Обоснование рациональных составов и режимов работы экспериментальных почвообрабатывающих и посевных агрегатов для условий приобской зоны алтайского края

На правах рукописи

Бочаров ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ

обоснование РАЦИОНАЛЬНЫХ СОСТАВОВ

и режимов работы экспериментальных

почвообрабатывающих и

посевных агрегатов ДЛЯ УСЛОВИЙ Приобской зоны Алтайского края

05.20.01-"Технологии и средства механизации

сельского хозяйства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул – 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет» (ФГОУ ВПО АГАУ).

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Беляев Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Земсков Виктор Иванович

доктор сельскохозяйственных наук

Усенко Владимир Иванович

Ведущая организация – государственное научное учреждение «Алтайский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» СО РАСХН (ГНУ АНИИСХ СО РАСХН)

Защита состоится 6 октября 2006 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 220.002.04 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет», (Российская федерация, 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке в ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «_1__» сентября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Бец А.К.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Разнообразие почвенных, природно-климатических условий предопределяет необходимость зонального подхода к разработке системы мер повышения эффективности и устойчивости земледелия. В рамках зональных технологий энерго-ресурсосбережения каждое хозяйство должно осваивать свою индивидуальную систему мер, на каждое поле иметь дифференцированный, применительно к нему, агрокомплекс.

Существующие методики расчетов, позволяющие определять составы и режимы работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов при возделывании сельскохозяйственных культур, не полностью удовлетворяют условиям конкретного поля, а также совокупности полей определенной зоны использования.

Поэтому разработка эксплуатационных требований к составам и режимам работы перспективных МТА для реализации технологий энерго-ресурсосбережения в условиях Приобской зоны Алтайского края с учетом минимума энергозатрат, качественного выполнения технологических операций и достижения максимальной урожайности зерновых культур является актуальной проблемой. Работа выполнялась согласно плану научных исследований Алтайского государственного аграрного университета и договоров с промышленными предприятиями края.

Цели и задачи исследований. Цель работы - повышение эффективности технологии возделывания пшеницы с использованием перспективных почвообрабатывающих и посевных агрегатов для условий Приобской зоны Алтайского края.

В соответствии с этим решались следующие задачи:

1. Обосновать рациональные составы и режимы работы МТА на базе тракторов «Кировец» и «Беларусь» для предпосевной обработки почвы и посева.
2. Провести сравнительные энергетические, агротехнические оценки работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов.
3. Выявить влияние отдельных технологических факторов на агрофизические свойства почвы и формирование урожая пшеницы.
4. Дать технико-экономическую оценку эффективности внедрения технологии возделывания пшеницы с использованием рекомендуемых почвообрабатывающих и посевных агрегатов для условий Приобской зоны Алтайского края.

Научная новизна исследований состоит в комплексной оценке влияния отдельных технологических факторов на формирование урожая пшеницы.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-практической конференции "Механизация сельскохозяйственного производства и переработка сельскохозяйственной продукции" сотрудников и аспирантов ИТАИ, АГАУ в 2003 году, на научно-практической конференции "Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве" АГАУ в 2005 году и международной научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» АГАУ в 2006 году.

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в семи научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация включает оглавление, введение, пять глав основной части, заключение, библиографический список из 120 наименований, в т.ч. 3 иностранных источника и 6 приложений. Работа изложена на 143 странице машинописного текста, включает 32 рисунка и 21 таблицу. Приложения составляют 68 страниц.

Основные положения выносимые на защиту:

• результаты сравнительной энергетической и агротехнической оценки базовых и экспериментальных почвообрабатывающих и посевных агрегатов;
• результаты экспериментальных исследований по оценке влияния технологических факторов при использовании агрегатов на агрофизические свойства почвы и формирование урожая пшеницы;
• рациональные параметры и режимы работы экспериментальных почвообрабатывающих и посевных машин-орудий с колесными тракторами «Кировец» и «Беларусь» в условиях Приобской зоны Алтайского края.

В первой главе «Состояние вопроса» рассмотрены основные направления совершенствования технологий и системы машин для возделывания зерновых культур в Алтайском крае. Приведены агротехнологические требования к выполнению основных видов полевых работ, изложены методы оценки влияния почвенно-климатических и технологических факторов на формирование урожая пшеницы, особенности взаимодействия машинно-тракторных агрегатов с почвой и методы оценки их эффективности.

На основании анализа систем земледелия выявлена необходимость полного и всестороннего учета конкретных местных условий при разработке и освоении систем земледелия, которую неоднократно подчеркивали в своих трудах такие выдающиеся ученые, как Д.И. Менделеев, А.Н. Энгельгардт, И.А. Стебут, К.А. Тимирязев, А.А. Измаильский.

Созданию теоретических основ функционирования почвообрабатывающих и посевных машинно-тракторных агрегатов, вопросам совершенствования конструкций сельскохозяйственных машин, оптимизации параметров их рабочих органов и режимов функционирования посвящены труды Л.Е. Агеева, Г.В. Веденякина, В.И. Виноградова, Б.Г. Волкова, А.П. Грибановского, Ф.С. Завалишина, В.С. Красовских, В.И. Беляева, В.И. Мяленко, А.С. Павлюка, В.Д. Саклакова, В.Ф. Семенова, А.В. Николаенко, и других исследователей.

