автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Снижение потерь семян подсолнечника при комбайновой уборке разработкой и применением стеблеподъемника с эластичными улавливателями

На правах рукописи

ФЕДОРОВ ВЛАДИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА ПРИ КОМБАЙНОВОЙ УБОРКЕ РАЗРАБОТКОЙ И ПРИМЕНЕНИЕМ СТЕБЛЕПОДЪЕМНИКА С ЭЛАСТИЧНЫМИ УЛАВЛИВАТЕЛЯМИ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза-2013

21 НОЯ 2013

005538693

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кухмазов Кухмаз Зейдулаевич

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Чаткин Михаил Николаевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», профессор кафедры «Сельскохозяйственные машины»

Стружкин Николай Иванович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», профессор кафедры «Механизация технологических процессов в АПК»

Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук» (ГНУ ВНИИ Т и Н Россельхозакадемии)

Защита состоится «13» декабря 2013 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 на базе ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая 30, ПГСХА, ауд. 1246.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан «12» ноября 2013г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кухарев О.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Подсолнечник в нашей стране является одной из основных масличных культур. На его долю приходится 65% площади посева всех масличных культур и до 73 % производимого растительного масла. За последние 15 лет валовое производство маслосемян подсолнечника в России, возросло более чем в три раза. Стабильная цена и высокая ликвидность, сделали выращивание подсолнечника весьма прибыльным.

Важной технологической операцией при производстве семян подсолнечника является уборка. Для уборки подсолнечника выпускаются различные приспособления к зерноуборочным комбайнам. Как показывают результаты исследований, они не всегда выполняют технологический процесс в соответствии с агротехническими требованиями, а потери семян при уборке доходят до 15% (по агротехническим требованиям не более 2%).

Поэтому разработка и внедрение стеблеподьемников для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями, обеспечивающих надежное выполнение технологического процесса с минимальными потерями, является актуальной научной и практически значимой задачей для АПК России.

Степень разработанности темы. Решением проблемы уборки семян подсолнечника с минимальными потерями занимались многие ученые, среди которых: A.A. Алексенко, А.П. Белоконь, А.И. Васелков, А.И. Герасименко, Е.Ф. Доронин, В.А. Милюткин, Н.И. Стружкин, М.Ю. Попов, М.Н. Чаткин и др. Разработано большое разнообразие приспособлений для уборки подсолнечника, но наибольшее распространение имеют приспособления типа ПС-6, «Лифтер», «Приспособление Змиевско-го», навешиваемые на комбайновые жатки. Все они имеют ряд недостатков: сложность конструкции, трудоемкость в обслуживании и значительные потери семян.

Поэтому проблема механизированной уборки семян подсолнечника с минимальными потерями требует дальнейших теоретических исследований и создания новых конструкторских разработок.

Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» в соответствии с темой №. 23 «Разработка энергосберегающих технологий и технических средств механизации и технического обслуживания машин в АПК».

Цель работы - снижение потерь семян подсолнечника при комбайновой уборке разработкой и применением стеблеподъемника с эластичными улавливателями, позволяющими снизить ударные воздействия на стебли подсолнечника и перекрыть направляющие каналы для прохода стеблей.

Задачи исследований:

1. Обосновать конструкцию стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян с учетом физико-механических свойств растений подсолнечника в период уборки.

2. Теоретически обосновать конструктивные и режимные параметры предлагаемого стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями. •

3. Разработать и изготовить опытно-конструкторский образец стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями, провести лабораторные исследования по определению его оптимальных конструктивно-режимных параметров.

4. Выполнить исследования приспособления для уборки подсолнечника ПС-6, оснащенного экспериментальными стеблеподъемниками с эластичными улавливате-

лями семян в лабораторно-полевых и производственных условиях, определить технико-экономическую эффективность применения результатов исследований.

Объект исследования - технологический процесс работы приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян.

Предмет исследования - показатели качества уборки семян подсолнечника, конструктивные и режимные параметры стеблелодьемников для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.

Научную новизну представляют:

- конструкция стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян;

- оптимальные конструктивные и режимные параметры стеблеподъемника с эластичными улавливателями;

- аналитические зависимости по определению конструктивных параметров стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян (ширина стеблеподъемника, высота бортиков, угол наклона эластичных улавливателей семян их длина и величина перекрытия, ширина направляющих каналов), обеспечивающих наименьшие потери семян при уборке;

- аналитические зависимости по определению максимальной скорости комбайна и дальности полета семян подсолнечника при выпадении из корзинок под ударным воздействием стеблеподъемников.

Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель № 110904 «Стеблеподъемник для уборки подсолнечника».

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований послужили основой для разработки приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян, применение которого снизит потери семян подсолнечника при уборке на 1,2 %. Приспособление для уборки подсолнечника с разработанными стеблеподъемниками исследовано и внедрено в ОАО «Агросервис», ООО СП «Колос» и ООО СП «Синодское» Пензенской области.

Методология и методы исследований. Исследования проводились общенаучными методами - теоретическим и экспериментальным. Теоретические исследования проводились методом бисекции, с использованием известных положений теории удара и законов классической механики. Экспериментальный метод исследования строился на методах сравнения и моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях, на основе общепринятых методик в соответствии с действующим гостом 28301-2007, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с применением программного обеспечения Statistica 7.0 RU, Microsoft Excel, «MathCAD».

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

1. Конструкция стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.

2. Теоретические зависимости по определению конструктивных (ширина, высота бортика, угол наклона эластичных улавливателей, ширина направляющих каналов) и режимных (рабочая скорость агрегата) параметров стеблеподъемника для уборки подсолнечника.

3. Оптимальные конструктивные и режимные параметры стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.

Степень достоверности и апробации результатов. Степень достоверности теоретических и экспериментальных данных обеспечена аргументальным обоснованием выводов, подтвержденных экспериментальными исследованиями, и практической реализацией разработки в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях.

