Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Шварц Анатолий Адольфович. Повышение эффективности механизированных технологий обработки почвы в условиях склонового земледелия Центрального Черноземья : диссертация... д-ра с.-х. наук : 05.20.01 Курск, 2007 401 с. РГБ ОД, 71:07-6/87

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

с.

Введение 5

1. Состояние проблемы исследований 15

  1. Методологические основы механизированных технологий в условиях склонового земледелия 15

  2. Механизированные технологии обработки почвы 25

  3. Машины и орудия для механизированных технологий обработки почвы 52

  4. Показатели качества выполнения технологических процессов 67

2. Условия, программа и методика исследований 71

  1. Условия проведения исследований 71

  2. Программа исследований 82

  3. Методика исследований 84

2.3.1. Особенности методики проектирования почвозащитных технологий

и машин 84

  1. Методика оценки качественных показателей работы почвообрабатывающих агрегатов на склонах 93

  2. Оценка заглубляющей силы рабочих органов 96

  3. Методика определения коэффициентов скольжения и буксования ротационных рабочих органов игольчатого типа 101

  4. Методика определения величины сползания и перекоса машинно-тракторного агрегата при работе на склоне 106

3. Теоретический подход к обоснованию технологических и
технических решений при возделывании сельскохозяйственных
культур на склонах.
108

  1. Агроэкологическое обоснование почвозащитных технологий 108

  2. Исследование модели системы обработки почвы 120

3.2.1. Общие требования к модели обработки почвы на склоновых

землях 120

3.2.2. Модель системы обработки почвы 126

  1. Устойчивость хода рабочих органов боковых секций широкозахватных и комбинированных почвообрабатывающих агрегатов 141

  2. Теоретический анализ работы ротационных почвообрабатывающих органов игольчатого типа в режиме "подтормаживания" 158

  3. Особенности движения машинно-тракторного агрегата по склону 169

  4. Оценка качества работы сельскохозяйственных машин

на склонах 179

4. Результаты и анализ экспериментальных исследований 183

  1. Взаимосвязь основных элементов почвозащитного земледелия: стока, смыва и урожайности сельскохозяйственных культур 183

  2. Почвозащитные технологии обработки почвы под сельскохозяйственные культуры 192

  1. Оптимизация модели системы основной обработки почвы при возделывании сахарной свеклы в условиях холмистой местности 192

  2. Эффективность обработки почвы на склонах под яровые

зерновые культуры 200

4.2.3. Влияние приемов обработки почвы на интенсивность
эрозионных процессов при возделывании озимой пшеницы

в условиях склонового земледелия 212

  1. Полевые испытания рабочих органов комбинированного почвообрабатывающего агрегата 234

  2. Устойчивость хода рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов

с шарнирно-сочлененной рамой 249

  1. Исследования ротационных рабочих органов 263

  2. Уплотнение почвы ходовыми системами машин 272

  3. Динамика и качество работы машинно-тракторного агрегата

на склонах 284

  1. Работа сельскохозяйственных машин агрегатируемых с колесным трактором 286

  2. Оценка результатов работы сельскохозяйственных машин с гусеничным трактором 297

  3. Результаты тяговых испытаний машин на склонах 300

  4. Анализ результатов исследований культиватора крутосклонной модификации 303

5. Экономическо-экологическая эффективность результатов

исследований 314

Общие выводы 321

Предложения производству 326

Литература 327

Приложение 356

Введение к работе:

Охрана и рациональное использование почвы, воды, воздуха, флоры и фауны - важнейшие составляющие стратегии сбалансированного развития агропромышленного комплекса страны. Возрастающие потребности в продукции растениеводства и животноводства требуют сохранения и повышения плодородия почв не только равнинных территорий, но и склонов. Почвы склонов, сформированные в условиях пересеченного рельефа и подверженные воздействию водной эрозии, характеризуются, как правило, пониженным плодородием. Водной эрозии почв подвержено более 45% пахотных земель Российской Федерации, а прирост эродированных земель ежегодно составляет до 400-500 тыс. га.

