Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разное
На правах рукописи
Буходуров
Шукрулло Бурханович
Совершенствование технологических процессов и технических средств для возделывания винограда
в укрывной зоне орошаемого земледелия
Таджикистана
Специальность 05. 20. 01. - технологии и средства механизации сельского
хозяйства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Саратов 2008
Работа выполнена в Согдийском филиале имени И. В. Мичурина НПО БОГПАРВАР Таджикской академии сельскохозяйственных наук.
Научный консультант: доктор технических наук, профессор
Рыбалко Александр Григорьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Дементьев Александр Иванович
доктор технических наук, профессор
Горшенин Василий Иванович
доктор технических наук, профессор
Ахунов Тахир Имяминович
Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт садоводства (ВНИИС) г.Мичуринск.
Защита состоится л_____ ______________ 2009 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д220.061.03 при ФГОУ ВПО Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.
Отзывы направлять учёному секретарю диссертационного совета по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл. 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат разослан л_____ _______________ 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Н. П. Волосевич
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В системе мероприятий по повышению эффективности технологии возделывания виноградника в укрывной зоне земледелия Таджикистана одно из первых мест принадлежит укрывке и открывке кустов винограда, а также междурядной и межкустовой обработке почвы, качественное проведение которых служит фундаментом будущего урожая.
Укрытие виноградных кустов на зиму почвой является в настоящее время основным способом защиты их от повреждения при минусовых температурах. Укрытие виноградников производится ранней осенью, незадолго до наступления минусовых температур и в максимально сжатые сроки. Некоторые результаты исследований серийного укрывочного приспособления ПРВН - 39а000 к виноградному плугу ПРВН - 2,5А для одновременной механизированной укладки и укрывки кустов винограда показали, что укрывочный корпус приспособления не отвечает агротехническим требованиям, так как при этом толщина слоя почвы над поверхностью пучка лоз находится в пределах 5 - 7 см (согласно агротребованиям она должна быть не менее 10 см). При этом подаваемая укрывочным корпусом почва отбирается слишком близко от оси ряда виноградников, что способствует оголению корневой системы. Все это приводит к повреждению виноградной лозы и корневой системы в зимний период и потере урожая винограда до 30%.
Технологический процесс открывки кустов винограда с открывочным приспособлением ПРВН-74000 к виноградниковому плугу ПРВН-2,5А в силу несовершенства его рабочих органов выполняются за пять проходов агрегата, что приводит к повышению затраты труда только на этой операции до 90-95 чел.-ч/га.
Таким образом, вопросы повышения эффективности технологии возделывания винограда совершенствованием рабочих органов комплекса машин для укрывной зоны орошаемого земледелия Таджикистана предопределяют актуальность и значимость проблемы.
В диссертационной работе отражены результаты многолетней работы автора по плану НИР Согдийского филиала им. И В. Мичурина НПО Богпарвар, координируемой планом НИР НПО Богпарвар: Экспериментальная проверка зональной системы и комплексов машин для возделывания винограда и разработка предложений по их совершенствованию (ГР № 77034200).
Цель работы. Повышение технологической эффективности возделывания винограда в укрывной зоне орошаемого земледелия Республики Таджикистан, путем разработки и обоснования рабочих органов комплекса машин для укрывки и открывки кустов винограда, их междурядной обработки.
Объект исследований Ц операции, технологии для обработки виноградников, включающие последовательное выполнения операций: укрывку и открывку виноградной лозы, междурядную, межкустовую обработку виноградников и рабочие органы машин для ухода за виноградниками.
Предмет исследований - закономерности процессов укрывки, открывки кустов винограда и межкустовая обработка почвы на виноградниках.
Научную новизну диссертационной работы составляют.
- система агротехнических требований к технологическим процессам по уходу за виноградниками с обоснованием допусков на качество их выполнения;
- физико-механические свойства и закономерности их изменения для объекта воздействия разработанных рабочих органов, с учетом условий функционирования машин;
- модели технологических процессов машин для обработки виноградников с анализом их функционирования;
- механико-технологические основы разработки параметров рабочих органов машин для обработки виноградников в укрывной зоне орошаемого земледелия Республики Таджикистан.
Практическая ценность.
Результаты исследования позволяют решать важную проблему ресурсосбережения при высокопроизводительных операциях по уходу за посадками винограда и обосновать конструктивные и режимные параметры рабочих органов машин для укрывки, открывки виноградной лозы и междурядно-кустовой обработки виноградников.
Рекомендации по совершенствованию технологических процессов рабочих органов машин для обработки виноградников, разработанные по результатам исследования автора, приняты для реализации хозяйствами Республики Таджикистан.
Научные положения, выносимые на защиту:
- модели функционирования рабочих органов комплекса машин для ухода за посадками винограда;
- информационные модели виноградникового плуга с укрывочными корпусами;
- теоретическое обоснование конструктивно-технологических схем приспособлений для укрывки и открывки лозы и кустов винограда;
- экспериментальные зависимости и уравнения регрессии, позволяющие определить оптимальные параметры укрывного почвенного вала и качественные показатели процесса механизированной открывки виноградной лозы после зимовки.
Реализация результатов исследований.
Разработанные технологии и усовершенствованный комплекс машин в период 1985 - 2005 годов применялись в виноградарческих хозяйствах Бободжан Гафуровского и Истаравшанского районов Согдийской области Республики Таджикистан на площади более 2а500 га.
Математические модели для расчета конструктивных параметров почвообрабатывающих машин, оптимальные режимы их работы и параметры рабочих органов переданы и используются в Республиканском научно - техническом центре по сельскохозяйственному машиностроению и механизации АПК ТАСХН для разработки эксплуатационных требований к ним.
Результаты работы внедрены в учебных процессах Худжандского филиала Таджикского технического университета имени академика М. С. Осими и учебно-консультационного центра Таджикского аграрного университета.
Основные результаты НИР приняты Министерством сельского хозяйства и охраны природы Республики Таджикистан для дальнейшего внедрения в хозяйствах страны.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научноЦпроизводственной конференции молодых ученых по проблеме Повышение эффективности виноградарства и виноделия (г. Новочеркасск, ВНИИВиВ им. Я. И. Потапенко, 1979 г.); Всесоюзной конференции молодых ученых, посвященной 70-летию Молдавского НИИВиВ (г. Кишинев, 1980 г.); на республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов сельского хозяйства, посвященной 50-летию Ленинабадского филиала им. И. В. Мичурина ТНИИСВиО (г. Гафуров, 1982 г.); на республиканской научно - практической конференции ученых и специалистов сельского хозяйства, посвященной 70-летию агроколледжа Матчинского района Ленинабадской области (п. Бустон, 1998 г.); на межвузовской научно - теоретической конференции преподавателей (г. Ленинабад, 1990 г. и г. Худжанд, 1992 г.); на Международной межвузовской научно - теоретической конференции, посвященной 1а100 - летию государства Саманидов и 90-летию со дня рождения академика Б. Гафурова (г. Худжанд, 11 - 14 мая 1998 года); на межгосударственной конференции по увеличению производства и улучшению качества абрикоса и винограда (г. Худжанд, 9 - 10 июля 1998 года); на заседаниях Согдийского областного научного центра Таджикской академии сельскохозяйственных наук (г. Худжанд, 1995 - 2000 г.г.); на заседаниях Ученого Совета Ленинабадского филиала им. И. В. Мичурина ТНИИСВиО (г. Гафуров, 1990 - 2000 г.г.); на конференции профессорско-преподавательского состава по итогам научно-исследовательской работы за 2007 год Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова; на расширенном заседании кафедры С.-х. машины Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И.Вавилова (19.10.2007; 03.10.2008 гг).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 57 печатных работ, в том числе десять в изданиях, поименованных в перечне ВАК. Кроме того, изданы: две монографии и три рекомендаций, 26 статей в материалах международных и республиканских научно-технических конференций и трудах институтов. Общий объем публикаций составляет 49,9 п.л., из которых на долю соискателя приходится 33,7 п.л. В работе использованы материалы исследований и обобщений автора, а также результаты, полученные совместно с сотрудниками отдела механизации Согдийского филиала им. И.В.Мичурина к.т.н. Ашуровым А., Мамадиевым Х.М. и другими работавших совместно с соискателем.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, список использованной литературы из 275 наименований, в котором 14 источников на иностранном языке, и 10 приложений. Основной текст изложен на 341 страницах и содержит 100 рисунков, 74 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении кратко изложены актуальность проблемы, состояние механизации укрывки и открывки виноградных кустов и межкустовой обработки почвы, основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе Состояние проблемы. Цель и задачи исследований дан анализ, состояние и перспективы развития виноградарства, тенденции развития почвообрабатывающих виноградниковых машин, существующих технологий укрывки и отрывки виноградных кустов, межкустовой обработки почвы, рабочих органов, приспособлений и машин, применяемых для этих целей, а также основные направления их совершенствования. Изложены результаты испытаний серийных машин в местных условиях, сформулированы цель и задачи исследования.
