Технология и штанговая машина для внесения твердых минеральных удобрений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Кулешов Михаил Сергеевич

• Кулешов Михаил Сергеевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Кулешов Михаил Сергеевич

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Классификация машин и технологий для внесения удобрений

1.2. Влияние неравномерности внесения удобрений на

урожайность сельскохозяйственных культур

1.3. Анализ технологий и конструкций машин для внесения

твёрдых минеральных удобрений

1.4. Особенности пневматического способа подачи удобрений к рабочим органам машин для рассева

минеральных удобрений

1.5. Современное состояние и перспективы подкормки

зерновых культур

1.6. Анализ конструкций штанговых машин

для подкормки зерновых культур и рассева твёрдых

минеральных удобрений

1.7. К вопросу создания машины для подкормки зерновых культур

и внесения основной дозы минеральных удобрений

Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ШТАНГОВОЙ МАШИНЕ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ТВЁРДЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ... .47 2.1 .Методика теоретических исследований

2.2. Машина пневматическая штанговая для поверхностного

внесения твёрдых минеральных удобрений

2.3. Теоретическое обоснование высевающего катушечного аппарата машины для рассеивания твёрдых минеральных

удобрений

2.4. Обоснование параметров штангового пневматического распределителя для внесения твёрдых минеральных удобрений

2.5. Теоретическое исследование по распределению воздушно-минеральной смеси по каналам машины

для рассеивания удобрений

2.6. Исследование процесса распределения потока

воздушно-минеральной смеси по штанге машины

2.7. Теория движения частицы по сферической рассеивающей поверхности

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Сущность, методы и задачи исследования

3.2. Задачи экспериментальных исследований

3.3. Программа проведения экспериментальных исследований

3.4. Методика экспериментальных исследований

3.5. Методика и оборудование для проведения исследований

в лабораторных условиях

3.6. Методика планирования лабораторных исследований

по технологии рассева удобрений

3.7. Лабораторные исследования

3.8. Исследование основных параметров высевающего аппарата

3.9. Порядок проведения лабораторных исследований

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ШТАНГОВОЙ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДЛЯ РАССЕВА УДОБРЕНИЙ

4.1. Исследование физико-механических свойств и характеристика исходных твёрдых минеральных удобрений

4.2. Исследование дозирующего устройства штанговой машины

для рассева твёрдых минеральных удобрений

4.3. Исследование работы пневматической системы машины

по рассеиванию твёрдых минеральных удобрений

4.4. Обоснование равномерности распределения частиц твёрдых минеральных удобрений по площади рассева

от величины воздушного напора

4.5. Номограмма для определения оптимальных режимов

работы штанговой машины для рассева минеральных удобрений

Выводы по главе

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ШТАНГОВОЙ МАШИНЫ ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ

ТВЁРДЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Зависимость скорости движения частиц

удобрений V от коэффициента парусности Кп и высоты падения Х

Приложение Б. Влияние величины воздушного напора Н

на равномерность распределения удобрений^ по площади

Приложение В. Результаты значения у=А(х-а)2 при обосновании

верхней половины делителя

Приложение Г. Результаты обработки экспериментальных данных для получения математической модели процесса распределения

калийных удобрений по площади рассева

Приложение Д. Результаты обработки экспериментальных данных для получения математической модели процесса распределения

азотных удобрений по площади рассева

Приложение Е. Результаты обработки экспериментальных данных для получения математической модели процесса распределения

нитрофоски по площади рассева

Приложение Ж. Матрица планирования полнофакторного

эксперимента

Приложение З. Результаты испытаний распределительных

эжекторов при рассеве удобрений по левой штанге

Приложение И. Результаты испытаний распределительных

эжекторов при рассеве удобрений по правой штанге

Приложение К. Номограмма для определения рациональных режимов работы штанговой машины для рассеивания

минеральных удобрений

Приложение Л. Катушечный высевающий аппарат. Патент

Приложение М. Акты внедрения

АННОТАЦИЯ

Современная наука находится в постоянном поиске по задаче повышения равномерности внесения твёрдых минеральных удобрений в системе земледелия и производства продукции высокого качества.

В мировой практике почти 100% машин используются с высевающими аппаратами броскового типа. К серьёзным недостаткам таких машин относится то, что они обладают узаконенной агротребованиями неравномерностью внесения - 25% для машин броскового типа по поверхностному внесению.

Однако при внесении удобрений с такой неравномерностью при неблагоприятных погодных условиях, в зависимости от изменяющихся при этом физико-механических свойств, она может достигать свыше 50%.

При высокой неравномерности урожайность постоянно колеблется, что вызывает неодновременное созревание зерновых культур, неудовлетворительную работу уборочных машин, а также накопление нитратов в продукции на участках, получивших повышенную дозу удобрений.

В связи с этим, целью настоящей диссертационной работы, является более эффективное внесение удобрений с разработкой технологии внесения машинами для поверхностного внесения, позволяющих снизить неравномерностью хотя бы до 15-10%.

Решение такой задачи может быть связано с созданием широкозахватной машины штангового типа.

Народно-хозяйственное значение выполненной работы заключается в снижении затрат на применение удобрений за счёт более равномерного их рассеивания по полю и соответственно

На защиту выносятся:

- закономерности транспортирования и дозирования катушечными высевающими аппаратами с обоснованием метода и способа распределения по каналам штанги;

- математическое описание процессов внесения минеральных удобрений штанговыми высевающими аппаратами с учетом качественных показателей по равномерности распределения по поверхности поля;

- математическая модель процесса рассева и распределения частиц минеральных удобрений по поверхности поля;

- методики инженерного расчета катушечного эвольвентного аппарата и работы пневматической системы распределения по каналам штанги.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология и штанговая машина для внесения твердых минеральных удобрений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. За период, начиная с 1995 по 2015 годы, объёмы внесения минеральных удобрений в некоторых регионах России сократились до 60-70%. Поэтому проблема эффективного использования минеральных удобрений приобретает особую актуальность.

Научными исследованиями установлено, что при внесении средней дозы питательных элементов в обычных технологиях один кг действующего вещества дает прибавку урожая до 4 кг зерна. Также установлено, что от характера распределения дозы удобрений по полю зависит урожайность сельскохозяйственных культур. С ростом неравномерности внесения удобрений значительно ухудшается отзывчивость растений на удобрения.

Неравномерное внесение удобрений оказывает влияние на свойства урожая, а также приводит к загрязнению окружающей среды.

Накопленный практический опыт и научный материал по изучению и описанию технологических процессов внесения минеральных удобрений, а также технические решения по управлению некоторыми параметрами машин являются основой создания новых технических средств. Главный критерий -качество распределения питательных веществ по полю внесения.

Настоящая работа направлена на решение важной народнохозяйственной проблемы 09.01 - «Разработать высокопроизводительную технику нового поколения для производства приоритетных групп продукции растениеводства» по заданию РАСХН и этапу 09.01.02 «Разработать техническое задание, конструкторскую документацию и экспериментальный образец многофункционального агрегата для внесения удобрений в период вегетации растений».

Степень разработанности темы. Научные основы механизации применения твёрдых минеральных удобрений созданы трудами известных

учёных: М.Г. Догановского, Е.В. Козловского, Н.М. Марченко, Г.И. Личмана, Б.П. Черникова, В.П. Забродина, Б.А. Нефёдова, В.А. Макарова, С.К. Ячкина, В.В. Адамчука, А.А. Амельченко, В.А. Шмонина, А.С. Мерзликина, В.И. Старовойтова, R. G. Kachnovsk, D.W. Franzen и др.

В результате этих исследований сформировались теоретические основы, принципы и научно обоснованные методы в теории создания машин для механизации внесения твёрдых минеральных удобрений. Область этих теоретических исследований наиболее характерна и приемлема для машин, работающих с удобрениями с различными физико-механическими свойствами.

Цель работы - повышение равномерности рассева твёрдых минеральных удобрений по площади, обеспечивающее оптимальное питание растений.

