Обоснование параметров и режимов работы выравнивателя-уплотнителя для предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Никифоров Максим Викторович

• Никифоров Максим Викторович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Никифоров Максим Викторович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Народно-хозяйственное значение возделывания мелкосеменных сельскохозяйственных культур

1.2 Тенденции и перспективы развития почвообрабатывающих машин и рабочих органов для предпосевной обработки почвы

1.3 Анализ теоретических исследований

1.4 Цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Модель взаимодействия «внешняя среда - выравниватель-уплотнитель - почва»

2.2 Взаимодействие выравнивателя-уплотнителя, как отдельного рабочего органа

2.3 Исследование динамики выравнивателя-уплотнителя

2.4 Реологическая модель взаимодействия рабочего органа с почвой

2.5 Вероятностно-статистическое определение процесса качественной деформации почвенных агрегатов

2.6 Выводы по разделу

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЫРАВНИВАТЕЛЯ-УПЛОТНИТЕЛЯ ПОЧВЫ

3.1 Методика выполнения рекогносцировочных исследований

3.2 Методика проведения лабораторных исследований

3.3 Методика определения свойств почвы в лабораторных условиях

3.4 Методика полевого опыта

3.5 Выводы по разделу

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 100 4.1 Результаты и анализ рекогносцировочных исследований

4.2 Определение качественной деформации почвенных агрегатов

4.3 Определение плотности почвы в полевых условиях

4.4 Измерение степени изменения шероховатости почвы

4.5 Результаты определения технологических свойств почвы

4.6 Определение качества заделки высеваемого материала

4.7 Определение полевой всхожести

4.8 Энергетическая оценка работы комбинированного агрегата БМКА - 3,0 В

4.9 Выводы по разделу 124 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 127 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 137 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров и режимов работы выравнивателя-уплотнителя для предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В современных условиях импортозамещения одним из основных направлений развития страны является независимость от продукции зарубежных стран. В стратегии и концепции развития сельскохозяйственного машиностроения особое внимание уделено производству техники, обеспечивающей качественное проведение технологических операций по предпосевной обработке почвы. Особенно остро вопрос стоит при обосновании параметров конструкции и технологических режимов рабочих органов для подготовки почвы под посев стратегических сельскохозяйственных культур - льна-долгунца, ярового рапса, отнесённых к мелкосеменным, по геометрическому признаку. Биологической особенностью мелкосеменных культур является высокое требование к поверхностному горизонту почвы в предпосевной период, что обуславливает равномерное распределение семян, дружность всходов и снижение вегетационного периода. Таким образом, тема, посвященная обоснованию параметров конструкции и технологических режимов работы выравнивателя-уплотнителя для предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур, является актуальной, особенно в условиях точного или адаптивно-ландшафтного земледелия.

Степень разработанности темы. Фундаментальный вклад в теорию и практическую реализацию вопросов по обоснованию рабочих органов внёс основоположник земледельческой механики академик В.П. Горячкин. В следующих работах данные вопросы раскрывались его последователями: В.А. Желиговским, П.Н. Бурченко, Г.Н. Синеоковым, А.С. Кушнарёвым, П. Лазар, А. Куленом, И.В. Горбачёвым и продолжаются по настоящее время в трудах Я.П. Лобачевского, М.Н. Чаткина, М.М. Ковалёва, В.И. Старовойтова, В.А. Овчинникова и других. Решение задач управления процессом деформации почвы рассмотрены не в полной мере ввиду широкого спектра свойств почв, а также почвообрабатывающих агрегатов,

применяемых при её предпосевной обработке. Обоснование параметров конструкции, режимов работы выравнивателя-уплотнителя в составе комбинированных машин для предпосевной обработки почвы повысит качественные показатели и урожайность мелкосеменных культур.

Цель исследования. Повысить качество предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур путём обоснования технологических режимов работы и параметров конструкции выравнивателя-уплотнителя.

Задачи исследований:

1. Выполнить анализ состояния вопроса взаимодействия выравнивателя-уплотнителя для предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур.

2. Обосновать теоретически технологические режимы работы и параметры конструкции выравнивателя-уплотнителя для предпосевной обработки почвы под мелкосеменные культуры.

3. Определить физико-механические и технологические свойства почвы после прохода выравнивателя-уплотнителя.

4. Подтвердить результатами сравнительных производственных исследований обоснованность применения выравнивателя-уплотнителя почвы при возделывании мелкосеменных культур в составе почвообрабатывающего агрегата.

5. Оценить технико-экономическую эффективность применения выравнивателя-уплотнителя для предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур.

Объект исследований. Технические средства для предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур.

Предмет исследований. Взаимосвязь технологических режимов работы и параметров конструкции выравнивателя-уплотнителя с учётом исходных свойств почвы.

Научная новизна исследования заключается в разработке научно обоснованной конструкции выравнивателя-уплотнителя, обеспечивающего повышение качества подготовки почвы при возделывании мелкосеменных культур. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ №2 181973.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в предложенных математических моделях взаимодействия выравнивателя-уплотнителя с почвой и обеспечивающего её качественную предпосевную обработку при возделывании мелкосеменных культур. Экспериментально обоснованы оптимальные параметры конструкции выравнивателя-уплотнителя. Предложены рекомендации по предпосевной обработке почвы при возделывании мелкосеменных культур в условиях Нечерноземной зоны, в том числе при освоении залежных земель.

Методология и методы исследований. При выполнении теоретических исследований применялся метод системного анализа, положения теоретической и земледельческой механики, математического моделирования и анализа с применением пакета компьютерных программ. Экспериментальные исследования проведены с применением общих и частных методов выполнения лабораторных исследований и полевого опыта.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты системного анализа теоретическо-экспериментальных исследований качественной предпосевной обработки почвы под мелкосеменные культуры.

2. Теоретически обоснованные технологические режимы работы и параметры конструкции выравнивателя-уплотнителя для предпосевной обработки почвы под мелкосеменные культуры.

3. Результаты измерений физико-механических и технологических свойств почвы после прохода выравнивателя-уплотнителя.

4. Результаты сравнительных производственных исследований выравнивателя-уплотнителя при возделывании мелкосеменных культур в составе почвообрабатывающего агрегата.

5. Экономическое обоснование результатов исследования предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосеменных культур с применением выравнивателя-уплотнителя.

Степень достоверности полученных результатов. Подтверждается частными элементами расчёта в рамках земледельческой механики с применением современных технических средств, а также программного обеспечения для проведения измерений и обработки данных. Полученные результаты теоретических исследований с достаточной степенью точности подтверждаются экспериментальными данными при выполнении лабораторно-полевых экспериментов и производственных исследований.

Апробация работы. Основные результаты исследований рассмотрены и одобрены на научно-практических международных конференциях в ФГБОУ ВО Тверская ГСХА, 2016-2018 гг., г. Тверь; на II Международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Горячкинские чтения», посвященной 150-летию со дня рождения академика В.П. Горячкина, апрель 2018 г., ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева; на Международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, посвящённой 175-летию со дня рождения К.А. Тимирязева, декабрь 2018 г., ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева; на Всероссийском конкурсе лучших работ «Золотая Осень -2018», октябрь 2018 г., г. Москва; на Всероссийском конкурсе «Инженер года 2018», февраль 2018 г., г. Москва; на выставке «Молодой изобретатель-рационализатор 2018», май 2018 г., г. Тверь; на XV специализированной выставке «Изобретатель и рационализатор 2018», октябрь 2018 г., г. Тверь; на 9-й Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве», май 2018 г. ФГБНУ ФНАЦ ВИМ; на X Международной научно-практической конференции «Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК» июнь 2018 г. в ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических

исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса», г. Москва; на форуме «Всероссийский день фермера» июнь 2018 г., г. Тверь; за круглым столом, проводимым АО «НПО «Андроидная техника» май 2018 г., в ФГБОУ ВО Тверской ГМУ Минздрава России.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 печатных работ, в том числе: 5 в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК РФ, 1 монография, получен 1 патент РФ. В работе использованы материалы, а также результаты собственных исследований, полученных лично автором.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения и предложений производству, списка используемых источников и приложений. Объём диссертации - 221 страница, содержит 52 рисунка, 12 таблиц, список используемых источников из 175 наименований.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Народно-хозяйственное значение возделывания мелкосеменных сельскохозяйственных культур

Возделывание таких сельскохозяйственных культур, как лён-долгунец, конопля, яровой рапс всё большее распространение получает при освоении новых и залежных земель, в том числе на Дальнем Востоке, Амуре, Алтае и других областях Российской Федерации [47, 135].

