автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка технологии и комплекса машин для внутрипочвенного внесения минеральных удобрений в условиях интенсивного земледелия

Р Г 6 Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (В ИМ)

2 1 ПАР

На правах рукописи

НЕФЕДОВ Борис Александрович

УДК 631.333.83(083.131)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЛЕКСА МАШИН ДЛЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Н.М.Марченко

Москва - 1994

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства (ВИЮ.

Официальные оппоненты: академик Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор технических наук, профессор Г.Е. ЛИСТОПАД;

доктор технических наук, профессор П.Н. БУРЧЕНКО;

доктор технических наук, старший научный сотрудник Н.Ф. СКУРЯТИН.

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский

институт удобрений и агропочвоведения имени акад. Д.Н. Прянишникова.

Запита состоится " ^ " СХпр£/7Л 1994 г. в ^ часов на заседании специализированного совета Д.020.02.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства (ВИИ) по адресу:

109428, Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5, ВИМ, специализированный совет Д.020.02.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИМ.

Автореферат разослан ° Ю 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Л.В. МАМВДОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На современном этапе развития агро-громышленного комплекса среди мер, обеспечивающих повышение уро-сайности сельскохозяйственных культур, продуктивности животновод-¡тва и плодородия почвы, важное место отводится интенсивным мето-1ам ведения хозяйства, в первую очередь, путем рационального при-1енения минеральных удобрений на основе совершенствования спосо-¡ов внесения их в почву и использования экологически безопасных машинных технологий и комплексов высокопроизводительных и ресур-¡осберегаюпшх технических средств.

Перспективным в этом отношении является способ внутрипочвен-гого локально-ленточного внесения удобрений концентрированными эчагами различной дозы и формы на заданную глубину. Этот прием обеспечивает по сравнению с поверхностным внесением увеличение |фожайности зерновых в среднем на 0,2...О,5 т/га, картофеля, кор-1еплодов, овощей и силосной массы на 2...4 т/га, луговых трав до 305?, при этом возрастает на 10... 15% коэффициент использования удобрений, повышается содержание белка и клейковины в зерне, увеличивается сахаристость корнеплодов сахарной свеклы, снижается в 1,5...2,0 раза количество сорняков, биоэнергетический

коэффициент при локальном внесении удобрений возрастает на 6...28$.

Однако реализация в производстве данного прогрессивного приема до недавнего времени сдерживалась из-за отсутствия необходимых зредств механизации, особенно для внесения основной дозы минеральных удобрений, что обусловлено сложностью и недостаточной изученностью механики этого процесса. Поэтому разработка экологически безопасных машинных технологий, перспективных рабочих органов и нового поколения машин для внутрипочвенного локального внесения удобрений - важная народнохозяйственная проблема.

Исследования выполнены в соответствии с планами НИОКР ВИМ на 1968...1990 гг., а также согласно заданиям 04.08.01, 04.08.02 общесоюзной комплексной научно-технической программы 0.51.01 (1981... 1985 гг.) и заданию 05.03.Т программы 0.51.12 (1986...1990 гг.) ГКНТ СССР.

Цель работы - разработать и внедрить экологически безопасные и ресурсосберегающие технологии внутрипочвенного допосевного и припосевного внесения основной дозы минеральных удобрений и комплекс машин нового поколения для их выполнения в условиях интенсивного земледелия.

Объект исследования - механико-технологические аспекты процесса внутрипочвенного внесения минеральных удобрений, основные и вспомогательные операции машинной технологии локального внесения твердых и' жидких удобрений, комплекс технических средств для их осуществления, физико-механические свойства удобрений, ту-ковысевашие и тукозаделывающие рабочие органы, макетные, опытные и 'производственные образцы машин для внутрипочвенного внесения твердых и жидких минеральных удобрений.

Методика исследовании - разработка элементов технологического процесса, функциональных схем машин, обоснование параметров новых рабочих органов, их качественная оценка проводили на основании теоретических и экспериментальных исследований, используя лабораторно-полевые установки, макетные образцы, а также при ведомственных и государственных испытаниях комплекса машин.

Физико-механические свойства удобрений и процесс пневмотран-Спортируемости их по тукопроводам изучали в лабораторных и лабора-торно-полевых условиях с использованием известных приборов и стенда. Процесс бороздообразования, характер деформации почвы, степею ее повреждения и размеиение удобрений по глубине внесения исследовали по специально разработанным методикам и оборудованию в почвенном канале и при испытании опытных образцов машин, применяя в отдельных случаях модели удобрений.

Результаты экспериментальных исследований обрабатывали, используя методы математической статистики и микрокалькулятор МК-71.

Научную новизну исследования составляют:

механико-технологические решения процесса внутрипочвенного локального внесения удобрений и технические средства для их реализации, базирующиеся на обосновании:

- рациональных параметров элементов технологического процесса допосевного и припосевного внесения удобрений и средств механизации для его.выполнения, выбора туковысевавдих и заделывающих рабочих органов и их компоновочных схем размещения в агрегате и на раме машины;

- совмещения операций почвообработки (первой глубокой культивации, рыхлении) с внесением основной дозы (500...1000 кг/га) минеральных удобрений;

аналитические зависимости тягового сопротивления машины и тукозаделывавдих рабочих органов от конструктивных и технологических параметров с учетом внутрипочвенного статического нормаль-

[ого и динамического давления почвы на тукозаделываший рабочий фган;

математические зависимости энергетических затрат, производи-■ельности дозируше-распределительных рабочих органов и расхода юздуха туковысевавдих систем, учитывающие предварительный разгон [астиц удобрений перед вводом их в пневмотранспортную сеть, коэф-)ициент потребного расхода воздуха и конструктивные особенности юзгонных устройств;

закономерности изменения коэффициентов кинематической транс-юрмации тошны лезвия, утла заточки и площади разрезаемой вибро-:ожом почвы в зависимости от параметров вибрации ножа, коэффициента трения почвы о рабочую поверхность тукозаделывакшего рабочее о органа и его режима работы;

классификация способов внесения удобрений, в основу которой :оложены признаки размещения туков относительно поверхности поч-ы, семян растений, доз внесения удобрений и совмелаемые операции .опосевной подготовки почвы, внесения туков, посева или посадки ельскохозяйственных культур.

Новизна конструктивно-технологических схем и технических ре-ений подтверждена 15 авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическая ценность работы состоит в том, что результаты еоретических и экспериментальных исследований позволили решить роблему разработки и внедрения машинной технологии допосевного припосевного локального внесения минеральных удобрений, обос-овать систему машин для ее выполнения. Механико-технологические ешения обеспечили:

для допосевного внесения удобрений - сохранность уплотнен-ого ложа, упорядоченность размещения удобрении относительно оп-имальной глубины укладки семян и ёыравненность пестроты посева, также сокращение количества проходов машин по полю, повышение роизводительности комбинированных агрегатов в 1,5...2,5 раза;

для припосевного внесения - укладку семян на уплотненное ло-е, а удобрения - ориентировано в горизонтальной и вертикальной яоскостях относительно расположения семян, что позволяет повы-ить окупаемость удобрений в 1,15...1,20 раза по сравнению с до-осевным внесением.

Разработанные методы расчета и параметры рабочих органов и ашин обеспечивают снижение их энергоемкости, качественные пока-атели по равномерности высева и заделки удобрений.

Реализация научно-технических результатов: технология локально-ленточного внесения минеральных удобрений, одобренная НТС Госагропрома СССР и изданная в 1989 г. массовым тиражом;

рекомендации по локальному внесению минеральных удобрении в различных почвенно-климатических зонах СССР при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, одобренные бюро отделения земледелия и химизации сельского хозяйства ВАСХНИЛ и НТС Госагропрома СССР и изданные в 1988 г.массовым тиражом;

технологические параметры машин реализованы в исходных требованиях на комплекс машин для внутрипочвенного внесения минеральных удобрений. Часть из них рекомендована в производство и выпускается (АЕА-0.5М; АЕА-1,0; АВМ-8), другая - рекомендована в производство (СЗК-З.З; АВВ-5, АВЖ-5, УГК-4,2) или прошли государственные испытания (АВВ-12; АВВ-8; МВЛ-3,5);

агротехнические (исходные) требования 16 наименований на комплекс машин для внутрипочвенного внесения твердых и жидких минеральных удобрений, утверзденные МСХ СССР, Госкомсельхозтехникой СССР, а также Госагропромом СССР;

нормативы затрат на доставку, подготовку и внесение в почву удобрений и мелиорантов, утвержденные Госпланом СССР и МСХ СССР (1984 г.);

усредненные нормативы затрат на доставку, хранение, подготовку и внесение в почву удобрений и мелиорантов, утвержденные Госагропромом СССР, ЕПНО "Союзсельхозхимия", ВАСХНИЛ (1988 г.);

материалы исследований явились основанием включения в Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства, часть I, "Растениеводство" на 1981...1991 гг. и на 1986...1995 гг. новых машин (разделы Р23, 27, шифры позиций Р23Л7 Р27.28; Р27.29; Р27.30; Р27.68.5; Р27.68.6; Р27.68.9).

Апробация работы. Работа обсувдена на Ученом совете ВИМа, отдельные материалы диссертации заслушивались на Всесоюзном совещании по земледельческой механике (1976 г.), Всесоюзных научно-технических конференциях (1982, 1985 гг.), Всесоюзном совещании географической сети опытов с удобрениями (1985г.), Всесоюзных координационных совещаниях по локальному внесению удобрений (1981 г. 1983, 1986, 1988, 1990 гг.).

Разработка технологии и макетных образцов машин для внутри-почвенного внесения удобрений осуществлялась совместно с ВИУА,

НПО ВИСХОМ, НИКГИМсельхозмаш, ПКИ почвопосевмаш.

Экспериментальные исследования выполнены в. ВШё, опытном хозяйстве ВИМ "Каменка", на Центральной опытной статьи ВИУА, на опытном поле института кормов им. В.Р. Вильямса, совхоза "Динамо", Клинского района, Московской области, ПКИ почвопосевмаш, НИКТЙМ-сельхозмап, Центральной машиноиспытательной станции.

Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в 65 работах, в том числе в одной книге под редакцией автора, двух рекомендациях, плакате, а также в разделе депонированной монографии. Получено 15 авторских свидетельств. Общий объем опубликованных работ свыше 17 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и результатов, списка литературы и приложений, включая дополнительный том. Общий объем 502 страницы, в том числе 42 стр. приложений. Диссертация содержит 75 рисунков, 36 таблиц, список использованной литературы в количестве 221 наименования, из которых 12 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Дана характеристика проблемы, показана ее актуальность, сформулированы цель и задачи исследования и основные вопросы, выносимые на зашту.

Глава I. "Состояние проблемы и обоснование задач исследования"

Рассмотрены агротехнические и экологические аспекты технологического процесса внутрипочвенного локально-ленточного внесения основной дозы минеральных удобрений, дан анализ состояния и тенденций развития средств механизации для внутрипочвенного внесения удобрений, обоснованы задачи исследования.

