автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса распределения измельченной комбайном соломы при использовании ее на удобрение

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУБАНСКИЙ ГОр^Р^ЕННЬЕЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

1 3

На правах рукописи УДК 631. 354. 23 ТКАЧЕНКО Василий Тимофеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕЛЬЧЁННОЙ КОМБАЙНОМ СОЛОМЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЕЁ НА УДОБРЕНИЕ

Специальности: 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства; 06.01.09- растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Краснодар, 1996

/V1''

Работа выполнена в Кубанском государственном аграрном университете (КГАУ) в 1991-1995 гг.

Научные руководители: - доктор технических наук,

профессор МАСПОВ Г. 7.;

- кандидат технических наук, профессор ТРУВИЛИН Е. И.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор АНГОЛЕЕВ О. Г.

- доктор сельскохозяйственных наук, профессор ГУБАНОВ Я. В.

Ведущая организация - Кубанский научно-исследовательский институт по испытанию тракторов и сельхозмашин (КУБНИИТИШ

Защита состоится " ¡4" 1996 г. в часов на

заседании диссертационного совета К.120.23.02 по присуждению учёной степени кандидата технических наук при Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ. С авторефератом можно ознакомиться в библиотеке КГАУ.

Автореферат разослан " " 1*7 С Я 1996 г.

Учёный секретарь диссертационного

совета, профессор В. М.-ПРОЩАК

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования определяется необходимостью повышения плодородия почвы. Так, в Краснодарском крае за последние 50 лет оно снизилось на 37 % в полевых севооборотах и на 30 % - в рисовых. Внесение органических удобрений, в среднем 7-8 т/га ъ северной зоне края и 9-12 т/га - центральной и других, позволит приостановить деградацию Кубанских чернозёмов. Но такого количества навоза в крае нет, поэтому в качестве органических удобрений предлагается использовать солому, одна тонна которой в смеси с азотными удобрениями (8-10 кг д. в.) равноценна 3-3,5 тонн качественного навоза.

Технология использования соломы на удобрение хорошо известна и базируется на использовании приспособлений к зерноуборочным комбайнам для её измельчения и разбрасывания. Однако эти приспособления (ПУН-5, ПКН-1500Б, ПКН-1500Б-01), как доказывают исследования ВИМ и др. НИИ, снижают производительность комбайнов до 25 %, увеличивают потери зерна почти вдвое, а это всё приводит к затягиванию сроков уборки и значительному недобору урожая.

В этой связи актуальной задачей является совершенствование технологической схемы приспособлений к комбайнам с целью снижения энергоёмкости технологического процесса разбрасывания незерновой части урожая (НЧУ), повышения равномерности распределения НЧУ по полю, а, следовательно, и урожайности с.-х. культур.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Кубанского ГАУ в 19911995 годах по теме № ГР 01910049840.

Цель исследования заключается в повышении эффективности функционирования приспособления к зерноуборочным комбайнам для утилизации НЧУ путём введения в технологическую схему дополнительного рабочего органа в виде разбрасывающего диска.

Объехяы исследования — технологический процесс разбрасывания половы и'сбоины с новым дисковым рабочим органом, технологические схемы приспособлений к зерноуборочным комбайнам для утилизации- НЧУ".

Методика исследования. Обоснование технологической схемы приспособления к зерноуборочным комбайнам для утилизации НЧУ выполнено по разработанной методике с использованием гиперробастного подхода, не зависящего от вида функции распределения. Теоретическое обоснование параметров дискового разбрасывателя половы и сбоины, сходящих с очистки зерноуборочного комбайна, и режимов работы предложенного рабочего органа выполнено с использованием ЭВМ. Экспериментальные исследования равномерности распределения половы и сбоины, а также по влиянию измельченной соломы на урожай озимой пшеницы выполнены по известным методикам полевого опыта. Условия проведения испытаний проводились по ГОСТ 20915-75, лабораторно-полевые испытания по ОСТ 70.8.1-81, экономическая оценка по ГОСТ 2372888, ГОСТ 23730-88. Достоверность полученных результатов исследований обусловлена использованием методов математической статистики при обработке и анализе экспериментальных данных.