Начиная с конца 90 - х годов прошлого века значительное количество площадей было занято под яровой рапс, что вызвано нарастающей потребностью исследований вопросов по альтернативным источникам энергии, в том числе при рассмотрении энергетических характеристик функционирования двигателей внутреннего сгорания [98].

Техническая конопля также продолжает своё широкое развитие в регионах России. Учёными разработаны новые сорта с низким содержанием наркотических веществ, которые также возможно использовать не только в технических потребностях, но и в медицине. Как отметил в своём выступлении Пётр Александрович Чекмарёв [149] - директор Департамента растениеводства, механизации, химизации и защиты растений: «Очевиден стратегический потенциал конопли как культуры, способной со временем вновь занять прочное место в различных отраслях промышленности, заменить импортные аналоги и стать экспортной единицей на мировом торговом рынке».

Отмечается, что развитие производства и переработки мелкосеменных культур актуально не только для России, но и зарубежных стран - Франции, Голландии, Канады, Китая, Монголии [26, 46]. Последние события на политической арене подчёркивают актуальность возделывания льна-долгунца и в других государствах, где, не смотря на происходящие политические прения, продолжают исследовать процессы взаимодействия

рабочих органов с почвой [2]. Семенной материал льна-долгунца, как универсального растительного средства, заслуживает признание на протяжении вековой давности в Сирии, Египте, Палестине и других странах.

Следовательно, тема, направленная на исследование технологических процессов, связанных с комплексом технологических операций по возделыванию мелкосеменных сельскохозяйственных культур, является актуальной на современном этапе развития сельскохозяйственного производства отечественного и зарубежного рынков.

1.1.1 Биологические особенности возделывания мелкосеменных культур

Известно, что по ряду признаков, в том числе по геометрическим параметрам лён-долгунец, конопля, яровой рапс, клевер и другие сельскохозяйственные культуры отнесены к мелкосеменным. Анализ выполненных исследований [14, 47, 66, 67, 174] показал, что на урожайность мелкосеменных культур влияет существенное количество внешних факторов: сортовые качества семенного материала [136, 137, 166], используемая система удобрений и обработки почвы [16, 17, 21, 112, 132, 170], принятые способы уборки [20, 28, 60, 122].

Принимая критерии качества подготовки почвы, в работах [83, 136, 137, 138] откликом является значение полевой всхожести возделываемых сельскохозяйственных культур. Качественно обработанная почва в предпосевной период позволяет в установленные сроки осуществить посев без дополнительных технологических операций.

Особенностью возделывания мелкосеменных культур в ранневесенний период является создание оптимальных условий для произрастания. Так, в работах [58, 71, 75, 173, 175] отечественных, зарубежных исследователей существенное внимание обращается на создание начальных характеристик для произрастания высеваемого материала - необходимый водно-воздушный и тепловой режимы, оптимальное структурообразование, отсутствие произрастающей сорной растительности и почвенных комков, превышающих

предельно допустимые значения по размерам максимального диаметра. Поверхностный почвенный горизонт на примере подготовленной почвы под посев льна-долгунца и ярового рапса [156] должен соответствовать следующим условиям (рисунок 1.1).

Воздух ^^^____ у^^ 1 ^ / \ РоОнхпж

Теп/ю-Яодно-Зоздушии рехип \ \ Рш/ьй Ьерхиии слой

Ктищшр £тшнпйхвн1в \ [Ушяое сенетое юх2 Зптгн ппч№шт — —

Рисунок 1.1 - Требуемое состояние поверхностного почвенного горизонта при подготовке почвы под мелкосеменные культуры

На основании изображённой схемы установлена поверхностная часть, выделяемая, в зависимости от области исследований, как семенное ложе, поверхностный слой толщиной пять сантиметров или поверхностный горизонт почвы. Слои поверхностного горизонта почвы условно разделены на уплотнённое семенное ложе и рыхлый верхний слой. Отсутствие конкретных значений глубины расположения слоёв не дает полного представления о требуемой структуре почвенного горизонта, нарушение которых приводит к неравномерности прохождения капиллярной влаги и питательных элементов, снижению дружности прорастания семян.

Имея небольшие геометрические характеристики, мелкосеменные культуры особенным образом относятся к качеству подготовки поверхностного горизонта. Причём, качественно подготовленная почва позволяет улучшить не только равномерное распределение высеваемого

материала, но и улучшить водно-воздушный, тепловой режим и обеспечить доступность питательных элементов в почвенном слое. Уплотнённое семенное ложе способствует подтоку влаги из нижележащих слоёв, обеспечивая набухание семенного материала и повышая полевую всхожесть с сокращением вегетационного периода.

Поскольку основными исходными условиями, характеризующими качественно подготовленные свойства почвы, являются непосредственно возделываемая культура, то обратимся к исследованию исходных требований предъявляемых при проведении предпосевной обработке почвы при возделывании мелкосеменных культур.

1.1.2 Технологическое обоснование качественной обработки почвы под мелкосеменные культуры

Достаточное количество требований на базовые технологические операции и агротехнических требований, касающихся основных этапов предпосевной обработки почвы отражено в научно - технической литературе [4, 16, 67]. Однако отмечается, что особенное внимание уделяется агротехническим требованиям на базовые машинные технологии при возделывании зерновых культур, размеры семян которых достигают от 30,0 до 60,0 мм. Данные геометрические размерные характеристики позволяют заделывать высеваемый семенной материал на глубину до 40,0... 60,0 мм, что недопустимо при посеве мелкосеменных культур.

На основании многолетних лабораторно-полевых и производственных исследований, совместно с учёными и производителями сельскохозяйственной продукции, разработаны рекомендации для предпосевной обработки почвы под мелкосеменные культуры, акцентируя внимание на обязательной технологической операции финишной обработки почвы - её выравнивании, с учётом условий функционирования [172].

В результате проведенных аналитических исследований параметров качества предпосевной подготовки почвы [43, 58, 82, 145, 155, 159], основываясь на агротехнических требованиях [4, 10, 120], отмечается

небольшой перечень требований к техническим средствам для предпосевного выравнивания. Указывается, что назначением выравнивания является планирование поверхностного слоя перед посевом зерновых и пропашных культур на не подверженных эрозии почвах. По агросрокам отмечается применение выравнивания после культивации или перед посевом. Поверхность почвы должна быть ровной в стыках и междурядьях, причём отклонение пониженных и повышенных мест допускается в пределах 30,0 мм. Уплотнение почвы не должно превышать 1,3 г/см . Поскольку размеры мелкосеменных культур имеют значения не более 3,0 мм, то следует обосновать проведение технологической операции выравнивания с точки зрения технологического процесса в целом.

Подготовленная почва под мелкосеменные культуры предусматривает применение соответствующего комплекта рабочих органов, обеспечивающих создание оптимальных условий для произрастания (рисунок 1.2).

1.2 семена 1X2

Рисунок 1.2 - Строение почвенного горизонта, необходимое по агротехническим требованиям

При этом, разнообразие способов для формирования соответствующего строения почвенного горизонта диктуется характеристиками возделываемой сельскохозяйственной культуры, техническим обеспечением и выбранной технологией возделывания. Однако использование необходимого комплекта рабочих органов должно быть обосновано с учётом требований к ресурсосбережению.

На основании представленной схемы подготовки почвенного горизонта к посеву следует отметить, что существующие инновационные рабочие органы [28, 42, 43, 79, 121, 123] не позволяют в полной мере качественно выполнить технологические операции по подготовке почвы под посев мелкосеменных культур. Также, проведённый анализ представленной схемы указывает на обязательное равномерное расположение высеваемого материала на глубине не более 10,0...30,0 мм, с учётом исходного состояния почвенного профиля. Следовательно, совершенствование технологической операции, а также устройства для её осуществления должно быть обосновано, исходя из обязательного выполнения предъявляемых агротехнических требований (АТТ) для изменения исходного состояния почвы до оптимального строения почвенного профиля.

Для определения технологической схемы и требуемого конструктивного решения для её реализации следует рассмотреть тенденцию развития поверхностей рабочих органов, а также классифицировать известные конструкции по технологическим и эксплуатационным показателям.

При качественно подготовленной выровненной поверхности почвенного слоя равномерно выдерживаются характеристики почвы: исключается образование переувлажнённого слоя [118, 119], улучшаются водно-воздушный и тепловой режимы. Некачественная предпосевная обработка почвы приводит к отклонению от установленной глубины посева, что может привести к изреженности всходов. Глубокая заделка семян приводит к всходам ослабленных растений, а часть ростков погибнет. Не достаточный контакт семя с почвой снизит количество поступаемой влаги и питательных веществ затрудняя их прорастание. Исключение гребнистости почвы позволяет ускорить достижение почвой физически спелого состояния, что в дальнейшем сокращает сроки посева возделываемых мелкосеменных культур, таких как однолетние и многолетние травы, технические и прядильные культуры.