Задачи и исследований:

1. Провести анализ существующих машин и способов распределения твёрдых минеральных удобрений по площади питания растений;

2. Обосновать конструктивно-технологческую схему пневматической машины с катушечным высевающим аппаратом эжекторными и рассеивающими поверхностями для поверхностного рассева твёрдых минеральных удобрений;

3. Определить закономерности дозирования, транспортирования и распределения удобрений по каналам штанги;

4. разработать методику инженерного расчёта эвольвентного катушечного высевающего аппарата и пневматической систеиы распределения удобрений по каналам штанги;

5. Провести стендовые и эксплуатационные испытания экспериментальной машины и определить её технико-экономическую эффективность.

Научная новизна исследования включает:

- направления совершенствования технологических процессов и технических средств адаптированного внесения минеральных удобрений пневматическими штанговыми машинами;

- математические модели оптимизации технологических параметров штанговых машины для рассева твёрдых минеральных удобрений;

- закономерности процессов дозирования и распределения минеральных удобрений рабочими органами пневматических штанговых машин;

- конструктивно-технологические решения, параметры и режимы работы дозирующего устройства, рабочие органы для распределения минеральных удобрений по поверхности поля и методики технологических расчетов;

- экспериментально-теоретическое обоснование дозирующих и рассеивающих рабочих органов машины;

- предложены уравнения, описывающие закономерности технологического процесса взаимодействия частиц удобрений с рабочими органами при снижении их повреждаемости при дозировании и рассеве.

- способы контроля технологических процессов внесения удобрений, дающих точное дозированное распределение питательных элементов для обеспечения их эффективности и ресурсосбережения.

Теоретическая и практическая значимость:

Теоретически обоснованы конструктивно-режимные параметры пневматической штанговой машины с катушечным высевающим аппаратом, обеспечивающие повышение равномерности высева твёрдых минеральных удобрений на 17-18% по сравнению с серийной машиной МВУ-0,8.

Внедрение (эксплуатационные испытания) пневматческой штанговой машины в СПК «Садовод» Чучковского района Рязанской области показали повышение равномерности внесения твёрдых минеральных удобрений. Общий экономический эффект от экономии удобрений и повышения урожайности и реализации полученной дополнительной продукции составил 7200 руб./га.

Методология и методы исследования.

Достижение поставленной цели осуществлялось теоретическими и экспериментальными исследованиями.

Теоретическое исследование посвящено получению зависимостей, позволяющих получить рациональные конструктивно-кинематические параметры устройства дозирования и распределения удобрений через эжекторы и рассеивающие поверхности с использованием законов и методов классической механики и математики.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием установки и экспериментальной машины с использованием стандартных и частных методик и применением методов планирования эксперимента.

Обработка результатов, полученных в ходе проведения экспериментов, проводилась методами математической статистики с применением ПЭВМ.

- На защиту выносятся:

- закономерности транспортирования и дозирования катушечными высевающими аппаратами с обоснованием метода и способа распределения по каналам штанги;

- математическое описание процессов внесения минеральных удобрений штанговыми высевающими аппаратами с учетом качественных показателей по равномерности распределения по поверхности поля.

- математическая модель процесса рассева и распределения частиц минеральных удобрений по поверхности поля;

- методики инженерного расчета катушечного эвольвентного аппарата и работы пневматической системы распределения по каналам штанги.

- Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных положений подтверждается результатами экспериментальных исследований и их сходимостью с теоретическими результатами, использованием действующих и вновь разработанных методик, новых экспериментальных стендов, обработкой экспериментальных данных с

помощью компьютерных и математических программ.

На основании результатов испытания, выполненных ФГБНУ ВНИМС в СПК «Садовод» Чучковского района Рязанской области, выполнена производственная проверка машины на подкормке зерновых культур в период их вегетации и в процессе подготовки почвы под урожай следующего года.

Результаты производственной проверки штанговой машины показали её работоспособность на раздельном внесении трёх видов основной дозы твёрдых минеральных удобрений. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных международных научно-практических конференциях ФГБНУ ВИМ (Москва 2013-2015 г.г.),

ФГБНУ ВНИМС (Рязань 2012-2015 гг.), Международной научно-практической конференция ФГБНУ ВНИМС (г. Рязань 2014г.), и на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО РГАТУ г.Рязань (г.2013-2015).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в изданиях ФГБНУ ВНИМС, ФГБНУ ВИМ, ФГОУ ВПО РГАТУ, в журналах «Механизация и электрификация сельского хозяйства», «Техника в сельском хозяйстве». Материалы исследований отражены в 13 печатных работах из них 4 в рецензируемых изданиях. Объем опубликованных работ - 2,5 п. л.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Удовлетворение потребности населения в продуктах питания связано с постоянным повышением урожайности сельскохозяйственных культур.

Вместе с тем, жизнедеятельность сельскохозяйственных растений и их продуктивность во многом зависят от количества питательных веществ, получаемых из почвы, воздуха, и производственной деятельности человека.

Основополагающие критерии современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур - сохранение и повышение почвенного плодородия, ресурсосбережение, экономическая и экологическая безопасность продукции и окружающей среды. Поэтому изучение эффективных энергосберегающих технологий обработки почвы с использованием рациональных доз твёрдых минеральных удобрений - одна из актульных задач современного земледелия.

Наукой и практикой установлено, что более 50% прибавки урожая сельскохозяйственных культур можно получить за счёт системного применения удобрений.

От характера распределения удобрений в почве зависит средняя урожайность культур. Выпускаемые промышленностью машины для внесения удобрений работают с неравномерностью отличной от агротехнических требований.

В настоящее время в сельскохозяйственном производстве находится большой типоразмер машин, обеспечивающих погрузку, транспортировку и внесение удобрений. Поэтому для различных зон и производственных особенностей сельскохозяйственного производства должны быть разработаны соответствующие комплексы машин и технологии внесения с учётом агротехнических требований к удобрениям, в которых допускается: диаметр гранул - не более 5 мм; разрушение гранул до размера 1 мм при смешивании -не выше 5 %; влажность минеральных удобрений перед внесением - не выше 1,5...15 %. Машины должны обеспечивать внесение минеральных удобрений в пределах 0,05. 1 т/га. Неравномерность распределения удобрений туковыми сеялками не должна превышать ±15%, разбрасывателями - ±25%. На основе

проведенных исследований и анализа литературных источников можно создать концептуальную модель для получения урожая в системе применения удобрений (рисунок 1.1).

УРОЖАЙ

Органические

Вид удобрений

Минеральные

Способ внесения

Технологические схемы

Технические средства

Прямоточная

Подготовка

Перевалочная

Погрузка

Перегрузочная

Транспортировка

Комбинированная

Перегрузка

Двухфазная

Внесение

Рисунок 1.1 - Концептуальная модель

урожая с использованием удобрений

Из концептуальной модели видно, что технология применения удобрений определяется их видом и способом внесения.

Анализ ежегодного объёма применения удобрений в России свидетельствуют о его росте (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Применение удобрений в земледелии России по годам

Виды удобрений 1990 1995 2000 2005 2010 2014

Минеральные удобрения, №К, кг/га 88 14 19 25 38 42

Известкование, тыс./га 4671 934 403 380 228 198

Фосфоритование, тыс./га 1930 201 100 40 4 2

Гипсование, тыс./га 159 3,5 2,2 0,8 0,1 0,1

Внесение такого объёма удобрений должно быть обеспечено соответствующими технологиями и комплексами машин. Однако из-за спада применения удобрений в 1995 году резко сократилось и количество машин для их внесения, и выбытие их по причинам коррозии и неудовлетворительным условиям хранения и эксплуатации. Из-за такого спада применения удобрений в сельскохозяйственном производстве многие отечественные заводы сократили выпуск машин или вообще его прекратили.

1.1. Классификация машин и технологий для внесения удобрений.

Классификация машин и технологий для внесения удобрений осуществляется:

по назначению - средства для подготовки удобрений к внесению, погрузки, транспортировки, загрузки и непосредственного внесения в почву;

агрегатному состоянию удобрений - машины для внесения твердых и пылевидных удобрений;

способу внесения удобрений - кузовные, навесные и авиационные разбрасыватели, туковые сеялки и машины для внутрипочвенного внесения;

машины для внесения минеральных и комплексных удобрений и способу агрегатирования с трактором - прицепные и навесные.

