автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование способа и технического средства многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину

На правах рукописи

СОЗОНТОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА И ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ПОЛОСНОГО ПОСЕВА СЕМЯН ТРАВ В ДЕРНИНУ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2013

005060100

Киров-2013

005060100

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре «Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка»

Научный руководитель: Курбанов Рустам Файзулхакович, доктор технических

наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Вятская государственная сельскохозяйственная академия», заведующий кафедрой «Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка»

Официальные оппоненты: Савиных Петр Алексеевич, доктор технических наук,

профессор, Государственное научное учреждение Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого Российской академии сельскохозяйственных наук, заведующий лаборатории механизации животноводства

Юнусов Губейдулла Сибятуллович, доктор технических наук, профессор, Аграрно-технологический институт Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Марийский государственный университет», профессор кафедры «Механизация производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Защита состоится « 14 » июня 2013 года в 15 часов 00 минут на заседании диссертационного совета ДМ 006.048.01 при Государственном научном учреждении Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 610007, г. Киров, ул. Ленина, 166-а, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного учреждения Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого Российской академии сельскохозяйственных наук.

Автореферат разослан « % » мая 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Глушков Андрей Леонидович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из основных направлений восстановления и повышения роли лугового кормопроизводства является улучшение естественных кормовых угодий, на которых производство кормов растительного происхождения возможно за счет существенного повышения урожайности сеяных трав, увеличения доли бобово-злаковых культур в составе травостоев и др. Это, в первую очередь, возможно за счет масштабного улучшения естественных сенокосов и пастбищ, создания высокопродуктивных травостоев со стабильной урожайностью, повышения периода производственного долголетия улучшенных травостоев лугов и пастбищ.

В связи с этим разработка способа полосного посева семян трав на естественных кормовых угодьях, позволяющего получить травостои с длительным периодом производственного использования и со стабильным ежегодным валовым сбором, при минимальных затратах ресурсов, а также конструктивно-технологической схемы дернинной сеялки для осуществления этого способа на естественных и культурных угодьях, безусловно, актуальна.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Вятская ГСХА»), номер государственной регистрации 01.200.2 06494. - плана НИР ФГБОУ ВПО «Вятская ГСХА».

Цель и задачи исследований. Повышение эффективности полосного посева семян трав в дернину лугов и пастбищ путем разработки способа многокомпонентного посева семян многолетних трав с чередованием их в каждой полосе и совершенствования конструктивно-технологической схемы дернинной сеялки.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи исследования:

- разработать способ многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину с созданием чередующихся участков полос с целью получения ежегодного стабильного валового сбора сена и увеличения периода производственного использования улучшенных травостоев;

- усовершенствовать конструктивно-технологическую схему дернинной сеялки и механизм привода высевающих аппаратов;

- получить зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить длины чередующихся участков полос, которые оказывают влияние на валовый выход сена, а также зависимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов;

- провести экспериментальные исследования работы механизма привода высевающих аппаратов дерниной сеялки, определить его оптимальные параметры и режимы работы;

- определить технико-экономическую эффективность способа многокомпонентного полосного посева ссмян многолетних трав в дернину естественных кормовых угодий, применения дернинной сеялки с усовершенствованным механизмом привода высевающих аппаратов.

Научная новизна работы. Предложен способ многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину, включающий полосной посев се-

мян трав раздельно друг от друга заданной длиной с созданием последовательно чередующихся участков полос, новизна которого подтверждена патентом № 2388205 РФ на изобретение. Разработана конструктивно-технологическая схема дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину.

Теоретическая и практическая значимость. Выведены аналитические зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить длины чередующихся участков полос, которые оказывают влияние на валовый выход травостоя.

Получены аналитические зависимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева ссмян многолетних трав и определены его оптимальные конструктивно-технологические параметры.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований создан экспериментальный механизм привода высевающих аппаратов дернинной сеялки, обеспечивающий создание чередующихся участков полос для получения ежегодного стабильного валового сбора сена с улучшенных естественных кормовых угодий.

С учетом результатов исследований разработана и внедрена дернинная сеялка для многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в товариществе на вере (ТНВ) «Ванино», СГЖ колхоз «Заря» Кировской области.

Методология и методы исследования. Общая методика исследований предусматривала разработку теоретических предпосылок по изысканию способов повышения урожайности естественных кормовых угодий созданием чередующихся участков различных видов трав в обрабатываемых полосах и обоснованию конструктивно-технологических параметров дернинной сеялки, их экспериментальную проверку в полевых условиях, а также экономическую и энергетическую оценку результатов исследований.

Теоретические исследования выполнялись с учетом основных положений и законов механики и математики.

Экспериментальные исследования реализованы на опытном образце дернинной сеялки на базе СДК-2,8 с усовершенствованным механизмом привода высевающих аппаратов.

Положения, выносимые на защиту:

-способ многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину с созданием чередующихся участков полос с целью получения ежегодного стабильного валового сбора сена и увеличения периода производственного использования улучшенных травостоев;

- конструктивно-технологические схемы дернинной сеялки и механизма привода высевающих аппаратов;

. - аналитические зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить длины чередующихся участков полос высеваемых культур, которые оказывают влияние на валовый выход травостоя, а также зависимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов;

- результаты экспериментальных исследований и лабораторно-полевых ис-

пытаний дернинной сеялки и способа многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину лугов и пастбищ с получением ежегодного стабильного валового сбора сена на протяжении всего периода производственного использования.

Степень достоверности и апробация работы. Достоверность основных выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований механизма привода высевающих аппаратов и предварительных испытаний экспериментального образца дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав, разработанной при участии автора.

Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета Вятской государственной сельскохозяйственной академии (Киров, 2008...2011 гг.); 11-й Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2008 г.), городских конференциях аспирантов и соискателей (Киров, 2008...2011гг.).

