автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности посевных агрегатов с одновременным внесением безводного аммиака в условиях Среднего Поволжья

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Некоторые сведения о роли азота в жизни растений

1.2. Распространение аммиака в почве и его потери в процессе внесения. II

1.3. Машины для внесения безводного аммиака в почву

1.4. Основное оборудование, устанавливаемое на машинах для внесения безводного аммиака в почву

1.5. Комбинированные агрегаты и их применение

1.6. Выводы по обзору литературы и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Влияние установки для внесения безводного аммиака на производительность комбинированного посевного агрегата

2.2. Теоретическое обоснование количества заправочных средств для бесперебойной работы комбинированных посевных агрегатов

2.3. Взаимодействие агрегатов.

2.4. Определение зоны распространения аммиака в почве

2.5. Теоретическое обоснование дозирующего устройства безводного аммиака.

2.6. Определение силы тяги и направление ее действия

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика проведения лабораторных исследований

3.2. Программа и условия проведения лабораторно-полевых опытов

3.3. Планирование экспериментов, методика обработки полученных данных.

3.4. Приборы, оборудование и инвентарь, применяемый при исследованиях

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ.IOI

4.1. Результаты лабораторных исследований .•••«•••.

4.1 Л. Определение мощности на привод дозаторов

4.1.2. Результаты сравнительных испытаний производительности дозаторов.

4.1.3. Изменение давления, создаваемого дозаторами перед рабочими органами.

4.1.4. Определение зоны распространения аммиака в почве

4.2. Результаты лабораторно-полевых опытов.

4.2.1. Влияние массы приспособления для внесения безводного аммиака на глубину заделки семян

4.2.2. Влияние внесения безводного аммиака на полевую всхожесть семян

4.2.3. Потери аммиака

4.2.4. Тяговое сопротивление комбинированного посевного агрегата.

4.2.5. Результаты полевых опытов на урожайность

4.3. Результаты хозяйственных испытаний

4.3.1. Определение производительности комбинированного посевного агрегата

4.3.2. Результаты хозяйственных испытаний на урожайность

5. ВНЕДРЕНИЕ.

5.1. Конструкция агрегата

5.2. Технико-экономические показатели комбинированного посевного агрегата.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ. ЛИТЕРАТУРЫ.

В решениях ХХУ1 съезда КПСС выработана широкая программа развития народного хозяйства. При этом максимальное внимание уделяется составлению и выполнению Продовольственной программы СССР, удовлетворяющей потребность населения в продуктах питания и обеспечении промышленности сырьем [i], В исторических решениях майского Пленума ЦК КПСС 1982 года отмечается, что главными рычагами выполнения Продовольственной программы СССР являются техническое перевооружение сельского хозяйства, его химизация и мелиорация на базе фундаментальных научных исследований, создания новейших технологий возделывания сельскохозяйственных культур, комплексов машин, комбинированных машин и орудий, обеспечивающих их выполнение [2]. Майский Пленум отметил особую необходимость поднятия уровня научных исследований для сельскохозяйственных зон с недостаточным увлажнением. Именно поэтому в настоящее время усилия ученых направлены на создание новых систем машин и технологий обработки почвы, обеспечивающих максимальное сохранение влаги, а также совершенствование широко внедренной в последние годы в сельское хозяйство технологии обработки почвы, разработанной ВНИИЗХ под руководством академика ВАСХНИЛ А.И.Бараева. Широко известно, что основой этой технологии является безотвальная обработка почвы, сохраняющая влагу за счет зимних осадков. Поэтому она широко применяется в совхозах и колхозах Казахстана, Сибири, Алтайского края. Оренбургской области, Поволжья [9, Ю].

В Поволжье находится около 10% всей посевной площади страны. Однако из-за засухи теряется в среднем за пятилетие до 15 млн. тонн зерна. Кроме того большие площади (около 22%) подвергаются ветровой эрозии.

Поэтому так важны усилия ученых-аграрников Поволжья по изысканию новых способов возделывания и уборки сельскохозяйственныхкультур, а также комплексов машин, удовлетворяющих агротехническим требованиям.