Совершенствование рабочих органов машин для внесения удобрений проводится в направлениях:

повышения равномерности и устойчивости дозирования при истечении из бункерных устройств;

повышения равномерности распределения по ширине рассева, достигаемого разработкой новых рабочих органов;

повышения производительности и качества выполнения технологических процессов за счет использования систем контроля и управления;

обеспечения ресурсосбережения за счет уменьшения потерь удобрений в результате химического взаимодействия со стенками бункеров и рабочих органов, а также за счет создания и применения штанговых аппаратов, являющихся менее энергоемкими по сравнению с аппаратами броскового типа;

повышения экологической безопасности технологических процессов за счет равномерного распределения требуемых доз по ширине рассева.

Технологический процесс внесения минеральных удобрений является сложной, многоуровневой системой, подвержен влиянию случайных, технологических и управляющих воздействий [2,88,97,2].

К случайным воздействиям будем относить те воздействия, которые в процессе выполнения технологического процесса внесения могут принимать случайные значения.

К технологическим воздействия относятся воздействия, которые вызваны особенностями выполняемой операции (вид вносимых удобрений, норма высева, рабочая скорость машины и др.). Управляющими воздействиями являются те воздействия, которые позволяют управлять ходом

технологического процесса внесения.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, анализ технических решений, направленных на разработку этих систем управления, позволяют обобщить эти воздействия и выявить возможные способы управления технологическим процессом внесения удобрений как машинами броскового типа (табл. 1.2), так и штанговыми машинами (таблица 1.3).

Таблица 1.2 - Факторы, определяющие качество выполнения технологического

процесса внесения минеральных удобрений бросковыми рабочими органами

Наименование Воздействие на технологический процесс

1 2

Случайные воздействия:

Физико-механические свойства удобрений:

средняя насыпная плотность - изменение равномерности дозирования; - колебания средней дозы внесения;

относительная влажность - изменение аэродинамических свойств; - налипание частиц на рабочие поверхности; - нарушение равномерности дозирования; - нарушение равномерности распределения.

гранулометрический состав - изменение фрикционных характеристик; - изменение аэродинамических характеристик; - нарушение равномерности распределения.

Направление ветра - нарушение равномерности распределения

Технологические воздействия:

изменение нормы высева - нарушение равномерности дозирования; - нарушение равномерности распределения.

точность соблюдения скорости движения машины - нарушение равномерности высева.

точность соблюдения направления движения - нарушение равномерности распределения; - образование необработанных участков; - несоответствие дозы внесения смеси.

точность настройки рабочих органов машины - нарушение равномерности распределения; - нарушение средней дозы внесения;

Таблица 1.3 - Факторы, определяющие качество выполнения технологического

процесса внесения минеральных удобрений штанговыми рабочими органами

Наименование показателей Воздействие на технологический процесс

1 2

Случайные воздействия:

Физико-механические свойства удобрений:

средняя насыпная плотность - колебания подачи дозатором; - изменение равномерности дозирования; - колебания средней дозы внесения

относительная влажность - налипание частиц на поверхности; - нарушение равномерности дозирования.

относительная влажность воздуха - нарушение равномерности дозирования; - налипание частиц на рабочие поверхности; - потеря работоспособности;

Технологические воздействия:

точность соблюдения скорости движения машины - нарушение равномерности высева; - нарушение средней дозы внесений.

точность соблюдения направления движения - нарушение равномерности высева; - образование необработанных участков

точность настройки рабочих органов машины - нарушение равномерности высева; - нарушение средней дозы внесения удобрений;

Анализ таблиц 1.2 и 1.3 показывает, что на технологический процесс рассеивания частиц минеральных удобрений по поверхности поля как бросковыми, так и штанговыми рабочими органами оказывают влияние многие факторы. Многообразие факторов, влияющих на закономерности рассеивания частиц удобрений по поверхности поля и их взаимосвязи, создаёт трудности в разработке моделей, описывающих процесс распределения частиц по поверхности поля с учетом всех внешних и управляющий воздействий.

Из изложенного следует, что одним из путей повышения качества распределения минеральных удобрений по поверхности поля и

производительности агрегата является применение систем объективного контроля и управления.

У центробежных рабочих органов управление шириной рассева можно осуществлять за счет изменения:

щ углов постановки лопаток;

Ид высоты расположения диска над поверхностью поля; ао угла наклона лопаток к горизонту; о угловой скорости диска.

Анализ закономерностей движения частиц по лопаткам центробежного диска показывает, что при управлении шириной рассева за счет изменения углов щ и а0 необходимо учитывать их влияние на положение и величину сектора рассева [4,26,32,20].

Наиболее простым и легко реализуемым способом является управления шириной рассева за счет изменения угловой скорости о диска.

Из проведенного анализа литературных источников видно, что в последнее время из-за широкого применения средств механизации в России и за рубежом всё большее внимание уделяется машинам со штанговыми рабочими органами, обладающими в большей степени снижением неравномерности, однако рабочие органы таких машин требуют проверки и обоснования в случае рассева твёрдых минеральных удобрений.

1.2. Влияние неравномерности внесения удобрений на урожайность

сельскохозяйственных культур

Основополагающие критерии современных технологий - сохранение и повышение почвенного плодородия, ресурсосбережение, экологическая безопасность продукции, защита и охрана окружающей среды. Поэтому изучение эффективных энергосберегающих приемов внесения доз минеральных

удобрений в различных почвенно-климатических условиях России при возделывании сельскохозяйственных культур - актуальная задача современного земледелия [57,6,7].

Для каждой сельскохозяйственной культуры в конкретных природно-климатических условиях существует оптимальная доза внесения удобрений.

Равномерное внесение удобрений по поверхности почвы - одно из условий, повышающих их эффективность в пределах поля [62,90,27,26,32].

Одним из главных агротехнических показателей работы машин для внесения минеральных удобрений является равномерность рассеивания минеральных удобрений по поверхности поля.

На рисунке 1.2 приведена зависимость потерь урожая от неравномерного внесения твёрдых минеральных удобрений, полученная при обработке данных агрохимических исследований по различным регионам России.

Рисунок 1.2 - Потери урожая от неравномерного внесения минеральных удобрений

Зависимость (рисунок 1.2), описывающая потери урожая от неравномерного внесения минеральных удобрений, аналогична для разных культур и видов удобрений [111,118].

Многочисленными исследованиями доказано, что на агротехнические показатели оказывают влияние тип распределительного рабочего органа, равномерность распределения по полю, способ внесения удобрений.

Вопрос выбора для требуемой рабочей ширины рассева в процессе движения машины по полю является сложной научной и технической задачей.

Это в первую очередь вызвано тем, что машины, оборудованные рабочими органами броскового типа, имеют рабочую ширину рассева больше конструктивной ширины самой машины. Поэтому для обеспечения заданной ширины рассева приходится выполнять разметку поля или оборудовать машины маркерами. Результаты производственной проверки показали, что без разметки поля ошибки механизатора в вождении агрегата могут быть значительными [26,24,33,35].

Так, при заданной ширине рассева в 10 м, машинами броскового типа действительная ширина рассева колебалась от 7 до 13-14 м.

Количественная оценка качества распределения удобрений по поверхности поля выполняется по коэффициенту вариации У3 :

V = 100^, (1.1)

Яг

где ор - среднее квадратическое отклонение доз, равное

сУ г =

£ (Я - Яг)2

(1.2)

п- 1

Яр~ среднее значение доз удобрений, попавших в улавливатель;

- текущее значение доз; п - количество оцениваемых доз (проб).

Неравномерное внесение удобрений оказывает существенное влияние на свойства урожая, а также приводит к загрязнению окружающей среды.

Неоднородность поля по питательным веществам, полученная при внесении удобрений, часто является основной причиной полегания посевов

зерновых культур и вместе с тем ведёт к потерям урожая и в отдельные годы эти потери могут достигать порядка 25-60% [23,39,93].

