автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности технологического процесса посева зерновых культур на гребнях путём обоснования параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4

На правах рукописи

г„

/

Джабборов Парвин Нозимович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ

КУЛЬТУР НА ГРЕБНЯХ ПУТЁМ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ УНИВЕРСАЛЬНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ СЕЯЛКИ С ТРАКТОРОМ КЛАССА 1,4

Специальность: 05.20.01 - технологии и средства

механизации сельского хозяйства

21 НОЯ 2013

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург-Пушкин - 2013

005539464

*

Работа выполнена в Институте земледелия Таджикской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Сафаров Мамаджон.

Официальные оппоненты:

Давидсон Евгений Иосифович, доктор технических наук, профессор; ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет», профессор кафедры технических систем в агробизнесе;

Неверов Алексей Николаевич, кандидат технических наук, компания ООО «Урожай», ведущий инженер.

Ведущая организация: ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии).

Защита диссертации состоится 10 декабря 2013 г. в 13 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 при ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» по адресу: 196601, г. Санкт-Петербург, Пушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 2.719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет».

Сведения о защите и размещены на сайте ВАК РФ www.yak.ed.aov.ru

Автореферат разослан Об. 2013 года и размещен на сайте

ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» www.spbgau.ni

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

В.Т. Смирнов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Национальной стратегии развития Республики Таджикистан отмечено, что в течение 2010-2015 гт. годовое производство зерновых культур, в том числе и пшеницы должно достигать 1,0-1,2 млн. тонн.

В 2012 году согласно поручению Президента Республики Таджикистан (протокол заседания Правительства Республики Таджикистан от 29.06.2012 г.) всем соответствующим министерствам, научным учреждениям, а также сельскохозяйственным предприятиям республики поручено принять все необходимые меры для получения высокого урожая зерна, не менее 50 ц/га в условиях орошаемых земель за счёт использования высококачественных семян, современных технических средств и технологий возделывания зерновых культур.

В настоящее время в условиях перехода на рыночную экономику, дефицита тракторов и сельскохозяйственных машин, проблема комплексной механизации полевых работ все ещё остается нерешённой. Из-за нехватки техники, высокой стоимости топлива и запасных частей, а также семян и минеральных удобрений, фермерские хозяйства и сельскохозяйственные предприятия не могут провести посевы в оптимальные агротехнические сроки. Реализация этой важной проблемы требует разработку и внедрения новых энергоэффективных технологий и технических средств, позволяющих получить высокий урожай зерна. В связи с этим в Институте земледелия Таджикской АСХН разработана комбинированная машина для обработки почвы, внесения минеральных удобрений и широкополосного посева зерновых культур на гребнях.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИОКР Института земледелия «Оценка энергетической и экономической эффективности существующих и перспективных машин для механизации растениеводства», ГР№ 0106 ТД 333 (2006-2010 гг.) и «Разработка и совершенствование механизированных энергосберегающих технологий и машин для возделывания хлопчатника и зерновых культур», 1'Р № 0102 ТД 893 (2011-2015 годы).

Целью исследований является обоснование параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» в агрегате с трактором класса 1,4, обеспечивающие эффективность технологического процесса посева зерновых культур на гребнях. В соответствии с указанной целью было предусмотрено решение следующих основных задач:

1. Анализ технологий и технических средств посева зерновых культур в условиях Республики Таджикистан.

2. Обоснование конструктивно-технологических параметров универсальной комбинированной сеялки для посева зерновых культур на гребнях.

3. Определение показателей эксплуатационно-технологической оценки универсальной комбинированной сеялки для посева зерновых культур на гребнях.

4. Обоснование критериев оценки эффективности и сбалансированной системы эксплуатационных параметров посевного агрегата.

5. Обоснование оптимальных режимов работы универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» в агрегате с трактором класса 1,4.

6. Технико-экономическая оценка эффективности результатов исследований.

Объект исследований. Технологический процесс нарезки гребней, внесения минеральных удобрений и широкополосный посев зерновых культур на гребнях, а также универсальная комбинированная сеялка КМ-2,4 «Зироаткор» в агрегате с трактором МГЗ-102.

Предмет исследования. Закономерности изменения эксплуатационных параметров МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» в условиях вероятностной нагрузки.

Научная новизна. Усовершенствована методика оптимизации параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4, обеспечивающая многокритериальную оценку и оптимизации параметров и режимов работы МТА. Установлены закономерности изменения эксплуатационных параметров и обоснованы оптимальные режимы работы универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» с трактором класса 1,4 с учётом случайного характера внешней нагрузки. Получены показатели энергетической эффективности использования универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» с трактором класса 1,4, а также оптимальных режимов её работы.

Практическую значимость диссертационной работы представляет спроектированный и изготовленный экспериментальный образец универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор», обеспечивающий одновременную нарезку гребней, внесения под гребнями минеральные удобрения, широкополосный посев семян на гребнях и их заделки в почву. Оптимальные режимы работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» целесообразно использовать при разработке научно обоснованных нормативов выработки, расхода топлива и других видов энергетических ресурсов на механизированные работы.

Реализация результатов. Результаты исследований внедрены в семеноводческом хозяйстве имени Дзержинского и в опытно-производственном хозяйстве «Зироаткор» Института земледелия ТАСХН на площади 13 га, в Таджикском аграрном Университете имени Шириншоха Шотемура, а также приняты Министерством сельского хозяйства республики Таджикистан для дальнейшего внедрения в производство.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены:

на республиканской научно-практической конференции

«Использование современных технологий и машин для растениеводства и пути повышения их эффективности», Республиканский научно-технический центр по сельскохозяйственному машиностроению и механизации АПК Таджикской Академии сельскохозяйственных наук, 2007 г,

- на республиканской научно-практической конференции "Вклад молодых учёных в развитии сельскохозяйственной науки", посвящённой 20-

летию государственной независимости Республики Таджикистан, Душанбе, 1517 октября 2011 года;

- на международной научно-практической конференции, посвященной 400-летию добровольного вхождения калмыцкого народа в состав Российского государства, Элиста, 2008;

на международной научно-практической конференции «Профессиональное знание и техническое образование - факторы могущества специалиста», г. Душанбе, Таджикский аграрный университет имени Шириншоха Шотемура, 14-15 мая 2010 года;

- на международной конференции "Актуальные проблемы, перспективы развития сельского хозяйства в обеспечении продовольственной безопасности Таджикистана", Гиссарский район, Институт земледелия ТАСХН, 18-19 сентября 2012 года.

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано всего 8 работ, в том числе в изданиях, включённых в Перечень ВАК РФ-3.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы из 106 наименований, в том числе 6 иностранных и 7 приложений. Она включает 28 рисунков и 19 таблиц, общий объём работы 125 страницы.

