a+y/)]f. (18)

Сопротивление сдвигу стружки (F4) определяется произведением:

F4= TnpSj¡ + тnpSM = т„р (Sj4 +Sjj) (19)

где, r„p - напряжение сдвига, мПа; Sj¡ и 8д определяются по формулам (10) и (14) соответственно. В конечном виде F имеет следующее выражение: F = В(К„ + асж Lcm) + (К„ + осж lcm}b+p g( Sf¡Lcm + SM lcm) +

f г

+

+[

p-vn -sma ] _ 2-sinl80-(a + ^)-cosa "p

(Sj! + Бд) +{[p g(Sj]Lcm + Sff U]cosa +

p-vn -sinar

" -+T

»p

_ _______._ (8Л + ^усоз 90-(а+г)}/.

2■ бш 180- (а+ц/)-соба

Теоретическими изысканиями получена формула для определения тягового сопротивления, которая позволяет учесть влияние свойств почвы (р, / у/), конструктивных параметров ярусного глубокорыхлителя (а, В, Ь) и технологических параметров (у, а).

В третьей главе «Методика экспериментальных исследований» представлены общая методология исследований и приведены частные методики проведения экспериментов с описанием конструкции предложенных рабочих органов и агрегатов для предпосадочной обработки почвы. Экспериментальные исследования выполнялись на разработанной и изготовленной установке (Рис. 4) состоящей из следующих элементов: 1- рама; 2- опорные колеса; 3-фиксирующие пальцы; 4- стержни с цилиндрическими шарнирами; 5- горизонтальная планка; 6- крепежная накладка; 7- крепежное устройство; 8- рабочий орган (глубокорыхлитель); 9- тяги; 10- динамометрическое звено; 11-неподвижная стойка.

Для контроля постоянства скорости предусмотрено полевое колесо 12 с тахогенератором. Нарезание гребней осуществляется гребнеобразователя-ми, установленными в дополнительном конструктивном элементе 13.

Непосредственно глубокорыхлитель 8 состоит из стойки 14; стрельчатой лапы 15; крепежного устройства 7; стойки долота 16 и долота 17.

5П

2

3 4

5

б

Рисунок 4 - Схема экспериментальной установки

Полевые испытания осуществлялись культиватором глубокорыхлите-лем - гребнеобразователем КГГ- 2,8 (авторское название) путем модернизации серийного культиватора КНО-2,8 (возможно использование и других подобных агрегатов). Модернизация состояла в установке ярусных глубокорых-лителей и гребнеобразователей.

Испытания на тяговое сопротивление (Б) велись в полевых условиях на экспериментальной установке (рис.4), агрегатируемой трактором Т-25.

При определении Р использовалась электротензометрия с одновременным применением компьютерных технологий.

Тензорезисторы марки ПКБ-10 наклеивались по мостовой схеме. Тарировка тензозвена проводилась на разрывной машине Р-0,5 механического типа. Нагружение и разгружение осуществлялось ступенчато через 0,2кН. Нагружали до 4,5кН затем разгружали до 0. Аналога- цифровой преобразователь (АЦП) марки ЛА- 2иЁ>В смонтирован на базе переносного компьютера и позволяет проводить измерения в полевых условиях путем снятия показаний (осциллограмм) и последующей их оцифровки. Скорость агрегата поддерживалась постоянной следуя показаниям тахогенератора марки Д- 1ММ.

В качестве параметра оптимизации принято тяговое сопротивление глубокорыхлителя (Г). Из воздействующих на параметр оптимизации факторов выделены три наиболее существенные: глубина обработки почвы долотом - а2, (м); ширина захвата долота - Ъ, (м); расстояние между лезвием долота и задней кромкой лапы -Ь, (м). Эти три фактора являются управляемыми, т.е. им можно придавать любые значения внутри области определения и поддерживать их в течение всего опыта постоянными. Математическая модель, описывающая функцию отклика, выражалась уравнением регрессии:

у = Ъ0+Ъ, X,+Ь2 Х2+Ь3Х3+Ьи Х,Х2+Ьи Х]Х3+Ь2з Х2Х3+Ьи,3 Х1Х2Х3, (9)

где Xh Х2, Х} - значения факторов; Ъ0 - свободный член, равный выходу при Х= 0',b1,b2,b3- коэффициенты регрессии соответствующих факторов,указывающие влияние того или иного фактора на изучаемый объект; Ь12, Ъц, Ь23 - коэффициенты регрессии соответствующих факторов двойного взаимодействия; Ъ\хз - коэффициент регрессии факторов тройного взаимодействия.

В нашем случае: Xi - глубина хода долота {а2)\ Х2 - ширина захвата долота (Ь)\ Х3 - расстояние между лезвием долота и задней кромкой лапы (£); у- выходной параметр - тяговое сопротивление глубокорыхлителя (F).

Оптимизация факторов выполнена согласно теории планирования экспериментов, теории вероятности и математической статистики.

Полевые опыты проводили в 2005- 2008г на двух одинаковых участках площадью 1,1 га каждый. Почва на первом участке - дерново - подзолистая легкосуглинистая с содержанием гумуса 1,38 %.

Почва на втором участке серая лесная, среднесуглинистая, способная заплывать и слипаться после дождей, а так же уплотняться в сухую погоду. Мощность пахотного слоя 20-24см, содержание гумуса - 2,8 %.

Закладка полевого опыта на каждом участке проводилась по трем вариантам: (Промежуточный вариант в автореферате не рассматривается)

вариант 1- подготовку почвы осуществляли по традиционной для хозяйств технологии (контроль): зяблевая вспашка; весной, разбросное внесение органических удобрений с последующей запашкой, культивацией и формированием гребней культиватором КРН-4,2 в агрегате с трактором МТЗ-82.

вариант 2 - внесение органических удобрений, зяблевая вспашка, осенняя нарезка гребней; весной, глубокое рыхление между гребнями экспериментальными рабочими органами с одновременным смещением их и формированием над разрыхленной полосой (предложенная технология).

