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:

Астахов Василий Сергеевич. Механико-технологические основы посева сельскохозяйственных культур сеялками с пневматическими системами группового дозирования : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.01 / С.-Петерб. гос. аграр. ун-т.- Горки, 2007.- 377 с.: ил. РГБ ОД, 71 09-5/25

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы диссертации. Важнейшая задача сельского хозяйства - увеличение производства зерна при снижении всех видов затрат. Её решение наиболее эффективно за счет коренной модернизации технологий посева, которые будут способствовать не только снижению затрат энергетических ресурсов, но и повышению урожайности с/х культур. Несмотря на достигнутый высокий уровень механизации посева зерновых и других культур, пока нет полного удовлетворения требований агротехники при выполнении этой операции. Свидетельством тому являются относительно низкие средние урожаи зерновых в производственных условиях в сравнении с потенциалом продуктивности современных сортов основных зерновых культур, которые превышают 70...80, а пшеницы - 100 ц/га. Поэтому одним из основных резервов роста урожайности является наиболее полная реализация потенциала продуктивности районированных сортов повышением качества посева.

Применяемые в сельскохозяйственном производстве зернотуковые сеялки типа СЗ-3,6 значительно устарели. Многими видными учеными Н. В. Крас-нощековым, М. К. Сулейменовым, И. Г. Калиненко, В. Д. Саклаковым, И. Т. Ковриковым, П. В. Сысолиным и другими отмечено, что несовершенство посевных машин приводит к снижению урожайности с/х культур на 15-30%. Поэтому главной особенностью технической политики в Беларуси является не модернизация и совершенствование уже существующих сеялок типа СЗ-3,6, а создание сеялок нового поколения.

Среди предложенных ранее высевающих систем наибольшего внимания заслуживают пневматические централизованные высевающие системы (ПЦВС). Их использование обеспечивает повышение производительности машинно-тракторных агрегатов на посеве и существенно снижает материалоемкость создаваемых сеялок. Разработанные ПЦВС имеют различные схемы и конструкции распределительных устройств, а соответственно и различные технико-экономические и агротехнические показатели, не всегда удовлетворяющие современным агротребованиям.

Настоящая диссертационная работа посвящена решению проблемы повышения качества посева путем разработки пневматических систем группового дозирования с принципиально новыми распределителями семян горизонтального типа, обеспечивающих создание посевных машин нового поколения с повышенными качественными и ресурсосберегающими показателями.

Решение поставленных задач имеет особую значимость для народного хозяйства Беларуси и представляет большой научный и практический интерес, что и определяет актуальность выбранного направления исследований.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ БСХА на 1977-2002 гг. Создание сеялок с пневматической системой централизованного высева было предусмотрено постановлениями Совета Министров СССР от 26.08.76 г., от 19.06.78 г., от 27.09.79 г. и включено в Систему машин по

комплексной механизации сельского хозяйства на 1985-1995 гг. Планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР также предусматривалось проведение исследований в соответствии с темой 01.201.02-76 "Изыскание семейства широкозахватных зерновых сеялок с централизованным дозированием и пневматическим транспортированием семян в сошники". Межведомственная программа работ по перспективным технологиям посева и создания нового поколения посевных машин "Посев-2000" номер Гр 01.91.0025282 (Постановление Совета Министров СССР N773 от 7.08.85., N319 от 13.03.87) также предусматривает разработку универсальной широкозахватной сеялки централизованного высева мелкосеменных культур (овощи, лекарственные растения, кормовые травы) и разработку скоростной централизованной пневматической высевающей системы (1989-1994). Эта работа включена в республиканскую научно-техническую программу "Агрокомплекс" на 1996-2000 годы по программе "Механизация" задание 05.05 "Разработать комбинированный почвообрабатывающе-посевной агрегат к тракторам класса 1,4 для совмещения предпосевной обработки почвы и посева зерновых, зернобобовых, крестоцветных культур и льна в условиях почвозащитного земледелия" и в "Республиканскую программу создания с/х техники и оборудования для производства и переработки с/х продукции на 2002 - 2005 годы", утвержденной Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 31 октября 2002 года №1517.