На защиту по специальности 05.20.01 — технологии и средства механизации сельского хозяйства выпосятся следующие основные научные положения:

1. Усовершенствованная методика оптимизации параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4, основные принципы которой заключаются:

- в обосновании критериев оценки эффективности и формировании сбалансированной системы эксплуатационных показателей, соответствующей выбранному основному критерию оценки эффективности - максимуму производительности агрегата;

- в учёте вероятностно-статистических связей эксплуатационных и агротехнических показателей работы МТА.

2. Закономерности изменения оптимальных значений эксплуатационных параметров и агротехнических показателей комбинированного посевного агрегата МГЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

3. Оптимальные конструктивно-технологические параметры и режимы работы универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» с трактором класса 1,4 т, обеспечивающие повышение эффективности технологического процесса внесения удобрений, нарезки гребней и посева зерновых культур.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введеппи обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные научные положения, выносимые на защиту по специальности 05.20.01.

В первой главе приведён анализ почвенно-климатических условий,

особенности возделывания зерновых культур в Таджикистане, обзор литературы по оптимизации параметров и режимов работы МТА, контроль качества технологических операций. На основе аналитического обзора сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе изложены теоретические основы повышения эффективности технологического процесса посева зерновых культур за счет обоснования конструктивно-технологических параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4. Дано обоснование конструктивных и технологических параметров универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор». Изложена методика выбора критериев эффективности и обоснования оптимальных скоростных и нагрузочных режимов работы МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

При обосновании конструктивных параметров машин, необходимо учитывать требования агротехники, производственных условий, предельного значения ширины захвата, мощности трактора и физиологические возможности обслуживающего МТА персонала, чтобы максимально обеспечить реализацию энергонасыщенности энергетического средства.

Оптимальное значение ширины захвата випт спроектированной сеялки определялся по формуле:

вопт=К/к> w

где Pty —экстремальное значение тягового усилия трактора, соответствующее

критерию максимум условного тягового КПД трактора, кН; к - удельное сопротивление агрегата, кН/м.

Далее с применением программы для ЭВМ, разработанной в ГНУ СЗНИИМЭСХ, «Расчет конструктивных параметров почвообрабатывающих и посевных агрегатов блочно -модульной структуры» (свидетельство № 2011616385), которая проходила апробацию в Институте земледелия ТАСХН, были рассчитаны оптимальные конструктивно-технологические параметры универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор».

На основе методики выбора критериев и формирование сбалансированной системы эксплуатационных показателей оценки эффективности МТА, разработанные в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии проф. Н.И. Джабборовым, доцентами A.B. Добриновым и А.М. Дементьевым, было обосновано оптимальное количество наиболее значимых критериев и управляемых контролируемых параметров при наличии многочисленных показателей оценки МТА.

В качестве основного критерия оценки эффективности, с учетом установленных агротехническими требованиями сроков, выбран максимум часовой производительности W4 —»max посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4

«Зироаткор». Для выбранного основного критерия оценки эффективности посевного агрегата проводился анализ его чувствительности к другим критериям и контролируемым эксплуатационным параметрам МТА (рисунок 1).

Степень чувствительности критерия к эксплуатационным показателям определялся по значению тангенса угла наклона графических зависимостей целевой функции от аргумента. После выбора основного и дополнительных критериев и параметров, по значению тангенса угла наклона зависимостей,

формируется сбалансированная система эксплуатационных показателей МТА.

Сбалансированная система эксплуатационных показателей представляет собой рациональное их количество по уровню значимости и существенно упрощает процесс оптимизации режимов работы МТА и непрерывного контроля их эффективности при выполнении технологических операций.

При определении математических ожиданий эксплуатационных параметров МТА использовалась известная модель:

У = | У(р(У)с1У - | /(х)гр(х)с1х,

(2)

гдс <ХУ) = <р(Х)

Ых

ОУ

- плотность распределения вероятностей случайной

величины У; (р(х} - плотность распределения вероятностей случайной величины X (аргумента).

Ж„ —> шах

I ' т у

N.

к.

IVч - производительность МТА; Пт - КПД трактора; 7ту - условный тяговый КПД трактора; - эффективная мощность двигателя; N - тяговая мощность трактора; Вр - рабочая ширина захвата МТА; Ур - рабочая скорость движения МТА; Мк - крутящий момент на коленчатом валу двигателя; пд -частота вращения коленчатого вала двигателя; Р - тяговое усилие трактора; 5 - буксование движителей трактора

Рисунок 1 - Критерий оценки эффективности - максимум производительности МТА и зависящий от него эксплуатационные параметры МТА

Оптимальное (максимальное) значение производительности МТА определяется по формуле:

Гч = 0,36т-:1 Л^, =0,3627^ X

0,5

аРкр+в*Ркр( \+у2р)

а*Ркр+в*Ркр(\ + у2р)

+в*1(р(Гн)Ркрур

(3)

где а',а*,в , в* — постоянные величины и угловые коэффициенты, определяемые по результатам тяговых испытаний трактора на определенной рабочей передаче и заданном агрофоне (таблица 1); г ^ - экстремальное значение тягового усилия Р^ трактора на заданном рабочем режиме (передаче) трактора, кН; N^ - экстремальное (максимальное) значение тяговой мощности N трактора на заданном рабочем режиме (передаче) трактора, кВт;

- экстремальное значение аргумента I н . Таблица 1 - Постоянные велич1шы и угловые коэффициенты для определения математических ожиданий скорости движения V и тяговой мощности N^ трактора МТЗ-102 (1У рабочая передача, агрофон - поле, подготовленное под

л: в; К * а * в «1*

2,92 6,520 -0,0364 -0,2940 9,440 3,600 -0,3304 -0,2576

Экстремальное (оптимальное) значение тяговой мощности трактора на заданном рабочем режиме (передаче) трактора определяется из выражения:

_,2

—Щ

+ (4)

Оптимальное (стационарное значение) скорости движения, соответствующее максимуму производительности МТА определяется из формулы:

У*р =0,5{а +бР1)-[а1 +в[У^Щ1) + в1(р((;!)Р^УРг (5) —* *

где Р кр , тяговое усилие и аргумент функций Ф(?я) и <Р\1 ц ) ,

соответствующие критерию Жч —> тах .

Оптимальные значения вышеприведенных параметров МТА были определены с использованием ЭВМ.

Оптимальное значение уровня реализации эксплуатационных параметров МГА определялся по формуле:

£1=Х'!Хн, (6)

где X ,Xн —соответственно оптимальное и базовое значения эксплуатационного параметра МТА.

