Обоснование параметров сошниковой группы для бороздково-ленточного посева зерновых культур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Сосоров, Саян Викторович

• Сосоров, Саян Викторович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сосоров, Саян Викторович

Введение.

1 Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1 Особенности агроклиматических условий Западной Сибири.

1.2 Особенности физико-механических свойств почвы.

1.3 Глубина заделки семян зерновых культур.

1.4 Современное техническое обеспечение посева. Комбинированные посевные машины и агрегаты.

1.5 Типы современных сошников.

1.6 Анализ работы сошников, применяемых на посеве зерновых культур

1.7 Анализ основных способов посева зерновых культур.

1.8 Цель и задачи исследований.

2 Теоретические исследования.

2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы.

2.2 Обоснование технологического процесса сошниковой группы.

2.2.1 Глубина заделки при бороздково-ленточном посеве зерновых культур

2.2.2 Обоснование глубины заделки семян зерновых культур.

2.3 Обоснование параметров бороздоформирователя.

3 Программа и методика экспериментальных исследований.

3.1 Программа исследований.

3.2 Методика проведения лабораторных исследований.

3.2.1 Методика определения параметров сошниковой группы.

3.2.2 Методика определения угла раствора отвала.

3.2.3 Методика определение высоты груди отвала и расстояние между лаповым сошником и отвалом.

3.3 Методика определения агротехнических показателей.

3.4 Методика определения качества выполнения технологических показателей.

3.5 Методика определения эксплуатационно-технологических показателей.

3.6 Методика определения энергетических показателей.

3.7 Методика определения урожайности.

3.8 Методика определения экономической эффективности.

3.8.1 Определение окупаемости капитальных вложений.

3.8.2 Определение показателей экономической эффективности. 71 3.8.4 Расчет оптовой цены.

4 Результаты экспериментальных исследований.

4.1 Результаты лабораторно-полевых исследований.

4.1.1 Результаты многофакторного эксперимента.

4.2. Результаты агротехнической оценки.

4.2.1 Влияние сроков посева и предварительной обработки на качество хлебостоя и урожайности зерновых культур.

4.2.2 Хозяйственная проверка почвообрабатывающе-посевной машины с сошниковой группой для бороздково-ленточного посева зерновых культур.

4.2.3 Анализ хлебостоя.

4.3. Результаты эксплуатационно-технологической оценки.

4.4. Результаты энергетической оценки.

4.5 Выводы результатов.

5 Экономическая эффективность.

5.1 Исходные данные для расчета экономической эффективности.

5.2 Сравнительный расчет экономической эффективности.

5.3 Выводы экономических показателей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров сошниковой группы для бороздково-ленточного посева зерновых культур»

С увеличением роста населения соответственно возрастает потребность в продуктах питаниях. Основной продукт питания - хлеб, производство которого ограничивается территорией и ресурсами. В связи с этим для увеличения объемов производства зерна ведутся активные поиски по увеличению урожайности зерновых культур и снижения используемых ресурсов, как за рубежом, так и в нашей стране.

В земледелии в основе ресурсосбережения лежит поиск путей снижения затратности процессов обработки почвы и посева. Одним из них является совмещение и сокращение операций на основе разработки комбинированных машин нового поколения. Необходимо при этом учитывать и то, что в большинстве зерносеющих регионов страны главный лимитирующий фактор - острый дефицит влаги.

Анализ научно-технических источников и результаты практического использования посевных машин показывают, что одной из эффективных мер накопления и сбережения влаги является использование бороздково-ленточного способа посева. Такой способ эффективен также для уменьшения риска вымерзания озимых культур в малоснежные и морозные зимы.

Обоснование параметров технического средства для бороздково-ленточного способа посева зерновых культур, обеспечивающего за один проход подготовку почвы и посев с выполнением соответствующих агротехнических требований, является актуальной задачей.

Цель исследования - повышение урожайности зерновых культур за счет равномерной глубины заделки семян при бороздково-ленточном способе посева.

Объект исследования - технологический процесс бороздофор-мирования и заделки семян при бороздково-ленточном способе посева зерновых культур.

Предмет исследования. Закономерности процесса взаимодействия элементов сошниковой группы с почвой при бороздково-ленточном посеве зерновых культур.

Методы исследования. В процессе работы проводились аналитические и экспериментальные исследования с использованием стандартных и частных методик с последующей обработкой результатов на электронно-вычислительной машине. Для обоснования параметров сошниковой группы использовали метод активного планирования экспериментов с последующей обработкой данных в программе «Snedecor V4». В процессе исследований использовались: измерительная тензометрическая аппаратура ЭМА-ПМ, расходомер топлива ИП-204, тяговое звено ВИСХОМ, другие приборы и оборудование.