Соответствие качественно подготовленной почвы предъявляемым АТТ, с учётом повышения производительности, снижения энергоёмкости технологического процесса, а также металлоёмкости конструкции рабочего органа позволит не только повысить урожайность, но и сократить удельные затраты на необоснованный перерасход семян и последующую уборку урожая. Способы выравнивания поверхности почвы зависят от зональных, природно-климатических, производственных условий и особенностей возделываемых мелкосеменных культур [2, 3, 10, 14]. В соответствии с требованиями нормативно-технической документации [34, 35, 38, с. 4 - 9] к технологическому процессу предпосевной подготовки почвы относятся следующие технологические операции: боронование; культивация; прикатывание; шлейфование; малование; планировка почвы.

На основании анализа источников научно-технической информации [14, 28, 30, 43, 63, 67, 120, 124, 150, 156] установлены следующие АТТ на отдельные технологические операции. Отклонение средней фактической глубины обработки для мелкосеменных культур составляет не более + 0,5 см; высота гребней не более 2,0 см; выворачивание нижних влажных слоев почвы, огрехи и необработанные полосы не допускаются; в обработанном слое допускаются комки почвы размером по наибольшему диаметру до 2,5 см - не более 80,0 %, от 5,0 до 10,0 см - не более 10,0 %, наличие комков больше 10,0 см не допускается (рисунок 1.3).

Глубина заделки семян зависит от размера семян, состояния, структурного и механического состава почвы, способа посева. Для средних и крупных семян трав на легких и средних минеральных почвах глубина заделки составляет 2,0...3,0 см, для мелких, к которым относятся семена: клевера, тимофеевки луговой, лядвенец рогатого, двукисточника тростникового, полевицы гигантской, 0,5...1,5 см, на тяжелых заплывающих почвах глубина заделки семян уменьшается, крупные семена трав заделывают на 1,5...2,0 см, мелкие на 0,5 см.

Рисунок 1.3 - Схема расположения семян мелкосеменных культур при посеве

Анализ биологических особенностей произрастания семян мелкосеменных культур [31, 40, 108] показал, что глубина заделки семян составляет не более 1,5...3,0 см. Очевидно, что выравнивание поверхности является важной технологической операцией, выполняемой как в предпосевной период, так и при посеве мелкосеменных культур.

Следовательно, при разработке технологических агроприёмов предпосевной обработки почвы под мелкосеменные культуры требуется разработать технологические решения перемещения почвенных агрегатов, позволяющих деформировать комки почвы более 50,0 мм, оставшиеся после боронования или локального прикатывания, устранить гребни на поверхности почвы и уменьшить распределение неровностей в продольном и поперечном направлении, уплотнить семенное ложе почвы, а также предложить конструктивные решения реализации данной технологической операции.

Ввиду того, что обработка почвы в предпосевной период нацелена на решение ряда задач технологического, энергетического характера, без снижения экологичности процесса, то необходима оперативная и качественная обработка поверхностного слоя, уничтожение растений сорняков, заделка высеваемых минеральных удобрений, а также оптимальная деформация почвенных агрегатов до агрономически ценного состояния, доведение микрорельефа до оптимального. Создание условий для качественной заделки семян возделываемых сельскохозяйственных культур на глубину в пределах 1,5.3,0 см.

Исследованиями вариантов технологических процессов занималось достаточное количество исследователей - Канарёв Ф.М., Мазитов Н.К., Чаткин М.Н., Купряшкин В.Ф., Рембалович Г.К., Овчинников В.А. и др.

В работах Матюхина А.П. [169], Сухопаловой Т.П., Понажёва В.П., Петушкова Д.П, Рула Д.М., Голубева Д.А. отражены основные рекомендации для предпосевной обработки почвы под лён-долгунец, яровой рапс и другие мелкосеменные культуры. Однако технологическая операция выравнивания поверхностного горизонта в работах не нашла соответствующего отражения.

Применение ротационных выравнивающих рабочих органов [70, 79, 133, 157] приводит к повышенной энергоёмкости вследствие использования дополнительных элементов-гидромоторов, вибрационных плит, нацеленных на исключение негативного отклика - трещинообразования, особенно влияющего на последующее распределение высеваемого материала.

Совмещение технологических операций по предпосевной обработке почвы с высевом семян или минеральных удобрений [134] также рассмотрено в достаточном количестве работ. Схема размещения рабочих органов для послойного распределения туков следующая [112, 115] (рисунок 1.4).

Соответственно, качественная предпосевная обработка почвы должна иметь финишную подготовку, реализуемую технологической операцией выравнивания. Причём перераспределение агрономически ценных почвенных агрегатов должно осуществляться не только в горизонтальной, но

и в вертикальной плоскостях. Обязательное условие - выравнивание поверхности и уплотнение поверхностного слоя почвы. Однако степень выполнения отдельно взятого влияния рабочим органом (выравнивание и уплотнение) должна быть взаимоувязана со свойствами почвы и с биологическими особенностями возделываемых сельскохозяйственных культур.

К

Ч к 3 2 1

Рисунок 1.4 - Схема послойного размещения высеваемого материала 1 - Б - образная культиваторная лапа; 2 - туки, распределённые в почве через тукопровод; 3 - заделывающая пластина; 4 - выравнивающее и уплотняющее - заделывающее устройство; 5 - сформированное семенное ложе для

распределения семян

Анализ выполненных работ направлений использования выравнивания позволил установить широкое применение данной системы управления технологической операцией и процессом предпосевной обработки почвы в целом. Начиная от выравнивания почвы при основной обработке почвы и заделкой высеваемого материала [141], заканчивая удалением неровностей поверхности после уборки зерновых культур.

Следовательно, базируясь на требованиях к исходным технологическим процессам [4, 10, 35, 123], а также устройствам для предпосевной подготовки почвы [37, 120] с использованием системного подхода [45] предлагается следующая последовательность выполняемых технологических операций при возделывании мелкосеменных культур

(рисунок 1.5), в зависимости от условий функционирования и применяемых технологий.

Анализ составленной последовательности указывает на то, что исследований, касающихся спектра рабочих органов, в частности выравнивателей для подготовки почвы под зерновые и зернобобовые культуры достаточно, но вместе с тем, обработка почвы под мелкосеменные культуры недостаточно освещена в научно-исследовательских и нормативно-технических информационных источниках.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Никифоров Максим Викторович, 2019 год

- С. 91 - 95.

94. Никифоров, М.В. Оптимизация параметров и режимов работы комбинированного выравнивателя - сошника / М.В. Никифоров // Техника и оборудования для села. - 2018. - № 6. - С. 26 - 28.

95. Никифоров, М.В. Проектирование выравнивателя с учётом свойств почвы / С.Н. Смирнов, В.В. Голубев, М.В. Никифоров // Проблемы и направления развития предприятий АПК: Взгляд молодых учёных. Сборник трудов студентов и молодых учёных. Тверь. - ТГСХА. - 2018. -

C. 130 - 132.

96. Никифоров, М.В. Туманов, И.В. Классификация выравнивателей для предпосевной обработки почвы /И.В. Туманов, М.В. Никифоров //

Проблемы и направления развития предприятий АПК: Взгляд молодых учёных. Сборник трудов студентов и молодых учёных. Тверь. - ТГСХА. -2018. - С. 152 - 153.

97. Никифоров, М.В. Лабораторная установка исследования выравнивателей почвы / Я.В. Черненко, М.В. Никифоров, В.В. Голубев // Проблемы и направления развития предприятий АПК: Взгляд молодых учёных. Сборник трудов студентов и молодых учёных. Тверь. - ТГСХА. -2018. - С. 151 - 152.

98. Никифоров, М.В. Влияние применения метаноло-рапсовой эмульсии на эффективные и экологические показатели работы дизеля Д - 242 / А.А. Иванов, М.В. Никифоров, Е.В. Копаев // Сборник научных трудов международной научно - технической конференции кафедры «Автомобили, тракторы и технический сервис» Института технических систем, сервиса и энергетики. - СПб.: Издательство СПбГАУ. - 2015. -С. 94 - 97.

99. Никифоров, М.В. Выравниватели почвы при посеве трав /

B.В. Голубев, М.В. Никифоров // Инновационные технологии отечественной селекции и семеноводства. Сборник тезисов по материалам II научно - практической конференции молодых учёных Всероссийского форума по селекции и семеноводству «Русское поле» 24 - 25 октября 2018. КубГАУ. 2018. - С. 141 - 143.