Агрохимические, физиологические и экологические основы внутрипочвенного локального внесения минеральных удобрений как наиболее эффективного приема управления программированного повышения урожайности сельскохозяйственных культур, их качества и экологической безопасностью развиты в трудах А.Е. Зайкевича, Д.Н. Прянишникова, И.И. Синягина, Е.В. Бобко, A.A. Калининского, В.К. Трапезникова, В.Е. Булаева, С.С. Медведева, П.И. Ромашова, Л.С. Ку-баревой, Н.Г. Овчинниковой, Д.У. ItyKa и других ученых.

Преимущества локального внесения удобрений по сравнению с поверхностным заключаются в обеспечении оптимального размещения удобрений по глубине в почве относительно корневой системы растений, снижения потерь удобрений и загрязнения о кружа шей среды, повышения эффективности использования туков, связанной не только с дополнительным обеспечением растений доступными элементами питания, но и с активизацией микробиологических процессов в почве.

Различным вопросам решения проблемы механизации локального внесения удобрений посвящены труды С.И. Назарова, Г.Е. Листопада, Н.М. Марченко, Н.Ф. Скурятина, С.Д. Сметнева,Ю.В. Иванова, В.А. Шмонина, Б.А. Главацкого, D.H. Вахрамеева, В.Р. Петровца, Г.Д. Белова, Б.А: Дьяченко, А.Х. Хаджиева, Б.Н. Янушкевича, Ю.П. Каюшни-кова, П.П. Прокопенко, U.M. Кидакоева, Е.П. Шеховцовой и др.

Выполненные исследования в основном посвящены обоснованию параметров туковыееваших рабочих органов. Почти отсутствуют работы, посвященные изучению тукозаделывавдих сошников, комплексному обоснованию технологических и технических параметров машин, определению сроков и места их применения в общей технологии предпосевной подготовки почвы и улучшения лугов.

Существующие противоречивые классификации способов внесения удобрений и построенные на их основе понятия технологических операций и названий машин затрудняли рациональное решение проблемы механизации локального внесения минеральных удобрений.

Отсутствие механико-технологических решений разработки машин для внутрипочвенного внесения основной дозы минеральных удобрений, методов расчета оптимальных параметров и режимов работы рабочих органов являлось причиной сдерживания создания машин и приспособлений к различным почвообрабатывающим и посевным орудиям для локального внесения удобрений.

Для решений проблемы механизации технологического процесса внутрипочвенного внесения удобрений были поставлены следующие задачи:

1. Изучить механико-технологические и экологические аспекты проблемы механизации процесса внутрипочвенного локально-ленточного внесения минеральных удобрений, разработать агротехнические (исходные) требования на комплекс машин для локального внесения удобрений,определить пути снижения энергетических затрат на выполнение этого процесса.

2. Теоретически и экспериментально обосновать параметры тех-

нологического процесса внутрипочвенного внесения удобрений, рабочих органов и машин новосо поколения, совмещающих внесение удобрений в виде аэросмеси на глубину их заделки с допосевной подготовкой почвы (культивацией, рыхлением) или посевом.

3. Разработать и обосновать параметры пневмомеханического туковыееваотего аппарата, обеспечивашего снижение потребной модности на привод вентилятора и качественное внесение туков, а также методику расчета пневматических и пневмомеханических систем высева удобрений.

4. Обосновать параметры и режимы работ тукозаделываших рабочих органов, обеспечивающие снижение тягового сопротивления машины, минимальные повреждения уплотненного ложа для семян, дернины луга и исключающие вынос влагообеспеченных слоев на поверхность почвы.

5. Реализовать технологические и технические решения при создании и внедрении комплекса машин, определить перспективы совершенствования и развития машинных технологий внутрипочвенного внесения удобрений.

Глава 2."Теоретические исследования технологического процесса внутрипочвенного локально-ленточного внесения удобрений и обоснование средств механизации•для его выполнения"

Для решения задачи разработки технологии и создания машин яового поколения изучены механико-технологические аспекты проблемы внутрипочвенного внесения удобрений, разработана классификация способов внесения удобрений, являшейся основой для упорядочения терминологии технологических операций и названий машин, обоснова-*ы сроки и место применения машин для локального внесения удобре-гай в общей технологии предпосевной подготовки почвы и улучшения 1угов, исследованы физико-механические свойства удобрений, влияю-ше на работу машин в зависимости от влажности, получена аналити-1еская зависимость тягового сопротивления машин от агрономических, технологических и технических параметров.

Анализ различных способов внесения удобрений показал, что су-хествуипие классификации способов, проведенные по признакам агротехнических сроков посева, назначения удобрений, конфигурации их тага и глубины размещения относительно семян или растений, на аш взгляд, - неполные и не совсем удачные, поскольку не позволя-

ют однозначно выбрать способ внесения удобрений, тип машины и потребное их количество.

В основу предлагаемой классификации положен существенный признак размещения удобрений относительно поверхности почвы и корней растений. Тогда независимо от вида удобрений и доз их внесения способы внесения можно свести к двум видовым понятиям: поверхно-отное и внутрипочвенное, находящимся в соподчинении с родовым понятием - внесение удобрений (рис. I).

внесение удобрений

поверхностное

X

сплошное

X

внутрипочвенное

шапьнсю

сплошное

I локальное

средстйа механизации

11%

ашцих

с тукозаделыЬающими или Выполняющими эту функцию рабочими органами

л

с тукозайеяы-баклцими рабочими органа ми

одшхщюиионные

с рабочими ОР ганаш Выполняющими ФЦ» кит займки удобрений

| доза несения |

\комЬиниробатые\

кЬсаг

\d03a ОнесеЩ

апхйюя тЬошиа (йи

импрнебои

подпорти)

хноСшг иедшшав риеряо&н ид/и корневой пакфши

1

Й N

доза , Онвсшг

[¡«ян? тати

асн&а

%

Г!

Рис. I. Классификация способов внесения удобрений и средств их механизации

Каждый из этих способов включает два вида размещения удобрений относительно корней растений: сплошное и локальное. При поверхностном внесении в процессе одной операции удобрения распределяются по поверхности почвы независимо от дозы и конфигурации очага удобрений. При внутрипочвенном сплошном внесении удобрений предусматриваются две технологические операции: равномерное (сплошное) распределение удобрений по поверхности почвы и последующая их заделка почвообрабатывающими орудиями.

Машины, которые используются при поверхностном и внутрипочвенном сплошном внесении, тукозаделываюпшх рабочих органов не имеют. При внутрипочвенном локальном внесении удобрения размещаются непосредственно в почву на определенную глубину очагами различной формы (лентами, гнездами) тукозадельгваюпшми рабочими органами за один проход машины.

Отсвда следует, что создание средств механизации для внутри-почвенного внесения минеральных удобрений предполагает разработку и обоснование параметров не только туковысевающих (распределитель-*ых) аппаратов, но и тукозаделываюпшх рабочих органов.

В соответствии с предложенной классификацией следует опреде-тение типа и название машин для внутрипочвенного внесения минеральных удобрений - комбинированные, т.е. выполняющие две и более операции за один проход машин, например внесение основной дозы одобрений и образование гребней (удобритель-гребнеобразователь), <ультивация и внесение подкормочной дозы удобрений (культиватор-юдкормщик).

Обоснованное разграничение машин по дозе внесения удобрений г выполняемыми операциями позволяет правильно определить структу->а парка машин для внутрипочвенного внесения минеральных удобре-[ий и их количественный состав.

Чтобы определить сроки и место применения машин для локально-'0 внесения удобрений в общей технологии предпосевной подготовки 'очвы и улучшения лугов, рассмотрим физическую картину размещения емян и туков с учетом деформации почвы (степени сохранности уп-:отненного ложа для семян) при различных способах локального вне-ения удобрений. При этом можно отметить следующее.

При внесении удобрений одновременно с посевом семена уклады-аются на уплотненное ложе, а удобрения - в каждое междурядье или ереэ одно.

Допосевное локальное внесение удобрений осуществляют (соглас-

но агротехническим требованиям) после предпосевной обработки почвы рыхлительными рабочими органами, снабженными наральниками или стрельчатыми лапами. При движении их в почве образуется зона деформации, которая частично разрушает подготовленное плотное ложе для семян и ленты удобрений укладываются туковыми сошниками в бороздки, образованные ими в почве, подготовленной под посев на глубину до 12-15 см.

Зерновые сошники, осуществляющие последующую уклада семян в перпендикулярном или диагональном направлении по отношению к лентам удобрений, проходят через бороздки, образованные туковыми сошниками. При этом семена укладываются как на уплотненное ложе, так и на разрыхленную часть почвы, включая и бороздки. Семена в этом случае попадают в неодинаковые условия развития.

Анализ выполнения операций предпосевной подготовки почвы и внесения удобрений показал, что повреждение уплотненного ложа для семян ыожно исключить, если совместить операции внутрипочвен-ного внесения удобрений с предпосевной культивацией на глубину, превышающую глубину посева семян на 3...4 см.

Технологический процесс допосевного внутрипочвенного внесения основной дозы минеральных удобрений в этом случае необходимо осуществлять в следующей последовательности:

вспашка почвы на глубицу не менее 18...20 см; первая глубокая (12...15 см) культивация с одновременным внесением основной дозы минеральных удобрений;

культивация на глубину посева и высев семян с внесением стартовой дозы удобрений, причем семена растений размещают поперек или по диагонали относительно ранее внесенных лент удобрений,

При такой последовательности выполнения операций обеспечивается укладка семян на уплотненное ложе. Послойное размещение удобрений позволяет растениям использовать их на всех фазах развития - вначале стартовой (подкормочной) дозы, затем на более поздних - основной, внесенной до посева семян. Совмещение операций внесения удобрений с культивацией уменьшает количество проходов агрегата по полю, снижает уплотнение почвы и трудовые затраты. Тукозаделыващие рабочие органы в этом случае могут быть выполнв' ны в виде культиваторных лап с тукопроводами.

Технологический процесс припосевного внесения удобрений осу ществляется на почвах, подготовленных под посев, а внесение под-дсормочной и основной доз удобрений проводится одновременно с по-

зевом. При этом туковые сошники должны обеспечивать размещение туков ориентировано в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно расположения семян, а также минимальные тяговое сопротивление машин и вынос влагообеспеченных слоев на поверхность почвы.

Соблюдение условия ориентированного размещения туков относительного семян предъявляет высокие требования к физико-механическим свойствам ТЫУ, существенно влияющим на работу машин: объемной массе, гранулометрическому составу, статической и динамической прочности, сыпучести, сводообразованию, скорости витания и парусности.

Установлено, что с повышением влажности туков независимо от размеров гранул основные физико-механические свойства удобрений ухудшаются. Такая зависимость выявлена для всех изучаемых форм удобрений: двойного суперфосфата, нитроаммофоса, нитроаммофоски.

Так, с повышением влажности масса высеянных туков значительно колеблется. При оптимальной влажности коэффициент вариации составляет 3,4...6,при повышенной - возрастает до 37,4...79,9%. Механическая прочность и сыпучесть гранул при повышении влажности снижались соответственно на 8,4...89,2 и 10,7...78,6% от исходного показателя.

При высеве гранул с низкой (менее 2,0 МПа) прочностью образуется значительное количество пылевидных частиц, которые налипают на поверхность высевающих аппаратов, тукопроводов сошников и других деталей и узлов машины, что приводит вначале к снижению дозы внесения и затем к полному прекращению высева удобрений.