Анализ исследований позволяет сделать заключение, что недостаточно внимания уделяется согласованию параметров почвообрабатывающих и посевных машин-орудий при агрегатировании с энергонасыщенными тракторами, режимов их эксплуатации с позиций улучшения качественных показателей почвообработки и посева, повышения урожайности возделываемых культур применительно к зональным условиям работы МТА.

Во второй главе «Теоретические исследования» в результате анализа многочисленных результатов тензометрирования машинно-тракторных агрегатов в различных зонах края выявлены общие закономерности изменения энергетических показателей.

На основе обобщения опытных данных тяговых испытаний современных почвообрабатывающих и посевных агрегатов предлагается обобщенная математическая модель обоснования составов и режимов работы машинно-тракторных агрегатов (МТА), как системы взаимодействий "почва-орудие-трактор".

На входе в рассматриваемую систему взаимодействий принимаем значения рабочей ширины захвата агрегата, технологически заданной глубины обработки почвы и рабочей скорости движения.

Выходным оценочным показателем, характеризующим величину энергозатрат на агрегатирование машины, является тяговое усилие на крюке трактора при различных условиях эксплуатации (характеристиках исходного состояния почвы: плотности, твердости, влажности) и параметрах рабочих органов машин.

Отличительной особенностью предлагаемой модели является возможность учета влияния на выходные показатели МТА не только составов агрегатов, но и удельных весовых характеристик машин-орудий, агрегатируемых с тракторами.

нами введены статистические оценки коэффициентов и (см. стр. 7), получаемые опытным путем.

Изменчивость загрузки трактора по тяге от поля к полю характеризуем статистиками величин коэффициентов и , определяющими соответственно изменение нагрузки на крюке трактора, приходящейся на единицу эксплуатационного веса машины при рабочей скорости движения агрегата, приближающейся к нулю, и затрат на выполнение технологического процесса при различных параметрах и режимах работы МТА.

Из технико-экономических показателей рассматриваем величины чистой производительности агрегатов, расхода топлива на единицу обработанной площади и эксплуатационных затрат.

В качестве ограничений принимаем значения диапазона агротехнически допускаемых скоростей движения агрегатов с точки зрения качества выполнения технологического процесса, а также максимальное значение допускаемой величины буксования движителей трактора.

Уравнение связи средней нагрузки на крюке трактора и совокупности исследуемых факторов имеет вид:

(1)

где - математическое ожидание коэффициента пропорциональности, характеризующего величину нагрузки, приходящейся на единицу эксплуатационного веса машины при рабочей скорости движения агрегата, приближающейся к нулю;

-эксплуатационный вес машины, кН;

- математическое ожидание коэффициента пропорциональности, учитывающего изменение тяговых энергозатрат на выполнение рабочего процесса, кНс2/м4;

- математическое ожидание глубины обработки почвы, м;

- рабочая ширина захвата агрегата, м;

- математическое ожидание рабочей скорости движения, м/с.

В результате обработки опытных данных экспериментальных исследований почвообрабатывающих и посевных агрегатов, проведенных в различных почвенно-климатических зонах Алтайского края, получены статистики изменения коэффициентов и (см. табл. 1).

Таблица 1

Статистики изменений коэффициентов и по результатам тяговых

испытаний почвообрабатывающих и посевных агрегатов в Алтайском крае

Показатель	n	m	-95%	+95%		%	ст. ош.
Почвообрабатывающие агрегаты
1. Коэффициент	41	1,02	0,47	1,57	0,52	51	0,21
2. Коэффициент	41	1,58	1,28	1,88	0,29	18	0,12
Посевные агрегаты
1. Коэффициент	43	0,38	0,27	0,49	0,03	8	0,04
2. Коэффициент	43	1,07	0,59	1,56	0,11	10	0,20

Примечание:

n – количество замеров;

m – среднее значение соответствующего показателя;

-95%, +95% - доверительный интервал;

– стандартное отклонение;

– коэффициент вариации.

На основе анализа отечественных и зарубежных почвообрабатывающих и посевных машин установлено, что удельный вес машин-орудий для сплошной предпосевной обработки почвы и рядового посева зерновых культур, семян и удобрений, на единицу ширины захвата при принятом 5% уровне значимости изменяется в следующих пределах (см. табл. 2).

Таблица 2

Статистики удельного веса почвообрабатывающих и посевных машин

Показатель	n	m	-95%	+95%	ст. ош.
1	2	3	4	5	6
Почвообрабатывающие машины
1. Удельный вес культиватора, ,кН/м	20	3,48	3,06	3,89	0,20

Продолжение таблицы 2

1	2	3	4	5	6
Посевные машины
1. Удельный вес сеялки , кН/м	20	2,48	2,37	3,32	0,23
2. Удельный вес семян и удобрений, , кН/м	20	1,78	1,59	2,01	0,11