100. Никифоров, М.В. Совмещение деформации резания и сжатия при выравнивании почвы / А.В. Кудрявцев, М.А. Сафонов, М.В. Никифоров // Инновационные технологии отечественной селекции и семеноводства. Сборник тезисов по материалам II научно - практической конференции молодых учёных Всероссийского форума по селекции и семеноводству «Русское поле» 24 - 25 октября 2018. КубГАУ. 2018. -

C. 127 - 129.

101. Никифоров, М.В. Оптимизация параметров и режимов работы выравнивателя при заделке высеваемого материала / М.В. Никифоров,

П.В. Морозов, В.В. Голубев и др. // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России. Сборник материалов Всероссийской научно - практической конференции 25 - 26 октября 2018 г. Т. 1. -Пензенский ГАУ. - Пенза. - РИО ПГАК. - 2018. - С. 202 - 205.

102. Никифоров, М.В. Влияние режимов работы выравнивателя на шероховатость почвенного профиля / М.В. Никифоров, П.В. Морозов,

B.В. Голубев // Сборник научных трудов по материалам Международной научно - практической конференции, приуроченной к 65 - летию кафедры агрохимии и физиологии растений Ставропольского ГАУ (г. Ставрополь, СтГАУ, 4 - 5 октября 2018 года). - Ставрополь. - СЕКВОЙЯ. - 2018. -

C. 355 - 358.

103. Никифоров, М.В. Выравниватель почвы / П.В. Морозов, М.В. Никифоров, В.В. Голубев // Сборник научных трудов по материалам Международной научно - практической конференции, приуроченной к 65 - летию кафедры агрохимии и физиологии растений Ставропольского ГАУ (г. Ставрополь, СтГАУ, 4 - 5 октября 2018 года). - Ставрополь. -СЕКВОЙЯ. - 2018. - С. 352 - 354.

104. Никифоров, М.В. Методические рекомендации для определения физико - механических и технологических свойств почвы. / В.В. Голубев, М.В. Никифоров / Тверь. - 2017. - 36 с.

105. Никифоров, М.В. Дистанционное проведение лабораторного эксперимента / Методические рекомендации по дисциплине Основы научных исследования / М.В. Никифоров, В.В. Голубев / Тверь. - 2019. - 18 с.

106. Никифоров, М.В. Машины для предпосевной обработки почвы. Методические рекомендации по самостоятельным работам студентов очной и заочной формы обучения. / В.В. Голубев, М.В. Никифоров, А.В. Кудрявцев и др. / Тверь. - ТГСХА. - 2016. - 24 с.

107. Никифоров, М.В. Повышение эффективности рабочих органов машин для посева льна: Монография / А.С. Фирсов, В.В. Голубев, М.В. Никифоров и др. / Тверь. - Агросфера. - 2018. - 123 с.

108. Никифоров, М.В. Определение критерия качества предпосевной обработки почвы при использовании различных почвообрабатывающих машин / М.В. Никифоров, В.В. Голубев // Вестник ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина». - 2018. - № 6. - С. 11 - 16.

109. Никифоров, М.В. Методика и результаты лабораторных исследований выравнивателя почвы / И.В. Туманов, Я.В. Черненко, М.В. Никифоров // Сборник трудов студентов и молодых учёных «Проблемы и направления развития предприятий АПК: взгляд молодых учёных». - Тверь. - ТГСХА. - 2018. - С. 148 - 150.

110. Никифоров, М.В. Методика лабораторных исследований выравнивателя / М.В. Никифоров, В.В. Голубев, А.Н. Андреев // Сб. науч. трудов по материалам Международной научно - практической конференции 6-8 февраля 2018 года. Конкурентоспособность и инновационная активность АПК регионов. - Тверь. - 2017. - с. 206 - 209.

111. Никифоров, М.В. Результаты определения плотности почвы в полевых условиях / М.В. Никифоров, И.В. Горбачёв, А.В. Кудрявцев и др. // Инновации в сельском хозяйстве. - 2018. - № 3 (28). - С. 442 - 447.

112. Овчинников, В.А. Рабочий орган для внесения минеральных удобрений / В.А. Овчинников, А.В. Овчинникова // Тракторы и сельхозмашины. - 2018. - №2 2. - С. 13 - 16.

113. Падальцин, К.Д. Исследование процесса взаимодействия комбинированного рабочего органа с почвой / Н.Е. Руденко, К.Д. Падальцин // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2014. -№ 2. - С. 26 - 28.

114. Панов, И.М. Физические основы механики почв / И.М. Панов, В.И. Ветохин / Киев. - «Феникс». - 2008. - 267 с.

115. Петровец, В.Р. Рекомендации по локальному внесению минеральных удобрений под основные сельскохозяйственные культуры / В.Р. Петровец / М.: Колос. - 1981. - 30 с.

116. Пигулевский, М.Х. Оценка воздействия на почву почвозацепочных конструкций тракторов на основании изучения структуры почвы и её механических свойств / М.Х Пигулевский. - Ленинград :Всерос. Ком-т конкурсного испытания тракторов. 1929 («Печатня» тип.Произв. -кооп. артели). - 191 с.

117. Погосян, П.К. Определение параметров автоматической бесконтактной следящей системы. Система управления рабочим органом для обработки почвы межствольных полос плодовых садов / П.К. Погосян / Агропром: наука и производство. - 1990. - Т. 9. - С. 70 - 74.

118. Путрин, А.С. Обоснование путей решения проблемы обработки почвы, находящихся в экстремальном состоянии / А.С. Путрин // Техника в сельском хозяйстве. - 2000. - № 4. - С. 12 - 14.

119. Путрин, А.С. Основные характеристики движения почвенных частиц по криволинейной поверхности рабочего органа / А.С. Путрин, О.Н. Терехов, В.В. Циклер и др. // Известия Оренбургского ГАУ. - 2008. -№ 1. - С. 93 - 98.

120. Ревякин, Е.Л. Технологические требования к новым техническим средствам в растениеводстве / Е.Л. Ревякин, Н.М. Антышев / М.: ФГНУ «Росинформагротех». - 2008. - 60 с.

121. Рзалиев, А.С. Определение оптимальных типов и параметров рабочих органов рыхлителя - выравнивателя почвы РВП - 4 /А.С. Рзалиев, А.П. Грибановский, В.П. Голобородько и др. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2018. - № 2. С. 43 - 48.

122. Ростовцев, Р.А. Теоретическое обоснование и расчёт рабочих органов машин для уборки льна - долгунца и приготовления тресты: Монография / Р.А. Ростовцев. - Тверь. - Тверская ГСХА «Агросфера». -2009. - 200 с.

123. Руденко, Н.Е. Как эффективно воздействовать на почву при поверхностной обработке / Н.Е. Руденко // Тракторы и сельхозмашины. -2017. - № 6. - С. 3 - 8.

124. Рула, Д.М. Технология возделывания мелкосеменных культур / Д.М. Рула, В.В. Сафонов, В.С. Андрощук // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения, сб. науч. тр. - Брянск: БГСХА, 2006. - С. 7 - 11.

125. Садриев, Ф.М. Новые комбинированные высокоэффективные орудия для поверхностной обработки почвы / Р.Л. Сахапов, Ф.М. Садриев, Н.К. Мазитов / Земледелие. - 1997. - № 3. - С. 28 - 30.

126. Салдаев, А.М. Модернизированные рабочие органы культиваторов / В.И. Пындак, А.М. Салдаев / Земледелие. - 1998. - № 2. С. 33 - 34.

127. Саркисян, Г.М. Использование принципов строения биосистем в инженерных конструкциях / Г.М. Саркисян, И.П. Хурщудян // Бионика и биомедкибернетика. - Тезисы докладов Всесоюзной конференции. - Л.: 1986. - Ч. 1. - С. 159 - 160.

128. Сафонов, В.В. Методы решения задач механики почвы /

B.В. Голубев, В.В. Сафонов // Достижения сельскохозяйственной науки -агропромышленному комплексу, сб. науч. тр. - Тверь: ТГСХА. - 2004. -

C. 250 - 253.

129. Светлакова, С.А. Основные направления импортозамещения и модернизации в развитии агропродовольственного регионального рынка / С.А. Светлакова, Н.А. Светлакова / Экономика. - 2017. - № 1. - С. 137 - 144.

130. Семёнов, А.С. Зерноуборочный комбайн с почвообрабатывающим орудием / А.С. Семёнов, О.В. Данюкова // Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Сборник статей по материалам IX Всероссийской конференции молодых учёных. Краснодар. КубГАУ. - 2016. - С. 402 - 403.