Перспективным планом развития сельского хозяйства Таджикистана, который предусматривает увеличение площадей под виноградники до 54 тыс.га. и валового сбора до 287 тыс.тонн, в том числе по северной (укрывной) группе районов до 21 тыс.га. и 150- 170 тыс.тонн и доведение урожайности от 35-40 до 75-80 ц/га.
В реализации намеченных планов развития виноградарства главная роль принадлежит укрывке и открывке кустов винограда, применению механизации междурядной и межкустовой обработки почвы, на которые затраты труда составляют более 300 чел.-ч/га.
Большую известность по разработке, созданию и исследованию средств механизации укрывки и открывки кустов винограда, межкустовой обработки почвы получили работы Е.П.Гапонова, А.С.Борисова, Л.Б.Думай, Ирматова Э., Ю.Н.Корпана, Г.Д.Паламарчука, Г.П.Мартынова, Ф.К,Сухова, С.В.Чудака, В.А.Скользаева, В.Я.Зельцера, И.Т.Фёдорова, Э.А.Саакяна, В.П.Тищенко, Е.Шанкерна и др.
Однако, из-за отличительных особенностей почвы и сильнорослых виноградных кустов Таджикистана серийные приспособления и машины, из числа осваиваемых промышленностью стран Ближнего Зарубежья, не находят широкого применения. Кроме того, приспособления и машины для укрывки и открывки кустов винограда и междурядной обработки почвы на виноградниках не имеют достаточно обоснованного подбора параметров их рабочих органов. В основном они предназначены для работы в зоне неорошаемого земледелия и не удовлетворяют агротребованиям, предъявляемым при их работе на орошаемых виноградниках, которые размещены в основном на тяжелых каменистых почвах.
Проведенный анализ состояния производства винограда в Республике Таджикистан показал, что здесь в последние годы сложилось противоречие: с одной стороны для обеспечения народонаселения требуется увеличение производства винограда дешевого по себестоимости; с другой стороны, необходимо сокращать материальные затраты на его производство (рост производительности и улучшение качества работ на отдельных операциях, снижение расхода топлива). В результате возникает актуальная научная проблема повышения эффективности технологических процессов обработки почвы при возделывании винограда.
В соответствии с целью в работе сформулированы и поставлены следующие задачи исследования.
1.Провести анализ технологии и состава средств механизации обработки виноградников в укрывной зоне орошаемого земледелия Республики Таджикистан.
2.Обосновать технолого-энергетические допуски к агротехническим требованиям выполнение рабочих процессов машинами для укрывки и открывки виноградной лозы, междурядной и межкустовой обработок почвы.
3.Исследовать показатели физико-механические свойств почвы и виноградной лозы как объектов воздействия разработанных рабочих органов, провести их анализ с учетом условий работы машин.
4.Теоретически исследовать технологические процессы машин и обосновать оптимальные геометрические и энергетические параметры их рабочих органов.
5.Разработать математические (регрессивные) модели машинных процессов обработки почвы на плантациях виноградников, провести статистическую оценку их характеристик входных и выходных процессов.
6.Выполнить лабораторно-полевые исследования рабочих процессов разработанных машин для обработки почвы в виноградниках, подтвердить теоретические предпосылки по обоснованию оптимальных параметров их рабочих органов.
7.Провести полевые испытания комплекса машин для обработки виноградников на основе научно-обоснованной технологической карты и выполнить технико-экономическое обоснование предложенных разработок.
Во второй главе Физические и технологические свойства объектов воздействия рабочих органов при обработке почвы на плантациях виноградников изложены результаты анализа факторов условий функционирования мобильных с.-х. агрегатов, предложена структурная схема функциональной связи элементов условий работы агрегатов для обработки виноградников в почвенно-климатических условий укрывной и неукрывной зон его возделывания, а также получены показатели физико-механических и технологических свойств почвы и куста виноградника.
Условия функционирования агрегатов в работе, по аналогии с исследованиями П.М. Василенко, А.Б. Лурье, Е.И. Давидсона и Л.Е. Агеева рассматриваются как случайные величины или как случайные процессы.
Определение характеристик физико-механических свойств объектов воздействий рабочих органов преследовало следующие цели:
- создание машин с оптимальными конструктивными параметрами;
- прогнозирование технологических показателей машин на стадии проектирования и доводка их в реальных условиях;
- объективная оценка показателей качества технологического процесса машин при испытаниях (исследованиях);
-дифференцированная оценка работы технических средств в производственных условиях.
На основе анализа результатов исследований получены показатели агротехнических и технологических требований к машинной укрывке, открывке кустов винограда и межкустовой обработке почвы. Установлены схемы размещения кустов винограда на производственных участках и степень механизации обработки почвы между ними. Результаты измерений показали, что при схеме посадки 2,5 х 2,0 м интервал между соседними штамбами в рядке варьирует в пределах 1,7 Е 2,3 м, а между соседними (рядами) кустами в пределах 2,2 Е 2,8 м. Эти пределы с увеличением высоты штамба над почвой возрастают, что объясняется искривлением его у виноградниковых кустов.
В процессе рыхления почвы в рядках виноградника, их укрытия и открытия должна быть исключена возможность повреждения кустов, для чего необходимо выполнить следующее условие:
δ ≥ Δη ,
где δ - величина установленной защитной зоны, м;
Δη - отклонение (рассеянности) кустов от
геометрической оси рядка, м.
Влажность почвы на виноградниках изменяется по ширине междурядий и оказывает существенное влияние на ее твердость. Так в поливной борозде твердость 0.49Е1.42мПа (тяжело-суглинистый галечниковый серозем), 0.37Е1.00мПа (среднесуглинистый щебенчатый серозем). На гребнях соответственно 0.39Е1.47мПа и 0.20Е0.89мПа.
Основной причиной разной твердости почвы в борозде и на гребне являются различные по характеру уплотнения слои почвы, обусловленные способом увлажнения, а также неодинаковая интенсивность потери влаги по глубине при испарении и фильтрации.
Установлены коэффициенты внешнего трения почвы по стали и внутреннего трения почвы по почве при междурядной обработке после полива. Коэффициенты внешнего трения почвы о стальную рабочую поверхность при влажности почвы (19%) составят: 0.34Е0.68 (тяжелосуглинистый серозем) и 0.34Е0.55 (среднесуглинистый серозем), а коэффициенты внутреннего трения почвы соответственно составляют: 0.47Е0.80 и 0.41Е070.
Коэффициенты внутреннего трения для указанных двух типов почв по значению больше коэффициентов внешнего трения в 1,2Е1,3 раза. Это связанно с тем, что в тяжелосуглинистом сероземе содержится до 25% галечника, а в среднесуглинистом - от 50 до 70% шебневатоЦгравийных включений. Данные показатели являются определяющими параметрами для установления величины сил, затрачиваемых на сдвиг пласта, на трение между рабочими органами и почвой, а также силы трения между перемещаемыми слоями.