Разработанные стеблеподъемники, оснащенные эластичными улавливателями семян, исследованы и внедрены в ОАО «Агросервис», ООО СП «Колос» и ООО СП «Синодское» Пензенской области в 2012 - 2013годах,

Основные результаты исследований были доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2011...2013 г.г.), ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» им. Н.И. Вавилова (2012г.), ФГБОУ ВПО «Башкирский ГАУ» (2013 г.), представлялись на конкурсе инновационных проектов на II этапе Всероссийского конкурса молодых ученых в номинации «Технические науки» (г. Уфа, 2013 г.) и на конкурсе инновационных проектов молодых ученых Пензенской области по программе «У.М.Н.И.К.».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в т.ч. 2 статьи в изданиях, указанных в «Перечне...ВАК». Две статьи опубликованы без соавторов. Получен патент РФ на полезную модель № 110904. Общий объем опубликованных работ составляет 1,3 п.л., из которых автору принадлежит 0,7 п.л.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения., пяти разделов, общих выводов, списка литературы из 117 наименований и приложения на 14с. Диссертация изложена на 126 е., содержит 13 табл., 43 рис.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности выбранной темы исследований и общую характеристику работы.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» проведенных анализ выявил большое разнообразие технических средств для уборки подсолнечника. Так на сегодняшний день широкое распространение получили приспособления типа ПС-6, «Лифтер», «Приспособление Змиевского», навешиваемые на комбайновые жатки.

Однако установлено, что при работе данные приспособления оказывают сильное механическое воздействие на стебли подсолнечника, в результате чего происходит обильное осыпание семян из корзинок, часть которых теряется безвозвратно. Поэтому можно сделать вывод о том, что проблема уборки семян подсолнечника с наименьшими потерями в настоящее время недостаточно изучена.

На основании анализа литературной и патентной информации в работе поставлены цель и задачи исследований.

Во втором разделе «Состояние посевов и физико-механические свойств растений подсолнечника в период уборки» приведены результаты исследований состояния посевов и физико-механических свойств растений подсолнечника сорта «Воронежский 638» на период уборки, необходимые для разработки и обоснования конструкции стеблеподъемника с эластичными улавливателями.

Результаты исследований показали, что потери семян от самоосыпания на момент исследования в среднем составляют 1%. Высота растений в естественном состоянии колеблется в пределах 1,3-1,8 м, средний диаметр стебля подсолнечника составляет

0.016 м. диаметр корзинок подсолнечника различен и колеблется в преде чах от 0 05 до 0.Л м. Средняя величина шага посева равна 0.23 м, отклонение от осевой линии рядка варьируегся от 0,03 до 0.042 м. ширина междурядий 0.658 - 0.734 м. Средние значения коэффициентов статического фения скольжения и качения соответственно составляют- по листовой окрашенной стали 0,61 и 036: - по полимерной поверхности 0.40 и 0,32.

Влажность семян в период уборки находилась в пределах нормы и составла в среднем 13%. у

В третьем разделе «Теоретические исследования технологического процесса раооты стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян» предложена конструкция стеблеподъемника для Уборки подсолнечника, состоящая из несущего корпуса 1 (рисунок П, выполненного в виде желобка с клиновидной передней частью и острым углом в вершине. На боковых стенках 2 корпуса 1, с помощью заклепок 3 и пластин 4 закреплены улавливатели 5 представ пяю-шие сооой эластичные износостойкие капроновые ворсинки, позволяющие максимально перекрыть направляющие каналы 7(рисунок 2) между стеблеподъемниками 5 и снизить ударные воздействия на стебли подсолнечника. На днище корпуса имеются отверстия 8 для крепления стеблеподъемника к платформе приспособления для уборки подсолнечника.

|-А

..............................................„.ми,.,,шитва,«„„п., ,„„... -_

—грг?—— А

Рисунок I - Схема стеблеподъемнаков дм уборки подсолнечника, оснащенных эластичными улавливателями семян: 1 - корпус: 2 - стенки боковые: 3 - заклепки: 4 - пластины: 5 - улавливатели

Стеблелодъемник 5 крепится к корпусу приспособления с помощью механизма крепления 6. Также на раму приспособления для уборки подсолнечника установлены мотовило 1, левый 2 и правый 3 делители. На приспособление ПС-6 комбайна ДОН-ЪООБ устанавливается 18 стеблеподъемников.

Технологический процесс работы приспособления, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян, осуществляется следующим образом. При движении комбайна вдоль рядков, стебли подсолнечника 9 попадают в направляющие каналы 7 между стеблеподъемниками 5, плавно скользят по эластичным ворсинкам улавливателей 8 до соприкосновения с режущим аппаратом. Причем корзинки находятся над желобкообразной поверхностью корпуса, поэтому выпавшие из них

6

семена подсолнечника с минимальными потерями попадают к шнеку, а оттуда в молотильный аппарат.

Рисунок 2 - Схема работы приспособления для уборки подсолнечника: 1 — мотовило; 2,3 — левый и правый делители; 4 - рама; 5 - стеблеподъемнаки; 6 - механизм крепления: 7 — каналы направляющие;8 - эластичные улавливатели: 9 — стебли подсолнечника

-ч

На корпусе приспособления стеблеподъемники устанавливаются с учетом свободного прохождения максимальных по диаметру стеблей подсолнечника между ограничительными бортиками соседних стеблеподъемников (рисунок 3), т.е. ширина направляющего канала должна быть

Ъ>Лтах, (1)

где с1тах - максимальный диаметр стеблей подсолнечника в период уборки, м.

Согласно результатов исследований, приведенных в § 2.3, максимальный диаметр стеблей йтах= 0,031м, тогда Ь >0,031м.

Рисунок 3 — Схема к обоснованию конструктивных параметров стеблеподъем-ника: 1 - эластичные улавливатели семян; 2 - бортик ограничительный; 3 —лоток

Как было отмечено ранее, для снижения потерь семян подсолнечника, направляющие каналы между соседними стеблеподъемниками закрываются эластичными улавливателями семян.