В результате выполненных исследований установлено, что для устойчивой работы машин удобрения должны обладать хорошей сыпучестью (60...120 г/с), высокой (не менее 2,0 МПа) прочностью гранул, выравненностью гранулометрического состава удобрений, при этом фракции туков должны содержать, %: qt I до 4 мм - 90...95, от 2 до 3 мм не менее - 50, меньше I мм - не более I...3, а их влажность не превышать стандартную.

Основным показателем энергозатрат машин для внутрипочвенно-го внесения удобрений является тяговое сопротивление, обусловлен-аое наличием тукозаделываюших рабочих органов. Установка приспособлений для локального внесения удобрений на различные почвообрабатывающие и посевные машины также приводит к увеличению их тягового сопротивления. В этой связи возникает необходимость в

разработке достаточно надежной и доступной разработчикам аналитической зависимости тягового сопротивления, позволяющей определить возможность агрегатирования машин и приспособлений с тракторами различных классов и на основании этого выбрать основные параметры машин и приспособлений.

В общем виде тяговое сопротивление машины РМАШ для внутрипо-чвенного внесения удобрений складывается из сопротивлений на ее перекатывание и переметение в почве тукозаделываших рабочих органов:

где Ц , т - грузоподъемность и масса машины, кг; ^ - коэффициент сопротивления машины перекатыванию; - тяговое сопротивление одного тукозаделывашего рабочего органа, Н; В - ширина захвата машины, м; К - ширина междурядья, м.

Форцула (I) показывает, что величина тягового сопротивления машин определяется линейной функцией и зависит от массы, грузоподъемности, ширины захвата, величины междурядья, числа тукозаделыва-юпшх рабочих органов и их тягового сопротивления.

Анализ теоретических исследований,^ конструкций макетных и промышленных образцов машин показывает, что тяговое сопротивление тукозаделываших рабочих органов является функцией скорости движения, глубины внесения удобрений Нг и формы £<р их выполнения.

Определим теоретическую зависимость С^ от указанных факторов.

Давление почвы на рабочую поверхность складывается из статической и динамической составляющих.

Закон изотропности внутрипочвенного статического нормального давления будет иметь вид

[р(В>п)-р0 П,] д (2)

где р(Б,Г1

- проекция на ось (координатная прямая,определяемая ортом ) главного вектора системы поверхностных сил, которые обусловлены воздействием на площадку (йX6) п )почвенной массы, расположенной по ту же сторону от ) , что и вектор гГ

(рис. 2), В - выбранная любым образом фиксированная точка области А, "п - произвольный, исходящий и постоянный единичный вектор;

р0(Вр И,) - напряжение сил внутрипочвенного статического нормального давления, в точке В| на элементарной площадке, задаваемой вектором гГ, . Отсвда р ( В| а) = Р0 (В,; п,) каковы бы ни были В , пиа,.

Рис. 2. К выводу закона изотропности внутрипочвенного статического нормального давления

Из этого следует, что в каждой точке почвенного горизонта напряжение сил внутрипочвенного статического нормального давления будет одним и тем же на любой площадке, проходящей через данную точку, т.е. значение напряжения р не зависит от ориентации этой площадки и определяется только глубиной внесения удобрений (ВО).

Единственными силами, действующими на внедренный в почву ту-козаделываппий рабочий орган при V = 0 будут силы внутрипочвенного статического нормального давления. Если V ^ 0, то к ним присоединяются силы импульсного (динамического) давления почвы на рабочую поверхность 5 тукового' сошника.

Действие данной системы сил на рабочий орган описывается с помощью их напряжения (рис. 3):

рн(М)йУЬр(М;^У>р9(М), (3)

где р (М; 1) ¡V ) - напряжение сил динамического формального давления почвы на всю рабочую поверхность; р (М, "5; V) - напряжение сил [^панического нормального давления почвы в точке М 5 р0(М) - напряжение сил внутрипочвенного статического нормального давления; М - внутренняя точка рабочей поверхности элемента площадью с! 5 ;

5>(М)- направленный в сторону почвенной массы единичный вектор, восстановленный в точке М нормали к поверхности 3 .

С учетом анизотропности почвы по глубине внесения туков и гзазистационарности рабочего процесса тяговое сопротивление туко-

заделывающего сошника определяется параболической функцией по формуле:

п -

о 'о

соэ^ с/5,

где - коэффициент пропорциональности, рс - плотность почвы; У0 - скорость рабочего органа; У - ордината точки М; р- угол между направлением скорости и ортом.

Рис.3. К выводу формулы напряжения сил динамического давления почвы на рабочую поверхность тукового сошника

Преобразовав формулу (I) с учетом Р = (0,85...О,90)Р тр и (4), получим ( Р тр - усилие трактора;:

ь=

№5-0,90) Растр (О+тЦд

(0,85... 0,30) Рас.тр

- I

х К

(5)

Г*]

при Ц "СОПб! ( В = С0Я51 соответственно.

- т. (б)

Полученные формулы (I), (5), и.(б) позволяют определить тяговое сопротивление, ширину "захвата и грузоподъемность машин в зависимости от основных технических и технологических параметров процесса внутрипочвенного локально-ленточного внесения минеральных удобрений.

В таблице приведен пример расчета выбора ширины захвата машины в зависимости от ширины междурядья и глубины внесения удобрений.

Анализ данных таблицы показывает, что при ширине междурядья 0,15 м агрегатирование машин шириной захвата 12 и 8 м с тракторами класса 50 й 30 кН невозможно ввиду недостаточного тягового усилия, развиваемого тракторами. Следовательно, исходные требования на машины указанной ширины захвата требуют ее корректировки в сторону уменьшения в 1,5..Л,8 раза.

Основные энергетические показатели машин при агрегатировании их с тракторами К-701, Т-150К

Расстояние между лентами удобрений, м

Показатели !—------!—:-

•_1 0Т15 < р;30 ! 0.15 1 0.30

Гяговое сопротивление машины, кН при глубине внесения-удобрений, м

0,10 45,0х 32,8 31,3х 23,4

0,12 49,8х 36,2 34,5х 25,0х

0,15 55{7Х 38,8 39,2х 27,5х

1оминальное тягозое

усилие трактора, кН 50,0 30,0

Пирина захвата, к 12,0 8,0

с Значения РМАщ превышают (0,1...0,15) тр при ширине захвата машины 12 и 8 и.,

Экспериментальные исследования промышленных образцов машин уш локального внесения удобрений подтвердили достоверность выбо->а ширины захвата и грузоподъемности машин по предложенным формулам.

Расчеты по формуле (I) показывают, что интенсивность нарастания величины тягового сопротивления определяется в большей ме-1в количеством тукозаделывапшх рабочих органов (рис. 4), чем от

массы и грузоподъемности машин. При этом из-за наличия тукозаде-лывагашх рабочих органов машины для внутрипочвенного внесения основной дозы минеральных удобрений на 52...87$ более энергоемки по сравнению с машинами для поверхностного внесения удобрений.

Из этого следу-

Р,*Н 55

«

35

Л

/5

}

/ /

1

/ /

/ ' / <'/ /

/ ' г/ //

г

10 ¡0 50 ТОП.ит

ет, что для уменьшения энергозатрат машин необходимо, в первую очередь, разработка менее энергоемких туко-васевакших и туко-заделываших рабочих-органов»

Рис, 4. Зависимость тягового сопротивления от числа П тукозаделывагшк рабочих органов п грузоподъемности 0 при глубине обработки 10 (—), 12 (—) и 15 си —-) и число рабочих органов п=27 иг. (I) нП = 54 шт. (П)

Глава 3. "Теоретическое обоснование целесообразности применения пневмомеханических систем высева и экспериментальные исследования основных типов туковысоваппих аппаратов"

Рассмотрены вопросы.динамики процесса рассева удобрений центробежными дисками различных типов, обеспечивающими механический разгон частиц удобрений перед вводом их в пневмотранспортную сеть. Получены аналитические зависимости коэффициентов снижения потребной мощности на привод вентилятора от типа разгонных устройств, а также формулы расчета производительности пневмомеханических и пневматических систем высева. Приведена результаты исследований процесса транспортирования удобрений по тукопроводам посредством распределительно-дозирующих устройств и воздушного потока от вентилятора, изучения работы катушечных туковысевающих аппаратов и экспертная оценка различных зернотуковых сеялок. Изложена методика

расчета пневматических и пневмомеханических туковыеевагаих систем машин для внесения удобрений.

Анализ составляющих общих потерь давления в пневматических системах туковых сеялок показал, что снижения энергоемкости процесса высева можно достичь, используя менее энергоемкий по сравнению с пневматическим механический разгон частиц удобрений перед вводом их в пневматическую сеть.

Потери давления в пневматической сети сеялок независимо от пространственного расположения трубопроводов составляют:

н „ - Нт+на»

0Й4 "Р Р

Нси^мс

(7)

гДе Нпр» Ир ; Иск;И не - потери давления соответственно в прием-кике, на разгон материала, на перемещение материала воздухом, а также местные потери.

Наибольшие потери давления (до 5С$) при транспортировании удобрений на расстояние до 6 м приходятся на разгон частиц. Для их уменьшения целесообразно пневматический разгон частиц удобрений заменить механическим.

РгШ

т

а

У

т ///>* у ^ X

х^х(г)

о

\к*о

Рис. 5. Схема пневмотранспортирования удобрений при V..

0 (а) и V > 0 (б)

п. р.

Скорость частиц удобрений при механическом разгоне равна или больше скорости воздушного потока п (рис. 5). Следовательно, составляющая Нр потерь давления на разгон материала равна нулю.

Тогда уменьшение потерь давления'^ в сети и соответственно потребной мощности /?я на привод вентилятора будет

' ..I н' - Н

„ "овш, оЦ

Hl - N'

(9)

гДе НоЗ'щ - потери давления пневматической сети с механическим разгоном частиц (Ир = 0), , //"- мощность, необходимая на привод вентилятора в сети с пневматическим и механическим разгоном (при расчете Н~ учитывается потребная мощность на привод разгонного устройства).

Устройством, обеспечивающим механический разгон частиц, может быть плоский, вогнутый или выпуклый центробежный диск с лопатками и без них.

Тогда мощность, необходимая на привод вентилятора и центробежного диска в пневматической сети с механическим разгоном частиц удобрений, определяется по формуле

N. = ■

_ , (Ю)

'oim 61Н02-Ч, И9 g 7а

гДе Qb .Не ~ производительность вентилятора и потери давления в системе с механическим разгоном материала: - подача удобрений на диск; Vex- скорость схода удобрений с диска; П , h - соответственно Щ вентилятора и диска. 6

Подставив в (9) выражение (10) и выполнив некоторые преобразования, найдём

Анализ зависимости (II) показывает, что снижение энергоён-кости пневмомеханической системы высева определяется в основном скоростью схода У£Х частиц удобрений с вращающегося диска.

Как Показывают исследования П.М. Василенко, С.И. Назарова, Е.В. Козловского и др., скорость схода гранул с центробежного диска предопределяется типом диска, его конструкционными и кинематическими параметрами и режимом работы.

Однако в выполненных исследованиях недостаточно уделено внимания определению уравнений траектории центра масс гранул по поверхности плоского диска без учета диссипативкых сил, а траектория частиц обычно определяется экспериментальным путем.