В третьей главе Исследование технологического процесса механизированной укрывки и открывки кустов винограда изложены: теоретические предпосылки процесса укрывки кустов винограда; уточненный оптимальный профиль укрывочного корпуса; уравнения для определения лобового профиля корпуса, обеспечивающего беспрепятственный сход почвы и минимальное тяговое сопротивление в конкретных почвенных условиях.
Для укрывки 1), кустов предлагается орудие (рисунок содержащее два укрывочных корпуса 4.
Рисунок 1.- Схема орудия для укрывки виноградников: 1Црама, 2Ц опорное колесо; 3 - лозоукладчик; 4 - укрывочный корпус; 5 Цряд виноградных кустов.
Схема расстановки укрывочных корпусов в междурядьях виноградных насаждений. Для обеспечения качественной укрывки кустов винограда необходимо так расставить рабочие органы укрывочного корпуса, чтобы они находились на оптимальном расстоянии друг от друга.
Для решения этой задачи воспользовались основными положениями теории вероятностей:
, (1)
где Р1 и Р2 - вероятность брака при производстве первой и второй
операции:
z - допускаемое отклонение от оси ряда, м;
δ - отклонение укрывочного рабочего органа, м.
Вероятность брака (подрезание или оголение виноградного куста с боков), то есть совпадение отклонения куста от оси ряда и отклонение крыла укрывочного органа будет составлять:
. (2)
Установлено, что для качественной укрывки кустов винограда необходимо расставить укрывочные корпуса приспособления так, чтобы расстояние между краями крыльев отвалов составило 2.6 м.
Открывочный корпус 1 (рисунок 2) установлен на раме серийного плуга ПРВН-2.5А.Величина защитной зоны при расстановке открывочных корпусов зависит от величины колебания ширины ряда. В свою очередь, как показали исследования, поперечные отклонения рабочих органов при работе в междурядьях изменяются по нормальному закону.
Следовательно, можно говорить о вероятности совмещения распределения двух независимых операций, то есть вероятность брака, который может быть определен на основании теоремы умножения вероятностей.
Расчеты показали, что расстояние между полевыми досками открывочных корпусов составляет 2.4Е2.5 м, при этом вероятность брака (подрезание виноградного куста) будет наименьшей.
В составе открывочного корпуса шарнирно к полевой доске монтируется отпашник 2, качество работы которого зависит от угла наклона его лезвия к дну борозды.
В условиях нормальной работы угол установки отпашника , при котором глазки и лоза скользят вверх по кромке до их полного обхода без повреждений, равен:
, (3)
где φ - угол трения лозы при кромке отпашника, град.
Практически угол α1 принимается 30Е400.
Количество отбираемой почвы из зоны укрывного вала пропорционально длине отпашника. Поэтому его длина зависит от ширины вала укрытия и угла между отпашником и рядком виноградника:
, (4)
где В - ширина укрывного вала, м;
α0 - угол установки лемеха отпашника к оси рядка виноградника, град.
С учетом ширины укрывного вала, полученного в эксперименте, расчет по формуле (4)
lотп = 0.43 м.
Высота отпашника определяется по следующей зависимости:
, (5)
где lлоз - длина лозы, м;
За отпашником корпуса располагается диск 6, удаляющий почву из зоны укрывного вала, его диаметр определялся по формуле:
, (6)
где В - ширина укрывного вала, м;
ψ - угол откоса укрывного вала, град;
α - угол установки диска поперек вала, град;
rщ - радиус щитка, м.
Диаметр диска, позволяющий снимать максимум почвы из укрывного вала, согласно выражению (6) равен 0.90 м.
Окончательная открывка сопровождается воздействием на насыпной грунт воздушного потока от центробежного вентилятора.
Для изменения характеристик воздушного потока, истекающего из вентилятора, на выходе из нагнетательного патрубка 1 была установлена пластина 2 (Рис.-3а), имеющая ось вращения.
В начале процесса выдувания почвы образуется щель толщиной А, истечение воздуха из которой представляет собой плоскую струю разрушающую основание вала 3. При полностью открытом сечении выходного патрубка образуется компактная струя для выдувание остатков почвы (Рис-3б).
Рисунок 3.-Схема пульсирующего устройства, смонтированного внутри нагнетательного патрубка вентилятора: а - разрушение основания вала:
1- нагнетательный патрубок; 2 - пластина; 3 - основание вала; 4 - укрывной вал; 5 - виноградная лоза; 6 - виноградный куст; б - выдувание почвы из виноградных кустов.
Вращающаяся пластина 2 создает пульсирующий поток, эффективность которого существенно наблюдается при частоте вращения пластины 420 мин -1. Одновременно пульсирующий поток не только разрыхляет насыпной грунт непосредственно за счет удара струи, но и подвергает колебаниям закрытые стебли растения, ослабляет их связи с грунтом и способствует эффективной работе установки.
Представляет практический интерес величина силы, с которой воздействует исходящий от вентилятора воздух, находящейся на том или ином расстоянии от насыпного грунта. Для этого необходимо знание закономерности распространения как плоской, так и осесимметричной струй.
Различают начальный и основной участки распространения струй. На начальном участке скорость ядра потока остается постоянной, а на основном
участке распространения струи скорость оси потока совпадает с направлением движения.
Средняя протяженность начального участка определяем по формуле:
, (7)
где d0 - эквивалентный диаметр выходного отверстия, м;
- коэффициент турбулентной струи, для сечения с плавным
поджатием = 0,066.
Эквивалентный диаметр выходного отверстия, имеющего прямоугольное сечение, определяется как:
, (8)
где а - толщина струи воздуха, выходящего из патрубка вентилятора, м;
в - ширина выходного патрубка вентилятора, м.
Закономерности распространения струи на начальном участке можно представить зависимостями:
- расход воздуха, м3/ч:
, (9)
- диаметр, м:
, (10)
- средняя скорость по площади, м/с:
ϑx=ϑ0 (11)
- средняя скорость по расходу, м/с:
ϑчбсз=ϑ0 , (12)
где х - расстояние от плоскости расположения оси вращения до преграды
(поверхности насыпи), м;
Q0, d0, ϑ0 - соответственно, расход воздуха, диаметр (эквивалентный диаметр) и
скорость воздуха на выходе из нагнетательного патрубка вентилятора.
При набегании струи воздуха исходящего из нагнетательного патрубка вентилятора на насыпной почвенный вал кинетическая энергия струи в области удара превращается в потенциальную, в виде повышения давления. При этом возникает сила, равная произведению давления воздуха на площадь лобового сопротивления. Эта сила и срывает часть вала и удаляет часть его почвы за пределы ряда. Таким образом, чем выше скорость набегания струи, тем выше ее сила и вероятность срыва почвы.
Сила, возникающая при ударе воздушного потока о поверхность почвенного вала, определяется по формуле:
P=(Cϑ 2γF)/2g, (13)
где С - коэффициент лобового сопротивления;
ϑ - скорость набегающего на поверхность насыпного вала потока воздуха, м/с;
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
γ - плотность воздуха, кг/м3;
F - площадь удара воздуха на поверхность вала, м
(ϑ 2γ)/2g - динамическое давление, кг/м2;
После открывки кустов винограда требуется рыхление почвы и уничтожение сорняков, которые предлагается выполнить агрегаты, включающем поворотные выдвижные лапы 1 (рисунок 4)
Выдвижная лапа предназначена для обработки почвы и уничтожения сорных растительности на необработанной полосы оставляемой после междурядной обработки почвы на виноградниках с помощью виноградниковых плугов.
Для определения закономерности изменения угла φ0 поворота выдвижной лапы в функции от времени t, установлена следующая формула:
φ
. (14)
где: Δf - коэффициент рассеянности кустов в рядке;
R - тяговое сопротивление агрегата, кН;
Р - давление масла в гидроцилиндрах, МПа;
a - расстояние между кустами в рядке, м;
В - ширина необработанной полосы, м;
ln - длина лапы, м;
t - время поворота выдвижной лапы, с.
