автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии уборки пшеницы в условиях Амурской области

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ГУРОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ /

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УБОРКИ ПШЕНИЦЫ В

АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность:

05.20.01. - механизация сельскохозяйственного производства

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н. Жирнов А.Б.

БЛАГОВЕЩЕНСК 1999

Реферат

Работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 155 страницах, содержит 28 таблиц, 32 рисунков, 13 приложений. Список использованной литературы включает 165 наименований, из них 5 на иностранном языке.

Ключевые слова: уборка, агрегат, потери, качество, зерно, сноп.

Объект исследования: сноповязальный агрегат.

Цель исследования: разработка и исследование сноповязального агрегата, обеспечивающего повышение количественных и качественных показателей зерна и снижение затрат его производства.

В диссертации теоретически получены аналитические зависимости и экспериментально подтверждены конструкторские параметры сноповязального агрегата и диаметр снопа. Исследовано влияние фазы созревания зерна на его массу и посевные качества. Произведены сравнительные технико-экономический анализ с комбайновой технологией уборки.

Результаты исследования апробированы и использованы в хозяйстве области. Экономические расчеты показывают, что приведенные затраты при сноповой уборке - 256,24, прямом комбайнировании - 522,31 и раздельном комбайнировании - 554,17 руб/т.

Содержание С

Введение........................................................................... 5

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования............. 8

1.1. Анализ способов уборки зерновых колосовых культур...... 8

1.2. Эффективность технологии уборки зерновых колосовых культур............................................................................. 23

1.3. Агробиологические особенности зерна колосовых

культур в период их уборки.......................................... 28

1.4. Влияние срока начала уборки пшеницы на ее урожай

и качество зерна............................................................... 29

1.5. Условия и способы уборки зерновых колосовых культур

в Амурской области..........................................................................................................33

Выводы..........................................................................................................................................37

Цель и задачи исследования..............................................................39

2. Теоретические предпосылки..........................................................................................42

2.1. Основные параметры элеватора................................... 42

2.2. Оптимизация диаметра снопа........................................ 50

3 Методика исследования.................................................. 58

3.1. Общая методика исследования....................................... 58

3.2. Частные методики исследования...................................... 59

4 Результаты исследования........................................... 72

4.1. Устройство сноповязального агрегата и результаты

его испытания........................................................................................72

4.2. Оптимизация размера снопа..................................................................................84

4.3. Потери зерна при сноповой уборки хлебов..........................................93

4.4. Влияние срока начала уборки пшеницы на ее урожайность и посевные качества зерна....................................96

с

5 Технико-эксплуатационные и экономические показатели

сноповой технологии уборки........................................... 105

5.1. Технико-эксплуатационные показатели.......................... 105

5.2. Приведенные затраты процесса уборки.......................... 107

Общие выводы......................................-............................. 113

Использованная литература............................................. 115

Приложения....................................................................... 129

Введение

Переход страны к новым экономическим отношениям между государством и производителем, возникновение многоукладное™ экономики, внедрение частной собственности на средства труда требуют пересмотра технологических процессов в производстве продукции.

В сельском хозяйстве, также как и в других отраслях народного хозяйства страны, в соответствии с проводимыми реформами, создается средний класс - класс частных собственников - фермерские и крестьянские хозяйства. На 1997 год в стране насчитывалось до 270 тыс. фермеров. Крестьянско - фермерские хозяйства характеризуются малыми земельными угодьями и большим разнообразием производимой продукции.

Технологии производства полевых культур, разработанные применительно к коллективным хозяйствам, явно неприемлемы для них. Особенно остро стоит вопрос совершенствования технологии уборки урожая. Если на вспашке земли можно использовать одно или двух-корпусной плуг, боронить секцией борон и т.п., то уборка производится зерноуборочным комбайном, имеющем жатку с большим захватом. Разработанные так называемые, "нетрадиционные" технологии уборки хлебов с обмолотом на стационаре, также рассчитаны на уборку больших хлебных массивов.