В соответствии с выбранной динамической моделью, гранула, движущаяся относительно неподвижной (ХОУ) и подвижной (Х^О^) систем отчета (рис. б), является механической системой с двумя

степенями свободы. В каче-честве лагранжевых координат, задание которых как функции времени однозначно определяет движение точки М, примем полярные ко-X' ординаты центра массы гранулы в абсолютном движении X 1, у , в относительном 2 и

Тогда уравнениями Лаг-рагаса второго родап описывающими относительное движение гранул без учета диссипативкых сил, будут Рис.6. Динамическая модель движения и построение траектории частиц по поверхности диска

'г-ъуг =2сог^ * шгг ; <ге)

—2о«г, аз)

где СО^СОП^- угловая скорость диска.

В работе показано физическое содержание системы (12) и (13), которое заключается в том, что если при перемещении гранулы по

поверхности врашапиегося диска рассеяние энергии происходит достаточно медленно (вследствие чего ее влияние на характер движения, описываемого данными уравнениями, незначительно), то сумма кинетической энергии этого движения и потенциальной энергии поля центробежных сил инерции, действующих на гранулу, постоянна.

Дифференциальное уравнение Лагранжа абсолютного движения имеет вид:

I = г у2 з

(14)

(15)

Решением системы уравнений (14)...(15), удовлетворяюввш начальным условиям 1|)0 (I,)= £<0, Ъ (10 }в будет

ч» = % ; (16)

1*г0|1+СО1(1Ч0)г . (17)

Исключив время i из (16) и (17), получим уравнение траектории центра масс гранулы по поверхности диска:

гсо&(у-V (18)

Соотношение (18) показывает, что поскольку проекция радиус-вектора 10 центра масс гранулы на луч, проходящий через центр диска и точку падения гранулы на диск, остается постоянной на протяжении всего рабочего процесса, траекторией точки М служит перпендикуляр к полупрямой, проходящей через центр диска и точку соударения гранул с ним. Столкнувшись с рабочей поверхностью диска в точке М01г0,^0) гранула по действием сил трения обретает скорость V , равную линейной скорости точки М^ , т.е.сой и отбрасывается вперед в направлении вектора сих 0Мо (рис. 6).

Теоретически установленный характер траектории частиц удобрений по поверхности диска позволяет установить направление схода частиц с диска, следовательно, и выбрать ориентированное раз-

22

решение тукового патрубка, & частности на корпусе пневмомехани-геского туковысевашего аппарата.

Подставив в (И) значения скорости схода частиц с диска, определенные нами и другими авторами, получим формулы коэффициентов снижения потребной мощности на привод вентилятора в системах вы-зева с механическим разгоном частиц дисками различных типов: плоский центробежный

7»

Wa

то же с прямыми лопатками

(19)

, ч.

7 =1--

Mvm1]

i

(20)

то же с отклоненными лопатками

Ч

(Ул COS [

« Г

конусный центробежный с прямыми лопатками

7 г<_

ММ

а

?

(21)

(22)

где Уд» Уе - перекосная вдоль лопатки и относительная скорость части?!; - конечное значение угла между лопаткой и радиусом диска; Ух , Уу - скорость частицы относительно осей ОХ и 0У; У0|ф - окружная скорость частицы.

Для устойчивой согласованной работы подаших и распределяющих рабочих органов необходимо, чтобы производительность распределяющих устройств не превышала производительности подающих рабочих органов, т.е.

W

раса

■ W.

поЗ

Установлено, что производительность конусного ротора зависит от высоты туконаправляших лопаток, объема конуса и частоты вращения. Она может быть выражена формулой

(23)

где к - поправочный коэффициент; ^ ь - коэффициент использования высоты туконаправляших лопаток; Н8 - высота конусного ротора; Л ,^ - диаметр верхнего и нижнего оснований конуса; уэ - объемная масса удобрений; П&р.р. - частота вращения ротора.

Формула (23) позволяет определить производительность плоского центробежного диска и катушечного дозатора.

При Л= с( получим значение производительности центробежного диска

Производительность катушечного аппарата равна

^каЯв(НА5 + Т^Сп+,С" ) ЕР Ра^ьр к^к, <25)

где - коэффициент заполнения желобков; 7.к - число желобков и катушек; $ - площадь поперечного сечения желобка; - диаметр катушки; Сп - толщина активного слоя; - длина рабочей части катушки; Пвр.к - частота вращения вала катушек.

Производительность различных разгонных и дозируотих устройств, используемых в пневматических и пневмомеханических системах высева, необходима для определения потребного расхода воздуха в зависимости от дозы внесения удобрений.

В задачу экспериментальных исследований входило: обоснование параметров пневмомеханического туковысевашего аппарата, определение неравномерности высева удобрений и потребного расхода воздуха на транспортирование основной дозы ТМУ.

Объектами исследований служили распределительно-дозируюшие устройства: конусный ротор с изменяемой высотой (300, 200 и 30 мм) пневмомеханического туковысевашего аппарата (рис. 7) и катушечный аппарат макетных и серийных образцов машин - зернотуковых сея-

24

лок отечественного и зарубежного производства, осуществляющих внесение основной дозы удобрений в междурядья зерновых культур одновременно с посевом.

Рис. 7. Схема пневмомеханического туковыеевашего аппарата, предназначенного для поверхностного (а) и внутрипоч-венного (6) высева удобрений: I - емкость для туков; 2 - транспортер; 3 - конусный ротор; 4 - туконаправ-ляшие лопатки; 5 - кольцо с сеткой; б - воздухонаг-нетательные лопатки; 7 - корпус: 8 - вентилятор; б -ширина ленты (а.с. №№ 402344, 515489)

Установлено, что для высева основной дозы удобрений (500... 1000 кг/га) и минимально возможного дробления частиц туков 7...8% оптимальными параметрами конусного ротора являются: диаметр верхнего и нижнего оснований соответственно 500 и 100 мм; высота 300 мм; высота туконаправляшздх лопаток 30...32 мм; частота вращения 800...900 мш-^. Для повышения равномерности расхода воздуха от вентилятора по отдельным тукопроводам необходимо на внешней поверхности ротора разместить три воздухонагнетательные лопатки, а сверху ротора - кольцо с сеткой. Данное техническое решение защищено двумя авторскими свидетельствами на изобретения.

Расхождение теоретических и экспериментальных значений производительности высева кснусным ротором необходимо учитывать сообщенным поправочным коэффициентом!^. Установлено, что этот коэффициент зависит преимущественно от дозы внесения удобрений. При изменении доз от 500 до 1000 кг/га его значение находится в пределах 0,001...0,002.

Неравномерность высева удобрений, несмотря на разность расхода воздушного потока по трубопроводам различной длины, зависит в основном от высоты конусного ротора. Так, при изменении высоты ротора от 300 до 30 мм коэффициент вариации соответственно увеличивается с 6,1...9,9 до 16,6...21,2%. С уменьшением высоты конусного ротора последний трансформируется в плоский центробежный диск. Неравномерность высева плоским диском зависит от его конструкционных параметров.

Установлено, что диски обладают сглаживающей способностью, т.е. улучшают равномерность подачи удобрений, сходящих с транспортера.

Для оценки повышения равномерности подачи удобрений центробежными дисками (распределительными устройствами) введен коэффициент сглаживания, который определяется отношением сглаживающей способности 1)тр - к неравномерности подачи транспортером ])тр на диски:

ходу движения.

Коэффициент сглаживания С , определяющий качественную работу высевающих устройств, зависит от дозы внесения и типа распределительного устройства. Установлено, что неравномерность подачи удобрений прутковым транспортером ( \)Гр = 43,6...62,3) при дозах внесения 50,8...78,0 кг/га сглаживается на 56,4...61,0% при 20,6...35,1%.-По данным полевых исследований, коэффициент сглаживания плоского центробежного.диска при указанных дозах внесения удобрений составляет 0,20...0,59, конусного ротора - 0,7...О,8.

Выявлено, что с повышением производительности высева пневмомеханического аппарата потребный расход воздуха возрастает. Отношение производительности высева Wp к потребному расходу воздуха QB при дозе внесения удобрений от 500...1000 кг/га изменяется в пределах от 0,16 до 0,26. Отношение назовем коэффициен-

том потребного расхода воздуха.

)

(26)

где ÙoFui - коэффициент неравномерности внесения удобрений по

Тогда

WK

(27)

т.е. зная производительность высева (дозу внесения) и коэффициент поено определить потребный расход воздуха. Он изменяется от 0,16 до 0,26 - для пневмомеханических систем высева и от 0,32 до 0,45 м3 кг/с для пневматических.

Экспериментальные исследования и расчет коэффициентов снижения потребной мощности на привод вентилятора показали, что механический разгон по сравнению с пневматическим уменьшает потребную мощность на привод вентилятора на 20...30$ и потери давления в сети - на 30...40%, при этом расход удобрений через, тукопрово-ды повышается на 15...20%, а их полезная плоаадь проходного отверстия используется более рационально.

Исследованиями различных катушечных вксеваших аппаратов установлено, что по неравномерноети внесения (коэффициенту вариации), они обеспечивают выполнение агротехнических требований: по сирине захвата калины неравномерность не превышает 15%, а по ходу движения - 10%. При этом дробление гранул удобрений составляет 0,9...4,1%.

Размещение ребер катуаек под углом к образугаей цилиндра сникает неравномерность внесения и дробление гранул. Так, высе-вакотй аппарат, ребро которого наклонено под углом 30° к образующей цилиндра, обеспечивает наименьшие неравномерность высева (2,5%) и дробление гранул (0,9%) по сравнению с аппаратами, ребра которых наклонены под углом 5°. Размещение ребер катушек под углом от 5 до 30° обеспечивает уменьшение пульсации высева в 1,3...1,9 раза.

Результаты экспериментальных исследований позволяют обосновать методику расчета пневмомеханических и пневматических туко-высевапяих систем Улгспш-дяя внесения удобрений. Независимо от типа высевакпих устройств (пневмомеханическая или пневматическая) исходными данными для расчета таких машин являются скорость движения, ширина захвата и максимальная доза внесения.

Методика расчета содержит определение необходимой производительности пневыотранспортной сети, потребного расхода воздуха через сеть и мощности на привод вентилятора. Составной частью расчета может быть определение основных параметров дозируше-рас-пределительных устройств.

В пневмомеханических системах производительность распределительных устройств может быть определена в зависимости от их .типа (конусный или плоский центробежный диски) по формулам (23) и (24).

Производительность пневматических машин, в которых в качестве дозируше-распределительных систем применяются катушки типа АВМ-8 или "Иш Мй^С ',' подсчитывается по выражению (25), а при использовании пассивных делителей потока удобрений - по формуле

W = fO*QJBpVм, (28)

где 0з - доза внесения удобрений; Вр , - ширина захвата и скорость машины.

Потребный расход воздуха определяется по формуле (27).

Мощность на привод вентилятора при высеве удобрений определяется известным способом.

