автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности процессов внесения удобрений и химмелиорантов за счет оптимизации конструктивных и технологических параметров агрегатов

• -Л . '

САМ^Т-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КИРОВ Валентин Степанович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ХИММЕЛИОРАНТОВ ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АГРЕГАТОВ

Специальность: 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Пермской Государственной сельскохозяйственной академии имени Д.Н.Прянишникова

Научный консультант - доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ Е.И.Давидсон

Официальные оппоненты; член-корреспондент ААО, доктор технических наук, профессор Н.А.Барсов

доктор технических наук, профессор Н.М.Постников доктор технических наук В. В. Рядных

Ведущая организация - Научно-исследовательский и проект-но-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства ( НИПТИМЭСХ ) НЗ РФ

Защита состоится 1997 г. в /Учас Зо мин,

на заседании специализированного Совета Д120.37.04 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Санкт-Петербургском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном университете по адресу:

189520, г.Санкт-Петербург - Пушкин, Академический пр., дом 23, ауд.719,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "-«а_ 1997 г.

Ученый секретарь специализированного Совета,

доцент А. В. Соминич

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Достижение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, как показывает научный и практический опыт интенсивного земледелия, возможно только при доведении показателей плодородия почв и степени их окультуривания до оптимального уровня: реакция среды 5,5...6,0 рН, содержание гумуса 2,0...£,бЖ, подвижного фосфора 10...20 мг/ЮОг, обменного калия 12...25мг/100г почвы.

В течение 1988-92 гг в стране вносилось в среднем за год 480 млн.т. навова и компостов, 13 млн.т. минеральных удобрений в действующем веществе и 35 млн.т.химических мелиорантов. Однако это только на 60 - 70% обеспечивало научно-обоснованную в них потребность.

Комплексная программа повышения плодородия почв предусматривала к 1995 году проведение химической мелиорации на 9,7 млн.га, ежегодное внесение органических удобрений до 600 млн.т., а минеральных - до 16,5 млн.т. Фактические результаты оказались в 2,1...2,5 раза ниже.

Чтобы разорвать порочный круг: " без удобрений - нет урожаев, без урожая - нет средств на их приобретение " необходимы кредиты от государства и предварительные оплаты агрохимических работ, как товаров и услуг, обеспечивающих устойчивое функционирование АПК.

В интенсивном земледелии должно разумно сочетаться применение органических и минеральных удобрений. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса на поля России ежегодно необходимо вносить 850 млн.т.органических удобрений, или в среднем 6,5...? т/га Для этого необходимо располагать колоссальными объемами удобрений и высокопроизводительной техникой, обеспечивающей выполнение работ с соблюдением требований агротехники и экологии.

Поэтому наряду с увеличением объемов производства и накоплением Есех видов удобрений и мелиорантов повышение эффективности технологий и машин для их внесения ва счет оптимизации конструктивных и технологических параметров агрегатов является весьма актуальной проблемой.

Цель исследования - обоснование и разработка системы моделей для оценки эффективности машин и технологий, а также технических средств внесения удобрений, обеспечивающих повышение качества их

- 4 -

распределения и снижение энергетических затрат.

Научную новизну работы составляют:

- экономико-математические модели технологий и поиск рациональных технико-эксплуатационных параметров агрегатов;

- математические модели рабочего процесса роторных рабочих органов и оптимизация их конструктивных и кинематических параметров;

- физические модели рабочих процессов машин и их рабочих органов;

- показатель идентичности, оценивающий степень точности моделей рабочих процессов;

- предложенные в диссертации машины и рабочие органы защищены тремя авторскими свидетельствами и четырьмя положительными решениями о выдаче патентов.

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований позволили: разработать систему моделей для оценки эффективности машин для внесения удобрений, обосновать параметры и предложить технологии поверхностного и внутрипочвенного внесения химмелио-рантов, твердых и жидких органических удобрений, предложить классификацию и разработать модели рабочих органов, обеспечивающих оптимальный режим работы с соблюдением требований экологии и агротехники.

Научные положения и рекомендации, изложенные в диссертации, позволяют на стадии проектирования и конструирования изготовить масштабные модели рабочих машин., испытать их в лабораторных условиях, сокращая при этом время и средства на их разработку.

Научно-техническая продукция, созданная в процессе подготовки диссертации, доведена до состояния, пригодного для широкого внедрения в производство и дает значительный экономический эффект.

Реализация результатов исследований. Результаты проведенных исследований использованы: при переоборудовании машин ПРТ-10 для поверхностного внесения непылящей извести и извести-пушонки в повышенных дозах, для формирования валков твердых органических удобрений и разбрасывания их модернизированными аппаратами РУН-15А, РУН-Ф-15В; при разработке комбинированного агрегата АВВ-3,6 на базе МЖТ-8 для внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений в дозах 160 - 200 т/га. Рекомендуемые технологии и модели машин испытаны в хозяйственных условиях.

Разработана методика и программы " Статистика " Рацио-

нальные технико-эксплуатационные параметры " Роторы ", " Полет удобрений " расчета на ПЭВМ технико-эксплуатационных, конструктивных, технологических и кинематических параметров машин и их рабочих органов.

Материалы диссертации используются в учебном процессе Пермской сельскохозяйственной академии и в одиннадцати вузах страны, использующих учебное пособие " Сельскохозяйственные машины ", в котором отражены результаты исследований в четырех новых лабора-торнач работах.

Апробация. Начиная с 1964 года материалы диссертации докладывались периодически, а е последнем десятилетии - ежегодно на научных конференциях ПГСХА ( ПСХИ ), СПГАУ ( ЛОХИ ), на координационном совещании в НИПТЙМЗОХ - НЗ РФ по Системе машин для НЗ РФ.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 42 работах.

Защищаемые положения:

- теоретические изыскания оптимальных технологических решений процессов внесения удобрений методами моделирования;

- разработка и исследования масштабных моделей натурных машин и аппаратов распределения удобрений;

- условия и результаты функционирования: машин и аппаратов для поверхностного внесения химмелиорантов;

технологии и агрегатов поверхностного внесения твердых органических удобрений с разделением фаз валкообразования и распределения валков удобрений;

рациональной технологии и агрегатов внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений и химмелиорантов;

- рекомендуемые технологии и модели машин для внесения удобрений, их экономическая эффективность и методика расчета технологических, конструктивных и кинематических параметров машин и их рабочих органов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, шесть разделов, обще выводы, приложения и содержит 254 страницы машинописного текста, 71 рисунок и 48 таблиц. Список литературы включает 32? наименований. В приложениях на "138 страницах приведены данные экспериментальных исследований, программы для ЭВМ, документы, отражающие уровень практического использования результатов исследований, копии авторских свидетельств и патентов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение содержит краткое изложение вопросов исследуемой проблемы, сущность выполненной работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе " Состояние проблемы и задачи исследования " дано обоснование основных направлений исследования. По данным почвоведов каждый третий гектар пашни имеет повышенную кислотность, низкое содержание гумуса, фосфора и калия, что лимитирует урожайность на этих землях.

Для снижения кислотности почв до оптимального уровня и иод-держания в них бездефицитного баланса гумуса необходимы не только огромные запасы всех видов известковых материалов и органических удобрений, а также рациональные технологии и эффективные технические средства для их внесения.

Система машин и комплексов на 1986-95 гг предусматривала производство 75 наименовании технических средств для внесения минеральных удобрений и химических мелиорантов, 35 машин и приспособлений для внесения твердых и жидких органических удобрений, реализовать которую, как известно, не удалось. Кроме того в действующей Системе машин отсутствовала перегрузочная технология внесения твердых органических удобрений из-за недостаточных научных проработок этой технологии. В технологических комплексах не представлены операции по заделке удобрений, вносимых поверхностным способом. Это, по нашему мнению являлось серьезным упущением действующей Системы машин, так как от рациональных приемоЕ, способов и сроков заделки зависит накопление питательных веществ в почве и их отдача растениям, а также соблюдение требований экологии.

Рабочий процесс аппаратов для Енесения удобрений принято рассматривать по элементам:

- бункеры ( емкости ) с питакмце-направляющими устройствами;

- аппараты для внесения удобрений;

- распределение удобрений по поверхности и оценка качественных и количественных показателей работы.