Важнейшим звеном в системе склонового земледелия и в комплексе мероприятий по повышению плодородия почвы является ее обработка. Однако технологии основной и предпосевной обработок, применяемые во многих зонах страны, не всегда учитывают требования почвозащитного земледелия и не в полной мере отвечают требованиям получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Развитию эрозионных процессов также способствуют многие сельскохозяйственные машины, разработанные, в основном, для равнинного земледелия и энергонасыщенные тракторы с ходовой системой, приводящей к уплотнению почвы.

В диссертационной работе решена важная народнохозяйственная проблема - обоснование механизированной технологии обработки почвы на склонах, обеспечивающей полное предотвращение стока и смыва, повышение плодородия почвы и урожайности всех сельскохозяйственных культур.

Для решения этой проблемы нами была выдвинута гипотеза: повышение урожайности сельскохозяйственных культур в условиях склонового земледелия с обеспечением экологической безопасности за счет совершенствования технологии и технических средств. Она может быть реализована путем создания и решения модели экологически безопасных почвозащитных технологий обработки почвы, основанных на соблюдении уровня техногенных нагрузок, обеспечивающих самовосстановление оптимального состояния почвы на склонах.

Актуальность проблемы. Нерациональное использование богатейших природных ресурсов России приводит к необходимости завоза из-за рубежа более 60% продовольственной продукции. С целью обеспечения продовольственной безопасности страны необходимо производить на местах не менее 80-85% продуктов питания. Это в первую очередь требует сохранения и повышения плодородия почв не только равнинных территорий, но и склонов.

Обработка почвы является основной технологической операцией возделывания сельскохозяйственных культур, влияющей на баланс органического вещества и гумуса, устойчивость почвы к эрозии, создание и сохранение в почве благоприятных для возделываемых культур режимов, нормальных фитосанитарных условий.

Предлагаемые производству почвозащитные технологии возделывания сельскохозяйственных культур не могут быть ре; шзованы без соответствую-

щих технических средств. Сельскохозяйственные машины и орудия равнинного земледелия в абсолютном большинстве не обеспечивают качественного выполнения технологических операций на склонах, а многократное прохождение их по полю при выращивании сельскохозяйственных культур, включая убороч-но-траспортный комплекс, приводит к переуплотнению почвы и резкому усилению эрозионных процессов.

Проблема обеспечения потребителей системой машин для осуществления почвозащитных технологий на эрозионно опасных агроландшафтах может быть решена использованием существующих сельскохозяйственных машин общего назначения в определенном режиме работы, оптимизацией параметров и режимов работы их рабочих органов, оснащением машин эффективными стабилизирующими устройствами, созданием унифицированных блочно-модульных и трансадаптивиых комбинированных почвообрабатывающих машин.

Диссертационная работа направлена на решение народнохозяйственной проблемы совершенствования и практического применения экологически обоснованных технологий, технических средств и рабочих органов для обработки почвы, позволяющих возделывать сельскохозяйственные культуры на эрозионно опасных территориях с почвозащитным эффектом.

Исследования, составившие основу научной работы, выполнены в период 1973-2005 гг. в т.ч. в ВНИИЗиЗПЭ (1976-1989 гг.) и Курской ГСХА (1989-2005 гг.) по хоздоговорной тематике с ВИСХОМ и ПО «Одессапочвомаш» по тематическим планам НИР в соответствии с программами ГКНТ СССР и ведомственными программами 0.51.03.08.Н9 номер государственной регистрации 76003313, О.СХ. 109.04.04 номера государственной регистрации 0182.2037769 и . по темам 01.9.20.006402 и 01.9.7000668 по внедрению прогрессивных технологий в Курской области. Результаты исследований включены в систему земледелия Курской области, комплексную программу развития производства и переработки сахарной свеклы и зерновых культур в Курской области, комплексную программу социально-экономического развития Курской области на 2002-2005 гг.

Объекты исследований. Почвозащитные механизированные технологии обработки почвы на склонах, колесные и гусеничные тракторы, почвообрабатывающая техника.

Предмет исследований. Установление закономерностей при работе машин и механизмов в условиях склонового земледелия и их влияние на сток, смыв и урожайность сельскохозяйственных культур.

Цель и задачи исследований. Научно обосновать эффективные механизированные технологии обработки почвы в условиях склонового земледелия Центрального Черноземья, обеспечивающие сохранение и повышение плодородия, урожайности и качества продукции при минимальных затратах труда.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

1. Сформулировать и реализовать основные положения экологически оправданной механизированной технологии почвообработки в условиях склонового земледелия.

