Разработка энергосберегающего технологического процесса основной отвальной обработки почвы с обоснованием параметров рабочих органов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Бобков, Сергей Александрович

• Бобков, Сергей Александрович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бобков, Сергей Александрович

Введение.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований.

1.1. Агротехнические требования, предъявляемые к технологическому процессу отвальной обработки почвы.

1.2. Плуги, применяемые для выполнения технологического процесса основной отвальной обработки почвы.

1.2.1. Плуги общего назначения.

1.2.2. Оборотные плуги.

1.2.3. Плуги с поворотными стойками для гладкой пахоты.

1.2.4. Фронтальные плуги.

1.2.5. Ярусные плуги.

1.2.6. Комбинированные плуги.

1.3. Результаты исследований плугов, применяемых для выполнения технологического процесса основной обработки почвы и их анализ.

1.3.1. Плуги общего назначения.

1.3.2. Оборотные плуги.

1.3.3. Плуги с поворотными стойками для гладкой пахоты.

1.3.4. Фронтальные плуги.

1.3.5. Ярусные плуги.

1.3.6. Комбинированные плуги.

1.4. Выводы по разделу.

1.5. Цель и задачи исследований.

2. Теоретические предпосылки совершенствования технологического процесса основной отвальной обработки почвы с разработкой и обоснованием основных параметров новых рабочих органов и плугов.

2.1. Удельные показатели, характеризующие работу пахотного агрегата.

2.2. Сравнительный анализ работы плугов, применяемых для выполнения технологических процессов основной отвальной обработки почвы.

2.3. Сравнительный анализ технологических процессов работы отвального корпуса плугов общего назначения и комбинированного корпуса плуга ПРНС-5+ПО-50.

2.4. Обоснование энергосберегающего технологического процесса основной отвальной обработки почвы.

2.5. Разработка и обоснование основных параметров новых рабочих органов и плугов для выполнения предложенного технологического процесса основной отвальной обработки почвы.

2.6. Выводы по разделу.

3. Программа и методика экспериментальных исследований.

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Объект исследования.

3.3. Технические средства, используемые для экспериментальных исследований.

3.4. Методика проведения лабораторно-полевых исследований новых рабочих органов.

3.5. Методика лабораторно-полевых исследований технологического процесса, выполняемого плугами с предлагаемыми рабочими органами.

3.5.1. Определение качественных показателей технологического процесса, выполняемого плугами с новыми рабочими органами.

3.5.2. Определение энергетических показателей технологического процесса, выполняемого плугами с новыми рабочими органами.

3.5.3. Эксплуатационная оценка плугов с новым рабочим органом.

3.5.4. Оценка надежности плугов с новыми рабочими органами.

3.6. Методика обработки результатов исследований.

4. Результаты и анализ экспериментальных исследований.

4.1. Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований новых рабочих органов.

4.2. Выводы по разделу.

5. Результаты хозяйственных испытаний плугов с разработанными рабочими органами.

5.1. Результаты и анализ испытаний плуга ПО-4М.

5.2. Результаты и анализ испытаний плуга НПО-6М.

5.3. Результаты и анализ испытаний плуга ПБК-3.

5.4. Результаты и анализ испытаний плуга ПБК-5.

5.5. Выводы по разделу.

6. Расчет экономической эффективности плуга ПБК-3.

6.1. Определение показателей экономической эффективности.

6.2. Экономические показатели, формирующие основные параметры эффективности.

6.3. Границы эффективного использования новой техники.

6.4. Экономическая оценка универсальных агрегатов.

6.5. Выводы по разделу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка энергосберегающего технологического процесса основной отвальной обработки почвы с обоснованием параметров рабочих органов»

Неудачное реформирование привело экономику сельскохозяйственного производства России к тяжелейшему кризису. Валовая продукция уменьшилась в 1,5 раза, а сборы зерна в 2,4 раза. Сокращены поставки тракторов в 24 раза. Из-за этого хозяйства вынуждены были сократить посевные площади, использовать упрощенные технологии, растягивать агротехнические сроки полевых работ. Все это привело к «вынужденному залужению пашни» [13] .

По оценке В.В.Коломейченко и Г.И.Дурнева площадь «бросовых» земель достигает 15-20 млн. га [36]. Однако, более точную цифру привел президент Российской Федерации - 33 млн. га. По Самарской области «брошенных полей» (выведенных из оборота) составляет более 10% (350 тыс. га.) [98].