Глава 4. "Экспериментально-теоретическое обоснование параметров тукозаделываюших рабочих органов, выбор режимов работы"

Выведено уравнение движения тукозаделываюших рабочих органов, снабженных вибрирующим ножом, с учетом диссипации энергии, вызванной сопротивлением почвы. Предложена гипотеза снижения тягового сопротивления вибрирующего в вертикальной плоскости ножа и дано ее теоретическое и экспериментальное подтверждение. Приведены результаты исследования технологических факторов, определяющих оптимальные параметры и качество работы тукозаделываших рабочих органов.

Исследованиями Н.Д. Лучинского, А.А. Дубровского,.Г.Э. Сви-рского и др. установлено, что применение вибрирующих почвообрабатывающих и тукозаделываюших рабочих органов обеспечивает снижение их тягового сопротивления, улучшение качества выполнения технологических операций: крошение почвы, сход сорняков с рабочих органов, минимальное травмирование дернины луга. Эти исследователи объясняют причины снижения тягового сопротивления и улучшение качества выполнения технологических операций преимущественно при продольных колебаниях рабочих органов. Нами исследованы вертикальные колебания рабочего органа. Предложена гипотеза, объясняющая снижение тягового сопротивления скользящим воздействием виброножа на почву и кинематической трансформацией толщины лезвия, площади разрезаемого материала и угла заточки ножа, связанной с локализацией зоны разрушения разрезаемой виброножом почвы вследствие уменьшения "действительных" размеров ножа и угла его заточки.

На нож, колеблющийся в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению движения рабочего органа (рис. 8), действуют

сила Г «передаваемая кривошшно-ползунным механизмом привода ножа и сила сопротивления почвы [?.

Уравнение движения ножа имеет вид:

тУ = Г + Р.

(29)

Выразив силу Р через перемещение ножа X и параметры привода, получим:

Рис. 8. К определению толщины

лезвия вибрируотего ножа

Р= -тгси1

1 I

х-I

2гХ

I

хУ-е'

2гХ

где т - масса ножа;? ,£ - длина кривоиипа и шатуна, СО - угловая скорость кривошипа.

Сила сопротивления почвы/? в рассматриваемом случае выражается квадратным трехчленом (диссипативная функция), в котором

независимой переменной является скорость X . В этот трехчлен входят силы линейно-вязкого трения С^Х , Кулонова &к $0Г1Х и нелинейно-вязкого -С^^пх , (ал,5к, Сн - коэффициенты трения; $^ПХ -функция Кронекера, равная +1 при Х^-0 и -1'при Х<0). Тогда

[аАХ+(8к+СнХ2) а^аХ ].

Подставив значения сил Р и $ в формулу (29), получим:

тХ = тгсо

ХУ-Е*

2гХ

г

-+ —

I

2гХ

-I

-[оАХ+(Ьк+ СнХг)5дпх].

(30)

Дифференциальное уравнение (30) из-за наличия слагаемого | 50аХ нелинейно и неразрешимо в квадратурах, так как график Здгнкции - ломанная линия, которую нельзя аппрокси-

мировать прямой,'проходящей через начало координат.

Исследование уравнения (30) проведено методом фазовой плоскости. Установлено, что цри возрастании времениЬ колебания кожа не носят характера гармонических. Решаем уравнение (30) методом Ван-дер-Поля:

гЛШ-г1)

Х=

сич

аз6кСн-ра

со*

6-

(31)

где амплитуда А и частота колебаний С^ ножа соответственно равны

А=

йд^^БкСн-йл

гу[ГСни) гьи^КМ)

Уравнение (30) описывает установившийся колебательный режим движения ножа с учетом диссипации энергии, вызванной сопротивлением почвы.

Формулы амплитуды и частоты колебаний ноха необходимы для получения значений потребной мощности на привод ноха, а также аналитических зависимостей, объясняющих снижение тягового сопротивления виброноха локализацией зоны разрушения почвы вследствие уменьшения "действительных" размеров ножа и угла заточки.

В.П. Горячкин и В.А. Хелиговский установили, что при скользящем резании получается чистый разрез материала и уменьшается усилие резания с увеличением коэффициента продольного перемещения, который определяется отношением тангенциальной скорости к нормальной.

Усилие резания зависит от сопротивления внедрению ноха в почву. Наиболее нагруженным элементом ноха по сравнению с фасками является лезвие. В.А. Нелиговский высказал предположение,, что при резании с продольным перемещением ножа усилие резания снижается

вследствие локализации зоны разрушения материала, вызванной уменьшением толщины лезвия.

В соответствии с зим предположением при вертикальной вибрации режущее сечение ножа лежит в плоскости, отклоненной от плоскости, нормальной к его оси, на угол (рис. 8).

Данная плоскость имеет форму эллипса, малая ось которого 26 =2з0 (- рздиус закругления лезвия). С увеличением угла расстояние между граничны!,от точками С и Д будет уменьшаться. Это

расстояние принюхается за толщину лезвия.

При и = 0 (ноя аоетхя закреплен) толщам лезвия определяется длиной хорда дуги круга:

При этом площадь разрезаемого материала равна

Р = , (зз)

где Е, - ширина площадки разрезаемого материала.

В случае с/ 4 0 (кри вертикальной вибрации ножа) определяются:

толщина хезгкя - данной хорды б^ эллипса между граничными точка!.® С и Д

^ = 30 V -30 йау

и«с

Ч ??Ч\1*. д> изменение угла заточки ножа

<5У

(34)

(35)

площадь разрезаемого материала .

г (36)

" 1(г25Уигп;расозг7тр)(225у1+Агп;м) ■

где V - скорость перемещения ножа;п - частота вращения вала привода ножа; у - угол трения лезвия о материал; рз~ угол заточки.

Для наглядности изменения толщины лезвия, угла заточки ножа и площади разрезаемого материала введены понятия их коэффициентов трансформации при вертикальной вибрации рабочего органа, представляющих собой соответственно отношение толщины лезвия, угла заточки ножа и площади разрезания материала, полученных в случаях вибрирующего и жестко закрепленного ножа.

Тогда:

коэффициент трансформации толщины лезвия

Кт - ^ ■ - (37)

Тр-А ^ \[2г5у%А'гувш ч7р

коэффициент трансформации угла заточки ножа

к о^^д ^бууау,,.,) г (за)

коэффициент трансформации площади разрезаемого материала

225 V1 /ооч

к = - • (39)

тр.и

В формулах (37)...(39). значения амплитуды и частоты колебаний определены с учетом диссипации энергии (см. формулу 31).

Анализ расчета, проведенного по зависимостям (37) и (39) при р^г 30°, показал следующее:

с увеличением частоты вращения вала привода ножа от 1000 до 3000 мин-1 (У= 0,55 м/с; А = 10 мм) коэффициенты трансформации толщины лезвия и площади разрезаемого материала' уменьшаются соответственно от 999,855.Ю"3 до 998,753-Ю"3 и от 999,643-Ю"3 до 996,924« Ю"3;

увеличение амплитуды колебаний ножа от 2 до 10 мм при У= 0,55 м/с и П1р4=3000 мин. приводит к уменьшению коэффициентов трансформации толщины лезвия и площади разрезаемого материала со-

до 9S8.753.I0"3 и от 999,876-10'

1-3

ответственно от 999,950*Ю-3 до 996,924-КГ3;

с увеличением угла заточки ножа коэффициент его трансформации уменьшается при прочих одинаковых условиях. Так, при.'.j5j= 30°, V = 0,55 м/с, А = 4 мм,HJp = 2000 мин-1 коэффициент ¡С = 0,74, а при р4= 60° он составил 0,84.

Поскольку тяговое сопротивление рабочего органа зависит от толщины лезвия и угла заточки ножа, то характер его изменения изучался в зависимости от коэффициентов трансформации толщины лезвия и угла заточки нржа. Установлено, что с увеличением амплитуда колебания и частота враиешм вала привода ноза тяговоа сопротивление рабочего органа сшшается. При повышении скорости движения рабочего органа его тяговое сопротивление возрастает. '

Экспериментальную проверку предложенной гипотезы снижения тягового сопротивления тукозаделывашего рабочего органа (рис. 9) проводили в почвенном канале ВИМ. Заделывающий рабочий орган монтировали на глговой тележке.-Влажность почвы составляла 23$, твердость - 178 Н/см2.

Зависимость тягового сопротивления Р и эффекта вибрации S (отношение разно-ности тяговогэ сопротивления с нестко закрепленным Рбв и вибрирушим Рв ножом к тяговому сопротивлению рабочего органа с жестко закрепленным ножом) от частоты вращения вала привода ножа и амплитуды колебаний определяли при У= I м/с,Нг= 0,17 м, Рбв = 0,79 кН (рис.10а,в); от скорости поступательно-

33

Рис. 9. Конструктивная схема тукозаде-делывающего рабочего органа с вибрирующим ножом; а, б - эллипсовидный и трапецеидальный тукопсоволы:.I - юама: 2 - вибрирующий нож; 3 - стойка; 4 -эксцентрик; 5 - привод_ножа; 6 - каток; 7 - дренер ( а.с. Й677693)

го движения при А = 4 ™»П1рь= 500 мин-1, Нг= 0,17 м (рис. Юв).

Анализ результатов экспериментальных исследований (рис. 10) показывает, что р увеличением частоты вращения вала привода и амплитуды колебаний ножа тяговое сопротивление рабочего органа снижается, а с повышением скорости движения рабочего органа - увеличивается. Также установлено, что теоретическая потребная мощность на привод ножа с учетом диссипации энергии на 20% больше потребной мощности, полученной экспериментально.

1 ~

'1 &

.¡л

¥

■и

V

■г!

¿0 0

г У

«г

%

*е -Н

С Ам*

»н

о•>

ЦП

цы

Ц7Г

до

ЦП

• У

Р/е /

К

4—•

е. км

и

•го

-(5 ¥

-С &

■У о

• Ч. у

\У

\

А

4с

Л?

//

«> а а и (5 ун/с

Рис. 10. Зависимость тягового сопротивления Р рабочего органа и эффекта вибрации б от параметров вибрации (А ), скорости движения V и глубины резания почвы

Таким образом, результаты теоретических исследований о влиянии параметров вибрации ножа и скорости движения на тяговое сопротивление рабочего органа совпадает с экспериментальными данными. Следовательно, предложение о том, что снижение тягового сопротивления объясняется скользящим воздействием виброножа на по-1 чву и кинематической трансформацией толщины лезвия, угла заточки

и площади разрезаемого материала, справедливо. По полученным формулам (37) и (38) можно определить влияние параметров вибрации ножа на тяговое сопротивление рабочих органов.