Общеизвестно значение в повышении урожайности зерновых культур органических и минеральных удобрений. Но в условиях зоны Поволжья их применение должно производиться с учетом погодных и климатических условий. О необходимости этого говорит отечественный и зарубежный опыт, свидетельствующий о том, что при грамотном использовании удобрений можно обеспечить прирост урожая до 50% [67]. В связи с этим за последние годы количество удобрений, поставляемых сельскому хозяйству, в нашей стране растет исключительно быстрыми темпами. В 1980 году минеральных удобрений произведено 18,8 млн.тонн, а в 1985 году предполагается поставить не менее 37 млн.тонн в перерасчете на 100% питательного вещества. При этом большое внимание уделяется жидким минеральным удобрениям, особенно азотным. Применение их в засушливых условиях повышает хлебопекарные качества зерновых за счет увеличения количества белка и клейковины в зерне [25, 61]. Поэтому производство азотных удобрений из года в год расширяется. В настоящее время в стране строится большое количество заводов по производству аммиака и мочевины. Например, в г.Тольятти Куйбышевской области построен завод с годовой мощностью 5 млн.тонн аммиака и I млн.тонн мочевины.

Такое внимание обусловлено еще и большим экономическим преимуществом производства и применения жидких удобрений по сравнению с твердыми азотными удобрениями [7, 30, 41]. Особое внимание уделяется безводному аммиаку. Экономический эффект применения безводного аммиака обеспечивается:I) Высокой экономичностью, обусловленной снижением трудозатрат, сырья в сравнении с производством твердых минеральных удобрений.

2) Возможностью использования в качестве удобрений отходов и различных полуфабрикатов предприятий химической промышленности, а также других отраслей народного хозяйства.

3) Возможностью полной механизации всех процессов, связанных с хранением, транспортировкой, перекачкой и внесением аммиака в почву.

4) Повышенной урожайностью сельскохозяйственных культур.

Исследованиями ученых и производственной практикой многократно доказано, что новые системы и технологии обработки почвы и использование жидких удобрений значительно повышают валовые сборы зерна в стране. Однако известны и трудности в использовании жидких удобрений. Трудности складываются прежде всего из-за отсутствия в колхозах и совхозах должного количества и необходимых конструкций машин для комплексной механизации технологических процессов, связанных с использованием жидких удобрений,и, в частности, безводного аммиака по схеме: завод - сельскохозяйственное поле.

Применяемые в настоящее время машины для доставки и внесения безводного аммиака, так как они не универсальны, используются небольшой промежуток времени года, а стоимость их очень высока. Конструкция некоторых узлов машин ненадежна в работе, и имеются сложности при их эксплуатации. При внесении аммиака в почву у этих машин наблюдаются большие потери аммиака, что ухудшает условия труда, а иногда создаются условия, когда невозможно выполнять сельскохозяйственные работы.

Большим недостатком является отсутствие серьезных научных данных по исследованию работы агрегатов. Опыт эксплуатации показывает жизненную необходимость дальнейшего исследования качества работ машин и их совершенствования.

Кроме того, как убедительно показывают примеры из жизни,чтобы обеспечить высококачественное и экономически выгодное проведение всех работ, связанных с внесением жидкого аммиака в почву, необходимо знать агрохимические приемы, физико-механические и химические свойства удобрений, их влияние на качество зерна, уметь правильно организовать механизированные работы в зависимости от условий, знать как транспортировать, хранить, перегружать и вносить аммиачные удобрения, а также знать правила эксплуатации и техники безопасности при работе с машинами, применяемыми для внесения жидких удобрений.

К сожалению необходимо отметить, что и в отечественной и зарубежной литературе имеется крайне мало научно обоснованных рекомендаций по применению жидких удобрений, и особенно при возделывании зерновых культур. Поэтому исследования, проведенные в данной области, представляют значительный практический интерес и являются актуальными.

Этой актуальной задаче мы и посвятили наши исследования, выполненные в диссертационной работе на тему:"Повышение эффективности посевных агрегатов с одновременным внесением безводного аммиака в условиях Среднего Поволжья", что с нашей точки зрения полностью соответствует главной задаче, поставленной ХХУ1 съездом КПСС и Майским (1982 г.) Пленумом Щ КПСС по выполнению Продовольственной программы СССР и обеспечению населения продуктами питания, а промышленность-в необходимом количестве сырьем и материалами.

Нами выносится на защиту результаты теоретических и экспериментальных исследований: производительности агрегатов, уменьшения их тягового сопротивления, а также дозировки безводного аммиака, распространения его в почве и влияния на урожай зерновых культур.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Внесение жидкого аммиака одновременно с севом зерновых культур возможно. В результате применения комбинированных агрегатов совмещается несколько технологических операций, что способствует сохранению структуры почвы, влаги, снижению себестоимости продукции.

2. На основании полученного уравнения производительности комбинированного посевного агрегата и экспериментальных данных установлено, что наивысшая производительность достигается при работе на скорости 10 щ/ч, при объеме рессивера под аммиак 200 литров, при заправке агрегата паровозвратным способом.