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

132. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986 - 1995 годы. Часть I.

Растениеводство. - М. 1988. - 958 с.

133. Скорик В.И., Эльгурт Я.Б. Глубина распространения уплотняющего действия катков. / Н. тр., Львов. СХИ, 1979, т. 84. С.14 - 18.

134. Старовойтов, В.И. Эффективность высокоточного дробно-локального внесения удобрений при возделывании картофеля / О.А. Старовойтова, В.И. Старовойтов, А.А. Манохина // В сборнике: Развитие новых технологий селекции и создание отечественного конкурентоспособного семенного фонда картофеля Материалы международной научно-практической конференции. Сер. «Картофелеводство» Под редакцией С.В. Жеворы. - 2016. - С. 338 - 345.

135. Солодилов, А.В. Агропромышленный комплекс России в условиях санкций: состояние и перспективы развития [Электронный ресурс] / А.В. Солодилов // Вестник МГОУ. Серия: Экономика. - 2016. -№ 2. - С. 30 - 37. Режим доступа: https://vestnik-mgou.ru/Articles/Doc/9594

136. Сорокина, О.Ю. Влияние приёмов предпосевной обработки почвы и ухода за посевами на урожайность льна - долгунца сорта Тверской / О.Ю. Сорокина, Д.П. Петушков / Плодородие. - 2009. - № 6. - С. 46.

137. Сухопалова, Т.П. Эффективность возделывания льна -долгунца по новой биологизированной технологии / Т.П. Сухопалова / Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве. - Материалы IV Международной научно - практической конференции. 2018. -С. 311 - 313.

138. Табашников, А.Т. Прогнозирование полевой всхожести семян / А.И. Лебедик, А.Т. Табашников / Сахарная свекла. - 1977. - № 3. С. 51 - 58.

139. Топалов, М.С. Самолётные лыжи / М.С. Топалов / М.-Л.: ОНТИ Главная редакция авиационной литературы. - 1937. - 79 с.

140. Угланов, М.Б. Обоснование и расчёт основных параметров разравнивающего устройства / М.Б. Угланов, Р.А. Чесноков // Сборник научных трудов учёных Рязанской ГСХА 160 - летию профессора П.А. Костычева посвящается. Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева. - Рязань. - 2005. - С. 158 - 162.

141. Улановский, Д.М. К вопросу о повышении равномерности глубины заделки семян / Г.Я. Штыльфус, Д.М. Улановский / В кн. Актуальные проблемы повышения технического уровня сельскохозяйственных машин. - М.: ВИСХОМ. - 1986. - С. 35 - 37.

142. Утепбергенов, Б.К. Определение рациональных параметров и режима работы выравнивателя / Б.К. Утепбергенов / Сельское хозяйство Узбекистана. - 2000. - № 5. - С. 44 - 45.

143. Хайлис, Г.А., Исследование сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных / Г.А. Хайлис, М.М. Ковалёв / М.: Колос -1994. - 169 с.

144. Хажметов, Л.М. Комбинированный агрегат для предпосевной подготовки почв и оптимизация параметров / Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, М.З. Аушев // Символ науки. - 2015. - № 7. - С. 52 - 54.

145. Хамхоев, Б.И. Обоснование конструктивно - технологической схемы комбинированного почвообрабатывающего агрегата для предпосевной подготовки почвы / М.Х. Аушев, Б.И. Хамхоев, Л.М. Хажметов // Научный журнал КубГАУ. - 2014. - № 99 (05). - С. 91 - 102.

146. Царегородцев, Е.Л. Способ повышения точности систем позиционирования машинно - тракторных агрегатов / Е.Л. Царегородцев, А.В. Рековец, В.А. Драбов // Достижение науки и техники АПК. - 2014. -№ 2014. - Т. 28. С. 69 - 70.

147. Чеботарёв, М.И. Анализ тенденций развития конструкций почвообрабатывающих машин и орудий для возделывания риса / М.И. Чеботарёв, Н.И. Чижиков / Бюллетень НТИ ВНИИ риса. - Краснодар. - 1977. - Вып. XXIII. - С. 75 - 81.

148. Чеботарёв, М.И. Динамика рабочего органа фрезерной почвообрабатывающей машины / М.И. Чеботарёв, Ф.М. Канарёв // Труды Кубанского СХИ. - Краснодар. - 1978. - Вып. 156 (184). - С. 3 - 12.

149. Чекмарёв, П.А. Специализированные ресурсосберегающие технологии возделывания льна - долгунца на волокно и семена / П.А. Чекмарёв, Б.Ф. Карпунин, В.Г. Савенко и др. / М.: ФГУ РЦСК. - 2010. - 92 с.

150. Черемисинов, Д.А. Оценка эффективности использования комбинированного агрегата для предпосевной обработки почвы и посева / Д.А. Черемисинов, Е.Н. Носкова, С.Л. Дёмшин и др. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2013. - № 1 (32). - С. 60 - 64.

151. Черкасов, Г.Н. Регистр технологий возделывания зерновых культур для Центрального Черноземья / Г.Н.Черкасов, И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев и др. / Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН. - 2013. - 249 с.

152. Чесноков, Р.А. Обоснование основных параметров пассивного интенсификатора сепарации почвы / М.Б. Угланов, Р.А. Чесноков // Сборник научных трудов Рязанской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора П.А. Костычева. -Рязань. - 2005. С. 142 - 144.

153. Чистяков, А.Д. Прогнозирование структуры сельскохозяйственных машин / А.Д. Чистяков / Министерство образования РФ. Донской ГТУ. Ростов-на-Дону. - Изд. центр ДГТУ. - 2003. - 195 с.

154. Шапарь, М.С. К обоснованию кинематических параметров движения шпоры виброкатка / М.С. Шапарь, А.Н. Шишлов // Молодые учёные агропромышленному комплексы Дальнего Востока: материалы Межвуз. Науч. - практич. конф. 27 - 28 окт. 2011 г. и 48 студ. Науч. конф. Февр. - март 2012 г. - Уссурийск :Примор. ГСХА. - 2012. - Вып. 12. -С. 22 - 25.

155. Шишлов, С.А. Качественная предпосевная обработка почвы и посев - залог высокого урожая сои / С.А. Шишлов, А.А. Рдкокашин, М.С. Шапарь / Научное обозрение. - 2015. - № 15. - С. 23 - 27.

156. Шпаар, Д. Возделывание рапса: [Пер. с нем.] / Дитер Шпаар, Норберт Маковски / М.: Б. и. 1995. - 103 с.

157. Шубин, А.В. Исследование процесса крошения почвы

спиральным зубчато - планчатым катком / А.В. Шубин // Сборник научных докладов международной научно - практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве», т. 3, ч. 2. - М.: ВИМ. -2001. - С. 95 - 105.

158. Эркенов, А.Н. Агротехническая эффективность комбинированного пахотного агрегата с активным рабочим органом / А.Н. Эркенов, М.Х. Аушев, Ю.А. Шекихачев и др. // Научный журнал КубГАУ. - 2012. - № 76(02). - С. 89 - 99.

159. Яковлев, Н.С. Исследование процесса выравнивания поля после посева почвообрабатывающими посевными машинами «ОБЬ - 4ЗТ» / Н.С. Яковлев // Вестник КрасГАУ. - 2011. - № 7. - С. 151 - 157.

160. Якимов, Ю.В. Исследования параметров ротационного выравнивателя - уплотнителя - катка почвы / Ю.В. Якимов // Труды сотрудников факультета механизации сельского хозяйства. - КГСХА. -Казань. - 1997. - С. 18 - 20.

161. Яруллин, Ф.Ф. Кинематика ротационного конического рабочего органа / Ф.Ф. Яруллин, А.Р. Валиев // Материалы Всероссийской научно -практической конференции. - Казань. - Изд. Казанского ГАУ. - 2010. -Т. 77. - Часть 2. - С. 304 - 308.

162. Василенко, П.М. Василенко В.П. Методика побудови математичних моделей функцшвання мобшьних машин та машинових агрегапв / П.М. Василенко, В.П. Василенко / Укр. акад. аграр. наук Кшв: Аграр. наука. - 1996. - 23 с.

163. Тухтакузиев, А. Комбинациялашген курилманинг тексилагичи параметрларини асослаш буйнча Таджикотлар натижалари // Республика кишлок хужалиги ишлаб чикаришида замонавий технология ва техникадан файдаланиш самарасини шириш йуллари матгусидаги идмий - техник конференция макрузалярлинг тезислаги. - Гуйбахор. - 2000. - 22 с.