При постановке опытов использовались три сорта картофеля с различным сроком созревания. Жуковский ранний- ранний сорт, Невский- средне-ранний сорт и Скарб- среднеспелый сорт.

При оценке качества работы предлагаемого орудия плотность и твердость почвы определялась согласно: ГОСТ 20915 - 85; ГОСТ 29269 - 91 соответственно. Влажность почвы (%), рассчитывалась по формуле:

W=100c/n, (10)

где с - масса испарившейся воды, г; п - масса абсолютно сухой почвы при температуре 105°С, г.

По данным сухого просеивания определялся коэффициент структурности:

К:тр= (11)

Б

где Кстр - коэффициент структурности; А - сумма агрегатов размером от 0,25 до 10 мм (%); Б — сумма агрегатов < 0,25 мм и комков > 10 мм (%). Урожайность учитывалась поделяночно, сплошной уборкой.

Накопление урожая и его структура по периодам роста определялась методом отбора проб на каждой делянке.

Четвертая глава «Результаты экспериментальных исследований и их обсуждения» посвящена анализу полученных экспериментальных данных.

Результаты планирования эксперимента в целом подтвердили данные по тяговому сопротивлению полученные при теоретических изысканиях. Расхождение в численных значениях составило менее 10%.

Тяговыми испытаниями по предлагаемой технологии и традиционном способе установлены зависимости /*" от скорости движения агрегата (у) и ширины захвата лапы (В) (Рис. 5 и 6). Установлено, что характер изменения Р=/(у, В) фактически одинаков с теоретически полученными результатами.

Тяговые сопротивления, полученные при применении традиционной технологии и предлагаемой оказались фактически одинаковыми - 2кН и 2,1кН соответственно. Это достигается наличием гребней нарезанных с осени и превалирующим свободным резанием при гребнеобразовании весной.

3,4 3,2 3,0 2,8

1 1,5 2 2,5 3

V, м/с

Рисунок 5 - Зависимость тягового сопротивления (Р) от скорости движения агрегата (V,): 1-экспериментальная; 2- теоретическая.

/ /

I^J

20 25 30 35

В -10'2, м

Рисунок 6 - Зависимость тягового сопротивления (F) от ширины захвата лапы (В): 1-экспериментальная; 2- теоретическая.

Имеет место различие в амплитудах осциллограмм при глубоком рыхлении и образовании гребней без рыхления. Так повышенная амплитуда в случае обработки почвы агрегатом с глубокорыхлителем объясняется более оптимальными агротехническими параметрами (меньшей р, Н и т.д.), что позволяет четко «откликаться» (реагировать) почвообрабатывающему агрегату на любые пространственные и структурные изменения обрабатываемого слоя.

Исследования процесса рыхления показали значительное снижение плотности (р) почвы, измеренное по горизонтам при совмещенной обработке (Рис. 7) относительно традиционной технологии. Такое положение во многом связано с естественным разуплотнением почвы в гребнях нарезанных с осени из-за периодического замерзания-оттаивания.

Агрегатный состав оценивался количеством фракций, коэффициентом крошения (Ккр) и коэффициентом структурности (Кст) по трем горизонтам. Содержание наиболее ценных фракций 0,25... 10мм в горизонте развития корневой системы (20-30см) составляет: для традиционной технологии 69% а для предлагаемой 80%, а коэффициенты крошения соответственно равны 79% и 88%. В свою очередь Кст равен 2,2 и 4,0 при обработке соответственно типовым и предлагаемым методами.

Экспериментами, проведенными непосредственно в поле подтверждены более оптимальные агротехнические показатели (влажность, плотность и твердость) при обработке совмещающей глубокое рыхление и нарезание гребней. Эти показатели остаются более приемлемыми как в период подготовки, так и в период вегетации.

Применение глубокого рыхления способствует снижению количества сорняков в сравнении с типовой подготовкой под посадку примерно в 3 раза. Причем это характерно для обоих типов почв, на которых проводились исследования (Рис. 8).

Уменьшение степени засоренности объясняется следующим: первое- с осени имеет место три обработки (лущение, вспашка, нарезка гребней); второе- лучший температурный режим в гребнях провоцирует прорастание сорной растительности и приводит к ее уничтожению при последующем глубоком рыхлении с формированием новых гребней.

Проверка на различных типах почв с использованием в качестве посадочного материала 3-х сортов картофеля (раннего, среднераннего и среднеспелого) позволила установить прирост урожайности в случае применения предлагаемой технологии (Рис. 9).

р, г/см3 1,15

1,05

0,95 0,85

Л

0-10см 10-20см 20-30см

горизонт 0 плуг + КОН-2,8 | - экспериментальный агрегат Рисунок 7 - Распределение плотности почвы по горизонтам в зависимости от применяемых при обработке орудий

15

ГЦ |12 а

* 9

н

§ 6 х

ас

<и -2 О -> О О

я О

СП и

1-участок 2-участок

[] - традиционная технология | - предлагаемая технология Рисунок 8 - Засоренность посевов сорняками по участкам и вариантам подготовки почвы к посадке

Особенно это заметно на суглинистых почвах, так как они подвержены большему уплотнению и требуют дополнительных мер по рыхлению. В среднем прирост урожайности на опытных участках составил 10...20%.

300

ев

и 250

200 150

■д н и

0

X

1 100 а 50 * 0

1 л

1

□ Жуковский ранний | Невский [~] Скарб Рисунок 9 - Урожайность различных сортов картофеля в зависимости от подготовки почвы к посадке: 1-традиционная технология, 2-предлагаемая технология

В пятой главе «Производственные испытания, внедрение и экономическая эффективность» результаты исследований были апробированы на полях ОНО ОПХ «Первомайское», являющемся дочерним предприятием Брянской опытной станции по картофелю. Внедрение технологии, рабочего органа и усовершенствованного культиватора произведено в этом же хозяйстве и в МУП МТС Выгоничского района. Применение ярусного глубокорыхлителя возможно в сочетании с любым серийным культиватором для междурядной обработки.

