автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса основной безотвальной обработки почвы

Введение.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований.

1.1 .Безотвальная обработка почвы.

1.2. Классификация способов безотвальной обработки почвы.

1.3. Агротехнические требования, предъявляемые к технологическому процессу безотвальной обработки почвы

1.4.Почвообрабатывающие орудия для безотвальной обработки почв.

1.4.1. Плоскорезы-глубокорыхлители.

1.4.2. Лемешно-отвальные плуги общего назначения, комплектуемые стойкой СибШЭ (ЛП-0,35).

1.4.3. Чизель ные плуги.

1.4.4. Плуги-рыхлители с наклонными стойками {типа «Параплау»).

1.4.5. Перспективы развития технических средств для безотвальной обработки почвы

1.5.Выводы. Цель и задачи исследований.

2. Теоретические предпосылки совершенствования технологического процесса безотвальной обработки почвы

2.1. Анализ процесса взаимодействия плоского клина с пахотным слоем

2.2. Анализ процесса разрушения твердых материалов

2.3. Схемы нагружения образцов материалов при разрушении за счет чистого сдвига, их анализ.

2.4. Основные параметры конического деформатора и их анализ.

2.5. Технологический процесс обработки почвы коническим деформатором.

2.6. Обоснование принципиальной схемы и основных параметров нового рабочего органа.

2.7. Тяговое сопротивление предлагаемого рабочего органа.

3.Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа исследований.

3.2.Технические средства, используемые для экспериментальных исследований.

3.2.1. Пресс для разрушения образцов.

3.2.2.Экспериментальные деформаторы.

3.2 .3 .Материал образцов для разрушения.

3.2.4. Методика лабораторных исследований.

3.3. Рабочий орган.

3. 3.1 .Плуг-рыхлитель ПБ-5.

3. 3.2 . Плуг-рыхлитель ПБ-9.

3.4. Методика лабораторно-полевых исследований технологического процесса, выполняемого плугами-рыхлителями с предлагаемыми рабочими органами.

3.4.1. Определение качественных показателей.

3.4.2. Энергетические показатели технологического процесса, выполняемого плугами-рыхлителями с новыми рабочими органами.

3.5. Методика исследования эффективности применения плугов-рыхлителей с новым рабочим органом.

3.5.1. Энергетическая оценка.

3.5.2. Эксплуатационная оценка работы плугов-рыхлителей с новым рабочим органом.

3.5.3. Оценка надежности.

3.6. Методика обработки результатов исследований.

4. Результаты и анализ лабораторных и лабораторно-полевых исследований.

4.1. Результаты лабораторных исследований.

4.2. Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований технологического процесса экспериментальных плугов-рыхлителей.

4.2.1. Плуг-рыхлитель ПБ-5.

4.2.2. Плуг-рыхлитель ПБ-9.

5. Исследования эффективности применения плугов-рыхлителей ПБ-5; ПБ-9 и экономическая оценка их применения.

5.1. Показатели эффективности применения экспериментальных плугов-рыхлителей.

5.2. Эффективность применения плуга ПБ-5 (испытания на Северо-Кавказской МИС).

5.3. Лабораторно-полевые исследования плуга ПБ-5 на Владимирской МИС.

5.4. Экономическая оценка применения плугов-рыхлителей с новым рабочим органом.

Главной целью основной обработки почвы является крошение пахотного слоя на фракции, размеры которых должны соответствовать агротехническим требованиям (АТТ). В настоящее время основная обработка почвы выполняется по двум технологиям: производится рыхление на глубину 20.30 см с оборотом почвенного пласта - отвальная технология, и рыхление пласта почвы на глубину 20.30 см - безотвальная технология.

Реализация безотвальной технологии позволила получить ряд значительных преимуществ по сравнению с традиционным земледелием, основанным на отвальной вспаш-ке[3;43;44] . В результате за счет накопления на дневной поверхности поля мульчи из растительных остатков и более развитой в верхнем слое корневой системы растений повысилась способность почвы противодействовать водной и ветровой эрозиям, разрушению машинами и орудиями, что, в свою очередь, обеспечило улучшение агрофизических свойств [1; 5; 34; 39];

Высокая производительность машин и орудий, применяемых для безотвальной обработки почвы, способствует уменьшению затрат рабочего времени, дизельного топлива на единицу выраш51ваемого урожая [64; 65] .

Однако в ряде случаев известные безотвальные орудия при обработке почв высокой и низкой влажности показывают неудовлетворительные показатели качества. В частности, недостаточную степень крошения почвы и высокое тяговое сопротивление [45;52] .

Все попытки, связанные с модернизацией известных рабочих органов, которые выполняются в виде плоских двух - или трехгранных клиньев, использование дополнительных устройств, улучшающих крошение почвы, наряду с улучшением качества обработки приводили к значительному повышению энергозатрат. Очевидно, что технологический процесс безотвальной обработки почвы, выполняемый за счет взаимодействия плоского двух или трехгранного клина с почвой, в энергетическом плане исчерпал все свои возможности. Дальнейшее развитие конструкции рабочего органа должно идти по пути поиска других механике-технологических решений, являющихся основой создания новых безотвальных рабочих органов [ 7 ; 1 5 ; 1 6 ; 3 0 ; 3 5 ; 4 1 ] .