По материалам исследований опубликовано 18 научных статей, в том числе 3 из перечня ВАК, 1 монография в соавторстве и получено 2 патента РФ на изобретения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее научная новизна, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса н задачи исследования», проведен обзор патентной и научной литературы по изучению эффективности технологий восстановления и повышения продуктивности естественных кормовых угодий, технических средств для их улучшения, а также различных механизмов передач на вал высевающих аппаратов. Установлено, что полосной посев, как одна из технологий минимальной обработки, наиболее полно удовлетворяет требованиям: высокой эффективности при минимальных капитальных вложениях, снижения эрозионной опасности, экологической безопасности в сравнении со сплошной обработкой. С целью энерго- и ресурсосбережения в сельскохозяйственном производстве многокомпонентный полосной посев семян трав лучше производить дернин-ными сеялками.

Значительный вклад в исследование технологий и машин для поверхностного улучшения естественных кормовых угодий внесли: В.Р. Вильяме, A.M. Дмитриев, А.П. Щенников, JI.A. Чугунов, О.С. Марченко, В.И. Ларин, А.Д. Кормщиков, Р.Ф. Курбанов, В.А. Сысуев, C.JI. Демшин, Ю.Ф. Казаков, Н.Г. Андреев, С.П. Смелов, В.А. Степашкин, Е.С. Шарашова и многие другие ученые. Однако проблема энерго- и ресурсосбережения при возделывании лугов и пастбищ остается открытой. Кроме того, недостаточно изучены и вопросы, связанные с использованием видового разнообразия бобовых и бобово-злаковых трав с различными периодами производственного долголетия. По результатам анализа поставлены цели и задачи исследований.

Во второй главе «Теоретические исследования» представлен способ посева

двух культур с разным периодом производственного долголетия (клевер луговой и лядвенец рогатый). Дано обоснование конструктивно-технологической схемы, основных параметров дернинной сеялки, представлена схема усовершенствованного механизма привода ее высевающих аппаратов. Получены аналитические зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить длины чередующихся участков полос, которые оказывают влияние на валовый выход сена, а также зависимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов.

Способ многокомпонентного полосного посева многолетних трав заключается в том, что с целью получения ежегодного стабильного валового сбора сена на протяжении всего периода производственного использования посев семян трав осуществляется в механически разрушенную дернину, раздельно друг от друга заданной длиной //, /2, с созданием последовательно-чередующихся участков полосы шириной не менее 0,10 м (рисунок 1).

- лядвенец рогатый;

- клевер луговой

Рисунок 1 - Схема многокомпонентного полосного посева многолетних трав: /; - длина участка, засеваемого клевером луговым; 12 - длина участка, засеваемого лядвенцем рогатым

Посев с первого же года производственного использования будет высокопродуктивным за счет клевера, в таком посеве в первые 2...3 года производственного использования лядвенец не будет угнетаться и разовьется нормально, а к 3...4 года- продуктивность клевера ослабнет и будет восполнена лядвенцем рогатым, таким образом, получим высокоурожайный травостой долголетнего производственного использования.

При использовании методов ресурсосбережения путем повышения валового сбора сеяных и естественных трав особенно важно рассмотреть вопрос оценки эффективности применения чередующихся участков различных культур при полосном посеве и получения стабильного валового выхода на протяжении всего периода производственного использования травостоя.

Для осуществления технологического процесса высева семян по схеме, изображенной на рисунке 1 была усовершенствована дернинная сеялка СДК-2,8.

Механизм привода работает следующим образом: вращение от опорно-при-

водного колеса через цепную передачу передается органу управления работой валов высевающих аппаратов (рисунок 2, а), представляющего собой диск, с расположенными на нем контактными секторами регулируемой длины, которые замыкает контактный рычаг, включая в работу связанный с ним исполнительный механизм (рисунок 2, б).

б)

Рисунок 2 - Общий вид органа управления механизма привода высевающих аппаратов (а) и исполнительного механизма (б): 1 - опорно-приводное колесо; 2 - цепная передача; 3 - сменная звездочка; 4 - диск с контактным сектором; 5 - контактный рычаг; 6 - редуктор; 7,8 - ящики для семян; 9 - разрывная муфта; 10 - подвижная муфта; 11 - рычаг; 12 - индукционная катушка

В процессе замыкания сектора и рычага контактной группы перемещается подвижная муфта 10, включая в работу вал высевающих аппаратов, который вы-

севает семена из ящика 7. После прохождения контактного рычага 5 по токопро-водящему сектору она переходит на следующий сектор, изготовленный из диэлектрического материала, при этом муфта 10 возвращается в исходное положение и включает в работу вал с высевающими аппаратами, которые высевают семена из ящика 8. Затем вышеуказанные процессы повторяются циклически. Длиной секторов и изменением передаточного отношения цепной передачи на приводе органа управления достигается длина высевающих участков полос, а также их очередность. Вся электрическая цепь работает от бортовой сети трактора.

Теоретическое исследование влияния видового разнообразия многолетних трав на валовый сбор сеяных травостоев (при одновременном посеве различных культур) можно свести к валовому выходу продукции за период производственного использования:

в = й-Е, (1)

где Р- площадь травостоя, с которой убирается сено, га.

- средняя урожайность травостоя за год, т/га.

Средняя урожайность и травостоя, состоящего из двух культур будет определятся:

и = (2)

1-Г

где £6/ - суммарный валовый сбор сена за весь период производственного долголетия по годам, т;

I - период производственного использования улучшенного травостоя, лет.

При этом ежегодный валовый сбор 0, сеянного травостоя находится как сумма валового сбора отдельных видов культур. Рассмотри на примере посева лядвенца рогатого и клевера лугового.

Так как при полосном посеве обрабатывается 30% луга, а остальную площадь занимает естественный травостой, тогда общая площадь улучшенного травостоя Р запишется в виде:

^ = (Р„ + Р^д) + Рест = 0,3-Р + 0,7-Р, (3)

где - площадь занимаемая посевами клевера лугового, га;

Рляд - площадь занимаемая посевами лядвенца рогатого, га;

Рест - площадь занимаемая естественной растительностью, га.