  1. Выявить важнейшие механико-технологические факторы, влияющие на качество выполнения технологических операций при работе МТА на склонах.

  2. Изучить и обосновать параметры и режимы работы рабочих органов комбинированных почвообрабатывающих агрегатов применительно к требованиям почвозащитных технологий.

  3. Оценить, обосновать и реализовать предложение по обеспечению устойчивого движения широкозахватных шарнирно-сочлененных агрегатов на склонах.

5. Разработать и экспериментально проверить конструкции рабочих
органов, приемов и средств стабилизации прямолинейного движения агре
гата для ухода за посевами пропашных культур с целью повышения качест
ва их работы на склонах.

Научная новизна. Разработана общая модель экологически безопасной почвозащитной технологии обработки почвы, как сложной системы, рассчитаны математические модели ее подсистем в виде взаимосвязанных компонентов, а также математические модели технических элементов отдельных машин.

Обоснованы предложения по обеспечению устойчивого движения рабочих органов широкозахватных шарнирно-сочлененных почвообрабатывающих агрегатов.

Выявлены особенности изменения агрофизических характеристик почвы на склонах под воздействием ходовых систем тракторов.

Получены экспериментальные показатели и установлены теоретические зависимости влияния склона на устойчивость движения МТА, устойчивость хода их движителей и рабочих органов.

Обоснована необходимость разработки ресурсосберегающих почвозащитных технологий и совершенствования технических средств для склонового земледелия.

Определены закономерности изменения качественных и динамических показателей работы сельскохозяйственных машин для возделывания пропашных и зерновых культур при подготовке почвы и уходе за посевами на территориях со сложным рельефом.

Предложены способы и устройства для стабилизации движения сельскохозяйственных агрегатов на склонах, защищенные авторскими свидетельствами №812199, 1060127, 1355152.

Положения, выносимые на зашиту. В результате исследований разработаны и выносятся на защиту следующие основные положения:

1. Разработанная энерговлагосберегающая система обработки почвы
представляет собой агроэкологически обоснованную совокупность взаимосвя
занных почвозащитных приемов и средств возделывания пропашных и зерно
вых культур на эрозионно опасной территории Центрального Черноземья.

  1. Основой качества выполнения технологических операций в условиях склонового земледелия являются научно обоснованные механизированные технологии.

  2. Высокое качество работы широкозахватных шарнирно-сочлененных почвообрабатывающих агрегатов на склонах достигается за счет стабилизации глубины хода рабочих органов.

4. Прямолинейность движения и качество работы МТА на склонах лю
бой крутизны обеспечивается стабилизирующими устройствами.

5. Устойчивость движения МТА определяется влиянием склона и
субъективных факторов водителя.

6. Влияние уплотняющего воздействия ходовых систем МТА на скло
нах определяется оценкой агрофизических характеристик почвы.

Практическая значимость исследований. В результате выполненной работы в четырех областях внедрены почвозащитные механизированные технологии возделывания зерновых культур и сахарной свеклы, обоснованы технические решения, изготовлены и испытаны машины для выполнения предложенных технологий.

По данным производственной проверки, применение почвозащитных технологий сокращает сток талых вод на 18-23%, уменьшает смыв почвы в 2-4 раза и повышает урожайность зерновых на 25-32%, сахарной свеклы -19-23%.

Применение почвообрабатывающих комбинированных агрегатов и машин с динамически уравновешенными шарнирно-сочлененными рамами позволило уменьшить затраты труда на 23%, расход ГСМ на 27%, а улучшение агротехнических показателей способствовало увеличению урожайности на 11-21%.

Запатентованный противоэрозионный способ обработки почвы и устройство для его осуществления позволили проводить уход за посевами пропашных культур на склонах до 7.

Расчеты показывают, что применение методики разработки почвозащитных технологий позволяет сформировать технологии, применение которых сокращает затраты материальных средств на 23-27%.

