автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технология и машина гребнеобразователь-удобритель для внутрипочвенного внесения основной дозы твердых минеральных удобрений при возделывании картофеля гребневым способом

На правахрукописи

СБРОДОВ ОЛЕГ ЮРЬЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ И МАШИНА ГРЕБНЕОБРАЗОВАТЕЛЬ-УДОБРИТЕЛЬ ДЛЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ ОСНОВНОЙ ДОЗЫ ТВЁРДЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КАРТОФЕЛЯ ГРЕБНЕВЫМ СПОСОБОМ

Специальность 05.20.01. - "Технологии и средства механизации

сельского хозяйства"

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань 2004

Работа выполнена в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева» и Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимического и материально-технического обеспечения сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук »

Научный руководитель:

доктор технических наук Макаров Валентин Алексеевич

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАСХН,

доктор технических наук, профессор Артюшин Анатолий Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Махнач Владимир Сергеевич

Ведущая организация — ГУ Рязанский научно-исследова-тельский проектно-технологический институт агропромышленного комплекса Российской академии сельскохозяйственных наук (ГУ РНИПТИ АПК)

Защита состоится " " 2004 г. в

часов на

заседании диссертационного совета Д 220.057.02 при ФГОУ ВПО Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1, в зале заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО РГСХА.

Автореферат разослан "_/_" М€>ИА 2004 г.

М.Б. Угланов

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования. Разнообразие почвенно-климатических условий, в которых возделывается картофель, обусловило разработку значительного числа систем и технологий. Отечественные технологии базируются на применении пассивных рабочих органов на уходе за культурой и отличаются шириной междурядий (70 см, 90 см, 110+30 см и т.д.). Расширение междурядий вызвано необходимостью создания благоприятных условий для развития растений, в частности, в связи с применением энергонасыщенных тракторов. В последние годы в зарубежных технологиях применяются фрезерные рабочие органы для обработки почвы и ухода за посадками. Эффективность технологий основана на поддержании почвы в мелкоструктурном состоянии в течение всего периода вегетации.

Одним из направлений отрасли картофелеводства в настоящее время является возделывание картофеля по ресурсосберегающим технологиям с использованием современного парка машин для выполнения различных технологических операций. На данный момент широкое распространение получила система гребневого выращивания картофеля.

В настоящее время возделывать картофель выгоднее по сравнению с зерновыми культурами, так как его урожайность с одного гектар при правильной агротехнике возделывания в 8-10 раз выше, а стоимость одного килограмма зерна и картофеля практически одинакова. По данным института картофельного хозяйства национальной академии наук Беларусии эффективность производства картофеля выше зерновых в 5-6 раз.

Цель работы - повышение эффективности возделывания картофеля путем разработки технологических и технических решений по созданию машины, обеспечивающей энерго- и материалосбере-гающие показатели качества работы при выполнении технологического процесса до посадочной обработки почвы с внесением основной дозы твердых минеральных удобрений при возделывании картофеля гребневым способом.

Объект исследования - технологии возделывания картофеля и средства механизации нарезки гребней и внесения твердых минеральных удобрений.

Методы исследования. При выриной ра-

«ЧИМШи^

С.Петер| 05 Я»

боты проводится анализ технологий внесения основной дозы твердых минеральных удобрений и заделывающих рабочих органов; разрабатываются методики расчета конструктивных и кинематических параметров активного рабочего органа, методики оценки показателей качества работы машины гребнеобразователя-удобрителя с применением методик планирования эксперимента; разрабатывалось оборудование, выбирались и подготавливались приборы для проведения экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях; проводилась вероятностно-статистическая оценка качества заделки туков в гребень; оценка экономической эффективности и прибыльности в результате внедрения технологии и машины.

Исследования, проведенные в работе, основывались на применении системного анализа, операций математического моделирования, теоретической механики, методик проведения полевых опытов, математической статистики и экономической оценки.

Обоснованность и достоверность полученных результатов.

Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований с применением вероятностно-статистических методов, системного анализа и оценок по экономическим показателям усовершенствованной технологии и машины удобрителя-гребнеобразователя для рыхления почвы и внесения основных доз твердых минеральных удобрений с нарезкой высокообъёмных гребней при возделывании картофеля показывает сходимость теоретических результатов с данными экспериментальных исследований и практического применения в картофелеводческих хозяйствах.

Научная новизна.

- разработана конструктивно-технологическая схема машины для нарезки гребней с внесением в них основных доз твёрдых минеральных удобрений;

- обоснован способ внесения и заделки основных доз твёрдых минеральных удобрений в гребень;

-разработан и создан активный рабочий орган почвообрабатывающей фрезы (свидетельство на полезную модель № 33839);

-теоретически обоснованны кинематические параметры и режимы работы активного рабочего органа машины удобрителя-гребнеобразователя;

-разработана методика оценки качества заделки твердых минеральных удобрений от параметров установки тукопровода.

Практическая ценность и реализация результатов исследований

Народнохозяйственное значение данной работы заключается в повышении качества обработки средних и тяжёлых по механическому составу типов почв при значительном снижении энергетических, материальных и трудовых затрат; снижении количества вносимых твердых минеральных удобрений в два раза с одновременным увеличением качества их заделки в гребни; повышении урожайности выращенного картофеля.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены в виде докладов на 2-ой международной конференции по дифференцированному внесению твердых минеральных удобрений в ГНУ ВНИМС, 2001, Рязань; Международной научно-технической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве», ВИМ, 2001, Москва; конференции по проблемам агрохимического и материально-технического обеспечения, ГНУ ВНИМС, 2002, Рязань; Межрегиональной научно-практической конференции «Опыт и проблемы государственного регулирования агропромышленного производства и продовольственного рынка», ГУ РНИПТИ АПК, 2002, Рязань; конференции, посвященной 40-летию кафедры «Механизация животноводства», РГСХА, 2003, Рязань. ГНУ ВНИМС и автор разработки награждены Бронзовой медалью и Дипломом Ш степени за участие в специализированной выставке «АГ-РОТЕХТРАКТОР», ЗАО «Агропромышленный комплекс ВВЦ», 2004, Москва.

На защиту выносятся:

- технология возделывания картофеля с использованием машины для подготовки почвы с одновременным внесением основной дозы твердых минеральных удобрений (нарезка гребней, окучивание, подкормка).

- конструктивно-технологическая схема машины удобрите -ля-гребнеобразователя;

- конструкция активного рабочего органа почвообрабатывающей фрезы;

- аналитические выражения для определения конструктивных параметров лезвия ножа и энергетических показателей машины;

- результаты исследований в лабораторных и производственных условиях;

-технико-экономические показатели эффективности примене-

ния машины гребнеобразователя-удобрителя.

Публикации по теме диссертации.

Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах, в том числе, в свидетельстве на полезную модель № 33839 от 20.11.2003 г.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных литературных источников из 119 наименований, в том числе ссылки на 2 авторских свидетельства и 11 иностранных источников.

Диссертационная работа изложена на 165 страницах машинописного текста, иллюстрирована 45 рисунками, содержит 26 таблиц, 10 приложений.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель, задачи и программа, определено народно-хозяйственное значение исследований и изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первом разделе «Анализ существующих способов и средств для нарезки гребней и внесения твердых минеральных удобрений» на основе анализа литературных источников определены основные требования растений картофеля к структуре почвы и содержанию в ней питательных веществ. Выявлены зависимости в периодичности этапов клубнеобразования с целью обеспечения растений картофеля в эти периоды необходимым количеством питательных веществ для повышения урожайности среднеспелых сортов.

На основании выполненных исследований литературных источников сформирована краткая характеристика технологий возделывания картофеля, а также комплекса машин для подготовки почвы и внесения твердых минеральных удобрений применяемых в России и за рубежом. По данным различных ученых эффективность технологий основана на поддержании почвы в мелкоструктурном состоянии в течение всего периода вегетации. Наряду с изученными технологиями возделывания картофеля, были изучены пассивные и активные рабочие органы почвообрабатывающих машин, устройства высева и дозирования твердых минеральных удобрений и их конструктивно-технологические особенности.

Исследование работ по оценке качества обработки почвы и заделке минеральных удобрений, позволило обосновать агротехнические требования к агрегатному составу почвы и внутрипочвенному внесению твердых минеральных удобрений.