Площадь занимаемая клевером и лядвенцем при многокомпонентном полосном посеве трав определяется

Р^Ь^-ЪЛ О"4, (4)

Рма = Ь.ш-Ь-Ю'4, (5)

где ¿и., Ь/1Яд - длина участка засеваемого клевером луговым и лядвенцем рогатым соответственно, м;

Ь — ширина обрабатываемого участка, м.

Принимаем допущение, что ежегодный валовой выход сена является стабильным, т.е. 6=С0П81, тогда выражение (1) запишется в следующем виде:

й ■[(£,» + Ь^УЬЛО-4 + 0,7-Л = <2=сопз1. (6)

Таким образом, ежегодный валовый сбор урожая на естественных кормовых угодьях засеваемых клевером луговым Ьш и лядвенцем рогатым Ьт(у По схеме указанной на рисунке 1 зависит от длины участков на которые высеваются эти культуры. Теоретически соотношение между этими участками 1ЛЯГ) / Ьт вычислить трудно, к тому же оно будет вытекать из биологических возможностей высеваемых культур, то оно будет определено опытным путем.

Длина участка засеваемого культурой 1КЛ определяется из выражения:

где Ус — скорость движения сеялки, м/с; /с - время движения сеялки, с.

При этом время I движения дернинной сеялки (рисунок 3), которой осуществляется посев семян трав равно времени работы диска с контактными секторами.

и , о

Рисунок 3 - Конструктивно-технологическая схема дернинной сеялки: 1 - опорно-приводное колесо, 2 - рама; 3 - орган управления, 4 - исполнительный механизм, 5,6 - ящики для семян, 7 - валы высевающих аппаратов, 8 - прикатывающий каток, 9 - фрезерная секция, 10 - контактный рычаг, 11 - контактный сектор

Для того чтобы определить время работы контактной группы, воспользуемся известными формулами

Ьдуги ~ а'Ксект., (&)

где а - угол контактного сектора, рад.; Ксект. - радиус контактного сектора, м.

При этом

а = со,)<,

где сод - угловая скорость диска с контактными секторами, с" . Тогда

г = (10)

а>д -180 1 '

Так как орган управления 3 приводится в движение от опорно-приводного колеса 1 сеялки, то на частоту вращения диска оказывает влияние передаточное отношение от опорно-приводного колеса к контактной группе ¡кг:

у _ пкол.с — Юкол.с (11)

%

где пкол с - частота вращения опорно-приводного колеса сеялки, мин"'; щ - частота вращения диска, мин'1.

С учетом формул (9)...(11) и проводя некоторые преобразования, выражение (7) запишется в следующем виде

■ (12)

180 -соКОЛъС

Выражение (12) позволяет определить конструктивные параметры дернин-ной сеялки, влияющие на длину соответствующего участка высева семян различных культур с созданием чередующихся участков травостоя в полосе. От качества работы высевающих аппаратов в значительной мере зависит равномерность потока семян, поступающих в семяпровод, а, следовательно, равномерность распределения семян по площади поля.

Наиболее существенно оказывает влияние на качество посева прохождение семян через семяпроводы, тем более нами в их конструкцию были внесены изменения, а именно, угол наклона.

Рассмотрим движение семени М в слое семян, предварительно разбив семяпровод на три участка АВ, ВС, СБ (рисунок 4).

На вертикальном участке АВ на семя М массой ш действуют сила тяжести Р и сила сопротивления Я; движение от точки А, где у„=0, до точки В длится с. На наклонном участке ВС на семя действуют сила трения Ртр (коэффициент трения семени равен У) и сила Р, учитывающая движение слоя семян. При этом принимаем допущение о том, что при движении слоя семян будем учитывать его кинематическую вязкость и рассматривать ее как «жидкостную» вязкость. К тому же, согласно технологических требований, принимаем, что семяпровод заполняется на 1/3 от своего объема.

Спроектируем силы, действующие на семя на оси х, у, %

т^ = Р*+К*> <13>

N - т^соъасеи =0 , (14)

Выразим силу трения через коэффициент трения

Ртр=/-т£Ъоьасем, (16)

где f - коэффициент трения.

о-стл — угол наклона семяпровода, град.

Решая и преобразуя уравнения (14)...(16), получаем аналитическую зависимость скорости движения семени от конструктивных параметров семяпровода дернинной сеялки на участке ВС

с =-~¡,-

«g(sir

-/ cosa„.,)

fmg e2*'+l

I M 'егь_х

-Ч-t

e m .(17)

Так как участок семяпровода СО является вертикальным, то делаем вывод о том, что пройдя участок ВС семя все равно попадет в обработанную полосу дернины (рисунок 4).

Таким образом, на своевременное прохождение семян через семяпровод, т.е. на скорость ус и время 1сем., а, следовательно, на качество посева оказывает угол наклона семяпровода асем и коэффициент кинематической вязкости /и семенного слоя.

Рисунок 4 - Силы действующие на семя, проходящее через семяпровод

Работа механизма привода высевающих аппаратов (рисунок 2) является циклически-последовательной. Для того чтобы рычаг 11 передвинул муфту 10 необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

где I- сила тока индукционной катушки; 5 - коэффициент вариации; Р„ - нормальная сила направленная по линии зацепления; 1,5 - коэффициент запаса прочности.

Нормальная сила Р„ рассчитывается по формуле

/г

р _ I_

" сова^-соБ/?'

где Р, - окружная сила, кН;

Оу, - угол зацепления, а*.=20 . /? - угол наклона зуба, /?=45 . Окружная сила на валу, на котором установлены разрывная муфта и полумуфты определяется по формуле

„ 2-Г

(20)

где <1\ - диаметр вала, на котором расположена разрывная муфта м;

Тв - крутящий момент, передаваемый на вал на котором установлена разрывная муфта, Нм.

Для нахождения крутящего момента Тв воспользуемся известной методикой расчета передачи.

