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:

Савельев Юрий Александрович. Разработка способов и средств механизации снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.01 / Савельев Юрий Александрович; [Место защиты: Пенз. гос. с.-х. акад.].- Пенза, 2009.- 439 с.: ил. РГБ ОД, 71 10-5/73

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. Основной задачей сельскохозяйственного производства является обеспечение страны высококачественными продуктами питания и сырьем отраслей перерабатывающей промышленности.

В соответствии с планами реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК», одним из основных направлений является развитие отрасли растениеводства, которая должна обеспечивать получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур с использованием современных технологий и средств механизации.

Производство растениеводческой продукции предусматривает современные многооперационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур с применением высокопроизводительных энергонасыщенных тракторов, имеющих большую эксплуатационную массу, высокое удельное давление движителей на почву и соответствующего набора широкозахватных многоопорных сельскохозяйственных машин, уплотняющих почву за вегетационный период на площади до 60... 80% до уборки и до 98% после уборки урожая.

Уплотняющее действие от колес и гусениц распространяется до 1 м в глубину, до 0,8 м в поперечном направлении и может сохраняться до следующего вегетационного периода. Качество работы при выполнении технологических операций на уплотненных участках по следам сельскохозяйственных тракторов и машин, как правило, не отвечает агротехническим требованиям. На поверхности поля остаются следы глубиной до 0,12 м, по которым плотность почвы существенно превышает оптимальные значения, не выдерживается заданная глубина обработки культиваторами, до 48% семян зерновых культур не заделываются на заданную глубину, увеличивается тяговое сопротивление рабочих органов, работающих на уплотненных участках, ухудшается качество уборочных работ, разрушается структура почвы, уменьшается урожайность зерновых культур. Недобор урожая от уплотнения почвы ежегодно по Российской Федерации составляет до 20...30 млн.т. и перерасход топлива до 2,5... 3 млн.т.

Наиболее интенсивно уплотняется в следах движителей физически спелая и более влажная почва на ранне-весенних полевых работах. Уплотняющее действие, создаваемое при весенне-полевых и летних работах, дополнительно увеличивается уборочно-транспортной техникой, сохраняется весь вегетационный период и усиливается засушливым климатом.

Применяемые в производстве способы и средства механизации разуплотнения почвы при осенних обработках позволяет разделить обрабатываемый слой на отдельные агрегаты различного размера, имеющих высокую плотность, намного превышающую её оптимальное значение. При недостатке осенне-зимней влаги, уплотненная почва не восстанавливает свои свойства за зиму посредством промораживания, после чего наблюдается кумулятивный характер изменения ее плотности в пахотном и подпахотном горизонтах. Сеществующие следоразрыхляющие устройства на весенне-полевых работах имеют невысокое качество крошения уплотненной почвы и выравнивания обрабатываемой поверхности.

При этом возникает необходимость создания условий для целенаправленного сбора и удержания осенне-зимней влаги, как в наиболее уплотненных слоях, так и во всем пахотном горизонте при различных видах осенней обработки почвы с целью снижения уплотнения почвы промораживанием, а также последующего поддержания заданного уровня плотности почвы в следах движителей тракторов при выполнении технологических операций на весенне-полевых работах по различным агрофонам качественным разуплотнением и выравниванием уплотненной почвы.

Поэтому тема, посвященная снижению уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин за счет разработки способов и средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы, является актуальной и имеет важное хозяйственное значение.

Исследования проводились в ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» в соответствии с заданием 02.01.03: «Разработать комплекс приоритетной почвообрабатывающей и посевной техники высокого технического уровня с оптимальным набором сменных рабочих органов, адаптированных к различным почвенным условиям», направленной на решение проблемы: «Научные основы формирования эффективной системы АПК» тематического плана Межведомственной координационной программы Фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг, а также согласно научно-исследовательской теме НИОКР ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» «Разработка технологии и технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин» (номер государственной регистрации 01.200506416).

Цель исследований. Снижение уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин за счет разработки способов и средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.

Объект исследований. Технологический процесс снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин, осуществляемый способами и средствами механизации, обеспечивающими разуплотнение почвы.

Предмет исследований. Закономерности и параметры функционирования способов и средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.

Методика исследований. В качестве методов и методик исследований использовались: системный и структурный анализы, математическая статистика и сравнительный эксперимент. Аналитическое описание технологических процессов выполнялось с использованием методов классической механики, математического анализа и математического моделирования с использованием теории оптимального управления процессами. Исследование разрабатываемых способов и средств механизации выполнялось в лабораторных, лабораторно-полевых и полевых условиях в соответствии с действующими ГОСТ, ОСТ и разработанными частными методиками. Обработка экспериментальных исследований проводилась на ПЭВМ с использованием программ MathCat, Excel. Экономическая эффективность предлагаемых разработок определялась по стандартной методике для научно-исследовательских работ и новой техники.