Анализ трудов Хлевного Б.Ф., Пшеченкова К.А., Писарева Б.А., Рябченко И.К., Кушнарёва А.С, Якубаускаса В.И., Замотаева А.И., Литуна Б.П., Коршунова А.В. Гильштейна П.М., Яцука Е.П., Панова И.М., Кушнарёва А.С., Канарева Ф.М., Беляева Е.А., Матя-шина Ю.И., Гринчука И.М., Егорова Г.М., Синеокова Г.Н., Петрова Г.Д., Сорокина А.А., Колчина Н.Н. и других авторов показал, что наиболее распространенной является гребневая технология возделывания картофеля с применением комплекса машин, оборудованных специальными устройствами для внутрипочвенного внесения удобрений концентрированными очагами различной формы (сечение в виде овала, полос, ленты) на заданную глубину.

По материалам проведенного научно-аналитического обзора выявлено, что в большинстве технологий твердые минеральные удобрения разбрасываются по поверхности поля сплошным слоем и заделываются в почву машинами и орудиями с пассивными рабочими органами, которые технически и технологически не совершенны для выполнения данной операции. Глубина заделки удобрений зависит от типа орудия и часто не соответствует глубине его хода. В результате такого способа внесения возрастает расход самих удобрений, увеличивается количество проходов агрегатов по полю, что вызывает её чрезмерное уплотнение и разрушение микроструктуры, а также приводит к увеличению энергетических, трудовых и материальных затрат. В отечественной и зарубежной практике конструирования и использования фрезерных культиваторов широкое распространение получили рабочие органы в виде Г-образных ножей. Такие ножи не только рыхлят почву, но и хорошо подрезают сорняки.

На основании вышеизложенного была сформулирована цель диссертационной работы и поставлены следующие задачи исследования:

- разработать технологию внутрипочвенного внесения основных доз твёрдых минеральных удобрений в гребень;

- разработать конструктивно-технологическую схему машины для нарезки гребней с внесением в них основных доз твёрдых минеральных удобрений;

-теоретически обосновать конструктивно-кинематические па-

раметры и режимы работы активного рабочего органа машины греб-необразователя-удобрителя;

-создать экспериментальный образец машины; -провести экспериментальные исследования и хозяйственные испытания машины с целью уточнения технологических параметров;

-определить экономическую эффективность работы машины с осуществлением внедрения.

Во втором разделе «Теория обоснования конструктивных и кинематических параметров машины-удобрителя с активными рабочими органами» разработана технология и конструктивно-технологическая схема машины для внутрипочвенного внесения основной дозы твердых минеральных удобрений с одновременной нарезкой гребней фрезерными рабочими органами; теоретически обоснованы конструктивные и кинематические параметры фрезерных рабочих органов; выведены зависимости для определения координат точек лезвия ножа, кинематических параметров фрезы и закономерности изменения угла резания; обоснована зона деформации почвы активными рабочими органами; составлены зависимости для определения мощностных показателей машины гребнеобразователя-удобрителя при выполнении рабочего процесса.

Предлагаемая технология возделывания картофеля с использованием машины гребнеобразователя-удобрителя позволит сократить количество технологических операций и число проходов агрегата по полю. Например, осеннее внесение основной дозы твердых минеральных удобрений можно совместить с нарезкой гребней, обеспечив при этом до 60% экономию удобрений за счет локализации процесса, сократив количество проходов агрегата по полю до одного и избавив от необходимости приобретения тукосмесительной установки. Разработанная машина гребнеобразователь-удобритель имеет активные рабочие органы, что позволит провести весеннюю обработку почвы (нарезку гребней) в более ранние сроки, снизив потерю почвенной влаги до минимальных значений и отказаться от перепашки почвы. Проведение вместо первой междурядной обработки посадок картофеля окучивания с образованием высокообъемных гребней позволяет сократить количество междурядных обработок до двух, обеспечив сохранение влаги в гребне на весь период вегетации (при условии отсутствия засухи).

Принципиальная схема машины гребнеобразователя-удобри-теля и ее конструктивное решение представлены на рисунке 1.

Предлагаемая машина состоит из рамы 1, на которой устанавливаются два бункера 2 с отделениями для удобрений и катушечными высевающими аппаратами в каждом из них, цепного привода 3 катушек, редуктора 4 для привода фрезы от ВОМ трактора, блока шестерён 5 для связи главного редуктора с фрезой, фрезерного барабана 6, винтового механизма 7, кожуха для формирования гряд ту-копроводов 8, приводных колёс 9 с грунтозацепами, карданного вала 10, тукопроводов 11, дозирующего устройства с механизмом управления дозой высева 12, двух опорных колёс 13 и двух площадок для загрузки бункеров удобрениями 14.

11 4 3 1 2 12 5

Рисунок 1 - Принципиальная схема машины для внутрипочвенного внесения основной дозы трёх видов твердых минеральных удобрений с одновременной нарезкой гребней

Каждый бункер 2 состоит из двух секций. Суммарная вместимость бункеров 600...700 кг. Катушечный высевающий аппарат представлен восемью катушками желобкового типа, изготовленных из полимерного материала. Для агрегатирования данной машины необходим трактор тягового класса 2,0.

Рабочий процесс будет осуществляться следующим образом.

При проходе машины-удобрителя по полю от опорно-приводного колеса через цепную передачу вращение передаётся ва-

лу с катушечным высевающим аппаратом. Катушки захватывают предварительно засыпанные в бункера твердые минеральные удобрения и подают их к тукопроводам. Двигаясь по тукопроводам, удобрения попадают на делитель, расположенный на выходе из них, и распределяются по поверхности поля в виде двух лент. Одновременно с этим фрезы принудительно через вал отбора мощности трактора врезаются в верхний слой почвы, на котором высеяны минеральные удобрения, разрезают ее, рыхлят, перемешивают с удобрениями и образуют валок, который формируется кожухом фрезы в гребни. Высота гребней регулируется изменением положения опорных колёс и имеющимся подпружиненным штоком. Глубина обработки почвы винтовым механизмом, установленным на приводных колесах машины.

В результате анализа различных форм и конфигураций лезвий рабочих органов почвообрабатывающих фрез было принято решение о создании комбинированного лезвия ножа. Данный рабочий орган имеет лезвие, образованное логарифмической и гиперболической спиралями. Причём, по логарифмической спирали выполнено лезвие стойки ножа; а по гиперболической - лезвие крыла ножа. В данном случае сохраняется постоянство угла между радиус-вектором и касательной к спирали, что обеспечивает резание почвы и корней сорных растений со скольжением, уменьшая усилие, действующие на нож, способствует его самоочистке от растительных остатков и улучшает качество обработки почвы. Рабочую поверхность ножа выполняем в виде винта.

Для определения координат точек лезвия ножа воспользуемся схемой, представленной на рисунке 2, на котором показана часть логарифмической спирали М^Е] (рис.2,а), представляющая собой лезвие стойки ножа. Линия лезвия стойки ножа заканчивается в точке N (рис.2,6), а дальше продолжается лезвие крыла ножа. На основании анализа рисунка 2 и в результате преобразований были получены зависимости для определения координат точек лезвия и стойки ножа. Параметрические уравнение логарифмической спирали лезвия стойки ножа^имеют вид:

где р„- начальный радиус-вектор ОоМ/, м; в - полярный угол лезвия стойки ножа, град; - угол между радиус-вектором и ка-

сательной MjKj к лезвию, град.

Рисунок 2 - Схема для вывода уравнения линии лезвия стойки а) и крыла б) ножа

Параметрические уравнения гиперболической спирали, имитирующей форму крыла ножа по оси вращения имеют вид:

где ржс и gtc - конечный полярный радиус и полярный угол лезвия стойки ножа, м и град; а - расчетное значение гребнистости дна борозды, м; (р и (pN - текущее и конечное значения полярного угла гиперболической спирали, град.

Для построения пространственной формы лезвия ножа необходимо установить взаимосвязь между углами в и ср. Для этого в формуле (1) положим в — 0КС. Учитывая равенство правых частей уравнений (11 и . получим:

р/'cosвкс=ркс cosвкс+(а!<р)sin<р, {(р á <pN). (5)

Эта формула позволяет выяснить соответствие между углами О и (pi без которого нельзя найти координаты х, у и г, определяющие положение точки лезвия. Исходя из агротехнических требований на обработку почвы при возделывании картофеля, принимаем: Rmax 0,28 м, hmax = 0,16 м, Lp = 70 мм, S^ = 0,15 м, V01tp = 4,5 м/с, vnocT =

1,1 м/с ~ 4 км/ч. bk = 60 мм. в результате расчётов получаем сле-

дующие значения параметров:

= 0,16 м; л' = 25°; ц = 49°; со - 16 с'1; утт= 31°; ркс= 0,25 м; 6КС= 12°; <ры = 160°; \|/'= 25°; у = 18°; о* = 59°; а' = 270°.

