авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Разработка технологического процесса планировки рисовых чеков с применением многофункциональной планировочной

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Антонов Евгений Владимирович

Разработка технологического процесса планировки рисовых чеков с применением многофункциональной планировочной машины

05.20.01-Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Московском государственном университете

природообустройства (МГУП) и Унитарном государственном

предприятии «Инженерный центр «Луч»

Научный руководитель Научный консультант Кандидат технических наук, профессор Ревин Ю.Г. Кандидат технических наук Ефремов А.Н.
Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Маммаев Зигиди Маммаевич Кандидат технических наук, доцент Апатенко Алексей Сергеевич
Ведущая организация ФГНУ ВНИИРиса

Защита состоится «23» декабря 2008 года в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д220.045.01. Московском государственном университете природообустройства по адресу:

127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19, ауд. 201/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУП.

Автореферат разослан «21» ноября 2008 года и размещен на сайте МГУП 20.11.08 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Т.И. Сурикова

Введение

Диссертация посвящена совершенствованию комплексного технологического процесса планировки рисовых чеков и разработке многофункциональной планировочной машины с расширенными техническими и технологическими возможностями.

Актуальность исследований

Мировой и отечественной практикой земледелия доказано, что планировка или выравнивание поверхности земли является главным мелиоративным мероприятием, предназначенным для устранения имеющихся на поле неровностей в виде различных повышений и понижений. Наиболее ярко эффективность планировки проявляется на рисовых чеках, от микрорельефа которых в первую очередь зависит урожайность риса и других культур рисового севооборота. При строительстве, реконструкции и эксплуатации рисовых оросительных систем по действующим требованиям колебания отметок микрорельефа чеков не должны превышать ± 5см. Накопленный опыт выращивания риса в Краснодарском крае подтверждает, что неровности поверхности чеков, находящиеся в пределах ±10 … 13см, приводят к снижению урожайности риса в 1,5-2,7 раза и увеличению расхода поливной воды в 1,7-3,4 раза.

Необходимо отметить, что высокоточной планировке рисовых чеков отводится особая роль. Так, например, по данным Величко Е.Б. и Шумакова Б.Б. урожайность риса при колебаниях отметок чеков, спланированных с повышенной точностью равной ±3см, в 1,5 раза выше, а затраты поливной воды в 1,6 раза ниже, чем при отклонениях отметок чеков в пределах ±5см. Таким образом, повышение точности планировки на ±2см дает прибавку урожайности риса на 19,9 ц/га (47%) и экономию поливной воды 1621 м3 на тонну риса сырца (36%).

В современных условиях эксплуатационная (предпосевная) планировка выполняется длиннобазовыми планировщиками, что не всегда эффективно, т.к. при этом не достигается требуемая точность планировки из-за отсутствия автоматической системы управления рабочим органом по высоте.

При капитальной планировке рисовых чеков применяются различные технологии, где в качестве ведущих машин используют короткобазовые планировщики с бездонным ковшом и клин-планировщики. Применение на этих машинах лазерных систем автоматического регулирования (ЛСАР) позволяет достигать высокой точности планировки (±3см). Однако при этом появляется необходимость в использовании других машин и проведении дополнительных земляных работ.

При всем многообразии существующих технологий и машин сегодня отсутствует единый подход к определению оптимальных параметров землеройно-планировочных машин, остается неясным, какими критериями следует руководствоваться при выборе типа машин и совершенствовании комплексного технологического процесса планировки рисовых чеков.

Решение этой проблемы становится чрезвычайно своевременным, поскольку по оценке ВНИИриса около 70% существующих рисовых систем остро нуждаются в реконструкции. Учитывая, что в России к настоящему времени по данным НИИТЭИагропром площади посевов риса составляют 170 тыс. га, то проведение точной планировки дополнительно может дать примерно 217 тыс. тонн риса ежегодно.

Цель и задачи работы

Цель работы – совершенствование технологического процесса планировки рисовых чеков и разработка универсальной планировочной машины.

Методика исследований

Теоретические исследования базируются на широком использовании методов теории вероятности и математической статистики, теории случайных функций и методов статистической динамики.

Лабораторные исследования проводились на основе методов физического и физико-математического моделирования и применения цифровой фотосъемки.

При проведении полевых исследований различных технологий планировки рисовых чеков применялся метод производственной апробации с применением автоматизированных землеройно-планировочных машин в рисосеящих хозяйствах Краснодарского края. Регистрация исследуемых параметров ЛСАР проводилась методами лабораторных и полевых измерений с применением специальной электронной и лазерной аппаратуры.

Технологические параметры определялись инструментальными замерами и хронометражными наблюдениями. Для обработки экспериментальных данных использовались методы корреляционного и спектрального анализа, реализованные в стандартных компьютерных программах.

Достоверность основных выводов подтверждается сходимостью результатов теоретических исследований с результатами полевых и лабораторных испытаний.