В третьей главе изложена программа экспериментальных исследований, описаны условия испытания МТА, приведены перечень приборов, методики измерения параметров, обработки экспериментальных данных, оценка погрешностей измерений и точности результатов испытаний.

Целью экспериментальных исследований была проверка теоретических разработок по повышению эффективности технологического процесса посева зерновых культур на гребнях путём обоснования параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4 на поливных землях Гиссарской долины Республики Таджикистан.

Для достижения постановленной цели предусматривалось решение следующих задач:

1. Разработать технологическую схему универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» для внесения минеральных удобрений, нарезки гребней и широкополосного посева зерновых культур на поливных землях Гиссарской долины.

2. Рассчитать конструктивные параметры универсальной комбинированной сеялки и прогнозные значения эксплуатационных показателей МТАМТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

3. Определить значения показателей эксплуатационно-технологической оценки посевного агрегата МГЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

4. Провести сравнительную оценку расчетных (теоретических) и экспериментальных данных.

Для решения поставленных задач нами была разработана программа исследований, которая включала в себя:

определение условий работы и критериев оценки эффективности универсальной комбинированной посевной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» с трактором класса 1,4;

расчёт конструктивных и технологических параметров универсальной комбинированной посевной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор»;

создание и экспериментальное исследование работы сеялки КМ-2,4 «Зироаткор»;

определение эксплуатационных показателей посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор»;

обоснование оптимальных режимов работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

Первый этап работы предусматривал выполнение теоретических расчетов по обоснованию конструктивных параметров и эксплуатационных показателей и оптимальных режимов работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

На втором этапе были проведены экспериментальные исследование посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» и сравнивались эмпирические данные с теоретическими.

Общий вид объекта исследований при выполнении технологического

процесса показан на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 - Объект исследований Рисунок 3 - Объект исследований

(вид сзади) " (вид сбоку)

Определение эксплуатационно-технологических показателей МГА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» и его энергетическая оценка проводилось согласно методик, изложенных в ГОСТ 24055-88 «Методы эксплуатационно -технологической оценки» и ОСТ 102.2 - 86 «Испытание сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки».

При обосновании конструктивно-технологических параметров универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» была использована программа для ЭВМ, разработанная в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии «Расчет конструктивных параметров

почвообрабатывающих и посевных агрегатов блочно-модульной структуры» (Свидетельство № 2011616385). Вероятностно-статистические оценки агротехнических и эксплуатационных показателей МТА определялись по общеизвестной методике РТМ44-62 и с использованием ЭВМ по методическому пособию проф. A.M. Валге «Обработка данных в Excel на примерах».

В четвёртой главе приведены результаты экспериментальных исследований универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» в агрегате с трактором МТЗ-102.

Основная техническая характеристика сеялки приведена в таблице 2.

Структурная схема сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» представлена на рисунке 4.

Показатели эксплуатационно-технологической оценки работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор», установленные по результатам фотографии рабочего времени, приведены в таблице 3. >

Таблица 2- Техническая характеристика КМ-2,4 «Зироаткор»

№ п/п Параметр Значение

1 Тип машины навесная

2 Производительность за час основного времени, га/час 1,0-1,5

3 Рабочая скорость, км/ч 6-7

4 Транспортная скорость, км/ч не более 15

5 Ширина захвата рабочая, м 2,4

,6 Число формируемых гребней 4

7 Междурядье, см 60

8 Количество обслуживающего персонала, чел. 2

9 Дорожный просвет, мм 400

10 Диаметр опорного колеса, мм 550

11 Ширина катка, мм 400

12 Ширина широкополосного сошника, мм 300

13 Норма высева семян, кг/га 180 -220

14 Расстояние от наральника гребнеделателя до выходной части широкополосного сошника, мм 530

15 Длина вылета маркера, мм 1500

11 Габаритные размеры, мм: длина ширина Высота 1800 2400 1700

12 Масса, кг 350

13 Тяговый класс трактора, т 0,9-1,4

Установленные эксплуатационно-технологические показатели свидетельствуют о том, что МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» технологический процесс выполняет устойчиво, о чем свидетельствует значение коэффициента надежности технологического процесса равный 0,97.

Общий вид полученных всходов пшеницы посеянной КМ-2,4 «Зироаткор» (а) и традиционной зерновой сеялкой С3-3,6 рядовым способом (б) представлен на рисунке 5.

Удельный расход топлива на 1 га выполненной работы составил 11,73 кг. Производительность агрегата и другие показатели его работы соответствовали данным технического задания.

Рисунок 4 - Структурная схема

КМ-2,4 «Зироаткор»: рама с навесным механизмом' 1, опорно-приводные колёса 3 с телескопическим механизмом регулировки глубины хода рабочих органов 2, рабочие органы - удобрители 4, гребне делатели 5, широкополосные сошники 6, катки 7 закрепленные к раме

замком 8, двустворный семенной и туковый ящик 13с высевающими аппаратами 11 и 12, семяпроводы 9, ту ко проводы Ю, цепь 14, маркеров 15

Рисунок 5 - Общий вид полученных всходов пшеницы посеянной КМ-2,4 «Зироаткор» (а) и традиционной зерновой сеялкой С3-3,6 рядовым способом (б)

Таблица 3 - Показатели эксплуатационно-технологической оценки работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» (агрофон -поле, подготовленное под посев, длина гона - 300 м, Гиссарский район)

Показатели Значение показателя

Производительность агрегата за 1 час (га):

- основного времени 1,68

— технологического времени 1,26

- сменного времени 1,17

- эксплуатационного времени 1,10

Удельный расход топлива, кг/га: 11,73

Количество обслуживающего персонала, чел: 2

Затраты труда, чел.-час/га 1,71

Коэффициент надежности технологического процесса 0,97

Коэффициент использования времени смены 0,70

За основной критерий оценки эффективности был принят максимум производительности МТА. С целью определения дополнительных критериев и формирования сбалансированной системы эксплуатационных показателей анализировалась чувствительность выбранного критерия к подчиненным критериям более низкого порядка и зависимым эксплуатационным параметрам.

С этой целью были построены графики, отражающие зависимости:

основного критерия IVч —» шах от дополнительных критериев оценки

эффективности; дополнительных критериев от других параметров посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

В качестве примера на рисунках 6-7 представлены зависимости часовой производительности посевного агрегата от коэффициента использования времени смены и тяговой мощности трактора МТЗ-102.

Анализ зависимостей позволил установить степень чувствительности основного критерия 1¥ч —» шах к изменению каждого отдельно эксплуатационного параметра МТА. В результате была сформирована итоговая таблица 4, представляющая собой сбалансированную систему эксплуатационных параметров и показателей качества работы МТА по основному критерию максимума производительности агрегата \УЧ —> шах.

