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:

Сергеев Юрий Антонович. Совершенствование технологии и технических средств для обработки почвы и посева семян при возделывании сельскохозяйственных культур в условиях Забайкалья : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.01 / Сергеев Юрий Антонович; [Место защиты: ГОУВПО "Восточно-Сибирский государственный технологический университет"].- Улан-Удэ, 2009.- 248 с.: ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10

1.1. Почвенно-климатические условия Забайкалья 10

1.2. Почвозащитные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Забайкалье 17

1.3. Направления и тенденции развития почвообрабатывающих и посевных машин 26

1.4. Краткий анализ исследований по почвообрабатывающим и посевным машинам 38

1.5. Анализ работ по системному подходу к технологии обработки почвы и посеву семян 43

1.6. Проблема, цель и задачи исследования 45

ГЛАВА 2. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОЦЕССУ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УБОРКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР 48

2.1. Модель возделывания сельскохозяйственных культур 48

2.2. Топологический метод анализа возделывания сельскохозяйственных культур 52

2.3. Анализ и оценка технологии возделывания сельскохозяйственных культур 59

2.4. Разработка структурной модели технологии обработки почвы, внесения компоста и посева семян при возделывании зерновых культур 67

Выводы по главе 77

ГЛАВА 3. РАЦИОНАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ВНЕСЕНИЯ КОМПОСТА В ПОЧВУ 78

3.1. Существующие технологии приготовления компоста из навоза крупного рогатого скота и органических отходов 78

3.2. Динамическая модель компостирования навоза и отходов деревообработки 85

3.3. Уравнение теплового баланса при компостировании органических веществ 90

3.4. Обоснование технологии приготовления компоста из навоза крупного рогатого скота и отходов деревообработки 93

3.5. Результаты экспериментальных исследований по обоснованию режимов приготовления компоста 1

3.5.1. Обоснование оптимальных режимов компостирования 100

3.5.2. Установление температурного режима бурта компоста и тепловыделения при биотермическом разложении 102

3.5.3. Обоснование рациональных параметров дискового сепаратора 104

3.6. Результаты агрохимических анализов компоста 106

3.7. Машины для внесения компоста в почву 108

Выводы по главе 111

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РАБОЧИХ ОРГАНОВ К МАШИНАМ МЕЛКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ 113

4.1. Почвообрабатывающие машины как динамические системы 113

4.2. Обоснование обобщенных координат машин для обработки почвы 117

4.3. Уравнения движения почвообрабатывающих машин 120

4.4. Частотные характеристики колебаний почвообрабатывающих машин 133

4.5. Разработка и совершенствование рабочих органов машин для мелкой обработки почвы 1 4.5.1. Расчетные схемы плоскореза-вычесывателя и плуга-рыхлителя 136

4.5.2. Обоснование конструктивных и кинематических параметров игольчатого диска почво обрабатывающих машин 147

4.5.3. Определение оптимальных режимов работы плоскореза-вычесывателя корневищных

сорняков 156

4.5.4. Обоснование конструктивных схем и параметров плоскореза-вычесывателя и плуга-рыхлителя 162

4.5.5. Энергоемкость при обработке почвы ротационными рабочими органами рыхлящего типа 1 4.6. Разработка и обоснование конструктивной схемы и параметров виброкорпуса плуга 173

4.7. Комбинированная система автоматического регулирования широкозахватного плуга 1

4.7.1. Функциональная схема регулирования глубины хода рабочих органов широкозахватного плуга 179

4.7.2. Уравнения, описывающие системы автоматического регулирования глубины хода рабочих органов плуга 181

4.7.3. Структурная схема САР широкозахватного плуга и их передаточные функции 186

4.7.4. Лабораторно-полевая установка комбинированной системы автоматического

регулирования 192

4.7.5. Результаты экспериментального исследования комбинированной системы автоматического регулирования 194

Выводы по главе 202

ГЛАВА 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ

ПОСЕВА СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР 204

5.1. Расчетная схема и модели функционирования сеялки и ее рабочих органов 204

5.2. Математическая модель посевной машины и сошника 213

5.3. Особенности подготовки семян при возделывании зерновых культур в условиях Забайкалья 217

5.4. Обоснование схемы экспериментального сошникового бруса сеялки и результаты опытов...225

5.5. Обоснование процесса бороздообразования перемещающейся струей жидкости 234

5.6. Результаты планирования эксперимента 239

5.7. Разработка конструкции гидропневматического сошника и экспериментальной сеялки 247

5.8. Теоретические предпосылки для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур 250

5.9. Разработка сошника для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур 253

5.10. Результаты экспериментального исследования рабочих органов посевных машин 257

5.11. Совершенствование и разработка рабочих органов при возделывании технических культур 261