Повышение урожайности при минимализации числа операций позволило получить годовой экономический эффект в размере 72870 руб. на 50 га.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Создана и теоретически обоснована технология предпосадочной подготовки почвы, заключающаяся в нарезании гребней с осени и осуществлении глубокого рыхления между ними весной с одновременным формированием новых гребней высотой 15-20см над разрыхленной полосой при ширине междурядий 70см.

2. Разработан рабочий орган - глубокорыхлитель с ярусным расположением конструктивных элементов. Оптимизированы и экспериментально подтверждены его геометрические параметры, имеющие следующие значения: расстояние между лезвием долота и задней кромкой лапы измеренное по горизонтали и вертикали 0,13-0,15м, ширина долота 0,05-0,7м, а угол резания 30° (патент РФ на изобретение № 2236101).

3. Показано, что среднее тяговое сопротивление при предпосадочной подготовке почвы по предлагаемой технологии не отличается от аналогичного параметра в случае традиционной подготовки почвы - 2,1кН и 2,0кН соот-

ветственно. Зависимости тягового сопротивления от скорости движения агрегата и ширины культиваторной лапы адекватны зависимостям, полученным при теоретических исследованиях.

4. Подготовка почвы с применением предлагаемого способа и ярусного глубокорыхлителя обеспечила в сравнении с традиционным методом: снижение плотности почвы на 20%, рост коэффициента структурности в 1,8 раза, уменьшение твердости и засоренности на 41% и 60% соответственно, позволила создать более оптимальный воздушно-тепловой режим в клубнеобитае-мом пространстве.

5. Производственные испытания показали увеличение урожайности на 15% при экономическом эффекте 72870 руб. на 50 га.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

1.Лабух В.М. Эффективный глубокорыхлитель [Текст] / В.М. Лабух //Сельский механизатор,- 2008- №2 С. 48-49. (0,25 п.л.)

2.Лабух В.М. Почва в гребнях - урожай картофеля выше [Текст] / В.М. Лабух, А.М. Михальченков, В.Е. Ториков //Сельский механизатор.- 2008- №7 С.23-24. (0,25 пл./0,09 пл.)

Статьи в сборниках научно-технических конференций

3.Лабух В.М. К уменьшению уплотнения почвы [Текст] / В.М. Лабух //Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс: Материалы XI межвузовской научно-практической конференции. - Брянск: Издат. БГСХА,1998.- 91 с. (0,18 пл.)

4.Лабух В.М. Некоторые пути уменьшения уплотнения почвы при возделывании картофеля [Текст] / В.М. Лабух // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения». Часть вторая. - Брянск: Брянская ГСХА,1999.- 724 с. (0,18 п.л.)

5.Лабух В.М. Восстановление плодородия почвы при возделывании картофеля [Текст] / В.М. Лабух // Материалы Всероссийской научной конференции «Молодые ученые- возрождению сельского хозяйства России в 21 веке». - Брянск: Издат. Брянской ГСХА, 1999. -170 с. (0,18 пл.)

6.Лабух В.М. Особенности культиватора для подготовки почвы под картофель [Текст] / В.М. Лабух // Достижения науки в производство и воспитательный процесс. Материалы XII межвузовской научно-практической конфе конференции. - Брянск: Издат. Брянской ГСХА, 1999.-140 с. (0,18 пл.)

7. Лабух В.М Оптимизация параметров рабочего органа для разуплотнения почвы [Текст] / В.М. Лабух, В.Т. Аксютенков, В.Н. Блохин// Достижения науки в производство и воспитательный процесс. Материалы XIV межвузовской научно-практической конференции. - Брянск: Издат. Брянской ГСХА, 2001.-224 с. (0,18 п.л./0,07 пл.)

8. Лабух В.М. Обоснование геометрических параметров глубокорыхли-теля [Текст] / В.М. Лабух // Проблемы природообустройства и экологической безопасности. Материалы XVI межвузовской научно-практической конференции. - Брянск: Издат. Брянской ГСХА, 2003.-92 с. (0,18 п.л.)

9. Лабух В.М. Определение дальности полета частиц почвы, после взаимодействия с универсальной лапой [Текст] / В.М. Лабух // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. Сборник научных работ.- Брянск.: Издательство Брянской ГСХА, 2004,- 285 с. (0,25 п.л.)

10. Лабух В.М. Определение площади скола стружки почвы скалываемой глубокорыхлителем. [Текст] / В.М. Лабух // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. Сборник научных работ,- Брянск.: Издательство Брянской ГСХА, 2007,- С. 30-33 (0,25 п.л.)

11. Лабух В.М. Необходимость глубокого рыхления при подготовке почвы под картофель [Текст] / В.М. Лабух // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. Сборник научных работ.- Брянск.: Издательство Брянской ГСХА, 2008.-190 с. (0,36 пл.)

12. Лабух В.М. Теоретическое обоснование формирования гребней при глубоком рыхлении почвы под картофель[Текст] / В.М. Лабух, A.M. Михаль-ченков // Материалы Международной конференции «Актуальные проблемы аграрной науки». - Рязань.: Издательство Рязанского ГАУ им. П.А.Костычева 2009.-275 с. (0,13 п.л.)

13.Михальченков А.М Энергоемкость рабочих органов глубокорыхли-телей [Текст] /А.М. Михальченков, Ю.М. Танеев, В.М. Лабух.// Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. Сборник научных работ,- Брянск.: Издательство Брянской ГСХА, 2009. (0,12 п.л.)

14. Пат. № 2236101 РФ МКИ А 01 В 13/08 Глубокорыхлитель / В.М. Лабух. - Опубл. 20.09.2004. Бюл. № 26.

19

Подписано к печати 11.09.2009 г. Формат 60x84 Х!Х6 Бумага офсетная. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Изд. 1168. Издательство Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 243365 Брянская обл., Выгоничский район, с. Кокино, ФГОУ ВПО «Брянская ГСХА».