В связи с этим целью настоящей работы является улучшение качества и снижение энергоемкости основной безотвальной обработки почвы.

На зашяту выносятся следующие научные положения:

- обоснование нового способа крошения почвы и снижения энергоемкости технологического процесса безотвальной обработки почвы;

- теоретическое обоснование рабочего органа для нового способа обработки почвы, новизна конструкции которого подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение №2130240;

- сравнительные исследования нового и существующих технологических процессов безотвальной обработки почвы;

- результаты применения предлагаемых плугов рыхлителей и расчет их экономической эффективности.

1. Состояние вохфоса. Цель и задачи исследований

Общие выводы

Анализ литературных и патентных источников показывает:

1. Известные безотвальные почвообрабатывающие орудия не обеспечивают полное выполнение агротехнических требований предъявляемых к их технологическому процессу безотвальной обработки почвы и имеют низкие энергетические показатели.

2. Теоретически разработан способ обработки почвы, который включает отделение от пахотного слоя торцом усеченного конуса объема почвы, с последующим обжатием этого объема внутренней поверхностью усеченного конуса, при этом энергоемкость данного процесса эквивалентна энергоемкости процесса разрушения возникающего при реализации чистого сдвига, а крошение отделенного объема пахотного слоя значительно вьше, чем при чистом сдвиге.

3. Разработаны аналитические зависимости, описывающие закономерности процесса взаимодействия почвы с рабочими органами, которые позволяют определить их основные геометрические параметры.

4. Лабораторно-полевыми исследованиями плугов-рыхлителей с предлагаемым рабочим органом, имеющим следующие геометрические параметры: высота Ь=7 00-750мм; ширина захвата 1=5О0мм; радиус внутренней поверхности К=б50мм; угол постановки лемеха к направлению движения а=25°, подтверждена достоверность теоретически обоснованного нового способа обработки пехотного слоя, т.е. снижение энергоемкости на 10.20% и повышения качества крошения не менее 60%.

130

5. Исследования плугов-рыхлителей с рабочим органом ПБ-5 и ПБ-9 на Поволжской, Северо-Кавказской и Владимирской МИС, подтвердили в сравнении с известными безотвальными почвообрабатывающими орудиями их высокую эффективность. Новые плуги-рыхлители полностью обеспечивали выполнение агротехнических требований предъявляемых к безотвальным почвообрабатывающим орудиям.

6. Экономические расчеты показали, что при основной обработке почвы предлагаемыми почвообрабатывающими орудиями эксплуатационные затраты снижаются на 23,1.39,б%, годовой экономический эффект от применения плуга-рыхлителя ПБ-5 составляет 39000 руб., а от применения плуга-рыхлителя ПБ-9 - 1610 00 руб.

1. Антонец С.С. Новое в бесплужной обработке почвы// Земледелие.-1989.-№1.-с. 38-40.

2. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. -М.: Радио и связь, 1 97 3. 143с.

3. Бараев А.И. Почвозащитное земледелие (Избранное)-М.; Агропромиздат, 1988 383с.

4. Бахтин П. У. Исследование физико-механических и технологических свойств основных типов почв СССР. -М.: Колос, 1969. 271 с.

5. Белов Н.М., Буклагин Д.С. Технология разуплотнения почвы// Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1991.-№11.-с.6.

6. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М. : Наука, 197 6. - 608 с.

7. Бледных В.В., Свечников П. Г. Рабочий орган культи-ватора-плоскореза-глубокорыхлителя с переменным углом резания// Механизация и электрификация с.-х. -1984. -№5.-с.18-29.

8. Бледных В.В., Свиненко П.Г. Рабочий орган для безотвальной обработки почвы // Техника в сельском хо-зяйстве.-1984 .-№5.-с. 25-26.

9. Бойков В.М. Повьшаение эффективности процесса обработки почвы плоскорезом-глубокорыхлителем с регулируемой шириной захвата // Дис. . канд. тех. наук. -Саратов, 1987. 172с.

10. Бойков В.М., Иванов Ю.В. Новые плуги-рыхлители ПБ-5, ПБ-9.- Саратов: Издательство СГУ, 2001.-32с.

11. Бойков В.М., Иванов Ю.В., Павлов A.B. Новые плуги рыхлители// Степные просторы.-1994.-№б.-с.23-23.

12. Бойков В.М., Павлов A.B., Иванов Ю.В. Плуг ПРНС-7 на обработке паров// Степные просторы.-1994.-№2.-с.20 -21.

13. Бойков В.М., Павлов A.B., Иванов Ю.В., Толпегин A.B. Комбинированный плуг-рыхлитель// Улучшение эксплуатации машинно-тракторного парка. Сборник научных трудов СГАУ. 1997 .-с.76-79.

14. Бойков В.М., Старцев СВ., Павлов A.B., Иванов Ю.В. Плуг для безотвальной обработки почвы / / Улучшение эксплуатации машинно-тракторного парка: Сб. научн. работ. Саратов: Издательство Сарат. с.-х. акад.-1997.- с.71-75.

15. Бойков В.М., Юдкин В.В., Плешков E.H. Плоскорез-глубокорыхлитель с новыми рабочими органами .// Техника в сель ском хозяйстве. 1981. - №1. - С.18-19.16