С учетом вышеизложенного и согласно рисунку 3, рабочую длину эластичных улавливателей 1р (длина свободных концов) можно определить по выражению

(2)

•р ~ 1К т Ч)

где 1г - величина перекрытия между эластичными улавливателями семян, м;

1К - расстояние от крайней точки ограничительного бортика до точки пересечения эластичных улавливателей соседних стеблеподъемников, м. Из треугольника АСкм:

1К = СК — - соза

(3)

где а — угол наклона эластичных улавливателей, град.;

а > агМд/, (4)

где / - коэффициент трения скольжения семян подсолнечника по эластичным улавливателям (полимерной поверхности). Согласно результатов исследований, приведенных в § 2.3, /=0,40, тогда угол наклона эластичных улавливателей а должен быть не менее 42 град.

Величина перекрытия, между эластичными улавливателями семян, из конструктивных соображений принимаем: /]=0,1м. Тогда

(5)

р 2соза 1 4 '

откуда 1р =0,055м Ширина основания лотка (Вк) стеблеподьемника

Вк = В-2Ьб, (6)

где В - общая ширина лотка стеблеподьемника (для серийных стеблеподъемников 5=0,24м);

Ьв - проекция ограничительного бортика на горизонтальную плоскость (рисунок 2), (м), равная

* = С7)

где И - высота ограничительного бортика, м (для серийных стеблеподъемников й=0,4м).

в,, = в ■

Тогда

2Н еда

откуда В к =0,156м. Длина ограничительного бортика (/б)

и =

Ье

к

зта '

(8)

(9) (10)

или 1б = М"+7?, откуда 16 =0,042м.

Для обоснования длины стеблеподъемника необходимо исследовать дальность полета семени подсолнечника при выпадении из корзинок при ударном воздействии режущего аппарата.

При исследовании дальности полета семени принимаем семя как материальную точку. Начальными условиями движения семени по данному участку являются ^=0, хо=0, уо=0.

Рассмотрим движение семени в произвольный момент времени при его отделении от корзинки после удара (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема траектории движения семени при вылете из корзинки подсолнечника, при ударном воздействии стеблеподъемника

К семени в произвольный момент времени приложены две силы:

а) Р = тд - сила тяжести, Н;

б) й = —ктУ - сила сопротивления среды, направленная по касательной к траектории семени, противоположно его скорости, Н,

где к - коэффициент сопротивления среды; 7П — масса семени, кг. Начальные условия движения семени при 1=0 х0 = 0 ; у0 = 0

Х0=У0;уо = 0 (И)

Составим векторное уравнение движения семени

та = Р + Й.

В проекциях на оси х и у получим дифференциальные уравнения движения семени

( х = -кх

\у = д-ку (12)

Проинтегрируем первое дифференциальное уравнение системы (12), разделив переменные:

dx . .

— - -kdt . (13)

Первый интеграл равный

1п\х\ - -kt + сг . (14)

Подставим в (14) начальные условия (11) найдем с^

cj. = lnV0 .

Тогда уравнение (14) примет вид

ln± = -kt. (15)

Найдем

х = V0e~kt. (16)

Проинтегрируем уравнение (16), получим:

х = -^е~кс + с2 . (17)

Используя начальное условие (11), найдем;

V к

(18)

Уравнение движения (17) примет вид

* = . (19)

Интегрируем второе уравнение системы (12), учитывая, что у = ~ и, разделив переменные, получим

(2°)

Первый интеграл этого уравнения равен

-\Ыд-ку) =С + с3 . (21)

Используя начальные условия (11), найдем

сз =-\Ыд. (22)

Уравнение (21) примет вид

Гln~âir = t > (23)

к д-ку v '

Найдем 9 = екс

9-ку '

9 = {.9- ку)еы , д - де+кс = —куем ,

Учитывая, что у - —, разделив переменные и проинтегрировав, получим

У = + + • (25)

По начальным условиям (11), найдем

С4 = ■ (26)

Уравнение движения (25) примет вид

У=£г-£(1-е-») . . (27)

к к2

Искомые уравнения движения семени

Зная длину стебля (!) найдем из второго уравнения системы (28) время падения семени на стеблеподъемник:

Решая уравнения (29) относительно t методом бисекции (метод половинного деления) находим время падения семени на стеблеподъемник. Подставляя найденное время t = 0,70...0,72 с в первое уравнение системы (28) определяем дальность полета семени d = 0,9...1,2 м.

Так как

¿ст. > d,

Из конструктивных соображений принимаем £„=1,4 м.

При обосновании максимальной скорости комбайна примем следующие допущения: движение агрегата равномерное и прямолинейное, масса комбайна будет равна М, а масса стебля равна т. Примем во внимание тот факт, что ударное воздействие будет осуществляться носком стеблеподъемника или брусом режущего аппарата о стебель подсолнечника.

Пусть масса М (комбайн), движущаяся со скоростью V0 , встречается с массой m (стебель), скорость которой равна 0.

Вследствие толчка масса М изменяет свою скорость до значения V, а масса m приобретает скорость V. Величина толчка или импульса равна

PAt = М(У0 - V) = mV, (32)

где Р - сила удара, Н;

At— промежуток времени действия силы, с.

При движении комбайна стеблеподъемник ударяется о стебель подсолнечника и отклоняет его от вертикали. В этом случае на стеблеподъемник воздействует сила упругости стебля и сила инерции массы стебля. Согласно теории удара по В.П. Го-рячкину, при ударе по телу достаточной длины со скоростью V частицы стебля приходят в колебательное движение с угловой скоростью со. За время удара, когда изгиб поперек стебля достигнет величины /1; поперечная деформация распространится на длину /j .

Так как на стебель стеблеподъемник действует с силой

Р = yFVc. (33)

где F - площадь поперечного сечения стебля, м2;

у-линейна плотность стебля, кг/м;

V-скорость комбайна, м/с;

с - скорость распространения деформации в стебле, м/с.

Представим

v=yA = <u/i; c = (34)

где со - угловая скорость, рад./с;

Д - поперечный изгиб стебля, м;

¡х - длина распределения поперечной деформации, м.