Цель и задачи исследования. Снижение ресурсоемкое и энергоемкости процесса высева семян путем разработки пневматических систем группового дозирования с принципиально новыми распределителями семян горизонтального типа, обеспечивающих создание посевных машин нового поколения с повышенными качественными и ресурсосберегающими показателями. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

изучить состояние проблемы и выявить тенденции развития и перспективность пневматического посева;

систематизировать факторы, влияющие на качество деления горизонтального потока семян в конструкции распределителя и обосновать его параметры. На основе теоретических исследований разработать общие принципы построения форм раструбов распределителей семян с различным числом отводящих патрубков, дающих повышенные качественные и энергетические показатели;

-разработать методику инженерного расчета потерь давления в распределителях семян горизонтального типа и рекомендации по расчету ПЦВС, а также методику расчета параметров эжекторных питателей;

-теоретически и экспериментально исследовать процесс дозирования и ввода семян в зону повышенного давления. Установить и исследовать факторы, существенно влияющие на производительность высевающих систем. Изыскать рациональные методы совершенствования технологического про-

цесса ввода семян в трубопровод, позволяющие существенно увеличить производительность пневматических систем;

-экспериментально обосновать наиболее рациональную технологическую схему построения пневматических систем группового дозирования с распределителями семян горизонтального типа, обеспечивающую повышенные качественные и энергетические показатели;

-экспериментально исследовать и проверить общие теоретические предпосылки и частные аналитические обоснования новых технологий и технических решений по пневматическому посеву семян пропашных, зерновых, овощных и других мелкосеменных культур;

-обосновать рекомендации по выбору вентиляторов для ГЩВС и рациональной вместимости централизованных бункеров для условий Республики Беларусь;

-создать на основе теоретических и экспериментальных исследований макетные образцы новых пневматических посевных машин и отдельных устройств. Провести их хозяйственные испытания, внедрить результаты исследований в производство;

-выполнить расчет экономической эффективности разработанных технологий посева и предложенных технических решений на основе проведенных исследований.

Объект исследования - процесс высева сельскохозяйственных культур пневматическим способом при групповом дозировании и разделении потоков по сошникам.

Предмет исследования - разработанные пневматические системы сеялок группового дозирования и их рабочие органы.

Методология и методы проведенного исследования. Выполнены теоретические, лабораторные и производственные исследования. При их проведении использовались методы однофакторных и многофакторных экспериментов. Проводилась киносъемка процесса распределения семян скоростной кинокамерой марки СКС-1м с дальнейшим просмотром с замедлением в 31 раз. За процессом распределения велось визуальное наблюдение с помощью стробоскопической установки СУ-1 в комплекте со строботахометром ПСТ-1Мс для изучения закономерностей процесса взаимодействия семян внутри распределителя. При обосновании основных параметров эжекторных питателей пневматических систем произведен их расчет по специальной программе с использованием газодинамических функций. Полевые испытания проводились по ОСТ 70.5.1-74 "Машины посевные. Программа и методы испытаний".

Научная новизна и значимость полученных результатов:

- впервые разработана технологическая схема пневматической системы группового дозирования с принципиально новыми распределителями семян горизонтального типа, предусматривающая формирование на её основе семейства посевных и комбинированных почвообрабатывающе — посевных машин нового поколения;

- теоретически обоснованы и разработаны общие принципы построения распределительных устройств горизонтального типа, методика инженерного расчета потерь давления в них, а также способ ввода семян в зону избыточного давления в пневматических системах сеялок при негерметичном бункере;

разработана оригинальная методика определения технологических показателей работы пневматических систем сеялок группового дозирования;

разработана методика расчета параметров эжекторных питателей с использованием газодинамических функций применительно к пневматическим системам сеялок и применена методика комплексной оценки показателей работы дозирующих, вводящих, транспортирующих и распределяющих устройств, обеспечивающая агротехнически допустимые показатели работы при снижении всех видов затрат;

выявлены закономерности влияния режимов работы, параметров пнев-мосистем и физико-механических свойств семян на процесс их распределения и энергозатраты, которые легли в основу создания опытных образцов и опытных партий машин нового поколения;

впервые обоснованы параметры и режимы работы пневматических высевающих систем группового дозирования и их рабочих органов, которые обеспечили высокую равномерность высева семян с разными физико-механическими свойствами при минимальном их травмировании и энергопотреблении на привод вентилятора и определены рекомендации по выбору вентиляторов для ПЦВС и рациональной вместимости централизованных бункеров для условий Беларуси.

Сформулированные и обоснованные в диссертации научные положения концептуально развивают актуальное научное направление пневматического высева семян и содержат принципиально новые результаты, совокупность которых является крупным вкладом в развитие теории пневматического высева семян и механизации посева различных с/х культур.