Уравнение (14) определяет закон изменения угла φ0 в функции времени t в зависимости от кинематических и геометрических параметров с учетом давления Р в гидроцилиндрах и учитывает отличительные особенности обработки почвы на виноградниках (ширину необработанной полосы В, рассеянность кустов по ширине рядка Δf, расстояние между кустами в рядке a и др.).
В уравнении (14) переменным параметром является время t. Подставляя различные его значения можно определить величину угла φ0, соответствующего определенному положению поворота лапы при обходе штамба, что необходимо для графического построения траектории ее движения.
На основе полученных данных построены искомые траектории движения крайней внешней точки выдвижной лапы для конкретных почвенных условий (рисунок 5).
Из рисунка 5 видно, что обрабатываемая выдвижной лапой защитная зона AA0BB0 имеет приближенную к параллелограмму форму, две противоположные стороны которой соответствуют длине пути ножа при отводе, а две другие стороны - длине пути ножа при вводе в рядок.
Установлено, что пройденный путь лапы при вводе в рядок почти в два раза больше, чем при отводе.
С целью выявления закономерности изменения тягового сопротивления движущейся лапы выполнены нижеследующие теоретические исследования.
В основу энергетического и теоретического анализа исследуемой выдвижной лапы положена известная рациональная формула академика В.П.Горячкина:
. (15)
При пользовании этой формулой, возникает необходимость установления зависимости величины силы резания от изменения толщины и ширины снимаемой стружки, способа ее отрезания.
Рисунок 5.-Графико-аналитическое построение защитной зоны вокруг куста после прохода выдвижной лапы.
По аналогии с формулой (15) суммарная горизонтальная сила Рсум, применительно для продвижения клина в почве, определяется из выражения:
(16)
где Рс - сила, затрачиваемая на снятие с последующим скалыванием элемента стружки; Н;
Ру - сила на придание ускорения почве; Н
Рвд - сила, необходимая для преодоления сопротивления почвы вдавливанию режущей кромки клина, Н.
Теоретически определив силы Рс, Py и Рвд и подставляя их значение в уравнение 16, получили уравнение для расчета Рсум:
(17)
Выражение (17), включающее в себя все переменные факторы, влияющие на сопротивление почвы резанию в горизонтальной плоскости, позволяет нам определить тяговую силу исследуемого рабочего органа в зависимости от углов резания α и установки ножа по отношению направления движения агрегата β, глубины обработки h и длины ножа l.
Используя выражение (17) получены зависимости суммарной силы Рсум, необходимой для продвижения клина в почве (или сила резания) от параметров α, β, l, B и h (рисунок 6).
Рисунок 6 - Расчётное тяговое сопротивление выдвижной лапы в зависимости от ее параметров α, β, l, B и h. | |
В четвертой главе Моделирование технологических процессов рабочих органов приведены одномерные и двумерные модели и процессы их построения представлены (рисунок-7).
Несмотря на различие конструкции и технологических процессов рабочих органов почвообрабатывающих машин для обработки плантации винограда (плугов, плоскорезов, культиваторов и др.) расчетные модели их функционирования можно представить в виде модели с двумя входными: [Zn (t) - профиль поверхности поля, R(t) - сопротивление почвы] и выходными [a (t) - глубина обработки, P(t) - тяговое сопротивление рабочего органа] переменными. Из-за сложности анализа и синтеза двухмерные модели рекомендуется рассматривать из двух одномерных: технологической - вход Zn(t), выход а(t); энергетической - R(t) p(t) и a(t) p(t).
Рисунок 7. Модели функционирования рабочих органов почвообрабаты-вающих машин; а - двухмерные, б - одномерные.
На входе обьекта (машины, технологического процесса) дейсвуют векторные функции условий функционирования Х={X1(t), X2(t), Е., Xn(t)} и управления V= {V1(t), V2(t), Е., Vk(t)}.
Выходные переменные образуют также векторную функцию Y = {Y1(t), Y2(t), Е., Ym(t)}, которая определяет технологические, энергитеческие и др. показатели работы машины при заданных векторных функциях Х и V.
Свойства и особенности самой машины в ее модели функционирования оценивают некоторым показателем W, который называют оператором модели.
Оператор определяет совокупность свойств машины выдавать в конкретных условиях (векторная функция Х) результат в виде векторной У, поэтому можно записать Y = W [X1 V] . (18)
Для любой пары компонентов векторных функции Х и У в интервале наблюдений t0 < t < T имеем
Yi (t) = Xi I [Xi (t)], (19)
где (i = 1,2,Е., n; i = 1,2,Е.., m).
Так модель с входным переменным а (t) и выходным Р (t) соответствует рациональной формуле академика В.П.Горячкина для расчета тягового сопротивления почвообрабатывающих машин. По Лурье А.Б. здесь могут быть учтены и реальные изменения: неравномерность глубины обработки а (t) и тяговое сопротивление орудий. Операторы моделей W устанавливаются по результатам экспериментов или теоретических исследований.
При расчете оператора на стадии проектирования рабочих органов машин можно ограничиться рассмотрением технологической модели с выходной переменной а (t) и энергетической - Р (t), т.е. моделей с двумя входами и одним выходом.
Следует отметить, что при работе почвообрабатывающих машин (виноградникового плуга ПРВН-2,5А с укрывочным корпусом) выходная технологическая переменная (глубина обработки) формируется с участием объекта обработки почвы (рисунок 8). Поэтому при построении расчетной модели плуга следует рассматривать более сложную систему: плугпочвавиноградная лоза, состоящую из пуска подсистем: плуга с оператором Wпл, почвы - Wпч,
При движении виноградникового плуга с укрывочным корпусом со скоростью V0 корпус плуга на глубине h(t) формирует дно борозды, профиль которого изменяется по случайному закону Zb(t). Глубина обработки почвы a(t), как видно из рисунка -7в, представляет собой разность процессов Zb(t) и Zп(t):
Рисунок 8. - Информационные модели виноградникового плуга
a(t) = Zb(t) - Zп(t) (20)
При исследовании профиля поверхности поля виноградников получены следующие статистические характеристики: х = 3,5 см; х = 1,35см; V = 35%;
Sx = 0,08 см; Sx = 2,5%; x = 0,15 см.
f (Zn) = 0,35 l [-0,28 (Zn -3,5)2] . (20)
Для расчета статистических и динамических характеристик почвообрабатывающих машин в продольном их движении могут быть использованы, по Лурье А.Б., упрощенные передаточные функции вида:
W (s) к/ (Т22 S2 + T1 S+1), (21)
где к - коэффициент усиления;
Т1 и Т2 - постоянные времени.
Коэффициенты к , Т1 и Т2 зависят от конструктивных параметров машин (рабочего захвата, распределения масс и др.) и скорости движения агрегата .
Установлены значения коэффициентов для одномерных моделей с входным параметром Zп(t) при = 1,1Е2,2 м/с и выходным - глубина обработки почвы а(t). Настройка глубины хода плуга составляла 0.22м и тогда:
К = 0,50Е1,20; Т1 =0,15Е0,30 с; Т2 = 0,20Е0,70 с.
В линейном приближении постоянные Т2 и Т1 отражают инерционные и демпфирующие свойства плугов как динамических систем. Одной из оценок динамических свойств таких систем является коэффициент демпфирования:
д = 0,5 Т1/Т2 . (22)
Если д < 1 - то система колебательная,
При д > 1 - апериодическая.
Почвообрабатывающие машины по Лурье А.Б., с точки зрения качества пахоты и технологической надежности процесса должны быть апериодическими. Исследованиями установлено, что навесной плуг ПРВН-2,5А ведёт себя как система (д < 1). Следует отметить, что с повышением скорости движения демпфирующие свойства системы плуг-почва ухудшаются.