При экономическом обосновании разработанного приспособления оптимальный скоростной режим работы сравниваемых комбайнов выбран из условия улучшения его функционирования и получения максимальной производительности агрегата.

Научная новизна. Разработана методика обоснования технологической схемы приспособления к зерноуборочным комбайнам для утилизации НЧУ с использованием гиперробастно-го подхода. На её основе выбрана и изучена новая технологическая схема приспособления и рабочий орган дискового типа для разбрасывания НЧУ при использовании соломы на удобрение. Новизна технического решения подтверждена двумя положительными решениями ВНИИГПЭ на выдачу патентов на изобретение. На основании теоретических и экспериментальных исследований получены зависимости, увязывающие скоростной режим работы комбайна, величину подачи вороха с частотой вращения разбрасывающего диска и его параметрами.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований обоснованы технологическая схема приспособления к комбайнам, конструктивные параметры и режим работы рабочего органа для разбрасывания половы и сбоины, сходящих с очистки комбайна, и методика инженерного расчёта приспособления к зерноуборочным комбайнам для утилизации НЧУ.

Реализация результатов исследования. Материалы исследований переданы департаменту сельского хозяйства и продовольствия Краснодарского края и легли в основу рекомендаций "Природоохранная технология использования соломы на удобрение" (Краснодар, 1994). Результаты исследований по обоснованию конструктивных параметров и режима работы рабочего органа для разбрасывания сходов вороха с очистки комбайна будут переданы в ГСКБ по комплексам зерноуборочных машин производственного объединения "Ростсельмаш". Теоретические разработки и элементы методики исследований внедрены в учебный процесс Кубанского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались ка научных конференциях Кубанского ГАУ в 1993 - 1996 гг., на Всероссийской научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России" (26-27.10.93 г.Москва, ВИМ), на научно-техническом совете департамента сельского хозяйства и продовольствия Краснодарского края (1994 г.).

Содержание диссертационной работы доложено и обсуждено на совместном заседании кафедр экспуатации МТП и сельскохозяйственных машин Кубанского ГАУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 положительных решения на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, иллюстрированного 27 рисунками и 35 таблицами. Состоит из введения, б глав, выводов и предложений. Список использованной литературы включает 115 наименований, из них 8 на иностранном языке. Объем приложений 10 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика состояния проблемы, обоснована актуальность темы исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой глава "Состояние вопроса и задачи исследования" приведен анализ работ по исследованию конструкций измельчителей соломы, технологических схем приспособлений к зерноуборочным комбайнам для утилизации НЧУ, а также технологий использования соломы на удобрение. Отмечается, что несмотря на высокую эффективность технологии исполь-

зования соломы на удобрение, широкое ее внедрение в производство сдерживается из-за отсутствия высокопроизводительных и надёжных машин для качественного измельчения и равномерного расгфеделения соломы по полю. Серийные приспособления не отвечают требованиям снижения энергоёмкости технологического процесса и потерь урожая зерна. Экспертные исследования показали, что доля всех типов комбайнов, укомплектованных приспособлениями для разбрасывания соломы в условиях Кубани, составляет 60-65 процентов от общего парка.

Исследованию эффективности технологии использования соломы на удобрение и различных приспособлений к зерноуборочным комбайнам для ее реализации посвящены работы Аврова Е.И., Алешина Е.П., Алиева E.H., Ангилеева О.Г., Аношина Е.И., Вагнаса К.Ф., Визла P.P., Вострова И.С., Жалнина Э.В., Замятиной Л.К., Захарова Б.А., Емцова В.Т., Иванова П.К., Калужского A.A., Канарёва Ф.М., Каширского И.Е., Кольбе Г., Липковича Э.И., Леплявченко Л.П., Лола М.В., Малюги Н.Г., Манзена В.Д., Маслова Г.Г., Мишустина E.H., Прянишникова Д.И., Ромашкевича И.Ф., Симакина А.И., Смирновой Н.М., Трубилина Е.И., Тюрина И.В., Шаповалова В.И. и др. В трудах названных учёных приведены результаты многолетних исследований, подтверждающих положительную роль соломы в повышении плодородия почвы и урожая с.-х. культур, а также преимущества и недостатки конструкций приспособлений для измельчения и разбрасывания соломы по полю. Главные из этих недостатков — высокая энергоёмкость процесса, снижение производительности комбайнов, увеличение потерь зерна и высокая неравномерность распределения соломы:

На основании анализа состояния вопроса поставлены следующие задачи исследования:

1- Изучить физико-механические свойства соломы новых перспективных сортов зерновых колосовых культур.