Далее подставляя результаты в выражения (19) и (20) находим зависимость описывающую условие работы исполнительного механизма привода высевающих аппаратов

! 5.М08ЛМ^И^. (21)

</,-соза„-соз/?

В результате расчета аналитической зависимости, описывающей процесс работы исполнительного механизма привода высевающих аппаратов, было определено, что на условие его работы влияют следующие конструктивные параметры: сила тока индукционной катушки /; частота вращения приводной звездочки п3; диаметр вала на котором расположена разрывная муфта; передаточное число цепной передачи опорно-приводного колеса, 1цеп пер.-

При этом необходимо иметь ввиду, что для стабильной работы механизма привода высевающих аппаратов и нахождения оптимальных значений его конструктивных параметров необходимо чтобы, сила тока индукционной катушки была

в интервале 19...22 А.

В третьей главе «Программа, методика экспериментальных исследовании и

оборудование» изложены программа и методика исследований.

Основными задачами экспериментальных исследований являлись: агротехническая оценка многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в лабораторно-полевых условиях, исследование влияния длин чередующихся участков на валовый сбор сена с улучшенных кормовых угодий и период их производственного использования, оценка работоспособности экспериментального образца дернинной сеялки, определение оптимальных конструктивных параметров и режимов работы предлагаемого механизма привода высевающих аппаратов.

Общий вид разработанной дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян трав представлен на рисунке 5.

Сеялка представляет собой навесную машину и агрегатируется с тракторами тягового усилия 14 кН. Состоит из плоской рамы 5, двух опорно-приводных колес 1, прикатывающих катков 8, двух ящиков 2 и 3 для семян культур с различным периодом производственного долголетия, кожухов фрезерных рабочих органов 6, редуктора 9 установленного на раме, на которой также установлены механизм управления валами высевающих аппаратов 7 и механизм привода высевающих аппаратов 4.

Экспериментальные исследования и обработка результатов проводились в соответствии с действующими ГОСТами и общепринятыми методиками, а также ряда частных методик.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» представлены и проанализированы данные исследований.

Проводилась проверка работоспособности дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян трав с различным периодом производственного использования (рисунок 5). В результате выявлено, что в целом экспериментальный образец сеялки удовлетворяет агротехническим требованиям и условиям работы машин для возделывания кормовых угодий.

Рисунок 5 - Общий вид дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева: а - вид спереди; б) вид сбоку: 1 - колесо опорно-приводное; 2,3 - ящики для семян многолетних трав; 4 - механизм привода высевающих аппаратов; 5 - рама; 6 - кожух фрезерного рабочего органа; 7 - механизм управления валами высевающих аппаратов; 8 - каток прикатывающий; 9 - редуктор

В процессе изучения многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину были получены зависимости влияния длин чередующихся участков засеваемых клевером луговым и лядвенцем рогатым, а также нормы высева на ежегодный валовый выхода сена (рисунок 6).

В результате проведенных экспериментальных исследований влияния соотношения видов трав и нормы высева на валовый выход сухого вещества (СВ) улучшенных естественных кормовых угодий, была подтверждена достоверность

а

б

теоретических расчетов, поэтому рекомендуемое значение соотношения ЬдщАкл = 2,0...2,1, а норма высева семян Исем =4,8 кг/га, так как при этих значениях была получена самая высокая и стабильная урожайность.

Экспериментально подтвердилось, что наибольшее влияние на время ^ прохождения семян высеваемых культур по семяпроводу оказывает его угол наклона асем, величина же кинематической вязкости оказалась настолько мала, что существенно не повлияла на процесс высева семян. Зависимость показывает, что при увеличении угла наклона семяпровода происходит снижение времени высева, это объясняется тем, что не происходит сильного забивания семенным материалом и процесс работы механизма привода высевающих аппаратов не нарушается (рисунок 7).

н

СУ «

х и о Ч

3 «

о О

аа

ч л

/ —^ >

< \ С

г

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Ьвд/Ькл 4 Рисунок 6 - Зависимости валового выхода сена с 1 га площади от соотношения длин чередующихся участков с нормой высева семян лядвенца рогатого и клевера лугового

3,0

- Ысем =4,8 кг/га; Л^, =3,6 кг/га; -*-- Исы =2,4 кг/га

Рисунок 7 провода аСем.

30 34 38

Угол наклона семяпровода л*«., град - Зависимость времени высева семян ^ от угла наклона семя-

Для оптимизации конструктивно-технологических параметров дернинной сеялки и процесса работы механизма привода высевающих аппаратов реализован трехуровневый план эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка для трех факторов.

В качестве критериев оптимизации приняты валовый выход СВ улучшенного луга б, т (У/) и соотношение длин чередующихся участков (ТД В качестве факторов планирования эксперимента выбрана: частота вращения диска с контактными секторами п, мин'1 (х/), угол контактного сектора а, град (х2), норма высева семян трав Мсем, кг/га (х3).

После реализации плана эксперимента и обработки результатов получены следующие модели регрессии

У, = 4,223 + 2,055-х, - 0,022-х ,-х2 + 0,021-хгх3 - 0,019-х/, (22)

У2 = 3,000- 1,300-х/- 1,128^ + 0,048-^ + 0,420-*/-х2 +

+ 0,095-х2-х, + 0,218-х/ + 0,438-х/ - 0,033-х/. (23)

Для изучения влияния факторов на критерии оптимизации У, и У2 использовали двумерные сечения поверхности отклика (рисунок 8 и 9).

Анализ выражения (22) показал, что угол контактного сектора в пределах а = 120...240° и частота вращения диска с контактным сектором в интервале п = 0,31...0,91 мин"1 не оказывают значительного влияния на изменение валового выхода сена (0,7...4,3% во всем изученном интервале). При увеличении нормы высева семян Ысем от 2,0 до 6,0 кг/га происходит рост валового выхода сена с 1 га с 2,10...2,17 до 6,21...6,30 т (в 2,87...2,98 раза), а при ее фиксированных значениях угол контактного сектора и частота вращения диска оказывают влияние друг на друга.