0.5 0.6 07 06 X Рисунок 6 - Зависимость часовой производительности ]¥ч МТАМТЗ-

102+КМ-2,4 «Зироаткор» от коэффициента использования

времени смены Т (при Ка = 3,7 кН / л/; =17,0 кН)

.ии

и а ь..кг1-п Рисунок 7 - Зависимость часовой производительности 1¥ч МГАМТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» от удельного сопротивления Ка агрегата (при Т = 0,80 ; ^ =17,0 кВт)

Таблица 4 - Сбалансированная система эксплуатационных показателей МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» по критерию максимума

производительности агрегата И/ч —> тах

№ п/п Показатель (параметр) Единица измерения Угловой коэфф. ¡3

1 Тяговая мощность трактора N^ кВт 0,0775

2 Рабочая скорость движения V м/с 8,885

3 Тяговое усилие Р кН 2,0

4 Коэффициент использования времени смены Т _ 1,65

5 Глубина заделки семян Исем см -

6 Высота гребней И.гр см -

7 Глубина заделки удобрений Иуд см -

8 Ширина высеваемой полосы впос. см

Данная сбалансированная система представляет собой рациональное количество управляемых эксплуатационных параметров, подлежащих оптимизации на предмет достижения максимума производительности МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

По результатам экспериментальных исследований были определены вероятностно-статистические оценки эксплуатационных параметров и показателей качества работы посевного агрегата. В качестве примера на рисунке 8 отражены зависимости вероятностно-статистических оценок глубины заделки семян Исем от скорости

движения Ур МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» (а) и плотности

распределения вероятностей (р{Ьсем) от параметра Исем (б).

к. сп

50

1 1 1 | . л / 1 ! 1

1 ч 1

1 1

сем'

П. , СИ

12

09

•0230

06

135 160

185

210 Кл>с

-0175

.0/120

Рисунок 8 - Зависимости

вероятностно-статистических оценок глубины заделки семян

Кем от скорости движения а) Ур МТА МТЗ-102+КМ-

2,4 «Зироаткор» (а) и плотности распределения вероятностей (р{1чсем) от

параметра Исем (б); 1-

Ур_= 1,31 м/ с;

2- Ур = 1,75л//с;

3- Ур = 2,15м/с

" б)

С использованием интерполяционной формулы Лагранжа были установлены эмпирические зависимости эксплуатационных параметров и агротехнических показателей работы МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» от скорости его движения (таблица 5).

Таблица 5 - Эмпирические зависимости вероятностных оценок тягового усилия Рф, тяговой мощности N , часовой

производительности \¥ , глубины заделки семян Исем , высоты гребней

к , глубины заделки удобрений к д и ширины высеваемой полосы впос

при работе МТА МТЗ-102+СГУ-2,4 «Зироаткор» (при 1,37 < Ур < 2,15 м/с)___

Показатель Вероятное тные оценки параметра Расчётная формула

Тяговое усилие трактора Ркр , кН -1,39001^ +7,02105УР +0,69007

СГР кН — 0,07102^р + Ц2947Г, -0,43408

-0,00101 У2Р +0,06895ГР +0,03444

Тяговая мощность трактора Nкp,кBт -0,Ъ\Ъ16У2Р +13,37368Г„ -7,18304

кр кВт -2,06697^+10,59368^,-10,54585

У гр -0,01079^ + 0,10210УР -0,03662

Производительность МТА Ж ч , га/ч — 0,02362Кр + 0,9421 IVР -0,06636

^ IV , га/ч 0,04622Кр + 0,03474КЯ -0,03934

0,00455У2р +0,08526КР -0,02726

Глубина заделки семян Км ?Ъсел1 , СМ 0,06410^, -0,7<ЖР +5,85868

^И , см 0,67476Гр -1,63158УР +1,60880

Продолжение таблицы 5

0Д4980Кр - 0,3542IV р +0,33211

Высота гребней К -4,21390^ + 11,38421^ +13,36270

стй,Нм -0,08435^+0,57895^, -0,04485

"А 0,00523У2Р + 0,00210Р% +0,01530

Ширина высеваемой полосы впос вяое» СМ -0,05398^% + 1,01053^, +31,12683

°'о.., ' СМ -0,35425Кр +1,63158¥Р -0,47037

V. пос 0,007254К^ +0,03579КР -0,00142

Глубина заделки удобрений Ьуо куд, см 1,6076?% - 6,5947УР + 29,1174

<4, -см 0,15067У2р -2,0526УР +2,3032

% 0,0310ЛУ2р -0,08\05Vp +0,09178

Установленные эмпирические зависимости связаны с наиболее полным математическим описанием исследуемого процесса и выражают собой закономерность изменения вероятностно-статистических оценок эксплуатационных параметров и агротехнических показателей работы МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор».

Оптимальные режимы работы МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор». Оптимальные значения эксплуатационных и агротехнических показателей посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» для рассматриваемых условий функционирования, проверенные в ходе экспериментальных исследований, приведены в таблице 6.

Оптимальные значения уровня использования энергетических параметров и допускаемые отклонения агротехнических показателей МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» для рассматриваемых условий функционирования, приведены в таблице 7.

Таблица 6 - Оптимальные значения эксплуатационных и агротехнических показателей МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» (агрофон - поле, подготовленное под посев, длина гона - 300 м, коэффициент вариации нагрузки Vр = 16,5%, Гиссарский район)

№ п/п Показатель (параметр) Единица измерения Оптимальное значение

1 Тяговая мощность трактора N' кВт 17,70

2 Скорость движения МТА V м/с 1,95

3 Тяговое усилие Р^, кН 9,09

4 Коэффициент использования времени смены т _ 0,75

5 Глубина заделки семян ксем см 4,73

6 Высота гребней Нгр см 19,53

7 Глубина заделки удобрений куд см 22,37

8 Ширина высеваемой полосы впос см 32,89

параметров МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» в пределах изменения коэффициента вариации нагрузки 0 < V < 33,3% (агрофон - поле,

подготовленное под посев, длина гона - 300 м) приведены в таблице 8.