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований

1.1. Агробиологические особенности картофеля

1.2. Технологические • приёмы предпосадочной подготовки почвы под картофель.

1.2.1. Общая технологическая схема подготовки почвы принятая в России.

1.2.2. Зарубежный опыт подготовки почвы

1.2.3. Влияние плотности почвы на урожайность.

1.3. Анализ технологий возделывания картофеля на гребнях

1.4. Конструкции и качество рыхления почвы культиваторами с активными и пассивными рабочими органами

1.4.1. Орудия с активными рабочими органами

1.4.2. Орудия с пассивными рабочими органами

1.5. Конструктивные особенности рабочих органов машин для подготовки почвы под картофель

1.5.1. Рабочие органы вертикально-фрезерных культиваторов

1.5.2. Гребнеобразующие ротационные органы

1.5.3. Рабочие органы глубокорыхлителей.

1.6. Цель и задачи исследований

Глава 2. Теоретическое обоснование технологии, конструкции культиватора и его рабочих органов

2.1. Предпосылки теоретического исследования

2.2. Обоснование технологии подготовки почвы глубокорыхлителем с одновременным гребнеобразованием

2.2.1. Технологическая схема подготовки почвы

2.2.2. Определение глубины хода гребнеобразователя по установленным параметрам гребня.

2.3. Изыскание оптимальных параметров конструкции рабочего органа для разуплотнения почвы глубоким рыхлением.

2.4. Теоретические исследования влияния ярусного глубокого рыхления на тяговое сопротивление агрегата.

2.4.1. Влияние взаимного расположения рабочих органов на пространственное перемещение почвенной массы

2.4.2. Определение площади поверхности скола стружки

2.4.3. Математический анализ силового взаимодействия глубокорыхлителя с почвой

2.5. Численная реализация теоретических исследований

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Общая методология исследований

3.2. Экспериментальные установки, для определения рациональных технологических и эксплуатационных показателей глубокорыхлителя-гребнеобразователя

3.2.1. Установка для экспериментальных полевых исследований конструктивных и эксплуатационных показателей глубокорыхлителя-гребнеобразователя

3.2.2. Культиватор глубокорыхлитель- гребнеобразователь.

3.3. Тяговые испытания.

3.3.1. Общая схема испытания

3.3.2. Динамометрическое звено.

3.3.3. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

3.3.4. Тарировка тензометрического звена.

3.3.5. Снятие показаний

3.4. Методика планирования эксперимента для оптимизации параметров глубокорыхлителя.

3.5. Условия проведения полевых исследований и методы определения агротехнических показателей работы орудия.

3.5.1. Методика определения влажности, плотности и твердости почвы.

3.5.2. Методика определения агрегатного состава почвы

3.5.3. Методика определения глубины обработки и площади зоны рыхления.

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований

4.1. Оптимизация геометрических параметров глубокорыхлителя

4.2. Результаты тяговых испытаний

4.3. Исследование процесса рыхления зоны распространения корневой системы картофеля экспериментальным культиватором.

4.3.1. Изменение плотности почвы после прохода серийного и экспериментального почвообрабатывающих агрегатов

4.3.2. Агрегатный состав почвы

4.4. Техническая характеристика агрегата

4.5. Сравнительные испытания новой технологии подготовки почвы под картофель

4.5.1. Агротехнические показатели почвы при ее подготовке к посадке и в вегетационный период

4.5.2. Засоренность посевов сорняками

4.5.3. Формирование урожая

Глава 5. Производственные испытания, внедрение и экономическая эффективность

5.1. Технология возделывания картофеля с подготовкой почвы ярусным глубокорыхлителем

5.1.1 Традиционная технология

5.1.2 Предлагаемая технология

5.2 Внедрение культиватора глубокорыхлителя с ярусным расположением рабочих органов

5.3 Расчет экономической эффективности

Среди продуктов питания, картофель занимает особое место, оказывая существенное влияние на обеспечение продовольственной безопасности страны.

Россия является одним из мировых лидеров по валовому производству этого продукта и его потреблению (120-13 Окг на человека в год). В настоящее время на долю страны при численности населения 2,5% от населения мира, приходится 17% посевных площадей картофеля и 11 % мирового валового сбора.

Ценность картофеля для человека определяется наличием в нем незаменимых аминокислот, многих витаминов, минеральных солей, кальция, железа, йода [116]. Наличие йода способствует сопротивляемости организма в условиях радиоактивного загрязнения.

Определяющее значение картофель имеет как сырьё для спиртовой и крахмалопаточной промышленности.

Почвенно-климатические условия, в которых возделывается картофель, обуславливают целый спектр технологий. Как правило, они предусматривают многократные проходы сельскохозяйственной техники по полю. Это приводит к уплотнению нижних горизонтов почвы, снижению ее плодородия и, в конечном итоге, к недобору урожая.

Традиционные технологии включают в основном схожие операции по подготовке почвы под картофель и основаны на поддержании ее в мелкоструктурном состоянии в течение всего периода вегетации. Наибольшее распространение получила гребневая система из-за ее сравнительно высокой эффективности.

Между тем известные гребневые способы не всегда в полной мере отвечают агротехническим требованиям особенно, применительно к различным почвенным условиям, и не учитывают влияние погодных факторов на развитие растений в течение вегетации.

Кроме того, применяемые технологии имеют значительное количество операций, приводящих к чрезмерному уплотнению почвы, особенно в весенний период. В связи с этим возникает необходимость в увеличении ширины междурядий для обеспечения урожайности.

Нужно отметить широкое использование гербицидов для борьбы с сорняками, из-за невозможности их уничтожения механически.

Отмеченное отрицательно влияет на урожайность, часто экономически не оправдано и в ряде случаев не позволяет получить экологически чистую продукцию.

Перечисленные недостатки могут быть компенсированы методами подготовки почвы с одновременным глубоким рыхлением. Однако исследований в этом направлении недостаточно, что объясняет несовершенство предлагаемых технологий предпосадочной подготовки почвы. Так фактически отсутствуют оригинальные разработки рабочих органов; имеет место незначительное сокращение операций.