Обоснованию оптимальной грузоподъемности машин или грузовместимости бункеров по различным критериям посвящены работы М.Г.Догановского, С.И.Наэарова, М.А.Кийслера и др., а совершенствованию питающе-налравляющих устройств - М.П.Другова,А.В.Михее-

ва, С.Д.Полонецкого, В.П.Шебалника, В.А.Михайленко, В.С.Сергеева, А.А.Смолева, Л.К.Ванды, А.П.Корабаницкого, В.А.Черноволо-ва, Ю.И.Якимова и др.

Процесс движения удобрений по лопастям роторных аппаратов изучен в работах П.М.Василенко, М.Г.Догановского, В.В.Рядных, И.Н.Морина, С.И.Назарова, В,Н.Четверни, А.П.Жилина, М.С.Хоменко, В.Л.Елисеева, М.П.Сергеева, А.Х.Хабирова, М.А.Кийслера и др.

Свободный полет удобрений в сопротивляющейся среде рассмотрен в работах В.А.Волкова, Е.В.Козловского, Е.А.Губарева, К.П.Егоровой, А.А.Кукибного, С.Д.Полонецкого, и др., а распределение удобрений по поверхности - В.А.Кушилкина, В.А.Скользаева, В.А.Черноволова, А.П.Жилина, В.В.Рядных, И.В.Румянцева, А.А.АНто-ненко, и др.

Методам оценки качества распределения удобрений посвящены работы Я.Озола, Ю.И.Якимова, ¡0.А.Капустина, В.Я.Слободюка, Ю.В.Шмонина, Н.М.Марченко, И.П.Полканова, И.Г.Каллана.

Исследованию сменного оборудования к кузовным машинам для внесения извести посвящены работы М.Г.Догановского, С.И.Назарова, З.н.Козака, И.Г.Каллана, И.В.Румянцева, В.И.Якубаускаса, Н.Г.Красникова, Ю.Т.Фарикюка.

Экспериментально установлена возможность пневматического внесения в почву аэрируемых минеральных удобрений и извести-пушонки, однако сведений по этим вопросам в литературе почти нет.

Эффективное использование ТОУ в условиях интенсивного земледелия возможно при соблюдении доз и сроков внесения удобрений под зерновые культуры в паровое поле и сроков их внесения с учетом природно-климатических условий зоны, равномерное распределение удобрений по площади поля и своевременная их заделка; проведение работ в оптимальные агротехнические сроки.

Обоснованию технологий и параметров машин посвящены работы Н.М.МАрченко, Н.И.Хоренко, В.В.Рядных, Ф.С.Завашппина, А.В.Дьяч-кова, й.В.Черфасова, Э.Н.Попова, В.В.Воропаева, М.Г.Мацнева и др., а обоснованию параметров рабочих органов кувовных машин -В.Р.Лаврова, Я.Г.Озола, Г.П.Варламова, В.Л.Сахарова, Г.В.Базуно-ва, Г.В.Оседич, А.Е.Шебалкина, Н.В.Павлова, И. Р.Размысловича, М.И.Горшкова, В.В.Ловкиса, С.А.Пахуты и др.

Исследованием и обоснованием параметров валкователей-разбрасывателей занимались Н.З.Макеев, Н.И.Кучмасов, А.В.Дубов, А.И.Дементьев, А.Е.Зайцев, Н.А.Исрафилов, Н.К.Линник, Ю.И.Лунев,

А.П.Дьячков и др.5 а оценкой показателей работы машин - б.И.Яку-баускас, Н.И.Марченко, В.А.Харламов, А.Р.Якобсон, Я.Г.Оэол, А.Н.Симоненко, Г.И.Личман, Н.К.Линник и др.

Прогрессивные технологии содержания общественного скота в 80ых годах создали проблему утилизации животноводческих стоков, ежегодные объемы которых превышают 940 млрд. тонн. Для эффективного использования ЖОУ в условиях интенсивного земледелия необходимо равномерное их распределение по площади поля, оптимальная глубины заделки, оптимальное пространственное размещение удобрений относительно корневой системы, сокращение сроков от внесения удобрений до использования их растениями. Выполнение этих требований с учетом почвенно-климатических условий, биологических особенностей сельскохозяйственных культур и доз самих удобрений обеспечиваются приемами внутрипочвенного ( локального ) внесения бесподстилочного навоза.

Обоснованию технологий и конструктивных параметров машин посЕЯщены работы Е.В.Козловского, М.П.Другова, В.В.Рядных, Н.Ф.Скурятина, П.Г.Акулова, Н.А.Петухова, О.С.Бардахивского, Б.А.Нефедова, М.Г.Кутищева, Ю.А.Кочинова и др., а распределению удобрений, принудительно нагнетаемых в слой почвы - А.Н.Пилипен-ко, Г.П.Оганесяна, А.Я.Каинсона, В.М.ВерхоЕского, С.А.Доброхотова, В.К.Грачева, В.В.Михеева, А.С.Архипова и др.

Анализ литературных источников показал, что наряду с глубокими исследованиями отдельных технологий и технических средств внесения удобрений и химмелиорачтов до настоящего времени не установлены комплексные критерии оценки технологической эффективности машин.

Выполненные ранее исследования не составляют единой системы моделей функционирования технологий, позволяющей обосновать рациональные критерии технологической и техника-экономической оценки агрегатов.

Для решения поставленной проблемы предусматривалось выполнение следующих основных задач исследования:

1.Разработать систему моделей и выбрать критерии оценки эффективности машин для внесения удобрений, обеспечивающие оптимальные условия их функционирования.

2. Теоретически обосновать наиболее рациональные технологии, состав и структуру технических средств для поверхностного и внутрипочвенного внесения химмелиорачтов, поверхностного внесения

твердых органических удобрений и внутрипочвенного - жидких органических удобрений.

3. Разработать классификацию, математические модели рабочих органов машин, методику расчета, повышающих качество распределении удобрений и эффективность их работы.

4. На основе теории подобия разработать критерии физического моделирования рабочих процессов машин и их рабочих органов с целью построения масштабных моделей машин и аппаратов для испытания их в лабораторных условиях.

5. Экспериментально изучить движение частиц и потока материалов в лопастных колесах, исследовать в лабораторных и полевых условиях технологии, машины и аппараты для поверхностного внесения химмелиорантов, твердых органических удобрений и внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений.

6. Разработать и рекомендовать методику расчета технико-эксплуатационных , конструктивных и технологических параметров машин для внесения удобрений с использованием ЭВМ.

?. Произвести оценку эффективности научных разработок и внедрить основные результаты исследований в производство и в учебный процесс.

Во втором разделе " Теоретические изыскания оптимальных технологических решений процессов внесения удобрений методами моделирования. " изложены основные принципы и методы моделирования и оптимизации технологий, технических средств и конструктивных параметров рабочих органов машин. Приведены критерии подобия физического моделирования рабочих процессов машин.

Оценка эффективности любого объекта рассматривается как операция анализа соответствующих критериев, определяющих характер функционирования объекта в условиях нормального функционирования. Критерии эффективности представляют собой, как правило, математические зависимости, которые заменяются более общим понятием модель, а ряд зависимостей трактуется как система моделей.

Система моделей при оценке эффективности объектов техники занимает особое место в группе математических моделей. Такие системы представляют собой группу технике-экономических зависимостей и ограничений, определяющих эффективность функционирования объекта или составляющих его элементов.

При формировании критерия эффективности необходимо принимать во внимание все многообразие определяющих факторов: технических

параметров, условий производства, эксплуатации и др. Критерий должен обеспечивать получение обоснованных рекомендаций для выбора рациональных техника-эксплуатационных параметров машин, совокупность которых определяет ее технико-экономическую основу; соответствовать цели, достигаемой в результате применения технических средств; иметь иерархическую структуру, обеспечивая включение частных критериев в более общие.