Реализация результатов исследований. По разработанным технологиям были изданы:

почвозащитные системы обработки почвы и индустриальные технологии возделывания сельскохозяйственных культур, одобренные и рекомендованные к внедрению ВАСХНИЛ и изданные массовым тиражом;

рекомендации по эффективному использованию технических средств для почвозащитных технологий в зонах проявления эрозий почв, одобренные ВАСХНИЛ и утвержденные министерством тракторного и сельскохозяйственного машиностроения;

методика полевых испытаний машин и орудий для защиты почв от эрозии, одобренная и рекомендованная к внедрению МСХ СССР;

рекомендации режимов работы и схем движения МТА на неровном рельефе;

личное участие автора в разработке агротехнических требований и конструктивно-технологических схем, в проведении лабораторно-полевых исследований и приемочных испытаний комбинированных почвообрабатывающих агрегатов АПК-2,7 и АПК-5, освоенных в производстве в ПО «Одессапочвомаш» (СССР) и агрегатов АПК-3 и АПК-6, изготавливаемых ЗАО «Курский станкостроительный завод» (РФ);

- рекомендации Государственного агропромышленного комитета
СССР по особенностям почвозащитных технологий возделывания зерновых
культур на склоновых землях;

- рекомендации Государственного агропромышленного комитета
СССР по применению чизельной обработки почвы;

- результаты исследований включены в систему земледелия Курской
области, комплексную программу социально-экономического развития
Курской области на 2002-2005 гг. и внедрены в хозяйствах Курской, Мос
ковской, Воронежской и Орловской областей.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научных конференциях ХИМЭСХ (Харьков, 1977-1979 гг.), Курской ГСХА (Курск, 1989-2006 гг.); международной научно-производственной конференции (Белгород, 1997, 2001 гг.); заседаниях научно-технических советов ЦНИПТИМЭЖ (Запорожье, 1978 г.), ВО УНИИМЭСХ (Харьков, 1978 г.), МСХ РСФСР(Москва, 1980, 1982, 1985 гг.), НПО ФКТИ кормаш (Бишкек, 1991г), на ученых советах ВНИИЗиЗПЭ (Курск, 1977-1989 гг.).

Личный вклад автора. Лично автором разработана гипотеза, программа и методика исследований, проведены полевые эксперименты, предложены конструктивные изменения технических средств. Все это позволило решить важную народнохозяйственную проблему: разработать экологически обоснованную ресурсовлагосберегшощую технологию обработки почвы при производстве сахарной свеклы и зерновых культур, усовершенствовать технические средства, позволяющие возделывать их с почвозащитным эффектом в условиях склонового земледелия.

Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 50 научных работ общим объемом 69,3 печатного листа, в том числе 2 монографии (25,1 п.л.), учебно-методические работы, получено 4 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, предложений производству, списка литературы У1 приложения. Она изложена на 400 страницах компьютерного текста, включает 91 таблицу и 131 рисунок. Список литературы включает 341 наименование.

Подобные работы
Уфаев Алексей Геннадьевич
Повышение эффективности технологии основной обработки почвы совершенствованием рабочих органов плугов общего назначения
Борисенко Иван Борисович
Совершенствование ресурсосберегающих и почвозащитных технологий и технических средств обработки почвы в острозасушливых условиях Нижнего Поволжья
Жидков Геннадий Алексеевич
Обоснование технологии и технических средств для противоэрозионной обработки почвы (Для условий Северо-Кавказского региона)
Гапич Дмитрий Сергеевич
Повышение эффективности использования МТА с колесными тракторами класса 1.4 в орошаемом земледелии за счет предварительного полива почвы
Конохов Владимир Юрьевич
Повышение эффективности технологии уборки льна путем совершенствования конструкции устройства для выравнивания стеблей в ленте
Зуборев Александр Александрович
Повышение эффективности технологий возделывания пшеницы с использованием перспективных почвообрабатывающих посевных агрегатов (На примере степной зоны Алтайского края)
Рудецкий Сергей Валерьевич
Повышение эффективности технологии уборки льна-долгунца путем оптимизации комплекса технических средств
Тагоймуродов Алимурод
Повышение эффективности технологии производства картофеля путем рационального использования топливно-энергетических ресурсов в условиях Республики Таджикистан
Краснов Андрей Александрович
Повышение эффективности технологий заготовки кормов на основе адаптации механизированных процессов к региональным условиям
Татарницев Константин Вячеславович
Повышение эффективности технологии уборки льна-долгунца путем оптимизации параметров и режимов работы очесывающего аппарата

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net