Поэтому необходимо продолжить исследования, направленные на разработку новых способов и рабочих органов для предпосадочной подготовки почвы по технологии, совмещающей несколько операций.

Диссертационная работа выполнена на кафедрах технологии материалов и ремонта машин; механики и основ конструирования в ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» в соответствии с Федеральной целевой программой «Техника для продовольствия России на 2000-2006г.г.» и комплексной целевой программой «Разработка ресурсо- и энергосберегающих технологических процессов производства сельскохозяйственной продукции, технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники».

Цель работы. Совершенствование подготовки почвы под картофель с применением ярусного глубокорыхлителя.

Объект исследования. Операция предпосадочной подготовки почвы под картофель глубокорыхлителем с ярусным расположением почвообрабатывающих элементов.

Предмет исследования. Оптимизация геометрических параметров рабочего органа для предпосадочной подготовки почвы, обеспечивающих минимально возможное тяговое сопротивление с наилучшими агротехническими показателями.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- теоретически обоснован способ предпосадочной подготовки почвы, обеспечивающий оптимальные условия выращивания картофеля;

- выведены зависимости, определяющие геометрию рабочего органа и получено математическое выражение между тяговым сопротивлением, свойствами почвы и конструктивными параметрами глубокорыхлителя;

- экспериментально обоснованы геометрические параметры рабочего органа с ярусным расположением элементов, обеспечивающие минимальное тяговое сопротивление при необходимых агротехнических условиях.

Практическая ценность работы. Разработан способ предпосадочной подготовки почвы, рабочий орган для глубокого рыхления и усовершенствованный культиватор, позволяющий совмещать глубокое рыхление в зоне распространения корневой системы растений с одновременным формированием гребней. Культиватор обеспечивает по сравнению с аналогами наименьшее тяговое сопротивление и большую площадь рыхления. Применение разработанного метода, рабочего органа и культиватора позволило увеличить урожайность на 10-20%.

Реализация результатов исследований. Предложенный способ и культиватор глубокорыхлитель- гребнеобразователь с ярусными рабочими органами прошли производственную апробацию и внедрены в МУП МТС Выгоничского района и ОНО ОПХ «Первомайское» Почепского района Брянской области. По материалам настоящей работы получен патент на изобретение № 2236101 «Глубокорыхлитель».

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на:

- Международных научно-практических конференциях: «Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения» ФГОУ ВПО «Брянская ГСХА» (1999 г.), «Актуальные проблемы аграрной науки» ФГОУ ВПО «Рязанский ГАУ им. П.А.Костычева» (2009 г.);

- Всероссийской конференция «Молодые ученые — возрождению сельского хозяйства России» (Брянск 1999г.)

- межвузовских научно-технических конференциях ФГОУ ВПО «Брянская ГСХА» (1998-2009 г.г.);

- заседании кафедры почвообрабатывающих машин ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина.

- объединенном заседании кафедр: технологии материалов и ремонта машин; механики и основ конструирования; эксплуатации машинотрактор-ного парка; сельскохозяйственных и мелиоративных машин; технологического оборудования животноводства и перерабатывающих производств ФГОУ ВПО «БГСХА».

Результаты работы экспонировались на 10-й юбилейной Российской агропромышленной выставке «Золотая осень», (Москва, ВВЦ, 2008 г.), награждены бронзовой медалью «За разработку технологии подготовки почвы для выращивания картофеля».

На защиту выносятся:

- способ предпосадочной подготовки почвы под картофель, рабочий орган глубокорыхлитель с ярусным расположением конструктивных элементов и усовершенствованный культиватор гребнеобразователь;

- теоретические и экспериментальные зависимости влияния конструктивных и кинематических параметров рабочего органа на технологические показатели формируемого гребня и глубокого рыхления почвы;

- влияние технологии подготовки почвы и новой конструкции глубоко-рыхлителя на тяговое сопротивление и агротехнику;

- результаты производственной проверки предложенных: способа и рабочих органов для подготовки почвы с их экономической оценкой.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 14 научных работах, в том числе, в изданиях, рекомендованных ВАК для публикаций основных результатов кандидатских диссертаций по указанной специальности — 2, имеется патент РФ на изобретение №2236101.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста и включает 53 рисунка, 18 таблиц, 7 приложений. Список литературы содержит 126 источников, из них 7 -на иностранном языке.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Создана и теоретически обоснована технология предпосадочной подготовки почвы, заключающаяся в нарезании гребней с осени и осуществлении глубокого рыхления между ними весной с одновременным формированием новых гребней высотой 15-20см над разрыхленной полосой при ширине междурядий 70см.

2. Разработан рабочий орган — глубокорыхлитель с ярусным расположением конструктивных элементов. Оптимизированы и экспериментально подтверждены его геометрические параметры, имеющие следующие значения: расстояние между лезвием долота и задней кромкой лапы измеренное по горизонтали и вертикали 0,13-0,15м, ширина долота 0,05-0,07м, а угол резания 30° (патент РФ на изобретение № 2236101).

3. Показано, что среднее тяговое сопротивление при предпосадочной подготовке почвы по предлагаемой технологии не отличается от аналогичного параметра в случае традиционной подготовки почвы — 2,1кН и 2,0кН соответственно. Зависимости тягового сопротивления от скорости движения агрегата и ширины культиваторной лапы адекватны зависимостям, полученным при теоретических исследованиях.

4. Подготовка почвы с применением предлагаемого способа и ярусного глубокорыхлителя обеспечила в сравнении с традиционным методом: снижение плотности почвы на 20%, рост коэффициента структурности в 1,8 раза, уменьшение твердости и засоренности на 41% и 60% соответственно, позволила создать более оптимальный воздушно-тепловой режим в клубнеобитае-мом пространстве.

5. Производственные испытания показали увеличение урожайности на 15% при экономическом эффекте 72 870 руб. на 50 га.

1. Ториков В. Е., Косьянчук В. П. Возделывание картофеля на Брянщи-не. Брянск, 1998.- 117с.