Исследованиями влияния основных технологических показателей внутрипочвенного локального внесения удобрений на параметры и качество работы тухозаделывавиих рабочих органов установлено: с увеличением глубины внесения удобрений на паше от 10 до 16 см при постоянной скорости движения агрегата (У = 1,7 ц/с) тяговое сопротивление машины, снабженной тукоЬаделывашими рабочими органами, выполненными в виде наральника, жестко закрепленного на 5 -образной стойке, возрастает в 3,3 раза. Особенно интенсивно (в 2,1 раза) повышается тяговое сопротивление в области перехода разуплотненного слоя почвы в уплотненней при глубине внесения удобрений от 10 до 13 см. Коэффициент сопротивления одного туко-заделывашего рабочего органа Кс( на I см глубины составляет НО...112 Н, что в 2-3 раза превышает значения, полученные другими авторами. Это можно объяснить тем» что рабочие оргаш обрабатывают две почвенные среды: взрыхленную предшествующей обработкой (культивацией) и уплотненную. Обработка уплотненного слоя почвы и вызывает резкое увеличение тягового сопротивления. Из этого следует, что при внутрипочвенном внесении удобрений почву необходимо обрабатывать,(рыхлить или культивировать)на глубину, превышавшую на 2...3 см глубину внесения удобрений. Только в этом случае можно учесть постепенное увеличение тягового сопротивления с ростом глубины внесения удобрений;

при обработке дернины луга, характеризующейся постепенным повышением твердости почвы с увеличением глубины внесения удобрений, тяговое сопротивление рабочих органов возрастает более плавно, а при наличии разрыхленных и уплотненных по глубине обработки слоев - скачкообразно. При этой коэффициент сопротивления составляет: рабочего органа с жестко закрепленным ножом -192...195 Н, а с вибрирующим - 78...82 Н;

с увеличением глубины обработки дернины луга (рис. 10, г)от 10 до 25 см при неизменных амплитуде■колебаний (А = 2 мм), скорости движения (V = 0,83 и/с) и частота вращения вала привода ножа (п^= 970 мин-*) тяговое сопротивление рабочего органа с вибрирующим ножом повышается при жестко закрепленном ноже от 608 до 960 Н, и вибрирующем - от 332 до 680 Н, а эффект вибрации и суммарные энергозатраты снижаются соответственно с 45 до 25% й е

18 до 2%. При глубине обработки 25 см суммарные энергозатраты при вибрации ножа превышают на Ъ% энергозатраты, полученные с жестко закрепленным ножом.

Исследование влияния глубины внесения удобрений на урожай луговых трав показало, что максимальная прибавка урожая (77,3% зеленой массы от контроля) достигается при глубине 12...15 см. С учетом экономии энергетических затрат и максимальной прибавке урожая рациональной глубиной внесения удобрений на лугах следует принять 15 см.

Изучено влияние различных типов тукозаделываших рабочих органов: рыхлительная лапа, однодисковый сошник, сошник на 5 -образной стойке и разработанный сегментообразный полозовидный рабочий орган (рис. II) на их технологические и энергетические показатели.

Установлено, что сегментообразный.сошник имеет преимущества перед другими рабочими органами. Он в меньшей степени деформирует почву при допосевном локальном внесении удобрений и менее энергоемок.

Так, при проходе сошника ширина разброса почвы составляет 42,4 см, рельефность профиля борозды - 1,64 см, устойчивость хода по глубине - 1,1 см, перенос верхнего слоя почвы по ходу движения - 8 см, тяговое сопротивление при глубине внесения удобрений 10 см и скорости 2,93 м/с не превышает 63 Н.

Рациональными параметрами сегментообразного сошника являются: длина 340... ,350 мм, высота 240...250 мм, II. Конструктивная схема сег- Р^с сегмента 375.. ,395 мм,

ментообразного тукозаделывашего ра- углы отгиба передней и аад-

-------------- —дка; 2 - сош-

_а: 4 - туко-паз (а;с. #* 1356983 и

бочего органа: I"-.стойка: 2 - сош- „„» _.._„ ппттпгщ тп „ 9по 3 - носок сошника: 4 - туко- ней час™ с°1пнтса Ю и 20 .

ник:; эово,

Такое соотношение углов обеспечивает устойчивость

хода и лучшее перерезание сорняков при изгибе режущей кромки, исключает обволакивание сошников почвой и сорняками, что и уменьшает разрыхление уплотненного ложа для семян.

Исследование технологических качеств (повреждение дернины, высота облиственной части растения, величина проективного покрытия, урожайность) тукозаделывающего рабочего органа с вибрирующим ножом для внесения удобрений (безводного аммиака) на лугах проведено путем сравнительной оценки различных рабочих органов, наиболее часто применяющихся для подобных целей подкормочных, сошников с отогнутым крылом, без крыла и прикрепленной к нижней части рабочего органа рыхлительной пластиной.

Исследования показали, что на участках луга, обработанных заделывающим рабочим органом с вибрирушим ножом, повышается на 17...20$ урожайность трав и уменьшается на 70...80$ повреждение дернины по сравнению с обработкой известными рабочими, органами. При этом к моменту достижения сенокосной спелости высота травостоя генеративных побегов (цветущих султанов лисохвоста лугового) достигла 115... 120.. см, а удлиненных вегетативных побегов -70...80 см. Проективное покрытие травостоя составило 60...65$.

Другим преимуществом разработанного заделывающего рабочего органа с вибрирушим ножом является, образование сомкнутого свода над дреной, что позволяет вносить жидкие удобрения без потерь газообразного аммиака.

При внесении твердых минеральных удобрений сочетание работы трапецеидального тукопровода с вибрирующим ножом снижает на 25... 30$ поверлдение луговых растений по сравнению с круглым и прямоугольным тукопроводами.

Установлено таете, что минимальные суммарные энергозатраты и повреждение дернины достигаются при Д = 4 мм, nt =17 с-*, и V- 1,5 м/с.

Глава 5. "Обоснование выбора технологических и технических решений применения средств механизации для внутрипочвенного внесения удобрений"

Дано технологическое обоснование выбора типов и компоновочной схемы размещения рабочих органов в агрегате и тукозаделываю-щих рабочих органов на раме машины. Приведены технологические схемы применения машин для локального внесения удобрений, дана их технико-экономическая оценка. Представлены результаты хозяйст-

венной реализации технологии и комплекса машин для внутрипочвен-ного внесения удобрений. Указаны пути снижения энергоемкости технологического процесса и направления дальнейших исследований.

Особенности допосевного и припосевного внутрипочвенного локального внесения минеральных удобрений, заключающиеся в сохранности уплотненного ложа для семян, ''точно ориентированном в горизонтальной и вертикальной плоскостях размещении удобрений относительно расположения семян и глубины их укладки, предопределяют повышенные требования к качеству удобрений, компоновочным схемам машин, конструкции высевающих аппаратов, тухозаделывашим рабочим органам, обеспечивающим незначительную энергоемкость высева и снижение тягового сопротивления машин.

Исследования показывают, что при допосевном внесении туков сохранность уплотненного ложа и упорядоченность размещения удобрений относительно глубины укладки семян достигается совмещением операций предпосевной глубокой культивации и внесение основной дозы удобрений. Точное размещение относительно семян без разрушения уплотненного ложа в случае припосевного внесения обеспечивается рациональным размещением на раме машины зерновых и туковых сошников с учетом деформации почвы от прохода заделывающих рабочих органов.

Требования к качеству удобрений для устойчивой работы машины не всегда выполняются ввиду нарушений правил их хранения. Т^ки имеют повышенное содержание влаги, пылевидных частиц, различные механические и другие примеси. Для высева таких удобрений наиболее работопригоден туковысеващий аппарат механического (катушечного) типа, обеспечивающий неравномерность высева не более 10%. Его целесообразно использовать в машинах для допосевного внесения при ширине захвата до 4 и к блочно-модульном построении агрегата. Из числа все более широко применяющихся туковысевагашх систем с использованием воздушного потока менее энергоемким является пневмомеханический аппарат, обеспечиваппий неравномерность высева до 10%.

Пневмомеханический туковыеевапиий аппарат в отличие от пневматического обеспечивает снижение потерь давления в пневмОсети на 35...40% и уменьшение на 20...30% потребной мощности на привод вентилятора.

Использование воздушного потока в аппаратах обоих типов для транспортирования удобрений от распределителя - дозатора к заде-

лывашим рабочим органам позволяет рационально выполнить компоновочную схему машины, например устанавливать емкость для туков на раме трактора отдельно от заделывающих рабочих органов, что обеспечивает снижение металлоемкости, повышение тягово-сцепных свойств агрегата, увеличивает его производительность.

Установлено, что размещение на раме самоходной машины типа ЭСВМ-7 емкости для жидких удобрений (сменный агрегат АВВ-5) обеспечивает снижение на 25...3СЙ тягового сопротивления и буксования ведущих колес агрегата по сравнению с машиной ПЖУ-5 в агрегате с трактором Т-150К. Размещение на раме самоходной машины емкости для туков также реализовано в сменном агрегате АВМ-8 для локально-ленточного внесения ТМУ.

Для допосевного внесения удобрений с целью минимального повреждения уплотненного ложа для'семян целесообразно использовать тукозаделываотие рабочие органы типа черенковых ножей и однодис-ковых сошников, а также разработанный и защищенный авторским свидетельством сегментообразный полозовидный сошник, монтируемый на АВМ-8.

Исследования показывают, что перспективными рабочими органами, совмещающими предпосевную культивацию и внесение основной дозы удобрений, следует считать рабочие органы, выполненные на.упругой Б -образной стойке. Они обеспечивают снижение тягового сопротивления и уменьшение забивания растительными остатками и почвой, лучшую выровненность поля по сравнению с рабочими органами, имеющими жесткую стойку.

Для заделки удобрений на лугах предложен рабочий орган с вибрирующим ножом, основное преимущество которого - минимальное повреждение дернины по сравнению с известными рабочими органами, включающими подкормочный сошник на жесткой,стойке и установленный впереди стойки дисковый нож.

Основное требование к тукозаделывашим рабочим органам - минимальное повреждение уплотненного ложа для семян. Известно, что зона деформации почвы, образуемая при проходе различных почвообрабатывающих орудий, определяется формулой

»Н.Ц Ь

где &} ширина зоны деформации и ширина захвата рабочего

органа; глубина обработки почвы; , о(н~ соответственно углы скалывания почвы, трения почвы о металл, наклона груди лапы.

Расстояние между соседними рабочими органами и их рядами должны выбираться из условия исключения повревдения уплотненного ложа для семян, связанного с распространением зоны деформации при воздействии на почву тукозаделываших рабочих органов машин. Как показывают исследования, это условие для зернотуковых сеялок, совмещающих внесение основной дозы удобрений и посев, выполнимо при й:>Ьа/2 , где 0 - расстояние мевду осями двух соседних рабочих органов по ширине захвата машин. Установлено, что угол скалывания почвы, образуемый при проникновении тукозаделываших рабочих органов в почву, составляет 42...45° при ширине рабочих органов 20 мм. По углам скалывания и заданной глубине внесения удобрений можно определить ширину междуследия: М^-Н^ 9Ск/2 .

При совмещении внесения удобрений с культивацией рабочие органы, с целью исключения их забивания растительными остатками и почвой, следует размещать в два или три ряда, чтобы выполнялось условие 2&(3>а>6(э . Расстояние между рядами лап при этом определяется по известной фор1щгле: ^, где Е0 - вылет лапы.

Таким образом, при размещении тукозаделываших рабочих органов на раме машины для локального внесения удобрений следует учитывать вид совмещаемой операции почвообработки (рыхление или культивация) с внесением удобрений и зону деформации почвы, образуемой при проходе тукозаделываших рабочих органов.

При разработке машин, особенно нового поколения, какими являются машины для внутрипочвенного локального внесения основной дозы минеральных удобрений, важно правильно определить ожидаемый экономический эффект от их внедрения и на основании этого решить вопрос о целесообразности их разработки и внедрения.