Для межкустовой обработки виноградников в данной работе предлагаются выдвижные лапы.
Поисковые опыты с выдвижной лапой для межкустовой обработки виноградников показывают, что действительные значения тяговых сопротивлений рабочего органа отличаются от теоретических.
При этом статистическая интерпретация рациональной формулы академика В.П. Горячкина позволяет наметить новые методы объективной оценки сопротивлений, возникающих при взаимодействии различных рабочих органов с почвой. Почвообрабатывающая машина при этом рассматривается в виде динамической системы, на вход который действуют внешние факторы - сопротивление почвы R(t) и профиль поверхности поля Zn(t), а выходной переменной является тяговое сопротивление машины P(t).
Если принять Zn(t) и R(t) как стационарные случайные процессы, а почвообрабатывающую машину линейным объектом, то в соответствии принципом суперпозиции статистические характеристики тягового сопротивления как выходной переменной будут определяться статистическими характеристиками входных воздействий Zn(t) и R(t).
В процессе нормального функционирования почвообрабатывающей машины можно записать изменения глубины обработки а(t) и ширина захвата В(t) и тогда соотношение К(t) = R(t)/[ а(t) В(t)] рассматривать как случайный процесс изменения удельного сопротивления почвы.
Опытами Лурье А.Б, установлено, что процесс изменения сопротивления почвы m на всех глубинах вспашки имеет сравнительно однородный низкочастотный спектр дисперсии, с небольшим коэффициентом вариации (5,0Е9,0%).
С повышением скорости движения средние значения m процесса R(t) существенно изменяются, так при = 1,7 м/с при одной и той же глубине обработки m = 16,0 кН вместо m = 13,5 кН при = 1,1 м/с среднее тяговое сопротивление плуга ПРВН-2,5А при этом изменялось с 16,30 до 17,80 кН.
В пятой главе Результаты экспериментальных исследований рабочих органов машин по уходу за виноградниками изложены результаты исследований процессов укрывки и открывки лоз винограда, междурядной и межкустовой обработок почв.
По предлагаемой технологии укрывки кустов винограда изменяется отвальная поверхность укрывного корпуса.
На основании разработанного шаблона АББ1В1Г1Д1ДЕЖ (рисунок 9) была изготовлена лемешно-отвальная поверхность экспериментального укрывочного корпуса.
Рисунок 9.- Шаблоны укрывочные корпусов: 1-серийный; 2 - экспериментальный
Оценивали качество работы укрывочного корпуса (процент укрывки лозы и рукавов) в зависимости:
- от твердости почвы в междурядьях. Она изменяется по ширине междурядья, а в зоне работы укрывочного корпуса достигает 5 МПа. Это связано с тем, что весной во время выполнения технологических операций по уходу за виноградными насаждениями, почва подвергается сильному уплотнению. Поэтому для качественной укрывки виноградников необходимо производить рыхление почвы за 1,5 месяца до укрывки или полива междурядий, что способствует 92 - 95% укрывки лозы по сравнению с фоном без рыхления междурядий. Процент укрывки лозы при этом повысится на 19 - 23 %;
- от рельефа междурядий и рядка. Одним из факторов, влияющих на качество укрывки виноградников является одинаковый уровень почвы в междурядьях и рядках. При повышении уровня почвы в рядке относительно междурядий, снижается степень укрывки виноградных кустов. Установлено, что при превышении уровня ряда над междурядьем на 155 мм, укрытие кустов винограда составляет: для рукавов 69% и для лозы 78%, а уменьшение его до 65 мм способствует повышению процента укрывки рукавов и лозы соответственно на 13 и 12%.
Экспериментальные и серийные укрывочные корпуса располагаются в междурядий в таком положении, что расстояние между полевых досок соответственно составляет 200 и 600 мм. Экспериментальный корпус располагается почти к центру междурядья, где твердость почвы меньше. Это облегчает работу укрывочных корпусов, сокращает дополнительную обработку почвы в междурядьях и приводит к качественной укрывке кустов винограда.
Применение экспериментальных укрывочных корпусов позволило, по сравнению с существующими, увеличить значение высоты укрывочного вала, дальности перемещения и толщины слоя почвы над лозой и рукавами соответственно на 50, 200 и 30 мм.
Геометрические параметры укрывочного вала в зависимости от скорости движения агрегата. Установлено, что значения высоты укрывного вала Нэ (Нс) (рисунок 10), угла откоса , ширины основания Вэ (Вс) и толщины слоя почвы над дугой пучка лоз с повышением скорости поступательного движения агрегата увеличивается. Повышение скорости агрегата на 0,9 м/с позволило увеличить высоту укрывного вала на 120 мм. При этом угол откоса вала, толщина слоя над дугой пучка лоз и ширина основания составляли соответственно 40, 120 и 1137 мм.
Рис. 10. Контуры поперечного
профиля укрывных валов: 1 - серийными укрывочными корпусами от плуга ПРВН - 2,5А; 2 - экспериментальными укрывочными корпусами; 3 - поверхность междурядий; 4 - движение холодного воздуха; 5 - корневая
система; 6 и 7 - борозды, оставляемые после прохода экспериментального и серийного укрывочного корпусов.
Для качественной укрывки кустов винограда важное значение имеет комковатость почвы укрывного вала, что зависит от крошащей способности отвала.
С повышением скорости движения от 1,57 м/с до 1,94 м/с количество почвенных агрегатов размером более 100 мм уменьшилось почти в два раза, ценные фракции (50 мм) увеличивались за счет более интенсивного движения почвы по лемешноЦотвальной поверхности укрывочного корпуса и отброса ее с крыла отвала. Абсолютная величина дальности перемещения почвы укрывочными корпусами на 0,24 м больше при скорости 1,94м/с - относительно скорости 1,57 м/с.
Степень крошения почвы в укрывном валу после работы экспериментального укрывочного корпуса увеличивалась на 25 - 30%. Это способствует более плотной и полной укрывке винограда, качество работы плуга соответствует агротехническим требованиям на укрывку кустов винограда, когда после проведения технологической операции неукрытых лоз должно быть 5%, а рукавов не более 3%. При использовании экспериментальных укрывочных корпусов неукрытые лозы и рукава составили 1,5 - 2%.
Качество работы укрывочного корпуса зависит и от формировки кустов винограда. Наиболее подходящей для укрытия кустов винограда является односторонняя полувеерная их формировка. Степень и полнота укрытия лозы у односторонней полувеерной формировки, почти на 20% больше по сравнению с другими способами.
Тяговое сопротивление при укрывке экспериментальными и серийными укрывочными корпусами находится в пределах соответственно 18,8 - 20,2 кН и 18,2 - 19,5 кН. Разница при этом составляет всего 3Е4%.
Таким образом, разработанные экспериментальные корпуса пригодны к качественной укрывке виноградных кустов в условиях Таджикистана и исключают затраты ручного труда и, самое главное, полностью сохраняет кусты винограда после зимовки, что в конечном счете способствует увеличению урожая.
Существующая технология открывки кустов винограда состоит из пяти отдельных операций (предварительная открывка - два прохода, планировка и окончательная открывка - два прохода). Следовательно, ее выполнение связано с большими затратами труда и энергии, увеличением сроков открывки, повреждаемости лозы и уплотнением почвы в междурядьях. Как показали опыты, при этом процессе отбирается 70 - 80% почвы укрывного вала.
Предлагаемая технология открывки виноградных кустов за один проход агрегата (Рисунок 2) предусматривает для обеспечения полного отбора почвы из укрывного вала применять набор рабочих органов. На открывочной машине они установлены в следующей последовательности: впереди открывочный корпус 1, за ним лемех с отпашником 2, затем диск 3, оснащенный почвозацепами 4, а также пневмоустройство, для создания изменяющего напора воздушного потока по высоте укрывного вала.