Исследованиями [12,63,75] установлено, что в зависимости от конструктивных особенностей разбрасывателей и качества рассеиваемых удобрений неравномерность распределения вносимых удобрений может изменяться в пределах от 10 до 165% от дозы и в пределах 40-60% и приводит к недобору 4-6% урожая зерновых. С увеличением степени неравномерности до 70-80% этот показатель достигает 11-15 ц/га [ 12,25,3398,106].

Исследователями зарубежных учёных также установлено, что урожай на участках с равномерным распределением удобрений на 15% выше среднего урожая с участков с неравномерно внесенными удобрениями [86,93,103,105].

Таким образом, на основе материалов отечественной и зарубежной публикации и изучения влияния качества распределения удобрений по всему полю установлено, что неравномерное внесение удобрений создаётся машинами для внесения.

1.3. Анализ технологий и конструкций машин для внесения твёрдых минеральных удобрений

Использование функций отзывчивости сельскохозяйственных культур на удобрения представляет возможность программирования урожайности, формирования требований к машинам и технологиям, средствам для внесения твёрдых минеральных удобрений в системе земледелия. Технологический процесс внесения твердых удобрений машинами различного типа и конструкций состоит из нескольких технологических операций, которые определяют его направленность.

Для разработки технологического процесса внесения твердых минеральных удобрений необходимо знать способы внесения удобрений, физико-механические их свойства, иметь комплексы машин, обеспечивающие выполнение агротехнических и экологических требований при возделывании

продукции растениеводства [9,13,18,48,107,114,]. На протяжении многих лет отечественные научно-исследовательские организации разрабатывали поколения машин для внесения по усредненной дозе, без соответствующего учета распределения элементов питания растений внутри самого поля и пространственной пестроты поля по содержанию №К [5, 118, 119].

Для оценки влияния неравномерного внесения удобрений на издержки использовать структурную модель, приведенную на рисунок 1.3.

Рисунок 1.3. Структурная модель издержек от некачественного внесения удобрений.

Удобрения под сельскохозяйственные культуры вносят до посева -основное внесение, при посеве и посадке. При основном внесении удобрения

они рассеиваются специальными машинами по поверхности поля, а затем заделываются в почву почвообрабатывающими орудиями [51, 53]. Однако проведенными исследованиями в России и за рубежом установлено, что поверхностное внесение, выполняемое современными машинами, приводит не только к потерям удобрений, но и к загрязнению окружающей среды [28,29].

Фактические антропогенные свойства почвы полей зависят от неравномерности внесения удобрений машинами с разбросными рабочими органами, которая, зачастую, в производственных условиях варьируется до 40...60 % [ 87,96,99].

В то же время применение высоких доз удобрений приводит к возрастанию риска, связанного со снижением урожайности в связи с некачественным их внесением. Вместе с тем, исследованиями установлено, что неравномерность внесения может быть получена и при повышенной повреждаемости крупных частиц дозирующими рабочими органами машин внесения [67,68].

Таким образом, тенденция развития требований к качеству внесения сводится к выпуску удобрений, обладающих высокими физико-механическими свойствами и с довольно выровненным гранулометрическим составом.

Высокая статическая прочность гранул обеспечивает сохранность гранулометрического состава удобрений в процессе внесения удобрений современными машинами при их прочности не менее 2,0 МПа [68,78].

На основе проведенных исследований определены направления в развитии построения машин: изыскание рациональных схем, параметров рабочих органов и технологических модулей.

В качестве одного из направлений исследований средств механизации в последнее десятилетие сформировались принципы работы по созданию блочно-модульных конструкций универсальных сельскохозяйственных машин со сменными рабочими органами (адаптерами), например, для посева, обработки почвы и внесения удобрений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кулешов Михаил Сергеевич, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.С. 1253457 СССР, МКИ3 А 01 С 15/00. Шнековый высевающий аппарат / В.П.Забродин, В.В. Петринский. -№3855056/30-15; заявл. 12.12.1984; опубл. 30.08.1986, Бюлл. №32 // Открытия. Изобретения.-1986.

2. Адамчук В. В., Моисеенко В. К. Технические средства нового поколения для рассева минеральных удобрений //Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2004. - № 2. - С. 15 -19.

3. Адамчук В.В. Обоснование процесса работы и параметров шнековых распределительно - высевающих систем машин для внесения твердых минеральных удобрений /В.В. Адамчук. -автореф. дис... ученой степени канд. техн. наук -Пос. Глеваха, 1985. -17с.

4. Адамчук В.В. Теоретические исследования движения частиц удобрений по рассевающему органу //Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2003, - №12. - С28-31.

5. Афанасьев Р.А. Проблемы координатного земледелия и пути их решения

/ Р.А. Афанасьев -М.: ТСХА, 2006. -С187-190.

6. Батурин, В.А., Личман Г.И. Обоснование параметров пневмосистемы машины для дифференцированного внесения минеральных удобрений //Сельскохозяйственные машины и технологии -2011. - №6 - С26-30.

7. Блажинский Г.Н. Внесение сыпучих минеральных удобрений штанговыми распределителями с гибким шнеком - автореф. дисс... на соискание ученой степени канд. техн. наук Блажинский Г.Н. - Горки. -1984.-20 с.

8. Богомягких В.А. Теория и расчет бункеров для зернистых материалов /В.А. Богомягких. - Ростов-на -Дону, 1974. -152 с.

9. Бурмистрова М.Ф., Щербаков А.М. Физико-механические свойства новых видов минеральных удобрений. Теоретические и экспериментальные исследования физико-механических свойств почв,

удобрений и растений: Труды ВИСХОМ. Вып.54. - М. ОНТИ ВИСХОМ, 1969. - С.111-132.

10. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. - М.: Колос,1973, - 200 с.

11. Внуков И.Е., Любушко Н.И. Направление совершенствования высевающих систем зернотуковых пневматических машин //Тракторы и сельхозмашины. - 1998. - №1. - С.15-17.

12. Войтов П. И. Эффективно использовать минеральные и известковые удобрения // Техника в сельском хозяйстве. - 1973. - № 4. -С. 1-3.

13. Волошин Н.И. Обеспечение устойчивости технологического процесса работы центробежного аппарата тукорассевающих машин: автореф. дис... канд. техн. наук Н.И. Волошин - Краснодар, 1986. - 24 с.

14. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике /М.Я. Выгодский -М.: Наука, 1963. - 871 с.

15. Гермейер Ю.Б. Игры с непротивоположными интересами /Ю.Б. Гермейер. - М.: Наука, 1976. - 328 с.

16. Горячкин В.П. Собрание сочинений в 3-х томах. Т.1 /В.П. Горячкин. -М.: Колос, 1965. -С. 597-603.

17. ГОСТ 27.002-89 Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

18. ГОСТ - 28714-207. Машины для внесения твёрдых минеральных удобрений. Методы испытаний.

19. Григорьев А.М. Винтовые конвейры /А.М. Григорьев. -М., 1972. - 178с.

20. Гуков С.Я., Дринча В.М. Ресурсы и приоитеты агро-инженерной науки // С.Я Гуков., В.М. Дринча- Киев: Феникс, 2012. - С.18-25.

21. Догановский М.Г., Козловский Е.В. Машины для внесения удобрений /М.Г. Догановский, Е.В. Козловский. -М.: Машиностроение, 1972. -272 с.

22. Дорофеев В. Ф., Понамарев В. И. Проблемы полегания пшеницы и пути ее решения / В. Ф. Дорофеев, В. И. Понамарев. // Обзор литературы ВПИИТЭИСХ. - М.: 1970. - С.3.

23. Дьячков А. П. Совершенствование технологии внесения мелиорантов //Совершенствование технологий и технических средств производства продукции растениеводства и животноводства : сб. науч. тр. - Воронеж: Гос. аграр. Университет. 1998. - С. 133 - 138.