По полученным после расчета координатам точек лезвия ножа изготовили пространственную модель лезвия (рис.3).

м

Рисунок 3 - Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы

Для определения зоны деформации почвы разработанным активным рабочим органом^ была составлена зависимость:

где - расстояние от крайней точки ножа до точки сопряжения лезвия крыла ножа с лезвием стойки, мм. Во фронтальной проекции лезвие стойки ножа имеет вид прямой. Для большего, среднего и малого ножей х равен 60, 50 и 45 мм, соответственно.

X] - расстояние между вершиной ножа и концом его отогнутой части, мм. х, равен 30, 25 и 20 мм соответственно.

тм - угол сдвига материала, град. Для рабочих органов с фронтальной проекцией лезвия в виде прямой линии тм равно 20... 30 .

- угол сдвига материала, равный разности между прямым углом и углом внутреннего трения слоев почвы друг о друга, град. В

зависимости от типа почв равен

По данной формуле с определенными допущениями может быть рассчитана максимальная ширина области, подверженной разрыхляющему воздействию ножей. Схема для расчета представлена на рис.4.

Рисунок 4 - Схема зоны деформации при движении ножа в почве

В третьем разделе «Экспериментальное исследование рабочего процесса машины гребнеобразователя-удобрителя с активными' рабочими органами в лабораторных и полевых условиях» разрабатывалась программа и методика исследования рабочего процесса машины гребнеобразователя-удобрителя в лабораторных и полевых .условиях; стенд для проведения лабораторных испытаний; методика определения качественных показателей технологического процесса внутрипочвенного внесения основной дозы твёрдых минеральных удобрений.

Стенд предназначен для проведения испытаний и исследований работы высевающих аппаратов зерновых и туковысевающих машин с различной шириной колеи. Принципиальная схема стенда для привода высевающих аппаратов представлена на рис.5.

Стенд состоит из рамы 1, кронштейнов 2, ведущих катков 3, ведомых катков 4, корпусов подшипниковых узлов 5, вала 6 с соединительными муфтами 7, клиноременной передачи 8 и 14, электродвигателя 9, редуктора 10 с передаточным числом 1 = 1:5, сменных шкивов 11, 12 и 13 диаметром 250, 200, 160 и 100 мм, шкива быстроходного вала редуктора 15 диаметров: 200, 160 и 100 мм, цепной передачи 16, звездочки 17.

С целью оценки качества заделки твердых минеральных удобрений в полевых условиях ограничиваемся двухфакторной моделью.

Уравнения регрессии в этом случае ^ зап и шуте я в виде:

где т - статистическая оценка математического ожидания; Б -дисперсия; а и Ь - коэффициенты; Х1 - угол отклонения туконапра-вителя от вертикали; Х2 - высота подъема нижней кромки тукона-правителя над поверхностью почвы, см.

Рисунок 5 - Принципиальная схема стенда для испытания высеваю'

щего аппарата машины гребнеобразователя-удобрителя

В качестве регрессоров будем использовать не стандартный набор степенных функций 1, X;, Х2, X/, Х1Х2, Х^2, а систему ортонор-мированных многочленов {рДЛ',;^)}^, > полученную из исходных степенных функций с помощью процедуры ортогонизации Грама-Шмидта.

Для проведения экспериментов были исследованы 30 различных вариантов установки тукопровода. Для упрощения процедуры расчетов была составлена схема опыта, представленная на рис.6.

За положительное направление принято отклонение тукопро-вода в сторону по ходу движения агрегата.

Результаты оптимизации значений конструктивных параметров Х,,Х2 существенно зависят от выбора критерия. Для решения поставленной задачи задачи были сформулированы два подходящих критерия:

А) Критерий максимума математического ожидания:

=m(S,;S2)->max, при ^Д2еС, (9)

где G - область залегания основной дозы минеральных удобрений в грядке в соответствии с'агротехническими требованиями.

В) Критерий, требующий максимизации квантили уровня р' закона распределения случайной величины

Критерий В предполагает максимизацию линейной комбинации статистических оценок математического ожидания и среднего квад-ратического отклонения.

В четвертом разделе «Исследование рабочего процесса предлагаемого активного рабочего органа в условиях хозяйства» представлены результаты исследования процесса дозирования удобрений туковысевающими аппаратами в лабораторных условиях; проведены исследования рабочего процесса машины гребнеобразователя-удобрителя и определены качественные показатели выполнения технологического процесса крошения почвы в полевых условиях; проведена обработка данных и анализ полученных результатов оптимизации параметров установки тукопроводов; отработана технология локального внутрипочвенного внесения основной дозы твёрдых минеральных удобрений с одновременной нарезкой гребней в производственных условиях.

В результате лабораторных исследований были установлены зависимости количества высеваемых удобрений от величины открытия заслонок. Полученные данные для калия хлористого порошковидного и нитрофоски представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Дозы минеральных удобрений, вносимых машиной в

зависимости от величины открытия заслонки (хлористый калий)

Величина открытия заслонки, 5-30 мм Масса удобрений, вносимая одним тукопро-водом за 10 оборотов колеса, кг Количество туко-проводов Масса удобрений, вносимая машиной на площади 44 м\ кг Количество участков, площадью 44 мг, в 1 гектаре Доза минеральных удобрений, вносимая машиной на 1 га, кг

5 0,180 4 0,720 250 180

10 0,295 4 1,180 250 295

20 0,410 4 1,640 250 410

30 0,565 4 2,260 250 565

35 0,640 4 2,560 250 640

Таблица 2 - Дозы минеральных удобрений, вносимых ма висимости от величины открытия заслонки (нитрос шиной в за-юска)

Величина открытия заслонки, 5-30 мм Масса удобрений, вносимая одним тукопро-водом за 10 оборотов колеса, кг Количество туко-проводов Масса удобрений, вносимая машиной на площади 44 м2, кг Количество участков, площадью 44 м2, в 1 гектаре Доза минеральных удобрений, вносимая машиной на 1 га, кг

5 0,160 4 0,640 250 160

10 0,270 4 1,080 250 270

20 0,395 4 1,580 250 395

30 0,520 4 2,080 250 520

35 0,570 4 2,280 250 570

Опыты проводили в четырехкратной повторности. По результатам сравнительного анализа теоретической и фактической доз высева катушечными аппаратами (в среднем по катушкам) отклонение по дозированию составило для нитрофоски 6,6%; для хлористого калия-4,1%.

В результате проведенных теоретических исследований получено следующее. Наибольшее количество гранул твердых минеральных удобрений попадает в заданную область грядки при высоте

подъема тукопровода над уровнем почвы 10-11 см, что соответствует полученным при расчетах значениям от -1,462 до -1,387 см, и углу отклонения от вертикали, равному -6...-7° (по расчетам от -0,105 до -0,127 рад). Исследование зависимости оптимальных значений параметров от вида критерия качества в реальном диапазоне позволило сделать вывод о малой критичности этих значений по отношению к уровню квантили (отклонение в реальном диапазоне составляет порядка 5-7%).

Закладка полевого опыта производилась по трём вариантам. На первой делянке (контроль) внесение минеральных удобрений и посадку осуществляли по традиционной для хозяйства технологии (внесение удобрений разбросным способом в дозе 700 кг/га и заделка в почву с нарезкой небольших гребней).

Таблица 3 - Варианты опыта с их описанием и полученная

урожайность

Вариант опыта Описание вариантов опыта ' Масса клубней с каждой повтор-ности, кг Урожайность, ц/га.

1 (контроль) Внесение нитрофоски разбросным способом до посадки в дозе 700 кг/га. 1. 10,5 2. 10,0 3. 11,3 4. 10,7 293

2 Фрезерное гребнеобразование (через 15-20 дней после посадки) с внутрипочвенным внесением нитрофоски в дозе 350 кг/га. 1. 14,5 2. 12,5 3. 11,8 4. 12,9 356

3 Фрезерное гребнеобразование (через 15-20 дней после посадки) с внутрипочвенным внесением нитрофоски в дозе 700 кг/га. 1. 13,5 2. 13,0 3. 13,0 4. 13,2 362

Второй вариант - внесение твердых минеральных удобрений в дозе 350 кг/га локально в гребень по всходам картофеля с образованием высокообъёмных гребней. Третий вариант - аналогично второму "+" доза внесения составила 700 кг/га. Площадь каждой делянки составляла 0,25 га. Варианты закладки полевого опыта и полученная урожайность картофеля по делянкам представлены в табл.3.