2. Акатьев В. И. Машинная технология возделывания картофеля на грядах без гербицидов в условиях повышенного увлажнения «Заворовская».- М.: ВИМ, 1990.- 18с.

3. Косьянчук В. П., Серяев В. В. Картофель. Брянск, 1995.- 110с.

4. Писарев Б. А. Сортовая агротехника картофеля.- М.: Агропромиз-дат, 1990.- 208с.

5. Замотаев А. И., Лубенцов В. М. и др. Интенсивная технология производства картофеля. Росагропромиздат, 1989.- 303с.

6. Верещагин Н.И., Левшин А.Г., Скороходов А.Н., Киселев С.Н., Ко-сырев В.П. Организация и технология механизированных работ в растениеводстве.- Академия, 2007.- 416с.

7. Справочник картофелевода. /Под ред. Замотаева А. И. М.: «Агро-промиздат», 1987.-340с.

8. Валуёв В. В. Производство картофеля в странах мира.-Минск.: Наука и техника, 1983.- 40с.

9. Производство раннего картофеля в Нечерноземье. /Под ред. Будина К.З. Л.: Колос, 1984.- 234с.

10. Верещагин Н. И. Комплексная механизация возделывания и уборки картофеля.- М.: Колос, 1982.

11. Ермаков Н. К. Повышение эффективности работы комбинированных почвообрабатывающих машин для производства картофеля. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Минск, 1994.- 172с.

12. Хайнц А. Выращивание раннего картофеля. /Пер. с нем. С. О. Эбель.-М.: Агропромиздат, 1986.-103с.

13. Литун Б.П., Замотаев А. И., Андрюшина Н. А. Картофелеводство зарубежных стран. -М.: Агропромиздат, 1988.- 260с.

14. Джонсон Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке.- М.: Мир, 1981.- 520с.

15. Иофинов С. А., Лышко Г. П. Эксплуатация машинно-тракторного парка.- М.: Колос, 1984.-351с.

16. Доспехов Б. А., Васильев И.П., Туликов A.M. Практикум по земледелию.- М.: Агропромиздат, 1987.- 383с.

17. Валуев В. В., Гончаров П. Д. Производство картофеля в странах мира.- Мн.: Наука и техника, 1980.- 32с.

18. Ревут И. Б. Физика почв.- Л.: Колос, 1972.- 368с.

19. Зеленин А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами.- М.: Машиностроение, 1968.- 375с.

20. Ковалёв А. Т. Картофелеводство Нидерландов //Картофель и овощи,-1983, № 12. С. 24-26.

21. Hunnius W. Verwertungsgerechter Kartoffelbau. Frankfurt (Main). 1979. p. 68.

22. Макаров П. П. Картофелеводство Великобритании . М.: ВНИИТЭ-ИСХ, 1984.- 45с.

23. Чанов Г. Т. ,Пшеченков К. А. Картофелеводство США //Картофель и овощи.- 1983, № 5. С. 18-20.

24. Наумов В. И., Цыварёв Д. Е. и др. Картофелеводство США. М.: Рос-сельхозиздат, 1981.- 108с.

25. Писарев Б. А. и др. Картофель в Японии. //Картофель и овощи,- 1977, № 8. С. 16-18.

26. Scholz В. Uberlegungen zur Kartoffelbestellung nach einer klutenrei-chen Ernte //Der Kartoffelbau.-1983. p 10-14.

27. Орлова Л. В., Виноградов О. Г., Милюткин В. А. Внедрение высокоэффективных технологий производства картофеля. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1997, № 4. С. 32-33.

28. Старцева Л. И. Особенности голландской технологии выращивания картофеля. //Картофель и овощи.- 1998, №6. С. 14-15.

29. Панов А. И. Проблемы современных технологий обработки почвы. //Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 1999, №1. С. 12-14.

30. Осваивать технологии с учётом конкретных условий.//Картофель и овощи- 1993, №2. С. 5-7.

31. Лысанюк В. Г., Козаченко Б. А., Шумило М.М., Кусайко B.C. ХЦеле-вание почвы эффективный приём.//Картофель и овощи- 1990, №1. С. 18-21.

32. Матяшин Ю. И., Гринчук И. М., Егоров Е. М. Расчёт и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин.- М.: Агропромиздат, 1988г. 172с.

33. Горбачев И.В., Шрейдер Ю.М. Для чего и чем проводить боронование. //Сельский механизатор.- 2008, №3. С. 18-19.

34. The Lely Roterra. Agricultural Machinery Journal (AMJ),1975, № 2. p. 36-40.

35. Schloz B. Bodenbearbeitung zum hochmechanisierten Kartoffelanbau. — Landtechnik, 1976, vol. 31, №3.

36. Изменение профиля почвы с помощью различных способов её обработки; ВЦП. -№ Б -10630. -Ч. 1,2 130с. - Etudes du CNEEMA, 1978, № 445.

37. Справочник для студентов технических вузов: Высшая математика. Физика. /Полянин А.Д., Полянин В.А и др.-М.: ООО Издательство Астрель. 2002,- 735 с.

38. Огрызков Е.П., Огрызков В.Е., Кобяков И.Д. Экологический аспект работы лаповых глубокорыхлителей //Техника в сельском хозяйстве.- 1993, № 5. С. 18-20.

39. Любимов А.И. Применение плоскорезов щелевателей ПЩ-3, ПЩ-5 на основной обработке почвы //Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 1990, № 3. С. 22.

40. Слесарев В.Н., Юшкевич Л. В. Щелевание почвы — важный фактор влагонакопления //Земледелие.- 1986, № 7. С. 35-38.

41. Витенко В.А., Куценко В. С. Щелевание важный агромелиоративный приём //Картофель и овощи.- 1986, № 2. С. 17-18.

42. Горбачев И.М., Мехедов М. Чем и как проводить культивацию. //Сельский механизатор- 2008, № 4. С. 34-35.