Следовательно, найдем произведение

Ve = ш2/Л (35)

Согласно работам В.П. Горячкина, сила Р сообщается только массе четверти стебля, тогда

Р^-тш2}(36)

/

1 /

Рисунок 5 — Схема воздействия стеблеподьемника на стебель подсолнечника: I — длина стебля; 1г - длина на которую распределяется поперечная деформация; Р - сила удара стеблеподьемника о стебель; - поперечный изгиб стебля; / — максимальный поперечный изгиб стебля

■УР11

(37)

(38)

Подставим уравнение (37) в уравнение (36)

р = уРк^А ■

С учетом уравнения (34) Р = урУс = (уРс)У .

Множитель уЯс представляет собой массу, которая воспринимает удар в единицу времени, V - скорость удара, м/с. Так как

- = Р' = С

где в - модуль сдвига, Па;

р* - предельное напряжение стебля, Па (для стеблей подсолнечника р*=8Па). Отсюда

гсд

р = -

Приравнивая выражения (38) и (39) получим равенство:

= уР"2А ■

ч

Найдем угловую ш скорость:

рс Л

:А £

к^У

(39)

(40)

(41)

Учитывая выражение (41) определяем скорость распространения деформации с, пользуясь выражением (34):

с = со ■ 1г = , (42)

Тогда скорость комбайна, вызывающая предельное напряжение в стебле, определяем пользуясь выражениями (33), (41) и (42).

V = (43)

р.у.С

к у] У СА|Г г л} Су

Отсюда следует, что максимальная скорость агрегата должна быть меньше чем

Ипвх<Р'Д- (43)

Представим у = -, в этом случае Утах < р* .

д Со

где 8 - удельный вес стебля, Н;

д - ускорение свободного падения, м/с2.

Результаты расчетов показывают, что скорость комбайна на уборке посевов подсолнечника не должна превышать Утах = 4м/с.

В четвертом разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» в соответствии с поставленной целью и задачами была разработана программа экспериментальных исследований, которая включала в себя:

- проведение поисковых лабораторных исследований по обоснованию диаметра эластичных улавливателей семян;

- проведение лабораторных исследований стеблеподьемника для уборки подсолнечника, оснащенного эластичными улавливателями семян;

- проведение лабораторно-полевых и производственных исследований экспериментального приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподьемниками с эластичными улавливателями семян, и определение технико-экономических показателей его использования.

Поисковые лабораторные исследования проводились для обоснования диаметра эластичных улавливателей семян с целью дальнейшей их установки на экспериментальный стеблеподъемник.

Лабораторные исследования проводились для нахождения рациональных значений конструктивных параметров стеблеподьемника с эластичными улавливателями семян с применением теории планирования многофакторного эксперимента, на лабораторной установке, смонтированной на почвенном канале.

Лабораторно-полевые исследования реализовывали для уточнения рациональных конструктивных параметров приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподьемниками с эластичными улавливателями семян (угола наклона эластичных улавливателей, их диаметра и скорости движения уборочного агрегата) оказывающих влияние на количество потерь семян подсолнечника.

Производственные исследования приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподьемниками с эластичными улавливателями семян проводились для сравнительной оценки качественных показателей его работы с серийным приспособлением ПС-6, в установленные для средней полосы России сроки уборки подсолнечника, в реально сложившихся условиях. Приспособления для уборки подсолнечника навешивались на зерноуборочные комбайны «ДОН-15СЮБ» (рисунок 6).

Показатели качества работы приспособлений для уборки подсолнечника определяли на двух рабочих скоростях движения - максимальной согласно ТЗ (ТУ) и на 20%-30% ниже. Число учетных делянок на каждом режиме было не менее четырех -две в одну сторону и две в обратную (с учетом полеглости), длина - не менее 50 м.

Потери семян за приспособлениями Ад, в обоих случаях вычисляли по формуле:

Д.!9 = Дл - ¿52.

где ¿€¡1- общие потери семян за приспособлением, %:

Лс!2- потери семян от самоосыпания (до прохода комбайна), %.

Рисунок 6 - Агрегат для уборки подсолнечника Для определения общих потерь семян за приспособлениями применяли метод наложения рамок. После прохода комбайна на поверхность поля накладывали рамки длиной 0,15 м. шириной, равной рабочей ширине захвата жатки. С площади рамок собирали семена и взвешивали с погрешностью ±0.1 г.

fpn tLu^UUII IJ U II 1.1 I.I и

ten-i пи г П 11 1-1 п н

В пятом разделе «Результаты экспериментальных исследований», в результате отсеивающего эксперимента, проведенного на лабораторной установке (рисунок 7). было выбрано три наиболее существенных фактора, влияющих на потери семян подсолнечника при уборке: угол наклона эластичных улавливателей (а), диаметр ворсинок эластичных улавливателей (ф и скорость (у) комбайна. Изменение значений данных параметров осуществляли посредством специально изготовленных стебле-подъемников с эластичными улавливателями.

а) б)

Рису ■нок / — Экспериментальная установка для исследования влияния работы стеблеподъемника с эластичными улавливателями на потери семян подсолнечника при уборке: а) схема экспериментальной установки: 1 - почвенный канал; 2 - приводная тележка; 3 - механизм привода тележки; 4 - режущий аппарат; 5 - стебле-подъемники; 6 - улавливатели семян: 7 - электродвигатель: 8 - кяиноременная передача: 9 - механизм качающейся шайбы; 10 - пульт управления; 11- балка направляющая; 12 - разветвления боковые; 13 - держатели стеблей: 14 - стебли подсолнечника. 5) общий вид экспериментальной установки

14

Для обоснования оптимальных параметров этих факторов был проведен трех-факторный эксперимент. После обработки результатов многофакторного эксперимента с использованием прикладной программы «5ТАТ18Т1КА 7.0». получили адекватную математическую модель второго порядка, описывающую зависимость О = /(а.с1.и) в закодированном и раскодированном виде:

7=1,145-0.2744л-,'-18.3343.х_1-1.2866.у ?+0.0031.тс,':+14.93 83.т/+

+0.2847.х,--0.0194л-,л--0.0038х;л^+0.7955х_-х,- : (45)

О = 1.42447-0,073854-а -1.29384-с!-1.3922-1- + 0.00738-а'~ +

(46)

+ 0.01295 ■ + 0.00143- г3 - 0,00005 • а ■ с! - 0,00005а - г + 0.0001 • с! ■ г.