В пятом разделе «Результаты внедрения и технико-экономическая эффективность использования машины удобрителя-

гребнеобразователя» представлены результаты внедрения технологии и машины для внутрипочвенного внесения минеральных удобрений и определены основные экономические показатели работы машины.

Разработанная машина гребнеобразователь-удобритель внедрена в картофелеводческом хозяйстве ГНУ ВНИИКХ ОПХ "Ильин-ское", Домодедовского района, Московской области.

Оценку эффективности работы машины производили путём сравнения ее технико-экономических показателей с показателями двух агрегатов, используемых для внесения и заделки твердых минеральных удобрений в почву: МТЗ-80/82 + МВУ-5 и ДТ-75 + ПЛН-4-35. Предлагаемая нами машина агрегатировалась с трактором МТЗ-80.

Расчеты и фактические данные по хозяйству показали, что годовой экономический эффект за счет сокращения количества проходов по полю, повышения качества обработки почвы, заделки удобрений на требуемую глубину и создания хорошо аэрируемых высокообъёмных гребней составил 14 810 рублей, а за весь срок службы машины - 36 122 рубля. При этом, эксплуатационные издержки снизились на 20,7%, погектарный расход топлива - на 4,8%, эксплуатационная производительность повысилась на 29,2%, а прибыль от реализации прибавки урожайности с каждого гектара посадок составила 31 500 рублей при ориентировочной стоимости 1 кг картофеля 5 рублей.

Общие выводы и рекомендации к производству.

1. Выявлено, что при внутрипочвенном локальном внесении оптимальных доз твердых минеральных удобрений, с соотношением элементов питания согласно требованиям растений картофеля, формируются физиологически более здоровые клубни, у которых механические повреждения заживляются интенсивнее.

2. Обосновано, что машина гребнеобразователь-удобритель должна состоять из рамы с установленными на ней бункерами для создания запаса твердых минеральных удобрений; высевающих ап-

паратов с дозирующим устройством для регулировки количества вносимых удобрений; опорно-приводных колес с грунтозацепами для привода высевающих аппаратов и регулирования глубины обработки почвы; фрезерных рабочих органов для выполнения операций по рыхлению почвы и заделке твердых минеральных удобрений; кожуха фрезы для формирования гребней с заданными геометрическими параметрами.

3. Доказано, что разработанная и внедренная в гребневую технологию машина гребнеобразователь-удобритель позволяет совместить внутрипочвенное локальное внесение основной дозы двух видов твердых минеральных удобрений с нарезкой гребней, производить окучивание с одновременной подкормкой посадок картофеля, при общем сокращении уплотняющих воздействий на почву и количества проходов машин по полю в два раза. При этом производительность- машины гребнеобразователя-удобрителя составляет 0,8... 1,2 га/ч при внесении общей дозы удобрений (по видам) от 150 до 1000 кг/га. Для агрегатирования машины гребнеобразователя-удобрителя необходимо использовать трактор тягового класса 2 т.е. (20 кН).

4. В результате теоретических исследований разработана методика определения зависимости координат точек лезвия ножа от полярных координат и зависимости параметров гребнистости дна борозды и подачи почвенной массы на один нож фрезы от различных кинематических параметров. По данным зависимостям с использованием ЭВМ определены конструктивные и кинематические параметры ножа.

5. Разработана модель активного рабочего органа фрезы с комбинированным лезвием, где лезвие стойки ножа выполнено по логарифмической, а крыла - по гиперболической спирали. При таком исполнении ножа улучшилось крошение почвы; агрегаты размером менее 2,5 см составили 89,9% от общей фракции; плотность сложения почвы в грядке равнялась 0,99 - 1,23 г/см3; снизилось на 19% значение фронтальной реакции почвы на рабочую поверхность ножа

по сравнению со стандартным рабочим органом и составило 686 Н.

6. Теоретическими исследованиями и проверкой в лабораторно-полевых условиях установлено, что разработанные активные фрезерные рабочие органы, в сравнении со стандартными ножами, обеспечивают более качественное рыхление почвы, перемешивание её с удобрениями и их заделку до 85% в зону питания корневой системы растений картофеля в соответствии с агротребованиями, что позволяет получить за счет локализации экономию удобрений до 60%.

7. Доказано, что предлагаемая схема статистического оценивания и оптимизации позволяет при сравнительно небольших затратах получить оптимальные значения параметров установки тукопрово-дов.

8. Выявлено, что наибольшее количество гранул твердых минеральных удобрений будет попадать в заданную область грядки при высоте подъема туконаправителя над уровнем почвы 10-11 см, что соответствует полученным при расчетах значениям от -1,462 до -1,387 см, и углу отклонения от вертикали, равному -6...-7° (по расчетам от -0,105 до -0,127 рад).

9. Исследованиями в производственных условиях установлено, что наименьшая плотность почвы (0,9-1,0 г/см3) наблюдалась после проведения фрезерного гребнеобразования в период появления всходов. Сокращение количества междурядных обработок до одной не привело к значительному уплотнению почвы на опытных участках. Плотность почвы к уборке уплотнилась незначительно и достигла значения 1,11 - 1,23 г/см3.

10. Выявлено, что использование машины гребнеобразователя-удобрителя снижает прямые затраты на 58,77 рублей с каждого гектара посадок картофеля; ежегодная экономия денежных средств составляет 14 810 рублей; каждый гектар посадок картофеля обеспечивает дополнительную прибавку урожая 63 ц/га при дозе внесения твердых минеральных удобрений 350 кг физического веса на 1 га. Увеличение дозы твердых минеральных удобрений до 700 кг/га дает

прибавку урожайности 69 ц с 1 га.

11. Рассчитан о, что годовой экономический эффект от использования машины гребнеобразователя-удобрителя составляет 14 810 руб, за весь срок службы машины - 36 122 руб; дополнительная прибыль с каждого гектара посадок от реализации прибавки урожая - 31 500 рублей, при ориентировочной стоимости картофеля 500 руб/ц.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Макаров В.А., Крутов Д.Е., Сбродов О.Ю. Энергетическая оценка дифференцированного применения минеральных удобрений // Сборник научных трудов.- Рязань, РГСХА, 2001.

2. Макаров В.А., Сбродов О.Ю., Крутов Д.Е. Удобритель-гребнеобразователь // Сборник научных трудов.- Рязань, РГСХА, 2001.

3. Сбродов О.Ю., Крутов Д.Е. Технология дифференцированного внесения основных доз твердых минеральных удобрений при возделывании картофеля гребневым способом // Сборник научных трудов, посвященный 2-ой международной конференции по дифференцированному внесению минеральных удобрений.- Рязань, ГНУ ВНИМС,2001.

4. Макаров В.А., Крутов Д.Е., Сбродов О.Ю. Способы прогнозирования результатов дифференцированного внесения твердых минеральных удобрений // Сборник научных трудов, посвященный 2-ой международной конференции по дифференцированному внесению минеральных удобрений.- Рязань, ГНУ ВНИМС, 2001.

5. Сбродов О.Ю., Крутов Д.Е. Возделывание картофеля с использованием гребневого способа с дифференцированным внесением основных доз твердых минеральных удобрений удобрений // Сборник научных трудов.- Рязань, ГНУ ВНИМС, 2002.

6. Макаров В.А., Крутов Д.Е., Сбродов О.Ю., Терентьев А.С. Практический опыт дифференцированного внесения минеральных

удобрений // Техника и оборудование для села.- 2003.-№ 8.-е. 12-13.

7. Сбродов О.Ю. Влияние конструктивных параметров фрезы на скорость резания // Сборник научных трудов, посвященный 40-летию кафедры "Механизация животноводства". Современные перспективы разработки механизации животноводства и пчеловодства.-Рязань, РГСХА, 2003.- 84с.

8. Макаров В.А., Сбродов О.Ю., Громов О.А. Исследование процессов внутрипочвенного внесения твердых минеральных удобрений с разработкой технологии и машины для гребнеобразования и окучивания посадок картофеля для междурядий 90 см // Сборник. Совершенствование технологий и средств механизации мобильной энергетики в сельском хозяйстве. - Рязань, РГСХА, 2004.

9. Сбродов О.Ю. Определение зоны деформации почвы активным рабочим органом // Сборник. Совершенствование технологий и средств механизации мобильной энергетики в сельском хозяйстве.-Рязань, РГСХА, 2004.

10. Макаров В.А., Крутов Д.Е., Журавлева О.И., Сбродов О.Ю., , Терентьев А.С. Каталог машинных технологий, машин и оборудования для внесения твердых минеральных удобрений.- Рязань: ГНУ ВНИМС, 2004.-51с.