Наиболее полно отвечает рассмотренным требованиям критерий приведенных удельных затрат, как один из главных технико-экономических показателей, комплексно отражающий уровень текущих и капитальных затрат:

Ппр.уд - Суд + ЕКуд, (1)

где себестоимость единицы продукции (прямые эксплуата-

ционные расходы), руб/га, руб/т_; С - часовая стоимость эксплуатации, руб/ч; И - производительность агрегата, га/ч, т/ч;

удельные затраты капиталовложений, руб/га,руб/т; Ц - расчетная стоимость машины, руб;. Т - время работы машины в году, ч; Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

В качестве удельных показателей для оценки технико-экономической эффективности машин в некоторых случаях используют такие, как энергоемкость, металлоемкость и другие, но комплексную оценку эффективности дает обобщенный критерий Пма. являясь эквивалентом

показателей энергоемкости и металлоемкости:

' (й

Ые

где энергоемкость процесса, кВтч/т; К'е - мощность двига-

теля трактора, агрегатируемого с рабочей машиной, кВт; удельная производительность, ч-1; 8 - масса машины,т.

Обобщенный критерий включает в себя те же основные техника- экономические и эксплуатационные параметры объекта, отличаясь от критерия приведенных затрат отсутствием эксплуатационных издержек и затрат на капиталовложения.

Производительность агрегата при формировании технико-экономических критериев является одной из важнейших зависимостей, определяющих эффективность его функционирования. Она объединяет и взаимосвязывает технико-экономические параметры машины и условия ее эксплуатации. Структура модели для расчета производительности определяется технологией рабочего процесса, условиями эксплуата-

ции и организацией работ.

Производительность агрегата за один час сменного времени определяется из расчета нормативов времени на обработку 1 га по Формуле: Тапч

' (3)

где Топ.ч - оперативная часть времени одного часа работы, ч; Топ,га - время обработки одного га, ч/га; Оперативная часть времени одного часа работы агрегата: ТоП.Ч - 1 - С 1хо + ^.физ )> а время обработки одного га при внесении удобрений:

Топ.га ~ Тр.га + Тпов.га + Тзагр.га + Тпер.га> (4)

где Тр.га ~ время рабочих ходов, необходимое для обработки 1 га, ч/га; Тпов.га, Тзаг.га, Тпвр.га - время, затрачиваемое на повороты, загрузку, перегрузку удобрений и переезды при обработке 1 га, ч/га. Таким образом, производительность агрегатов для внесения удобрений аа 1 ч сменного времени определяется моделями, приведенным в табл.1.

Мощность двигателя трактора, необходимая для агрегатирования с машиной для внесения удобрений, имеющей определенные технике- эксплуатационные параметры, составляет:

Ив - Нл + Ь'еом.ТР + (9)

где Ыд - мощность двигателя трактора, необходимая для агрегатирования с рабочей машиной, кВт; Мвом.тр " мощность, потребная на привод выгрузного транспортера кузовных машин или на формирование валка ТОУ, или создание необходимого избыточного давления в системе гидроаэротранспортирования удобрений, кВт; Ыра -мощность, затрачиваемая на привод рассеивающих, распределяющих, ваделывэзптх рабочих органов, кВт. В развернутом виде мощность двигателя трактора, агрегатируе-мого с рабочей машиной, представлена моделями в табл.2.

При сценке по обобщенному критерию эффективности условие определяющее лучший вариант машины, имеет вид:

Пте -* ПщЬпш,

причем ПыаЬшп соответствует типораэмерной группе машин с оптимальными техническими параметрами.

На примере машин для Енеоения ТОУ, используя данные каталогов и формулы ( 5-8, 10-16 ) системы моделей, нами произведены расчеты для наиболее вероятных условий работы агрегатов и преде-

Система моделей для определения производительности машин для внесения удобрений

N Наименование машины Производительность, га/ч

1 Кузовные машины для внесений твердых минеральных, твердых органических удобрений,извести, мобильные валкообразователи -1-(Ъо ^сри,- (5) о,гвм 21.6 г*7&р л а V** 1 а р

о Валкователи-разбрасыватели твердых органических удобрений из куч (1гя + . , ' 21,бра,уВр ? врЪО.

3 Роторный разбрасыватель твердых органических удобрений из валка . , 1 - Ито-+Тфи!) ** > , и.е . Тпы о,1 а,^ 2г,бг°'7Вр ' р

4 Комбинированный агрегат для внутрипочвенного внесения ЖОУ, извести-пушонки о,/вм 21,бр°'твг л а р

где Од _ масса кучи удобрений, кг

Система моделей для определенна мощности двигателя трактора» агрегатируеиого с рабочей мааиной

N Наименование машины Мощность двигателя трактора, кВт

[ Кузовные иавинн для внесений твердых нинеральшх удобрений и извести N inJ^Me. + 0,279?.ю-у'^ав* ^ 0)5,0-^хтаРлГех ЗбЫИтЧяи gff~t ltd , '¿-'к J, MOl L°-a7( )J i-'0 ¿в I «„if- U

2 Кузовные машины для внесений твердых органических удобрений и непылящей извести Д, faKo&Yp fi Q Gr-tftSx Hi Urn* ft MSpVp/c'* Ne~ jtizqrl«» tozqr fy"t?0« Js + (j j t2,7CoT?K&JtruJz :>0.00027МаМКя ЛГ (аР-и)г OJS(Bf-Ls) 7 t,5 20ЧГ1Т IrSlnty, '"i-VCsj'fo'«-'/) ' Cos ISeM

3 Валкователь -- разбрасыватель твердых органических цдобрений v (Ъ<2к+2^Г»НкРктСаГк}Ур 2,002 J67jnri?«« ^7,г , -7 ,4*°» 2 , (12) I L 72i ■ /О 7MB? Vp Kn / 8? , 0,7S . rieSir,2/. I * * кп

4 Мобильный валкообразователь твердых органических удобрений w /«KsQVp ¿й + ббп-ГувкНиттф м Bp Vp-io'*

5 Роторный распределитель твердых органических удобрений + Z.OOI -t 2,?2S-!0-7MBPVPKn(Bl Ш B) f

6 Комбинированный агрегат для внутрипочвенного внесения видких органических цдобрений Ne-fnK0avfi P8,V,M .ЛврУр 367,2 fJr^uM j,6 ¡CyfOty/feoM Wl-3,6

? Комбинированный агрегат для внутрипочвенного внесения извести-пушонки * iir^r* *9 * В? Шн (16 > J67.2^rfju„ Цк^еон1- о,&ТмР»' ' ' юг-3,6

Характеристика машин для внесения твердых органических удобрений и показатели кх эффективности

Техническая харктеристика Показатели эффективности

N. Тип Масса Грузо- Доза Рабочая Рабочая Произво- Удельная Удельная

мавшны подъем- внесе- скорость ширина дитель- энерго- произво-

маяины ность ния захвата кость емкость дитель-

6, в, н, и, Й Н. Нуд, ность Пме, К Лр

т Т т/га кк/ч и т/ч кВтч/т Нуд ,ч"' кВтчУт

1 Квзовнне 1.8 7.0 40 10 7 0 18.28 1,91 10,16 0,19 1,12

2 прицепы н 5,325 16,0 40 7.5 25,6 ■> ?? 4,81 0,46 2.7

3 полуприцепы 3,75 11,0 40 10 7,0 29,0 1,31 7,73 0,17 1 л

4 8,2 19,0 40 10 7,0 24,0 1,77 2,93 0,6 3,53

3 1,94 6,0 40 10 8,5 11,0 2,16 0,71 0,38 2,24

8 2,75 4,0 40 10 5,0 5,7 1.3 2,07 0,63 3,7

? 2,74 4,0 40 !0 5,0 3,8 1.1 2,55 0,43 2,53

8 4,08 9,0 40 10 9,0 23,0 Н 54 5.64 1,16 6,82

9 1,40 4,0 40 10 5,0 5,7 6.1 4,07 1.5 8,870

10 3,75 10,0 40 10 15,0 54,4 0,7 12,0 0,05 0,29

И Роторные 1,5 _ 40 5,55 25,0 468 0,26 312,0 0,0008 0,0047

12 разбраенватели 1,0 - 40 5,3 20,0 352 0,18 352,0 0,00045 0,0026

13 Валкователи- 3,0 — 40 4.5 25,0 235 0,516 78,3 0,0063 0,037

14 разбрасыватели 1,05 - 40 3,2 15,0 150 0,368 136,4 0,0027 0,016

п = 14 Потер = 0,43 Кср = 0,93 £Пм» = 6,03

тавлены в табл.3, по данным которых построен график Пне - Г(У) ( рис.1 ).