Таблица 7 - Оптимальные значения уровня использования энергетических параметров и допускаемые отклонения агротехнических показателей МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» (агрофон - поле, подготовленное под посев, длина гона - 300 м, коэффициент вариации нагрузки Vр = 16,5%, Гиссарский район)

№ п/п Показатель (параметр) Обозначение Оптимальное значение

1 2 3 4

1 Тяговая мощность трактора 0,550

2 Рабочая скорость движения МТА 0,844

3 Загрузка трактора Г<р 0,649

4 Отклонение глубины заделки семян от установленной 0,0540Исемн

6 Отклонение высоты гребней от установленной 0,0235^н

7 Отклонение глубины заделки удобрений от установленной 0,0680/^

8 _* Ширина высеваемой полосы впос Авпос 0,0963впосн

Таблица 8 - Оптимальные значения уровня использования энергетических параметров МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» (агрофон - поле, подготовленное под посев, длина гона - 300 м, коэффициент вариации нагрузки 0 <Ур < 33,3%, Гиссарский район)

№ п/п Показатель (параметр) Обозначение Оптимальное значение

1 Оптимальный уровень использования тяговой мощности трактора Я 1,0-0,517

2 Оптимальный уровень использования рабочей скорости движения МТА 1,0-0,796

3 Оптимальная загрузка трактора 1,0-0,649

Технико-экономическая оценка эффективности результатов исследований. Ожидаемый годовой энергетическии эффект от

реализации оптимальных режимов работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» определяется по формуле:

(?)

где Э1 н —базовое (нормативное) значение энергоемкости технологического процесса, МДж/га; Э{ — оптимальное значение энергоёмкости технологического процесса, МДж/га; \УЧ — оптимальное значение производительности агрегата, га/ч; - зональная годовая загрузка агрегата, ч.

Годовой энергетический эффект от реализации оптимальных режимов работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор», с учётом вышеизложенного, будет равен:

Э; = (11321,350 -11168,384) -1,34- 70 = 14348,21 ЩЦж.

Оценка экономической эффективности технологии посева пшеницы на гребнях широкополосным способом, по сравнению с ее посевом на гладкой поверхности узкорядным способом с последующей нарезкой поливных борозд (типовая технология), нами произведена по величине урожайности на 1 га посева.

Величина урожайности по типовой технологии составил 38,0 центнер с 1 га. По технологии возделывания пшеницы на гребнях было получено 50,0 центнеров с 1 га. Разница в урожайности составила 12,0 центнер с 1 га.

Экономический эффект от использования технологии одновременной нарезки гребней, внесения минеральных удобрений под гребни и широкополосного посева семян посевным агрегатом МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» рассчитан по формуле:

Эг = (Ут т — Уп т ) • Сп, (12)

где Утт - величина урожая, полученная с 1 га посева по типовой технологии, центнер; Упт - величина урожая, полученная с 1 га посева по технологии посева на гребнях, центнер; Сп - себестоимость 1 центнера пшеницы, рубль.

Годовой экономический эффект от использования технологии одновременной нарезки гребней, внесения минеральных удобрений под гребни и широкополосного посева семян посевным агрегатом МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» составил;

Э, = (Упт -Утт)-Сп =(46,4-38,0)-2258,0 = 18967,2 рублей.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Установлено, что сельскохозяйственные предприятия республики посев зерновых культур, в том числе и пшеницы, проводят 3 способами:

- сплошной рядовой - с междурядьями 15 см; - перекрестный - с междурядьями 15 см; - узкорядный - с междурядьями 7-8 см.

Традиционно посев производится на гладкой поверхности с последующей нарезкой поливных борозд в основном зерновой сеялкой С3-3,6 вышеназванными способами.

Многолетний производственный опыт показывает преимущество осенних посевов зерновых перед весенними посевами. Оптимальный срок посева октябрь-ноябрь месяцы. Сев в этот срок позволяет получить дружные всходы. Растеши пшеницы должны зимовать в фазе начала полного кущения. Норма высева семян на 1 га составляет - 180-220 кг в зависимости от сорта.

Как показывает анализ, лимитирующим фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур на богарных землях является влажность почвы. Накопление и сохранение влаги на богарных землях достигается применением новых приёмов обработки почвы различными почвообрабатывающими орудиями.

Анализ исследований показывает, что возделывания сельскохозяйственных культур на гребнях или грядах, особенно в зонах недостаточного и повышенного увлажнения, обеспечивает повышение урожайности на 15-20 %. На гребнях или грядах улучшаются физико-механические свойства почвы (пористость, плотность сложения, твердость, влажность), анаэробные и аэробные процессы, процесс гумусообразования, рано наступает сроки посева из-за повышения температуры.

Совмещение операций нарезки гребней, внесения под ними минеральных удобрений с широкополосным посевом зерновых культур на гребнях обеспечивает лучшие условия для прорастания семян и урожайности. Широкополосный посев на гребнях по сравнению с рядовым посевом позволяет более эффективно использовать площадь питания растений, увеличить допуск на неравномерность глубины заделки семян зерновых.

2. Обоснованные конструктивные и технологические параметры универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор», обеспечивают выполнение нескольких технологических операций (внесение минеральных удобрений, формирование гребней, посев,

заделка семян и выравнивание поверхности гребней) в соответствии с агротехническими требованиями. Разработанную сеялку КМ-2,4 «Зироаткор» можно использовать для посева, как зерновых, так и для мелкосеменных культур путем замены звёздочки и высевающего аппарата. Эффективность использования универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» также обеспечивается сравнительно низкой ее материалоёмкости, высокой степени унификации с другими посевными агрегатами, себестоимость ее составляет приблизительно 45 тыс. рублей (или 1500 условных единиц), что доступна почти всем фермерским хозяйствам.

3. Установленные эксплуатационно-технологические показатели свидетельствуют о том, что универсальная комбинированная сеялка КМ-2,4 «Зироаткор» в агрегате с трактором класса 1,4 технологический процесс выполняет устойчиво, о чем свидетельствует значение коэффициента надёжности технологического процесса равный 0,97. При этом удельный расход топлива на 1 га выполненной работы составил 11,73 кг. Производительность агрегата и другие показатели его работы соответствовали данным технического задания.

4. Выбраны критерии оценки эффективности и сформирована сбалансированная система эксплуатационных показателей, позволяющие существенно упростить процесс оптимизации режимов работы МТА и реально обеспечить непрерывного контроля эксплуатационных параметров при выполнении технологических процессов.

5. Обоснованы оптимальные режимы работы посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор», обеспечивающие эффективное его функционирование при выполнении технологического процесса. В условиях испытаний (агрофон - поле, подготовленное под посев, длина гона - 300 м, коэффициент вариации нагрузки Vр = 16,5%, Гиссарский

район Таджикистана) в качестве оптимальных значений агротехнических и эксплуатационных параметров МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» установлены следующие:

- тяговая мощность трактора: N° =17,7кВт', - рабочая скорость движения МТА: У"р = \Э5м/с, - тяговое усилие: Р'^ =9,\кН-коэффициент использования времени смены: т = 0,75; - глубина заделки семян: И~ем = 4,73см; - высота гребней: й"р = 19,53см; - глубина заделки удобрений: 1г"уд = 22,37см; - ширина высеваемой полосы: «1=32,89^.