11. Макаров В.А., Журавлева О.И., Терентьев А.С, Сбродов О.Ю. Оптимизация параметров блочно-модульной конструкции машины для дифференцированного внесения основной дозы твердых минеральных удобрений // Сборник научных трудов. Проблемы агрохимического и материально-технического обеспечения сельского хозяйства. - Рязань, ГНУ ВНИМС, 2002- 215с.

12. Авторское свидетельство РФ, 7 А 01 В 33/14. Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы / Сбродов О.Ю., Макаров В.А., Некрашевич В.Ф., Терентьев А.С-№33839; Заяв. 21.04.2003; Опубл. 20.11.2003, Бюл. №32.-2 с.

Формат бумаги 60x84/16. Бум. писч. бел. Печать офсетная. Объем 1 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 8 Отпечатано на участке оперативной полиграфии ГНУ ВНИМС, 390025, г. Рязань, ул. Щорса, 38/11

№13 922

Введение.

1 Анализ существующих способов и средств для нарезки гребней и внесения твердых минеральных удобрений.

1.1 Агробиологические особенности роста и развития растений картофеля.

1.2 Обзор существующих технологий возделывания картофеля. Место машины гребнеобразователя-удобрителя в выбранной технологии.

1.3 Агротехнические требования к заделке твёрдых минеральных удобрений в почву и её агрегатному составу при возделывании картофеля.

1.4 Обзор конструкций существующих машин для нарезки гребней и внесения твёрдых минеральных удобрений в почву при возделывании картофеля.

1.5 Анализ конструкций рабочих органов и выполненных исследований по механизации нарезки гребней и внесению твердых минеральных удобрений.

1.6. Цель и задачи исследований.

2 Теория обоснования конструктивных и кинематических параметров машины-удобрителя с активными рабочими органами.

2.1 Технология и конструктивно-технологическая схема машины для внутрипочвенного внесения основной дозы твердых минеральных удобрений с одновременной нарезкой гребней фрезерными рабочими органами.

2.2 Теоретическое обоснование конструктивных и кинематических параметров фрезерных рабочих органов.

2.2.1 Обоснование формы и параметров лезвия Г-образного ножа

2.2.2 Обоснование кинематических и конструктивных параметров активного рабочего органа.

2.2.3 Определение кинематических параметров фрезы.

2.2.4 Кинематика и закономерность изменения угла резания ножей.

2.3 Определение зоны деформации почвы активным рабочим органом и параметров почвенной стружки.

2.4 Теоретическое обоснование мощностных показателей машины гребнеобразователя-удобрителя с предлагаемыми активными рабочими органами.

Выводы.

3 Экспериментальное исследование рабочего процесса машины гребнеобразователя-удобрителя с активными рабочими органами в лабораторных и полевых условиях.

3.1 Общая программа и методика исследований.

3.2 Программа и методика лабораторных исследований машины гребнеобразователя-удобрителя с предлагаемым активным рабочим органом.

3.2.1 Программа лабораторных исследований.

3.2.2 Методика исследований.

3.3 Оборудование для проведения лабораторных испытаний.

3.4 Программа и методика проведения исследований в полевых условиях.

3.4.1 Программа исследований.

3.4.2 Методика исследований.

3.5 Разработка методики определения качественных показателей технологического процесса внутрипочвенного внесения основной дозы твёрдых минеральных удобрений.

3.5.1 Теоретические предпосылки выбора математической модели для описания технологического процесса внесения и заделки твердых минеральных удобрений.

3.5.2 Разработка методики для выбора критериев оценки оптимизации конструктивных параметров туконаправителя.

3.6 Разработка программы и методики проведения испытаний машины гребнеобразователя-удобрителя в условиях картофелеводческого хозяйства.

3.6.1 Программа исследований.

3.6.2 Методика проведения исследований.

4 Исследование рабочего процесса предлагаемого активного рабочего органа в условиях хозяйства.

4.1 Полученные результаты лабораторно-полевых исследований.

4.2 Полученные результаты полевых испытаний.

4.3 Результаты математической обработки полученных данных.

4.4 Результаты хозяйственных испытаний.

Выводы.

5 Результаты внедрения и технико-экономическая эффективность использования машины гребнеобразователя-удобрителя с модернизированными рабочими органами.

С давних пор картофель известен как ценнейший продукт питания человека. Кроме того, это одна из продуктивных полевых культур, выращиваемых на технические и кормовые цели. «Возделывать картофель на полях, -писал академик Д.Н. Прянишников, - это то же, что получать три колоса там, где раньше рос один». В народе картофель справедливо называют вторым хлебом. [82]

Картофельный белок по своей биологической ценности стоит выше белков многих других растений. Питательная ценность белков определяется наличием в них незаменимых аминокислот, которые не могут синтезироваться в организме человека и животных: валин, лизин, фенилаланин, триптофан, лейцин, изолейцин, метионин и треонин. Отсутствие этих аминокислот в пище приводит к различным заболеваниям.

Клубни картофеля являются важным источником многих витаминов. Например, при потреблении 200.300 г. свежего раннего картофеля в варёном виде организм человека получает почти суточную норму витамина С. Клубни богаты витамином В, предохраняющим от заболеваний кровеносную и нервную систему человека, а также витаминами А (каротин), РР и К, способствующими правильному развитию нашего организма. [30]

В клубнях содержатся минеральные соли кальция, железа, йода, серы и других веществ, которые также необходимы для человека, особенно при малокровии, заболевании щитовидной железы, гастритах и язвенной болезни.

Большое значение имеет картофель как сырьё для спиртовой и крахма-ло-паточной промышленности. Крахмал, получаемый из картофеля, широко применяется в текстильной, кондитерской промышленности, в колбасном производстве и во многих других отраслях пищевой промышленности.

При современной технологии из 1 т. клубней картофеля при содержании 17,5% крахмала получают 170 кг. крахмала или 112 л. спирта. Спирт из картофеля до сих пор незаменим в фармацевтической, парфюмерной и ликёро-водочной промышленностях.

Велико значение картофеля и как кормовой культуры, особенно для молочного скота, свиней и птицы. На корм используют не только клубни, но и картофельную ботву. При перевариваемости органического вещества картофель, как и корнеплоды, стоит на первом месте среди всех растительных кормов.

Актуальность исследований.

Разнообразие почвенно-климатических условий, в которых возделы-вается картофель, обусловило разработку значительного числа систем и технологий. Отечественные технологии базируются на применении пассивных рабочих органов на уходе за культурой и отличаются шириной междурядий (70 см, 90 см, 110+30 см и т.д.). Расширение междурядий вызвано необходимостью создания благоприятных условий для развития растений, в частности, в связи с применением энергонасыщенных тракторов. В последние годы в зарубежных технологиях применяются фрезерные рабочие органы для обработки почвы и ухода за посадками. Эффективность технологий основана на поддержании почвы в мелкоструктурном состоянии в течение всего периода вегетации. [81]

Одним из направлений отрасли картофелеводства в настоящее время является возделывание картофеля по ресурсосберегающим технологиям с использованием современного парка машин для выполнения различных технологических операций. На данный момент широкое распространение получила система гребневого выращивания картофеля.[25]

В настоящее время возделывать картофель выгоднее по сравнению с зерновыми культурами, так как его урожайность с одного гектар при правильной агротехнике возделывания в 8-10 раз выше, а стоимость одного килограмма зерна и картофеля практически одинакова. По данным института картофельного хозяйства национальной академии наук Беларуси эффективность производства картофеля выше зерновых в 5-6 раз. [36]

Решением проблемы получения высоких урожаев картофеля с сохранением качественных показателей занимались Хлевной Б.Ф., Пшеченков К.А., Писарев Б.А., Рябченко И.К., Явтушенко Е.В., Кушнарёв A.C., Якубаускас В.И., Синякова JI.A., Васько В.Т., Замотаев А.И., Литун Б.П., Коршунов A.B. и многие другие. Большое количество работ было связано с решением вопросов, связанных с проблемами механизации и качественной обработки почвы при возделывании картофеля. Данным вопросом занимались: Гилыитейн П.М., Яцук Е.П., Панов И.М., Кушнарёв A.C., Канарев Ф.М., Беляев Е.А., Матяшин Ю.И., Гринчук И.М., Егоров Г.М., Синеоков Г.Н., Петров Г.Д., Сорокин A.A., Колчин H.H., Угланов М.Б., Верещагин Н.И. и др.

Часть результатов трудов вышеперечисленных учёных отражены в следующих работах: [15,29,30,35,75,81-84,86,92,107,108].