3. Для повышения производительности посевного агрегата необходима надежная работа заправочных средств аммиаком. Наибольшая производительность достигается, когда заправщики работают на расстоянии менее 5 км, при скорости движения более 15 км/ч.

4. Производительность агрегатов при поточно-пульсирующем производственном процессе зависит от ритмичности операции, так как при внесении аммиака коэффициент использования машин равен 0,71.0,74. Для его повышения в хозяйстве необходимо иметь емкости-компенсаторы.

5. На основании теоретических и экспериментальных исследований создан и испытан экспериментальный дозатор новой конструкции, позволяющий независимо от увеличения скорости движения агрегата и температуры аммиака точно дозировать и подавать аммиак в почву. Данные сравнительных испытаний серийного и экспериментального дозаторов это подтверждают.

6. Результаты динамометрирования комбинированного посевного

агрегата показали, что 3-х сеялочный агрегат имеет тяговое сопротивление менее 30 кН. Линия тяги должна проходить через след центра масс на линию глубины заделки семян.

7. Предлагаемый комбинированный посевной агрегат обеспечивает безопасные условия труда и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Потери при внесении аммиака в почву равны 150.200 г/га, что составляет около 0,2% от дозы внесения.

8. Зона распространения жидкого аммиака в почве зависит от влажности, пористости почвы, дозы внесения аммиака. Радиус зоны распространения составляет 5.7 см, поэтому зерно в контакт с аммиаком, который вносится в междурядья, не вступает и всхожесть не ухудшается.

9. Для сохранения постоянного положения центра масс агрегата., чтобы исключить влияние его перемещения на равномерность заделки семян, рессивер под аммиак необходимо устанавливать перед семенным ящиком, который смещают к каткам на 25 см.

10. Данные полевых опытов на урожайность подтвердили высокую эффективность клапанного дозатора. За I980-I98I гг. средняя урожайность в опытах без аммиака составила 15,35 ц/га, в опытах с аммиаком, отдозированным поршневым дозатором - 18,30 ц/га, в опытах с аммиаком, отдозированным клапанным дозатором - 19,82 ц/га, то есть прибавка составила соответственно - 2,95 ц/га и 4.47 ц/га.

11. Применение комбинированного посевного агрегата с одновременным внесением жидкого аммиака экономически целесообразно. Годовой экономический эффект на один 3-х сеялочный агрегат при данной урожайности составляет около 10000 рублей. Срок окупаемости - около I года.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. - М.: Политиздат, 1981.- 221 с.

2. Материалы майского Пленума ЦК КПСС. М.: Политиздат, 1982. - ПО с.

3. Агротехнические требования к машинам для внесения удобрений. М.: МСХ СССР, 1964. - 20 с.

4. Жидкие азотные удобрения. М.: ВСХИЗО, 1964. - 60 с.

5. Агеев Л.Е. Основные расчеты оптимальных режимов работы машинно-тракторных агрегатов. Л.: Колос, 1978. - 290 с.

6. Айзенберг Т.Б. Руководство к решению задач по теоретической механике. М.: Высшая школа, I960. - 390 с.

7. Адаме Д.Р. Жидкие азотные удобрения. М.: Колос, 1965.- ПО с.

8. Аникин Н.А. Справочник изобретателя и рационализатора.- М.: Машгиз, 1963. 790 с.

9. Бараев А.Н. Материалы сессии ВАСХНИЛ по вопросам защиты от эрозии. Вестник сельскохозяйственной науки, 1971, № 4, с.II.

10. Бараев А.Н. О научных основах земледелия в степных районах. Вестник сельскохозяйственной науки, 1974, № 4, с.22.

11. Баранов П.А. Жидкие азотные удобрения. Химия в сельском хозяйстве, 1965, № 10, с.2.6.

12. Баранов П.А. Жидкие азотные удобрения. М.: Сельхоз-гиз, 1961. - 336 с.

13. Блажкова И.П. Удобрение безводным аммиаком. М.: Колос, 1961. - 150 с.

14. Веденяпин Г.В. Эксплуатация машинно-тракторного парка.- М.: Сельхозгиз, 1975. 430 с.

15. Власов Н.С. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1968. - 202 с.

16. Вайнаускас И.И. Некоторые вопросы транспортировки и применения аммиачной воды в колхозах и совхозах ЛССР.: Автореферат. Дис. канд.техн.наук. Важайня, 1967. - 24 с.

17. Высоцкий A.JI. Динамометрирование сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1968. - 290 с.

18. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. М.: Колос, 1967.- 158 с.

19. Воронин А.И. Эффективность применения комплекса проти-воэрозионной техники в Поволжье. В сб.трудов НИИСХ Юго-Востока, вып.37. Саратов, 1978. с.61.62.