Рисунок 8 - Двумерные сечения поверхности отклика, характеризующие изменение валового сбора сена с 1 га площади (Уі) от факторов х/ (частота вращения диска с контактным сектором, и) и х2 (угол контактного сектора а) при фиксированном значении фактора х3: а-прихг=-1 (Мсем=2 кг/га); б -прихг=1 (Мсел1=6 кг/га)

Дальнейший анализ показал, что при фиксированных значениях нормы высева семян угол контактного сектора и частота вращения диска влияют друг на друга, например, при = 4,0 кг/га - О = 2,24 т (а = 240°, и = 0,73 мин ).

Таким образом, для получения стабильного ежегодного валового выхода сена норма высева семян Кем трав должна быть как можно больше, но не превышать значение 6 кг/га, ограниченного агротехническими требованиями. Выбор угла контактного сектора а зависит от частоты вращения диска п.

Анализ выражения (23) показал, что на соотношение длин чередующихся участков ЬыьНы оказывают значительное влияние угол контактного сектора в пределах а = 120...240°, частота вращения диска с контактным сектором в интервале п = 0,31...0,91 мин"1, а норма высева семян Л^ - незначительное (рисунок 9).

6,0

Лїі'И,

кг/га

4,0

3,0

2,0

1

,5 3,1

-1 -( ,5 0 4,9 4,0 4,4 0,5 3,5

6,2 5,8 5,3 (,5 -1

0,31

0,46

0,91

0 61 п, мин*' 0,91 0,31 0,46 0,61 п,м!

а) б)

Рисунок 9 - Двумерные сечение поверхности отклика, характеризующее соотношение длин чередующихся участков (Г2) от факторов х, (частота вращения диска с контактным сектором, и) и х3 (норма высева семян трав Ысем,) при фиксированном значении фактора х$. а-прих2=-1 (а=120 ); б-прих2=1 (а=240 )

Дальнейший анализ показал, что при фиксированных значениях нормы высева семян Исе„ на соотношение длин участков занятых лядвенцем рогатым и клевером луговым оказывают угол контактного сектора и частота вращения диска, требуемое значение соотношения = 2,0...2,1 достигается при угле контакт-

ного сектора а = 168°...240° и частоте вращения диска с контактными секторами

и = 0,310...0,496 мин"1.

В результате проведенного многофакторного эксперимента и решения компромиссной задачи, были выявлены оптимальные значения конструктивных параметров механизма привода высевающих аппаратов дерниной сеялки: частота вращения диска с контактными секторами и=0,61 мин"; угол контактного сектора а = 240°; норма высева семян £>=4,8 кг/га.

В пятой главе «Эффективность многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину» приведены результаты экономической и энерге-

тической оценки использования дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину в замен базовой технологии.

Анализ результатов расчетов показал, естественные сенокосы улучшенные полосным посевом семян трав бобовых культур по отдельности друг от друга с использованием дернинных сеялок семейства СДК: естественный травостой (неулучшенный) - 982,2 руб./т (2,54 т/га); посев клевера лугового - 866,9 руб./т (3,59 т/га); посев лядвенца рогатого - 851,50 руб./т (4,35 т/га). В скобках указаны средние значения урожайности периода использования травостоя, за который проводились наблюдения. Предложенный нами способ многокомпонентного полосного посева семян трав имеет высокую эффективность, при этом себестоимость сена

- 819,9 руб./т, а урожайность остается ежегодно стабильной (4,46 т/га), при этом период производственного долголетия увеличился до 7...8 лет (время производственного использования лядвенца рогатого). Расчетный годовой экономический эффект от внедрения технологии возделывания трав по сравнению с базовым вариантом равен 554 руб/га.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Разработан способ многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину с созданием чередующихся участков полос. Семена не менее чем двух культур высеваются циклически последовательно в полосах, причем для сохранения ежегодного валового выхода сена на протяжении всего периода производственного использования посеянного травостоя на одном и том же уровне, длины чередующихся участков должны быть разными (Патент РФ № 2388205).

2. Конструктивно-технологическая схема дернинной сеялки и механизм привода высевающих аппаратов, состоящий из электрического источника энергии, индукционной катушки приводящей в работу разрывную муфту, включающую последовательно в работу валы высевающих аппаратов (не менее двух), а также контактной группы управляющей работой индукционной катушки.

3. Получены аналитические выражения зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить чередующиеся участки полос, которые оказывают влияние на валовый выход травостоя (12), а также аналитические зависимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов (17) и (21)

4. Экспериментальными исследованиями установлено, что при посеве клевера лугового и лядвенца рогатого оптимальное значение соотношения длин участков в обрабатываемой полосе при котором достигается ежегодный стабильный валовый сбор сена равно ЬЛЯД/ЬК1 = 2,1. Величина угла контактного сектора и частота вращения диска, на котором расположен этот сектор для оптимальных условий работы равны 240° и 0,61 мин соответственно.

5. Способ многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину с созданием чередующихся участков полос и дернинной сеялки для его осуществления взамен существующих, позволяет снизить прямые эксплуатационные затраты

- на 97,8 руб./т. При этом средняя урожайность травостоя повышается на 40,1% по сравнению с естественными сенокосами. Расчетный экономический эффект от из-

менения качества продукции при внедрении технологии многокомпонентного полосного посева составляет 554 руб./га.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Созонтов A.B. Повышение качества посева семян трав и зерновых культур путем совершенствования фрезерного сошника дернинной сеялки / A.B. Созонтов, Г.В. Широков. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2011. - №3. - С. 64-67.

2. Курбанов Р.Ф. Многокомпонентный полосной посев - залог долголетия травостоя выродившихся пастбищ / Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов, Г.В. Широков// Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2012. - №4. - С. 35-37.

3. Курбанов Р.Ф. Повышение эффективности многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав путем совершенствования конструктивно-технологической схемы дерниной сеялки / Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов, А.Н. Морозов. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2012. - №9. - С. 19-21.

