Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Марта 2013 в 16:10, автореферат
Актуальность работы. Получение стабильных и высоких урожаев сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от качества подготовки почвы. Качественная подготовка почвы способствует повышению эффективности всех последующих агромероприятий – посева, внесения удобрений, орошения, закладывает основу урожайности и качества продукции, обеспечивает условия для сохранения плодородия почвы.
На правах рукописи
Аммар Хассан Эльшейх Мохамед Эльбашир
Обоснование технологического процесса предпосевной обработки почвы и конструктивно-технологических параметров комбинированного агрегата
(для условий Республики Судан)
Специальность: 05.20.01 – технологии и средства механизации
сельского хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2009
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
(ФГОУ ВПО МГАУ)
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,
заслуженный деятель науки РФ
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Московский государственный
Защита диссертации состоится «2» июня 2009 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» по адресу: 127550, Москва, Лиственничная аллея, дом 16 А, корпус 3, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина».
Автореферат разослан и размещен на сайте ФГОУ ВПО МГАУ www.msau.ru «21» мая 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор технических наук,
профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Получение стабильных и высоких урожаев сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от качества подготовки почвы. Качественная подготовка почвы способствует повышению эффективности всех последующих агромероприятий – посева, внесения удобрений, орошения, закладывает основу урожайности и качества продукции, обеспечивает условия для сохранения плодородия почвы.
Вместе с тем обработка почвы является одной из самых энергоемких операций сельскохозяйственного производства – на нее расходуется от 30 до 40% всей потребляемой в растениеводстве энергии. При многократных проходах агрегатов по полю происходит уплотнение подпахотных слоев почвы.
Современные технологии обработки почвы базируются на адаптивных системах земледелия, способствующих повышению урожайности с.-х. культур и сохранению плодородия почвы при минимальных затратах труда и энергии.
Применяемые технологии в сельском хозяйстве Республики Судан крайне упрощены вследствие ограниченности финансовых ресурсов и низкой технической оснащенности фермерских хозяйств.
Применяемая в настоящее время традиционная технология подготовки почвы в Судане основывается на производстве вспашки почвы одного участка в четырех-пятипольном севообороте и нарезке гребней на остальных участках. На предпосевной обработке используются однооперационные машины. При тяжелых почвенно-климатических условиях такие мероприятия не способствуют высоким урожаям, приводят к интенсивному испарению влаги из пахотных слоев и с поверхности поля. Низкие урожайность и доходность во многих случаях вызывают уменьшение возделываемых площадей.
Эффективность земледелия Судана можно повысить совмещением необходимых технологических операций в результате применения комбинированных орудий. В связи с этим необходимо обоснование рационального технологического процесса предпосевной обработки орошаемых почв Судана, адаптированного к специфическим условиям эксплуатации комбинированного агрегата и его рабочих органов.
Цель и задачи исследования. Разработка комбинированного агрегата для предпосевной обработки орошаемых почв Судана с обоснованием технологического процесса, принципиальной схемы и конструктивно-технологических параметров.
Объект исследования. Комбинированный агрегат на базе чизельных и дисковых рабочих органов для выполнения предпосевной обработки почвы.
Предмет исследования. Взаимосвязи и закономерности технологического процесса предпосевной обработки почвы комбинированным агрегатом в условиях Судана.
Методы исследования. При теоретических исследованиях применяли методы теоретической механики и математического анализа. Экспериментальные исследования проводили с использованием общепринятых методик лабораторно-полевых испытаний почвообрабатывающих машин, тензометрирования, теории многофакторного планирования с последующей обработкой результатов методами математической статистики с использованием пакетов прикладных программ Statgraph plus, Microsoft Excel и др.
Научную новизну работы представляют:
- аналитические зависимости для определения технологических параметров процесса предпосевной обработки почвы;
- аналитические зависимости для определения геометрических и конструктивных параметров комбинированного агрегата;
- аналитические зависимости для определения рациональных параметров дисковых рабочих органов.
Практическую значимость составляют:
- теоретический расчет геометрических и конструктивных параметров дисковых рабочих органов комбинированного агрегата.
- зависимости показателей качества работы от параметров дисковых рабочих органов, которые могут быть ипользованы при проектировании дисковых агрегатов и определении режимов их работы.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на: научно-практических конференциях ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина (2007–2008гг.), международной научно-практической конференции, посвященной 140-летию со дня рождения ВП. Горячкина (12–13 февраля 2008 г.); заседании кафедры почвообрабатывающих машин ФГОУ ВПО МГАУ имени В.П. Горячкина; заседании секции ученого совета ВИМ (2008–2009гг.).
Результаты работы, а именно геометрические параметры рабочих органов и параметры их расположения в комбинированном агрегате используются в ГНУ ВИМ Россельхозакадемии при проектировании и изготовлении новых почвообрабатывающих машин.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 211 странице, включает 26 таблиц, 61 рисунка и 6 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность выполненной работы и изложены основные научные положения исследований.