Оптимальные значения уровня загрузки трактора, степени использования тяговой мощности и скорости движения агрегата и допускаемые отклонения агротехнических показателей работы МТА МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» равны:

- тяговая мощность трактора X, =0,550; - рабочая скорость: X, =0,844; -тяговоеусилие: Я- =0,649;- отклонение глубины заделки семян от установленной: Мсем = 0,0540/?см1 н; - отклонение

высоты гребней от установленной: Ahsp = 0,0235hzpH; - отклонение глубины заделки удобрений от установленной: Ahyd = 0,0680hyd H; -ширина высеваемой полосы: Двиос = 0,0963влосй.

При изменении коэффициента вариации v р нагрузки от 0 до 0,333,

оптимальные значения вероятностных коэффициентов энергетических параметров посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» колеблются в следующих пределах (IY рабочая передача):

- уровень использования тяговой мощности трактора Л*- = 1,0 — 0,517 ; -

уровень использования рабочей скорости МТА = 1,0 - 0,796;

р

- уровень загрузки трактора /С = 1,0 - 0,649.

При нормативном значении коэффициента вариации нагрузки

v р — 0,167 оптимальные значения вероятностных коэффициентов

энергетических параметров посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» равны (IY рабочая передача):

- уровень использования тяговой мощности трактора Х^ — 0,528 ;

- уровень использования рабочей скорости МТА Я^ = 0,813 ;

^р

- уровень загрузки трактора = 0,649.

6. Ожидаемый годовой энергетический эффект от реализации оптимальных режимов работы и использования универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» в агрегате с трактором МТЗ-102 для посева зерновых на гребнях составляет 14348,211 МДж/агрегат.

Перспективы дальнейшей разработки темы-, необходимо уточнить норму выработки и расхода топлива на технологические операции посевного периода, разработать компьютерные системы проектирования энергосберегающих технических средств и технологий возделывания пшеницы на гребнях или грядах.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

в изданиях, включенных в Перечень ВАК РФ:

1.Джабборов Н.И. Оптимизация ширины захвата МТА на стадии проектирования /Джабборов Н.И., Эвиев В.А., Добринов A.B., Джабборов П.Н. //«Тракторы и сельскохозяйственные машины», - 2008, №10. - с. 3031.

2.Джабборов П.Н. К вопросу разработки универсальной сеялки для посева семян зерновых и овощных культур на гребнях и грядах /Доклады ТАСХН, № 2 (28), Душанбе, 2011. - с. 73-76.

3. Джабборов П.Н. Комбинированная машина КМ-2,4 «Зироаткор» для внесения минеральных удобрений и широкополосного

сева зерновых культур на гребнях /Джабборов П.Н., Сафаров М. //Доклады ТАСХН №4 (34), Душанбе, 2012. - с. 52-55.

Патент:

4. Саидов С.Т., Сафаров М., Джабборов П.Н. Комбинированная машина КМ-2,4 «Зироаткор» для внесения минеральных удобрений и широкополосного сева мелкосеменных культур на гребнях. Патент

ропощит. 2-/2 Г от /•//. 2013 г., выданный ГУ НПИ Центр при

Министерстве экономического развития и торговли Республики

Таджикистан.

(

в других изданиях:

5. Сафаров М. Математическая модель универсальной сеялки для посева овощных культур /Ахунов Т.И., Сафаров М Джабборов П.Н. //Сборник научных трудов Института земледелия ТАСХН «Актуальные проблемы, перспективы развития сельского хозяйства», Душанбе, «Ирфон», 2009, - с. 51-58.

6. Ахунов Т.И. Динамическая модель посевной секции гребневой сеялки с широкополосным сошником /Ахунов Т.И., Сафаров М., Джабборов П.Н., Мирзоахметов X.// Сборник научных трудов Института земледелия ТАСХН «Актуальный проблемы, перспективы развития сельского хозяйства». Душанбе, «Ирфон», 2009, - с.154-160.

7. Сафаров М. Энергосберегающие машины для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур / Джабборов Н.И., Сафаров М., Джабборов П.Н. //Материалы Международной научной конференции «Актуальные проблемы развития сельскохозяйственной науки», посвященной 20-летию Государственной Независимости Таджикистана и 20-летию образования Таджикской Академии сельскохозяйственных наук, Душанбе, 27-28-октября 2011. - с. 339-344.

8.Сафаров М. Трёхрядный сошник / Сафаров М., Джабборов П.Н., Гулов А. //Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы, перспективы развития сельского хозяйства для обеспечения продовольственной безопасности Таджикистана», посвященной 80-летию образования Института земледелия ТАСХН, Душанбе, 18-19-октября 2012. - с. 317-318.

9.Джабборов П.Н. Комбинированный способ обработки почвы с внесением минеральных удобрений и широкополосным севом мелкосеменных культур на гребнях/ Саидов С Т., Сафаров М., Джабборов П.Н., Гулов А. //Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы, перспективы развития сельского хозяйства для обеспечения продовольственной безопасности Таджикистана», посвященной 80-летию образования Института земледелия ТАСХН, Душанбе, 18-19-октября 2012. - с. 237-239.

O'í

■ г*.

Подписано в печать 31.10.2013 г. Формат 60х84Шб. Бумага офсетная. Тираж 100. Заказ N° 212

Отпечатано на ризографе ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 196625, Санкт-Петербург, Павловск, Фильтровское шоссе, 3.

Таджикская академия сельскохозяйственных наук Институт земледелия

На правах рукописи

П420Н52565

ДЖАББОРОВ Парвин Нозимович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ГРЕБНЯХ ПУТЁМ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ УНИВЕРСАЛЬНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ СЕЯЛКИ С ТРАКТОРОМ

КЛАССА 1,4

Специальность: 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент М. Сафаров

Душанбе-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ФОРМУЛИРОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ..................................................... 10

1.1. Почвенно-рельефные и климатические условия Таджикистана...................................................................... 10

1.2. Особенности технологии возделывания зерновых культур, краткий анализ технических средств и способов посева................. 12

1.3. Анализ исследований по оптимизации параметров и режимов работы МТА........................................................................ 15

1.4. Контроль качества технологических операций........................ 22

1.5. Формулировка цели и задачи исследований........................... 26

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ГРЕБНЯХ ПУТЕМ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ УНИВЕРСАЛЬНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ СЕЯЛКИ С ТРАКТОРОМ КЛАССА 1,4........................................................................ 29

2.1. Обоснование конструктивных и технологических параметров универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор»......................................................................... 30