2. Разработать новый рабочий орган для разбрасывания половы и сбоины,' обосновать его параметры и режимы работы.

3. Обосновать оптимальную технологическую схему приспособления к зерноуборочному комбайну для утилизации НЧУ.

4. Выявить закономерности ^ииха, развития озимой пшеницы и сорняков в ее посевах в зависимости от удобрения почвы соломой.

5. Определить экономическую эффективность приспособления.

Во второй главе "Программа и методика исследований" нашли отражение общая методика исследований, методика ла-Сораторно-полевых исследований, представлены объекты исследований. Цель лабораторно-лолевых исследований — определить качественные показатели различных вариантов конструкций измельчителей соломы и выявись влияние соломы как удобрения на рост, развитие озимой пшеницы, ее урожайность, а также на сорные растения в посевах пшеницы.

В качестве объектов исследований изучались следующие конструкции приспособлений к зерноуборочным комбайнам: ПКН-1500А, ПКН-1500Б-01, ПКН-2600, макетный образец прицепного измельчителя ПВ-1, б и приспособление с предлагаемой нами технологической схемой на базе ПКН-1500Б-0.1 и нового рабочего органа дискового типа для разбрасвывания по полю сходов с очистки комбайна (половы и сбоины) . Последняя схема (Рис. 1) реализована в изготовленной нами экспериментальной установке к комбайну Дон-1500. Новое

Рис.1. Предлагаемая технологическая схема приспособления: 1 - измельчитель соломы; 2 - центробежный рабочий орган.

техническое решение на разбрасывающий рабочий орган защищено положительным решением ВНИИГПЭ на выдачу патента на изобретение по заявке № 93-012281/15. Новый центробежный рабочий орган отличается тем, что рассеивающие материал лопатки, а также диск выполнены из отдельных пальцев (прутков), закрепленных на ступице. К тому же пальцы ло-

паток одновременно являются пальцами диска. Пальчатый диск снижает энергоемкость процесса.

В третьей главе "Обоснование технологической схемы приспособления к зерноуборочным комбайнам для уборки НЧУ" предложена разработанная нами методика, где указанное обоснование представлено как решение многокритериальной стохастической задачи, в которой критерии (статистики случайных величин) являются функциями директивных параметров (фракционным составом измельчённых частиц соломы Хш с заданной средней длиной / измельченных частиц, неравномерностью их распределения Х& и затратами мощности на технологический процесс У) . При этом желательна минимизация Хгв, У и максимизация Хш. Все эти величины являются случайными, т.е. зависят от характеристик ш внешней среды и директивно назначенных границ показателей /, V -коэффициент вариации распределения соломы по полю И 'У. Если 1 - номер анализируемой конструкции приспособления, то:

Хц = Хи (I, (О) ;

Х21 = Х21(у, о» ; (1)

У± = Ух (а) .

Каждая из этих случайных величин определяет ряд статистик:

Хи = МХц (I, со), Си = ОХц (I, со), Рхх = Рг(Х1± ¿Хгв); а со

Х21 f МХ2± (V, со), = рх21(у, со) ,Р21 = РГ{Х21 £ Хгв}; (2)

' а ш

У± = МУ±(ш) , 031 = рУ^(со) . а со

В этих формулах М, О - операторы вычисления математического ожидания и дисперсии соответственно.

Вычисление оценок директивных параметров I, Х&, Хгв в соответствии с принципом гиперробастности может быть про-

ведено непосредственно по эмпирическим данным, минуя идентификацию законов распределения: №) оцениваются средним арифметическим, - средним квадратическим отклонением, Рх - частотой.

