Сулейманов Сулейман Абдулвахидович. Совершенствование технологии щелевания почвы в условиях Республики Дагестан с использованием рабочего органа автоколебательного действия

Короткий опис

ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

На правах рукописи Сулейманов Сулейман Абдулвахидович
С
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЩЕЛЕВАНИЯ ПОЧВЫ В
УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ ДАГЕСТАН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РАБОЧЕГО ОРГАНА АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Специальность 05.20.01 -Технологии и средства
механизации сельского хозяйства
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: Кандидат технических наук, доцент Плешков Е.Н.
Саратов

2 РЕФЕРАТ
Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов и выводов, включает в себя 144 страницу текста, 11 таблиц, 51 рисунок, приложения (до­кументы о проверке и внедрении результатов исследования). Список литера­туры включает 104 наименований, в том числе 5 на иностранном языке.
Ключевые слова: рабочий орган автоколебательного действия, «плужная подушка», щелеватель, скорость резания, плотность, твердость, почва, трак­тор.
В диссертации рассматривается вопрос о снижении тягового сопротив­ления трактора при щелевании почвы с рабочим органом автоколебательного действия с улучшенными агротехническими показателями.
В материалах диссертации были рассмотрены почвозащитные агротех-нологии, применяемые в республике Дагестан, и рабочие органы, используе­мые в данных технологиях.
Проведены теоретические исследования по определению критической скорости резания для изучения процесса автоколебания, а также получены аналитические зависимости для расчета конструктивно-кинематических пара­метров рабочего органа автоколебательного действия.
Представлены результаты лабораторных и полевых исследований под­тверждающие улучшение агротехнических показателей почвы и снижение тя­гового сопротивления трактора.
Приведены качественные показатели и экономическая эффективность работы трактора «Кировец» с щелевателем автоколебательного действия-

з
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ............................................................................................... 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ....?
І.Ї. Почвозащитные агротехнологии в республике Дагестан................. 7
1.2. Анализ технологий и машин для щелевания почвы........................ 11
1.3. Исследование процесса рыхления почвы.......................................... 30

1.3.1. Схема процесса рыхления................................................................... 30
1.3.2. Гипотеза о постоянстве скорости разрушения почвы................... 35
1.4. Цель и задачи..................................................................................... 39
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЩЕЛЕРЕЗНОГО
РАБОЧЕГО ОРГАНА........................................................................... 41
2.1. Влияние скорости движения рабочего органа щелереза на силу резания почвы , 41
2.2. Критическая скорость резания почв.................................................. 45
2.3. Динамика процесса резания почвы.................................................... 50
2.4. Влияние скорости резания щелерезом на сопротивление почвы..... 57
2.5. Определение основных геометрических параметров ножа-щелереза.....61
2.6. Определение силы сжатия пружины.................................................. 66
2.7. Анализ формирования и протекания автоколебаний........................ 72
2.8. Энергоемкость процесса щелевания................................................... 77
2.9. Выводы................................................................................................. 82
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................... 83
3.1. Программа экспериментальных исследований.............................. 83
3.2. Лабораторно-стендовые исследования............................................ 83

3.2.1. Лабораторная установка и оборудование для исследования процесса резания почвы культиватором................................................................................. 83
3.2.2. Методика обработки лабораторно-стендовых данных................. 87
3.3. Полевые исследования.......................................................................... 89
3.3.1. Объект исследования и условия проведения исследований.......... 89
3.3.2. Определение плотности и влажности почвы................................. 94
3.3.3. Определение твердости почвы........................................................ 96

3.3.4. Методика определения глубины обработки почвы......................................... 97
3.3.5. Методика проведения тяговых испытаний трактора "Кировец"
с рабочими органами автоколебательного действия................................... 97
3.3.6. Методика определения силы сжатия пружины............................................. 101
3.3.7. Методика определения влияние щелевания почвы
на урожая люцерны............................................................................................. 101
3.3.8. Тарировка измерительной аппаратуры........................................................... 104
3.3.9. Обработка данных тяговых испытаний........................................................... 105
3.3.10. Определение погрешности средств измерения.......................................... 108
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ...................................... Ш
4.1. Результаты лабораторно-стендовых исследований........................................ 111
4.2. Результаты полевых исследований.................................................................... 119

