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:

Сбродов Олег Юрьевич. Технология и машина гребнеобразователь-удобритель для внутрипочвенного внесения основной дозы твердых минеральных удобрений при возделывании картофеля гребневым способом : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 : Рязань, 2004 169 c. РГБ ОД, 61:04-5/3459

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.

Введение 14

1 Анализ существующих способов и средств для нарезки гребней и
внесения твердых минеральных удобрений 20

  1. Агробиологические особенности роста и развития растений картофеля 20

  2. Обзор существующих технологий возделывания картофеля. Место машины гребнеобразователя-удобрителя в выбранной технологии 27

  3. Агротехнические требования к заделке твёрдых минеральных удобрений в почву и её агрегатному составу при возделывании картофеля 33

  4. Обзор конструкций существующих машин для нарезки гребней и внесения твёрдых минеральных удобрений в почву при возделывании картофеля 36

  5. Анализ конструкций рабочих органов и выполненных исследований по механизации нарезки гребней и внесению твердых

минеральных удобрений 41

1.6. Цель и задачи исследований 48

2 Теория обоснования конструктивных и кинематических параметров
машины-удобрителя с активными рабочими органами 50

  1. Технология и конструктивно-технологическая схема машины для внутрипочвенного внесения основной дозы твердых минеральных удобрений с одновременной нарезкой гребней фрезерными рабочими органами 50

  2. Теоретическое обоснование конструктивных и кинематических параметров фрезерных рабочих органов 54

  1. Обоснование формы и параметров лезвия Г-образного ножа 54

  2. Обоснование кинематических и конструктивных параметров

активного рабочего органа 56

  1. Определение кинематических параметров фрезы 64

  2. Кинематика и закономерность изменения угла резания

ножей 66

2.3 Определение зоны деформации почвы активным рабочим

органом и параметров почвенной стружки 73

2.4 Теоретическое обоснование мощностных показателей машины
гребнеобразователя-удобрителя с предлагаемыми активными
рабочими органами 80

Выводы 84

3 Экспериментальное исследование рабочего процесса машины

гребнеобразователя-удобрителя с активными рабочими органами

в лабораторных и полевых условиях 85

  1. Общая программа и методика исследований 85

  2. Программа и методика лабораторных исследований машины гребнеобразователя-удобрителя с предлагаемым активным

рабочим органом 86

  1. Программа лабораторных исследований 86

  2. Методика исследований 87

  1. Оборудование для проведения лабораторных испытаний 88

  2. Программа и методика проведения исследований в полевых условиях 91

  1. Программа исследований 91

  2. Методика исследований 92

3.5 Разработка методики определения качественных показателей
технологического процесса внутрипочвенного внесения основной

дозы твёрдых минеральных удобрений 93

3.5.1 Теоретические предпосылки выбора математической
модели для описания технологического процесса внесения и
заделки твердых минеральных удобрений 93

3.5.2 Разработка методики для выбора критериев оценки

оптимизации конструктивных параметров туконаправителя 94

3.6 Разработка программы и методики проведения испытаний

машины гребнеобразователя-удобрителя в условиях

картофелеводческого хозяйства 104

  1. Программа исследований 105

  2. Методика проведения исследований 105

4 Исследование рабочего процесса предлагаемого активного рабочего
органа в условиях хозяйства 109

  1. Полученные результаты лабораторно-полевых исследований 109

  2. Полученные результаты полевых испытаний 112

  3. Результаты математической обработки полученных данных 119

  4. Результаты хозяйственных испытаний 122

Выводы 133

5 Результаты внедрения и технико-экономическая эффективность
использования машины гребнеобразователя-удобрителя

с модернизированными рабочими органами 135

Общие выводы и рекомендации к производству 144

Список использованных источников 147

Приложения 157

Перечень условных обозначений и терминов

Условные обозначения, принятые в первом разделе:

С - градус по шкале Цельсия;

N - азотные удобрения;

Р205 - фосфорные удобрения;

К20 - калийные удобрения;

МИС - машинно-испытательная станция;

АПК - агропромышленный комплекс;

8 - ширина захвата ножа, м;

R - радиус отгиба крыла ножа, м; у - угол резания, град;

9 - угол отклонения цилиндрической части ножа, град;
Рп.п - избыточное давление, Па;

h - глубина обработки почвы;

к - коэффициент, зависящий от пористости почвенного слоя;

m - гидродинамический коэффициент;

р - плотность воздуха, кг/м3;

V - скорость воздушного потока, м/с;

d - средний диаметр частиц, м;

g - ускорение свободного падения, м/с .