Новизна технических решений, которые базируются на результатах выполненных исследований защищена шестью охранными документами патентных ведомств бывшего СССР и Республики Беларусь.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации подтверждена результатами теоретического анализа, экспериментальных исследований, длительной производственной проверкой и результатами испытаний опытных образцов на машиноиспытательных станциях.

Научная и практическая значимость полученных результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований послужили научному обоснованию новых технологий и технических решений, которые доведены до производственного применения в СНГ. Реализация рекомендуемых научных принципов в макетных и опытных образцах сеялок позволила выполнить синтез структуры посевных машин, что привело к созданию универсальной высевающей системы для пневматических сеялок и комбинированных агрегатов при одновременном решении проблемы повышения качества

посева и существенном уменьшении материале- и энергоемкости машины, а также ее габаритов. Результаты исследований использованы Кировоградским НПО "Лан" при разработке сеялок СУПЦ-5,4 и СОЛ-4,2 для высева мелкосеменных культур (овощные культуры, лекарственные растения, кормовые травы), которые прошли Государственные испытания и рекомендованы в производство. Результаты исследований использованы НПО НИКТИМсельхозмаш (г. Запорожье) в машине для внутрипочвенного внесения минеральных удобрений МВВ-8, которая прошла ведомственные испытания и рекомендована в производство. С использованием рекомендаций автора БелНИИМСХом (г. Минск) разработаны сеялки С-6; СН-4,5; СПП-3,6 и комбинированные почво-обрабатывающе-посевные агрегаты АПП-3, АПП-4,5 и АПП-6, которые рекомендованы в производство и выпускаются на заводах РУП «Могилевлиф-тмаш», ОАО «Оршаагропроммаш» и Брестском электро-механическом заводе. Результаты исследований автора по распределению семян между сошниками использованы при разработке травяной сеялки СПТ-7,2, которых выпущено 1000 штук.

Работа автора по созданию и внедрению в производство посевных машин с пневматическими системами отмечена Почетной грамотой Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь и бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Материалы исследований используются научно-исследовательскими, учебными и проектными институтами, конструкторскими организациями при разработке посевных и комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов.

Экономическая и социальная значимость полученных результатов. Экономическая эффективность пневматического сева различных культур в сравнении с традиционными сеялками обеспечивается более равномерным распределением семян по площади и соответственно экономией семян (в особенности дорогостоящих семян трав более чем в 2 раза) при существенном повышении производительности на посеве. Одновременно с повышением качества сева разработанные пневматические сеялки обладают низкой материалоемкостью (200-230 кг/м) и малым энергопотреблением на привод вентилятора (3-4 кВт), что сказывается на ресурсосбережении в целом по стране. Наибольший коммерческий успех представляет разработка универсальной высевающей системы для сеялок и комбинированных агрегатов, что приводит к существенному сокращению номенклатуры выпускаемых сеялок. Аналогичных разработок в мировой практике нет. Республика Беларусь имеет возможность существенно расширить рынок сбыта выпускаемых сеялок не только в СНГ, но и в Европе.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В диссертации сформулированы, научно обоснованы и выносятся на защиту следующие положения:

- методология обоснования параметров распределителя семян и режимов его работы, а также параметров и режимов работы эжекторных питателей для

пневматических систем, позволившая более точно определить их рациональные значения;

математические модели влияния режимов работы и параметров распределителя на его энергетические показатели и модели процессов взаимодействия семян со стенками и сферическими отражателями распределителя при различных формах раструба, позволившие впервые изучить процесс деления горизонтального потока в принципиально новом распределителе;

способ ввода семян в зону избыточного давления при негерметичном бункере в ПЦВС, обеспечивший заданную норму (2-400 кг/га) высева при снижении затрат энергии воздушного потока на разгон семян;

общие принципы построения форм раструбов распределителей семян горизонтального типа, позволившие впервые получить равномерное разделение горизонтального потока семян с разными физико-механическими свойствами при минимальном их травмировании и энергопотреблении;

новые конструктивные схемы, технологические и технические решения по совершенствованию ПЦВС и их рабочих органов, являющиеся основой для создания семейства посевных и комбинированных почвообрабатывающе-посевных машин нового поколения;

перспективные направления совершенствования ПЦВС сеялок;

- технико-экономическая эффективность выполненных исследований.
Личный вклад соискателя. В течение ряда лет автор являлся научным

руководителем и ответственным исполнителем научно исследовательской тематике по данному направлению. Им лично выполнены следующие работы: обоснование тематики, постановка задач исследования, разработка методик проведения НИОКР, разработка математических моделей и анализ процесса распределения и ввода семян в пневматических высевающих системах сеялок, создание экспериментальных и опытных образцов новой техники, проведение исследований и испытаний этих образцов, оценка их эффективности и внедрения в производство.