43. Eggenmuller A. Implement and Machinary Rotoren. //Grundlagen der Landtechnik.- 1957, № 9. p 20-23.

44. Далин А.Д., Павлов П.В. Ротационные грунтообрабатывающие и землеройные машины.- М.: Машгиз, 1950.- 258с.

45. Замотаев А.И., Литун Б.П., Коршунов А.В. Производство картофеля на промышленной основе. М.: Агропромиздат, 1985.- 312с.

46. Карковский Т., Касимов И., Клочков Б. Обработка почвы при интенсивном возделывании полевых культур. Пер. с польского Н.А. Чупеева; Под ред. и предисл. А.С. Кушнарева.- М.: Агропромиздат, 1988.- 248с.

47. Зеленин А.Н. и др. Машины для земляных работ. Учебное пособие для вузов.- М.: Машиностроение, 1975,- 424с.

48. Чудак С. В. Исследование и разработка вертикальной фрезы для поверхностной обработки почвы в виноградниках. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Кишинёв, 1975.- 146с.

49. Верещагин Н.И., Пшеченков К.А., Герасимов B.C. Уборка картофеля в сложных условиях.- М.: Колос, 1983.- 208с.

50. Мостовский В. Б. Исследование процесса обработки приствольных полос в интенсивных садах вертикальными фрезами и обоснование типов и параметров их рабочих органов. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Киев. УНИИМЭСХ, 1980.- 198с.

51. Ожерельев В. Н. Разработка элементов технологии междурядной обработки ягодных кустарников и обоснование параметров фрезы с вертикальной или крутонаклонной осью вращения. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М.: НИЗИСНП, 1984.- 178с.

52. Кряжков В.М., Спирин А.П., Сизов О.А. Энергосберегающие технологии в земледелии. М.: Информагротех, 1998.- 36с.

53. Патент на изобретение № 2236101. Глубокорыхлитель / В.М. Лабух. Опубл. 20.09.2004. Бюл. № 26.

54. Жук А. Ф. Комбинированные почвообрабатывающие агрегаты: обоснование, типажи, конструкции. //Техника в сельском хозяйстве.- 1999, №6. С. 71-74.

55. Инаекян С. А. Механико-технологическое обоснование параметров вертикально роторной почвообрабатывающей машины. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М.: Типография ВИСХОМ, 1982.- 180с.

56. Краснолуцкий П. П. Интенсификация междурядной обработки гребней картофеля ротационными культиваторами. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Минск, 1991.- 170с.

57. Лахмаков B.C. Подготовка почвы с нарезкой гребней под картофель комбинированной машиной. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Минск, 1989,- 186с.

58. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. (3-е издание, переработанное и дополненное).- М.: Колос, 1994.-740с.

59. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система — почва урожай.- М.: Агропромиздат, 1985.- 300с.

60. Молявко А.А. Научное обеспечение увеличения производства картофеля на юго-западе центральной России. / Автореф. дисс. на соиск. учен, степени доктора с-х наук. Брянск, 2000.- 50с.

61. Анискин В.И. Перспективные технологии растениеводства и развитие тракторного парка. //Техника в сельском хозяйстве.- 2002, №1.

62. Листопад Т.Е., Маматов Ф.М., Эргашев И.Т. Расчёт тягового сопротивления почвоуглубителя с наклонной стойкой.//Техника в сельском хозяйстве.- 1991, №6. С. 36-37.

63. Сизов О.А. Элементы механики взаимодействия ножей почвообрабатывающих органов с разрезаемым материалом. //Тр. ВИМ.- 1997.- Т. 129.- С. 26-38.

64. Путрин А.С. Параметры адаптации почвообрабатывающих рабочих органов к режиму эксплуатации //Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 2002, № 8. С. 6-7.

65. Панов И.М., Сучков И.В. Взаимодействие рабочих органов глубоко-рыхлителей с почвой // Тр. ВИСХОМ,- М.: ВИСХОМа, 1988. С. 24-26.

66. Машиностроение. Энциклопедия том IV-16 М.: Машиностроение, 1998.- 720с.

67. Горячкин В.П. Теория разрушения материалов. Собр. соч. Т. 1, 2-М.: Колос, 1968.

68. Мацепуро М.Е., Манюта И.В. Вопросы земледельческой механики /Под ред. М.Е. Мацепуро. Т.2.- Минск: Госиздат, БССР,1959.

69. Огрызков Е. П., Огрызков В.Е., Кобяков И.Д. Экологическая пригодность лаповых глубокорыхлителей //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1992, № 8. С. 22-24.

70. Лачуга Ю.Ф., Ксендзов В.А. Теоретическая механика. М.: Колос, 2000.- 575с.

71. Подскребко М.Д. Повышение эффективности использования тракторных агрегатов на основной обработке почвы / Дисс. на соиск. учен, степени д-ра. техн. наук. Челябинск, 1975.- 320с.

72. Мамедова Л.В., Сизов О.А. Гладкая вспашка: времени меньше, производительность выше.//Сельский механизатор.- 2007, № 5. С. 18-19.

73. Русанов В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. М.: ВИМ, 1998.- 38с.

74. Матюк Н., Цвирко Э., Шевченко В. Эффективность чизелевания почвы.//Сельский механизатор.- 2004, № 6. С. 32-34.

75. Любушко Н.И., Зволинский В.Н. Новые тенденции в создании и использовании комбинированных агрегатов //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1997, № 9. С. 7-9.

76. Панов И.М., Панов А.И. Современные тенденции развития техники для обработки почвы //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1998, № 5. С. 32-36.

77. Токушев Ж.Е. Теория и расчет орудий для глубокого рыхления почв. М.: ИНФРА-М, 2003.

78. ОСТ 70.2.2-73 Испытания сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки.- М.: 1974.- 23с.

79. Агрономическая тетрадь. Возделывание картофеля по интенсивной технологии./ Под ред. Хлевного Б.Ф. М.: Россельхозиздат, 1986.- 204с.

80. Пшеченков К.А. Интенсивная технология производства картофеля. -М.: Росагропромиздат, 1989.- 312с.