Из всего вышесказанного следует, что картофель не может быть пока заменён никакой другой культурой, полученной естественным или искусственным путём. Роль картофеля не преувеличена. Он был, есть и будет одной из самых ценных продовольственных и кормовых культур, возделываемых человеком.

Целью работы является повышение эффективности возделывания картофеля путем разработка технологических и технических решений по созданию машины, обеспечивающей энерго- и материалосберегающие показатели качества работы при выполнении технологического процесса до посадочной обработки почвы с внесением основной дозы твердых минеральных удобрений при возделывании картофеля гребневым способом.

Задачи исследований:

- разработать технологию внутрипочвенного внесения основных доз твёрдых минеральных удобрений в гребень;

- разработать конструктивно-технологическую схему машины для нарезки гребней с внесением в них основных доз твёрдых минеральных удобрений;

- теоретически обосновать конструктивно-кинематические параметры и режимы работы активного рабочего органа машины гребнеобразователя-удобрителя;

- по результатам исследований создать образец машины;

-провести экспериментальные исследования и хозяйственные испытания с целью уточнения технологических параметров машины гребнеобразо-вателя-удобрителя;

-определить экономическую эффективность работы машины с осуществлением внедрения.

Методика исследований

При выполнении диссертационной работы проводились теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях; осуществлялись наблюдения за процессом выращивания растений картофеля; изучались и анализировались применяемые технологии возделывания картофеля в России и за рубежом, а также комплекс машин, используемых при* выполнении различных технологических операций, в частности, машин для подготовки почвы, внесения удобрений и ухода за посадками.

В целом, программой исследований предусматривается: проведение теоретических исследований технологий внесения основной дозы твердых минеральных удобрений локально в гребень и заделывающих рабочих органов; разработка методики оценки показателей качества работы машин для внесения и заделки твердых минеральных удобрений с применением методик планирования эксперимента; выбор и подготовка приборов и оборудования; проведение экспериментальных исследований; проведение вероятностно-статистической оценки полученных результатов работы; оценка надежности и качества заделки туков в гребень, экономической эффективности, прибыльности, а также выполнение работ по испытанию и внедрению технологии и машины для обработки почвы с внесением основной дозы твердых минеральных удобрений при возделывании картофеля гребневым способом.

Основными полученными научными результатами являются:

- разработанная конструктивно-технологическая схема машины для нарезки гребней с внесением в них основных доз твёрдых минеральных удобрений;

- предлагаемый способ внесения и заделки основных доз твёрдых минеральных удобрений в гребень;

- предлагаемый активный рабочий орган почвообрабатывающей фрезы (свидетельство на полезную модель № 33839 (прил.А));

-теоретически обоснованные конструктивно-кинематические параметры и режимы работы активного рабочего органа машины гребнеобразовате-ля-удобрителя;

- результаты исследования рабочего процесса машины в лабораторных и производственных условиях.

Практическая ценность и реализация результатов исследований

Народнохозяйственное значение данной работы заключается в повышении качества обработки средних и тяжёлых по механическому составу типов почв при значительном снижении энергетических, материальных и трудовых затрат; снижении количества вносимых твердых минеральных удобрений в два раза с одновременным увеличением качества их заделки в гряды; повышении урожайности выращенного картофеля.

На защиту выносятся:

- технология возделывания картофеля с использованием машины для подготовки почвы с одновременным внесением основной дозы твердых минеральных удобрений (нарезка гребней, окучивание, подкормка).

- конструктивно-технологическая схема машины для нарезки гребней с одновременным внесением основной дозы твёрдых минеральных удобрений при возделывании картофеля;

- конструкция активного рабочего органа почвообрабатывающей фрезы;

- аналитические выражения для определения конструктивных параметров лезвия ножа и энергетических показателей машины;

- результаты исследований в лабораторных и производственных условиях;

-технико-экономические показатели эффективности применения предлагаемого активного рабочего органа и машины в целом.

Обоснованность и достоверность полученных результатов

Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований, с применением вероятностно-статистических методов, системного анализа и оценок по экономическим показателям, усовершенствованной технологии и машины гребнеобразователя-удобрителя для рыхления почвы и внесения основных доз твердых минеральных удобрений с нарезкой высокообъёмных гребней при возделывании картофеля показывает сходимость теоретических результатов с данными экспериментальных исследований и практического применения в хозяйстве ОПХ "Ильинское", Домодедовского района, Московской области.

Автор выражает огромную благодарность за помощь в подготовке диссертационной работы сотрудникам Рязанской Государственной Сельскохозяйственной Академии: Некрашевичу В.Ф., Угланову М.Б., Пащенко М.Н. и др., сотрудникам научно-исследовательского института ГНУ ВНИМС: Макарову В.А., Евстропову A.C., Салынскому В.Ф., Крутову Д.Е.

Общие выводы и рекомендации к производству

1. Выявлено, что при внутрипочвенном локальном внесении оптимальных доз твердых минеральных удобрений, с соотношением элементов питания согласно требованиям растений картофеля, формируются физиологически более здоровые клубни, у которых механические повреждения заживляются интенсивнее.

2. Обосновано, что машина гребнеобразователь-удобритель должна состоять из рамы с установленными на ней бункерами для создания запаса твердых минеральных удобрений; высевающих аппаратов с дозирующим устройством; опорно-приводных колес с грунтозацепами для привода высевающий аппаратов и регулирования глубины обработки почвы; фрезерных рабочих органов для выполнения операций по рыхлению почвы и заделке твердых минеральных удобрений; кожуха фрезы для формирования гребней с заданными геометрическими параметрами.

3. Доказано, что разработанная и внедренная в гребневую технологию машина гребнеобразователь-удобритель позволяет совместить внутрипочвенное локальное внесение основной дозы двух видов твердых минеральных удобрений с нарезкой гребней, производить окучивание с одновременной подкормкой посадок картофеля, при общем сокращении уплотняющих воздействий на почву и количества проходов машин по полю в два раза. При этом производительность машины составляет 0,8. 1,2 га/ч при внесении общей дозы удобрений (по видам) от 150 до 1000 кг/га. Для агрегатирования машины гребнеобразователя-удобрителя необходимо использовать трактор тягового класса 2 т.е. (20 кН).

4. В результате теоретических исследований разработана методика определения зависимости координат точек лезвия ножа от полярных координат, параметров гребнистости дна борозды и подачи почвенной массы на один нож фрезы от различных кинематических параметров. По данным зависимостям с использованием ЭВМ определены конструктивные и кинематические параметры ножа.

5. Разработана модель активного рабочего органа фрезы с комбинированным лезвием, где лезвие стойки ножа выполнено по логарифмической, а крыла - по гиперболической спирали. При таком исполнении ножа улучшилось крошение почвы; агрегаты размером менее 2,5 см составили 89,9% от общей фракции; плотность сложения почвы в грядке равнялась 0,99 - 1,23 г/см3; снизилось на 19% значение фронтальной реакции почвы на рабочую поверхность ножа по сравнению со стандартным рабочим органом и составило 686 Н.

6. Теоретическими исследованиями и проверкой в лабораторно-полевых условиях установлено, что разработанные активные фрезерные рабочие органы, в сравнении со стандартными ножами, обеспечивают более качественное рыхление почвы, перемешивание её с удобрениями и их заделку до 85% в зону питания корневой системы растений картофеля в соответствии с требованиями агротехники, что позволяет получить за счет локализации экономию удобрений до 60%.

7. Доказано, что предлагаемая схема статистического оценивания и оптимизации позволяет при сравнительно небольших затратах получить оптимальные значения параметров установки тукопроводов.

8. Выявлено, что наибольшее количество гранул твердых минеральных удобрений будет попадать в заданную область грядки при высоте подъема туконаправителя над уровнем почвы 10-11 см, что соответствует полученным при расчетах значениям от -1,462 до -1,387 см, и углу отклонения от вертикали, равному -6.-7° (по расчетам от -0,105 до -0,127 рад).

9. Исследованиями в производственных условиях установлено, что наименьшая плотность почвы (0,9-1,0 г/см3) наблюдалась после проведения фрезерного гребнеобразования в период появления «дружных» всходов. Сокращение количества междурядных обработок до одной не привело к значительному уплотнению почвы на опытных участках. Плотность почвы к уборке уплотнилась незначительно и достигла значения 1,11 - 1,23 г/см3.

10. Выявлено, что каждый гектар посадок картофеля обеспечивает дополнительную прибавку урожая 63 ц/га при дозе внесения твердых минеральных удобрений 350 кг физического вещества на 1 га. Увеличение дозы удобрений до 700 кг/га дает прибавку урожайности 69 ц с 1 га.