Технологический процесс открывки осуществляется следующим образом: корпус 1 при проходе по междурядью из вала отбирает часть почвы и перемещает ее в центр междурядья, за ним лемех 2 с отпашником 3, разрыхляя почву сбрасывает ее в борозду, образуемую корпусом 1, диск 6 скалывает почву в укрывном валу, отбирает ее из вала и сбрасывает в центр междурядья. Затем воздушный поток, выходящий из сопла вентилятора 4, сдувает оставшуюся почву из зоны укрывного вала.
Качественные показатели работы открывочных рабочих органов.
Открывочный корпус. Установлено, что с увеличением скорости движения открывочного агрегата дальность перемещения почвы увеличивается. Так, при росте скорости от 0,6 до 1,5 м/с дальность перемещения почвы в сторону увеличивается с 0,58 до 1,02 м. При этом площадь поперечного сечения борозды, создаваемой корпусом, позволяет уложить остатки почвы укрывного вала.
Отпашник. Установлено, что контур отпашника с углом наклона кромки 40о и с округленными гранями снижает повреждение лозы, рукавов и глазков, соответственно до 11,6; 7,3 и 18,6%, а наибольший отбор почвы (23%) из укрывного вала отмечен при длине отпашника 0,42Е0,45 м.
Процесс отбора почвы и качество открывки взаимосвязаны с высотой отпашника. При высоте отпашника 100, 150 и 200 мм отбор почвы соответственно составил 18, 22 и 23%, а повреждение лозы - 2,2; 4,3 и 6,0 процентов. Первые два показателя находятся в пределах требований агротехники, а третий - превышает их почти на 20%. Поэтому высота отпашника должна быть не более 170мм.
Открывочный диск. Лучшие показатели отмечены при диаметре диска 850Е900 мм с установкой под дисками конических почвозацепов с округленной вершиной на расстоянии 2/3 R в количестве 8 штук. При этом скольжение диска снижался до 0,4Е2,8% (рисунок 11).
Рис. 11. Зависимость коэффициента скольжения открывочного диска от его диаметра (Д): 1 - без почвозацепов; 2 - с почвозацепами.
Наилучший отбор почвы (28%) из укрывного вала с дисковыми рабочими органами отмечен при угле установки диска к горизонту по ходу движения агрегата - 8Е100, поперек - 50 и скорости движения агрегата - 0,76 м/с.
Оптимизация параметров рабочего органа для открывки виноградных кустов. Качество открывки виноградных кустов в зависимости от параметров рабочего органа и режимов его работы определялось ментодом многофакторного планирования экспериментов, где определяющинми критериями оптимизации, были приняты изменения площади рыхления укрывного вала (максимальное) и тяговое- сопротивление (минимальное), Показатели работы ножа в основном зависят от углов резания (кроншения) (Хs), ширины ножа ( X1) и скорости поступательного двинжения ( Х2 ). Уровни и интервалы варьирования указанных факторов приведены в табл.1.
После реализации матрицы ортогонального центрального композинционного плана и обработки результатов эксперимента на ЗВМ "Наири-2" получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс обнработки почвы ножом:
а) по площади рыхления почвы укрывного вала
У=52,02+1,73х1+1,71х2+0,73х3+1,83х12+1,13х22+1,75х32,% (26)
б) по тяговому сопротивлению при рыхлении почвы
=2,11+0,62х1+0,15х2-0,35х3+0,35х12-0,24х22+0,93х32-0,37х2х3, кН (27)
где
Х1 Х2= Х3=
Таблица 1 .
Основные факторы и уровни их варьирования
Факторы | Внож | ||
Размерность | см | м/с | Град. |
Базовый уровень (О) Шаг варьирования Верхний уровень (+I) Нижний уровень (-I) | 13,5 1,5 15,0 12,0 | 0,60 0,20 0,80 0,40 | 30 5 35 25 |
Звездные точки: (+1,215) (-1,215) | 16,3 11,7 | 0,84 0,36 | 38 36 |
Для определения наилучших параметров ножа, обеспечивающих максимальную площадь рыхления вала при минимальном тяговом сопротивлении, проведена комплексная оптимизация процесса обработки по обоим показателям У и . Решение осуществлено на ЭВМ Наири-2 по оптимизационной программе по поиску условного экспериментов САИМЭ. Была получены следующие значения факторов:
Внож=12см, V=0,76м/с, =350
Тяговое сопротивление и площадь рыхления открывочного агрегата. Установлено, что с увеличением скорости движения тяговое сопротивление увеличивается. Сопротивление лемеха с увеличением угла вхождения его в почву от 250 до 350 растет равномерно, а с ростом его более 350 тяговое сопротивление резко возрастает. При угле установки лемеха на 25Е400 тяговое сопротивление колеблется в пределах 1,30Е2,32 кН, а площадь рыхления - 42Е65%. Поэтому целесообразно угол вхождения лемеха устанавливать 350, а ее ширину - 120 мм.
Результаты сравнительных экспериментальных исследований. Экспериментальная виноградооткрывочная машина (рисунок 12). была изготовлена с параметрами рабочих органов, обоснованными на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, а именно: длина лемеха с отпашником - 450 мм, угол установки лемеха - 450, угол между отпашником и лемехом - 900, высота отпашника - 150 мм, угол вхождения лемеха - 350, ширина лемеха - 120 мм, диаметр открывочного диска - 900 мм, угол установки диска к горизонту по ходу движения Цдо 100 и поперек - до 50.
Рисунок 12.- Экспериментальная виноградооткрывочная машина (вид сверху): 1- диск; 2 - отпашник; 3 - лемех; 4- корпус открывочный; 5 - навеска; 6-рама; 7- полевая доска; 8-вентилятор.
Экспериментальная машина при скорости 0,75 м/с за один проход отбрасывает до 93% почвы, укрывающий растения винограда, при этом степень открытия лозы составляет 98,5, а для рукавов 95,7 процентов. Эти показатели соответствуют агротехническим требованиям. Степень загрузки энергетических средств по тяговой силе составил: ДТЦ75М + НЮЦ18 - 0,72; ДТЦ75М + ПРВНЦ74000 - 0,79 и ДТЦ75М + экспериментальная виноградооткрывочная машина - 0,87.
Следовательно, применение экспериментальной виноградооткрывочной машины дает возможность более рационально использовать мощность трактора.
Размещение виноградных кустов в рядке. Размещение и формировка кустов винограда определяют конфигурацию ряда и их размер, а, следовательно, возможность движения агрегата в междурядий без повреждения лозы, рукавов и шпалерных столбов.
Установлено, что у виноградников, посаженных машинами и формированных на штамбе, значительная часть кустов (более 80%) расположена в пределах допустимых отклонений от рядка (±10 см). На виноградниках, посаженных ручным способом и формированных без штамба, более 40% кустов рассеяны в пределах +20Е +25 см от оси рядка, а изменение расстояния между смежными рядками колеблется в пределах +250Е +300 мм, что приводит к увеличению ширины необработанной полосы (В = 0,5 - 0,6 м) и снижению качества и степени межкустовой обработки почвы.
Исследование площади и формы защитной зоны вокруг куста при работе выдвижных лап выполняли для растений со штамбами и без них. ( рисунок 13). Результаты измерений необработанной защитной площади вокруг одного виноградного куста со штамбом и без штамба соответственно составляли 0,20Е0,26 м2 и 0,35Е0,45 м2. Суммарная защитная площадь на одном гектаре - 500Е600 м2 и 1000Е1200 м2. Степень механизации обработки почвы соответственно были 94Е95 % и 88Е90 %, что применение экспериментальных выдвижных лап позволяет повысить на 4Е6 %.
Рисунок 13. - Площадь и форма защитной зоны вокруг куста винограда после прохода выдвижной лапы в зависимости от формировки куста: а- при штамбовой формировке, б- без штамба.
а) б)
Степень уничтожения сорной растительности. Установлено, что при толщине режущей кромки лемеха δ = 0,6 мм, степень подрезания сорной растительности в зоне обработки составляет 90 - 92%.