Патенты

4. Патент на изобретение № 2388205 RU. Способ возделывания трав / Кормщиков А.Д., Курбанов Р.Ф., Фигурин В.А., Созонтов A.B., Широков Г.В.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия». - №2008115064/12; Заявлено 16.04.2008. Опубл. 10.05.2010. Бюлл.№ 13.

5. Патент на изобретение № 2403696 RU. Сеялка дернинная / Кормщиков А.Д., Курбанов Р.Ф., Лукин И.Д., Созонтов A.B., Широков Г.В.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия». - № 2009109471/12; Заявлено 16.03.2009. Опубл. 20.11.2010 Бюл. № 32.

Монографии, учебные пособия, рекомендации

6. Курбанов Р.Ф. Совершенствование способа и технического средства многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину: монография / Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов. - Киров: ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, 2012. - 95 с.

Публикации в центральных журналах, сборниках научных трудов и материалах конферет/ий

7. Кормщиков А.Д. Технологии повышения продуктивности лугов и пастбищ / А.Д. Кормщиков, Р.Ф. Курбанов, AB. Созонтов, Г.В. Широков // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: материалы И Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение»: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - Вып. 8. - С. 98-102.

8. Кормщиков А.Д. Технические средства полосного способа посева семян трав в дернину / А.Д. Кормщиков, Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов, Г.В. Широков // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: материалы И Всероссийской науч.-пргкт. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение»: сб. науч. тр. - Киров: Вятск1я ГСХА, 2008. - Вып. 8. - С. 103-108.

9. Кормщиков А.Д. Рабочие органы машин для полосного смешанного посева семян трав в дернину / А.Д. Кормщиков, Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов, Г.В. Широков // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: материалы II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука-Технология-

Ресурсосбережение»: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - Вып. 8. - С. 9197.

10. Кормщиков А.Д. Технологии полосного посева семян трав на сенокосах и пастбищах / А.Д. Кормщиков, Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: материалы II Всероссийской науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение»: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2009. - Вып. 9. - С. 143-147.

11. Кормщиков А.Д. Повышение эффективности полосного посева трав на сенокосах и пастбищах / А.Д. Кормщиков, A.B. Созонтов // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: материалы Международ, науч.-практ. конф. -Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2009. - Вып. XI. - С. 198-201.

12. Курбанов Р.Ф. Способ возделывания трав на естественных кормовых угодьях с созданием чередующихся участков / Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: материалы II Международ, науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение»: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2009. - Вып. 10. - С. 59-63.

13. Созонтов A.B. Исследование процесса работы катушечного высевающего аппарата / A.B. Созонтов // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: материалы Международ, науч.-практ. конф. - Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2010. - Вып. XII. - С. 225-227.

14. Курбанов Р.Ф. Теоретическое исследование влияния конструктивно-тех-технологических параметров дернинной сеялки на показатели работы высевающего аппарата / Р.Ф. Курбанов, А;В. Созонтов, А.Н. Морозов // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: материалы III Международной науч.-практ. конф. «Наука-Технология-Ресурсосбережение», посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.М. Гуревича: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2010. - Вып. 11. - С. 97-100.

15. Созонтов A.B. Анализ способов повышения продуктивности лугов и пастбищ / A.B. Созонтов, А.Н. Морозов // Знания молодых - новому веку: материалы Всероссийской студенческой науч. конф.: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2008.-С. 212-213.

16. Созонтов A.B. Анализ способа возделывания трав на естественных сенокосах в условиях лабораторно-полевых испытаний / A.B. Созонтов, А.Н. Морозов // Знания молодых - новому веку: материалы Всероссийской студенческой науч. конф.: Сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2009. - С. 194-196.

17. Созонтов A.B. Анализ процесса работы катушечного высевающего аппарата / A.B. Созонтов // Науке нового века - знания молодых. Материалы Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей, посвященной 80-летию Вятской ГСХА: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2010. - С. 204-208.

18. Кормщиков А.Д. Технологии и технические средства для повышения продуктивности кормовых угодий / А.Д. Кормщиков, A.B. Созонтов // Знания молодых - новому веку: материалы межвуз. студ. науч. конф.: сб. науч. тр. - Киров: Вятская ГСХА, 2007. - С. 210-213.

lo

19. Созонтов A.B. Совершенствование технологий и технических средств повышения урожайности трав на естественных кормовых угодьях / A.B. Созонтов// Науке нового века - знания молодых: Сборник статей 8-й научной конференции аспирантов и соискателей: в 2 ч. - Киров: Вятская ГСХА, 2008. - 4.2. - С. 7376.

20. Кормщиков А.Д. Совершенствование технологии полосного посева семян трав в дернину / А.Д. Кормщиков, Р.Ф. Курбанов, A.B. Созонтов // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2009. - №1. - С. 148-153.

21. Созонтов A.B. Результаты определения физико-механических свойств почвы и полевой всхожести семян трав в условиях лабораторно-полевых испытаний / A.B. Созонтов // Науке нового века - знания молодых: Сборник статей 9-й научной конференции аспирантов и соискателей: в 2 ч. - Киров: Вятская ГСХА, 2009. - 4.2. - С. 50-53.

Ч.