Используя эмпирические данные величин Хг, У, полученные при испытании измельчителей (приспособлений) пяти различных типов, были вычислены упомянутые выше статистики при различных значениях директивных параметров. Однако по результатам анализу этих расчетов ни один из сравниваемых вариантов технологических схем приспособлений к комбайну нельзя ни безусловно предпочесть, ни безусловно отвергнуть. Так, например 5 вариант (ПКН-1500А), отсеи-. ваемый по Я* и У, предпочтителен по второму показателю (Х2) ит. п.

Нами предложено 3 подхода к предпочтению вариантов по нескольким критериям: 1) Часть показателей заменяется ограничениями, например, вводятся директивные требования: XI £ Хит = 0,7, Х2 5 Х2У = 0,25; 2) формирование аддитивной функции ценности на множество Парето: <р = ХЯ-^; Я} > О,

= 1 (где Я) - веса нормированных безразмерных критериев) и выбор точки, для которой ч> достигает? минимума

иол«!)1 - Е^/э1) (3)

* Э

При этом необходимо указать, при каких весах интересующая нас точка остается оптимальной. Для двух показателей и для 1=4 имеем: О £ Я1 £ 1, Яг — 1 - Яг; 3) формирование модели, описывающей влияние рассматриваемых входных случайных показателей на выходные показатели систем функционирования рассматриваемого приспособления и последующего испо'льзования результатов его работы. Последний подход позволяет не только обосновать выбор наилучшей

конструкции, но и значения промежуточных "директивных" параметров: I, Хд,,

В качестве целевой функции выбора оптимальной технологической схемы приспособления принята функция затрат и потерь:

Сщ, = (С + П - Д) min , (4)

где Сар - стоимость затрат и потерь, руб/га;

С - приведенные затраты на эксплуатацию машин, руб/га;

П - стоимость потерь урожая в связи с удлинением срока уборки;

Д - стоимость дополнительно полученной продукции

растениеводства в зависимости от количества вне- . сенной соломы и равномерности ее распределения, руб/га.

Нами разработаны блок-схема алгоритма задачи и программа для персонального компьютера IBM для его реализации.

В предложенной нами методике инженерного расчета мощности двигателя для привода приспособления к комбайнам дня утилизации НЧУ получены зависимости для расчета мощности на привод дискового расбрасывающего рабочего органа по нашему изобретению и режима его работы.

Мощность на привод рабочего органа для разбрасывания • сходов с очистки комбайна tfg складывается из мощности на холостой ход приспособления Nxx и мощности на сообщение кинетической энергии частицам вороха и воздуху нагнетаемому диском с пальцами:

« N„ + Not, кВТ (5)

Затраты мощности на холостой ход Нхх дискового приспособления включают мощность на преодоление трения в подшипниках и трения боковых поверхностей о воздух:

(*/а.Го + г.£3в,^, (6)

где А - коэффициент пропорциональности; К - сумма реакций опор диска. Я; /п - коэффициент трения в подшипниках; г0 - радиус вала диска, м;

- боковая поверхность всех вращающихся деталей, м*; т - удельный момент трения боковых поверхностей о

воздух, Нм/см*; п - частота вращения вала диска, мин'1; о - угловая скорость вращения диска, с'1. Мощность на сообщение кинетической энергии частицам вороха и воздуху, нагнетаемому пальцами (лопатками) диска, пропорциональна третьей степени скорости вращения вала диска (В-ох3) и определяется по формуле:

= В-со3 ♦ + '

2-е-102 2-ЗОМООО 2^102

где ¿о ~ плотность воздуха, кг/м3;

- лобовая поверхность вращающихся деталей, м2;

гц - расстояние от центра лобовой поверхности до оси

вращения, м;

е - коэффициент пропорциональности (е = 0,56.+ 0,58); Ко - коэффициент отбрасывания (к0 = 0,1); <3 - секундная подача вороха на диск, кг/с; од - скорость вращения диска, м/с; д - ускорение свободного падения, м/с2.