81. Palmer J. Electronik Sorting of Potato and Clods by their Reflectance.-Journal of Agricultural Engineering Research. 1991,v.6, № 2, p. 104-111.

82. Slight D.J. Some X-Ray Absorption and Scatter Properties of Potatoes and Stones.-Journal of Agricultural Engineering Research. 1966,v.l 1, № 35 p. 148151.

83. Материалы международной научно-практической конференции. Научные труды .ч. 1.- Минск: РУП "Институт картофелеводства НАН Беларуси", 2003.- 354с.

84. Материалы международной научно-практической конференции. Научные труды . ч. 2.- Минск: РУП "Институт картофелеводства НАН Беларуси", 2003.-350с.

85. Синякова Л.А., Васькова В.Т. и др. Интенсивные технологии возделывания полевых культур в Нечерноземной зоне.- Л.: Агропромиздат, 1987.-230с.

86. Гуреев И.И. Принципы механизации адаптивно ландшафтных систем земледелия // Земледелие.- 1995, № 3. С. 17-18.

87. Заболоцкий Р.В. "Аккуратное" земледелие // Земледелие.- 1996, № 6. С. 42-44.

88. Картофелеводство //Сборник научных трудов. Выпуск 10.- Минск: "Мерлит", 2000,- 330с.

89. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в ассоциациях экономического взаимодействия субъектов РФ. Каталог. Том 4.-М.: ФГНУ "Ро-синформагротех", 2001.

90. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в ассоциациях экономического взаимодействия субъектов РФ. Каталог. Том 2.-М.: ФГНУ "Ро-синформагротех", 2001.

91. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в регионах России. Каталог. Дополнение.-М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2001.93. 93.Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в странах СНГ. -М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2001.

92. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в ассоциациях экономического взаимодействия субъектов РФ. Каталог. Том З.-М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2000.

93. Паршин А.Г. Фрезерный культиватор-гребнеобразователь КГФ-2,8 //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1984, № 3. С. 38-40.

94. Каталог сельскохозяйственной техники. М.: АгроНИИТЭИИТО, 1988.- 286с.

95. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. -М.: КолосС, 2003.- 624с.

96. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства. ч.1. (2-е издание, переработанное и дополненное).- М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2003. С. 293-308.

97. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства. Ч.2.- М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2003. С. 211-230.

98. Токушев Ж.Е. Теоретические основы расчета орудий для глубокого рыхления плотных почв //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 2003, № 10. С. 16-20.

99. Галлямов P.M. Механика воздействия почвы на рабочие органы //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 2005, № 11. С. 34-36.

100. Догановский М.Г. Технологический процесс работы корпуса окучника при образовании борозд и гребней // Труды ВИМ, том №13.- М.: 1951. С. 3-12.

101. Ивженко С.А.,Шихсаидов Б.И., Байбулатов Т.С. Обоснование траектории движения частиц почвы, сходящей с крыла стрельчатой лапы. // Техника в сельском хозяйстве.- 2002, №4. С. 32-33.

102. Лачуга Ю.Ф., Ксендзов В.А. Теоретическая механика. М.: Колос, 2000,- 376с.

103. Степанов Н.С., Костецкий И.И. Практикум по основам агрономии. -М.: Колос, 1981.-240с.

104. Руководство к полевому почвенному твердомеру конструкции Ю.Ю. Ревякина. М.: 1986 - 15с.

105. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.- 280с.

106. Фирсов М.М. Планирование эксперимента при создании сельскохозяйственной техники.- М.: издательство МСХА, 1999.- 126с.

107. Авторское свидетельство СССР SU №1720519 , кл. А 01 В 79/00, 1992, Бюл. №11.

108. Авторское свидетельство СССР SU №1419547 , кл. А 01 В 79/00, 1988, Бюл. №32.

109. Лабух В.М. Эффективный глубокорыхлитель //Сельский механизатор.- 2008, №2. С. 48-49.

110. Горячкин В.П. Теория резания. Собр. соч. Т. 1.- М.: Колос, 1965.

111. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. — М.: Машиностроение, 1971.- 340с.

112. Горячкин В.П. Рациональная формула для силы тяги плугов. Собрание сочинений. М.: "Колос", 1965. Т. 2, с. 319-328.

113. Щетинин Н.В. Проблемы оценки эффективности использования сельскохозяйственной техники.// Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 2001, №5. С. 4-5.

114. Дьяков В.П. Влияние параметров скоростных рабочих органов на качество обработки почвы. //Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 1987, №3. С. 19-21.

115. Лабух В.М., Михальченков A.M., Ториков В.Е. Почва в гребнях -урожай картофеля выше. //Сельский механизатор.- 2008, №7. С. 23.

116. Практикум по мелиоративным машинам/ Б.А. Васильев, В.В. Комиссаров, И.И. Мер и др.; Под ред. И.И. Мера.- М.: Колос, 1984.- 192с.

117. Бауман Ф.Э. Измерение сил электрическими методами.- М.: Мир, 1978.-380с.

118. Практикум по почвоведению. / Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбе-ков Р.Ф. Под редакцией доктора биологических наук, профессора Н.Ф. Ганжары. - М.: Агроконсалт, 2002.- 280 с.

119. Ганжара Н.Ф. Почвоведение.- М.: Агроконсалт, 2001.- 356с.

120. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента.- М.: Наука, 1971.

121. Бурченко П.Н., Бурченко Д.П. Рабочие органы щадящего типа для предпосевной обработки почвы. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 2000, № 1. С. 23-25.

122. ГОСТ 23729 -88 «Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки специализированных машин» -М.: Издательство стандартов, 1988,- Юс.

123. Шпилько А.В., Драгайцев В.И., Морозов Н.М. и др. Экономическая эффективность механизации сельскохозяйственного производства.- М.: Москва, 2001.- 346с.

124. Черепанов С.С. Использование земледельческих агрегатов. Ч.2.- М.: ФГНУ «Росинформагротех» , 2000.- 360с.