В табл.3 коэффициент КПр рассчитан по формуле

_ Пне, (1?)

где П№1 ~ показатель эффективности для оцениваемой машины;

Пыйо ~ показатель эффективности для машины - э-талсна.

Кривые (рис.1), построенные нами по средним тачкам совокупности и обозначенные индексом IV. будут определять для данных условий некоторую группу машин среднего уровня; зоны III-и V характеризуют- малины, имеющие технический уровень соответственно выше и ниже среднего. Машины, по совокупности основных технических параметров находящиеся на уровне лучших образцов, располагаются на огибаядак кривых II. Перспективным образцам техники соответствует зона I. Это зона новых технических решений. Статистические характеристики, определяющие указанные границы, можно установить на основании общих положений теории вероятностей. Количественная оценка с учетом среднего уровня объектов возможна на базе коэффициента Кср: _ п

представляющего собой отношение показателя П№с» » который рассчитан как среднее значение Пкси в дачной типорагмерной группе, к показателю Пкео«, располагающемуся на огибающей кривой II, Как видно из таблицы и рисунка, к перспективным образца},! следует отнести мобильный валкосбразователь 0.-10т ШРТ-10В) и роторные вал-кователи-разбрасыватели (3-1,05т (РУН-15А), 0-3, От- ( РУН-Ф-15В ), у которых кпр < КСр. Однако предпочтение следует отдать модернизированным образцам роторных разбрасывателей РУН-15ВМ и РУН-Ф-15ВМ, работающих по двухфазной перегрузочной технологии с мобильными валкообразователями ПРТ-10В. Машины грузоподъемностью 11,0 и 7,0 т соответствуют среднему уровню и не являются перспективными .

Сельскохозяйственные агрегаты работают в условиях изменяющихся внешних воздействий, обусловленных многочисленными и разнообразными факторами. Применительно к машинам для внесения удобрений такими факторами являются площадь полей, физика-механические свойства удобрений, конструктивные и технологические параметры агрегатов и их рабочих органов и в конечном итоге - переменные, характеризующие качественные и количественные показатели работы

агрегата.

Структурная модель включает экономике-математическую модель функционирования агрегата I, конструктивно кинематическую модель рабочих органов II и технологическую модель процесса распределения удобрений III ( рис.2 ). Определение операторов Ai - А& носит самостоятельный характер и осуществляется с помощью ЭВМ. Оператор ко представляет приведенные затраты

где и - часовая стоимость эксплуатации, руб/ч

C-S+R+Г+Пх, где 3 - заработная плата обслуживающего персонала, руб/ч; R -сумма отчислений на полное восстановление, ремонт и техническое обслуживание, руб/ч; Г - затраты на горюче-смазочные материалы, руб/ч; П;< - затраты на хранение агрегата, руб/ч.

Ce U^KrN.ar + L,K„K«Qa„ + КгЯг„* Ns+m> ^

удельные затраты капиталовложений составляют

Используя уравнения ( 1, 5...8, 10...16, 19, 20 ) и нормативно-справочные данные, данные характеристик полей, погрузочного оборудования, технологии и организации работ применительно к условиям Предураяья находим для заданных условий эксплуатации значения основных технико-эксплуатационных параметров Зрац, Vpau, при которых удельные приведенные затраты будут минимальными. Для этого составили алгоритм экономико-математической модели агрегата, программы для ЭВМ и произвели расчета для каждой технологии и группы машин в ней. Результаты расчетов представлены на рис,За, б, ив табл.4; 5,

Как видно из рис.За и табл.4 эффективным в группе самоходных машин является навесное оборудование типа КОД на базе трактора Т-150К с двумя аппаратами распределения удобрений. В группе полуприцепов предпочтительнее оказалась машина на базе ПРТ. При этом хорошие ходовые качестве! обоих вариантов малин и высокое расположение роторов над опорной плоскостью позволяет использовать их на известковании круглый год. На малых площадях полей целесообразно использование машины на базе РОУ ( МТТ-7 ).

Как видно из рис.36 и табл.5 эффективной при однофазной технологии является работа кузовных машин оснащенных роторными аппа-

6,5 6,0-s.s

504.54.0 2.0

1- M-4 т/га,

Bp=14 M, 3, M-10 т/га Bp-10 m

M-6 т/г, Br,»10 m

1. M-4 т/га, 2. 3, M-10 т/га

rôt У. 5

S. С

es s. с

75

i i /

У

Nr- у

iN

ic ■ /г i т, M - 60 т/га

- i з

г ч

' î s

e ч ь

S 7

s с- H

+ 7 9

S ■№

1

t

' pM

3 S 7 S V/

Q - 10 ?, M - 40 т/га

Рис, 3 Изменение приведенных затрат Пуд в зависимости от

Ч.. Ер.« Ъ для Г - 13,1 га а) при внесении извести-пушонки, 5 - 8,5 км; 5) при внесении твердых органических удобрений,5 - 0,4 км

Тасишцз 4

Эффективность работы машн при поверхностном внесении в почву извести-пушонки Г - 13,1 га, 3 - 8,5 км, М - 6000 кг/га

Наименование машин

Показатели, На базе автомо- На базе трактора Полуприцепы типов

размерность биля Г - 150К

ЗиЛ- Урал- с одним с двумя ВС1 МБУ ПРТ Р0У

МЙ-БББ 5557 аппаратом аппаратами

Ц, т 4 ( 6 6 4 3 10 6

Ур, км/ч 13 13 ■1 ОА 13 13 13 9 9

Вр, м 8 12 6 10 3 10 10 8

V/, га/ч 0,66 1,48 0,39 1,23 0,664 1,19 1,33 0.88

С", руб/га 2,74 3 2 3,57 3,97 2,74 4,60 4,36 2,94

Ме, кВт 58,0 145,6 ■38,1 84,56 58 115,3 102,15 60,83

Ппр,УД.руб/га 4,95 5,45 4,94 Сл , /' о } О О 4,69 3,95 3,04

Ппр.Ул,РУб/т 0,626 0,613 0,823 0,62 1,21 0,667 0,495 0,72

Ми уд, КВТЧ/Т 14,64 12,07 16,5 10, У£ 14,55 16,28 12,8 11,52

Чг уд5 кг/т 3,60 3,04 4,16 2,75 3,67 4,1 3,22 2,9

С - в цена;-: до 1991 г.

- 20 -

ратами распределения ТОУ под углом метания 25°.

Двухфазная технология внесения ТОУ выгодна при разделении фае валксобразования удобрений и их распределения. При этом удельные материальные затраты низсе в 1,4, энергозатраты в 1,7 раза в сравнении с валкоьателем-разбрасызатедем, а топливная экономичность составляет 0,289 руб/т вносимых удобрений.

Таблица 5

эффективность работы машин пои поверхностном внесении ТОУ Г - 13,1 га, Б - 0,4 км. М - 4000О кг/га

Показатели, размерность Наименование машин и аппаратов в технологии

Однофазная технология Многофазная т6кнология

Кузов с оараоанно лопастным метателем Кузов с роторным метателем в— п Кузов и тхзтооным метателем ро ^^ Баянова-тель -разбрасыватель Мобильный обрагсша-те ль Роторный разбрасыватель

0. >5 Ур,км/ч Вв ,м П,руб/г; 'а1 ,га/ч ,к8т Ме.уд. кВтч/т "уд > руб/т чг.уд> кг/т 10 я 10 1 6,59 0,91 94,34 2,59 0,18 0,653 10 Б 10 9,45 1,11 89,6 2,02 0,214 0,605 10 6 12 8,25 1,19 69,44 1,46 0,173 0,357 4 7 22 6,29 1.16 •Ц Р| >? 2,515 0,136 0,633 10 12 25 7,0 2.21 112,7 1,275 0,079 0 0 -1 п А ^ 25 3,0 15,59 107,0 0,172 447 0,0048 О'"' 354

Рабочий процесс в роторных аппаратах машин для внесения удобрений характеризуется наличием трех фаз: - движение массы удобрений в лопастном колесе; - свободный полет частиц после отрыва в сопротивляются среде: - распределение удобрений по поверхности ( операторы Аз - Ае ркс.2 ).