Научная новизна.

Выявлены закономерности процесса формирования борозды посева в зависимости от физико-механических свойств почвы и параметров сошниковой группы.

Обоснованы технологические операции для формирования посевной борозды и заделки семян при бороздково-ленточном способе посева зерновых культур.

Обоснована конструктивно-технологическая схема сошниковой группы и рациональные параметры ее элементов.

Определены основные агротехнические и эксплуатационные показатели работы экспериментального образца почвообрабатывающее -посевной машины для бороздково-ленточного посева зерновых культур.

Перечисленные выше положения выносятся на защиту.

Практическая значимость.

1. Применение сошниковой группы для бороздково-ленточного посева позволяет: увеличить полевую всхожесть семян до 85%, а урожайность зерновых культур до 20%; снизить энергоемкость технологического процесса за счет локальной обработки почвы в зоне посева; сократить затраты ГСМ на 50% за счет совмещения технологических операций предпосевной обработки почвы и посева; уменьшить удельную металлоемкость.

2. Результаты исследований и техническая документация на рабочие органы для бороздково-ленточного посева могут быть использованы специализированными конструкторскими организациями, занимающимися разработкой машин для обработки почвы и посева.

3. Предложенная конструкция сошниковой группы может быть использована для установки на серийно выпускаемые сеялки (СЗП-Э,6А, «Обь-4-ЗТ» и др.), что значительно расширяет диапазон их использования (патент РФ №50362 от 20.01.06 и положительное решение по заявке от 19.07.2007).

Реализация работы. Работа выполнена в соответствии с планом НИР приоритетных фундаментальных исследований по заданию 02.01.01 -«Разработать конкурентоспособные, адаптивные экологически безопасные, ресурсосберегающие машинные технологии и технические решения для обработки почвы и посева при возделывании зерновых культур в условиях Сибирского региона, основанные на принципах минимализации обработки почвы, многофункциональности и блочно-модульности машин и автоматизированного управления технологическими процессами».

Результаты исследований использованы ОГЖТБ СибНИПТИЖ в разработке конструкции и изготовлении рабочих органов для переоборудования сеялок СЗП-3,6А на бороздково-ленточный способ посева зерновых культур.

Экспериментальные образцы сошниковой группы для бороздково-ленточного посева зерновых культур, установленные на почвообра-батывающе-посевную машину «Обь-4-ЗТ», прошли предварительные государственные испытания на ФГУ Сибирская МИС (2005 г.), а также производственную проверку в ОПХ «Элитное» Новосибирской области (2004-2006 гг.), на опытных полях ГНУ СибНИИРС (2004-2007 гг.) и СибНИИЗХим (2004-2005 гг.).

Апробация работы. Основные положения работы в период с 2002 по 2006 г. доложены на международной научно-практической конференции молодых ученых СО РАСХН «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых учёных» (г. Новосибирск, 15-16 ноября 2004 г.); на международной научно-практической конференции «Агроинженерная наука: проблемы и перспективы развития» (г. Улан-Удэ, ФГОУ ВПО БГСХА, 8-20 июня 2005 г.); на международной научно-практической конференции «Аграрно-экономическая наука в решении проблем агропромышленного производства: прошлое, настоящее, будущее» (г. Новосибирск, ГНУ СибНИИЭСХ СО РАСХН, 5-6 сентября 2005 г.); на научно-практической конференции «Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» (г. Кемерово, КемГСХИ, 18-21 октября 2005 г.); на ученых советах ГНУ СибИМЭ (2003-2006 г.).

Научно-исследовательской работе «Машинная технология и сеялка для бороздково-ленточного посева зерновых культур» Президиумом СО Россельхозакадемии присуждены премия и диплом I степени в области механизации сельского хозяйства (2005 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 15 работах, опубликованных в сборниках научных трудов, официальных бюллетенях, журналах и материалах международных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографии и приложений. Общий объем составляет 154 страниц, из них 123 страниц основного текста. Работа содержит рисунков, 52 таблицы, 11 приложений. Библиографический список включает 175 источников.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Сосоров, Саян Викторович

Общие выводы

1. Обоснована конструктивно-технологическая схема сошниковой группы для равномерной глубины заделки семян, включающая: лаповый сошник для высева семян зерновых культур; симметричный отвал для смещения гребнистого слоя почвы; успокоительную пластину для предотвращения осыпания почвы; уплотняющую пластину для уплотнения почвы над семенами.