С учетом уравнений (5), (6), (7) потребная мощность на привод дискового расбрасывателя вороха определится так:

Нд=Асо = (К-/п'Х"о + + '¿•"Ч*'0'*' , кВт (8)

7 30 1000 2-30* 1000 2^-102

Научными исследованиями Ю.И.Якимова установлено,что для лопаток желобчатой формы получена формула определения

числа лопаток центробежного рабочего органа:

2 * , (9)

п-п-ЬЬл^

где г - число лопаток рабочего органа;

Вр - рабочая ширина захвата агрегата, м; Ур - рабочая скорость агрегата, м/с; О - норма внесения материала, кг/Мг; и - частота вращения рабочего органа, с'1/ Ь - длина сыпучего тела в момент захвата его лопатками, м; Ь„ - высота лопаток,м; 3 - плотность материала, кг/л/. Массу сыпучего материала,захватываемого лопаткой .желобчатой формы, можно определить следующим образом:

я* = 'Ю)

Принимая во внимание тот '• факт, что у разработанного нами рабочего органа лопатки выполнены в виде определенного набора стержней, который можно рассматривать как плоскую лопатку, то формула (9) нуждается в существенной корректировке. Угол а трения измельченной соломы по стали составляет величину порядка 40°. Однако, принимая во внимание тот факт, что часть вороха защемляется стержнем ло-

паток, а посему увеличивается площадь поперечного сечения сыпучего тела, будем считать, что угол а » 45°. В этом случае массу, захватываемую одной лопаткой материала, определим по формуле:

- (11)

С учетом формулы (11) формула (9) преобразуется к виду:

^ 4.В,-У,.?с;И, . (12)

где 8С - коэффициент соломистости;

Я, - урожайность колосовых, кг/м2.

В формуле (12) произведение будет равно норме

внесения материала О. Преобразовав с учетом этого формулу (12),а также выразив рабочую скорость комбайна Ур через

пропускную способность молотилки дтлх, ВР, 8С и Щ и, заменив кроме того Ь величиной диаметра разбрасывающего диска V, поскольку ворох с очистки поступает на всю его ширину, окончательно из формулы (12) определим частоту вращения диска:

г-э ь*-И1+8С)'

где В - диаметр рабочего органа, м.

Для расчета значений частоты вращения рабочего органа на ЭВМ 1ВМ-386 по формуле (13) нами разработана специальная программа.

В четвертой главе "Результаты теоретических и экспериментальных исследований" приведены физико-механические

свойства соломы зерновых колосовых культур и отдельных стеблей сорных растений, энергоемкость предложенного нами рабочего органа, качественные показатели рассева им сходов с очистки комбайна, зависимости режима работы дискового рабочего органа от пропускной способности молотилки комбайна и его параметров.

Экспериментальными исследованиями установлено, что средняя удельная работа резания стеблей соломы, определенная с помощью маятникового копра, колеблется у зерновых культур в пределах 2,6 -103 + 3,4 -103 Дж/м2. С увеличением угла4 резания от 30 до 80 градусов и скорости резания с 1,38 до 3,45 м/с работа резания увеличивается в 1,28 + 1,32 раза. У некоторых сорных растений удельная работа резания значительно превышает ее значение для ■зерновых колосовых культур. Так, для клубнекамыша ее величина достигает 10,4 -103 Дх/л/.

Анализ энергозатрат на привод приспособлений к зерноуборочным комбайнам для утилизации НЧУ показал, что базовый вариант технологической схемы приспособления (ПКН-1500Б)-самый энергоемкий (26,62 кВт). Все остальные три альтернативных варианта значительно эффективнее по этому показателю. Но наиболее предпочтительный вариант технологической схемы - это предложенный нами, т.к. -при практически одинаковых затратах мощности на привод приспособления по сравнению со вторым (ПКН-1500Б-01) и третьим (прицепной ПВ-1,6) вариантами, в предложенном более равномерно распределяется полова и сбоина.

По сравнению с базовым серийным приспособлением затраты мощности на его привод сокращаются в нашей схеме в 1,5 раза. В этой, связи появляется возможность использовать часть мощности двигателя комбайна на его технологический процесс и повысить за счет этого рабочую скорость движения и, следовательно, производительность комбайна. Как показали расчеты, такое повышение производительности комбайна составило 15,5%, а значит и улучшение технико-экономических показателей. Равномерность рассева НЧУ определяли по известной методике, цри этом коэффициент вариации составил 28%, что значительно равномернее, чем базовый вариант(42%).