Выбор технологических схем внесения удобрений (прямоточная, перегрузочная) обуславливается типом1 машин (однооперационная или комбинированная), их конструкционными особенностями, экономической целесообразностью.

Поскольку машины для локального внесения удобрений сложнее и более металлоемки по сравнению с машинами для поверхностного внесения, а эффективность первых определяется прибавкой урожая, то целесообразно машины для локального внесения полностью загрузить работой в поле на внесении удобрений, т.е. использовать на

той операции, на которой и повышается эффективность применения данных машин.

Результаты исследования и расчеты показывают, что применение разработанной машины типа МВВ-8 для локального внесения удобрений по перегрузочной технологии с учетом прибавки урожая (I ц/га) более эффективно по сравнению с машинами как для поверхностного внесения (МВУ-8), так и внутрипочвенного (МКП-4). Годовой экономический эффект от применения МВВ-8 по сравнению с машинами МВУ-8 и МКП-4 составляет соответственно 614 и 4840 руб. в ценах 1990 года, при этом производительность машины МВВ-8 в 1,5...2,5 раза вше.

Экономический эффект на фактический объем внедрения технологий внутрипочвенного допосевного и припосевного внесения удобрений и комплекса машин для их реализации составляет 49,3...49,8 млн.руб. в ценах 1990 года, при этом показатель энергетической эффективности увеличивается на 25...28% (370...385 ВДж/га).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

I. Разработаны и внедрены в производство машинные технологии и комплекс технических средств для внутрипочвенного допосевного и припосевного внесения основной дозы минеральных удобрений в условиях интенсивного земледелия, обеспечивающие путем совмещения операций культивации (рыхления), послойно ориентированного размещения туков в корнеобитаемом слое растений и укладки семян на уплотненное ложе, реализацию агротехнических преимуществ внутрипочвенного локально-ленточного внесения удобрений по сравнению с поверхностным, а именно:

повышение урожайности зерновых на 2...5 ц/га, картофеля, корнеплодов, овощей и силосной массы на 20...40 ц/га, биоэнергетического коэффициента на 6...28%, увеличение содержания белка, клейковины в зерне, сахаристости сахарной свеклы, экономию на 20...30% объемов применения удобрений, снижение коэффициента во-допотребления на I ц зерна на 9...14%, сокращение потерь нитратов в 5,4 раза, минерального азота в 4,2, фосфора в 9,4, калия и воднорастворимого гумуса в 3,0, засоренности посевов в 1,5... 2,0 раза, уменьшение тем самым загрязнения окружающей среды.

Совокупность преимуществ внутрипочвенного внесения удобрений по сравнению с поверхностным позволяет характеризовать этот способ как экологически безопасный и ресурсосберегающий прием вне-

сения удобрений за счет снижения загрязнения окружающей среды, доз внесения и повышения эффективности туков.

2. Машинные технологии и комплекс технических средств для внутрипочвенного локального внесения основной дозы минеральных удобрений обеспечивают:

для допосевного внесения - сохранность уплотненного ложа, упорядоченность размещения удобрений относительно оптимальной глубины укладки семян и выравненность пестроты их посева, уменьшение уплотнения почвы в результате сокращения количества проходов машин по полю, повышение производительности комбинированных агрегатов в 1,5...2,5 раза;

для припосевного внесения - укладку семян на уплотненное ложе, а удобрения - ориентировано в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно семян, что позволит повысить окупаемость удобрений в 1,15...1,20 раза по сравнению с допосевным внесением.

3. Предложена классификация способов машинного внесения удобрений, в основу которой положены признаки размещения туков относительно поверхности почвы, корней растений, доз внесения удобрений и совмещаемые операции допосевной подготовки почвы, внесения туков, посева или посадки сельскохозяйственных культур.

4. Установлено, что изменение тягового сопротивления машин и тукозаделыващих рабочих органов с учетом внутрипочвенного статического и динамического давления почвы на тукозаделывакше рабочие органы определяется в зависимости от скорости движения агрегата параболической функцией, а от массы и грузоподъемности машин - линейной.

5. Выявлено, что для снижения потребной мощности на привод вентилятора в туковысеваищих системах необходим предварительный разгон частиц удобрений до скорости 15...20 м/с перед вводом их в пневмотранспортную сеть. Определено, что менее энергоемкий способ разгона - механический.

Получены аналитические зависимости коэффициентов снижения потребной мощности на привод вентилятора от параметров пневмо-транспортной сети и скорости схода частиц с различных типов разгонных устройств - центробежных дисков: плоского без лопаток, с прямыми и отклоненными лопатками, конусного - с прямыми лопатками.

Установлено, что коэффициент потребного расхода воздуха

в пневмомеханических системах высева составляет: 0,16...О,26, а в пневматических - О,32...О,45.

6. Применение пневмомеханической системы высева удобрений обеспечивает качественное внесение удобрений с неравномерностью не более 10%, рациональную компоновку рабочих органов в агрегате, уменьшение обеих потерь давления и потребной мощности на привод вентилятора соответственно на 35...40$ и 20...30% по сравнению с пневматической.

Установлено, что размещение на раме самоходной машины типа ЭСВМ-7 емкости для туков (сменный агрегат АВВ-5) обеспечивает снижение на 25...30% тягового сопротивления агрегата по сравнению с машиной ПЖУ-5 в агрегате с трактором T-I50K.

7. Предложены формулы для расчета производительности различных разгонно-распределительных и дозирующих устройств (плоского, конусного центробежного диска и катушечного типа) в зависимости от их конструктивных параметров, режимов работы и объемной массы удобрений.

Оптимальными параметрами конусного ротора пневмомеханической системы высева основной дозы минеральных удобрений (800...1000 кг/га) при дроблении частиц туков (7...8%) являются: диаметр верхнего и нижнего оснований соответственно 500 и 100 мм, высота ко-iyca 300 мм,' высота туконаправляющих лопаток 30...32 мм, частота вращения 800...900 мин-*.

8. Выявлено, что вибрация ножа тукозаделывашего рабочего органа с учетом диссипации энергии, вызванной сопротивлением почвы, сарактеризуется квазигармоническими колебаниями и описывается не-тинейным дифференциальным уравнением второго порядка, связывающим коэффициенты трения и параметры вибрации нотка.

Для расчета потребной мощности на привод ножа и определения ¿еры рассеяния (диссипации) энергии получены зависимости амплиту-;ы и частота колебаний от параметров привода ножа и коэффициентов грения: линейно-вязкого, Кулонова и нелинейно-вязкого. Установле-ю, что теоретическая потребная мощность на привод ножа с учетом дассипации энергии на 20% больше потребной мощности, полученной жепериментально.

9. Снижение тягового сопротивления рабочего органа при вер-?икальной вибрации ножа обусловлено скользящим воздействием ножа ta почву и кинематической трансформации толщины лезвия, угла, за-'очки ножа и площади разрезаемой почвы. Предложены аналитические

формулы коэффициентов трансформации рабочей толщины лезвия, угла заточки ножа и площади разрезаемого материала, позволяющие определять изменение тягового сопротивления рабочего органа в зависимости от параметров- вибрации и скорости движения.

10. Обоснованы оптимальные параметры и режим работы тукоза-деЛываюпшх рабочих органов для внесения удобрений:

на пашне - длина сегментообразного сошника 340...350 мм, высота 240...250 мм, радиус сегмента 375...385 мм, при углах отгиба носка и задней части рабочего органа в отношении 1:2 (10 и 20°);

на лугах - амплитуда колебаний ножа 4 мм, частота вращения вала привода ножа 17 с-*, скорость движения 1,4...1,5 м/с.

11. Установлено, что с увеличением глубины внесения удобрений наиболее интенсивное возрастание тягового сопротивления наб-лвдается в области перехода разуплотненного слоя почвы в уплотненный, при этом коэффициент сопротивления одного тукозаделываю-щего рабочего органа на I см глубины обработки почвы превышает

в 2...3 раза рекомендуемый.

Определено, что при внесении жидких минеральных удобрений машиной, оснащенной тукозаделывагапшми рабочими органами с вибрирующим ножом и эллипсовидными тукопроводами, повреждение луговых растений по сравнению с производственными рабочими органами снижается на 70...80%.

При внесении твердых минеральных удобрений рабочим органом с вибрирующим ножом и трапецеидальным тукопроводом обеспечивается уменьшение закипания мест соединения стойки с тукопроводом и снижение на 25...30% повреждения луговых растений по сравнению с круглым и прямоугольным тукопроводами в результате размещения трапецеидального тукопровода меньшим основанием по ходу движения машины.

Оценку качества разрезания дернины различными тукозаделываю-пшми рабочими органами рекомендуется проводить по величине суммарной площади деформация почвы от вырывов и бороздок, образуемых от прохода рабочих органов, а также величине урожайности, полученной с использованием сравниваемых сошников.

12. Результаты исследований реализованы НПО НЖШМсельхоз-маш (г. Запорожье), ПКИ по почвообрабатывашшм и посевным машинам (г. Кировоград), НПО "Львовсельхозхиммаш" (г. Львов), ПО "Бе-лгородхиммаш" (г. Алексеевка Белгородской области) при создании 44

рабочих органов и комплекса шиин нового поколения для внутрипочвенного локально-ленточного внесения минеральных удобрений (сменные агрегаты АВМ-8 для внесения ТМУ, АВВ-5 и АЕЖ-5 для внесения ЖМУ, сеялка зернотуковая комбинированная СЭК-3,3 (СЭК-3,6), агрегаты АБА-0,5М, АБА-1,0 для внесения безводного аммиака), а также удо-бритель-гребнеобразователь УНГ-4,2.

Разработаны и прошли государственные испытания машины для допосевного локального внесения удобрений на пашне (МВВ-8, МВВ-12), на лугах (МВЛ-3,5).

На основе комплекса нового поколения машин разработана технология локально-ленточного внесения минеральных удобрений, которая одобрена, рекомендована НТС Госагропрома СССР для использования в сельскохозяйственном производстве и издана массовым тиражом.

Материалы исследований явились основанием для включения 12 наименований машин для внутрипочвенного внесения твердых и жидких минеральных удобрений в "Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1976...1995 гг.", часть I "Растениеводство".

Методические основы диссертационной работы и отдельные результаты исследований внедрены в учебный процесс факультетов механизации сельского хозяйства институтов стран СНГ (Курганский СХИ, БСХА, Полтавский СХИ).

Экономический эффект на фактический объем внедрения технологий внутрипочвенного допосевного и припосевного внесения удобрений и комплекса машин для их реализации составляет 49,3...49,8 млн.руб. в ценах 1990 года, при этом показатель энергетической эффективности увеличивается на 25...28% (370...385 ВДж/га).

Основное содержание диссертации опубликовано в следуших работах:

1. К определению необходимого количества воздуха для высева больших доз удобрений пневмоцентробежным туковысевашим аппаратом. - Труда ВИМ, 1970, т. 48 (приложение).

2. Внесение жидких удобрений виброкротователем. - Корма, 1973, № 9 (соавторы Д.И. Алмазова, Ю.А. Щинов).

3. Сравнительная оцейка рабочих органов машин для внесения безводного аммиака на лугах. - Труды ВИМ, 1974, т. 68 (соавтор Ю.А. Щинов).

