Совершенствование технологических процессов и технических средств для возделывания и уборки картофеля (26.07.2010)

Автор: Латыпов Рафкат Мирхатович

1,55 78,0

230,7 72,7

187,3 93,2

Осенняя вспашка

Культивация КМПО- 2,8

Фрезерование ГО–1,4

23,0 0,60

1,50 86,3

231,2 83,4

207,6 96,6

Анализ энергозатрат перспективной технологии показал, что наибольший процент суммарных энергозатрат (56,3%) приходится на топливо, на втором месте стоит овеществлённый труд (41,2%), доля и живого труда составляет менее одного процента (0,55%).

Результаты топливно-энергетической оценки технологии внутрипочвенного внесения удобрений показали: в структуре энергозатрат при внесении удобрений основную долю (до 64-67%) составляют прямые затраты энергии, до 32-35% приходится на суммарную энергоемкость средств механизации и менее 1% на энергозатраты живого труда. Следовательно, для снижения полных затрат энергии необходимо в первую очередь сокращать расход топлива на единицу обрабатываемой площади или единицу получаемой продукции.

Урожайность картофеля при внутрипочвенном внесении удобрений возрастает до 30% при увеличении доз удобрений до 10-12 т/га. Однако при дальнейшем увеличении дозы урожайность снижается от перенасыщенности питательных веществ. Максимальная прибавка урожайности получена при дозе внесения удобрений до 10 т/га.

Применение внутрипочвенного способа внесения удобрений дает годовой экономический эффект от предотвращения экологического ущерба в сумме 4,0-6,0 тыс.руб./га.

Основные выводы

Изучением практической реализации процессов производства картофеля в зоне Южного Урала, научно-исследовательскими работами по их совершенствованию установлено, что одним из важнейших факторов определяющих эффективность возделывания и уборки картофеля на средних по механическому составу почвах является процесс создания и сохранения требуемого по агротехническим требованиям фракционного состава клубненесущего слоя и обеспечение в ней необходимой для растений питательной среды. Поэтому совокупность последовательно выполняемых процессов при возделывании картофеля должна быть направлена на создание указанных условий развития растений. Именно отсутствие таких условий предопределяет высокую трудоемкость и энергоемкость технологических операций, в том числе непосредственно до 20-30% на сепарацию картофельного вороха при механизированной уборке картофеля. Высокая энергоемкость сепарации почвы при уборке и ее недостаточная эффективность предопределяют одновременно вынос с поля плодородного слоя почвы и повышение затрат ресурсного потенциала.

Структурная модель подготовки почвы и внесения удобрений, включающая в себя агробиологическую (АБС), механико-технологическую (МТС), техническую (ТС), агротехнологическую (АТС) и энергетическую (ЭС) системы позволяет раскрыть их функциональные связи, позволившие обосновать направления совершенствования технологии возделывания и уборки картофеля, характеризующие эффективность процесса предпосадочной подготовки почвы и внесения удобрений, которое позволяет применять механизированную уборку картофеля.

Впервые смоделирован процесс взаимодействия рабочего органа с почвенной средой на основе решения задачи методом конечных элементов в системе PATRAN, что позволяет устанавливать зависимости равнодействующей предельного сопротивления на рабочем органе, определить энергетику процесса обработки почвы, величину тягового сопротивления орудия в целом и на стадии проектирования обеспечить разделение и управление потоками мощности энергетического средства, повысить эффективность его использования при возделывании картофеля, обосновать рациональные режимы работы МТА, снизить энергозатраты на выполнение технологических операций и как результат - снизить энергоресурсы на единицу продукции.

Рациональными конструктивными параметрами и режимами работы грядообразователя фрезерного типа являются: диаметр фрезерного барабана D=0,5 м, подача на нож S=8-15 см, количество ножей, находящихся в одной плоскости. Z=3-4 шт., кинематический параметр ? = 3-5. Тяговое сопротивление тягово-приводного орудия с шириной захвата 1,4 м при глубине обработки 0,11 м R =3,6-4,5 кН, потребляемая мощность на ВОМ – 25-30 кВт, удельное тяговое сопротивление 2,3-2,9 кН/м, удельный расход топлива 9,0-12,0 кг/га.

Экспериментальные рабочие органы при рабочих скоростях Vп = 2,0-2,2 м/с обеспечивают требуемое качество крошения почвы, коэффициент вариации по выровненности обработанной поверхности не выше 10%. При уборке комбайнами поступление почвенных комков в бункер сокращается на 23-30%.