2.2. Определение показателей эксплуатационно-технологической оценки МТА........................................................................ 37

2.3. Выбор критериев оценки эффективности и формирование сбалансированной системы эксплуатационных показателей МТА..... 40

2.4. Определение средних и оптимальных значений вероятностных оценок энергетических и технико-экономических параметров............. 46

2.4.1. Определение средних значений эксплуатационных параметров МТА....................................................................... 46

2.4.2. Оптимальные значения вероятностных оценок

энергетических и технико-экономических параметров................................................52

Выводы по второй главе.......................... ........................................................................53

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ................54

3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований..........................................54

3.2. Программа исследований...................... ..........................................................54

3.3. Методика проведения экспериментальных исследований....................56

3.4. Методика обработки опытных данных....................................................................61

3.5. Оценка погрешностей измерений и точности экспериментальных данных............................................................................................................................................................63

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.... 66

4.1. Конструктивно-технологические параметры и показатели эксплуатационно-технологической оценки разработанной комбинированной посевной машины КМ-2,4 «Зироаткор»..........................66

4.2. Вероятностно-статистические оценки эксплуатационных показателей посевного агрегата......................................................................................................69

4.3. Критерии оценки эффективности и сбалансированная система эксплуатационных показателей посевного агрегата......................................................86

4.4. Оптимальные режимы работы МТА МТЗ-82.1+КМ-2,4 «Зироаткор»........................................................................................................91

4.5. Технико-экономическая оценка эффективности результатов исследований............................................................................................................................................94

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ....................................................................................................98

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................................102

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................................................115

ВВЕДЕНИЕ

В Национальной стратегии развития Республики Таджикистан отмечено, что в течение 2010-2015 гг. годовое производство зерновых культур, в том числе и пшеницы, должно достигать 1,0-1,2 млн. тонн. Реализация этой важной проблемы требует ускоренного внедрения новых энергоэффективных технологий, позволяющие получить высокий урожай зерна.

В 2012 году согласно поручению Президента Республики Таджикистан (протокол заседания Правительства Республики Таджикистан от 29.06.2012 г., №7, пункт 10) всем соответствующим министерствам и ведомствам, организациям и научным учреждениям, а также фермерам республики поручено принять все необходимые меры для получения высокого урожая зерна, не менее 50 ц/га в условиях орошаемых земель Таджикистана за счёт использования высококачественных семян и использования современных технологий возделывания зерновых культур. Этим должно обеспечиваться продовольственная безопасность республики.

Для повышения урожайности зерновых культур, в частности пшеницы, все сельскохозяйственные предприятия на основе Постановления Правительства Республики Таджикистан от 28.05.2009 г., №297 «Об утверждении Государственной Программы развития отрасли семеноводства в Таджикистане в 2010-2014 годы» должны принять все необходимые меры по соблюдению агротехнических приёмов их возделывания.

В Республике Таджикистан наряду с хлопчатником, пшеница является основной стратегической сельскохозяйственной культурой.

Республика Таджикистан находится в весьма благоприятных природно-климатических условиях с обилием тепла, воды для орошения и наличия трудовых ресурсов. Большая продолжительность безморозного периода, плодородие почв позволяет получать высокий урожай сельскохозяйственных культур.

Ранее вопросы разработки перспективной технологии возделывания зерновых культур, совершенствования машин и орудий, агротехники,

удобрения и орошения различных культур были изучены учёными республики и были разработаны соответствующие рекомендации.

В настоящее время в условиях рыночной экономики, новых форм хозяйствования, дефицита тракторов сельскохозяйственных машин проблема комплексной механизации полевых работ все ещё остается нерешённой. Из-за нехватки необходимой сельскохозяйственной техники, дороговизны топлива и запасных частей, а также семян и минеральных удобрений, фермерские хозяйства и сельскохозяйственные предприятия не могут провести посевы в оптимальные агротехнические сроки. Поэтому одной из причин снижения урожайности является несоблюдение агротехнических сроков полевых работ, в том числе и посева сельскохозяйственных культур.

Многолетние исследования учёных республики показали, что возделывание сельскохозяйственных культур на гребнях и грядах, по сравнению с типовой технологией, позволяет повысить урожайность до 3035%, предотвратить потери урожая при уборке, значительно сэкономить топливо и смазочные материалы при проведении технологических операций.

При посеве озимых зерновых в зонах повышенного увлажнения, куда относятся Гиссарская долина и Кулябская зона, в осенне-зимный и весенний периоды повышается влажность почвы, и семена подвергаются гниению.

При посеве зерновых культур на гребнях, семена не загнивают, и это позволяет получить оптимальную густоту растений на всей площади посева, что в итоге и способствует повышению урожая. Технологию возделывания сельскохозяйственных культур на гребнях с успехом можно применять и в обеспеченных осадками богарных землях.

Совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур включает в себя комплекс мероприятий, приёмов и разработок, позволяющих получить максимальный урожай с минимальными затратами. Например, применение комбинированных машин и агрегатов, позволяют сократить проходов МТА по полю; обеспечить энергосбережения в

технологических процессах обработки почвы, посева и ухода за ними, уборки урожая.

В настоящее время учёные Таджикистана, в том числе и учёные Института земледелия Таджикской Академии сельскохозяйственных наук занимаются разработкой, созданием комбинированных машин для возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе для возделывания культур по гребневой технологии.

Вопросы формирования и эффективного управления адаптивных технологий производства сельскохозяйственной продукции, разработки системы машин и отдельных технических средств для механизации производственных процессов отражены в трудах И.П. Ксеневича, В.Д. Попова, В.С. Сечкина, В.И. Вайнруба, Е.И. Давидсона, И.М. Панова, А.М. Валге, В.Ф. Клейна, Н.В.Романовского [15, 17, 18, 27, 28, 57, 58, 63, 75, 76, 80, 86] и других учёных.

Проблема повышения эффективности использования

сельскохозяйственных агрегатов в различных почвенно-рельефных и климатических условиях рассмотрена в трудах Л.Е. Агеева, В.С. Шкрабака, В.Г. Еникеева, Ю.К. Киртбая, Красовских В.С., С.А. Иофинова, В.И. Фортуны, Н.И. Джабборова, Э.С. Кароматуллоева, А.К. Кимсанова [1-5, 29-35, 42, 43, 52, 55, 59, 94] и других учёных.

Вопросы повышения эффективности использования МТА в условиях Республики Таджикистан рассмотрены в трудах Т.И. Ахунова, Н.И. Джабборова, Г.Я. Яхияева, С.Х. Бахриева, А.К. Кимсанова, Э.С. Кароматуллоева, И.Б. Ризоева, А.С. Насрединова, Р.С. Асророва, М.А. Сафарова, Миракилова Д.Х., Ахмадова Б.Р., Сайфова Н.Д., Тагоймуродова А., Шералиева Н. [2, 8, 9, 11, 12, 29, 53, 55, 66, 70, 78, 84, 85, 90, 96, 99] и других учёных.