4. К динамике колебательного движения рабочего органа для внесения удобрений на лугах. - В сб.: "Вопросы земледельческой механи-

ки" (Тезисы докладов). - М.: ВИМ, 1976.

5. О причинах снижения тягового, сопротивления при резании почвы виброножом. - Труды ВИМ, 1976, т. 76.

6. Аналитическое обоснование перспективной технологической схемы высева удобрений пневматическими сеялками. - В сб.: "УШ Международный конгресс по минеральным удобрениям". Тезисы докладов советских участников конгресса. М., 1976 (соавтор Н.М. Флай-шер).

7. О влиянии параметров вибрации ножа на тяговое сопротивление рабочего органа для заделки удобрений на лугах. - Труды ВИМ, 1978, т. 82 (соавторы O.A. Сизов, Т.С. Скакун).

8. Динамика тукозаделывашего рабочего органа с вибрирующим ножом. - Труда ВИМ, 1980, т. 87.

9. Обоснование параметров тукопроводов тукозаделывашего рабочего органа для внесения удобрений на лугах. - Труды ВИМ, 1980, т. 87.

10. О влиянии параметров вибрации ножа на величину сминаемой площади разрезаемого материала. - НТВ ВИМ, 1980, вып. 43.

11. Оптимизация параметров комбинированных машин и агрегатов ' для внутрипочвенного локального внесения основной дозы минеральных удобрений* Раздел монографии. - Депонир. рук. № 76088558 от 14.10.81. - М., 1981.

12. Об уточнении классификации способов внесения удобрений. - НТВ ВИМ, I98t, вып. 47.

13. Внутрипочвенное локальное внесение минеральнях удобрений. - В сб.: "Развитие механизации сельского хозяйства в X пятилетке и основные направления на I98I...I985 гг." - М.:ВИМ, 1982.

14. Об энергоемкости высева минеральных удобрений пневматической и пневмомеханической системами туковых сеялок. - НТВ ВИМ, 1982, вып. 49.

15. Перспективы применения внутрипочвенного локального внесения минеральных удобрений. - В сб.: "Развитие комплексной механизации производства зерна с учетом зональных условий". - М.:ВИМ, 1982.

16. К вопросу создания самоходных машин для внугрипочв энного локального внесения минеральных удобрений. Бюллетень ВИУА, 1983, вып. 62 (соавторы D.B. Иванов, В.Ы. Верховский).

. 17. Выборг ширины захвата машины для допосевного внутрипочвенного локального внесения основной дозы минеральных удобрений.-

НТВ ВИМ, 1983, вып. 53.

. 18. Машины для ленточного внесения минеральных удобрений. -Земледелие, 1983, № 6.

19. Некоторые вопросы разработки машин для внутрипочвенного внесения минеральных удобрений. - В сб.:"Химизация сельскохозяйственного производства" (тезисы докладов). - Кишинев, 1983.

20. Влияние влажности удобрений на работу высевающих аппаратов туковых сеялок. - Химизация в сельском хозяйстве, 1983, № 9 (соавторы С.С. Медведев, В.В. Воронкин, Л.М. Панфилов!.

21. Машины для локального внесения удобрений (сроки и место их применения) - Земледелие, 1983, № II.

22. Классификация машин для внесения минеральных удобрений. - Труды ВИСХОМ, 1983 (соавторы Ю.В. Иванов, С.Н. Григоров, А.И. Довгань).

23. Результаты сравнительных испытаний отечественной и финских сеялок для припосевного локального внесения основного удобрения. Бюллетень ВИУА, 1984, вып. 67 (соавторы С.С. Медведев, О.П. Анчихорова, Я.И. Литвинцева, Л.М. Панфилов).

24. Определение степени повреждения дернины при внутрипочвен-ном внесении удобрений на лугах. - Кормопроизводство, 1984, № 12.

25. Исследование на ЭВМ рабочей поверхности тукового сошника. - НТВ ВИМ, 1984, вып. 58 (соавторы Г.Я. Штыльфус, Ю.В. Иванов, Н.М. Флайщер).

26. Технологическое обоснование выбора типов и схемы размещения рабочих органов машин для ленточного внесения удобрений. -НТБ ВИМ, 1984, вып. 58.

27. Термины и их определения по способам внесения минеральных удобрений. - Бюллетень ВИУА, 1984, вып. 70 (соавторы И.<5. (Тендряков, Н.Г. Овчинникова, Э.П. Базегский).

28. Локальное внесение минеральных удобрений. - Земледелие, 1985, № 8 (соавторы Н.Г. Овчинникова, И.Ф. Севдряков).

30. Тенденция развития способов и средств механизации внесения минеральных удобрений. - В сб.: "Проблемы механизации сельскохозяйственного производства", чЛ. - М.:ВИМ, 1985 (соавторы В.А. Шарин, Ю.П. Каюшников).

31. Пути снижения энергоемкости машин и способов локального внесения удобрений. - В сб.: "Проблемы механизации сельскохозяйственного производства", ч. I. - М.: ВИМ, 1985.

32. Состояние и задачи разработок машин для внутрипочвенного

ленточного внесения основной дозы удобрений. - Бюллетень ВИУА, 1985, вып. 77.

33. Влияние физико-механических свойств удобрений на работу дозирующих устройств. - Бюллетень ВИУА, 1985, вып. 77 (соавторы С.С. Медведев, Ю1И. Бахрамеев, Р.И. Сендяшкина).

34. Обоснование размещения тукозаделываших рабочих органов на раме машин для локального внесения удобрений. - Труды ВИМ, 1985, т. 107.

35. Особенности применения машины МКП-4. - Техника в сельском хозяйстве, 1986, № 2.

36. Локально-ленточное внесение минеральных удобрений. - Техника в сельском хозяйстве, 1986, № 4 (соавтор Г.А. Шпилев).

37. Новое в механизации локального внесения удобрений (плакат) - М.: ВО "Агропромиздат", 1986.

38. Проблемы механизации ленточного внесения удобрений. -Мех. и электр. сел. хоз-ва,. 1986, № 7.

39. Удобритель-подкормпшк для внутрипочвенного локального внесения туков. - Химия в сельском хозяйстве, 1987, № 3 (соавторы В.В. Адамчук, В.М. Соколов, D.B. Иванов, И.Ф. Сендряков, D.H. Вахрамеев).

40. Развитие способов внесения удобрений и структура парка машин. - Мех. и электр. сел. хоз-ва, 1987, № 7 (соавторы В.А. ¡Ларин, Ю.П. Кашников).

41. Конструктивные элементы туковыееваюпшх систем и их влияние на неравномерность высева. - Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1988, № I (соавторы А.Н. Рогожкин, C.B. Балакирев).

42. Механизация локального внесения удобрений. -Земледелие, 1988, № 4.

43. Локальное внесение минеральных удобрений в различных по-чвенно-климатических зонах СССР при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур (рекомендации). М.: Госаг-ропром СССР, ВПНО "Союзсельхозхимия", 1988 (соавторы D.H. Вахрамеев, D.B. Иванов и др.).

44. Агрегат АВМ-8 для внесения минеральных удобрений. - Химизация сельского хозяйства, 1988, № 8 (соавторы М.Ю. Константинов, Г.И. Соголовский).

45. Технология локально-ленточного внесения минеральных удобрений. - М.: ВО "Агропромиздат", 1989 (соавторы D.В. Иванов, M.D. Константинов и др.).

46. Технология применения минеральных удобрений локально-ленточным способом. - Химизация сельского хозяйства, 1989, № 4.

47. Технико-экономическое обоснование создания машин для локального внесения минеральных удобрений. - Тракторы и сельскохозяйственные мапмны, 1989, № 5.

48. Внесение минеральных удобрений. - В сб.: "Прогноз развития механизации растениеводства на период до 2005 года". - М.: ВИМ,. 1987.

49. Сравнительная оценка качества работы тукозаделываших рабочих органов. - НТВ ВИМ, 1989, вып. 73 (соавтор Е.П.Шеховцова).

50. Локальное внесение удобрений. - М.: Росагропромиздат, 1990 (соавторы Ю.И. Вахрамеев, Б.А. Главацкий, Н.Г. Овчинникова и др.).

51. Динамика процесса рассева минеральных удобрений плоским центробежным диском. Труды ВИМ, 1991, т. 126 (соавтор Н.М. Флай-шер).

52. Механико-технологические основы разработки машин для внутрипочвенного локального внесения минеральных удобрений. - Труды ВИМ, 1991, т. 126.

53. A.c. № 402344 (СССР), Пневмоцентробежный туковысеваший аппарат/ соавторы С.Д. Сметнев, Е.П. Яцук, П.К. Никонов, М.М. Журавлев. - Опубл. в Б.И., 1973, № 42.

54. A.c. № 515489 (СССР). Пневмоцентробежный туковысеваший аппарат /соавторы С.Д. Сметнев, П.К. Никонов. - Опубл. в Б.И., 1976, № 20.

55. A.c. № 677693 (СССР). Рабочий орган машины для внесения безводного аммиака на лугах /соавторы A.B. Сафронов, D.A. Щинов. -Опубл. в Б.И., 1979, № 41.

56. A.c. № 978761 (СССР). Способ внутрипочвенного локального внесения минеральных удобрений на лугах. Опубл. в Б.И., 1982, № 45.

57. A.c. № 1055382 (СССР). Машина для внесения минеральных удобрений /соавторы Ю.П. Каюшиков, Л. А. Щеме лине кий и др. - Опубл. в Б.И., 1984, № 43.

58. A.c. № I079201 (СССР). Способ внесения удобрений /соавторы D.B. Иванов, A.B. Сафронов. - Опубл. в Б.И., 1984, № 10.

59. A.c. № I2I8968 (СССР). Способ внутрипочвенного локального внесения минеральных удобрений. - Опубл. в Б.И., 1986, № II.

60. A.c. № 1356983 (СССР). Устройство для внутрипочвенного локального внесения удобрений /соавторы A.A. Демченко, П.И. Кива

и др. - Опубл. в Б.И., 1987, № 45.

61. A.c. № I4230I0 (СССР). Почвообрабатываюте-тукозаделываю-щее устройство для внесения минеральных удобрений /соавторы D.B. Иванов, М.И. Горщков и др. - Опубл. в Б.И., 1988, № 14.

62. A.c. № 1523498 (СССР). Устройство для распределения пневматически транспортируемого потока сыпучих материалов /соавторы M.D. Константинов, A.A. Демченко и др. - Опубл. в Б.И. ,1989, № 43.

63. A.c. № I53I889 (СССР). Высевающий аппарат /соавторы В.Н.Левченко, В.А. Шмонин и др. - Опубл. в Б.И., 1989, № 48.

64. A.c. № I56I864 (СССР). Устройство для внутрипочвенного локального внесения удобрений /соавторы Е.П. Шеховцова. - Опубл. в Б.И., 1990, № 17.

65. A.c. № I5636I6 (СССР). Устройство для внутрипочвенного локального внесения удобрений /соавторы П.И. Кива, D.B. Иванов, A.A. Демченко. - Опубл. в Б.И., 1990, № 18.

Подписано к печати 21.02.94 г. Формат бум. 60x90 1/16 Объем 3,25 уч. изд.п.л. Тираж 100. Заказ 17

Типография ЦОПКБ ВИМ