При угле установки лапы β, равным 45%, степень подрезания сорной растительности достигает максимума 90 - 92%. Увеличение β, приводили к снижению степени подрезания сорняков до 70 - 80%.
Качество рыхления почвы при обработке в рядах винограда. Установлено, что наилучшее крошение почвы наступает при влажности 17 - 19%.
При сравнении полученных результатов по крошению серийными выдвижными лапами ПРВНЦ72000 (с углом вхождения 300 и углом установки 550) и экспериментальными выдвижными лапами (с углом резания 250 и углом установки 450) отмечается увеличение количество фракций (менее 50 мм) на 5Ц 7%.
Тяговое сопротивление выдвижной лапы. Величина тягового сопротивления выдвижной лапы в зависимости от угла α вхождения и влажности почвы изменяется в широких пределах (рисунок 14). При нормальной влажности почвы (17Е19%) и значении угла α = 250 тяговое сопротивление Р равно 1,15 кН, а при α = 400 оно составляет 2,16 кН.
Тяговое сопротивление лапы по мере роста ее ширины увеличивается. При влажности 17Е19% увеличение ширины В лапы от 90 до 135 мм проводит к увеличению тягового сопротивления Р от 1,0 кН до 1,6 кН.
Рис. 14. Зависимость тягового сопротивления выдвижной лапы
Р от угла вхождения α при трех фонах влажности почвы: 1 - пересушенный (W=9%); 2 - переувлажненной(W=22%); 3 - нормальный(W=18%).
В диапазоне α = 20Е300 тяговое сопротивление Р изменяется незначительно.
Анализ результатов показывает также, что тяговое сопротивление лапы возрастает пропорционально ее длине. При изменении длины лапы с 720 до 1020 мм тяговое сопротивление Р увеличилось соответственно с 1,1 до 2,005 кН.
В шестой главе Экономическая эффективность применения разработанных виноградниковых машин приведены результаты технико-экономической оценки сравнимых технологий межкустовой обработки почвы, укрывки и открывки кустов винограда. Установлено, что годовая экономическая эффективность на один комплекс предложенных виноградниковых машин составил 3735 сомони (по Республике Таджикистан в ценах 2003 г.) или 1150 долларов США.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Анализ существующей технологии возделывания винограда в укрывной зоне орошаемого земледелия Таджикистана показал, что применяемые здесь серийные машины по укрывки и открывки кустов винограда, междурядной и межкустовой обработке почв мало эффективны и приводят к значительным затратам труда (более 300 чел.-ч./га) и потерям урожая винограда до 30%.
2. Исследованиями физических и технологических свойств почвы и виноградной лозы, в выше указанной зоне Таджикистана, как объектов воздействия на них рабочих органов, установлено:
-твердость почвы в горизонтах 0Е50 мм - 0,40Е0,50 МПа; 50Е100 мм-0,75Е0,90 МПа; 100Е150 мм- 0,90Е1,1МПа; 150Е200 мм - 1,40Е1,50 МПа.
- удельное сопротивление почвы сдвигу при влажности почвы 17Е19%, 1,5Е3,0 Н/см2;
- максимальный радиус изгиба лозы для однолетних побегов 10Е15 мм, четырехлетних - 35Е40 мм;
- сила наклона пучка лоз на высоте 250Е300 мм - 30-50 Н;
- высота штамба растений винограда 200Е250 мм;
- параметры укрывочного вала h= 0,4 м, B = 1, 37 м;
- отклонения кустов от оси рядка 100 мм;
- расстояние между кустами в ряду 2 0,15 м.
3. При теоретических исследованиях рабочих процессов укрывки и открывки виноградной лозы, междурядной и межкустовой обработки почвы получены уравнения: для определения закономерности изменения угла поворота 0 выдвижной лапы как функции от времени t - (формула 14); для определения сопротивления выдвижной лапы - (17); уравнение регрессии для определения оптимальных параметров рабочих органов для укрывки и открывки кустов винограда (20 и 21). Обоснована схема расстановки укрывочных корпусов - (1 и 2)
4.Лабораторно-полевым исследованиям подтверждены результаты теоретических исследований технологических процессов и установлены геометрические параметры рабочих органов:
- укрывочный корпус должен иметь высоту - 600 мм; длину отвала - 1200 мм; ширину захвата - 350 мм; угол резания лемеха - 25; угол установки лезвия лемеха к стенке борозды - 45;
- лемех отпашника должен иметь угол вхождения в почву - 30Е35; угол установки лемеха в продольной плоскости - 40Е45; длина лемеха и отпашника - 420Е450 мм; ширина лемеха - 90 мм; высота отпашника - 150Е170 мм.
- диаметр открывочного диска - 850Е900 мм, угол установки диска по ходу агрегата до 7 а в поперечной плоскости - до 5;
- выдвижная лапа должна быть по длине -720 мм, ширине - 90 мм, угол вхождения лапы в почву - 25Е35; угол установки лапы - 40Е45.
5. Полевыми исследованиями установлены оптимальные режимы работы, технологические и энергетические показатели рабочих органов на отдельных операциях:
- укрывке - скорости движения агрегата рекомендуется 2Е2,4 м/с, когда полнота укрывки куство винограда составляла 92Е95 %, а степень крошения почвы повышалось на 10 %;
- открывке - скорость движения агрегата - 0,76 м/с, степень рыхления почвы на укрывном валу - 61Е65%, тяговое сопротивление - 2,6 кН, степень открывки кустов винограда - 92Е95 %;
- межкустовой обработке почвы - скорость движения агрегата - 1,2 м/с, при этом качество рыхления почвы улучшилось на - 7Е12%, степень механизации повысилась до 7%, уничтожение сорной растительности возросла на 8Е11%.
6. Научно-практическая реализация результатов исследований способствовала совершенствованию комплекса рабочих органов машин для укрывки и открывки виноградной лозы, межкустовой обработке почвы с обоснованием их оптимальных параметров и на основе чего разработана технологическая карта производства винограда в укрывной зоне орошаемого земледелия Таджикистана с урожайностью 100ц/га и схемой посадки 3x2м, позволяющая снизить затраты труда на 75% или 225 чел.- ч/га.
7. Для реализации операций разработанной технологической карты, применяемой при возделывании виноградников в укрывной зоне, рекомендуется усовершенствованный комплекс виноградниковых машин, его применение способствует повышению производительности труда в 4 раза, степени снижение приведенных затраты труда и издержек соответственно на 75 и 51%. Годовая экономическая эффективность на один комплекс предложенных виноградниковых машин составил 3735 сомони (по Республике Таджикистан в ценах 2003 г.) или 1150 долларов США.
Основные положения диссертации изложены в следующих работах:
Статьи, опубликованные в изданиях по списку ВАК РФ:
1.Буходуров Ш.Б. Графоаналитическое построение нормы защитной зоны вокруг виноградного куста после прохода выдвижной лапы. // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2003.-№6.-с.71Ц72 (0,25 п.л.).
2.Буходуров Ш.Б. Совершенствование технологии укрывки кустов винограда. // Техника в сельском хозяйстве. - 2004.-№ 5. с. 40. (0,20 п.л.).
3. Буходуров Ш.Б. Теоретическое и экспериментальное исследование тягового сопротивления выдвижной лапы для межкустовой обработки виноградников. // Доклады Таджикской академии сельскохозяйственных наук. -2004.- № 7 - 8.- с.89 - 93. (0,5 п.л.).
4.Буходуров Ш.Б. Основные параметры и геометрическая форма лезвия ножа с отпашником.// Вестник национального университета (научный журнал), Душанбе Сино.-2006.- №5 (31) с.190-197. (0,25 п.л.).
5.Буходуров Ш.Б. Обоснование основных параметров открывочных рабочих органов. // Вестник национального университета (научный журнал), Душанбе Сино.- 2006.- №5 (31).-с.205-209. (0,18 п.л.).