Положение с уборкой хлебов усугубляется погодными условиями. В коллективных хозяйствах, в соответствии с погодой, производят выборочную уборку, что невозможно применить в фермерском хозяйстве. Уборочная страда должна длится 10... 12 календарных дней, т.е. в течении периода когда зерно находится в конце восковой - начале полной спелости. Практически, уборка хлебов затягивается на 20...30 дней. Вместе с тем, ранний обмолот хлебов дает большой процент щуплого, низких посевных качеств зерна. Перестоявший хлебостой

приводит к большим потерям полноценного качественного зерна. В итоге производитель получает семенное зерно низкого качества и вынужден его обменивать с большим для себя убытком. Так, по данным фирмы "Российские семена", в 1991 г. было засеяно некондиционными семенами 13,7 млн. га, что привело к недобору 14... 15 млн.т зерна /34/.

Основываясь на вышеизложенном и учитывая особенности малых хозяйств, возникает необходимость в разработке таких технологий уборки зерновых культур, которые бы отвечали следующим требованиям:

- увеличению урожая за счет снижения механических и биологических потерь зерна;

- сохранению незерновой части урожая, особенно половы;

- повышению качества зерна;

- снижению себестоимости производства зерна;

- сохранению почвенного слоя, снижению засоренности поля сорняками.

Существующие технологии уборки хлебов не удовлетворяют всем этим требованиям.

Большие трудности испытывают крестьянско-фермерские хозяйства в подработке и хранении зерна. Следовательно, технологический процесс уборки урожая должен обеспечить получение зерна не только очищенного от сорняков, но и имеющего оптимальную влажность. Это может быть достигнуто, по мнению русского специалиста-аграрника С.Т. Стукова - "выдержка хлеба перед обмолотом в скирдах, дает не только прибавку урожая, но и обеспечивает получение крепкого полноценного зерна с высокой энергией прорастания. Такое зерно могло храниться в земляных ямах 10... 12 и более лет" /102/. Зерно же полученное комбайнированием не может долго храниться без движения и активного вентилирования.

Применение искусственной сушки зерна и его вентилирование в хранилищах резко повышают его себестоимость. Так, по данным ученых Ульяновского СХИ, удельные затраты, практически для всех типов сушильных устройств и способов сушки, составляют 5000... 10000 кДж или 1,5...3,0 кВт.ч электроэнергии на 1 кг испаренной влаги /12/.

Для решения вышеизложенных проблемы, необходимо изучить существующие способы уборки и выбрать из них ту, которая бы обеспечила высокое качество и низкую себестоимость производства зерна в семеноводческих и небольших фермерских хозяйствах.

Составной частью в решении этой проблемы является рекомендации производству, которые помогут в трудных условиях рыночной экономики, не только убрать и сохранить урожай, но и получить высококачественное зерно с невысокой себестоимостью.

1. Состояние вопроса и задачи исследования Завершающим этапом полевых работ является уборка выращенной культуры. Чтобы ее убрать без потерь и с высоким качеством, необходимо учесть целый комплекс факторов, так или иначе влияющих на протекание технологического процесса. К таким факторам можно отнести: физиологические особенности растения, метеорологические условия в период уборки, стратегию уборки (способ уборки, количество и виды техники). Ниже произведен анализ некоторых факторов оказывающих наиболее существенное влияние на выбор стратегии уборочных работ (25,79,109,117).

1.1 Анализ способов уборки зерновых колосовых культур Учитывая многообразие условий уборки и требования производителей зерна, в целях обеспечения наименьших затрат и удешевления сельскохозяйственной продукции, учеными и специалистами сельского хозяйства разработано более 20 способов уборки урожая зерновых культур (95). Все предлагаемые технологии уборочных процессов можно условно разделить на три группы: однофазная, двухфазная и трехфазная или многофазная. В основу такой классификации заложена идея - разложение технологического процесса уборки на отдельные операции разделенные между собой фактором времени (36,49).

1.1.1 Однофазная (прямое комбайнирование) технология уборки пшеницы. В конце 20-х начале 30-х годов, в связи с индустриализацией страны, созданием крупных сельскохозяйственных предприятий на смену ручной и механизированной уборке пришел новый прогрессивный способ - комбайновый. Применение комбинированной уборочной машины открыло новый этап в развитии уборочного процесса - однофазную уборку, объединяющую ряд разрозненных во времени и пространстве технологических операций в единую технологическую схе-

му: скашивание, обмолот, сепарирование, сбор зерна и соломы (17,137).