Детерминированные модели движения удобрений в роторных рабочих органах представлены в табл.6. Для обеспечения наибольшей ширины полосы рассева удобрений роторными аппаратами необходимо ориентировать вектор Уа абсолютной скорости сбрасываемы;', части перпендикулярно продольной оси машины. Следовательно, оптимальным режимом следует пригнать такой, когда сбрасывание удобрений будет

Детерминированные модели движения удобрений в роторных рабочих органах

исъ врзшения Диск, колесо Модели

Дифференциальных уравнений Относительного перемещения, скорости

Вертикальная Плоский

' Со! ? 1 Л-"Л (21)

Конусный с плоским! лопастями Сы<р ' Сыу 3 шу л ¿V 7 1223 г/ /1 со /ЬАг / -А^и^к (23.) Д 'Сеу С ;

Наклонная Плоскии, Лопастное колесо ШГ&Ше^'+Ьё*«* Л. „..

Таблица 6 (продолжение)

Ось вращения Диск, колесо Модели

Дифференциальных уравнений Относительного перемещения, скорости

Горизонтальная Лопастное колесо, барабан yO^fOjx'-oSX-O,^, " Cosf L и у/_ п со htM, -А> /Л,,

Вертикальная Конусный с криволинейными лопастями р" ^2fC0p' - Acóв A - ^fffaf/pj/^/^'j Cc-ct^T п Р<-Р° г \ fj'**'. \ ~A¿CJÍ/) п J р< Ро rbe^'+hé*"**', Г COi jB¿- i pi^/bCJ' Л,A? frb/C*t, --W,, Г Coy Л 1 ' ■

происходить ка дуге поворота диска '¿тс/В.

Для аппаратов с вертикальной ( наклонной ) осью вращения уравнение направленности броска имеет зид при Зт^л'/Е с плоскими лопастями

.- ■ — = ЪЩЩЩ)= - -!.2У)

с криволинейными лопастями и конусным диском

ы ___, ?)=

(30)

Для аппаратов с горизонтальной осью вращения при 0 < ?ч < 40" ..

ип&г _ ул /у--.

Безразмерные величины Ж. , ^ , ^ в формулах !. £у • . . 31 > представлены в табл.6, Установив'пределы иамакення переменных й, (¿1. 5, Зо, Ф- составили алгоритм к программы решения задач на ЭВМ. Результаты расчетов з виза номограмм безразмерной величины

для плоских конусных дисков и лопастных колес представлены на рис.4.

При известной ширине Вр полосы рассева дальность полета удобрений определяется: для лопастных барабанов

/х" — - ' |

для роторов ^ ^ 6р -А J ^

где Ь6 - длина лопастного барабана, м? А - междентровое расстояние лопастных колес, м, а начальная скорость схода частиц с плоского писка .

- 25 -

конусного ( наклонного ) диска JT Кх i

, Lx: Кп К у

~ГШГ~ ~ Vo СмМйгс fy (• ^ Sitr/o)I=*

' Ку§ _, ( 34)

где z£i, ъ-skLZL ,

fie

Для роторов с горизонтальной осью вращения начальная скорость У0 броска составляет

V» " (¿ ~%7r¿x ) ■ í 35)

Решение равенств (34; 35) на ЗШ позволило построить графики V0 - í(Lx, Кп, So» H), по которым выбираются значения скорости vQ сбрасываемых частиц для установленной ширины Вр полосы рассева.

С целью сокращения ватрат труда, времени и средств при исследовании технологий и машин для внесения удобрений использовано физическое моделирование рабочих процессов с получением критериев и индикаторов подобия. На их основе были разработаны, построены масштабные модели машин и их рабочих органов и испытаны в лабораторных условиях. При этом идентичность моделей машин и рабочих органов может быть оценена коэффициентом идентичности ñu.

Vu

где Ун, VM - натурные и модельные значения коэффициентов вариации сравниваемых величин.

В третьем разделе " Экспериментальные установки и методика исследований " дано описание броскового аппарата с «сменяющейся геометрией рабочих элементов ротора, моделей машин для внесения минеральных удобрений и ивЕести, твердых и жидких органических удобрений, а также обоснование параметров основных рабочих органов.

При исследованиях использовались как стандартные, так и частные методики и применялись серийные приборы и оборудование.

Частные методики разработаны для снятия характеристик потока удобрений в факеле разброса, количественной и качественней сценки прямоточного распределения жидких органических удобрений.

При исследовании применялись методы физического моделирования процессов, регрессионный анализ, статистические и численные метода с использованием ЭВМ.

В четвертом разделе " Условия функционирования агрегатов для внесения удобрений и химмелиорантов " изучена характеристика сельскохозяйственных угодий Пермской области и на основе выборки площадей пахотных земель установлена модель распределения площадей пашни по закону гамма-распределения

где /<-—■-/, F-среднее значение площади поля,га; D-дисперсия,га".

Средние расстояния S внутрихозяйственных перевозок в зависимости от земельной площади хозяйства и удельного веса пашни, а также расположения центральной усадьбы б контуре землепользования, определяются по выражениям:

для Fji-Q, 5EF

- усадьба в центре

S-i - 2,343 + 1,174F - 0,058F2 + 0,0014F3; Е - 0,0042")

- усадьба на продольной стороне участка I

S<¿ - 2,65? + 1,3?4F - 0,068F2 + 0,0018F3; E - 0,034? } (38.)

- усадьба на поперечной стороне участка

Зз - 4,221 + '1,847F - 0,079FZ + 0.0018F3; Е - 0,0028,

где Е - погрешность интерполяции.

В разделе также представлены основные характеристики физико-механических свойств известковых материалов к фосфоритной муки, твердых и жидких органических удобрений, биогумуса, приготовленного из субстратов на основе куриного помета и кавога крупного рогатого скота.

В пятом разделе " Результаты моделирования технологий и средств механибаши внесения удобрений " изучен характер поведения материала в лопастном колесе ( рис.5 ) с помощью скоростной киносъемки с частотой 600 кадров/с. Кинояросмотр и покадровая раслифровка большого числа записей позволила выявить и изучить ряд характерных случаев движения частиц в лопастном колесе.

При звсде частицы и гакватывании ее лопастью ( рис.5а ) она движется по траектории совпадающей с теоретической ( погрешность 4% ). При попадании частицы на ребро лопасти ( рис.56 ) она увлекается в маулопастной канал и сбрасывается последующей лопастью, превышая несколько угод сбрасывания.

Временной анализ позволил определить скорость схода частиц с лопасти, которая составила по данным киносъемки 22,8 м/с. Расчетное значение для экспешментального потопа при - 2.9 составляет

Г/Ю

24,6 м/с без учета сопротивления воздуха.

Для изучения движения потока материала ( семян пшеницы ) в лопастном колесе выбрали отклоненную Еперед лопасть под углом СС1-ЗСР, Ух~0,4г1Ы_, !Рд-2Е° нашли безразмерный параметр - 1,34, обеспечивающий оптимальный режим, и организовали загрузку лопастного колеса в IV квадранте обечайки а-Ь с углом сектора равном 95° ( рис.5в ).

Наблюдения за движением потока материала в лопастном колесе с помощью электронного стробоскопа и скоростной фотосъемки показали, что материал подается по всему сечению выходного окна а-Ь питающего патрубка и сбрасывается по траекториям, близким к оптимальным.

Для изучения закона распределения твердых органических удобрений в факеле разброса был изготовлен экран, состоящий из девяти кассет с мешочками. Сечения каждой кассеты 20 х 5 см. Экран с кассетами ставился на расстоянии 40 см от места сбрасывания удобрений и при проходе модели машины вдоль экрана, кассеты принимали удобрения в меиочки, содержимое которых взвешивалось.

Обработка результатов наблюдений в соответствии с критериями согласия Р{А)-0,84 и Р;Л)-0,99 позволяет утверждать, что величина потока удобрений в факеле разброса подчиняется нормальному закону распределения с средник! значением й - 20,8 см, средним квад-ратическим отклонением бь - ±8,67' см и коэффициентом вариации \Ъ - 41 .,57%.

При использовании транспорхно-технологических машин МТТ (ПРТ) для поверхностного внесения извести установлено, что при движении выгрузного планчатого транспортера со скоростью 0,0306... 0,065 м/с вся масса материала, находящаяся в кузове, перемещается к разбрасывающим устройствам.