4.2.1. Плотность и влажность почвы после прохода щелевателя и плоскореза работающих в автоколебательном режиме.............................................................................. 119
4.2.2. Твердость почвы после прохода щелевателя и плоскореза работающих в режиме автоколебаний....................................................................................................... 122
4.2.3. Определение влияния щелевателя автоколебательного
действия на деформацию почвы и глубину обработки................................ 124
4.2.4. Результаты тяговых и мощностных испытаний............................................. .125
4.2.5. Определение влияния щелевания почвы на урожай люцерны................... 129
4.3. Экономическая оценка эффективности использования трактора "Кировец" при щелевании почвы щелевателем автоколебательного действия................................................................................ 131
4.3.1. Методика расчета экономической эффективности использования трактора "Кировец" с щелерезом автоколебательного действия....................................................... 131
4.3.2. Определение экономических показателей...................................................... 132
4.3.3. Определение затрат на изготовление щелереза автоколебательного действия 133
ВЫВОДЫ.......................................................................................................................... 135
ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................. 136
ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................. 144

ВВЕДЕНИЕ

5

Важнейшей отраслью сельскохозяйственного производства Дагестана является животноводство. Однако необходимо отметить, что из-за недоста­точного количества травяной массы и кормов происходит торможение в ус­пешном развитии данной отрасли.
В республике, как показывают данные научных учреждений и опытных хозяйств [1], имеются большие возможности в укреплении кормовой базы. Во многих районах немало хозяйств, которые заботливо ухаживают за посе­вами зерновых и кормовых культур, применяют передовые технологии. Поля расположены как в горной, так и на равнинной местїіости со значительно различающимися природно-климатическими факторами. Продолжительность периода с сильными ветрами (более 15 м/с) составляет 55-60 дней, а с эрози-онноопасными (более 3-5 м/с) — 120 дней в году. С каждого гектара парую­щего поля в течении І3-14 месяцев выдувается 24 т почвы. Так же необходи­мо отметить и огромный смыв плодородного слоя почвы в результате снего­таяния. Все это приводит к снижению плодородия почвы и как следствие снижение урожая сельскохозяйственных культур, что в современных эконо­мических условиях приобретает огромное значение.
Исходя из вышеизложенного защита почв от эрозии - одна из острей­ших проблем земледелия республики Дагестан.
Одним из основных агротехнических приемов защиты земель от ветро­вой и водной эрозии, а так же повышения урожая сельскохозяйственных культур является щелевание почвы. Эффективность щелевания состоит в по­вышении водопроницаемости и, как следствие, увеличении водоаккумули-рующей способности почвы в период дождей и весеннего снеготаяния. В ре­зультате происходит лучшее перераспределение влаги в почвенном профиле, повышается отдача от удобрений и улучшается экологическая ситуация. Все это способствует увеличению урожа

Список літератури

ВЫВОДЫ
1. Из анализа почвозащитных технологий республики Дагестан видно, что необходимо проводить мероприятия по регулированию водно-воздушного режима почвы, оптимизации ее физико-механических свойств и структуры. Одним из эффективных методов решения этой задачи является щелевание почвы, применение, которого сдерживается значительными расхо­дами, связанными с большой энергоемкостью рабочего процесса. Перспек­тивным направлением в области снижения энергоемкости и повышения каче­ства щелевания является использование рабочих органов автоколебательного действия.
2. Анализируя процесс рыхления почвы, выведены аналитические зави­симости влияния скорости движения рабочего органа на усилия резанию, а так же определена критическая скорость резания с учетом физико-механических свойств почвы.
3. Теоретическое рассмотрение модели процесса резания почвы под­твердило гипотезу - резание почвы колебательный процесс. На основании сделанного вывода разработана конструкция щелереза работающего в автоко­лебательном режиме.
4. На основании теоретического исследования формирования и протека­ния автоколебания обоснованы параметры щелереза, а именно при щелевании почвы на глубину h=45 см и ширине рабочего органа В=4 см оптимальными параметрами являются угол резания каната 5=90°; соотношение диаметра ка­ната Дк к ширине стойки щелереза Вщ Д,/Вщ=0,5; частота колебаний 6-12 Гц; амплитуда колебаний до 2,5 мм; жесткость пружины с=90 Н/мм.
5. Для подтверждения теоретических зависимостей были проведены ла­бораторные и полевые исследования в ходе которых было установлено, что снижение энергоемкости процесса щелевания рабочим органом автоколеба­тельного действия составило 5,5 %, снижение плотности и твердость почвы

136
после прохода экспериментального щелереза в горизонтах 0-20 см и 20-40 см составило 4,1 % и 8,6 %, 8,2% и 9,3 % соответственно по сравнению с серий­ным щелевателем. В результате улучшения качества прорезаемой щели за счет уменьшения критической глубины резания на 3,5-4 см увеличивается ее дол­говечность и функциональная способность. Это приводит к увеличению вла-гозапаса почвы до 11,5 % и как следствие повышению урожая сельскохозяй­ственных культур, в частности люцерны на 5-8 %.
6. Годовой экономический эффект от применения щелевателя с рабочи­ми органами автоколебательного действия при годовой загрузке 200 ч состав­ляет 15457 руб., а срок окупаемости дополнительных капиталовложений со­ставляет 0,08 года.