Рациональными конструктивными параметрами бесприводного ротационного рабочего органа являются: количество пальцев одной секции Z=12-14 шт., минимальный угол наклона оси вращения секции ? = 20-25 град., радиус секции барабана – в пределах 0,5 м, диаметра пальца 18 мм.

Тяговое сопротивление орудия с бесприводным ротационным рабочим органом с шириной захвата 2,8 м при установочной глубине обработки 0,20 м составляет R = 20-22 кН, удельное тяговое сопротивление – 3,0-4,0 кН/м, удельный (погектарный) расход топлив q = 8,9-10,4 кг/га.

Значения однородности фракционного состава почвы, соответствующие агротехническим требованиям обеспечиваются при следующих параметрах: угол наклона секции рабочего органа 22<?<31о, поступательная скорость агрегата V>1,8 м/с, глубина обработки 0,17<a<0,26 м.

6. Рациональными режимами работы и параметрами вибрационного высевающего устройства для внутрипочвенного внесения удобрений являются: угловая скорость ?=25-31 с-1; амплитуда колебаний А=3-4 см; угол наклона днища 10-15°.

Установлено, что зависимости скорости перемещения материала при изменении частоты колебаний в пределах от 0 до 25-30 с-1 незначительно отличаются от линейной, что подтверждает правильность вывода, полученного при теоретическом анализе работы высевающего устройства. Для экспериментального высевающего устройства коэффициент кинематического режима К имеет min и max значения для одного режима работы в отличие от известных вибрационных устройств. Впервые предложены новый способ и устройство для внутрипочвенного внесения удобрений.

7. Применение экспериментальных рабочих органов при рабочих скоростях Vп = 2,0-2,2 м/с обеспечивает качество крошения почвы 90-95%, коэффициент вариации по выровненности обработанной поверхности не выше 10%. При уборке комбайнами поступление почвенных комков в бункер сокращается на 23-30%.

8. Разработаны рекомендации по применению в производстве результатов исследований по совершенствованию технологии и технических средств для возделывания и уборки картофеля. Результаты исследований внедрены в картофелеводческих хозяйствах Челябинской и Курганской областей. Оценка экономической эффективности показала, что разработанные мероприятия позволяют применять механизированную уборку, снизить количество операций при подготовке почвы и при уходе за посадками картофеля, а это в свою очередь обеспечивает снижение общих затрат труда до 28%, эксплуатационных затрат - до 25%. Дополнительный экономический эффект составляет 8,5 тыс.руб./га. Применение внутрипочвенного способа внесения удобрений дает годовой экономический эффект от предотвращения экологического ущерба в сумме 4,0-6,0 тыс.руб./га.

Результаты исследований и основные положения

диссертации отражены в 76 публикациях, в том числе:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Дорохов, А. П. Машины для уничтожения вредителей [Текст] / А. Дорохов, Р. Латыпов, А. Арефьев // Сельский механизатор. - 2005. - № 3. - С. 13.

2. Латыпов, Р. М. Обоснование параметров высевающего устройства вибрационного типа [Текст] / Р. М. Латыпов, А. И. Арефьев // Вестник КрасГАУ. - 2006. - № 10. - С. 246-252.

3. Комбинированный агрегат КМПО-2,8 [Текст] / А. Дорохов [и др.] // Сельский механизатор. - 2006. - № 10. - С. 6-7.

4. Результаты тяговых испытаний грядообразователя фрезерного типа [Текст] / А. П. Дорохов [и др.] // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2008. - № 2. - С. 13-16.

5. Плаксин, А. М. Энергетические показатели тягово-приводного агрегата [Текст] / А. М. Плаксин, Р. М. Латыпов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 7. - С. 29-30.

6. Капов, С. Н. Повышение эффективности технологических процессов в растениеводстве [Текст] / С. Н. Капов [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 3. - С. 4-6.

7. Капов, С.Н. Совершенствование технологии предпосадочной обработки почвы и внесения удобрений под картофель [Текст] / С.Н.Капов, М.А. Адуов, Р.М. Латыпов, Р.Р.Латыпов // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 3. - С. 161-167.

8. Латыпов, Р. М. Тяговые характеристики комбинированной машины КМПО-2,8 для предпосадочной обработки почвы под картофель [Текст] / Р. М. Латыпов // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 6. - С. 59-60.

9. Латыпов, Р. М. Влияние способов предпосадочной обработки почвы на результаты работы картофелеуборочных машин [Текст] / Р. М. Латыпов // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 9. - С. 65-66.

10. Плаксин, А.М. Энергетическая оценка грядообразователя фрезерного типа [Текст] / А.М.Плаксин, Р.М.Латыпов, Г.П.Ишимов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 12. - С. 22-23.


загрузка...