Заказ № /¿^ Подписано к печати €. &Г. г^Зл Тираж 95 экз. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Усл. п. л. 1,0

ФГБОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» 610017. г. Киров, Октябрьский пр-т, 133

Отпечатано с оригинал-макета в типографии ФГБОУ ВПО Вятской ГСХА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ»

На правах рукописи

04201357342

Созонтов Александр Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА И ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ПОЛОСНОГО ПОСЕВА СЕМЯН ТРАВ В

ДЕРНИНУ

05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Р.Ф. Курбанов

Киров-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ......................11

1.1 Общая характеристика основных приемов и технологий улучшения естественных кормовых угодий............................................................11

1.2 Обзор технических средств для улучшения естественных кормовых угодий...................................................................................20

1.3 Конструкции механизмов привода высевающих аппаратов.................25

1.4 Цель и задачи исследования........................................................30

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ..........................................32

2.1 Обоснование соотношения видов трав с учетом стабильного валового выхода продукции в период производственного использования........32

2.2 Обоснование рационального соотношения длин чередующихся участков различных культур при полосном посеве трав............................40

2.3 Влияние конструктивно-технологических параметров дерниной сеялки на показатели работы высевающего аппарата.................................43

2.4 Влияние конструктивных параметров исполнительного механизма привода высевающих аппаратов на рабочий процесс высева семян......51

3 ПРОГРАММА, МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБОРУДОВАНИЕ.......................................55

3.1 Задачи и программа экспериментальных исследований......................55

3.2 Общий вид дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян трав.....................................................................57

3.3 Методика определения равномерности высева семян........................59

3.4 Определение равномерности распределения семян трав по длине обрабатываемой полосы.............................................................60

3.5 Определение урожайности клевера и лядвенца при многокомпонент-

ном полосном посеве многолетних трав.........................................62

3.6 Методика проверки и установка высевающих аппаратов сеялки на количественную равномерность высева..........................................63

3.7 Методика определения частоты вращения диска с контактным

с сектором...............................................................................64

3.8 Определение полевой и лабораторной всхожести семян трав...............66

3.9 Методика определения кинематической вязкости семян трав...............67

3.10 Математическая обработка результатов экспериментальных исследований..........................................................................69

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ............70

4.1 Оценка работоспособности экспериментального образца дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян трав.............70

4.2 Исследование многокомпонентного полосного посева семян трав

в дернину..............................................................................73

4.2.1 Определение соотношения видов трав на валовый сбор сена..............73

4.2.2 Оценка производственного долголетия улучшенного травостоя..........75

4.2.3 Исследование всхожести семян многолетних трав при многокомпонет-ном полосном посеве..................................................................77

4.3 Установление характеристик работы механизма привода высевающих аппаратов................................................................................79

4.4 Выявление равномерности высева семян трав высевающими аппаратами по длине обрабатываемой полосы.................................83

4.5 Оптимизация конструктивно-технологических параметров дернинной сеялки и процесса работы привода высевающих аппаратов................85

5 ЭФФЕКТИВНОСТЬ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ПОЛОСНОГО ПОСЕВА СЕМЯН МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ В ДЕРНИНУ...................94

5.1 Урожайность травостоев.............................................................94

5.2 Энергетическая эффективность использования многокомпонентного полосного посева и технических средств........................................95

5.3 Экономическая эффективность использования многокомпонентного полосного посева семян трав и технического средства.......................98

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.............................................................................102

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................104

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................117

Приложение А Технологические карты на возделывание многолетних трав....118 Приложение Б Документы, подтверждающие новизну технических средств и

решений.........................................................................................122

Приложение В Акты внедрения научно-технических достижений.................136

Приложение Г Данные для расчета технико-экономической эффективности ...142

Приложение Д Расчет годового экономического эффекта............................144

Приложение Е

Почетная грамота за высокий научный уровень доклада на межвузовской

научной студенческой конференции (Киров)...........................................146

Диплом за активное участие в работе XI Международной научно-практической конференции (Йошкар-Ола, 2009 г.)..................................................147

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время, в рамках Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы, одной из целей является воспроизводство и повышение эффективности использования в сельском хозяйстве земельных и других природных ресурсов, экологизация производства, поэтому решению этой проблемы должно отводиться должное внимание.

Сельскохозяйственное производство на сегодняшний день базируется в основном на возделывании сельскохозяйственных культур и производстве продукции животноводства.

Однако ускоренными темпами животноводство не может развиваться без надежной кормовой базы. Поэтому на современном этапе кормопроизводство остро нуждается в увеличении производства кормов за счет доступных агротехнических и организационных мероприятий, не нуждающихся в проведении дорогих и энергоемких культуртехнических и мелиоративных операциях [87, 88].

Основой кормовой базы для крупного рогатого скота хозяйств региона являются корма, заготавливаемые из сеяных и естественных трав, силосных культур.

В общем балансе используемых кормов достаточно мала доля грубых кормов (30...35% в РФ против 60...80% - за рубежом). Низок удельный вес дешевых кормов (соответственно, 25...28% против 50...55% - в развитых странах), получаемых с естественных сенокосов, продуктивность которых в последние годы не превышает 0,7.. .0,9 т/га сена невысокого качества [47].

За последние два десятилетия в результате общей деградации сельскохозяйственного производства в Северо-Восточном регионе европейской части России сократилась площадь естественных кормовых угодий. Так в 1983 году было 4 млн. 269 тыс. га лугов и пастбищ, а в 1989, 1995 и 2000 годах их площадь составила 3887, 3750 и 3398 тыс. га соответственно [33, 34].

Одним из основных направлений восстановления и повышения роли луго-

вого кормопроизводства является улучшение естественных кормовых угодий, на которых производство кормов растительного происхождения возможно за счет существенного повышения урожайности сеяных трав, увеличения доли бобово-злаковых культур в составе травостоев и др. Это, в первую очередь, возможно за счет масштабного улучшения естественных сенокосов и пастбищ, создания высокопродуктивных травостоев со стабильной урожайностью, повышения периода производственного долголетия улучшенных травостоев лугов и пастбищ.

Повышение урожайности, качества и энергетической питательности кормов достигается следующими путями: интенсификацией кормопроизводства на пашне и интенсификацией производства кормов на естественных кормовых угодьях.

На естественных сенокосах этого можно добиться двумя путями: коренное улучшение (замена травостоя) и поверхностная (полная замена травостоя или частичная, в которую входит полосной посев). Однако коренное улучшение не нашло широкого применения, так как требует больших энергетических затрат.

Поверхностное улучшение по сравнению с существующими технологиями улучшения кормовых угодий за счет обогащения природных травостоев бобовыми компонентами способствует значительному росту урожайности и коэффициента энергетической эффективности [30, 36, 53, 54]. Этот способ улучшения естественных кормовых угодий широко используется в сельскохозяйственном производстве Российской Федерации и зарубежных стран [108], позволяет повысить продуктивность травостоя более чем в 2,0...2,5 раза.