2. В результате теоретических и экспериментальных исследований обоснованы основные параметры сошниковой группы: глубина смещаемого слоя почвы Ah = 0,03-0,04 м; угол крошения лапы сошника /? = 20-22°; угол раствора отвала у = 54-58°; высота груди отвала hsp = 0,135 м; расстояние между лаповым сошником и отвалом S = 0,15-0,18 м; угол наклона успокоительной пластины а = 35°-45°.

3. Определены агротехнические и эксплуатационно-технологические показатели работы почвообрабатывающе-посевной машины с сошниковой группой для бороздково-ленточного способа посева: глубина заделки семян 0,03±0,004 м; коэффициент вариации 12%; эксплуатационная производительность - 2,52 га/ч; удельный расход топлива - 6,4 кг/га; коэффициент использования времени смены - 0,75.

4. Применение почвообрабатывающе-посевной машины с сошниковой группой для бороздково-ленточного способа посева обеспечивает повышение урожайности зерновых культур (пшеницы) до 20 °/о в сравнении с контролем (базовой технологией). Годовой экономический эффект от предлагаемого технического решения составил - 45 тыс. руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сосоров, Саян Викторович, 2007 год

1. Иванов П.К. Высокие урожаи яровой пшеницы / П.К. Иванов // М., «Колос», 1975 г.

2. Сельское хозяйство Новосибирская область / Сборник // Территориальный орган Новосибирск, 2006. С. 5-30.

3. Агроклиматические ресурсы Новосибирской области / Гиброметео-рологическое изд. // Л., 1971. С.9-43.

4. Правила проведения работ при обработке почв и посеве зерновых культур в условиях Сибири / Методические рек. // РАСХН / Новосибирск, 2004.-С. 5-6.

5. Правила проведения работ при обработке почв и посеве зерновых культур в условиях Сибири / Методические рек. // РАСХН / Новосибирск, 2004. - С. 6-9.

6. Косинкин B.C. Основы земледелия и растениеводства /B.C. Косинкин,

7. B.C. Никляев, В.В. Ткачев, А.А. Сучилина // М., Агропром-издат., 1990.1. C. И-29.

8. Система ведения сельского хозяйства западно-сибирской зоны в условиях его перевода на индустриальную основу, углубления специализации и повышения концентрации производства /Рекомендация // -Новосибирск, Западно-сибирское кнж.изд. 1979. 366 с.

9. Бараев А.И. Итоги работ ученых ВНИИЗХ и совершенствование почвозащитной системы земледелия по зонам / А.И Бараев // ВАСХНИЛ. Ветровая эрозия и плодородие почв: науч. тр. / ВАСХНИЛ-М.: Колос, 1976. С. 5-25.

10. Горячкин ВJI Собрание сочинений / ВЛ Горячкин //-М., 1968.-Т. 2.455 с.

11. Кузнецова И.В. Физические и физико-механические свойства почв и их применение при интенсификации земледелия / И.В. Кузнецова // М., 1979.-С. 88-104.

12. Мацепуро В.М. Содержание и методы исследования механики сельскохозяйственных сред и материалов / В.М. Мацепуро // Труды / ВИМ. -М., 1975.-Т. 69.-С. 3-10.

13. Долгов С.И. Теоретические вопросы обработки почвы / С.И. Долгов, С.А. Модина // Л., 1969. - С. 54-64.

14. Бабков В.Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В.Ф. Бабков., А.В. Герудт-Гейбович // М., 1964. - С. 30-32.

15. Листопад Г.Е. Важнейшие проблемы в развитии земледельческой механики / Г.Е. Листопад // Техника в сельском хозяйстве. 1991. - № 3. - С. 4-6.

16. Моношков А.Н. Роль механики разрушения в совершенствовании сельскохозяйственных процессов / А.Н. Моношков // Сборник научных трудов/ЧИМЭСХ.- 1985.-С. 10-13.

17. Азимова Е.Н. Исследования динамики деформации почвы / Е.Н. Азимова // Труды / ЦНИИМЭСХ. 1963. - Т. 1.1. - С. 23-28.

18. Ревут И.Б. Физика почв / И.Б. Ревут // Л.: Колос, 1972. - 468 с.

19. Синеоков Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов // М., 1977. - 326 с.

20. Слесарев В.Н. Агрофизические основы совершенствования основной обработки черноземов Западной Сибири: Дис. д-ра с.-х. наук: 06.01.01. / В.Н. Слесарев. Омск, 1984. - 413 с.