Выводы по главе 270

ГЛАВА 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ВНЕДРЕНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННЫХ

РАБОЧИХ ОРГАНОВ 272

6.1. Результаты внедрения исследований в производство. Машины на основе разработанных рабочих органов 272

6.2. Расчет годового экономического эффекта 283

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 293

БИБЛИОГРАФИЯ 296

ПРИЛОЖЕНИЯ 312 

Введение к работе:

Актуальность темы. Пашни Забайкалья имеют низкую и неустойчивую продуктивность. Наибольший удельный вес (65%) в пашне имеют каштановые супесчаные, легкосуглинистые почвы с содержанием гумуса 0,8...3,0%, нейтральной реакцией среды. В степных и лесостепных зонах Забайкалья до 70% пашни подвержено ветровой и водной эрозии. Среднегодовое количество осадков в зонах, где развито земледелие, колеблется в пределах 200... 400 мм, при этом 70... 90% осадков выпадает во второй половине вегетации растений. Весна засушливая. Пахотный слой в весенний и ранне-летний периоды сильно иссушен. В связи с этим урожайность возделываемых в зоне сельскохозяйственных культур низкая. Так, средняя урожайность зерновых культур за последние 20 лет составила 10,7 ц/ .

Существующие технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают многократный проход однооперационных агрегатов по полю и использование минеральных удобрений и пестицидов, на что приходятся немалые энергетические и стоимостные затраты.

Кроме того, более 70% пашни Забайкалья расположено в пойме рек, впадающих в озеро Байкал. Многие из которых несут при существующей технологии возделывания сельскохозяйственных культур продукты смыва минеральных удобрений, пестицидов и древесных отходов в период таянии снега и ливневых дождей, тем самым нарушают экологическую обстановку на Байкальской природной территории.

По Федеральному закону от 30.10.2007 №240-ФЗ «Об охране озера Байкал» запрещено использование пестицидов, агрохимикатов и других веществ, оказывающих негативное воздействие на уникальную экологическую систему озера Байкал.

В связи с этим повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур возможно при использовании экологически безопасных органических удобрений и агротехнических методов борьбы с сорняками с разработкой теоретических положений, позволяющих создание новых энергосберегающих технических средств для обработки почвы и посева семян, представляет актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение.

Научная гипотеза. Получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в условиях Забайкалья при ограниченной, допустимой дозе внесения в почву минеральных удобрений и пестицидов возможно за счет совершенствования технологии возделывания сельскохозяйственных культур, создания энергосберегающих средств для об-

работки почвы и посева семян и использования экологически безопасного компоста из местных органических отходов.

Цель работы. Совершенствование технологии и технических средств для обработки почвы и посева семян при возделывании сельскохозяйственных культур с целью сокращения затрат труда и обеспечения качественного выполнения агротехнических приемов. В соответствии с целью работы определены следующие задачи:

1 .Разработать функциональную модель технологий возделывания сельскохозяйственных культур и провести системный анализ существующих технологий. Обосновать основные элементы предполагаемой технологии, обеспечивающей агротехнические приемы борьбы с сорняками, снижающей затрат на возделывание культур и повышающей их урожайность.

2.Разработать технологию приготовления компоста с использованием местных отходов деревообработки и жидкого навоза и обеспечить средства механизации для его приготовления и внесения в почву.

3.Обосновать конструктивно-технологические схемы и параметры рабочих органов комбинированных почвообрабатывающих машин, обеспечивающих качество обработки почвы и выполнение агротехнических приемов борьбы с сорняками.

4.Разработать и усовершенствовать комбинированные рабочие органы посевных машин.

5. Оценить предполагаемую технологию с комплексом разработанных технических средств по сравнению с существующей в типичных природно-климатических условиях засушливой зоны Забайкалья.

Объект исследования. Механизированные экологичные технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур в условиях ограниченного влагообеспечения.

Предмет исследования. Закономерности влияния технологических и конструктивных параметров рабочих органов машин для обработки почвы и посева семян на показатели качества выполнения технологических процессов.

Научная новизна:

разработана обобщенная структурно-технологическая модель анализа и оценки технологических процессов возделывания зерновых и технических культур в условиях Забайкалья;

установлены целевые функции и передаточные коэффициенты поэтапной оптимизации и обоснованы пути совершенствования технологии возделывания с.-х. культур и разработки рабочих органов поч-

вообрабатывающих и посевных машин;

впервые разработана технология приготовления компоста с использованием местных отходов деревообработки и жидкого навоза, для ее интенсификации разработана техническое средство по сортировке древесных отходов и предложена технология мульчированного внесения компоста в почву;

разработаны математические модели для оценки качества работы машин для основной обработки почвы и посева семян, на основе которых обоснованы рациональные параметры машин и рабочих органов;

впервые разработаны орудия, совмещающие следующие операции: поверхностную отвальную обработку с рыхлением плужной подошвы, поверхностную плоскорезную обработку почвы с вычесыванием корневищных сорняков, предпосевное рыхление почвы с под-почвенно-разбросным посевом семян и их прикатыванием;

предложена ресурсосберегающая технология возделывания зерновых культур с использованием разработанных машин.