В первой главе «Состояние вопроса, постановка цели и задач исследований» дана характеристика природных, почвенно-климатических и производственных условий Республики Судан, проанализировано состояние отрасли растениеводста этой страны, приведен анализ применяемых в специфических засушливых условиях почвообрабатывающих машин и орудий для предпосевной обработки почвы, сформулирована цель исследования.
Климат Судана характеризуется высокой средней годовой температурой (25–30 °С) и низкой влажностью воздуха (25–45%), неустойчивыми осадками (75–1500 мм в год) и высокими темпами испарения влаги (до 1000 мм в год), что оказывает существенное влияние на состояние пахотных земель и возделываемых с-х. культур.
Важнейшая отрасль сельского хозяйства Республики Судан – орошаемое земледелие. Все орошаемые зоны имеют одинаковые почвенно-климатические условия. Для исследования технологий подготовки орошаемых почв Судана была выбрана территория проекта «Джазира».
Установлено, что низкая урожайность с.х. культур в орошаемых зонах (хлопка-сырца – 1,673 т/га, сорго – 2,292, арахиса – 1,872, пшеницы – 1,911 т/га) обусловлена не вполне эффективной системой подготовки почвы.
Подготовка орошаемых почв Судана включает производство вспашки почвы под пар (например, для посева хлопчатника) дисковыми плугами и тяжелыми дисковыми боронами один раз в четырех-пятипольном севообороте. Почву на остальных участках готовят с образованием гребней предпосевными культиваторами-окучниками. Такая технология привела к переуплотнению подпахотного слоя почвы. Это обстоятельство не только вызвало снижение урожаности культур, но и привело во многих случаях к уменьшению возделываемых площадей из-за нарушения режимов орошения – (ухудшение инфильтрационных свойств почв, сток воды, смыв почвы и т.п.).
Установлено, что для качественного выполнения предпосевной обработки орошаемых почв Судана необходимо: рыхление почвы до глубины 20–25 см; обеспечение мелкокомковатой структуры пахотного слоя, причем 70–80% содержащихся размерных фракций не должны превышать 25 мм до глубины 10–15 см; подрезание всех видов сорняков и заделывание их вглубь почвы; измельчение растительных остатков на фракции размером не более 15 см; выравнивание поверхностного слоя почвы (гребнистость – не более 5,0 см).
Однако используемые в настоящее время орудия не удовлетворяют требованиям обработки орошаемых почв Судана при указанных условиях.
Осуществленный анализ литературных источников и современных конструкций машин показывает, что обеспечение надлежащих требований при данных почвенно-климатических и эксплуационно-экономических условиях орошаемых зон Судана наиболее эффективно и перспективно осуществлять навесными малогабаритными комбинированными агрегатами, включающими дисковые и чизельные рабочие органы.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы основные задачи исследований:
- осуществить анализ почвенно-климатических и производственных условий орошаемого земледелия Республики Судан;
- обосновать технологический процесс предпосевной обработки орошаемых почв Судана и рациональную конструктивно-технологическую схему агрегата для его выполнения;
- обосновать геометрические и установочные (конструктивные) параметры рабочих органов разработанного агрегата;
- провести теоретические и экспериментальные исследования взаимосвязи между основными его параметрами, качеством и энергоемкостью обработки почвы;
- провести лабораторно-полевые исследования разработанного агрегата в почвенно-климатических условиях Судана;
- оценить экономическую эффективность применения разработанного орудия.
Во второй главе «Обоснование технологического процесса предпосевной обработки орошаемых почв Судана и конструктивнно-технологической схемы агрегата для его осуществления» предложена схема технологического процесса предпосевной обработки почвы и обоснована конструкция комбинированного агрегата для его выполнения. Теоретически определена взаимосвязь между геометрическими параметрами рабочих органов, качеством и энергоемкостью технологической операции. Теоретически обоснованы параметры рабочих органов предложенного агрегата.
Установлено, что применяемая технология нарезки гребней перед посевом возделываемых культур (хлопчатник, пшеница, сорго, арахис) в пятипольном севообороте без предварительной обработки не вполне эффективна. Поэтому для обеспечения качественной предпосевной подготовки наиболее перспекивным и эффективным является проведение перед операцей нарезки гребней следующих технологических операций (рис. 1, б): сплошное рыхление пахотного слоя почвы до глубины 20–25 см; крошение, перемешивание и выравнивание поверхностного слоя почвы до глубины 10-15 см.
Технологический процесс предпосевной обработки орошаемых почв Судана можно представить в виде трех этапов:
первый – рыхление почвы с подрезанием сорняков без выноса нижних солонцовых почв на поверхностные слои; второй – крошение, перемешивание, дополнительное измельчение сорняков и выравнивание поверхностного слоя почвы; третий – нарезка гребней.