Исследования проводились в течение 28 лет и были направлены на разработку эффективных пневматических систем группового дозирования для высева семян различных культур, обеспечивающих значительный научно-технический прогресс в создании сеялок и комбинированных почвообрабаты-вающе-посевных агрегатов.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты и научные положения доложены и обсуждены на всесоюзном совещании по техническому уровню посевных машин, комбинированных агрегатов и выполнению программы "Посев 2000" (Кировоград, 1988, 1990), научно-технической конференции Кировоградского ПКИ "Повышение технического уровня посевных машин" (Кировоград, 1981, 1989 гг.); на техническом совете Кировоградского ПКИ (Кировоград, 1979, 1980,1988, 1989,1990, 1991 гг.); на техническом совете Белорусского НИИ механизации сельского хозяйства (Минск, 1996,1997 гг.); на техническом совете НПО НИКТИМ сельхозмаш (Запорожье, 1990); на международных конференциях "Научно-технический прогресс в сельскохо-

зяйственном производстве" (Минск, БелНИИМСХ 1997 г.), "Перспективы развития механизации, электрификации, автоматизации и технического сервиса сельскохозяйственного производства" (Украина, Глеваха, 1996 г.), "Эксплуатация, ремонт и восстановление сельскохозяйственной техники" (Горки, БСХА, 1997 г.); "Современные технологии в АПК" (Минск, БАТУ, 1997г.), "Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в АПК" (Минск, БАТУ, 1997 г.), "Моделирование и прогнозирование аграрных энергосберегающих процессов и технологий" (Минск, БАТУ, 1998 г.), "Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники" (Горки, БСХА, 1998 г.), "Энергосбережение в сельском хозяйстве" (Москва, ВИЭСХ, 1998г.), "Современные проблемы сельскохозяйственной механики" (Минск, БелНИИМСХ, 1999 г.), "Актуальные проблемы механизации сельскохозяйственного производства" (Горки, БГСХА, 2000 г.), на межвузовской конференции "Достижения науки и передовой опыт в учебно-воспитательный процесс и производство" (Брянск, БГСХА, 1995 г.), ежегодных научно-технических конференциях Белорусской сельскохозяйственной академии (1979...2004 гг.) и другие.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 73 печатных работах в их числе 1 монография, 60 статей, из которых 16 - в научных журналах (из них 2 в зарубежных изданиях), 24 - в сборниках научных трудов институтов, 20 - в материалах конференций, 1 - в информационном издании, а также 6 описаний авторских свидетельств СССР и патента РБ. Кроме того, опубликовано 5 проспектов. Без соавторов 32 публикации, в том числе 8 - в журналах и 21 - в трудах институтов и материалах конференций. Общий объем публикаций около 400 страниц.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, семи глав, заключения, списка использованных литературных источников, включающего 450 наименований, в том числе 40 на иностранных языках и приложения. Полный объем диссертации 375 страниц, из которых 200 страниц машинописного текста, в том числе 125 рисунков, 17 таблиц, приложений 70 стр.

Подобные работы
Чапаев Ахмат Борисович
Параметры и режимы работы сеялки для посева мелкосеменных культур
Абу Хамис Халед Хассан
Посев зерновых культур гребневой сеялкой для условий Сирии.
Петин Андрей Викторович
Повышение качества посева мелкосеменных культур селекционной сеялкой с разработкой высевающего аппарата : на примере семян рапса
Мартынов Иван Сергеевич
Совершенствование конструктивно-технологических параметров пропашной сеялки для разноглубинного посева бахчевых культур : на примере арбузов
Писарев Олег Сергеевич
Обоснование параметров и разработка комбинированного сошника сеялок для прямого посева зерновых культур
Карев Валерий Семенович
Обоснование и разработка рабочих органов сеялки для безрядкового посева зерновых культур
Артамонов Виктор Александрович
Обоснование параметров распределительного устройства сеялок для безрядкового посева семян зерновых культур
Зоремба Василина Алексеевна
Системы управления дозированием и распределением жидких минеральных удобрений при их дифференцированном внесении
Капов Султан Нануович
Механико-технологические основы разработки энергосберегающих почвообрабатывающих машин
Гячева Вера Николаевна
Основы механико-технологической теории подборщиков. Том 2. Приложения

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