Предлагаемая нами технологическая схема приспособления для утилизации НЧУ включает измельчитель соломы типд ПКН-1500Б-01 и разбрасывающий диск для сходов с очистки комбайна, изготовленный по нашему изобретению. При этом технологический процесс работы измельчителя протекает без изменения, а полова и сбоина, сходящие с решет комбайна, равномерно распределяются по полю. Пользуясь полученной нами теоретической зависимостью (13)' режима работы дискового рабочего органа от пропускной способности комбайна, биологического состояния хлебной массы, мы рпределили режим работы дискового рабочего органа от высоты его лопаток (рис. 2), от их количества (рис. 3) и от величины подачи вороха (рис.4). Предложенные зависимости показывают, какая частота вращения диска обеспечит нормальное протекание технологического процесса с учётом пропускной способности молотильного устройства, количества лопаток на диске и их высоты.

Рис. 2. Зависимость частоты вращения диска от высоты. его лопаток (6с-1,2; Г>=0,6 м; j-30 кг/4Л- г-4) : 1 - д - 10 кг/с; 2 - д « = 8 кг/с; 3 - <? «■ б кг/с; 4 - д = 4 кг/с; 5 - д -» 2 кг/с.

0,03 0,06 0,09 0,12 Ьа

\

\

\ 1 1

\ »

V 1

\

1 > \ 1

\ о

V

\ V з

\ 4 5

8 10

ИТ

Рис. 3. Зависимость частоты вращения диска от количества лопаток (5с-1,2; 0-0,6 м/ j-30 кг/и?; д»6 кг/с; :

1 - Дя - 0,03 м; 2 - -

- 0,06 м; Э - ¿л ■= 0,09 м;

4 - - 0,12 м; 5 - Л* *

- 0,15 м.

Как видно из рисунка 2,при величине подачи д = б кг/с и высоте лопаток ¿к - 0.03 м частота вращения рабочего органа составляет п - 40,4 с'1. При высоте лопатки 0,06. м частота вращения снижается до 10,1 с'1. Чем больше количество лопаток и их высота (рис. 3), тем меньше требуется частота вращения диска при одной и той же подаче вороха.

С увеличением подачи половы и сбоины, поступающей на диск, частота его вращения повышается и чем меньше высота лопатки, тем это возрастание больше. а, с"1 35

30 25 20 15 10 5

1 У

2

1 3

2 4 6 8 10 кг/с

Рис. 4. Зависимость частоты врадцвиия диска от д:

г = 2; 2 - г = 4; 3 - г = 6; 4 - я = В/ 5 - г = 10.

При величине подачи хлебной массы ц = 4 кг/с (рис. 4) и количестве лопаток г 2 частота вращения рабочего органа должна быть .2,3,5 а при г - 4 частота вращения снижается до 6,7 с'1.

Й результате проведённых исследований нами обоснованы параметры рабочего органа и режим работы в зависимости от величины подачи вороха не него. Так, диаметр диска равен О - 0,6 м, высота лопатки 0,06 м, количество лопаток 4, масса 7,7 кг, частота вращения 10,1 с'1.

В пятой главе "Особенности роста и развитие озимой пшеницы и сорных растений в её посевах в зависимости от удобрения почвы соломой" приведены результаты исследований по влиянию видов применяемых удобрений на густоту всходов, развитие и урожай озимой пшеницы по разным предшественникам. Установлена прямая корреляционная зависимость между урожайностью и стеблестоем пшеницы. Наличие положительной корреляции позволило выяснить, что полученному уровню урожайности в среднем соответствует стеблестой озимой пшеницы в фазу кущения - 927 шт./м2, в фазу выхода в трубку - 660 шт./м2, _ в фазу колошения общий стеблестой - 438 шт./м2, в том числе продуктивных - 409 шт. /м2.

Одновременно с определением высоты, густоты стояния растений и стеблестоя проводились наблюдения за накоплением сухого вещества пшеницы. На неудобренном фоне в фазу кущения самое интенсивное накопление сухого вещества протекало на варианте с прямым действием подстилочного навоза. Солома, как удобрение, на накопление сухого вещества озимой пшеницы не оказала положительного влияния, и оно по всем предшественникам колебалось от 50,5 до 19,2 г/м2, т. е. было почти таким же как и у неудобренных растений (39,2 - 98,2 т/и?) . Добавление к соломе азота увеличило прирост сухого вещества соответственно от 55,2 (после подсолнечника) до 142,4 г/м2 (после гороха). Такая же последовательность в накоплении сухого вещества наблюдалась и во все остальные фазы развития озимой пшеницы.