24. Забродин В.П. Влияние способа движения агрегата на производительность разбрасывателей туковых смесей Межвуз. сб. РИСХМ. - Ростов на Дону: РИСХМ, 1986. - С.

25. Забродин В.П., Артемьева И.В. Исследование процесса истечения смесей из бункерных устройств //Совершенствование технологических процессов, машин и аппаратов в инженерной сфере АПК. -Зерноград, 1999. - С. 46.

26. Забродин В.П. Контроль и управление процессами внесения минеральных удобрений /В.П. Забродин. -Ростов-на-Дону: ООО «Тера»; НПК «Гефест», -2003. - 124 с.

27. Забродин В.П. Результаты исследований рабочего органа разбрасывателей удобрений //Механизация приготовления и внесения органических и минеральных удобрений. -Зерноград, 1984. - С. 66-75.

28. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. /Р.Л. Зенков -М.: Машиностроение, 1964.-251 с.

29. Зимон А.Д., Андрианов Е.И. Аутогезия сыпучих материалов. /А.Д. Зимон, Е.И. Андрианов. - М.: Металлургия, 1978. - С.21-23.

30. Злобин А.С. Параметрические методы решения минимаксных задач: Дис... канд. физ-мат. наук /А.С. Злобин. - М.: ВЦ РАН, 1984. -127 с.

31. Иванов О.П., Мамченко В.О. Аэродинамика и вентиляторы [Текст] / О.П. Иванов, В.О. Мамченко. - Л.: Машиностроение, 1986. - 231 с.

32. Изотов В.Я. Экспериментальные исследования качества рассева смешанных минеральных удобрений //Механизация и электрификация сельского хозяйства: сборник -Киев, 1976. Вып. 37. - С. 24-27

33. Каплан И.Г. К выбору критериев оценки качества при работе с удобрениями // В кн.: Механизация земледелия и животноводства. -

Минск, - 1982. - С. 10-18.

34. Карягдыев Н.Н. Разработка превмоструйного туконаправляющего рабочего органа кузовных машин с эжекторным пиателем.: дис. канд. техн. наук / Н.Н. Карягдыев. - Харьков, 1990. -186 с.

35. Качество внесения удобрений машинами пневматического и центробежного типов //Сер. Механизация растениеводства. Испытания и использование новой техники: обзорная информация /Н.И. Верещагин, Б.П. Черников, Б.А. Гловацкий, Н.Л. Момоносов. - М.: АгроНИПТИЭИТО, 1990. -56 с.

36. Кегелес Е.С. Влияние способов копирования склонов на качество рассева туков крутосклонным разбрасывателем: Труды /ВИСХОМ. Вып.1Х. -1972. - С. 111-118.

37. Кириллин В. А. Техническая термодинамика: учебник для вузов В. А. Кириллин., В. В Сычёв, А. Е Шейндлин. - М.: МЭИ, 2008. — 496 с.

38. Ковзалов В.И. Исследование факторов, влияющих на глубину заделки семян сошниками для подпочвенно-разбросного сева зерновых культур: автореф. дис. канд. техн. наук / В.И. Ковзалов/. - Челябинск, 1989. - 21 с.

39. Козыбаева Ф.Е. Влияние удобрений на экосистему почв агроландшафов.// Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов: /Тр. 2-й международной научно-практической конф.- Рязань: ГНУ ВНИМС -2001. - С. 244-246.

40. Кормановский Л. П. Точное земледелие - новое направление фундаментальных инженерных исследований //Техника в сельском хозяйстве. -2002. - №1. - С. 3-5.

41. Корнаи И. Планирование на двух уровнях. /Применение математики в экономических исследованиях / И. Корнаи, Т. Литпак - М.: Мысль, 1965. -С. 79-83.

42. Краснощеков Н.В. Итоги развития агропромышленной науки /Н.В. Краснощеков // Техника в сельском хозяйстве. -2002. - №4. -С. 3-8.

43. Кулешов М.С., Левин А.Е., Макаров В.А.Теория работы эвольвентной

дозирующей катушки высевающих аппаратов //М.С. Кулешов, А.Е. Левин, В.А. Макаров. Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства: сборник научных трудов. - Рязань, ГНУ ВНИМС 2013, - С.239-239.

44. Кулешов М.С., Макаров В.А. Параметры делителя пневматической машины для внесения твёрдых минеральных удобрений / М.С. Куешов,

B.А. Макаров. Сборник научных трудов. Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства - Рязань, 2013, -

C.224-227.

45. Кулешов М.С., Макаров В.А. Условие движения частиц удобрений по гравитационной криволинейной поверхности делителя потока //Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий.: сб. науч. докл. Медународной научно-технической конференции. - М.: ГНУ ВИМ, 2014, - С.156-158.

46. Кулешов, М.С., Шестаков Н.И. Макаров. В.А. Ерешко, Ф.И. Модель иерархической декмпозиции в координации и задачах с ресурсными ограничениями. // Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства:сб. науч.тр. - Рязань: ГНУ ВНИМС, 2013. - С.274-283.

47. Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Гидродинамика («Теоретическая физика», том VI).— М., 1986. - 286 с.

48. Летковский Л. И. Исследование и обоснование параметров пневмомеханического аппарата для внесения смесей минеральных удобрений: автореф. дис.... канд. техн. наук. Л.И Летковский - Минск, 1975. - 24 с.

49. Личман Г.И. Основные направления фундаментальных и прикладных исследований по координатному земледелию. //Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов: тр. 2-й науч. международной науч.практ. конф.-Рязань: ГНУ ВНИМС -2001. -С.53...55.

50. Лошаков В.Г. Севообороты и плодородие почв /В.Г. Лошаков. - М.:

ВНИИА, 2012. - 512 с.

51. . Рост, развитие, урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от сроков внесения азотного удобрения на обыкновенном черноземе Западного Предкавказья : дис. ... канд. с.-х. наук : 06.01.09 Е.П. Любимая: Краснодар, 2003. - 190 с.

52. Макаров В.А. Повышение качества функционирования механизации производства и применения органических удобрений в сельскохозяйственном производстве: дис. д-ра техн. наук /В.А. Макаров

- Рязань: РГСХА, 1996 г.- 321с.

53. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов /Ю.И. Макаров. - М.: Машиностроение, 1973. -216 с.

54. ОСТ. 107.1 - 2000 Машины для внесения твердых минеральных удобрений, известковых материалов и гипса. Методы оценки функциональных показателей.- Минсельхоз России, 2000. - 46 с.

55. Мельников С.В., Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов В.Р. Алёшкин, И.М.Рощин. - Л.: Колос, 1972 . - 210 с.

56. Мерзликин A.C., Новикова О.И. Организационные аспекты рационального использования удобрений и других средств химизации. //Химия в сельском хозяйстве. 1995. -С. 25-32.

57. Мерзликин A.C., Прошляков В.П. Проблемы экономики химизации сельского хозяйства. // Агрохимический вестник. - 1999. -№ 2. - С.19-24.

58. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. - М.: ГП УСЗ Минсельхозпрома России.

- 1998.

59. Механизация приготовления и внесения твердых минеральных удобрений: обзорная информация /Л.М. Клятис, А.Б. Максимов -М.: ВНИИТЭИСХ, -1979. -66 с.

60. Милованов Е.Л., Сорокин С.И. Исследование причин неравномерного созревания хлебов //Труды Саратовского СХИ Т36.- Саратов, 1970. -13-

23с.

61. Насонов В.А. Обоснование процессов высева и парметров дозирующих рабочих органов широкозахватной зерновой сеялки с централизованной высевающей системой : дис... канд. техн. наук /В.А. Насонов. - Глеваха, 1984.-189 с.

62. ОСТ. 70.71 - 2000. Машины для внесения минеральных удобрений, известковых материалов и гипса. /Программа и методика испытаний. Минсельхоз России. - 2000. - 46 с.

63. Останин А. И., Злобина Л. С. О равномерности внесения минеральных удобрений. // Агрохимия. - 1971- №3.- 45 с.

64. Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов [Текст] /.Е. Пестов - М.: академия наук СССР,1947.-235 с.

65. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С. В. Мельников, В. Р. Алешкин, П. М. Рощин. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Колос, 1980. — 168 с,

66. Плохин А.М. Совершенствование технологии высева Семян кукурузы пневматическими высевающими аппаратами / А.М. Плохин. - Орёл, 2001 - 183 с.

67. Пятаев М.В. Методика и результаты экспериментальных исследований распределителя пневматической зарнотуковой сеялки. /М.В. Пятаев //Вестник ЧГАА - 2010. №11.- С. 137-139.

68. Пятаев М.В. Эффективный распределитель семян сеялки //Сельский механизатор. - 2014. №11. - С.10-11.

69. Разработать технологические регламенты и нормативную базу минерального питания зерновых культур на дерново-подзолистых почвах - М.: ВНИПТИХИМ, 1996.-102 с.

70. Рекомендации по расчету пневматических высевающих систем. М.: ВИСХОМ, 1980.-C.5-26.

71. Савельев И. В. Курс общей физики: Молекулярная физика и

термодинамика. — М.: Астрель, 2001. — Т.3. — 208 с.

72. Сендряков И. Ф., Гловацкий Б. А. Физико-механические свойстваудобрений, предназначенных для приготовления тукосмесей // Химия в сельском хозяйстве. -1976. №11. -26 с.

73. Сержанов И. М. Оптимизация системы удобрения и технологических приёмов возделывания яровой пшеницы в северной части лесостепи среднего Поволжья: дис. с.-х. наук - Казань,- 2013. - 471 с.

74. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Д.В.Сивухин — М.: МФТИ, 2005. -Т. I. Механика. — 560 с.

75. Симакин А.И. Удобрения, плодородие почв и урожай в условиях интенсивного земледелия. - Краснодар: Кн. из-во. 1988. -270 с

76. Состояние и тенденции развития конструкций машин для внесения минеральных (твердых) удобрений /В.А. Шмонин, Ю.П., Каюшников, Г.Гриценко//Обзор. Вып.5. -М.: ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш,- 1979.24 с.

77. Стратегия машинно-технического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2020 г. / ВИМ.-М., 2003.- 65 с.

78. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия: учеб. для хим. спец. вузов / Под ред. А. Г. Стромберга. -7-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2009. -27 с.

79. Теоретические и экспериментальные исследования физико-механических свойств почв, удобрений и растений: тр. ВИСХОМ. вып. 54. - М.: ОНТИ.

ВИСХОМ 1969. -333 с.

80. Турбин Б.И. Теоретическая механика /Б.И. Турбин - М.: гос.изд. с.х. литературы, 1959.- 375 с.

81. Фехтенгольц Г.М. Основы математического анализа. Т.2 /Г.М. Фехтенгольц Наука.1968.- 463 с.

82. Филиппов Э.Ф. Влияние размеров гранул и примеси пыли на равномерность внесения удобрений и урожай ячменя //Вестник сельскохозяйственной науки. - 1969. - №7.- С. 93 - 97.

83. Хлыстунов В.Ф. Механико-технологическое обоснование технического оснащения системы жизнеобеспечения свиноводства /дисс ... д-ра техн. наук / В.Ф.Хлыстунов - Зерноград. -2000. - 512 с.

84. Хмыров В.Д., Куденко В.Б., Труфанов Б.С.Иссследование процесса распределения воздушного потока в воздуховодных трубах биоферментатора [Текст] //Вестник МичГАУ -2008. -№2.- С.60-64.

85. Хомяков Д. М., Левин Б. В., Вопросы увеличения потребления минеральных удобрений в Российской Федерации // Достижения науки и техники АПК. - 2004. № 11.- С 43 - 44.

86. Черников Б. П. Повысить качество внесения удобрений // Техника в сельском хозяйстве. -1976. - № 5. - 11 с.

87. Черников Б. П., Щемелинский Л. А. Повысить качество внесения минеральных удобрений //Техника в сельском хозяйстве. - 1983. - № 2. -С. 13 -14.

88. Черноволов В. А. Проблемы совершенствования машин для внесения минеральных удобрений //Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2000. - № 5. - С. 18 -19.

89. Черноволов В. А. Проблемы совершенствования машин для внесения минеральных удобрений / В. А. Черноволов. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2000. № 5. - С. 18 -19.

90. Шафран С.А., Пупынин В.М., Величко В.А. //Прогнозирование экономической эффективности дифференцированного внесения минеральных удобрений с учетом внутрипольной неоднородности плодородия почв./С.А. Шафран: Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов:

91. тр. 2-й междун. научн. конф.-Рязань. ГНУ ВНИМС 2001.- С.18-19.

92. Шихов Н.И., Капустин Ю.А., Шакиров Э.А. Контроль качества работы машин для внесения твердых минеральных удобрений. //Техника в сельском хозяйстве.-1984. -№8. С. 38.

93. Шмонин В. А. Машины для внесения удобрений и мелиорантов - залог повышения урожайности // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1998. - № 11. -С. 25 - 27.

94. Шмонин В.А. Состояние и тенденции развития конструкций машин для внесения минеральных (твердых) удобрений /В.А. Шмонин, Ю.П., Каюшников, М.Г. Гриценко. //Обзор. Вып.5. -М.: ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш - 1979. -24 с.

95. Эннусие Ю.А. Принцип декомпозиции для решения задач оптимизации / Ю.А Эннусие.- Т: Валгус, 1989. -174 с.

96. Якимов Ю. И., Волосников С. И. Экспериментальные, исследования распределения удобрений центробежными аппаратами. //Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1967. - №12.-С. 27-28.

97. Якимов Ю. И., Маслов Г. П. Усовершенствование разбрасывателей удобрений // Сельский механизатор. - 2004. -№ 2.-С.6 - 9.

98. Якимов Ю.И. Ускоренный метод контроля за качеством рассева минеральных удобрений //Химия в сельском хозяйстве -1990. -№10. -С. 75-77.

99. Янишевский Ф. В., Останин А. И. Эффективность основного минерального удобрения при разбросном и локальном внесении под зерновые культуры на кислой дерново-подзолистой почве //Бюллетень ВИУА. - 1974. - № 19. - С. 14 -17.

100.Янчин С.К. Исследование процесса перемещения сыпучих кормов винтовыми транспортерами: дис. канд. тех. наук. - Ростов-на-Дону - 1966. -213с.

101. Янчин С.К. К исследованию производительности горизонтального шнека/С.К. Янчин, В.В. Петринский //Проектирование зерноуборочных машин. - Ростов-на-Дону - 1982. - С.79... 83.

102. Berezner S., Ereshko F.I. Coordination of models in sovtware sistem for large scale wanter resources proekts, water supllj & manfgement / Berezner S., Ereshko F.I, vol. 4, 1980, p. 253-262.

103. Maschinen and Verfahren zur Mineraldungeraus b ringung. // Fortschritsber Landwirt and Nahrungsguterwin. -1989. N° 4. - 27 s.

104.Wiemann K. Richtiy Verteiet wirkt Dunger besser / K. Wiemann. //Ubersicht.

- 1973. g 24. - N210. - S. 765 - 769.

105.Mitchell D. Uneven applikationleads to clacre gran losses / D. Mitchell. // Power Farmg. -1974. № 5. - S. 8 - 9.

106.Thimon J. Uneven distributon can no longer be baken for granted / J. Thimon. // Fertilirer Solution. -1974. № 18. - 6 s.

107.Maschinen and verfahren zur meneraldungeraus bringing //Forschritsder landwirt and Nahringsguterwin. - 1989, №4,- 27s.

108. Mitchell D. Accracy counts /D. Mitchell. //Power Farming. - 1975.-№ 2.

- S. 14-15.

109. Franzen D.W.,Peck T.R. Field Soil Sampling Density for Variable Rate Fertilization. J. Prod. Agric, Vol. 8, no. 4, 1995, pp. 568-574.

110. Grath D., Skotnikov A. Possibility of Different Soil Sampling Techniques with Automated Soil Sampler. Commun. Soil Sci. Plant Anal., Vol. 27 (5-7), 1996, pp. 1779-1794.