После этого, с целью изучения поверхности отклика, строили двухмерные сечения с контурными линиями (рисунок 8), соответствующие определенным параметрам оптимизации. В результате определены зависимость потерь семян подсолнечннка (С) от: угла наклона эластичных улавливателей (а) и скорости комбайна (и), угла наклона (а) и диаметра ворсинок эластичных улавливателей (<Д диаметра ворсинок эластичных улавливателей и скорости комбайна (о).

а) б)

в)

Рисунок 8 — Двухмерные сечения поверхности отклика, характеризующие зависимость потерь семян подсолнечника (О) от: а) угла наклона эластичных улавливателей (а ) и скорости комбайна (и); б) угла наклона (а) и диаметра ворсинок эластичных улавливателей (с/); в) диаметра ворсинок эластичных улавливателей (с!') и скорости комбайна (г)

Из анализа полученных зависимостей можно сделать вывод, что оптимальные значения исследуемых факторов находятся в интервалах: а = 46,5 град, <1 = 0,53мм, •0 = 2 м/с.

При лабораторно-полевых исследованиях потери семян подсолнечника определяли методом наложения рамок. Урожайность подсолнечника на момент проведения исследований составляла 1,5 т/га.

Результаты лабораторно-полевых исследований приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян, обрабатывались на основе регрессионного анализа.

При исследовании влияния угла наклона эластичных улавливателей а (рисунок 9 а) на потери семян подсолнечника диаметр ворсинок эластичных улавливателей й и рабочая скорость комбайна V оставались постоянными.

Корреляционная связь между показателем угла наклона эластичных улавливателей семян а и количеством потерь (ДС%) выражается следующей зависимостью:

ДС% (а) = 0,0043-а2 -0,3693-а + 9,5952 (47)

при индексе корреляции Я2 = 0,894.

При исследовании влияния диаметра ворсинок эластичных улавливателей й (рисунок 9 б) на потери семян подсолнечника, угол наклона эластичных улавливателей а и рабочая скорость комбайна V оставались постоянными: а =43 град., и=2 м/с.

Корреляционная связь между диаметром эластичных улавливателей семян с! и количеством потерь ДС/о выражается следующей зависимостью:

ДС% (ф= 37,8571 ^ - 32,5 9,1714, (48)

при индексе корреляции Я2 = 0,889.

б)

! V

$ „1_ л _

И-1.-!-1—1

____I I

Л Л ¿1 и .< 50

Ухи ¡уъ&ньдгяз/яО ¿вт*?г ¿аз?

1 -: —+--- 1111 -1 - + -1— 1 -4 1 4-

1 1111 1 / 1 Г

I 111! / 1

| !___| ___ 1 1 1 У /-4 1 1--- 1

--- 1 I 1 1 - г 1111 1 1- -1 1 1- -1

¿1 ги и

сксрхт, х&иОына н/с

Рисунок 9 - Зависимость количества потерь семян подсолнечника (ДGJ от: а) угла наклона эластичных улавливателей семян (а); б) диаметра эластичных улавливателей семян (ф; в) рабочей скорости комбайна (и)

При исследовании влияния рабочей скорости комбайна v (рисунок 9 в) на потери семян подсолнечника Д(?,%, угол наклона эластичных улавливателей а и диаметр ворсинок эластичных улавливателей d составляли а =43 град.,^ =0,45 мм.

Корреляционная связь между рабочей скоростью комбайна v и количеством потерь AG% выражается следующей зависимостью:

Д G(v)=0,581V2-1,719V> + 2,7, (49)

при индексе корреляции R2 = 0,91.

Лабораторно-полевыми исследованиями было установлено, что оптимальными конструктивно-режимными параметрами стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян являются: угол наклона эластичных улавливателей а = 35...50°, диаметр ворсинок эластичных улавливателей d = 0,34...0,54 мм, рабочая скорость v = 2...2,б м/с. При этом наблюдается наименьшее количество потерь семян подсолнечника (до 2%), что соответствует агротехническим требованиям.

Сравнительные исследования базового ПС-6 и экспериментального приспособлений для уборки подсолнечника в производственных условиях позволили установить эффективность применения стеблеподьемников с эластичными улавливателями семян. Как показали результаты исследований при рабочей скорости агрегата до 2,6 м/с потери семян подсолнечника за экспериментальным приспособлением оснащенным стеблеподь-емниками с эластичными улавливателями семян, на 1,2 % меньше чем за базовым.

В пятом разделе «Технико-экономнческая эффективность использования приспособления для уборки подсолнечника, оснащепного эластичными улавливателями семян» представлены расчеты показателей технико-экономической эффективности применения экспериментального приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного эластичными улавливателями семян. Расчеты подтверждают эффективность применения экспериментального приспособления для уборки подсолнечника. Годовая экономия составит 144 руб./га. Годовой экономический эффект при нормативной нагрузке 150 ч составит 108000 руб. на одно приспособление с экспериментальными стеблеподъемниками.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ существующих способов и технических средств уборки подсолнечника показали, что проблема качественной уборки семян с минимальными потерями остается злободневной. Применяемые в настоящее время приспособления типа ПС-б навешиваемые на зерноуборочные жатки не всегда выполняют технологический процесс в соответствии с агротехническими требованиями. Так, потери семян во время уборки иногда доходят до 15%. Поэтому необходимо продолжить работы по совершенствованию конструкций существующих и разработке новых технических средств для уборки подсолнечника.

2. Изучение физико-механических свойств растений подсолнечника сорта «Воронежский 638» показали, что потери семян от самоосыпания к началу уборки в среднем составляет 1,0%. Высота растений колеблется в пределах 1,3-1,8 м, средний диметр стебля подсолнечника составляет 0,016 м, диаметр корзинок подсолнечника различен и располагается в пределах до 0,21 м. Средняя величина шага посева равна 0,23 м, ширина междурядий 0,66-0,73 м. Наименьший коэффициент статического трения скольжения и трения качения будет по полимерной поверхности, которые составляют 0,40 и 0,32 соответственно.