Условные обозначения, принятые во втором разделе:

ах - угол направляющего косинуса вектора абсолютной скорости точки

лезвия относительно оси х, град.;

7] - угол между радиусом OqMx и горизонталью, град.;

у/ - угол между радиус-вектором скорости и касательной к лезвию,

град.;

в - полярный угол лезвия стойки ножа, град.; Smaxмаксимальная подача, м;

7 hmax - максимальная глубина обработки, м;

Я min - минимальное значение кинематического параметра;

hn - продольная высота гребней относительно дна борозды, м.;

р0 - начальный радиус-вектор, м;

Оке - конечный полярный угол для точки сопряжения линии лезвия стойки ножа с линией лезвия крыла ножа, град;

Ьк - наибольшая конструктивная ширина крыла ножа, измеряемая по перпендикуляру, восстановленному в точке N сопряжения лезвий стойки и крыла ножа, м.;

г - полярный радиус спирали, м;

а - расстояние от полярной оси до асимптоты, м;

- полярный угол гиперболической спирали, рад;

N - полярный угол гиперболической спирали в точке N, рад;

jj, - угол между касательной к спирали и полярной осью, град;

хос и zoc - координаты лезвия стойки ножа по оси вращения, м;

хок и уок - координаты лезвия крыла ножа по оси вращения, м; Н - высота ножа, мм.;

bk - конструктивная ширина захвата ножа, мм.; р - толщина ножа, мм.; Pi - толщина лезвия ножа, мм; h - высота рабочей части ножа, мм; і - угол заточки лезвия ножа, град;

а - угол между образующей цилиндрической части ножа и перпендикуляром к оси вращения, град; L - ширина ножа, мм;

Vn - скорость поступательного движения фрезы, м/с; / - время движения, с;

Ri - расстояние от оси вращения фрезы до рассматриваемой точки, м; ее - угол атаки фрезы, град;

8 P - угол наклона оси вращения фрезы к горизонту, град;

со — угловая скорость фрезы, с"1;

cot- угол поворота фрезы, отсчитываемый от оси ОХ по часовой стрелке, рад.;

Я — кинематический параметр фрезы; V - абсолютная скорость точки фрезы, м/с; є — абсолютное ускорение точки фрезы, м/с ; рн - угол начала резания, град;

р - радиус фиктивной окружности, м.;

єт - тангенциальное ускорение, м/с ;

j - угол установки крыла ножа, град;

єх - затылочный угол ножа фрезы в точке Мь град;

аг -угол направляющего косинуса вектора V, град;

z - число ножей, расположенных в одной плоскости и загнутых в одну сторону, шт;

hT - величину гребешка по агротехническим требованиям, м; R - радиус фрезы, м; у - угол резания, град;

Ау — изменение угла резания, град;

Я, — кинематический параметр фрезы при входе ножа в почву;

Я2 - кинематический параметр фрезы, когда лезвие на дне борозды;

Я3 - кинематический параметр фрезы при завершении среза почвенной

стружки;

Ф - угол внутреннего трения, град;

х - расстояние от крайней точки ножа до точки сопряжения лезвия крыла ножа с лезвием стойки, мм.;

Xi - расстояние между вершиной ножа и концом его отогнутой части, мм.;

тм - Угол сдвига материала, град.;

9 5M - угол сдвига материала, град.;

Вщах- максимальная ширина зоны деформации, м;

S - это расстояние между точками начала вхождения соседних ножей в

почву, м;

D - диаметр фрезы, м;

ВОМ - вал отбора мощности;

с - толщина стружки, м;

N - общая мощность, реализуемая фрезой, кВт;

N„, Np и N0 - мощности, необходимые, соответственно, для преодоления постоянных сопротивлений, осуществления резания (деформации почвенных стружек) и отбрасывания почвы, кВт;

Ар.с.- работа совершаемая лезвием стойки ножа при отделении почвенной стружки, Дж;

кл - удельная реакция почвы, Н/м;

/р - длина дуги резания, м;

Ас.л.- длина лезвия крыла ножа, м;

Ар.к - работа, совершаемая крылом, Дж;

ко - удельное сопротивление деформации почвы, Н/м2;

SK - фронтальная проекция крыла ножа, м ;