164. Bhushan, D. Fabrication and implementation of automatic seed sowing machine / D. Bhushan, V.Durgesh // IJESRT. 2018 N 7(1). 274-281.

165. Gotthard Franz Konstruktionslehredes Stahlbetonsinihren Grundzuge. - Berlin - Gottingen - Heidelberg. - 1957. 317 p.

166. Jacobsz, M.J. Production guidelines for flax (LinumUsitatissimum L.) / M.J. Jacobs, W.J.C. van der Merwe. - Southe Africa: Department of Agriculture, Forestry and Fisheries, 2012 . - 29 p.

167. Koenigs, FFR Practical aspects of structure deterioration due to air explosion / FFR Koenigs, MAM Mann, MZ Ghazalli / Meded Rijsfac Landbouwwet Gent 37. - 1972. - p. - 1086 - 1093.

168. Koolen, A.J. Soil loosening processes in tillage. Analysis, systematic and predictability. / A.J. Koolen / MededLandbouwhogesch. Wageningen. - 1977. - p. 17 - 77.

169. Matiukhin, A.P., Matiukhina G.N., Sukhopalova T.P. New elements and machines in flax growing // Proceedings of flax and other bast plant symposium 30 September and 1 October 1997. Poland.:Poznan: InstituteofNaturalFibres, 1997. P. 138.

170. Matyashin, Yu.I. Size Estimation of Rotary Machines for Nonplow Tillage / Yu.I. Matyashin, L.G. Naumov, N.Yu. Matyashin. — Kazan-Frankfurt, 2001.

171. Nikiforov, M.V. Model of the «External factors - leveler-soil properties» system [Электронный ресурс] / M.V. Nikiforov, A.V. Kudryavtsev, A.S. Firsov and V.V. Golubev / International journal of mechanical engineering and technology (IJMET) Volume 9, Issue 11, November 2018. Pp. 1511 - 1519. Режим доступа: www.iaeme.com

172. Nikiforov, M.V. Results of testing a disc pneumatic seed drill for flax [Электронный ресурс] / A.S. Firsov M.V. Nikiforov, A.V. Kudryavtsev, A.S. Vasiliev, A.V. Dichensky and V.V. Golubev / International journal of mechanical engineering and technology (IJMET) Volume 9, Issue 11, November 2018. Pp. 1917 - 1925. Режим доступа: www.iaeme.com

173. Ponazhov, V.P. Methodological and primary flax production / V.P. Ponazhov, E.I. Pavlov // Bast Fibrous Plants Today and Tomorrow, St. Peterburg, Russia, 28 - 30.09.1998.

174. Yunusov, G.S. Ocena agrotechniczna agregatu przygotowania gleby / G.S. Yunusov, R.M. Gilyazov, A.V. Mayorov / Problemy intensyfikacji produkcji zwierzecej z uwzglednieniem poprawy struktury obszarowej gospodarstw pozinnych, ochrony srodowiska I standardow ue: Marijskij Panstwowy Uniwersytet: XVII Miedzynarodowa Konferencja Naukowa. -Warszawa, 2011 / - Pr. - 248 - 287.

175. Zoz F.-M. Factors affecting the width and speed for least costtilage: Agr Eng, 1974, № 29.s.75.79.337.

ПРИЛОЖЕНИЯ

рп - плотность почвы, г/см ;

Рт - номинальное усилие трактора на крюке, Н;

РСК - сопротивление почвенного слоя перемещению выравнивателя, Н;

^ик - сопротивление почвенного слоя перемещению ротационного рабочего

органа, Н;

РЗБ - сопротивление почвенного слоя перемещению рыхлящих рабочих органов, Н; ЫТск - сила, возникающая разложением нормального усилия Ыск, направленного по касательной к рабочей поверхности выравнивателя, Н;

^тртах - сила трения почвенного слоя о рабочую поверхность выравнивателя, Н; Ыск - сила от трения почвенных агрегатов по стали, Н;

а - угол между нормалью к поверхности выравнивателя с направлением

перемещения его рабочей поверхности, град.;

^пс - угол трения почвенных агрегатов по стали, град.;

аск - угол контакта выравнивателя к плоскости гребня, град.;

Ит - расстояние, пройденное точкой т по прямой, до точки Т, м;

7 Ь

ь - максимальное перемещение почвенного агрегата по направлению движения выравнивателя-уплотнителя, м;

Я - радиус цилиндра, на котором расположена линия траектории перемещения почвенных агрегатов, м;

КВЛ - кривизна пространственной линии, характеризующая траекторию перемещения почвенных агрегатов, м-1;

с12 г

—- - вектор кривизны;

ds

р - сила лобового сопротивления выравнивателя-уплотнителя, Н; р - сила лобового трения выравнивателя-уплотнителя, Н;

р - сила сопротивления смятию почвы основанием поверхности выравнивателя-уплотнителя, Н.

р - сила трения основания рабочей поверхности выравнивателя-уплотнителя, Н, Н - предельная высота сгруживаемой почвы в гребне, т.е. (длина дуги, условно принятая за высоту плоского прямоугольника), м;

Продолжение приложения 1 X - степень увеличения высоты гребня перед выравнивателем-уплотнителем; hупл. - глубина обработанной почвы перед проходом выравнивателя-уплотнителя, м;

-5

р0 - плотность почвы до прохода выравнивателя-уплотнителя, г/см ;

-5

рТ - требуемая плотность почвы после прохода выравнивателя-уплотнителя, г/см .

hг - высота гребня, м;

¡л - угол естественного откоса почвы, град;

Ьш - конструктивная ширина выравнивателя-уплотнителя, м;

k - коэффициент, характеризующий исходные размерные характеристики

почвенных агрегатов, м-1;

2 - расстояние по горизонтальной оси OZ, м;

Sсумм - суммарная площадь плоской и изогнутой части выравнивателя-уплотнителя, м2;

¥ск - скорость скольжения почвенного агрегата по поверхности выравнивателя-уплотнителя, м/с;

¥выр - линейная скорость выравнивателя-уплотнителя, м/с; Уп,а. - абсолютная скорость почвенного агрегата, м/с; 4 - средняя длина зоны деформации почвы, м. М - масса выравнивателя-уплотнителя, кг; ссж - прочность почвы на сжатие, Н/м2;

-5

ч - коэффициент объёмного смятия почвы, Н/м ;

Нсм - глубина смятия почвы основанием плоской части выравнивателя-уплотнителя, м.

Л

ки - удельное сопротивление почвы при выравнивании, Н/м ;

- глубина распространения давления лобовой поверхностью выравнивателя -уплотнителя, м;

ълж - ширина лобовой поверхности выравнивателя-уплотнителя, м; I - длина основания плоской части выравнивателя-уплотнителя, м; / - предельное перемещение препятствия лобовой поверхностью, м;

с - предельная глубина вдавливания препятствия лобовой поверхностью выравнивателя-уплотнителя, м;

г - радиус лобовой поверхности выравнивателя-уплотнителя, м.

к1, к 2 - жёсткость пружины сжатия и растяжения соответственно, Н/м;

Продолжение приложения 1 Ах1, Ах2 - абсолютное удлинение пружины сжатия и растяжения, м. ст1, сг2 - характеристики нормального напряжения для первого, а также второго упругого элемента;

£1, е2 - относительное продольное сжатие или растяжение для первого, а также второго упругих элементов;

св, ее - характеристики напряжений, деформаций составляющих, которые характеризуют вязкость;

1р = ——— - период релаксации - время от момента действия выравнивателя на

Е1+ Е2

почву до момента начала деформации;

ЕП = е1 Е2 - модуль приведённый, характеризующий деформацию почвы;

Е1 + Е 2

Ем = Е - модуль упругости;

ко - определяющая характеристика почвенного объёма Уп а , м;

^п.а. = (^1п.а., ^2п.а., ^3п.а.< ■■■, ^пп.а.,) - параметры почвенных агрегатов объёма почвы

Уп.а.в виде почвенного образца с ненарушенным строением, м

Бп.а. = (Б1п.а.> ^2п.а., В3па, ..., £пп.а.,) - параметры почвенных агрегатов усреднённого объёма почвы 1^.а., м;

тI - масса ¡-й фракции почвенных агрегатов, г; ¿¿ф - фактический диаметр почвенных агрегатов, м;

^¿п.а. - диаметр почвенных агрегатов объёма почвы 1^.а. в виде почвенного образца с ненарушенным строением, м;

с11 - средний диаметр ¡-й фракции почвенных агрегатов, м; Ирег - регулируемое значение размера почвенных агрегатов, м; - табличное значение критерия Стьюдента;

2

ов - стандартное отклонение;

щ - характеристика почвенных агрегатов, в зависимости от формы поперечного сечения, м;

5 - площадь поперечного сечения продолговатого почвенного агрегата, м2;

й0 - диаметр почвенных агрегатов совокупности 1^.а., которая является

агрономически ценной, м;

Л' - допустимое отклонение от значения й0, м;

Продолжение приложения 1 Рпа - степень реализации почвенного образца, размеры которого находятся в интервале ± Л, %; 4 - расстояние между ковшами, м; I — длина поводка, м.