20. Вуколович М.П. Термодинамика. М.: Машиностроение, 1972. - 668 с.

21. Вершинин Н.И. Автоматическое регулирование. М.: Энергия, 1965. - 135 с.

22. Верховский В.М. Механизация внесения удобрений. М.: Колос, 1965. - 186 с.

23. Гмурман В.Е. Теория вероятности и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977. - 474 с.

24. Гниломедов В.П. Новые сельскохозяйственные машины.- Куйбышев, 1979. 95 с.

25. Гогин В.Ф. Ценное и дешевое удобрение. Донецк, 1967.- 95 с.

26. Грачев В.К. Исследование технологии припосевного внесения жидких удобрений стерневыми сеялками. Дис. .канд.техн. наук. - Куйбышев, 1975. - 400 с.

27. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. - 400 с.

28. Догановский М.Г. Организация и механизация работ при агрохимическом обслуживании сельскохозяйственных предприятий.- Л.: Колос, 1979. 255 с.

29. Догановский М.Г. Механизация внесения удобрений. Л.: Колос, 1976. - 319 с.

30. Жидкие азотные удобрения и их применение. М.: Колос, 1961. - 437 с.

31. Жидкие азотные удобрения. М.: Химия, 1973. - 100 с.

32. Жидкий аммиак и его применение. Киев, 1972. - 30 с.

33. Завалишин B.C. Основы расчета механизированных процессов в растениеводстве. М.: Колос, 1973. - 316 с.

34. Зангиев А.А. Обоснование оптимальной вместимости технологической емкости. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1982, № 3, с.33.

35. Игловиков В.Г. Применение безводного аммиака на сенокосах и пастбищах. М.: Колос, 1971. - 150 с.

36. Испытания сельскохозяйственной техники. ОСТ 70.2.18-73, ОСТ 70.5.1-74. М., 1974. - 160 с.

37. Иофинов С.А. Эксплуатация машинно-тракторного парка.- М.: Колос, 1974. 580 с.

38. Косолапов E.JL, Логунцов А.А. Дозатор для внесения в почву безводного аммиака. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1983, № Ю, с.56.57.

39. Косолапов Е.Л., Логунцов А.А. Комбинированный агрегат.- Техника в сельском хозяйстве, 1982, № 4, с.20.

40. Коганов А.Б. Вопросы технологии основных механизированных процессов полеводства Юго-Востока, Вып,21. Саратов, I960.- 130 с.

41. Колдаев М.В. Технология применения жидкого аммиака.- М.: Россельхозгиз, 1971. 197 с.

42. Колдаев М.В. Организация и технология внесения безводного аммиака. М.: Колос, 1975. - 71 с.

43. Коренков Д.А. Агрохимия азотных удобрений. М.: Наука, 1976. - 220 с.

44. Кузменко В.А. Исследование тягово-сцепных качеств: Автореферат. Дис. .канд.техн.наук. Минск, 1964. - 160 с.

45. Косолапов Е.Л. Система машин для возделывания и уборки зерновых культур. Куйбышев, 1967. - 151 с.

46. Косолапов Е.Л., Логунцов А.А., Кузнецов С.А. Восстановитель плодородия. Степные просторы, 1982, № 10, с.24.

47. Косолапов Е.Л., Логунцов А.А., Кузнецов С.А. Комбинированный агрегат. ЦНТИ, информ.листок, № 146. - 81 с.

48. Косолапов Е.Л., Логунцов А.А. Исследование работы комбинированного посевного агрегата с одновременным внесением безводного аммиака. Труды СИМСХ, Саратов, 1982, с.49.

49. Кнашене Л. Итоги исследования сроков и доз внесения аммиачной воды на урожай. : Автореферат. Дисс. .канд. техн. наук.- Важайня, 1979. 25 с.

50. Линд А.В. Определение эксплуатационных показателей машин на севе кукурузы. Дис. .канд.техн. наук. - Красноярск,1977.

51. Львов М.А. Приборы теплотехнического контроля. М.: Колос, 1959. - 450 с.

52. Листопад Т.Е. Экономичное использование однопроходного пахотно-посевного агрегата. Вестник сельскохозяйственной науки,1978, № 8, с.80.

53. Лаврова И.А. Трансформация удобрений в почве. М.: Колос, 1976. - 57 с.

54. Марковский А.Г. Удобрение полевых культур. Куйбышев, 1970. - 248 с.

55. Макдоуэль.А. Закрепление аммиака в почвах. М.: Сель-хозгиз, 1961. - 50 с.

56. Майоров В.В. Определение оптимальных параметров посевных агрегатов. Труды ЦНИИМЭСК, Минск, 1962, с.48.