Научная новизна работы:

- новые способы осенней обработки почвы, обеспечивающие увеличение вла-гонакопления и повышение эффективности разуплотнения почвы промораживани-

ем, а также способ следоразрыхления; позволяющий достигать необходимое качество крошения и выравнивания почвы по различным агрофонам;

новые функциональные и конструктивно-технологические схемы средств механизации, обеспечивающие разуплотнение почвы;

функциональное обоснование и математическая модель оптимизации технологического процесса снижения уплотнения почвы;

теоретическое обоснование функционирования способов разуплотнения почвы промораживанием и следоразрыхлением;

теоретическое и экспериментальное обоснование рациональных конструктивно-технологических параметров средств механизации разуплотнения почвы.

Новизна предложенных способов и технических решений по снижению уплотнения почвы подтверждена пятью патентами (№2281633; №2281635; №2316918; №2142681; №2282958), а новизна отдельных конструктивных решений девятью патентами (№2081554; №2103849; №2103850; №2103851; №2143112; №2197797; №2199194; №2268562; №2316927) Российской Федерации на изобретение.

Практическая ценность. Результаты исследований позволили обосновать: технологический процесс снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин с применением разработанных способов и средств механизации; способы снижения уплотнения почвы промораживанием и следоразрыхлением; конструктивно-технические схемы средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы; рекомендации по оптимизации технологических параметров способов и конструктивно-технологических параметров и энергетических показателей средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.

Использование данных способов и средств механизации, позволяет снизить уплотнение почвы промораживанием в пахотном горизонте и следоразрыхлением на глубину рыхления до уровня оптимального значения, что обеспечивает повышение урожайности зерновых культур соответственно до 10% и до 9,2%.

Реализация результатов исследований. Разработанные способы разуплотнения почвы промораживанием, следоразрыхлением и соответствующие им средства механизации (бороздообразующее устройство для отвального плуга; комбинированный рабочий орган для основной безотвальной обработки почвы; орудие для осенней мелкой полосовой обработки почвы; следоразрыхлители тракторов для различных агрофонов) внедрены в хозяйствах Сергиевского. Шигонского, Красноармейского, Кинельского районов Самарской области, в Поволжском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова. Результаты работы экспонировались на 11-ой Губернской выставке достижений сельскохозяйственного производства в 2007г. (г. Самара) и награждены дипломом и золотой медалью. Результаты исследований и технические решения одобрены ОАО «Казанское моторостроительное объединение», ЗАО «Петербургский тракторный завод» и приняты для разработки почвообрабатывающей техники. Агротехническая и энергетическая оценка работы средств механизации разуплотнения почвы подтверждена полевыми опытами ГНУ «Поволжская МИС». Результаты исследований используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» на кафедре «Сельскохозяйственные машины».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы заслушаны, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Самарского СХИ (1983...1994г.г); ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (1995...2008г.г); Волгоградского СХИ (1984г); на научно-практической конференции Саратовского ИМСХ (1985г); ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.Вавилова» (2006г.); на Всесоюзной конференции «Школа по зерну» (г. Москва, 1987г); на научно-практической конференции «Повышение эффективности сельскохозяйственной техники» (Уфа, 1988г.), на Международной научно-практической конференции (к 13-ой международной специализированной выставке «АГРО-2003») (Уфа, 2003г.); на 10-й научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Совершенствование и развитие мобильной энергетики в сельском хозяйстве» (Чебоксары, 1998г.), на 11-ой научно-практической конференции ВУЗов Поволжья и Юго-Нечерноземной зоны Российской Федерации «Совершенствование средств механизации и мобильной энергетики в сельском хозяйстве» (г. Рязань, 2000г.).

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

  1. Новые способы и конструктивно-технологические схемы средств механизации, снижения уплотнения почвы.

  2. Математическая модель процесса снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин (на примере промораживания).

  3. Теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.

  4. Новые средства механизации, обеспечивающие разуплотнение почвы: бороздо-образователь плуга; комбинированный рабочий орган для основной безотвальной обработки почвы; орудие для осенней мелкой полосовой обработки почвы; следоразрыхлители тракторов для различных агрофонов.

  5. Результаты лабораторных, лабораторно-полевых и полевых исследования по обоснованию способов и конструктивно-технологическких параметров и энергетических показателей средств механизации для снижения уплотнения почвы.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 62 печатных работах, в том числе 8 статей в изданиях рекомендуемых ВАК, получено 14 патентов РФ на изобретение, без соавторов опубликовано 23 работы. Общий объем публикаций 36,2 п.л., автору принадлежит 21,9 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы из 289 наименований и приложения на 67 с. Работа изложена на 371 с, содержит 175 рис. и 20 табл.


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