I — длина бесконечной прорезиненной ленты, м.

ии - относительная скорость движения ковшей, м/с;

П — частота вращения бесконечной прорезиненной ленты, мин-1.

Г - гребнистость, м;

Т - твёрдость почвы, Н/м2;

Ж - абсолютная влажность почвы, %;

Рв - тяговое сопротивление выравнивателя-уплотнителя, Н;

О - усилие на рабочую поверхность выравнивателя-уплотнителя, Н;

Ес - совокупные затраты энергии, МДж;

Еп - прямые затраты энергии, МДж;

Еж - затраты труда обслуживающего персонала, МДж;

Wсм - производительность технических средств сменная, га/смена;

Ркр - тяговое усилие на крюке трактора, кН;

РрТ - сопротивление качению трактора, кН;

Рра - сопротивление перемещению агрегата, кН;

З - затраты на оплату труда исполнителей, руб./га;

З гсм - затраты на топливо, руб./га;

ЯТО - затраты на техническое обслуживание и ремонт, руб./га; А - амортизационные отчисления, руб./га; Ф - прочие расходы, руб./га.;

Впн и Впб - стоимость валовой продукции по предлагаемой и существующей технологии, тыс.руб./га;

Ин и Иб - себестоимость валовой продукции по предлагаемой и существующей технологии, тыс.руб./га; Q - площадь посева, га;

О - срок окупаемости предлагаемой машинной технологии, лет; Кв - капитальные вложения, руб.; Э - годовой экономический эффект, руб.

Показатели Единица Эксплуатационная Планировка Планировка

измерения планировка чеков чеков, чеков,

«по - суху» залитых водой, без применения лазера залитых водой с применением лазерной системы

Затраты труда чел.-ч/га 1,63 1,36 1,02

Погектарный кг/га 6,86 5,06 3,78

расход топлива

Выровненность поверхности Критерий дефектности при допуске +30,0 мм 12,0 6,5 4,5

Программа и методика проведения лабораторно-полевых исследований выравнивателя-уплотнителя почвы

Наименование экспериментал ьных исследований (опытов) Факторы, учитываемые при выполнении экспериментов Отклики, учитываемые при выполнении экспериментов

Качественные Количественные Качественные Количественные

Рекогносциров очные - в лабораторно -полевых условиях 1) Форма рабочего органа: - ротационные; полозовидные 2) Тип соединения: - шарнирный; - жесткий; - упругий 3) Тип привода: - приводные; - бесприводные; - активно-пассивные; вибрационные 4) Характер выполнения технологического процесса (траектория движения выравнивателя-уплотнителя) 1) Ширина: 20; 100; 200 мм 2) Глубина хода: 5;10;15 мм 3) Количество выравнивателей-уплотнителей - 5 шт/м; 10 шт/м Эргономичность; простота изготовления; надежность Гребнистость поверхности; выровненность тяговое сопротивление.

Лабораторные 1) Форма образующей выравнивателя-уплотнителя: - плоская; - цилиндрическая; -комбинированная 2) Формы выравнивателя-уплотнителя: - плоская; - клиновая; -комбинированная 3) Форма комплектного рабочего органа: - зубья; - лапы; - катки; - сошники; -комбинированная 4) Характер расстановки выравнивателей-уплотнителей: - в один ряд; - в два ряда; - в три ряда 1) Нагрузка на выравниватель-уплотнитель: 20; 50; 80 Н 2) Скорость поступательная: 1; 1,85; 2,7 м/с 3) Угол наклона образующей 4) Кинематический режим работы 5) Амплитуда колебания 6) Длина 7) Ширина 8) Высота Характер деформации почвы по глубине (наблюдения) забиваемость; залипание; самоочищение Траектория перемещения частиц почвы Тяговое сопротивление; изменение физико-механических и технологических свойств почвы; тяговое сопротивление; твёрдость, МПа; прочность почвы на различные виды деформации, МПа.

Полевые Тип машины: АКМ, КШП, КВГ, КБМ, БМКА, РВК, ВИП. 1) Скорость поступательная 2) Удельная нагрузка 3) Кинематический режим работы Характер движения; равномерность хода; заделываемость следа трактора; фенологические наблюдения; вегетационный период развития Изменения структуры почвы до эрозионно опасного состояния; плотность, г/см ; влажность, %; коэффициент структурности, ед.; твердость, МПа; прочность почвы на различные виды деформации, МПа; гребнистость, комковатость, выровненность, глыбистость поверхностного слоя почвы. Полевая всхожесть семян, вегетационный период развития растений и урожайность

Производствен ные сравнительные Технология КПС - 4+4БЗСС - 1,0 БМКА - 3,6 Скорость поступательная 8, 10, 12 км/ч Охрана труда; экологичность; эргономичность; надежность Полевая всхожесть; урожайность; технико-экономические показатели.

а б

Рисунок - Измерение температуры поверхности почвы а - Тепловизор testo 875-2i; б - изображение с экрана тепловизора

ШИ

а

б

Рисунок - Комплект приспособлений для отбора проб почвы а - бюксы и б - режущие кольца из полевой лаборатории Литвинова П.А.

Рисунок - Набор решёт для определения коэффициента структурности

а) б) в)

Рисунок - Приборы для измерения свойств почвы

а - сушильный шкаф ; б -весы ВЛ-500; в - весы WH-B05 и ЯехаП

а

б

Рисунок - Приборы для определения тягового сопротивления а - Динамометр ДПУ-1-2; б - динамометр ДПУ-10-2

Рисунок - Процесс измерения отклика гребнистости поверхности

обработанного участка

Рисунок - Прибор для контроля исходного состояния почвы

а б в

Рисунок - Формирования образца в ненарушенном слое для измерения прочности почвы на растяжение - сжатие (заявка на изобретение №

2018136380/04 от 15.10.2018)

а - установка формы; б - формирование образца; в - образец

Рисунок - Измерение прочности почвы на изгиб в полевых условиях

Рисунок - Этап измерения урожайности льносемян

Рисунок - Приводная установка почвенного канала

Рисунок - Приборное обеспечение тензометрических исследований

Рисунок - Установка тензодатчиков по закоординированной сетке

Рисунок - Использование системы позиционирования при размещении опытных делянок на полевом опыте

Рисунок - Разбивка участка при планировании полевого опыта

Рисунок - Предпосевная подготовка почвы (2017 год)

Рисунок - Предпосевная подготовка почвы (2018 год)

а б

Рисунок - Выравнивание почвы перед посевом а - гладкий водоналивной каток КВГ - 1,4; б - БМКА - 3,0 В

Фактор и единица Уровни Уровни

Натуральное обозначение Кодовое обозначение Интервал варьирования варьирования натуральные варьирования кодовые

измерения шт 0 шах шт 0 шах

Линейная

скорость, м/с Х1 Х1 1,2 0,4 1,6 2,8 -1 0 1

Масса, кг Х2 Х2 6 0 6 12 -1 0 1

Результаты планирования полнофакторного эксперимента

(отклик - плотность почвы)

№ опыта Факторы Выходной параметр рп, Л г/см Среднеарифметическое значение выходного параметра

Х1 Х2 у1 у2 у3 уср.

1 -1 -1 1,15 1,099 1,071 1,107

2 0 -1 1,121 1,106 1,192 1,140

3 1 -1 1,089 1,076 1,064 1,076

4 -1 0 1,16 0,98 1 1,047

5 0 0 0,955 1,138 1,122 1,072

6 1 0 1,235 1,127 1,112 1,158

7 -1 1 1,28 1,266 1,252 1,266

8 0 1 1,124 1,144 1,164 1,144

9 1 1 1,118 1,122 1,125 1,122

Критерий Фишера расчетный 1,238

Критерий Фишера табличный 2,599

Критерий Кохрена расчетный 0,354

Критерий Кохрена табличный 0,477

Дисперсия воспроизводимости (ошибка опыта) 0,003

Критерий Стьюдента 0,04

(отклик - гребнистость поверхности почвы)

№ Факторы Выходной параметр Г, см Среднеарифметическое

опыта значение выходного параметра

XI Х2 У1 У2 У3 Уср.