Для предотвращения этого необходимо устанавливать в кузове решетчатое дно-дозатор, параметры которого были установлены на модели и показали снижение усилия протяжки на 35. ..40% с выгрузкой той части извести, которая расположена ниже дна-дозатора.

На рис.6а изображена задняя часть машины ПРТ-ЮИ с решетчатым дном-дозатором и ротором в виде конусного диска с плоскими лопастями, а на рис.66 - модель разбрасывающего аппарата, выполненная в масштабе К1~0,25.

В качестве материала при полевых испытаниях использовалась известь-пушонка влажностью Уо-4,40...4,5% с коэффициентом трения

в

Ркс. 6 Рабочие органы и машины для внесения удоорений а> натурный вариант ротора с конусным диском; 5} модели ярусного ротора;

б) двухступенчатые лопастные колеса роторного райбрасыватоля

f 2.-0,73 с средним значением парусности Кп-0,37 м-1 для фракции 0,5...1,5 мм. Рабочая скорость агрегата составляла 0,53 м/с, частота вращения роторов 450 мин""1, высота высевной щэли 180 мм. При этом расчетная ширина полосы рассева В0 составляла 12,15 м.

Результаты испытаний показали неравномерность Vq распределения извести без перекрытая 76,58% с перекрытием 0,5 - 29,07%. При этом доза внесения составила 3713 кг/га, общзя ширина полосы рассева - 10,5 м. Разница с расчетной объясняется тем, что гидромоторы весьма чувствительны к большим подачам и снижали частоту вращения с 450 до 400..:410 мин-1.

В лабораторном эксперименте использовали известь-пушонку с диаметром частиц менее 1,5 мм углом трения ф-33° и коэффициентом парусности Кп-0,32...0,6 м-1. Неравномерность распределения без перекрытия составила 60,3%, с перекрытием 0,5 - 24,9%, а ярусный аппарат без перекрытия показал неравномерность"32,5% и ширину полосы рассева в переводе на натуру 12,9 м.

В качестве критерия неравномерности распределения удобрений в этих экспериментах отработан коэффициент вариации Vg веса удобрений, улавливаемых противнями.

Коэффициент идентичности процессов распределения удобрений натуры и модели определен по формуле (36) и составил Ди-0,787.

При поверхностном внесении твердых органических удобрений ( Т0У ) эффективной является двухфазная технология, осуществляемая валкователями-разбрасывателями РУН-15А, РУН-Ф-15В.

При вытяжке валка из куч массой 3...4 и 8... 10 т наблюдалась неравномерность их размеров, особенно по высоте валка Vh - 19,2 -20,6%, вследствие чего неравномерность распределения удобрений по ширине полосы рассева составляла 31,1.. .60,3?;.

Экспериментальный вариант двухступенчатых роторов (рис.бв) при испытаниях позволил повысить качество распределения удобрений на 2,5- 5%, производительность на 26,6% и снизить энергоемкость процесса на 13,4 - 17,4%.

Совмещение операций валкообразования и распределения удобрений при разбрасывании куч больших масс практически невозможно, а многократные проходы по кучам снижают эффективность работы агрегата. Поэтому при поверхностном внесении Т0У целесообразно разделение операций валкообразования и распределения валков.

Для этого были изготовлены модели мобильного валкообразова-теля на базе ПРТ-10-1 и ПРТ-10 и двухступенчатые роторы с желоб-

- 31 -

чатой формой лопасти ( рис.бв }.

Полевые испытания на торфе с плотностью 610...660 кг/м3, относительной влажностью 56...60% и коэффициентом парусности О,04...О,25 м-1 позволили получить валки с устойчивыми параметрами по размерам и плотности. Неравномерность размеров по ширине изменялась в пределах 5,8...8,4%. по высоте 14...£0,5%.

Неравномерность распределения удобрений из валков по ширине полосы рассева составляла 2?...74% без перекрытия полос и 23,1...38% с перекрытием 0,3...1,0 и ширине полосы рассева до 16м.

Степень идентичности Дц процесса распределения удобрений на модели и натурном образце РУН-15А с экспериментальными роторами составляла 0,845 без перекрытия проходов и 0,825 - с перекрытием Кпер-0,85.

Усовершенствовав кинематическую схему привода выгрузных транспортеров и вапкообразугацее устройство валкообразователя получили при очередных испытаниях неравномерность размеров валка по ширине 4,74%, по высоте - 5,74%, а неравномерность распределения валка по ширине полосы рассева 24,87%.

Исследования моделей валкообразователя и роторного распределителя в лаборатории показали высокую равномерность вытяжки валка с коэффициентом вариации размеров по ширине 2.0-4,47'% по высоте -4,4-11,6%. Неравномерность распределения по ширине полосы рассева с перекрытием 0,95-0,82 составила 18,72-22,0% при ширине полосы рассева 2,2-2,75 и ( 12-14 м для натурных условий ).

Распределение валка удобрений моделью разбрасывателя РУН-Ф-15В с двухступенчатым ротором и желобчатыми лопастями показало, что при коэффициенте перекрытия 0,28 и общей ширине полосы рассева 4,0 м средняя неравномерность распределения удобрений составляла 29,25%. При этом плотность распределения удобрений снижалась на ширине полосы от 2,0...2,6 м.

Двухступенчатый ротор позволял разбрасывать кучи массой не более 3...4 т. Для этого нужно заменить ступицы и колесо большего диаметра поставить первым, а малого - вторым и, наезжая задним ходом на кучи с разных сторон их распределять. При этом неравномерность распределения не превышала 68%, а общая ширина полосы рассева составляла 5,7 м ( £8,5 м для натурного образца ).

При формировании валков ТОУ б полевых и лабораторных условиях достигнута высокая степень идентичности их размеров, а при распределении валков по полю Ли - 0,704 С рис.7' ).

Обосновав эксплуатационные, технологические и конструктивные параметры агрегата для внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений ( ЖОУ ), била построена машина на базе РЖТ-8 с почвозаделывзющей приставкой ( модулем ), обеспечивающая внесение ЖОУ на глубину 10,.,16 см сплошным экраном. Заделывающий рабочий орган - стрельчатая лапа ¡шриной 410 ым, на стойке которой закреплена разливная трубка, соединенная рукавом с центральным прямоточным распределителем.

Исследовались три технологии внесения ЖОУ: прямоточная, перегрузочная и перевалочная. Наиболее рациональной из них является перегрузочная с четырьмя транспортировщиками-заправщиками, что вполне согласуется с результатами экономико-математического моделирования .

В результате полевых испытаний выявлены количественные характеристики неравномерности вьшива жидкости по патрубкам распределителя и качественные характеристики распределения ЖОУ по ширине полосы разлива и продольной устойчивости вылива. Неравномерность вылива жидкости по патрубкам 28,6Х, по длине - 19,63%.

Исследовано также влияние бесподстилочного навоза на урожайность и качество кормовых культур. Урожайность культур по геем способам внесения ЖОУ возрастала с увеличением дозы внесения и составляла 60,4...148% на горохо-овсяной смеси, 74,2%. на кукурузе при дове внесения 200 т/га.

При этом содержание нитратного азота в кукурузе в период уборки снижалось в 1,5 раза против 489 мг/кг в сравнении с поверхностным внесением ЖОУ в дозах 200 т/га. При внутрипочвенном внесении ЖОУ под горохо-овсяную смесь в дозах 160 т/'га содержание нитратного азота не превышало ПДК - 300 мг/кг. Годовой экономический эффект от предотвращаемого загрязнения окружающей среды составил 1080,4 рублей ( в ценах до 1991 года ).

В шестом разделе " Реализация результатов исследований и их экономическая эффективность " предложены рекомендуемые технологии и модели машин и агрегатов для поверхностного и внутрипочвенного внесения химмелиорантов, фосфоритной муки, твердых и жидких органических удобрений.

Годовой экономический эффект для рекомендуемых технологий и агрегатов может составлять для ПРТ-10М 0,779 тыс.руб, для ПРГ-10В+РУН-15 - 1,074 тыс.руб, для АБВ-3,6 - 50,2 тыс.руб, для РУП-8+КПЭ-3,8А - 78,6 тыс.руб. Суммарный эффект для всех раврабо-

3 2 / О

Г" —- 11: — — :

.....