111. Kachanovski R.G., Fairchild G.L. Fild Scale Fertilizer Recomendations: The Spatial Scaling Problem. Can. J. Soil. Sci. Vol. 76, 1996, pp. 1-6.

112. Kachanovski R.G., Fairchild G.L. Fild Scale Fertilizer Recomendations: The Spatial Scaling Problem. Can. J. Soil. Sci. Vol. 76, 1996, pp. 1-6.

113. Maschinen and Verfahren zur Mineraldungeraus b ringung. //Fortschritsber Landwirt and Nahrungsguterwin. -1989. № 4. - 27 s.

114. Wollenhaupt N.C, Wolkovski R.P., Clayton M.K. Mapping Soil Test Phosphorus and Potassium for Variable-Rate Fertilizer Application. J. Prod. Agric, Vol. 7, no. 4, 1994, pp. 441-448.

115. Woollenhaupt N.C. and Wolkowski R.P., Grid Soil Sampling. Better Crops with Plant Food. Vol. LXXV1II, 4, Fall 1994

116. Agricultural Statistics United States. //Departament of Agriculture 1967 -1972 Washington, 1968-1973. - P. 1...10.

117.Falkovich G. Fluid Mechanics (A short course for physicists) Cambridge University Press 2011.

118.Вайтюк Д.Г., Анюкевич Л.В., Гаврилюк Г.Р. Ямков О.В. До проблеми керувания агробюлопчным потенщалом поля в технолопях точного землеробства. Мехашзащя сюгоспвирробництва: 35, наук. Праць Нац аграрн. Унту,том X1 Кшв: НАУ, 2001, 39-43.

119.Гарам В.П., Цулая А.В., Пашко А.О. Алгоритм визначения доз мшеральных добрив в экпертному комплекс агронома. //Мехашзащя сшбсгосприробниьца: 36. наук. праць Нац. Аграрн. Унту, томХ11, Киiв, 2005. -С.255.257.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Зависимость скорости движения частиц удобрений V от коэффициента парусности Кп и высоты падения Х

Коэффициент парусности К я Высота падения частиц удобрений Х, м

0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

Скорость движения частиц удобрений V, м/с

0,75 1,395 1,705 1,965 2,193 2,398 2,585 2,759

0,85 1,394 1,704 1,963 2,190 2,394 2,580 2,753

0,94 1,393 1,702 1,962 2,188 2,391 2,577 2,748

0,100 1,393 1,702 1,960 2,185 2,388 2,572 2,753

0,120 1,392 1,670 1,956 2,180 2,381 2,564 2,734

Влияние величины воздушного напора Н на равномерность распределения удобрений п по площади

Вид Величина воздушного напора Н, Па

удобрений Повторность

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Критерии равномерности распределения удобрений по площади рассева п, %

1 56,2 59,6 60,7 63,9 65,8 65,2 60,9 58,9 55,7

Азотные 2 55,0 56,8 59,9 65,1 67,2 64,6 63,4 66,4 66,6

3 50,8 58,8 65,7 67,8 67,3 66,2 66,8 64,8 60,2

средняя 56,0 58,4 62,1 65,6 66,6 65,0 68,7 66,7 57,5

1 41,7 48,1 52,7 55,7 60,1 61,2 62,1 60,6 56,4

Фосфорные 2 45,3 48,7 61,0 58,0 61,0 68,7 64,3 60,7 57,1

3 43,8 51,1 56,3 56,6 61,9 65,8 65,0 62,8 57,6

средняя 44,2 49,3 58,3 57,1 61,0 63,8 64,1 61,2 57,1

1 50,3 57,4 63,0 64,7 63,8 57,4 57,7 51,7 47,8

2 52,9 57,6 60,6 62,8 61,2 58,3 58,3 50,7 46,6

Калийные 3 58,7 55,3 60,3 68,0 60,3 59,1 59,8 51,5 51,3

средняя 52,3 56,7 61,8 68,5 61,4 58,2 58,8 51,3 48,4

2

Результаты значения функции у = А(х — а) при обосновании

верхней половины делителя

X, мм 0 5 10 15 20 25 30

у, мм 110,000 92,423 76,887 61,874 48,881 37,430 27,500

X, мм 35 40 45 50 55 60

у, мм 10,097 12,210 6,885 8,056 0,764 0,769

Результаты обработки экспериментальных данных для получения математической модели процесса распределения калийных удобрений по площади рассева

№№ пп Уф1 мм Уф 2 мм Уф3 мм Уф мм мм2 п у мм п (Уф - У) мм - п (у- у) мм п си(Уф - У)2 мм

1 40,7 39,3 39,0 39,4 0,49 39,7 0,2 0,04 0,11

2 33,1 34,1 37,7 35,0 5,58 34,8 0,0 0,00 0,00

3 46,5 46,9 47,8 47,1 0,52 47,2 -0,1 0,01 0,04

4 36,2 40,1 35,8 38,3 5,40 38,7 -0,1 0,01 0,08

5 36,8 34,3 35,1 35,5 1,73 35,7 -0,2 0,01 0,12

6 31,1 33,1 29,7 31,3 3,45 31,3 0,0 0,00 0,00

7 42,7 44,0 43,7 43,5 0,45 43,3 0,1 0,01 0,08

8 34,0 36,1 34,6 34,9 1,27 34,9 0,1 0,01 0,08

Результаты обработки экспериментальных данных для получения математической модели процесса распределения азотных по площади рассева

№№ пп Уф1 мм Уф 2 мм Уф3 мм Уф мм V 2 мм2 п у мм п (Уф - У) мм - п (у- У) мм п си(Уф - У)2 мм

1 35,0 38,8 39,0 35,9 7,42 36,1 0,2 0,04 0,12

2 33,7 38,1 31,8 32,9 0,95 32,9 0,0 0,00 0,00

3 42,8 43,8 44,1 43,6 0,47 43,8 -0,3 0,09 0,27

4 36,6 37,9 37,5 37,4 0,31 36,9 0,5 0,25 0,75

5 32,1 33,0 31,5 32,2 0,87 32,1 0,1 0,01 0,08

6 29,1 27,4 30,0 28,8 1,75 28,9 -0,1 0,01 0,08

7 42,7 39,2 38,6 40,2 4,91 39,9 0,3 0,09 0,27

8 32,1 34,4 30,7 32,4 3,49 32,9 -0,5 0,25 0,75

Результаты обработки экспериментальных данных для получения математической модели процесса распределения нитрофоски удобрений по площади рассева

№№ пп Уф1 мм Уф 2 мм Уф3 мм Уф мм мм2 п у мм п (Уф - У) мм - п (у- у) мм п си(Уф - У)2 мм

1 34,4 38,0 37,9 36,3 4,21 36,9 -0,1 0,01 0,03

2 33,4 32,7 31,3 32,6 0,65 32,9 -0,3 0,06 0,27

3 41,5 43,1 40,6 41,7 1,61 41,2 0,5 0,25 0,75

4 34,0 36,7 37,1 35,9 2,85 36,6 -0,7 0,49 1,47

5 32,1 33,4 31,2 32,2 1,23 33,0 -0,8 0,64 1,92

6 29,2 27,8 30,1 29,0 1,35 28,4 0,6 0,36 1,08

7 38,8 38,1 36,8 37,8 0,87 37,4 0,4 0,15 0,45

8 32,4 34,1 31,3 32,6 1,99 32,8 -0,2 0,04 0,12

Матрица планирования полнофакторного эксперимента 23

№ опыта Х 0 Х > Х 2 Х 3 Х1 Х 2 Х1 Х 3 Х 2 Х 3 Х12 Х 22 Х 2

Планирование эксперимента 143 1 + - - + + + + 0,27 0,27 0,27

2 + + - - - - + 0,27 0,27 0,27

3 + - + - + + - 0,27 0,27 0,27

4 + + + + + - - 0,27 0,27 0,27

5 + - - + - - - 0,27 0,27 0,27

6 + + - - - + - 0,27 0,27 0,27

7 + - + - + - + 0,27 0,27 0,27

8 + + + + + + + 0,27 0,27 0,27

Звёздные точки 9 + -1,22 0 0 0 0 0 0,73 -0,73 -0,73

10 + +1,22 0 0 0 0 0 0,73 -0,73 -0,73

11 + 0 0 0 0 0 0 +0,75 -0,73 -0,73

12 + 0 0 0 0 0 0 +0,75 -0,73 -0,73

13 + 0 -1,22 0 0 0 0 0,73 -0,75 +0,75

14 + 0 +1,22 0 0 0 0 0,73 -0,75 +0,75

Центр льных испытан ий точки 15 + 0 0 0 0 0 0 0,73 -0,73 -0,73

Результаты испытаний распределительных эжекторов при рассеве удобрений по левой штанге