21. Утенков Г.Л. Метод частиц и его адаптация к задачам механики обработки почвогрунтов / Г.Л. Утенков // СО РАСХН СибИМЭ / Новосибирск. -2003. -140 с.

22. Бондарев А.Г. Физические свойства почв и проблема совмещения операций при их об работке / А.Г. Бондарев, П.У. Бахтин, Н.В. Кузнецова, В.Н. Шептухов // труды / ВИМ. М., 1980. - Т. 88. - С. 109-112.

23. Ревут И.Б. Плотность почв и её плодородие / И.Б. Ревут, В.Г. Лебедева, И.А. Абрамов // Л., Колос, 1962. - С. 154-165.

24. Ионин П.Ф. Борьба с сорняками при интенсификации земледелия Западной Сибири / П.Ф.Ионин // Омск, - 1992. - С. 79-92.

25. Кузнецова И.В. Физические и физико-механические свойства почв и их применение при интенсификации земледелия / И.В. Кузнецова // М., 1979.-С. 88-104.

26. Ревут И.Б. Пути регулирования почвенных условий жизни растений / И.Б. Ревут // М.: Гидрометиздат, 1971. С. 5-6.

27. Долгов С.И. Теоретические вопросы обработки почвы / С.И. Долгов, С. А. Модина //-Л., 1969. С. 54-64.

28. Сдобников С.С. Стерня и стерневые фоны / С.С. Сдобников, В.Г. Ткаченко // Земледелие. 2000. - № 2. - 10 с.

29. Ревут И.Б. Плотность почв и её плодородие / И.Б. Ревут, В.Г. Лебедева, И.А. Абрамов // Л., Колос, 1962. - С. 154-165.

30. Пупонин А.И. Влияние уплотнения почвы тракторами на урожайность с.-х. культур / А.И. Пупонин, Н.Н. Липецкий, Н.А. Полев // Сборник научных трудов. Вып. 234. Биология, земледелие и растениеводство / - М., 1977. - С. 50-52.

31. Коптев А.В. Почвообрабатывающее орудие / А.В. Коптев // Земледелие. 1995. -№ 5. - 10 с.

32. Мощенко Ю.Б. Совершенствование машин и орудий в земледелии засушливых районов Сибири база повышения урожайности / Ю.Б. Мощенко, В.Ф. Клюстер, В.М. Котенев // Сибирский фермер. - 2003. - № 4. -С. 10-14.

33. Стариков Х.Н. Плотность почвы и урожай / Х.Н. Стариков, А.П. Ковалев, А.Н. Новиков // Земледелие. 1983. - № 15. - 16 с.

34. Власенко А.Н. Ресурсосберегающие и почвозащитные технологии в земледелии Сибири / А.Н. Власенко // Сиб. вест. с.х. наук / Новосибирск, 1996. -С.17-21.

35. Робочев С.И. Минимальная обработка почвы и борьба с её переуплотнением / С.И. Робочев // Знание сила. - 1980. - № 11. - 64 с.

36. Агроклиматические ресурсы Новосибирской области / гибромете-орологическое издательство // Л., 1971. С.78-96.

37. Слесарев В.Н. Значение оптимальной и равновесной плотности пашни в теории механической обработки почвы / Н.В. Слесарев, Н.В. Абрамов // Земледелие. № 3. - 2000. - С. 10-11.

38. Пособие по возделыванию зерновых культур в Новосибирской области / Россельхозакадемия Сиб. отд-ние, ГНУ СибНИИЗХим СО РАСХН // Новосибирск, 2006. - С.47-50.

39. Агротехнические требования на зернотуковую сеялку / М., Союзсельхозтехника, 1973.-С.5-7.

40. Ковзалов В.И. Исследование факторов, влияющих на глубину заделки семян сошником для подпочвенного разбросного посева зерновых культур: Автореферат, дис. канд. техн. наук. Челябинск, 1969.

41. Терских И.П. Развитие технологий и средств механизации возделывания сельскохозяйственных культур, (части 1,2). Иркутск. 2001.

42. Кранощеков Н.В. Машины для зашиты почв и ветровой эрозии / Н.В. Кранощеков // Россельхозиздат, 1977.

43. Турбин Б.Г. Сельскохозяйственные машины / Б.Г. Турбин, А.Б. Лурье и др. // Л., Машиностроение. 1967. 583 с.

44. Кленин Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Н.И. Кленин, В.А. Сакун //-М.: Колос, 1994. 751 с.