N , - мощность, реализуемая на резание и деформацию почвы одним ножом, кВт;

tp время отрезания стружки, с;

Ыд - мощность, реализуемая на резание и деформацию почвы ножами одной плоскости вращения, кВт;

kz - коэффициент, учитывающий перекрытие ножей в работе;

tn - время от начала резания почвы первым ножом до начала резания вторым ножом, с;

т — масса почвы, отброшенная в единицу времени, кг;

рп - плотность почвы, кг/м3;

В — ширина захвата фрезы, м;

10 h - глубина обработки, м;

vp - скорость движения агрегата, м/с;

км - коэффициент отношения масс отброшенной к срезанной почве;

v - средняя скорость ножа в момент прихода в зону дна борозды, м/с;

п — количество секций ножей, шт;

Рф- средняя величина фронтальной реакции почвы на один нож, Н.

Условные обозначения, принятые в третьем разделе:

, - количество гранул, попавших в заданную область, шт.;

N - нормальный закон распределения; f(x) - функция переменной величины;

m - математическое ожидание (м.о.);

х - среднее значение математического ожидания в выборке;

а - среднее квадратичное отклонение (с.к.о.);

D - дисперсия случайной величины;

{St} - набор конструктивных параметров;

m^Si) - оценка математического ожидания;

D(S;)- оценка дисперсии;

Si - значения параметра; п - количество повторений опыта; м.о.- математическое ожидание; с.к.о-среднее квадратичное отклонение; МНК - метод наименьших квадратов; Х\ - угол отклонения тукопровода от вертикали, град; Хг — высота подъема нижней кромки тукопровода над поверхностью почвы, см.;

к - номер точки в пространстве;

m(k) статистическая оценка м.о. в этой точке;

N— количество точек, характеризуемых значениями параметров Xj(k)\

a, b и с — коэффициенты уравнений;

1, X], Х2, Xi2, XiX2, Х22 - стандартный набор степенных функций; {t (Xj; Х2 )} .=1 — система ортонормированных многочленов; 8у - символ Кронекера;

/ и j - количество вариантов угла наклона и высоты подъёма тукопро-вода;

/— критерий оптимизации;

G область залегания основной дозы минеральных удобрений в грядке в соответствии с агротехническими требованиями;

max - максимальное значение;

min - минимальное значение;

F^(X ) - функция распределения случайной величины ;

0(t) - интеграл вероятностей;

Р - квантиль уровня закона распределения случайной величины ;

- нормированная случайная величина;

Рн - твердость почвы, Н/м ;

F— усилие, действующее на наконечник, Н;

SH - площадь основания наконечника, м2;

hn величина деформации пружины, м;

к - жесткость пружины, Н/м;

Р - плотность почвы, г/см ;

W - абсолютная влажность почвы;

с - масса испарившейся воды, г.;

b - масса абсолютно сухой почвы, г.;

СО - относительная влажность почвы, %.

Условные обозначения, принятые в четвертом разделе:

т - математическое ожидание; 3 -дисперсия;

12 ai и btкоэффициенты;

t - ортонормированная функция;

I4 - критерий;

А - определитель.

S - площадь поперечного сечения паза катушки, см ;

L - максимальная длина рабочей части катушки, см;

п - количество пазов на катушке, шт;

у - удельная масса удобрений, кг/см3.

Условные обозначения, принятые в пятом разделе:

П - приведенные затраты, руб./га; И - прямые эксплуатационные затраты, руб/га; К- капитальные вложения на гектар, руб/га; Е- нормативный коэффициент капитальных вложений; 3 — затраты на оплату труда обслуживающего персонала, руб/га; Г— затраты на горючее, руб/га;

Р - затраты на текущий ремонт и техническое обслуживание, руб/га; А - затраты на амортизацию, руб/га;

Ф - прочие прямые затраты на основные и вспомогательные материалы, руб/га.;

WcM производительность агрегата за 1 ч. сменного времени, га/ч;

Вр— рабочая ширина захвата агрегата, м.;

VP- рабочая скорость агрегата, км/ч.;

JIj - количество j-го производственного персонала, чел.;

Tj часовая тарифная ставка оплаты труда рабочих, руб/чел.-час;

Кд - коэффициент, учитывающий доплаты; qm - расход топлива, кг/га; Ц- цена 1 кг топлива, руб/кг.; Qr - часовой расход топлива, кг/ч;

WrM- производительность агрегата за 1 час эксплуатационного времени, га/ч.;

т - коэффициент использования времени смены;

Б- балансовая цена машины, руб.;

г?— коэффициент отчислений на текущий ремонт и техническое обслуживание;

Т3нормативная годовая загрузка, ч.