И. Рассчитано, что использование машины гребнеобразователя-удобрителя снижает приведенные затраты на 58,77 руб. с каждого гектара посадок картофеля; годовой экономический эффект от использования машины составляет 14 810 руб., за весь срок службы машины - 36 122 руб; дополнительная прибыль с каждого гектара посадок от реализации прибавки урожая равна 31 500 рублей, при ориентировочной стоимости картофеля 500 руб/ц.

1. Авторское свидетельство 1318178 СССР, А 01 В 33/10. Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы / В.И. Воробьев, В.Я. Иванов, О.С. Марченко-№1189361; Заяв. 22.11.84; Опубл. 23.06.87, Бюл. №23.- 2 с.

2. Авторское свидетельство 971132 СССР, А 01 В 33/10. Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы / В.И. Воробьев, В.Я. Иванов, О.С. Марченко, В.М. Нежный.-№3000289; Заяв. 03.11.80; Опубл. 07.11.82, Бюл. №41 2 с.

3. Адамчук В.В., Соколов В.М. Механизация внесения основных доз туков // Механизация и электрификация сельского хозяйства- 1989 №2.— с. 16-25.

4. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий М.: Наука, 1971 - 280 с.

5. Бахтин П.У. Исследование физико-механических и технологических свойств основных типов почв СССР М.: Колос, 1969 - 270 с.

6. Бендат Дж.С, Пирсол А.К. прикладной анализ случайных данных-М.: Мир, 1989.-241 с.

7. Бок Н.Б. Об определении угла установки рабочих органов фрез // Тракторы и сельскохозяйственные машины 1964.- №9- с.23 - 24.

8. Бок Н.Б. Определение основных параметров почвенных фрез // Тракторы и сельскохозяйственные машины 1965 — №7 — с.30 — 32.

9. Бредверс П.С., Штиканс Ю.В., Карелис У.С. Об определении неравномерности сплошного рассева извести и других удобрений // Сборник научных трудов. Выпуск 108.- Елгава: Лат. СХА, 1977 с.34-39.

10. Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин-Киев: УАСХН, 1996.

11. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных-М.: Колос, 1973.- 199 с.

12. Вилде А.А., Цесниенс А.Х. и др. Комбинированные почвообрабатывающие машины Л.: Агропромиздат, 1986.

13. Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства. Механизация обработки почвы, посева и применения удобрений // Научные труды М.: ВИМ, 2000.- 256 с.

14. Гилис М.Б. Рациональные способы внесения удобрений. М.: Колос, 1975.-240 с.

15. Гильштейн П.М. и др. Почвообрабатывающие машины и агрегаты — М.: Машиностроение, 1969.

16. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей М.: Наука, 1965- 208 с.

17. Горячкин В .П. Собрание сочинений в четырех томах. Т.4.- М.: Сельхозгиз, 1940.

18. Горячкин В.П. Собрание сочинений в трёх томах. Т.2.- М.: Колос, 1968.-455 с.

19. ГОСТ 23729 — 88 "Техника сельскохозяйственная. Методы эконо-ми-ческой оценки специализированных машин".- М.: Издательство стандартов, 1988-9 с.

20. Гринчук И.М., Матяшин Ю.И. К вопросу выбора основных конструктивных параметров и режимов работы почвенной фрезы // Тракторы и с/х машины 1989.-№ 1.

21. Гуреев И.И. Принципы механизации адаптивно-ландшафтных систем земледелия // Земледелие 1995- №3- с. 17.

22. Далин А.Д., Павлов П.В. Ротационные грунтообрабатывающие и землеройные машины.- М.: Машгиз, 1950.

23. Дементьев А.И., Духовное В.А. Агрегат для внутрипочвенного внесения удобрений одновременно с пахотой // Сборник научных трудов Саратовского СХИ 1983 - с.50-52.

24. Догановский М.Г., Козловский Е.В. Машины для внесения удобрений.-М.: Машиностроение, 1972.-271 с.

25. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук // Сборник научных трудов — М.-1971.- №3.

26. Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных.- М.: Колос, 1972.- 206 с.

27. Заболоцкий В.Р. "Аккуратное" земледелие // Земледелие 19966.-с.42.

28. Забродин В.П. Контроль и управление процессами внесения минеральных удобрений-Ростов-на-Дону: ООО "Терра", 2003 124 с.

29. Замотаев А.И. и др. Интенсивная технология производства картофеля- М.: Росагропромиздат, 1989.- с. 110-120.

30. Замотаев А.И., Литун Б.П., Коршунов A.B. Производство картофеля на промышленной основе.- М.: Агропромиздат, 1985.

31. Зволинский Н.П. Культиваторы // Тракторы и сельскохозяйственные машины.— 1966- №5 .-с. 13-15.

32. Ивченко Г.И., Медведев Ю.И. Математическая статистика,- М.: Высшая школа, 1984 244 с.

33. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Линейная алгебра. — М.: Наука, 1984.-271с.

34. Иофинов С.А., Лышко Г.П. Эксплуатация машинно-тракторного парка.-М.: Колос, 1984.-351 с.

35. Канарев Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия. М.: Машиностроение, 1983.

36. Картофелеводство // Сборник научных трудов. Выпуск 10 Минск: "Мерлит", 2000.-330 с.

37. Картофелеводство // Сборник научных трудов. Выпуск 11.— Минск: "Мерлит", 2002.-276 с.

38. Каюшников Ю.П., Шмонин В.А. Применение пневматического высева в машинах для внесения удобрений // Механизация и электрификация сельского хозяйства 1980 - №8 - с.52.

39. Ковалёв А.Г. Механизация внесения удобрений в США.// Сельское хозяйство за рубежом.- 1982.- №10.- с.2-6.

40. Ковриков И.Т., Набокина О .Я. Рабочий орган для подпочвенного внесения туков // Механизация и электрификация сельского хозяйства 1999— № 11.-С.31-32.

41. Ковырялов Ю.П. Записная книжка агронома — М.: Московский рабочий, 1990 с.293-314.

42. Косачёв Г.П. Экономическая оценка сельскохозяйственной техники.- М.: Колос, 1978 240 с.

43. Кочетков В.Н. Гранулирование минеральных удобрений.— М.: Химия, 1975.-224 с.

44. Крамер Г.Н. Математические методы статистики М.: Мир, 1975.362 с.

45. Ладутько С.Н., Таталев П.Н., Коршак H.H. Применение НРУ-0,5 в интенсивных технологиях // Механизация и электрификация сельского хозяйства- 1988-№4.-с. 17-18.

46. Лесничий Л.К. Расчет пневматического распределителя минеральных удобрений // Механизация и электрификация сельского хозяйства.-1981.-№6.- с. 13—14.

47. Литун Б.П. Картофелеводство зарубежных стран М.: Агропромиз-дат, 1988 - 167 с.

48. Лоев М.П. Теория вероятностей М.: Издательство иностранной литературы, 1962.- 567 с.

49. Маделунг Э.В. Математический аппарат физики -М.: Наука, 1968391 с.

50. Марголис Ф.Г., Унанянц Т.П. Производство комплексных удобрений.-М.: Химия, 1968.-204 с.

51. Материалы международной юбилейной научно-практической конференции, посвяенной 75-летию Института картофелеводства Национальной академии наук Беларуси. Научные труды. ч.1- Минск: РУП "Институт картофелеводства HAH Беларуси", 2003 354 с.

52. Материалы международной юбилейной научно-практической конференции, посвяенной 75-летию Института картофелеводства Национальной академии наук Беларуси. Научные труды. ч.2- Минск: РУП "Институт картофелеводства HAH Беларуси", 2003- 350 с.

53. Матяшин Ю.М., Гринчук И.М., Егоров Г.М. Расчёт и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин.- М.: Агропромиздат,1988-176 с.

54. Машинные технологии и техника для производства зерновых, масличных и зернобобовых культур // Сборник научных докладов Международной научно-практической конференции "Земледельческая механика в растениеводстве". Т.З, часть 2 — М.: ВИМ, 2001.

55. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в ассоциациях экономического взаимодействия субъектов РФ. Каталог. Том 4 — М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2001.

56. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в ассоциациях экономического взаимодействия субъектов РФ. Каталог. Том 2 М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2001.

57. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в регионах России. Каталог. Дополнение М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2001.

58. Машины и оборудование для АПК, выпускаемые в странах СНГ. -М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2001.