3. Разработан стеблеподъемник для уборки подсолнечника (патент РФ на полезную модель № 110904) с эластичными улавливателями семян. Получены аналитические выражения для определения его основных конструктивных параметров (ширины и длины лотка, угла наклона эластичных улавливателей, высоты бортиков, ширины направляющих каналов).

4. Лабораторными исследованиями установлены оптимальные значения конструктивных и режимных параметров стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян (угол наклона эластичных улавливателей 46,5 1рад, диаметр эластичных улавливателей 0,53 мм и рабочая скорость комбайна 2,0 м/с. Лабораторно-полевые исследования подтверждают результаты лабораторных исследований, приспособление для уборки подсолнечника с предлагаемыми стеблеподьемниками надежно выполняет технологический процесс в соответствии с агротехническими требованиями при угле наклона эластичных улавливателей 35...50 град, диаметре улавливателей 0,38...0,54 мм и рабочей скорости комбайна до 2,6м/с.

5. Экономические расчеты подтверждают эффективность применения экспериментального приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподьемниками с эластичными улавливателями семян. Так, потери семян за приспособлением снизятся на 1,2 %, годовая экономия составит 144 руб./га.

Основные положения опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Кухмазов К. 3. Стеблеподъемник для уборки подсолнечника / К. 3. Кухмазов, В. В. Федоров // Сельский механизатор. - 2012. - № 6 - С. 67-69.

2. Кухмазов К.З. Снижение потерь семян при уборке/ К.З. Кухмазов, В.В. Федоров//Нива Поволжья. -2013.-2(27)-С. 83-88.

Патент на полезную модель

3. Пат. №110904, Российская Федерация, МПК АОШ45/00. Стеблеподъемник для уборки подсолнечника / К.З. Кухмазов, В.В. Федоров. - №2011124841/13; Заяв. 17.06.2011; Опуб. 10.12.2011.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

4. Черников А. Н. Проблемы уборки подсолнечника / А. Н. Черников, В.В. Федоров // Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России: сборник материалов научно-практической конференции студентов и аспирантов по программе всероссийского фестиваля науки к 60-ю ПГСХА. Том 1. - Пенза: РИО ПГСХА. -2011.-С. 165-166.

5. Кухмазов К.З Обоснование сроков уборки подсолнечника/ К.З. Кухмазов, В.в. Федоров// Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов. Том И. -Пенза: РИО ПГСХА. - 2011. - С. 149-151.

6. Кухмазов К.З Состояние посевов подсолнечника в период уборки/ К.З. Кухмазов, В.в. Федоров// Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов. Том II. - Пенза: РИО ПГСХА. - 2011.-С. 192-193.

7. Кухмазов К. 3. Проблемы уборки семян подсолнечника / К. 3. Кухмазов, В.В. Федоров // Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники: материалы Международного научно-технологического семинара имени В. В. Михайлова. Вып. 25.-Саратов: Издательство «КУБиК».- 2012. - С. 188-189.

8. Кухмазов К.З. Приспособление для уборки подсолнечника/ К.З. Кухмазов, В.В. Федоров/ Закономерности и тенденции развития науки в современном обществе: сборник статей Международной научно-практической конференции. 29-30 марта 2013 г.: Ч. 1/отв. ред. Л.Х. Курбанева. - Уфа: РИЦ БашГУ. - 2013.- С. 179-181.

9. Кухмазов К.З Экспериментальная установка для исследования параметров стеблеподъемника применяющегося при уборке подсолнечника/ К.З. Кухмазов, В.в. Федоров// Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Том 3 - Пенза' РИОПГСХА.-2012.-С. 127-129.

10. Кухмазов К. 3. Проблемы уборки семян подсолнечника / К. 3. Кухмазов, В.В. Федоров // Закономерности и тенденции развития науки в современном обществе: сборник статей Международной научно-практической конференции. 29-30 марта 2013 г.: 4.1/ отв. ред. Л.Х. Курбанаева. - Уфа: РИЦ БашГУ. - 2013.-С. 154-156.

Подписано в печать ноябрь 2013 г. Формат 60x84/16. Объем 1 п.л. Тираж 100. Заказ № 60 Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74

ФГБОУ ВПО «ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ФЕДОРОВ ВЛАДИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА ПРИ КОМБАЙНОВОЙ УБОРКЕ РАЗРАБОТКОЙ И ПРИМЕНЕНИЕМ СТЕБЛЕПОДЪЕМНИКА С ЭЛАСТИЧНЫМИ УЛАВЛИВАТЕЛЯМИ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кухмазов К.З.

ПЕНЗА 2013

РЕФЕРАТ

Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы из 117 наименований и приложения на 14 с. Диссертация изложена на 126 е., содержит 13 табл., 43 рис.

Ключевые слова: ПОДСОЛНЕЧНИК, КОМБАЙНОВАЯ УБОРКА, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ УБОРКИ ПОДСОЛНЕЧНИКА, СТЕБЛЕПОДЪ-ЕМНИК, ПОТЕРИ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА.

Объектом исследования является технологический процесс уборки подсолнечника приспособлением ПС-6, оснащенным стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян.

Цель работы - снижение потерь семян подсолнечника при комбайновой уборке разработкой и применением стеблеподъемника с эластичными улавливателями, позволяющими снизить ударные воздействия на стебли подсолнечника и перекрыть направляющие каналы для прохода стеблей.

На основе анализа существующих рабочих органов машин для уборки подсолнечника разработана конструктивно-технологическая схема стеблеподъемника, оснащенного эластичными улавливателями семян (патент РФ на полезную модель № 110904).

Представлены теоретические исследования по обоснованию конструктивных параметров стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян (ширина стеблеподъемника, высота бортиков, угол наклона эластичных улавливателей семян их длина и величина перекрытия, ширина перекрытия направляющих каналов) обеспечивающие наименьшие потери семян при уборке.