Научная новизна работы

В результате теоретических исследований разработана трехмерная модель поверхности рисового чека, получены обобщенные статистические характеристики микрорельефов рисовых чеков, предложена их классификация по объемам земляных работ и распределению их по поверхности, получены данные по амплитудам неровностей в зависимости от их длины, дан анализ технологических возможностей применяемых землеройно-планировочных машин.

Уточнены математические модели землеройно-планировочных машин и сформулирована концепция универсальной землеройно-планировочной машины – скрепера-планировщика. На основе лабораторных исследований разработанных физических моделях и изготовленного опытного образца скрепера-планировщика обоснованы основные параметры машины.

Разработан комплексный технологический процесс съемки, проектирования и планировки рисовых чеков и контроля точности спланированной поверхности. Усовершенствована многофункциональная лазерно-программная система автоматического управления (ЛПСАУ) высотным положением рабочего органа скрепера-планировщика. В результате проведенных лабораторных и полевых исследовательских испытаний экспериментальных и опытных образцов скрепера-планировщика с ЛПСАУ установлены их основные характеристики.

Апробация работы

Результаты исследований технологий использованы УГП «Инженерный центр «Луч» при внедрении научно-технической продукции по договору с Департаментом мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения Министерства сельского хозяйства Российской Федерации за № 20-01-ЗВ от 10.01.2001г.

Основные результаты исследований докладывались на заседаниях научно-технических конференций, проводимых ежегодно в Московском государственном университете природообустройства в период 1997-2008 гг, а также в 2007 г. на международных конференциях в Московском государственном горном университете (МГГУ).

Основные теоретические положения диссертации и разработанные элементы конструкции скрепера-планировщика (гидросистема и лазерно-программная система автоматического управления) прошли апробацию в рисосеящих хозяйствах РГПЗ «Красноармейский» и ЗАО «Агрофирма «Полтавская» Краснодарского края.

Практическая ценность исследований

На основе выдвинутой концепции универсальной землеройно-планировочной машины автором разработана конструкторская документация на скрепер-планировщик СП – 4,0 и СП – 4,0А, по которой заводом Ставропольского края ФБУ ИК-2 изготовлены опытные образцы. Первый образец СП-4,0 успешно прошел заводские и приемо-сдаточные испытания и используется в настоящее время при планировке рисовых чеков в хозяйстве Краснодарского края.

Конструкция разработанного скрепера-планировщика защищена патентом на полезную модель, подготовлена заявка на полезную модель усовершенствованной конструкции машины.

По результатам рекомендаций диссертационной работы изготовлены и успешно прошли полевые испытания опытные образцы лазерно-программной системы автоматического управления с гидроблоком в хозяйствах Краснодарского края.

На защиту выносятся:

  1. Методика статистической оценки неровностей поверхности рисовых чеков в трехмерном ее представлении,
  2. Обобщенные статические характеристики микрорельефов рисовых чеков,
  3. Результаты выбора вида планировочных работ и типа землеройно-планировочных машин,
  4. Разработанные конструкции универсальной планировочной машины - скрепера-планировщика,
  5. Разработанные физические модели скрепера-планировщика и результаты их лабораторных исследований,
  6. Комплексный технологический процесс съемки, проектирования и планировки рисовых чеков и контроля точности спланированной поверхности.
  7. Усовершенствованная многофункциональная лазерно-программная система автоматического управления (ЛПСАУ) высотным положением рабочего органа скрепера-планировщика и результаты ее лабораторных и полевых исследовательских испытаний.
  8. Технико-экономические характеристики скрепера-планировщика с ЛПСАУ.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 150 страницах и содержит 32 таблицы, 56 рисунков, список используемой литературы из ______ наименований и приложений на ______ страницах

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполнения диссертационной работы, сформулирована цель и задачи для ее достижения, научная новизна исследований и практическая ценность рассматриваемой работы.

В первой главе проводится анализ современного состояния комплекса планировочных работа на рисовых чеках.

Известно, что от точности планировки рисовых чеков зависит урожайность риса и расход поливной воды. Основным критерием оценки точности планировки принято считать среднеквадратические отклонения высот поверхности рисовых чеков в точках их квадратов относительно средней горизонтальной плоскости. Наглядно приведенные данные представлены на рисунке 1. Анализируя построенные зависимости урожайности риса Yi можно видеть их общий характер, проявляющийся в снижении урожайности с ростом среднеквадратических отметок поверхности рисовых чеков i. Осредненные значения получены при точности планировки в пределах 2-3, 3,5-5, 6-13 см. Графическая зависимость этих значений Yср построена на рисунке 1, которая имеет также тенденцию снижения урожайности от среднеквадратических отметок как это изображено на других линиях Y1- Y4.

Зависимости расхода воды Q имеют обратный характер, т.е. с увеличением среднеквадратических отметок наблюдается рост расхода воды.