59. Машины и обрудование для АПК, выпускаемые в ассоциациях экономического взаимодействия субъектов РФ. Каталог. Том 3.- М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2000.

60. Машины и обрудование для АПК, выпускаемые в северо-восточном регионе европейской части Россини. Каталог. Часть 1.- М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2001.

61. Моисеенко В.К. Машина для внесения больших доз минеральных удобрений и химических мелиорантов // Наука и техника за рубежом 1986 — №7.-с.62-63.

62. Мушенков Н.Ф. Универсальный навесной грядоделатель УГН 4К // Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1971.- №3- с.38.

63. Направления исследований и разработок машин для внесения в почву минеральных удобрений.- М.: ВИСХОМ, 1983 92 с.

64. Некрасов П.А., Минин Я.А. Влияние рабочих органов фрезы и плуга на перераспределение почвенных частиц в пахотном слое // Сборник научных трудов Московского института машиностроения им.Калинина.— М.: Сельхозгиз, 1940.

65. Ненайдёненко Г.Н. Учебное пособие по технологии хранения и переработки минеральных удобрений.-Иваново: 1999.

66. Никифоров А.Н., Токарев В.А. и др. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве — М.: ВИМ, 1995.

67. Орманжи К.С. и др. Индустриальная технология применения минеральных удобрений.- М.: Россельхозиздат, 1987 234 с.

68. Орманжи К.С. Контроль качества полевых работ. Справочник М.: Росагропромиздат, 1991.- с. 191.

69. Останин А.И. Эффективность удобрений в зависимости от степени неравномерности их распределения // Химия в сельском хозяйстве- 1972.— №9.- с.22-25.

70. Паршин А.Г. Фрезерный культиватор-гребнеобразователь КГФ -2,8 // Тракторы и сельскохозяйственные машины 1984.- №3- с.38 - 40.

71. Писарев Б.А. Производство картофеля. Справочник М.: Росагропромиздат, 1990 — 223 с.

72. Под ред. Беляева Н.М. Каталог сельскохозяйственной техники М.: ЦНИИТЭИ, 1981.

73. Под ред. Жарова С.А. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Т.З. -М.: Машиностроение, 1985.- 654 с.

74. Под ред. Кушнарёва A.C. Обработка почвы при интенсивном возделывании полевых культур-М.: Агропромиздат, 1988.-285 с.

75. Под ред. Марченко Н.М. Операционная технология применения минеральных удобрений-М.: Россельхозиздат, 1983 175 с.

76. Под ред. Миненкова В.Р. Справочник по удобрениям М.: Колос, 1975.-719 с.

77. Под ред. Нагайцева Н.Д. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка.-М.: Колос, 1978.-256 с.

78. Под ред. Нагайцева Н.Д. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка.-М.: Колос, 1978.-256 с.

79. Под ред. Нефедова Б.А. Локальное внесение удобрений М.: Рос-агропромиздат, 1990- 144 с.

80. Под ред. Писарева Б.А. Справочник картофелевода- М.: Колос, 1975.-273 с.

81. Под ред. Хлевного Б.Ф. Агрономическая тетрадь. Возделывание картофеля по интенсивной технологии.- М.: Россельхозиздат, 1986 204 с.

82. Пшеченков К.А. Индустриальная технология производства картофеля-М.: Россельхозиздат, 1985.-257 с.

83. Пшеченков К.А. Интенсивная технология производства картофеля.— М.: Росагропромиздат, 1989.-312 с.

84. Руководство к полевому почвенному твердомеру конструкции Ю.Ю. Ревякина.-М.: 1986.- 15 с.

85. Рябченко И.К., Явтушенко В.Е. Механизация применения удобрений. Справочник агрохимика-М.: Колос, 1982.—415 с.

86. Culpin С. Farm Machinery, Crosby Lockwood Staples, London, ed. 9-th, 1976,410.

87. Савельев Г.С. Анализ энергозатрат на внутрипочвенное внесение удобрений // Механизация и электрификация сельского хозяйства— 1989.—2 — с. 16-25.

88. Себер Джордж. Линейный регрессионный анализ.- М.: Мир, 1980389 с.

89. Сергеев И.Ф., Сычугов Н.П. Сельскохозяйственные машины М.: Агропромиздат, 1986.-223 с.

90. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчёт почвообрабатывающих машин.-М.: Машиностроение, 1977.-328 с.

91. Синякова Л.А., Васькова В.Т. и др. Интенсивные технологии возделывания полевых культур в Нечерноземной зоне.- Л.: Агропромиздат, 1987.

92. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства. ч.1. (2-е издание, переработанное и дополненное). М.: ФГНУ "Росин-формагротех", 2003 - с.293-308.

93. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства. ч.2. (2-е издание, переработанное и дополненное). М.: ФГНУ "Росин-формагротех", 2003- с.211-230.

94. Степук Л.Я., Барановский И.В., Томкунас В.Ю. Новые машины для внутрипочвенного внесения минеральных удобрений // Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 1998.- №9- с.15-16.

95. Типовые нормы выработки и расхода топлива на работы, выполняемые механизированными отрядами и специализированными отделениями ГОСКОМСЕЛЬХОЗТЕХНИКИ СССР, ч.1.— М.: ЦНИИТЭИ, 1981.- 396 с.

96. Типовые технологические карты возделывания и уборки овощных культур в Нечернозёмной зоне РСФСР Мытищи: 1984 - с.45-56.

97. Тульчеев В.В. Картофелепродуктовый агропромышленный подкомплекс— М.: Агропромиздат, 1986-с.7-12.

98. Тютюнников А.И., Борзенков В.А. Основные принципы и методические подходы к энергетической оценке эффективности реализации материально-технических ресурсов и технологий в сельском хозяйстве М.: Рос-сельхозакадемия, 1995 - 136 с.

99. Унанянц Т.П. Современное состояние и перспективы применения минеральных удобрений в США М.: ВНИИТЭИСХ, 1975.- 85 с.

100. Хемминг Д.С. Численные методы М.: Наука, 1978.-417 с.

101. Цытович H.A. Механика грунтов М.: Высшая школа, 1983288 с.

102. Чумак A.B., Беляев E.A. Пути развития конструкций почвообрабатывающих, посевных и посадочных машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины 1970 - №3- с. 8-11.

103. Шевелуха B.C. периодичность роста сельскохозяйственных растений и пути её регулирования Минск: Ураджай, 1977.

104. Эйнхофф П.И. Основы идентификации систем управления.- М.: Мир, 1975.-335 с.

105. Эминбейли З.Н., Бабаев М.К., Керимов Ю.Б. Технология обработки почвы на склонах // Техника в сельском хозяйстве.- 1987.-'№2 с.6-8.

106. Якубаускас В.И. Технологические основы механизированного внесения удобрений М.: Колос, 1973.

107. Яцук Е.П., Панов И.М. и др. Ротационные почвообрабатывающие машины-М.: Машиностроение, 1971.-256 с.

108. Brantley S.A., Hamann D.D., Whitfield J.K. A multiple belt, adjustable vee size grader potatoes and cucumbers. Trans. ASAE, 1975, v. 18, № 2, p. 350 -354.

109. Clean EM and Reap. Vegetable Grower, 1975, № 1, p. 20-22.

110. Fleming P. Strategic Planning. Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs. Ontario. Factsheet, February, 1995.

111. Kartofel-Sorter und Verleseanlage. Landmashinen-Rundshau, 1995, Bd 27, № 4, S. 96-99.

112. Komplette Anlagen aus dem VEB Kombinat ASCOBLOC für Speise und Pflanzkartoffel-aufbereitung, lagerung und Vermarktung.- Deutsche Agrartechnik, 1992, Bd 22, № 6, S. 181-182.

113. Lagerung und Aufbereitung von Kartoffeln/K. Bremer, E.- A. Hamborg, K- H. Hendrich a. o. KTBL, Frankiurt am Main, Zeil, S. 65-69,123.

114. Me Rac D.C. Recent developments in potato harvesting machinery — Agricultural Engineer, 1983, v.28, № 1, p. 43-46.

115. Palmer J. Electronic Sorting of Potato and Clods by their Reflectance.-Journal of Agricultural Engineering Research. 1991, v.6, № 2, p. 104-111.

116. Revolutionary new potato sizer from Tong.- AGM service, 1980, v.8, № 8, p. 366.

117. Slight DJ. Some X-Ray Absorption and Scatter Properties of Potatoes, and Stones- Journal of Agricultural Engineering Research, 1966, v. 11, № 3, p. 148-151.

118. Up-Date on the Wash-Treat System- Vegetable Grower, 1976, № 1,p.30.