Изложены программа и основные методики экспериментальных исследований, включающие исследования состояния посевов физико-механических свойств растений подсолнечника, а также лабораторные и ла-бораторно-полевые исследования приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян.

На основании результатов производственных исследований приспособления для уборки подсолнечника определены технико-экономические показатели его использования.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................5

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.............9

1.1 Агротехнические требования, предъявляемые к уборке подсолнечника....9

1.2 Технические средства для уборки подсолнечника..............................14

Выводы.......................................................................................28

1.3 Цель и задачи исследований.........................................................29

2 СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТЕНИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА В ПЕРИОД УБОРКИ.........................31

2.1 Программа проведения исследований............................................31

2.2 Характеристика культуры............................................................32

2.3 Методика проведения и результаты исследований.............................34

Выводы.......................................................................................43

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАБОТЫ СТЕБЛЕПОДЪЕМНИКА ДЛЯ УБОРКИ ПОДСОЛНЕЧНИКА С ЭЛАСТИЧНЫМИ УЛАВЛИВАТЕЛЯМИ СЕМЯН..44

3.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.............44

3.2 Теоретическое обоснование конструктивных параметров стеблеподъемника, оснащенного эластичными улавливателями семян........47

3.3 Обоснование максимальной скорости агрегата.................................49

3.4 Исследование траектории движения семени при вылете из корзинок

под воздействием стеблеподъемников.................................................52

Выводы.......................................................................................55

4 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................56

4.1 Программа экспериментальных исследований стеблеподъемника для уборки подсолнечника...............................................................56

4.2 Методика лабораторных исследований по обоснованию диаметра ворсинок эластичных улавливателей семян..........................................57

4.3 Методика лабораторных исследований по обоснованию оптимальных параметров стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян.........58

4.4 Методика лабораторно-полевых и производственных исследований приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемни-ками с эластичными улавливателями семян..........................................72

4.5 Методика сравнительных исследований базового и экспериментального приспособления для уборки подсолнечника в производственных условиях..76

5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..............78

5.1 Результаты поисковых исследований по обоснованию диаметра ворсинок эластичных улавливателей семян.......................................................78

5.2 Результаты лабораторных исследований стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян................................................................78

5.3 Результаты лабораторно-полевых исследований приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян.....................................................................83

5.4 Результаты сравнительных исследований базового и-экспериментального

приспособлений в производственных условиях.....................................86

Выводы.......................................................................................88

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ УБОРКИ ПОДСОЛНЕЧНИКА, ОСНАЩЕННОГО ЭЛАСТИЧНЫМИ УЛАВЛИВАТЕЛЯМИ СЕМЯН............................89

6.1 Расчет балансовой стоимости экспериментального приспособления для уборки подсолнечника....................................................................90

6.2 Расчет прямых эксплуатационных затрат......................................95

6.3 Расчет годового экономического эффекта от внедрения приспособления

для уборки подсолнечника...............................................................97

Выводы.......................................................................................98

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.........................................................................99

ЛИТЕРАТУРА............................................................................101

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................112

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность научной проблемы. Технический прогресс в любой отрасли связан с новейшими технологическими возможностями, которые появляются в результате развития науки и техники [2; 13; 68; 100].

В нашей стране подсолнечник является основной масличной культурой. Из общей площади, занимаемой масленичными культурами, на долю подсолнечника приходится 65 % [12; 56; 110; 113]. Подсолнечник, очень ценный растительный продукт и является сырьем для пищевой промышленности. От качества его уборки будет зависеть себестоимость продукции. За последние 15 лет при общем падении сельскохозяйственного производства валовое производство маслосемян, наоборот, возросло в 3 раза. Стабильная цена, высокая ликвидность, сделали выращивание подсолнечника привлекательным [И; 48; 72].

В настоящее время существует большое разнообразие приспособлений для уборки урожая подсолнечника. Они имеют самые разнообразные типы рабочих органов, различаются параметрами конструктивных схем и конструктивным оформлением. Но большинство конструкций не в полной мере отвечают агротребованиям из-за ряда недостатков, таких как сложность в исполнении и трудоемкость в обслуживании; большие потери из-за большого зазора между лотками, неполный сбор корзинок подсолнечника при разной высоте среза, малый срок эксплуатации за счет отсутствия усилителей и др.

Поэтому разработка и внедрение устройства для уборки подсолнечника, обеспечивающего надежное выполнение технологического процесса с минимальными потерями, является актуальной научной и практически значимой задачей.

Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» в соответствии с темой № 23 «Разработка энергосберегающих технологий и технических средств механизации и технического обслуживания машин в АПК».

Цель исследований. Снижение потерь семян подсолнечника при комбайновой уборке разработкой и применением стеблеподъемника с эластичными улавливателями, позволяющими снизить ударные воздействия на стебли подсолнечника и перекрыть направляющие каналы для прохода стеблей.

Объект исследования. Технологический процесс уборки подсолнечника приспособлением ПС-6, оснащенным стеблеподъемнйками с эластичными улавливателями семян.

Предмет исследования. Показатели качества уборки семян подсолнечника, а также конструктивные и режимные параметры стеблеподъемников для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.

Методология и методы исследований. Исследования проводились общенаучными методами - теоретическим и экспериментальным. Теоретические исследования проводились методом бисекции, с использованием известных положений теории удара и законов классической механики. Экспериментальный метод исследования строился на методах "сравнения и моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях, на основе общепринятых методик, в соответствии с действующим ГОСТ 28301-2007, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с применением программного обеспечения Statistica 7.0 RU, Microsoft Excel, «MathCAD».

Научную новизну представляют:

- конструктивная схема и конструкция стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян приспособления для уборки подсолнечника;

- оптимальные конструктивные и режимные параметры стеблеподъемника с эластичными улавливателями;

- аналитические зависимости по определению конструктивных параметров стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян (ширина стеблеподъемника, высота бортиков, угол наклона эластичных улавливателей се-

6

мян, их длина и величина перекрытия, ширина направляющих каналов), обеспечивающими наименьшие потери семян при уборке;

- аналитические зависимости по определению максимальной скорости комбайна и дальности полета семян подсолнечника при выпадении из корзинок под ударным воздействием стеблеподъемников.

Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель № 110904 «Стеблеподъемник для уборки подсолнечника».

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований послужили основой для разработки приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян, применение которого позволит снизить потери семян подсолнечника при уборке на 1,2 %. Приспособление для уборки подсолнечника с разработанными стеблеподъемниками исследовано и внедрено в ОАО «Аг-росервис», ООО СП «Колос» и ООО СП «Синодское» Пензенской области.

Степень достоверности и апробации результатов. Степень достоверности теоретических и экспериментальных данных обеспечена аргументаль-ным обоснованием выводов, подтвержденных экспериментальными исследованиями, и практической реализацией разработки в лабораторных, лабора-торно-полевых и производственных условиях.

Разработанные стеблеподъемники, оснащенные эластичными улавливателями семян, исследованы и внедрены в ОАО «Агросервис», ООО СП «Колос» и ООО СП «Синодское» Пензенской области в 2012-2013годах.

Основные результаты исследований были доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (20112013 гг.), ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» им. Н.И. Вавилова (2012 г.), ФГБОУ ВПО «Башкирский ГАУ» (2013 г.), представлялись на конкурсе инновационных проектов на II этапе Всероссийского конкурса молодых ученых в номинации «Технические науки» (г. Уфа, 2013 г.) и региональном конкурсе инновационных проектов молодых ученых Пензенской области по программе «УМНИК».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в т.ч. две статьи в изданиях, указанных в «Перечне...ВАК». Две статьи опубликованы без соавторов. Получен патент РФ на полезную модель № 110904. Общий объем опубликованных работ составляет 1,3 п. л., из которых автору принадлежит 0,7 п. л.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы из 117 наименований и приложения на 14 с. Диссертация изложена на 126 е., содержит 13 таблиц, 43 рисунка.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

1. Конструкция стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян;

2. Теоретические зависимости по определению конструктивных (ширина, высота бортика, угол наклона эластичных улавливателей, ширина направляющих каналов) и режимных (рабочая скорость агрегата) параметров стеблеподъемника для уборки подсолнечника;

3. Оптимальные конструктивные и режимные параметры стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Агротехнические требования, предъявляемые к уборке подсолнечника

Существующие на сегодняшний день семена высокопродуктивных сортов подсолнечника во многом отличаются от выведенных ранее. Их производство очень важно для получения масла высокого сорта. Для этого необходимо строго соблюдать агротехнические требования при уборке и хранении семян данной культуры. При хранении семян их влажность ни в коем случае не должна превышать «критическую», при которой начинается интенсивное дыхание семян [3]. С увеличением влажности в семенах увеличивается содержание свободных кислот, что приводит к ухудшению качества масла [14; 36; 68; 105].

Предотвращение потерь и порчи семян от самосогревания во многом зависит от своевременного проведения уборки урожая. При определении сроков начала уборки нужно учитывать биологию растения (фазы созревания), погодные условия и хозяйственные возможности [2; 53; 63].

Налив семян, как правило, прекращается довольно рано, примерно через 30-35 суток после массового цветения. При этом влажность семян находится в пределах 30-35 %. В последующем накопление сухого вещества в семянке уменьшается в среднем до 19 % [13; 48; 100]. За счет физического испарения семянки, в период от физиологической до хозяйственной спелости, интенсивно теряют воду. Интенсивность испарения в значительной степени зависит от климатических условий местности: влажности, температуры, подвижности воздуха.

Посевы подсолнечника, произрастающие в благоприятных для них погодных условиях, в период своей спелости довольно бьгстро снижают свою влажность. Так, по истечении 13-18 суток по окончании физиологической спелости, в южных районах нашей страны влажность семян падает до 11-15 % и до 17-19 % в северных районах [37; 62].

При определении срока начала уборки семян подсолнечника основным критерием, как правило, служит влажность семянок, не нашел широкого распространения, такой критерий, как степень спелости корзинок, хотя он в равной степени отражает как влажность семянок, так и степень их зрелости [14; 48; 62]. С уменьшением влажности семян до 7-9 % количество собранного урожая снижается, это происходит из-за самоосыпания семян из корзинок на корню [12; 68; 105].

Существует несколько сроков уборки, интервал между которыми должен составлять 5-6 дней. В период между первым и вторым сроком, когда влажность семян снижается с 30-35 до 22-25 %, накопление в них сухого вещества продолжается как у сортов, так и у различных гибридов, но у последних оно проходит более интенсивно. Это связано с тем, что у сортов к фазе физиологической спелости (влажность семян 30-35 %) полнее, чем у гибридов, формируется урожай. Так, между этими сроками урожайность сортов возрастает в среднем на 0,18, а гибридов - на 0,25 т/га. К третьему сроку уборки (влажность семян 16-18 %) урожайность сортов практически не возрастает, а у гибридов она повышается по сравнению с предыдущим сроком еще на 0,15 т/га. При достижении хозяйственной спелости семян (влажность семян 12-14 %, четвертый срок уборки) урожайность сортов сохраняется на прежнем уровне, а у гибридов она снижается на 0,12 т/га [69; 72].

При перестое на корню (влажность семян 8-10 %, пятый срок уборки) и у сортов, и у гибридов сбор семян с гектара уменьшается, главным образом, за счет их осыпания. При этом у гибридов потери урожая больше, чем у сортов: у сортов при перестое по сравнению с четвертым сроком уборки урожайность снизятся на 0,06, у гибридов - на 0,22 т/га [12; 14]. Это обстоятельство крайне важно учитывать при определении сроков уборки гибридного подсолнечника, не допуская перестоя растений. В условиях производства потери семян при перестое могут быть более значительными. Потери семян при уборке делят на потери, связанные со срезанными и несрезанными корзинками, свободными семенами, от недомолота и невытреса, дробления.

ю

Л.Н. Федосеев [114] предлагает условно разде