Научная новизна диссертационной работы. Усовершенствована методика оптимизации параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4, обеспечивающая

многокритериальную оценку и оптимизации параметров и режимов работы МТА. Установлены закономерности изменения эксплуатационных параметров и обоснованы оптимальные режимы работы универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» с трактором класса 1,4 с учётом случайного характера внешней нагрузки. Получены показатели энергетической эффективности использования универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» с трактором класса 1,4, а также оптимальных режимов её работы.

Практическую значимость диссертационной работы представляет спроектированный и изготовленный экспериментальный образец универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор», обеспечивающий одновременную нарезку гребней, внесения под гребнями минеральные удобрения, широкополосный посев семян на гребнях и их заделки в почву. Оптимальные режимы работы посевного агрегата МГЗ-102+КМ-2,4 «Зироаткор» целесообразно использовать при разработке научно-обоснованных нормативов выработки, расхода топлива и других видов энергетических ресурсов на механизированные работы.

Настоящая работа направлена на повышение эффективности технологического процесса посева зерновых культур на гребнях путём оптимизации параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4.

На защиту по специальности 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства выносятся следующие основные научные положения:

1. Усовершенствованная методика оптимизации параметров и режимов работы универсальной комбинированной сеялки с трактором класса 1,4, основные принципы которой заключаются:

- в обосновании критериев оценки эффективности и формировании сбалансированной системы эксплуатационных показателей,

соответствующей выбранному основному критерию оценки эффективности -

максимуму производительности агрегата;

- в учёте вероятностно-статистических связей эксплуатационных и агротехнических показателей работы МТА.

2. Закономерности изменения оптимальных значений эксплуатационных параметров и агротехнических показателей комбинированного посевного агрегата МТЗ-102+КМ-2,4.

3. Оптимальные конструктивно-технологические параметры и режимы работы универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 «Зироаткор» с трактором класса 1,4 т, обеспечивающие повышение эффективности технологического процесса внесения удобрений, нарезки гребней и посева зерновых культур по критерию максимум производительности МТА.

В качестве объекта исследований был выбран машинно-тракторный агрегат, состоящий из трактора МТЗ-102 и универсальной комбинированной сеялки КМ-2,4 для одновременного внесения минеральных удобрений, нарезки гребней и широкополосного посева зерновых культур.

Тема диссертационной работы соответствует тематическому плану научно-исследовательских работ Института Земледелия Таджикской Академии сельскохозяйственных наук по теме «Оценка энергетической и экономической эффективности существующих и перспективных машин для механизации растениеводства», номер государственной регистрации программы - ГР № 0106 ТД 333 (2006-2010 гг.) и «Разработка и совершенствование механизированных энергосберегающих технологий и машин для возделывания хлопчатника и зерновых культур», номер государственной регистрации программы - ГР № 0102 ТД 893 (2011-2015 годы).

Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены:

на республиканской научно-практической конференции «Использование современных технологий и машин для растениеводства и пути повышения их эффективности», Республиканский научно-технический центр по сельскохозяйственному машиностроению и механизации АПК

Таджикской Академии сельскохозяйственных наук (РНТЦМ ТАСХН), 2007 г;

- на республиканской научно-практической конференции "Вклад молодых учёных в развитии сельскохозяйственной науки", посвящённой 20-летию государственной независимости Республики Таджикистан, Душанбе, 15-17 октября 2011 года;

- на международной научно-практической конференции, посвященной 400-летию добровольного вхождения калмыцкого народа в состав Российского государства, Элиста, 2008;

на международной научно-практической конференции «Профессиональное знание и техническое образование - факторы могущества специалиста», г. Душанбе, Таджикский аграрный Университет имени Шириншоха Шохтемура, 14-15 мая 2010 года;

- на международной конференции "Актуальные проблемы, перспективы развития сельского хозяйства в обеспечении продовольственной безопасности Таджикистана", Гиссарский район, Институт земледелия Таджикской Академии сельскохозяйственных наук, 18-19 сент. 2012 года.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числ^: в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в Перечень ВАК РФ-3.

Результаты исследований внедрены в семеноводческом хозяйстве имени Дзержинского и опытно-производственном хозяйстве «Зироаткор» Института земледелия Таджикской Академии сельскохозяйственных наук, в Таджикском аграрном Университете имени Шириншо Шотемур, а также приняты Министерством сельского хозяйства республики Таджикистан для дальнейшего внедрения в производстве.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы из 106 наименований и 7 приложений. Она включает 28 рисунков и 19 таблиц, общий объём работы 125 страницы.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ФОРМУЛИРОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ 1Л. Почвенно-рельефные и климатические условия Таджикистана

Таджикистан расположен на Юго-Восточной части Центральной Азии. Это типичная горная страна, изрезанная многочисленными долинами и ущельями, отличается разнообразием и контрастностью природных условий. Пашня занимает всего семь процентов территории. Посевные площади составляют 905,6 тыс. га, из них около 44 % приходится на долю зерновых культур. Граница земледелия достигает 3000 м и более над уровнем моря [51, с.5].

В Республике Таджикистан зерновая проблема является решающей и ключевой в продовольственном обеспечении страны. Дальнейшее увеличение посевных площадей зерновых культур в республике ограничено, и рост сбора зерна должен происходить, главным образом, за счёт повышения урожайности. При соблюдении технологической дисциплины и рациональном использовании площадей, особенно поливных, имеется реальная возможность увеличения производства зерна не менее чем в 2-3 раза [51, с.37].

Климат республики умеренный, резко континентальный, сухой. Январские температуры в долинах колеблются от 0 °С до +2 С, в высокогорьях опускаются до -27 С, июльские температуры в долинах колеблются от +23 °С до +30 °С, в горах - от +4 °С до +15 °С. Максимум осадков приходится на зиму и весну, летом и осенью дожди идут редко. Орошаемые земли, где сосредоточена наиболее продуктивная их часть и на которых основано производство таких ценных культур, как хлопчатник, рис, овощи, бахча, виноград, фрукты, цитрусовые и др., расположены в юго-западной части республики, а также в Гиссарской, Вахшской, Кызылсуйской и Ферганской долинах, Кулябской и Нижне-Кафарниганской долинах. Для этих зон орошаемого земледелия характерна ясная, сухая погода летом, и неустойчивая в холодный период года. В летний период в долинах,

окруженных горами, создаются