Однако, как показали исследования, проведенные ранее, применение существующих технологий, на основе прямого полосного посева семян трав в дернину, при всех положительных результатах их использования сдерживается недостаточно высоким и эффективным производственным долголетием. Например, через 2...3 года производственного использования клевер луговой "выпадает" из травостоя и требуется повторный посев трав с целью поддержания высокого урожая. Частично это устраняется следующим образом: до первого посева семян трав или одновременно с ним осуществляют нарезание щелей на равном расстоянии друг от друга параллельно будущим полосам, а при повторном посеве трав, для исклю-

чения "клевероутомления", их используют в качестве направляющих элементов для движения агрегатов. Щели нарезаются друг относительно друга на расстоянии, равном расстоянию между осями полос. При первом посеве семян трав оси полос нарезают на расстоянии от щелей, которое равно половине ширины междурядий, а при повторном посеве, после выпадания клевера из травостоя, то есть на 2...4 год производственного долголетия, производится повторный посев трав на тех же травостоях. При этом оси полос смещают относительно щелей на расстояние, равное ширине междурядий. Однако применение такой технологии требуют дополнительных энергетических затрат связанных с нарезанием щелей, которые со временем зарастают. В связи с этим разработка способа полосного посева семян трав на естественных кормовых угодьях, позволяющего получить травостои с длительным периодом производственного использования, которые не требуют во время производственного использования дополнительных энергетических, а следовательно, и материальных затрат и совершенствование конструктивно-технологической схемы дернинной сеялки для его осуществления в дернину лугов и пастбищ, безусловно, актуальна.

Цель и задачи исследований. Повышение эффективности полосного посева семян трав в дернину лугов и пастбищ путем разработки способа многокомпонентного посева семян многолетних трав с чередованием их в каждой полосе и совершенствования конструктивно-технологической схемы дернинной сеялки.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи исследования:

-разработать способ многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину с созданием чередующихся участков полос с целью получения ежегодного стабильного валового сбора сена и увеличения периода производственного использования улучшенных травостоев;

- усовершенствовать конструктивно-технологическую схему дернинной сеялки и механизм привода высевающих аппаратов;

- получить зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить длины чередующихся участков полос, которые оказывают влияние на валовый выход сена, а также за-

висимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов;

- провести экспериментальные исследования работы механизма привода высевающих аппаратов дерниной сеялки, определить его оптимальные параметры и режимы работы;

-определить технико-экономическую эффективность способа многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину естественных кормовых угодий, применения дернинной сеялки с усовершенствованным механизмом привода высевающих аппаратов.

Научная новизна работы. Предложен способ многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину, включающий полосной посев семян трав раздельно друг от друга заданной длиной с созданием последовательно чередующихся участков полос, новизна которого подтверждена патентом № 2388205 РФ на изобретение. Разработана конструктивно-технологическая схема дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян трав в дернину.

Теоретическая и практическая значимость. Выведены аналитические зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить длины чередующихся участков полос, которые оказывают влияние на валовый выход травостоя.

Получены аналитические зависимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав и определены его оптимальные конструктивно-технологические параметры.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований создан экспериментальный механизм привода высевающих аппаратов дернинной сеялки, обеспечивающий создание чередующихся участков полос для получения ежегодного стабильного валового сбора сена с улучшенных естественных кормовых угодий.

С учетом результатов исследований разработана и внедрена дернинная се-

ялка для многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в товариществе на вере (ТНВ) «Ванино», СПК колхоз «Заря» Кировской области.

Методология и методы исследования. Общая методика исследований предусматривала разработку теоретических предпосылок по изысканию способов повышения урожайности естественных кормовых угодий созданием чередующихся участков различных видов трав в обрабатываемых полосах и обоснованию конструктивно-технологических параметров дернинной сеялки, их экспериментальную проверку в полевых условиях, а также экономическую и энергетическую оценку результатов исследований.

Теоретические исследования выполнялись с учетом основных положений и законов механики и математики.

Экспериментальные исследования реализованы на опытном образце дернинной сеялки на базе СДК-2,8 с усовершенствованным механизмом привода высевающих аппаратов.

Положения, выносимые на защиту:

-способ многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину с созданием чередующихся участков полос с целью получения ежегодного стабильного валового сбора сена и увеличения периода производственного использования улучшенных травостоев;

- конструктивно-технологические схемы дернинной сеялки и механизма привода высевающих аппаратов;

- аналитические зависимости, позволяющие при различных конструктивно-технологических параметрах дернинной сеялки определить длины чередующихся участков полос высеваемых культур, которые оказывают влияние на валовый выход травостоя, а также зависимости, описывающие рабочий процесс механизма привода высевающих аппаратов;

- результаты экспериментальных исследований и лабораторно-полевых испытаний дернинной сеялки и способа многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав в дернину лугов и пастбищ с получением ежегодного стабильного валового сбора сена на протяжении всего периода производственного

использования.

Степень достоверности и апробация работы. Достоверность основных выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований механизма привода высевающих аппаратов и предварительных испытаний экспериментального образца дернинной сеялки для многокомпонентного полосного посева семян многолетних трав, разработанной при участии автора.

Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета Вятской государственной сельскохозяйственной академии (Киров, 2008...2011 гг.); 11-й Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2008 г.), городских конференциях аспирантов и соискателей (Киров, 2008...2011гг.).

По материалам исследований опубликовано 18 научных статей, в том числе 3 из перечня ВАК, 1 монография в соавторстве и получено 2 патента РФ на изобретения.

Благодарю за помощь в процессе выполнения работы профессора Р.Ф. Кур-банова, а также ныне покойного профессора А.Д. Кормщикова.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Общая характеристика основных приемов и технологий улучшения

естественных кормовых угодий

Луговодство как наука сформировалась в России в начале XX века. Однако вопросами посева трав, исследованием и изучением естественной растительности начали з