На заброшенных полях происходит массовое размножение различных высоко и низко стебельных сорняков, формирование кустарно - древесных формаций. [37] Технология освоения целинных и залежных земель в 50-60 годы прошлого столетия базировались на агроприемах ввода крепких залежей, то есть последних стадиях залужения [87]. Анализ результатов исследований этой технологии, реализуемой лемешно-отвальными плугами, созданными в 50-60 годы и современными не применима для ввода в севооборот заброшенных полей, вследствие низких качественных и энергетических показателей применяемых технических средств [91, 92].

Заброшенные поля — начальная стадия залужения, с той лишь разницей, что в залежь вводятся плодородные почвы, характерная особенность которых - появление высокорослых растений - пионеров [103].

Поэтому необходимо рассмотреть какие требования предъявляются в настоящее время к технологическому процессу основной обработки почвы, в какой мере эти требования выполняются современными плугами, какие при этом энергозатраты и возможности применения этих плугов для обработки заброшенных полей [47].

Очевидно, что технологическое обоснование процесса обработки заброшенных полей должно базироваться на глубокой отвальной обработке почвы [17, 41, 86, 88]. При этом сокращение энергозатрат должно быть достигнуто за счет сокращения проходов (до одного) [26, 105, 107], а также увеличения ширины захвата плужного корпуса [32].

В связи с этим цель настоящей работы - снижение энергоемкости технологического процесса основной обработки почвы, за счет применения плугов с новыми рабочими органами, обеспечивающих ввод в севооборот заброшенных земель и старопахотных почв.

На защиту выносятся следующие научные положения:

• обоснование энергосберегающего способа основной отвальной обработки почвы;

• теоретическое обоснование технологического процесса для обработки почвы заброшенных земель, выполняемых новыми рабочими органами;

• теоретическое обоснование основных параметров новых рабочих органов плугов для реализации энергосберегающей технологии;

• результаты лабораторно-полевых исследований новых рабочих органов;

• результаты производственной проверки плугов с новыми рабочими органами в сравнении с известными плугами и технико-экономической оценки их применения.

Работа выполнена в соответствие с программой «Концепции развития сельскохозяйственного машиностроения в регионах ассоциации «Большая Волга. (Растениеводство)», утвержденной решением Совета Ассоциации «Большая Волга» № 2 от 27 января 1999 года. [38] и планом НИР ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.Вавилова» по теме № 4 «Разработка технологического обеспечения аграрных технологий», раздел 4.2 «Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин для основной обработки почвы».

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Бобков, Сергей Александрович

Общие выводы.

1. Анализ известных технических средств, реализующих различные технологические процессы основной отвальной обработки почвы показал, что энергетические затраты в них определяются геометрическими параметрами и составными элементами корпуса плуга.

2. Технологический процесс, выполняемый плугом ПРНС-5 + П0-50 с комбинированными рабочими органами, имеет меньшую энергоемкость вследствие первоначального безотвального рыхления пахотного слоя, а затем сдвига и перемещения разрыхленной верхней части пахотного слоя и исключения из процесса дополнительной силы сопротивления — силы трения, возникающей при взаимодействии полевой доски со стенкой борозды.

3. На основе технологического процесса, выполняемого плугом ПРНС-5 + П0-50 обоснован энергосберегающий технологический процесс, обеспечивающий первоначально безотвальное рыхление пахотного слоя, затем разделение разрыхленного пласта почвы на две части с поочередным оборотом и перемещением каждой части с высокостебельной растительностью в открытую борозду.

4. Разработаны и обоснованы новые рабочие органы для выполнения энергосберегающего технологического процесса, состоящие из наральника имеющего форму части конической поверхности выпуклой вверх, за которым устанавливается отвал с выпуклой или вогнутой рабочей поверхностью, а их полевой обрез расположен по оси симметрии наральника.

5. Лабораторно-полевыми исследованиями установлено, что минимальные энергозатраты обеспечивает новый рабочий орган КБК-80С1 с шириной захвата наральника 0,56 м, углом установки выпклого отвала к направлению движения 41°, расстоянием от вершины наральника до нижней кромки отвала 0,1 м.

6. Производственной проверкой, проведенной в хозяйственных условиях в сравнении с известными плугами установлено, что за счет применения плугов с новыми рабочими органами достигается снижение удельных энергозатрат на 21,7%, погектарного расхода топлива на 10,0%, при увеличении производительности на 11,1% и качества заделки высокостебельной растительности на 14,0%.

7. Применение плугов с новыми рабочими органами снизило себестоимость механизированных работ на 10,71%, что способствовало получению годового экономического эффекта в размере 9299,44 руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бобков, Сергей Александрович, 2005 год

1. Агротехнические требования на корпусы с винтовыми отвалами к серийным плугам общего назначения. Том XI с. 71-73.