1 -1 -1 11,25 15 14,7 13,650

2 0 -1 9,85 12,5 15,15 12,500

3 1 -1 13,95 12,325 10,7 12,325

4 -1 0 19,7 21,7 23,7 21,700

5 0 0 18,2 20,7 23,2 20,700

6 1 0 24,3 19,15 21,05 21,500

7 -1 1 29,15 29,225 29,3 29,225

8 0 1 31 33 35 33,000

9 1 1 28,25 31,225 34,2 31,225

Критерий Фишера расчетный 2,177

Критерий Фишера табличный 2,599

Критерий Кохрена расчетный 0,20

Критерий Кохрена табличный 0,477

Дисперсия воспроизводимости (ошибка опыта) 4,87

Критерий Стьюдента 1,55

Сводная таблица измеренных откликов

Исследуемы

л н е факторы Значение откликов после прохода выравнивателя-уплотнителя почвы

с о ^ А Б Гребнистость, мм Твёрдость, МПа Плотность, г/см3 Абсолютная влажность, % Тяговое сопротивление, Н

1 -1 -1 13,65 0,10 1,107 14,91 103,0

2 0 -1 12,50 0,11 1,140 14,45 104,0

3 +1 -1 12,33 0,10 1,076 14,34 105,0

4 -1 0 21,70 0,10 1,047 14,98 -

5 0 0 20,70 0,11 1,072 14,97 -

6 +1 0 21,50 0,10 1,158 14,75 -

7 -1 +1 29,23 0,11 1,266 14,33 -

8 0 +1 33,00 0,11 1,144 14,60 -

9 +1 +1 31,23 0,12 1,122 14,13 -

(контроль) 27,35 0,09 1,018 14,51 100,0

Регрессионные уравнения изменения откликов от исследуемых факторов r(v,g) = 20,87 - 6,2 ■ g + 14,40 ■ v2 + 14,6 ■ g2, мм (1) p(v,g) = 1,13 - 0,75 ■ v2+0,76 ■ g2; г/см3, (2) где Г - гребнистость поверхности почвы; v - кодированное значение фактора А, определяемое как v = (V- 1,6) / 1,2, м/с; g - кодированное значение фактора Б, определяемое как g = (G - 6) / 6, кг.

Рисунок - Зависимость гребнистости (а) и плотности (б) от режимных

показателей выравнивателя - уплотнителя

а - изменение гребнистости почвы от влияния скорости и массы балласта выравнивателя-уплотнителя; б - изменение плотности почвы от влияния скорости и массы балласта выравнивателя-уплотнителя

Фактор и единица измерения Натуральное обозначение Кодовое обозначение Интервал варьирования Уровни варьирования натуральные Уровни варьирования кодовые

min 0 Max min 0 max

скорость, м/мин X2 *2 1,2 0,4 1,6 2,8 -1 0 1

Нагрузка, кг X3 *э 2 1 3 5 -1 0 1

Таблица - Журнал значений откликов при проведении полевого опыта

Показатели Повторности опыта хср V

1 2 3

Влажность почвы, %

Плотность почвы, г/см

Твердость почвы, МПа

Коэффициент структурности, ед.

Комковатость, шт.

Гребнистость, мм

Глубина заделки семян, мм

Отклонение от средней линии рядка, мм

Расстояние между семенами в рядке, мм

№ опыта Факторы Выходной параметр, % Среднеарифметическое значение выходного параметра

Х1 Х2 у1 у2 у3 у4 у5 уср.

1 -1 -1 67,5 62,7 62,8 67,0 65,7 65,160

2 0 -1 57,07 57,9 55,875 64,8 65,2499 60,180

3 1 -1 49,65 53,1 48,9 62,55 61,7999 55,200

4 -1 0 62,55 63,6 63,75 65,1 62,3999 63,480

5 0 0 52,6 54,1 55,6 56,8 55,4 54,915

6 1 0 42,6 44,7 47,4 48,6 48,4499 46,350

7 -1 1 55,05 61,95 52,35 65,55 57,7499 58,530

8 0 1 48,82 51,975 50,25 56,175 50,0249 51,450

9 1 1 42,6 42 48,15 46,8 42,2999 44,370

Среднеквадратичное отклонение 3,7

Критерий Кохрена расчетный 0,349

Критерий Кохрена табличный 0,358

Дисперсия воспроизводимости (ошибка опыта) 13,73

Критерий Стьюдента 2,59

№ опыта Факторы Выходной параметр, % Среднеарифметическое значение выходного параметра

X! Х2 у1 у2 у3 у4 у5 уср.

1 -1 -1 36,9 40,0 41,7 42,0 40,9 40,320

2 0 -1 32,47 34,575 37,125 38,775 35,775 35,745

3 1 -1 28,05 29,1 32,55 35,55 30,6 31,170

4 -1 0 41,7 32,85 40,05 36,45 36,3 37,470

5 0 0 31,2 27,4 32,4 30,4 29,3 30,150

6 1 0 20,7 22,05 24,75 24,3 22,35 22,830

7 -1 1 30 35,25 36 29,7 30,45 32,280

8 0 1 24,75 28,575 30,975 25,275 25,8 27,075

9 1 1 19,5 21,9 25,95 20,85 21,15 21,870

Среднеквадратичное отклонение 2,57

Критерий Кохрена расчетный 0,202

Критерий Кохрена табличный 0,358

Дисперсия воспроизводимости (ошибка опыта) 6,62

Критерий Стьюдента 1,80

№ опыта Факторы Выходной параметр, % Среднеарифметическое значение выходного параметра

Х1 Х2 у1 у2 у3 у4 у5 уср.

1 -1 -1 83,1 85,9 88,6 90,0 88,8 87,300

2 0 -1 80,55 87,525 83,1 83,475 83,475 83,625

3 1 -1 78 89,1 77,55 76,95 78,15 79,950

4 -1 0 75,15 87,6 83,4 86,1 85,05 83,460

5 0 0 68,4 75,8 76,0 79,7 77,5 75,495

6 1 0 61,65 64,05 68,55 73,35 70,05 67,530

7 -1 1 70,2 73,8 78,3 78,15 74,85 75,060

8 0 1 70,27 66,9 70,2 69,9 69,3 69,315

9 1 1 70,35 60 62,1 61,65 63,75 63,570

Среднеквадратичное отклонение 7,70

Критерий Кохрена расчетный 0,330

Критерий Кохрена табличный 0,358

Дисперсия воспроизводимости (ошибка опыта) 59,43

Критерий Стьюдента 5,40

№ Факторы Выходной Среднеарифметическое

опыта параметр, мм значение выходного

параметра

Х1 Х2 у1 у2 у3 уср.

1 -1 -1 47,4 50 23,6 40,333

2 0 -1 48,8 36,4 56,2 47,133

3 1 -1 45,6 33,6 57,8 45,667

4 -1 0 44,4 36,4 61,4 47,400

5 0 0 51,6 32 55,8 46,467

6 1 0 49,6 18,8 54,8 41,067

7 -1 1 43,6 30,4 56,4 43,467

8 0 1 47,6 32,4 55,4 45,133

9 1 1 44 18 53 38,333

Среднеквадратичное отклонение 14,13

Критерий Кохрена расчетный 0,211

Критерий Кохрена табличный 0,477

Дисперсия воспроизводимости (ошибка опыта) 199,71

Критерий Стьюдента 9,89

№ Факторы Выходной Среднеарифметическое значение

опыта параметр, мм выходного параметра

Х1 Х2 у1 у2 у3 уср.

1 -1 -1 2,8 3,6 3,4 3,267

2 0 -1 2,4 2,8 3,4 2,867

3 1 -1 3,8 1,6 3,2 2,867

4 -1 0 2,8 2 2,2 2,333

5 0 0 4,6 2,2 1,4 2,733

6 1 0 3,8 1,4 2,4 2,533

7 -1 1 0,8 2,8 2,6 2,067

8 0 1 1,2 2,4 2,8 2,133

9 1 1 3,2 1,4 1,8 2,133

Среднеквадратичное отклонение 0,995

Критерий Кохрена расчетный 0,311

Критерий Кохрена табличный 0,477

Дисперсия воспроизводимости (ошибка опыта) 0,991

Критерий Стьюдента 0,697

№ Факторы Выходной Среднеарифметическое

опыта параметр, мм значение выходного

параметра

Х1 Х2 у1 у2 у3 уср.

1 -1 -1 25,8 16 27,4 23,067

2 0 -1 23,8 11,4 25 20,067