Техническая новизна разработанных машин подтверждена 3 авторскими свидетельствами СССР и 5 патентами РФ на изобретение. На защиту выносятся следующие основные положения:

математическая модель технологии возделывания с.-х. культур;

структурная модель обработки почвы, внесения компоста и высева семян, которая позволяет обосновать ресурсосберегающую технологию возделывания зерновых культур;

рациональная технология приготовления компоста из местных отходов деревообработки и жидкого навоза;

-комбинированные рабочие органы для обработки почвы и извлечения корневищных сорняков;

-новые технологические и технические решения по созданию рабочих органов для посева семян сельскохозяйственных культур;

-результаты технико-экономической оценки ресурсосберегающей технологии возделывания сельскохозяйственных культур.

Практическая значимость. Работа выполнялась в соответствии с Государственной комплексной научно-технической программой «Агропромышленный комплекс Сибири на 1991- 1995 гг.» по подпрограмме 16 «Разработать перспективные решения экологически высокомеханизированных процессов и технических средств для завершения комплексной механизации» и федеральной программой «Социально-экономическое развитие Республики Бурятия и Читинской области до 2000 года».

Она соответствует федеральной программе на 2001... 2005 гг. «Научные основы формирования и функционирования эффективного агропромышленного производства» по решению научно-технической проблемы «Разработка комплекса сельскохозяйственных машин для почвозащитного земледелия Республики Бурятия» (№ гос.регистрации 253-75М).

Работа выполнялась в соответствии с комплексной научно-технической темой Бурятской государственной сельскохозяйственной академии «Программа фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК в бассейне озера Байкал на 2006. ..2010 годы» по проблеме IV «Элементы формирования эффективной инженерно-технической системы АПК», номер государственной регистрации ФГУП ВНТИЦ 0120.0 712169.

Реализация результатов работы. Результаты исследований вошли в состав целевой программы «Система ведения сельскохозяйственного производства Республики Бурятия и Читинской области» и получили практическую реализацию в ресурсосберегающей технологии возделывания с.-х. культур в сухостепной зоне Забайкалья.

Исходные требования и технические задания, составленные в результате исследований, использовались при изготовлении культивато-ра-плоскореза-вычесывателя КПВ-3, модернизированной сеялки-культиватора СЗС-2.1А для подпочвенно-разбросного посева и прикаты-вающе-приводного катка к сеялкам СЗС-2,1 и СЗП-3,6 заводами ООО «Судостроительный завод» г.Улан-Удэ, ООО «Литейщик» г. Гусиноо-зерск. Исходные требования и конструктивные параметры плуга-рыхлителя и гидропневмосошника переданы и внедрены в ЗАО «ТехАрт-Ком» г.Челябинск, ООО «Варнаагромаш» Челябинской области.

Опытная партия культиватора-плоскореза-вычесывателя КПВ-3, сошников для подпочвенно-разбросного посева и катков для сплошного прикатывания внедрена в ряде хозяйств Забайкалья. Результаты исследований используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Бурятская ГСХА им. В. Р. Филиппова» и ФГОУ ВПО «Челябинский ГАУ»

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на заседаниях технического совета Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия и Читинской области, на научно-практических конференциях Бурятской ГСХА (БСХИ) (1973... 2008гг.), Иркутской ГСХА (1999, 2002, 2003гг.), Челябинского ГАУ (1970... 1974гг.), Бурятского ГУ (2005, 2007гг.), Восточно-Сибирского ГТУ (2004...2008гг.), на международном симпозиуме «Наука и

технология углеводородных систем» (Москва, 1997г), всесоюзной конференции по современным проблемам земледельческой механики, посвященной 110-летию со дня рождения академика В. П. Горячкина (Москва, 1978г.), международных научно-практических конференциях, посвященных памяти акад. В. П. Горячкина и к 70-летию МГАУ (Москва, 1998,2000гг.), на региональной научно-практической конференции Санкт-Петербургского ГАУ (2000г.), международных научно-технических конференциях в Монгольском ГАУ (Улан-Батор, 2003г.), Челябинском ГАУ (2006, 2007, 2008 гг.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов и рекомендаций, библиографии и приложений. Общий объем диссертации 330 страниц, в том числе 116 рисунков, 39 таблиц. Библиография содержит 263 наименования, в том числе 10 на иностранных языках.


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