 Зависимости урожайности риса-0
Рисунок 1 - Зависимости урожайности риса Уi и расхода воды Qi от среднеквадратических отклонений i поверхности рисовых чеков по данным: Y1- Величко Е.Б. и Шумакова Б.Б., Y 2- Крымского СХИ, Y 3- ИЦ «Луч», Y 4- Попова В.А., Y ср - Осредненные значения.

Таким образом, из представленных зависимостей следует, что для получения наибольшей урожайности риса Yмах и наименьшего расхода воды Qмин нужна точная планировка в пределах ±3 см.

Многолетними наблюдениями ИЦ «Луч» установлено, что после проведения точной планировки с течением времени происходит искажение спланированной поверхности чеков. Это иллюстрируется ниже рисунком 2, где показана динамика роста среднеквадратических отклонений в зависимости от времени эксплуатации чеков.

Не могут в принципе обеспечить планировку под горизонтальную плоскость из-за отсутствия системы автоматического управления. После проходов длиннобазового планировщика образуется сглаженная поверхность земли с длинными неровностями, превышающими более чем в 2 раза длину базы машины. Планировка под горизонтальную плоскость с точностью ±3 см может выполняться землеройно-планировочными машинами с лазерным управлением

На том же рисунке 12 построена зависимость потерь урожайности риса У с годами эксплуатации чеков без проведения ежегодной точной планировки. Потери урожайности будут эквивалентны потенциальной прибавке урожайности риса.

Как видно из этой зависимости и рисунка 1, после первого года эксплуатации потери урожайности достигают 19%, а за 4 года без проведения точной планировки 50 %.

В последние годы точная планировка практически не проводится. Проведенные ИЦ «Луч» обследования показали, что состояние поверхности рисовых систем не соответствует современным требованиям и почти 41 % рисовых чеков нуждаются в точной планировке. При этом хозяйства не дополучают около 26 % урожая риса и потребляют примерно на 33 % больше поливной воды.

Поэтому одной из главных задач повышения урожайности риса и экономии поливной воды является проведение точной планировки на всей площади посевов риса.

Остается неясным как часто следует проводить точную планировку рисовых чеков, и какими критериями нужно руководствоваться при выборе типа землеройно-планировочных машин с лазерным управлением.

 Динамика роста-1
Рисунок 2 - Динамика роста среднеквадратических отметок и потерь урожайности риса в зависимости от времени эксплуатации чеков.

Планировка рисовых чеков представляет собой сложный комплекс последовательных и неразрывно связанных между собой различных работ: предварительная вертикальная съемка поверхности земли, составление по данным съемки проектов планировочных работ, планировка поверхности земли по составленному проекту, контроль точности спланированной поверхности.

В настоящее время вертикальная съемка поверхности земли осуществляется, как правило, с применением широко распространенных оптических нивелиров.

 Схема автонивелира АН-1 -2  Схема автонивелира АН-1 -3
Рисунок 3 - Схема автонивелира АН-1 Рисунок 4 - Схема съемки чека автонивелиром АН-1.

Существуют также другие методы геодезических измерений, основанные на использовании оптических и электронных теодолитов, тахеометров, GPS-оборудования (Global Positioning System-Глобальная Система Позиционирования.

Более перспективным средством нивелирования является лазерный автонивелир АН-1, предназначенный для автоматической вертикальной съемки поверхности земли, проведения в полевых условиях экспресс оценки неровностей и оперативного определения проектной отметки плоскости чека.

Схема автонивелира АН-1 изображена на рисунке 3. Автонивелир работает совместно с лазерным передатчиком 2, который устанавливается на штативе 1 и формирует круговую опорную горизонтальную плоскость 3. Автонивелир состоит из лазерного приемника 4, закрепляемого на верхнем конце штока электромачты 5, датчика пути 6, контроллера 7 с блоком памяти и соединительных кабелей 8 с коллектором 9. Автонивелир монтируется на самоходном шасси 10 (Т-16М). В качестве передатчика используются вышеупомянутые модели от лазерных нивелиров.

Принцип работы автонивелира основан на автоматическом удержании центра лазерного приемника на лазерной опорной плоскости, формируемой лазерным передатчиком, и измерении вертикальных перемещений приемника в процессе движения транспортного средства по поверхности земли.

В процессе движения транспортного средства по участку поля все перемещения штока электромачты, равные высотным отметкам съемки, автоматически записываются через 20 м пути и хранятся в памяти контроллера, куда одновременно передаются и записываются сигналы от датчика пути. В процессе работы автонивелир перемещается по полю от его угла по вынесенным параллельным створам челночным способом и осуществляет автоматическую запись высотных отметок поверхности земли относительно лазерной опорной плоскости (рисунок 4).

Основные недостатки вертикальной съемки с применением автонивелира АН-1:

значительный объем подготовительных трудоемких работ (разбивка плановой основы съемки, ручная расстановка и сбор множества вешек, вынос проектной отметки вручную с забивкой временного репера),

а б

Рисунок 5 – Проект выборочной планировки рисового чека: а) - картограмма микрорельефа чека, б) – схема перевозки грунта


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.