М— масса машины, кг.;

Цмстоимость 1 кг комплексного материала для изготовления машины, руб.;

а - коэффициент отчислений на амортизацию машины;

В3 - годовая нагрузка машины с предлагаемым рабочим органом, га.;

Эр- годовой экономический эффект;

Пс, Пэ — приведенные затраты на гектар при возделывании картофеля по традиционной технологии и с использованием машины гребнеобразовате-ля-удобрителя, руб/га.;

Эсс - экономический эффект за срок службы машины, руб.;

У- прибавка урожая с каждого гектара, ц.;

У2 и Уj - урожайность картофеля с одного гектара, соответственно, на участке, обрабатываемом предлагаемой машиной, и участке, на котором картофель возделывался по применяемой в хозяйстве технологии, ц.;

С- прибавка денежных средств, руб.;

Скстоимость 1 центнера товарного картофеля, руб/ц.;

Су - стоимость перерасхода твердых минеральных удобрений при полной дозе внесения рассчитывается по формуле, руб.:

Му - масса дополнительно внесённых удобрений, т.;

Ст - стоимость 1 тонны твердых минеральных удобрений, руб/т.;

С]— прибавка денежных средств при дозе внесения 700 кг/га, руб.;

Сг — дополнительная прибыль при дозе внесения туков 700 кг/га, руб.

Введение к работе:

з .

Актуальность темы исследования. Разнообразие почвенно-климатических условий, в которых возделывается картофель, обусловило разработку значительного числа систем и технологий. Отечественные технологии базируются на применении пассивных рабочих органов на уходе за культурой и отличаются шириной междурядий (70 см, 90 см, 110+30 см и т.д.). Расширение междурядий вызвано необходимостью создания благоприятных условий для развития растений, в частности, в связи с применением энергонасыщенных тракторов. В последние годы в зарубежных технологиях применяются фрезерные рабочие органы для обработки почвы и ухода за посадками. Эффективность технологий основана на поддержании почвы в мелкоструктурном состоянии в течение всего периода вегетации.

Одним из направлений отрасли картофелеводства в настоящее время является возделывание картофеля по ресурсосберегающим технологиям с использованием современного парка машин для выполнения различных технологических операций. На данный момент широкое распространение получила система гребневого выращивания картофеля.

В настоящее время возделывать картофель выгоднее по сравнению с зерновыми культурами, так как его урожайность с одного гектар при правильной агротехнике возделывания в 8-Ю раз выше, а стоимость одного килограмма зерна и картофеля практически одинакова. По данным института картофельного хозяйства национальной академии наук Беларусии эффективность производства картофеля выше зерновых в 5-6 раз.

Цель работы - повышение эффективности возделывания картофеля путем разработки технологических и технических решений по созданию машины, обеспечивающей энерго- и материалосбере-гающие показатели качества работы при выполнении технологического процесса до посадочной обработки почвы с внесением основной дозы твердых минеральных удобрений при возделывании картофеля гребневым способом.

Объект исследования - технологии возделывания картофеля и средства механизации нарезки гребней и внесения твердых минеральных удобрений.

Методы исследования. При вьфо'ли&іР^'ІЩЗДЙтІщМжной Ра

СПетері OS Я»

! /

боты проводится анализ технологий внесения основной дозы твердых минеральных удобрений и заделывающих рабочих органов; разрабатываются методики расчета конструктивных и кинематических параметров активного рабочего органа, методики оценки показателей качества работы машины гребнеобразователя-удобрителя с применением методик планирования эксперимента; разрабатывалось оборудование, выбирались и подготавливались приборы для проведения экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях; проводилась вероятностно-статистическая оценка качества заделки туков в гребень; оценка экономической эффективности и прибыльности в результате внедрения технологии и машины.

Исследования, проведенные в работе, основывались на применении системного анализа, операций математического моделирования, теоретической механики, методик проведения полевых опытов, математической статистики и экономической оценки.

Обоснованность и достоверность полученных результатов.

Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований с применением вероятностно-статистических методов, системного анализа и оценок по экономическим показателям усовершенствованной технологии и машины удобрителя-гребнеобразователя для рыхления почвы и внесения основных доз твердых минеральных удобрений с нарезкой высокообъёмных гребней при возделывании картофеля показывает сходимость теоретических результатов с данными экспериментальных исследований и практического применения в картофелеводческих хозяйствах.

Научная новизна.

разработана конструктивно-технологическая схема машины для нарезки гребней с внесением в них основных доз твёрдых минеральных удобрений;

обоснован способ внесения и заделки основных доз твёрдых минеральных удобрений в гребень;

-разработан и создан активный рабочий орган почвообрабатывающей фрезы (свидетельство на полезную модель № 33839);

-теоретически обоснованны кинематические параметры и режимы работы активного рабочего органа машины удобрителя-гребнеобразователя;

-разработана методика оценки качества заделки твердых минеральных удобрений от параметров установки тукопровода.

5 Практическая ценность и реализация результатов исследований

Народнохозяйственное значение данной работы заключается в повышении качества обработки средних и тяжёлых по механическому составу типов почв при значительном снижении энергетических, материальных и трудовых затрат; снижении количества вносимых твердых минеральных удобрений в два раза с одновременным увеличением качества их заделки в гребни; повышении урожайности выращенного картофеля.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены в виде докладов на 2-ой международной конференции по дифференцированному внесению твердых минеральных удобрений в ГНУ ВНИМС, 2001, Рязань; Международной научно-технической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве», ВИМ, 2001, Москва; конференции по проблемам агрохимического и материально-технического обеспечения, ГНУ ВНИМС, 2002, Рязань; Межрегиональной научно-практической конференции «Опыт и проблемы государственного регулирования агропромышленного производства и продовольственного рынка», ГУ РНИПТИ АПК, 2002, Рязань; конференции, посвященной 40-летию кафедры «Механизация животноводства», РГСХА, 2003, Рязань. ГНУ ВНИМС и автор разработки награждены Бронзовой медалью и Дипломом Ш степени за участие в специализированной выставке «АГ-РОТЕХТРАКТОР», ЗАО «Агропромышленный комплекс ВВЦ», 2004, Москва.

На защиту выносятся:

технология возделывания картофеля с использованием машины для подготовки почвы с одновременным внесением основной дозы твердых минеральных удобрений (нарезка гребней, окучивание, подкормка).

конструктивно-технологическая схема машины удобрите -ля-гребнеобразователя;

конструкция активного рабочего органа почвообрабатывающей фрезы;

аналитические выражения для определения конструктивных параметров лезвия ножа и энергетических показателей машины;

результаты исследований в лабораторных и производственных условиях;

-технико-экономические показатели эффективности примене-

ния машины гребнеобразователя-удобрителя. Публикации по теме диссертации.

Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах, в том числе, в свидетельстве на полезную модель № 33839 от 20.11.2003 г.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных литературных источников из 119 наименований, в том числе ссылки на 2 авторских свидетельства и 11 иностранных источников.

Диссертационная работа изложена на 165 страницах машинописного текста, иллюстрирована 45 рисунками, содержит 26 таблиц, 10 приложений.

Подобные работы
Терентьев Алексей Сергеевич
Технология и машина дифференцированного внутрипочвенного внесения твердых минеральных удобрений с комбинированными тукозаделывающими рабочими органами
Велиев Сиявуш Шамсаддин оглы
Обоснование комплекса машин механизированных звеньев и технологий внесения органического удобрения
Мотиашвили Василий Матвеевич
Обоснование технологии и параметров рабочих органов машины для внесения торфокомпоста в междурядья чайных плантаций
Заводнов Алексей Викторович
Изыскание способов снижения повреждения клубней картофеля при транспортировке в контейнерах
Шапошников Александр Николаевич
Способ и устройство для оперативного определения степени повреждения клубней картофеля при механизированной уборке
Перетятько Андрей Владимирович
Совершенствование технологии распределения семян при подпочвенно-разбросном способе посева и обоснование конструкции лапового сошника
Фоминых Александр Васильевич
Повышение эффективности сепарирования зерна и сои на основе совершенствования фракционных технологий и машин
Сёмин Дмитрий Викторович
Совершенствование технологии и машины для удаления коры с плодов тыквы
Захарченко Валерий Георгиевич
Обоснование технологии и машины с ленточным высаживающим аппаратом для посадки рассады овощных культур
Шевкун Николай Александрович
Совершенствование технологии и машины для посадки садов

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