57. Мульдер Е.Г. Опыты с аммиаком. М.: Сельхозгиз, 1958.- 20 с.

58. Макагон П.Г. Исследование процесса дозировки жидкого аммиака.: Автореферат. Дис. . канд. техн. наук. Киев, 1974.- 25 с.

59. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. - 166 с.

60. Мицкувене В.В. Эффективность применения безводного аммиака. Дис. .канд.техн. наук. - Вильнюс, 1970. - 177 с.

61. Минеев В.Г., Павлов А.Н. Агротехнические основы повышения качества зерна пшеницы. М.: Колос, 1981. - 284 с.

62. Методы определения экономической эффективности в сельском хозяйстве различных научных исследований и опытных конструкторских работ, новой техники и изобретений. М.: МСХ, 1980.- 30 с.

63. Нейберг Я.А. Изучения условий применения аммиака. М.: Сельхозиздат, 1963. - 30 с.

64. Охотников В.Л. Исследование возможности и целесообразности совмещения операций посева и внесения удобрений. Дис.канд.техн. наук. Свердловск, 1973. - 200 с.

65. Операционная технология работ на эрозионноопасных землях. М.: Россельхозиздат, 1979. - 268 с.

66. Петербургский А.В. Агрохимия. М.: Колос, 1967.- 510 с.

67. Панников В.Д. Почва, климат, удобрение и урожай. М.: Колос, 1977. - 412 с.

68. Комплексная механизация работ по защите от ветровой эрозии. М.: Колос, 1976. - 181 с.

69. Пожарский В.К. Машины и оборудование для использования жидкого аммиака. М.: Россельхозиздат, 1980. - 150 с.

70. Прянишников Д.Н. Азот в жизни растений. Соч., т.1. -М.: Изд. АН СССР, 1951. 691 с.

71. Петухов Н.А. Взаимодействие транспортных средств и разбрасывателей. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1982, № 9, с.22.24.

72. Сиов Б.Н. Истечение жидкости через насадки в среды с противодавлением. М.: Машиностроение, 1968. - 149 с.

73. Спирин А.П. Состояние и перспективы механизации работ для защиты почв от ветровой эрозии. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1982, № 6, с.7.10.

74. Соловьев В.И. Машины для внесения в почву жидких удобрений. Кишинев: Штиница, 1980. - 112 с.

75. Сомоль Г.И. Газобаллонные автомобили. М.: Машиностроение, 1953. - 285 с.

76. Рекомендации по локальному внесению минеральных удобрений.-М.: Колос, 1981. 30 с.

77. Савельев Г.С. Анализ эксплуатационных показателей МТА.- Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1979, № 12, с.28.30.

78. Технические требования на ремонт сеялки СЗС-2,1. М.: Колос, 1972. - 30 с.

79. Фере Н.Э. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1978. - 253 с.

80. Фатьянов А.С. Почвоведение. М.: Колос, 1972. - 460 с.

81. Халфин М.А. Поэтапное прогнозирование эксплуатационной технологичности и производительности МТП. Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1980, № 5, с.3.,.8.

82. Чуба Р.Н. Применение жидких минеральных удобрений.- Международный сельскохозяйственный журнал, 1972, № 5, с.63. 66.

83. Чугаев P.P. Гидравлика. Л.: Энергия, 1970. - 552 с.

84. Чуб М.П. Влияние удобрений на качество зерна яровой пшеницы.-М.: Колос, 1980. 68 с.

85. Чудаков Д.А. Основы расчета, тракторов и автомобилей.- М.: Колос, 1972, 384 с.

86. Шинова О.В. Эффективность безводного аммиака на сенокосах центрального района.: Автореферат. Дис. .канд.техн. наук.- М., 1975. 24 с.

87. Л.1 MUipLcatioh o( agua ammonU <x*o( 5 ntfati is* Цаи>асап Ln ie всСИоп to |0H.- t-laиз. Sujai 7/S, tSSb , f> 22- 26.90. &avt 14.Т. 4и htjclxOui amwonU /А. Ajx. Sift . -/952, 4Ut.

88. Mu* W.Q. аио( гЛиНои оf лиЦо^ом.* й»иток11а iw sonUs S . ,- ::зз Ул. rfjv \S2e.9Ъ. bxx>*oLUy>-t F.E. Щгс± of fatcCezec Hi&oOhtk* Hliutc ck wVZi -' l№r J , p t St sy UlUe^ H.F. tyeoeZs^e.U -tUrn of fyuM UbtceioMzi.- Mate ^ Ff%tAjppC . fioc . a ^ Vi- vr.