2. Афонин Е.Д., Фрибус В.Ф. К вопросу оптимальной расстановки плужных корпусов с углоснимами // В кн.: «Машины почвообрабатывающие, посевные и для внесения удобрений». Выпуск 2.-М.1978, с. 10-12.

3. Бабаев М., Гасанов Н. Влияние скорости движения на агротехнические показатели плуга ПЯ-3-35. // Техника в сельском хозяйстве. 1975, № 8 с. 71-72.

4. Бидлингмайер Р.В. К вопросу о направлении перемещения почвы по поверхности ножа плоскорезного рабочего органа // В кн.: «Механизация возделывания зерновых культур на почвах подверженных ветровой эрозии». — Алма-Ата: «Кайнар» 1971 с. 69-75.

5. Бледных В. В., Леванидов В.В., Свечников П.Г. Процесс формирования пласта почвы рабочим органом. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1986, № 4 с. 18-20.

6. Бледных В. В. Технологические основы определения параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин. // В кн.: «Машины почвообрабатывающие, посевные и для внесения удобрений». Выпуск 2.-М.1978, с. 3-4.

7. Бобков С.А., Лапушкин В.А., Прокопенко В.А. Новая техника для полевых работ // Агро-информ, 2001, № 28 с. 26-29.

8. Бойков В.М. Новые способы и технические средства основной обработки почвы. Издательство Саратовского университета. 1998. 53 с.

9. Буров Д.И. Обработка почвы как фактор улучшения структурных качеств и строения пахотного слоя черноземных почв Заволжья. // В кн.: «Теоретические вопросы обработки почв» Ленинград, Гидрометеоиздат, 1968, с. 19-24.

10. Бурченко П.Н. Механико-технологические основы почвообрабатывающих машин нового поколения. Монография. М. 2002-211 с.

11. Бурченко П.Н., Кузнецов Ю.Н., Кашаев Б.А. Подготовка почвы для возделывания зерновых культур. // Техника в сельском хозяйстве, 1986, № 2, с. 3-8.

12. Бурченко П.Н. Основные технологические параметры почвообрабатывающих машин нового поколения. // В кн.: «Теория и расчет почвообрабатывающих машин». Том 120. М, 1989, с. 12-43.

13. Буряков А.Т., Просвирин В.Г. Прогрессивные машины и технологии -основа высокоэффективного сельскохозяйственного производства. // Земледелие, 2001 № 1 с. 2-4.

14. Васильковский С.М., Клюев В.В. Исследование сопротивления почвы движению культиваторной лапы. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1987, № 4 с. 37-39.

15. Вопросы земледельческой механики. Т V под редакцией Мацепуро М.Е.-Минск, 1960 с. 152-178.

16. Вериго С.А., Разумова П. А. Почвенная влага, Ленинград. Гидрометеоиздат, 1973 с. 215-224.

17. Воробьев С.А. Земледелие. М. 1991, с. 271-306.

18. Горячкин В.П. Собрание сочинений Т 2 — М; Колос, 1965 459 с.

19. ГОСТ 18509-88 Метрологическое обеспечение оборудования и приборов для испытания и контроля.

20. ГОСТ 20915-88. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний.

21. ГОСТ 24057-88 Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки машин на этапе испытаний.

22. ГОСТ 26677-85. Плуги общего назначения. Общие технические требования.

23. Гуреев Н.Н. Энергоемкость обработки почвы // Техника в сельском хозяйстве. 1988 № 3, с. 22-26.

24. Дьяков В.П. Усилие вертикального резания почвы. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1987, № 4 с. 34-37.

25. Дьяков В.П. Сопротивление почвы деформации клином. // Техника в сельском хозяйстве. 1988 № 3, с. 26-28.

26. Жук З.Я., Победоносцев А.Ю. Концепция и возможные направления развития технологий и техники сельскохозяйственного производства будущего. //Тракторы и сельхозмашины, 1992 № 1, с. 1-6.

27. Зенкевич Е.И. К вопросу влияния формы и параметров отвальной поверхности корпуса плуга на перемещение пласта. Труды научной конференции 1959 г. Минск, 1961 с. 205-214.

28. Зеленин А.И., Баловнев В.Н., Керов И.П. Машины для земляных работ. М. Машиностроение, 1975 с. 94-97.

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

30. Кенжаев О.Р. К определению площади разрыхленной части подпахотного горизонта (слоя) при полосном способе разуплотнения почвы. //Материалы НТБ ВИМ, 1988, вып. 72 с. 7-8.

31. Кирдин В.Ф. Развитие системы основной обработки почвы. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1988 № 1 с. 13-14.