На удобренном фоне с применением полного минерального удобрения существенных различий в накоплении массы сухого вещества по вариантам опыта не наблюдалось.

Исследования по влиянию соломы на урожай озимой пшеницы показали, что его величина значительно изменялась в зависимости от предшественника и видов органических удобрений. Так, на фоне без удобрений наиболее высокий урожай зерна получен по предшественнику гороху (44,2 ц/га). Далее идёт озимая пшеница и сахарная свёкла - 34,4 и 31,4 ц/га. Прибавку урожая озимой пшеницы обеспечивает только совместное внесение соломы с азотом, при этом после колосовых она составляет 6 ц/га или 17,5 %. В среднем в севообороте урожай зерна озимой пшеницы достоверно повышается на 2,9 ц/га, но только при сочетании соломы с азотом. Следовательно, сочетание органических и минеральных удобрений способствует получению высоких и устойчивых урожаев озимой пшеницы.

Опыты по влиянию соломы на урожайность озимой пшеницы нами были заложены и в северной зоне Краснодарского края (агрофирма.-"Кубанская" Новопокровского района) . Урожайность-зерна озимой пшеницы сорта Юна после озимой пшеницы по типу полупара приведена в таблице. Существенное различие по урожайности имеет место между 2 и 4 вариантами в пользу, вспашки по сравнению с поверхностной обработкой. Между 2 и 3, а также 3 и 4 вариантами существенной разницы в урожайности не установлено. Но главный результат опыта - это прибавка урожая по'варианту, где солома использовалась на удобрение в сочетании с азотом.

Таблица

Влияние измельчённой соломы на- урожайность озимой пшеницы

Вариант опыта

(Урожайность озимой плекицы, т/га по роеторениям

I-

1

3 I средняя Г к контролю

1. Контроль (без соломы) 4,64

2. Измельчённая солома, дискование БДТ-3, вспашка плугом

на 20 - 22 см 5,60

3. Измельчённая' солома, дискование БДТ-3, обработка

КПШ-5 5,14

4. Измельчённая солома, обработка комбинированным агрегатом АКП-5 5,15

4,90 5,33 4,95

5,81 6,26 5,88 + 0,93

5,92 6,06 5,70 + 0,75

5,81 5,85 5,61 * 0,66 НСР05 = 0,2

В шестой главе "Производственная проверка и экономическая эффективность технологии" приведены результаты производственной проверки технологии использования соломы на удобрение в агрофирме "Кубанская" Новопокровского района и совхозе "Пшехский" Белореченского. Так, в первом хозяйстве получена прибавка урожая озимой пшеницы 9,3 ц/га (при урожае на контроле без соломы 49,5 ц/га). Прибавка урожая семян подсолнечника от соломы составила 2,1 ц/га. В совхозе "Пшехский" эффективность применения соломы на удобрение проверялась на посевах силосной кукурузы.

Прибавка урожая зелёной массы составила 2-3,8 %. Особенно ' актуально внедрение технологии в подразделениях^хозяйств, где отсутствует животноводство и где не требуется заготавливать солому.

В расчётах технико-экономической эффективности предложенного приспособления в сравнении с базовым (ПКЦ-1500Б) сравнивались удельные затраты труда, эксплуатационные, приведение затраты, металло- и энергоёмкость сравниваемых процессов. Предлагаемое приспособление при использовании соломы на удобрение обеспечивает снижение трудовых затрат на 15,3 %, эксплуатационных и приведенных - на 13,7 %, металлоёмкости - на 15,2 %, энергоёмкости - на 15 %.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

По результатам теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Изучение физико-механических свойств соломы новых перспективных сортов зерновых колосовых культур показало, что коэффициент трения стеблей по стали примерно одинаков и находится в интервале 0,65-0,80. Усилие на разрыв стеблей до обмолота составляет 78-86,5 Н, а после обмолота снижается на 30-35 %.