45. Бузенков Г.М. / Машины для посевов сельскохозяйственных культур // Г.М. Бузенков, С.А. Ма // М.: Машиностроение, 1976. С.3-223.

46. Концепция развития почвообрабатывсащих машин и агрегатов на период до 2005 г / М., ВИМ, 1994. 47 с.

47. Концепция развития сельскохозяйственных тракторов и универсальных энергосредств на период до 2005г / М., ВИМ, 1994. 47 с.

48. Протокол испытаний / СибМИС. 2003. №12-3-2003. 28 с.

49. Кондратов А.Ф. Кондратов и др. современные технологии и средства механизации обработки почвы, посева, посадки, внесение удобренийи защиты растений / А.Ф. Кондратов, А.Д. Логин, Я.П. Лобачевский. Под общ. ред. АД Логина/НГАУ.-Новосибирск, 2001. -С. 3-5.

50. Кардашевский С.В. Высевающие устройства посевных машин / М., Машиностроение, 1973.

51. Турбин Б.Г. Сельскохозяйственные машины / Б.Г. Турбин, А.Б. Лурье, С.М.Григорьев, Э.М. Иванович и др. // Л., Машиностроение, 1967.-С.104-153.

52. Василенко П.М Исследование работы сошников и пути их усовершенствования. Киев, УАСХН, 1945.

53. Семенов А.Н. Зерновые сеялки / М., Машгиз, 1959.

54. Колпиков М.В. Комбинированный сошник / Авт. свидетельство 193196 от 18.04.1967.

55. Госсен Э.Ф. Результаты и перспективы научно-исследовательских работ по защите почв от эрозии / Э.Ф. Госсен, Т.Н. Дворникова // Ветровая эрозия и плодородие почв: Науч. тр. / ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1976. -С. 25-38.

56. Ежевский А. А. Тенденции мирового сельскохозяйственного машиностроения / А.А. Ежевский // Тезисы докладов на международной научно-практической конференции. М.: Информагротех. 1998. - С. 8-11.

57. Клюстер В.Ф. Новая почвозащитная техника для засушливых районов Сибири / В.Ф. Клюстер, Ю.Б. Мощенко // Земледелие. 1999. - № 4. -С. 32-33.

58. Милитин С.А. Орудие для мульчирующей обработки почвы под озимую пшеницу / С.А. Милитин // Труды / НПО ВИСХОМ. Т. 290 - С. 63-66.

59. Комбинирование задержания снега важнейший элемент почвозащитного земледелия / В.Е. Ковтунов, Н.В. Краснощекое, А.Р. Макаров, М.Е. Черепанов // Вестник сельскохозяйственной науки. - 1980. -№ 11.-С. 42-45.

60. Панов И.М. Перспективы развития конструкции почвообрабатывающих машин и орудий / И.М.Панов // Механизация иэлектрификация сельского хозяйства. 1987. - № 3. - С. 14-17.

61. Мощенко Ю.Б. Агрокомплексы для степного земледелия Западной Сибири / Ю.Б. Мощенко, Б.С. Кошелев // Земледелие. 1979. - № 10. - С. 14-16.

62. Воронов Ю.И. Сельскохозяйственные машины / Ю.И.Воронов, JI.H. Ковалев, А.Н. Устинов // М.: Агропромиздат, 1990. С.40-48.

63. Бузенков Г.М. Машины для посева сельскохозяйственных культур / Г.М. Бузенков. С.А. МА // М., Машиностроение, 1976. 272с.

64. Бледных В.В. Образование микрорельефа поля плоскорежущими рабочими органами / В.В. Бледных, П.Г. Свечников // Сборник научных трудов / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1985. - 15 с.

65. Гавва Н. Тенденции в развитии систем обработки почвы в Канаде / Н. Гавва // Земледелие. 1987. - № 7. - 61 с

66. Вешко Э.И. Оценка ветроустойчивости поверхности обыкновенного чернозема / Э.И. Вешко, Д.Д. Рыжиков, Л.И. Бураков. // Научные труды / ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1976. - 63 с.

67. Джоган Я.Я. Воздействие мульчирования на водообеспеченность и урожайность яровой пшеницы в центральных и южных регионах русской равнины / Л Л. Джоган, Е.М. Гусев // Почвоведение. 2003 - № 11. - С. 371-382.

68. Спирин А.П. Исследование технологических приемов мульчирующей обработки почвы. / А.П. Спирин // Труды / ВИМ. М., 1981. -Т. 90.-С. 119-137.