— —; -Г" " \ т

—■ — \

■ -Ч ---

-- — — — -- — —

ди 8 6

2

О

/ 2 3 4.

%я*6/,9г -----(¡1*0,358г

Нолеоои /1аоора-

76.se % торный %*> 32,5%

О - - - -

---Ох= 2,87г

%=59,5~% Ли-0,78

----26 27 28 29

Vч=4б,5% ¿¡и-0,6/

— 1 1

\ --- Ч ч 1

- - в— V ---- --- • ч \ ег ""

-- --- -- — * ч

я: ч*

0,25 0,75 125____

8,75 925 9,75 Ь,м

д,-2.9г , 4^28,9%,Аи--0,65

п &

15 1,0 0.5 О

— /

Ч

1 п Ь 5 6 7 8 9 /0 Л/прот

/,37л, ¡0.39у, \Г*2в.6 %

Рис. 7 Графики распределения удобрений по ширине полосы рассева а) при внесении извести-пушонки; б) при внесении ТОУ; в) при внесении ЖОУ

сз со

танных агрегатов составляет 130,65 тыс.руб ( в ценах до 1991 г ).

На машины для внесения удобрений получены два авторских свидетельства N 1071244 от 8.10.83 г, N 1440394 от 1.08.88 г, На рабочий орган разбрасывателя органических удобрений - патент N 2009627 от 30.03.94 г. Положительные решения о выдаче патентов на валкообразователь органических удобрений от 13.02.96 г, на устройство для внутрипочвенного внесения мелиорантов и пылевидных удобрений от 27.10.95 г, на устройство для разделения потока материалов на размерные фракции от 26.03.97 г и свидетельство на полезную модель: рабочий орган к машинам для поверхностного разбрасывания минеральных удобрений, извести и семян от 18.10.96 г.

Разработана и предложена методика расчета технологических, технико-эксплуатационных, конструктивных параметров машин и их рабочих органов с использованием ЭВМ.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

1. При разработке зональной Системы машин и технологий оптимальный набор машин для внесения удобрений следует определять с помощью обобщенного показателя Пне, отражающего их энергоемкость и металлоемкость и показателя приведенных удельных затрат ППр.уд> устанавливающего рациональные технико-эксплуатационные параметры агрегатов.

2. Экономикс-математическое моделирование технологий поверхностного и внутрипочвенного внесения удобрений с. использованием ЭВМ позволило выявить ка этапе разработок наиболее эффективные технологии и рациональный набор агрегатов:

- при внесении извести-пушонки по прямоточной технологии -самоходные машины на базе трактора Т-150К и полуприцепы МТТ с наименьшими приведенными удельными затратами 0,б2руб/т и 0,495руб/т

- при внесении твердых удобрений по прямоточной и перевалочной технологиям - двухфазная с разделением фаз ванкообразования и распределения удобрений с экономией приведенных затрат на 53%, по удельных энергозатрат на 44%, а топлива на 0,290 кг/т;

- при внутрипочвенном внесении удобрений - перегрузочная технология с заправкой рабочей машины - в " борозде ",

3. В соответствии с предложенной классификацией роторных рабочих органов, дискретными моделями рабочего процесса и оптимизацией режимов их работы разработаны программы и произведены расчеты на ЭВМ с построением номограмм безразмерных конструктивных.

кинематических и технологических параметров роторов, служащих основанием для их расчета.

4. Физическое моделирование рабочих процессов машин для внесения удобрений и полученные на его основе критерии подобия позволяли построить масштабные модели машин, их рабочих органов и подобрать рабочую среду для проведения исследований опытных образцов в лабораторных условиях, сокращая при этом время, энергию и средства при исследованиях.

5. Экспериментальные исследования позволили установить:

- достоверность теоретических исследований движения частиц и потока материалов в лопастном колесе с помощью скоростной киносъемки. а также выявить рациональные зоны подачи материала в лопастное колесо;

- надежность и удовлетворительное качество работы транспорт-но-технологических машин при поверхностном внесении извесги-пу-шонки, оснащенных экспериментальными аппаратами с центральной подачей удобрений в лопастное колесо. При этом коэффициент идентичности процесса распределения удобрений масштабной моделью п натурным образцом составил 0,72 и 0,781.

- рациональную технологию и агрегаты поверхностного внесения твердых органических удобрений. Мобильный Еэлкообразователь ПРТ-10В и роторный разбрасыватель РУН-Ф-15ВМ ( РУН-15АМ ) с экспериментальными роторами, работающие по перевалочной технологии в лабораторных и полевых условиях, показали высокую производительность, высокое качество распределения удобрений с коэффициентом идентичности процессов распределения 0,846 без перекрытия проходов, 0,825 с перекрытием 0.85 Вр.

- эффективную С перегрузочную ) технологию и комбинированный агрегат АВВ-3,6 для внутрипочвенного внесения ЖОУ сплошным экраном, обеспечивающую повышение урожайности кормовых культур на 65,4 ц/га при дозе 200 т/га свиного навоза, 273,9 ц/га при дозе 200 т/га навоза КРС, снижение накопления нитратов в растениях при соблюдении требований экологии с годовым экономическим эффектом от предотвращения ущерба в сумме 1080 рублей.

6. Разработана методика расчета технике-эксплуатационных, технологических, конструктивных и кинематических параметров машин, основанная на статистических характеристиках случайных величин и математических моделях, входящих в блок-схему агрегата для внесения удобрений, используя при этом программы " Статистика

" Рациональные технико-эксплуатационные параметры ", " Технология ", " Роторы ", представленных на дискете для ПЭВМ.

7. Экономическая эффективность технологий и агрегатов в них выверена на полигонах академии, в учхозе " Липовая Гора ", MPQ " Пермсксельхозхимия ", объединении " Пермское ", совхозе " Правда ". При этом у малины ПРТ-10И в сравнении с 1РМГ-4 в 1,5...2,0 рава выше производительность, неравномерность распределения удобрений в пределах 25...30%, экономическая эффективность 0,81 руб/га (в ценах до 1991 г), экономия топлива 11,2л, энергии

-1 О

- 1 , ig/o .

Технология внесения ТОУ с разделением фаз валкообразования и распределения модернизированными машинами ПРТ-10В и РУН-Ф-15В имеет эффективность 1,99 руб/га, экономию топлива 0,283 кг/т вносимых удоорении.

Перегрузочная технология внутрипочвенного внесения ЖОУ за счет более высокой производительности 0,49 га/ч тлеет суммарный экономический эффект от прибавки урожая и предотвращения загрязнения окружающей среды 268,49 руб/га.

Машины и их рабочие органы защищены тремя а.с. СССР, получено четыре положительных решения на рабочие органы и устройства.

Результаты исследований обобщены в пособии " Сельскохозяйственные машины " Лабораторный практикум ", 1994 г и внедрены в учебный процесс академии и в 11 вузах страны.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Турбин Б.Г., Киров B.C. К анализу работы швырялки // Механизация и электрификация с.-х.: Записки ЛСХИ. - Л. .-Сельхозиздат, 1962 - т.88.- С.149-153.

2. Киров B.C. Анализ деталей рабочего процесса вентиляторов брос-кового типа//' Механизация и электрификация с.-х.: Записки ЛСХИ,-Л.:1963.Т.93,-С.278-282.

3. Киров B.C. Исследование рабочего процесса вентиляторов броско-вого типа. - Дис.канд.техн.наук- -Л.- Пушкин. 1964. - 192 с.

4. Киров B.C. Исследование броскового вентилятора при загрузке его зерном // Вопросы теории и эксплуатации машинно-тракторных агрегатов: Труды Пермского СМ.- Пермь, 1965.- т.XXX.- С.23-30.

5. Киров B.C., Федорович А.И. Роторный разбрасыватель органические удобрений.-В кн.-.Сельские умельцы. Сборник.-Пермь, 1969.-С. 15-19.

6. Киров B.C., Федорович А,И. Теория и расчет роторных разбрасы-

вателей органических удобрений// Совершенствование конструкций с.-х. техники: Сб.науч.тр.Пермского СХИ,-Пермь,1977.т.132 -С.3-15.