Внедрение комбайновой уборки позволило сократить в 5 и более раз потребность в рабочей силе. Многочисленные исследования показали, что потери зерна при уборке комбайнами, в благоприятных погодных условиях, в 2,5 - 3,0 раза меньше, чем при уборке вручную, лобогрейками, жатками - сноповязалками или косами (29,48,94,148).

Непрерывность выполнения технологических операций, достигаемое при комбайнировании, является одним из основных преимуществ этого способа уборки. Вместе с тем, опыт работы комбайнов показал, что они работают нормально только при определенных погодных условиях, хорошем хлебостое, малой засоренности полей, допустимой влажности зерна и соломы, исправном техническом состоянии и т.п. Комбайны не могут работать ночью - когда выпадает роса, сразу же после дождя - пока не просохнет хлебостой (3,94,141).

В отдельные периоды уборочной страды, из-за переувлажнения почвы и высокой влажности хлебостоя, уборку хлебов временно прекращают. При наступлении благоприятных условий, возобновляют уборку комбайнами, но при этом недобирают до 60 - 70 % урожая.

К недостаткам прямого комбайнирования можно отнести потери зерна и рабочего времени при выгрузке зерна из бункера комбайна в транспортное средство. Так, по данным В.В.Катаева потери зерна из бункера комбайна в автомобиль достигают 50 кг/га, а простои под выгрузкой 20 - 50% рабочего времени (60).

Современные комбайны могут обеспечить выполнение проектных рабочих характеристик только при уборке сухих, полностью созревших хлебов с влажностью зерна 10 - 18 %, соломы 10 - 20 % и содержании сорной растительности не более 1,0 % (2,46,94,141). Повышенное содержание в хлебостое сорных растений ухудшает не только качество, но и производительность комбайна (2,94,109,110).

Одно из основных преимуществ комбайновой уборки - неразрывность технологического процесса - входит в противоречие с физиологией развития убираемой культуры. Неравномерность созревания зерна как в колосе, так и на поле - общее свойство зерновой культуры. Уборку начинают тогда, когда зерно легко, без повреждения вымолачивается из колоса, т.е. в фазе полной спелости. Длительность этой фазы длится 4 - 6 дней. Затем наступает период перезрелости, при котором происходит самоосыпание зерна (89).

Основываясь на положительных и отрицательных сторонах прямого комбайнирования можно констатировать следующее:

- прямое комбайнирование, за счет последовательного без разрыва по времени выполнения технологических операций, сокращает время уборки и снижает объем ручных работ;

- неблагоприятные погодные условия, простой комбайна из-за низкой надежности рабочих органов, плохая организация работ удлиняют уборочную страду и, как следствие этого, увеличивают механические и биологические потери зерна;

- длительность уборки хлебов прямым комбайнированием регламентируется временем прохождения зерном фаз: начало уборки - конец восковой спелости зерна и конец уборки - начало осыпания зерна из колоса;

- зерновой ворох содержит зерно 2-3 фаз спелости, что снижает посевные и другие его качества;

1.1.2. Двухфазная (раздельное комбайнирование) технология уборки хлебов

Раздельная комбайновая уборка широко используется в стране, в том числе и в Амурской области, в сочетании с прямым комбайнированием, а в некоторых регионах является основным способом уборки. Сущность этого способа уборки заключается в том, что уборочный

процесс расчленяется по времени на два самостоятельных процесса:

- срезание хлебостоя и укладка его на стерню в виде валка;

- подбор валка, после его просыхания, комбайном и обмолот.

Исследованиями И.Ф. Валиленко, A.C. Вишнякова и др. ученых, было установлено, что созревание зерна в колосе протекает не одновременно (23,25,65). При раздельном комбайнировании, связь зерна с колосом некоторое время сохраняется, что дает возможность к дозреванию зерна в колосе. Основные показатели качества зерна (масса 1000 зерен, натура, сила роста и т.п.) к этому времени достигают максимальных значений (5,25,65,69).

Вместе с тем, длительное нахождение хлебостоя в валках на стерне, особенно в неблагоприятную погоду, приводит к резкому снижению качества зерна (30). Из данных приведенных в таблице 1.1. видно, что задержка с подбором валков приводит не только к ухудшению качества зерна, но и к снижению урожая.