Порядковый номер эжектора

Вид высеваемых удобрений 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Среднее количество высеянных удобрений (г) и неравномерность распределения %) с

пятикратной повторностью

521 493 489 512 465 501 523 530 515 510 497 503

Мочевина 8,1 8,5 6,4 7,0 5,1 5,2 8,5 8,6 7,9 6,9 7,8 7,0

878 886 899 875 901 859 852 880 910 905 892 879

Суперфосфат 7,2 7,2 6,8 5,6 5,6 7,1 7,4 8,0 7,9 8,2 7,4 7,9

Калий хлористый 920 901 926 890 909 937 899 910 899 892 905 902

гранулированный 8,1 7,3 7,9 7,8 8,0 7,7 6,9 9,2 8,1 7,3 7,8 8,1

Результаты испытаний распределительных эжекторов при рассеве удобрений по правой штанге

Вид высеваемых удобрений Порядковый номер эжектора

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Среднее количество высеянных удобрений (г) и неравномерность распределения (%) с

пятикратной повторностью

499 493 489 501 488 501 505 51 508 503 497 505

Мочевина 6,9 7,5 6,4 7,0 6,1 6,2 7,5 8,2 7,3 6,9 7,4 7,0

888 881 890 865 879 859 852 880 810 905 892 889

Суперфосфат 7,6 7,2 6,9 6,6 5,6 7,1 7,4 7,8 7,7 8,1 7,6 7,8

Калий хлористый 920 901 916 890 907 927 899 910 899 893 907 904

гранулированный 7,9 7,6 7,9 7,8 7,0 7,7 6,9 8,2 8,1 3,3 7,8 8,0

Номограмма для определения рациональных режимов работы штанговой машины для рассеивания минеральных удобрений: а - калийных; б - фосфорных; в - мочевины.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

<1У)

ки

(1

,113)

111

(51) МПК

АО 1С 7/12 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(21)(22) Заявка: 2014130958/13, 25.07.2014

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 25.07.2014

Приоритет! ы):

(22) Дата подачи заявки: 25.07.2014

(45) Опубликовано: 10.04.2015 Г>юл. № 10

Адрес для переписки:

390025. г. Рязань, ул. Щорса, 38/11, ГНУ

внимс

(72) Автор(ы):

Кулешов Михаил Сергеевич (КЩ Хрип и н Владимир Александрович 0Ш), Макаров Валентин Алексеевич (1Ш)

(73) Патентообладателей): Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства Российской Академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИМС Россельхозакадемии) (1Ш)

(.54)

КАТУШЕЧНЫЙ ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ

(57) Формула полезной модели Катушечный высекаюший аппарат, содержащий бункер с днищем в форме полуцилиндра, дозирующую заслонку, высевающую катушку с желобками, отличающийся тем, что. с целью снижения повреждения частиц между стенкой днищем с катушкой, а также устранения процесса залипаемости желобков и повышения равномерности выгрузки сыпучего материала через дозирующее отверстие бункера, впадины и выступы катушки по ее профилю выполнены в форме эвольвенты, на которой по ее длине расположены наклонные пазы, е таким расчетом, что сумма длин по диаметру впадины и выступа должны бы ть равными 2ё относительно диаметра Э по длине оси образующей окружности эвольвенты и должны быть числом, кратным относительно образующего диаметра.

по научной

олдатова Т,Г. 2015 г

АКТ

о внедрении законченной научно-исследовательской работы

Мы, нижеподписавшиеся, представители ФГБНУ ВНИМС в лице руководителя научно-исследовательской работы д-ра техн. наук, профессора Макарова Валентина Алексеевича, аспиранта Кулешова Михаила Сергеевича составили настоящий акт в том, что результаты научно-исследовательской работы по теме «Разработать техническое задание, конструкторскую документацию и экспериментальный образец штанговой машины для внесения минеральных удобрений» выполненную на базе отдела «Технологии и машины для применения удобрений» внедрена в ООО «Аладьино» Чучковского района Рязанской области.

За период 2013-2014 гг. экспериментальным образцом штанговой машины произведена подкормка многолетних трав на площади 220 га.

Внесением минеральных удобрений экспериментальным образцом основной дозы под посев озимых культур выполнено на площади 256 га с неравномерностью в пределах 8%. позволило получить экономический эффект от экономии удобрений и реализации дополнительного урожая 7200 руб./га.

Заведующий ЭПО-3

Коблов А.И.

Главный научный сотрудник ОТ-7 Макаров В.А.

Аспирант Кулешов М.С

Кулешов М.С.

«УТВЕРЖДАЮ»

по иннвационои раб^ЖШУ-ВШЩе, канд. техн. наук

^айбарян М.А. Лог » 2014 г.

АКТ

О лабораторно-полевых и производственных испытаниях экспериментальной штанговой машины для внесения твёрдых минеральных удобрений Лабораторно- полевые исследования и испытания экгтериментального образца машины проводились в условиях ООО «Аладьино» Чучковского района Рязанской области.

Машина представляет конструкцию, состоящую из рамы, вентилятора, бункера с дозирующим устройством катушечного типа, штанг с эжекторами и рассеивающими распределяющими устройствами.

Технологический процесс заключается в следующем: удобрения из бункера косозубой эвольвентпой катушкой центрального высевающего аппарата выносятся на делитель потока и выдуваются вентилятором, где образовавшаяся воздушно-минеральная смесь воздуха и частиц удобрений подаётся в штанги и через зжекторы штанг на рассеивающие сферические поверхности.

В процессе лабораторно-полевых исследований и испытаний с различными видами твёрдых минеральных удобрений в общей сложности в период августа месяца 2014 г. под зерновые культуры было внесено на площади 300 га. Прибавка урожая по результатам внесения удобрений составила порядка 20%, что позволило получить экномический эффект порядка 7000 руб./га. Установлено, по результатам проведенных

исследований экспериментального образца штанговой машины для внесения твердых минеральных удобрений его можно рекомендовать для разработки опытного образца машины.

Заведующий ЭПО-3

п

Коблов А.И.

Главный научный сотрудник ОТ-7 Макаров В.А.

Аспирант

А

Кулешов М.С.

« Утверждаю»

ьино» псу шина

Внедрения пневматической штанговой машины для внесения твердых минеральных удобрений

Мы, нижеподписавшиеся, главный инженер Бакушии Ю.А. и главный агроном Сапегина Т.В., составили настоящий акт в том, что в ООО «Аладьино» Чучковского района, Рязанской области, проходила производственные испытания, разработанная в ФГБНУ ВНИМС штанговая машина для внесения твердых минеральных удобрений.

В 2013-2014 году под урожай было внесено, в соответствии с картограммой поля, удобрений на площади 256 га. В качестве контроля в 2013г. с использованием разбрасывателя МВУ- 0,8 было внесено 10 га основной дозы удобрений. Доза высева по машинам составляла 400 кг/га.

Прибавка урожая в 2013 году по зерну в 2013 г. по штанговой машине в сравнении с машиной броскового типа МВУ-0,8 составила прядка 20% , что позволило получить экономический эффект 7200 руб./га

Главный инженер

ООО «Аладьино»

Бакушин Ю.А

Главный агоном

)

ООО «Аладьино»

(

Сапегина Т.В.