7. Киров B.C., Волегов A.C. К методике расчета ротационных разбрасывателей минеральных удобрений // Совершенствование конструкций с.-х. техники. Сб.науч.тр.Пермского СХИ.-Пермь, 1977.-т.1&2-С.16-24.

8. Киров B.C. Исследование рабочего процесса измельчавшего аппарата со швырялкой кормоуборочного комбайна ИСК-100 // Совершенствование конструкций и эксплуатации с.-х.техники: Межвуз.сб.науч. тр.-Пермь, 1985.-С.104-114.

9. Киров B.C., Мавеин Г.И. Оценка показателей работы серийного и экспериментального роторов разбрасывателей РУН-15А.// Совершенствование конструкции и эксплуатации с.-х.техники: Межвуз.сб.науч. тр.-Пермь, 1985.-С.115-123.

10. Киров B.C.,Кочинов Ю.А., Культин В.Ю. Экономикс-математическая модель агрегата для поверхностного внесения извести// Совершенствование конструкций и эксплуатации сельскохозяйственной техники :Межв. сб. науч. тр. /Пермский СХМ-Пермь,1985, -С.72-76.

11.Киров B.C., Кочинов Ю.А., Углицких A.A., Петрик А.И. Обоснование параметров и разработка ротационных аппаратов к самоходным машинам для внесения извести и минеральных удобрений// Совершенствование конструкций и эксплуатации с.-х. машин в растениеводстве: Межв.сб.науч.тр.-Пермь, 1988.-С.5-15.

12. Киров B.C. Обоснование технологии и технических средств для поверхностного внесения твердых органических удобрений// Совершенствование конструкций и эксплуатации с.-х. машин в растениеводстве: Межв.сб.науч.тр.-Пермь, 1988.-С.15-23.

13. Киров B.C. Моделирование технологии и технических средств внесения твердых органических удобрений.- Тезисы докладов научно-практической конференции. - Пермь, 1988.-С.82.

14. Киров B.C. Кочинов Ю.А. Разработка технологии и агрегатов для внутрипочвенного внесения яидких органических удобрений,- Тезисы докладов научно-практической конференции.-Пермь, 1988.-С.83.

15. Киров B.C., Кочинов Ю.А., Ахметова Л.И.. Результаты испытаний комбинированного агрегата ABB-3,6 для внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений.- Тезисы докладов научно-производственной конференции.-Свердловск, 1988.-С.186

16. Киров B.C., Кочинов Ю.А., Галкин В,Д. Повышение производительности агрегата для внутрипочвенного внесения жидких органи-

ческих удобрений/'/Почвообрабатывающке машины и динамика агрегатов: Сб.научн.тр.- Челябинск, 1988.- С.80-85. 1?. Внедрение и совершенствование технологии и агрегатов внутри-почвенного внесения жидких органических удобрений/ Отчет НИР. Пермский с.-х. инст. Н.рук. работы В.С.Киров.- N ГР 01840064862; Инв. N 02880049105- Пермь, 1987.-61с.

18. Кочинов ¡O.A., Киров B.C. Оптимизация состава ввена по внут-рипочвенному внесению жидких органических удобрений// Совершенствование конструкций и эксплуатация с.-х.техники в растениеводстве: Сб.науч.тр.-Пермь, 1930. - С.8-11.

19. Киров B.C. Статистическая модель процесса распределения твердых органических удобрений// Совершенствование конструкций и эксплуатации сельскохозяйственной техники в растениеводстве : Сб.науч.тр.-Пермь,1990.-С.11-18.

20. Киров B.C., Кочинов Ю.А. Разработка конструктивной схемы и определение качественных показателей работы агрегата внутрипоч-венного внесения жидких органических удобрений// Механизация в полеводстве: Межв.сб.науч.тр.- Киров, 1991. - С.99-106.

21. Гильденбрандт Ю.М.Дрясцин М.М.,Киров B.C. Агрохимическое состояние и уровень плодородия почв Пермской области//Совершенс-твование конструкций и эксплуатация сельскохозяйственной техники в растениеводстве: Сб.науч.тр.-Пермь, 1994. - С.4-13.

22. Киров B.C., Шелковников C.B. Оценка эффективности и технического уровня машин для внесения удобрений// Совершенствование конструкций и эксплуатации сельскохозяйственной техники в расте-ниводстве: Сб. науч.тр.-Пермь,1994.-С.13-20.

23. Киров B.C. Имитационное моделирование технологических комплексов машин для'поверхностного внесения извести // Совершенствование коснтрукций и эксплуатация сельскохозяйственной техники в растениеводстве: Сб.науч.тр.-Пермь, 1994.-С.20-29.

24. Киров B.C. Система машин для равнинного и склонового земледелия// Научные основы системы земледелия Пермской области на 19811985 гг.- Пермь.: Кн.изд-во, 1982.-С.221-240.

25. Киров B.C., Кошурников А.Ф. Машина испытана полем // Рассказы ученых.- Пермь, Кн.изд-во, 1983.- С.39-51.

26. Киров B.C., Кошурников А.Ф.Сельскохозяйственные машины. Лабораторный практикум.- Пермь, 1994.- 208 с.

27. A.c. 1071244. СССР, М.кл А01С. 15/00. Разбрасыватель удобрений/ B.C.Киров, И.А.Чэщухмн, Г.В.Пичкалев.-0публ.07.02.84.Бюл.М5.

SB. Машина на базе разбрасывателя ПРТ-10 для внесения в почву извести и минеральных удобрений/Киров B.C., Кочинов Ю.А., Культин В.Ю., Пичкалев Г.В.// Информ.листок К296-35-Пермь, ЦНТН, 1985.-Зс.

29. A.c. 1440394. СССР, М.кл А01 15/00, 17/00. Машина для внесения удобрений/ М.П.Другов, В.С.Киров, Ю.Т.Фиринюк, П.А.Чур-ков.-Опубл. 30.11.88. Еюл.М 44.

30.Патент N 2009627 на изобретение; Рабочий орган разбрасывателя органических удобрений/ Киров B.C., Петрик А. IL, Исмакаев Р.А.-Опубл. 30.03.94. Ем. N 6.

31. Устройство для внутрипочвенного внесения мелиорантов и пылевидных удобрений (Решение ВКММГПЗ от о выдаче патента по заявке N 94028962), МКП А01С 23/00, 15/00/ Киров B.C., Кочинов Ю.А. За-явл.18.08.94 г.

32. Валкообразсватель органических удобрений ( Решение ВНИИГПЭ от 13.02.1SS6 г. о выдаче патента по заявке N 94013019 ), МПК .401 С 3/06/ Киров B.C. Заявл.22.01.94 г.

33. Рабочий орган к машинам для поверхностного разбрасывания минеральных удобрений, извести и семян ( Решение ВНИИГПЭ о выдаче свидетельства на полезную модель от 18.10.96 г. по заявке N 96115969) / Киров B.C., Кочинов Ю.А. Зачвл.31,07,95.

34. Устройство для разделения потока материалов на размерные фракции ( Решение ВНИИГПЭ от 27.03,57 о выдаче патента по заявке N 94000620/03), МКП В 078 1/14 / Киров B.C., Климов В.Ф., Иванов Н.В. Заявл.10.01.94.

35. Киров B.C., Кирьянов A.C., Латышев Л.В. Обоснование выбора технических средств производства биогумуса в условиях Преду-ралья // Совершенствование конструкции и эксплуатации с.-х. техники в растениеводстве: Сб.науч.тр.-Пермь, 1997.-С.20-29,

36. Киров B.C. Физическое моделирование рабочих процессов с.-х. машин // Совершенствование конструкций и эксплуатация с.-х. техники в растениеводстве. Сб.науч.тр.-Пермь, 1997.-С.5-20.

37. Киров B.C., дазидсон Е.И. Моделирование оптимальных технологических процессов внесения удобрений // Пермский аграрный вестник: Научно-произв.журнад.- Пермь, 1996.- Вып.1.-С.110-111.

33. Кочинов Ю.А., Киров B.C. Экологическая сценка внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений // Пермский аграрный вестник: Научно-произв.журнал.-Пермь, 1SS6.- ВыпЛ.-С.114-115.