Таблица 1.1.Качество зерна в зависимости от сроков подборки валков (36)

Продолжитель- Сбор Всхожесть Абсолют- Натура, Стекло-

ность нахождения зерна, бункерного ный вес, г видность,

валков на стерне, т/га зерна, % г %

дни -

10 2,43 85,0 30,0 788 70

20 2,35 50,0 28,2 780 48

Анализ растений, взятых из валков находящихся на стерне в течение 20 дней, показал, что на листьях заметно увеличилось количество плеснегрибков, часть которых распространилось и на зерно. Грибковая флора частично проникла и в зародыш зерна (30).

Длительное нахождение валка на стерне, особенно при часто перепадающих осадках, приводит к тому, что колосья проваливаются через стерню и прорастают. Прорастанию зерна способствует и мик-

роклимат, создаваемый в пространстве между валком и почвой. В таблице 1.2 приведены данные, полученные АП. Цегельником и Г.Е. Чепуриным, по прорастанию зерна в валках (144). Таблица 1.2. Прорастание зерна в валках и на корню, % (144)

Валок от жатки Прорастание зерна, дни

7 10 13 16 19 21 24 27 30 31

Серийная жатка 0 12 34 56 84 100 - - - -

Опытная жатка

ЖВР-Ю-ОЗМ 0 10 6 11 22 38 56 84 100 -

На корню 0 0 2 7 17 24 35 59 74 100

Данные таблицы 1.2 показывают, что интенсивность прорастания зерна, находящегося в валках в два - два с половиною раза выше, чем в хлебостое на корню.

Основными видами механических потерь, при раздельном ком-байнировании, будут потери при скашивании хлебостоя, подборе валков и при обмолоте хлебной массы (18,60, 87).

Анализируя данные таблицы 1.3 видим, что при раздельном ком-байнировании резко снижаются потери за молотилкой и повышаются при скашивании и подборе валков (87). Таблица 1.3. Потери зерна при комбайнировании (87)

Год и вид уборки До начала При скашива- За моло- За ком-

уборки нии и подборе тилкой байном

т/га % т/га % т/га % т/га %

Раздельное 0,03 0,4 0,06 12,09 0,03 1,7 0,09 3,79

Прямое 0,03 0,4 0,04 1,4 0,06 1,6 0,10 3,0

Влияние способа уборки на урожай зерна изучалось в ВНИИЗХ (65). Результаты исследования приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Влияние сроков и способов уборки на урожай зерна яровой пшеницы "Саратовская 89" (по данным ВНИИЗХ), т/га (65).

Годы Способ уборки

Раздельн ый Пря мой

г 1 о; о О ■ Ф с Ш ■ ш с со X

ф Ф § 1 5 § § 8 ГО Я ю о о ° о О ф 0) 5 го н ш о о о х сг О I 0 к 1 " О Я * £ X а с Ф т о о; § У о ь 8 § ш Я"

о 2 о Н х х СО О с § ,12 Си С со с 8 С §

1961 1,05 1,13 1,36 1,37 1,27 1,36 1,30

1962 1,90 2,11 2,32 2,13 1,98 2,13 1,81

1969 0,91 1,32 2,22 2,20 2,21 - -

1970 1,22 1,68 1,90 - - 1,55 1,86 1,76

1971 0,85 0,91 0,97 1,04 0,78 1,12 1,03

1972 1,36 1,63 1,68 1,55 1,62 1,71 1,72

1973 1,06 1,28 1,44 1,11 1,34 1,14 1,24

В среднем по годам 1,19 1,44 1,70 1,57 1,54 1,55 1,48

Данные таблицы 1.4 показывают, что наибольший урожай пшеницы, в среднем за 7 лет, был получен при раздельном комбайнирова-нии, когда зерно находилось в восковой спелости. При более ранних сроках начала уборки наблюдается недобор зерна: при молочной -0,51, тестообразной спелости - 0,26 т/га. При поздних сроках уборки - в фазе полной спелости - также наблюдаются недобор урожая.

Из данных таблицы 1.4. видно, что раздельное комбайнирование, при скашивании хлебостоя и своевременной его подборке