2. Установлено, что мощность на привод измельчающего устройства составляет 25-45 % от общей мощности, затрачиваемой на привод приспособления, а на привод шнека и вентилятора - 30-55 Ч', что указывает на необходимость совершенствования технологической схемы приспособления.

3. Предложенный многокритериальный подход к обоснованию оптимальной технологической схемы приспособления позволил выбрать самую рациональную по минимуму затрат и

потерь урожая. Наиболее предпочтительна технологическая схема приспособления, включающая измельчающее устройство для соломы и её разбрасывания и устройство в виде специального диска для разбрасывания сходов с решет (половы и сбоины). Это обеспечивает снижение затрат мощности на привод приспособления в 1,5 раза по сравнению с базовым вариантом (приспособление ПКН-3.500Б) .

4. Разработанный рабочий орган для рассева половы и сбоины включает ступицу и пальцы, при этом каждый нижерасположенный палец закреплён на ступице со смещением по направлению вращения диска на центральный угол, равный такому значению, при котором проекция всех пальцев (лопастей) на плоскость, перпендикулярную оси вращения, имеет вид круга с одинаковым шагом угла установки пальцев. Диаметр диска - 0,6 и, количество лопаток - 4, количество пальцев - 24, их диаметр - 0,01 м, масса диска - 7,7 кг, частота вращения - 10,1 с'1.

5. Получены зависимости частоты вращения разбрасывающего диска от величины подачи вороха, количества и высоты лопаток диска. Чем больше количество лопаток и чем больше их высота, тем меньше требуется частота вращения диска при одной и той же подаче вороха.

6. Технология использования соломы на удобрение в сочетании с полным минеральным удобрением обеспечило лучшее развитие озимой пшеницы и получение высоких и устойчивых урожаев по сравнению с контролем без соломы^В среднем в севообороте урожай зерна озимой пшеницы при внесении соломы с азотными удобрениями повышается на 2,9 ц/га. Внесение одной соломы без азотных удобрений не обеспечивает прибавки урожая зерна озимой пшеницы.

Т. Установлена прямая корреляционная зависимость между урожайностью и стеблестоем. Наличие положительной корре-

v '" .л.

ляции позволило ^тановить, что по полученному нами уровню урожайности, 30-50 ц/га, в среднем соответствует стеб-

лестой озимой пшеницы в фазу кущения - 927 тт/м2, в фазу выхода в трубку - 660, в фазу колошения - 438, в том числе продуктивных - 409 шт/м1.

8. Солома как удобрение не оказывает положительного влияния на накопление сухого вещества ни пшеницей, ни сорняками. Засоренность посевов озимой пшеницы на вариантах с соломой была меньше, чем на контроле (без соломы).

9. Применение модернизированной технологической схемы приспособления к зерноуборочным комбайнам для утилизации НЧУ по сравнению с серийным ПКН-1500 к "Дон-1500" позволяет снизить: затраты труда по перспективной технологии -на 15,3 %, приведенные и эксплуатационные - на 13,7 %, металлоёмкость - на 15,2 %, энергоёмкость - на 15 %.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Природоохранная технология использования соломы на удобрение (рекомендации). - Краснодар, 1994; (в соавт.).

2. Рабочий орган для рассева сыпучих материалов. - Решение ВНИИГПЭ о выдаче патента по заявке на изобретение В 93 - 012281/15 (011372); (в соавт.).

3. Рабочий орган для рассева сыпучих материалов. - Решение ВНИИГПЭ о выдаче патента по заявке на изобретение »94029781/15 (029916); (в соавт.).

4. Трубилин Е. И., Волошин Я. И., Ткаченко В. Т. Совершенствование машинной технологии использования соломы на удобрение. - Труды Кубанского госагроуниверситета. Вып. 341 (369). - Краснодар, КубГАУ, 1994.

5. Ткаченко В. Т. Фракционный состав вороха с очистки зерноуборочного комбайна и равномерность его распределения дисковым приспособлением. - Труды Кубанского госагроуниверситета . Вып. 348'(376). - Краснодар, КубГАУ, 1995.