6.Буходуров Ш.Б. Исследование кинематики движения укрывочных и открывочных виноградниковых машин. /Н.И. Джабборов, Ш. Б. Буходуров //Доклады Таджикской академии сельскохозяйственных наук.- 2007.- №2 (12). (0,30/0,15 п.л.).
7. Буходуров Ш.Б. Усовершенствование способа открывки кустов винограда с пневмодутьевыми машинами. /Н.И. Джабборов, Ш. Б. Буходуров // Доклады Таджикской академии сельскохозяйственных наук.- 2007.- №2 (12). (0,25/0,12 п.л.).
8.Буходуров Ш.Б. Тензометрическая рамка для определения тягового сопротивления навесных сельскохозяйственных машин трактором МТЗ-82. // Вестник национального университета (научный журнал), Душанбе Сино.-2007.- №3 (35).-с.135-139. (0,20 п.л.).
9.Буходуров Ш.Б. Технологические процессы по возделыванию виноградников в условиях укрывной зоны республики Таджикистан. // Вестник национального университета (научный журнал), Душанбе Сино.-2007.-№3 (35).-с.164-177. (0,45ап.л.).
10. Буходуров Ш.Б., Емелин Б.Н. Механизированная открывка винограда после зимовки. // Вестник Саратовского Госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2008. - № 6. - с. 57-59. (0,3/0,15 п.л.).
Монографии и рекомендации:
11.Буходуров Ш.Б., Мамадиев Х. Механизация в виноградарстве. Худжанд, 2001.-с. 347. (20,3/11,1 п.л.).
12. Буходуров Ш.Б. Основы совершенствования комплекса машин и технология возделывания виноградников. Изд. Рахим Джалил, Худжанд.-2007.-с. 191.(12,8 п.л.).
13. Рекомендации по возделыванию виноградников на промышленной основе в Северном Таджикистане. - Гафуров, 1982. с. 28. // Азимов А.Р., Кириллов В.Ф., Ашуров А.А., Махмудов Д.М., Ли С.Д., Буходуров Ш.Б. (2,7/0,45 п.л.).
14. Рекомендация по механизации укрывки и открывки виноградников в Ленинабадской области. - Гафуров, 1983. 14 с. // Буходуров Ш.Б., Ашуров А.А., Азимов А.Р. (0,9/0,3 п.л.).
15. Эргашев А.Э., Буходуров Ш.Б. и др. Агротехника возделывания садов и виноградников. // в кн.: Научно - обоснованная система ведения земледелия в Ленинабадской области Таджикской ССР. Душанбе.-1986.-с.86-90. (0,25/0,12ап.л.).
Публикации в центральной печати Республики Таджикистан:
16. Буходуров Ш.Б., Ашуров А.А. Рекомендации по открыванию виноградных кустов. // Сельское хозяйство Таджикистана.-1975.-№ 2.-с.19-20. (0,10/0,05 п.л.).
17. Буходуров Ш.Б. Усовершенствование выкопочной скобы для выкопки саженцев винограда. // Сельское хозяйство Таджикистана.-1976.-№3.- с.32-33. (0,10 п.л.).
18. Буходуров Ш.Б., Ашуров А.А, Несколько рекомендаций по использованию укрывочных корпусов почвообрабатывающих машин. // Сельское хозяйство Таджикистана.-1976.-№11.-с. 36-37. (0,14/0,07 п.л.).
19. Буходуров Ш.Б. Комбинированная виноградооткрывочная машина. // Сельское хозяйство Таджикистана.-1980.-№4.-с. 12-13. (0,12 п.ч.).
20. Буходуров Ш.Б. Механизированное открывание виноградника. // Сельское хозяйство Таджикистана. -1985.-№5.-с.14-15. (0,25 п.л.).
21. Буходуров, Ш.Б., Ашуров А.А. Механизация в виноградарства. // Сельское хозяйство Таджикистана. -1986.-№4.-с.17-18 (0,20/0,10 п.л.).
22. Буходуров Ш.Б. Усовершенствование приспособления ПРВН-74000 для открывки кустов винограда. // Агропромышленный комплекс Таджикистана. -1987.-№6.-с.9-10. (0,13 п.л.).
23.Буходуров Ш.Б. Улучшение укрывки виноградников. //Агропромышленный комплекс Таджикистана.-1987.-№8.-с.17Ц18. (0,14 п.л.).
24.Буходуров Ш.Б. Комплексная механизация виноградарства. //Агропромышленный комплекс Таджикистана.- 1988.-№ 6.-с. 10Ц11. (0,3 п.л.)
25. Буходуров Ш.Б., Ганиев И. Снятие утеплителей на виноградниках. // Сельская жизнь.-1990.-№2.- с.18-19. (0,20/0,10 п.л.).
26. Буходуров Ш. Б. Повышение степени механизации на технологический процесс междурядной и межкустовой обработки почвы на виноградниках. // Кишоварз (Вестник ТАУ).-2003.- № 3.-с. 36 - 38. (0,30 п.л.).
27. Буходуров Ш. Б. Выбор формы поперечного сечения стойки выдвижных лап для межкустовой обработки почвы тяговым сопротивлением. // Кишоварз (Вестник ТАУ).- 2003.- № 4.-с.43 - 46. (0,35 п.л.).
28. Буходуров Ш. Б. Механизация работы на виноградниках. // Дехкон (жур.).- 2003.- № 7 (12).-с.26 - 28. (0,30 п.л.).
29. Буходуров Ш. Б. Динамометрирование навесных сельскохозяйственных машин трактором МТЗ - 80 Беларусь. // Дехкон (жур.).- 2004.- № 1 (18).-с.12 - 13. (0,25 п.л.).
30. Буходуров Ш. Б. Рациональное использование виноградниковых машин и приспособлений для междурядной и межкустовой обработки почвы. // Кишоварз (жур.).- 2004.- № 4 (12).-с.11 - 14. (0,28 п.л.).
Материалы международных и республиканских конференций:
31.Буходуров Ш.Б., Юсуфов Э. Прогрессивные методы возделывания виноградников в условиях укрывной зоны Северного Таджикистана. // В кн. Повышение эффективности производства и улучшение качества винограда и вина. Новочеркасск.-1980.-с.56 - 62. (0,18/0,09 п.л.).
32. Буходуров Ш. Б. , Ашуров А. А., Масаидов Х. Качество работы средств механизации при закладке абрикосового сада и виноградников. // Краткие тезисы докладов Всесоюзной научной конференции молодых ученых по абрикосу по проблеме Повышение эффективности возделывания индустриальных абрикосовых садов. Гафуров.-1984.-с.46Ц47. (0,12/0,04 п.л.).
33. Буходуров Ш. Б. Некоторые пути повышения производительности виноградниковых машин и орудий. //Тезисы докладов научно - практической конференции преподавателей. ЛФТПИ. Ленинабад.- 1990.-с. 40Ц41. (0,20 п.л.).
34.Буходуров Ш.Б. Повышение эффективности работы дискового открывочного рабочего органа. //Тезисы докладов научно - отчетной конференции преподавателей. ЛФТПИ. Ленинабад.-1990.-с. 41Ц42. (0,20 п.л.).
35. Буходуров Ш.Б. Проектирования конического редуктора для ямокопателя КЯУ - 100. // Сб. докл. Научно - теоретической конференции преподавателей ХФТТУ. Душанбе.-1992.Ц с. 98. (0,35 п.л.).
36. Буходуров Ш.Б., Сангинов А.К. Проектирование конического редуктора на ПЭВМ Агат при выполнение курсового проекта по ДМ. // Сб. докл. Научно-теоретической конференции преподавателей ХФТТУ. Худжанд.-1992.-с.43-49. (0,4/0,2 п.л.).
37.Буходуров Ш.Б., Усманов Ш.Д. Теоретические предпосылки механизированной открывки виноградников в условиях Северного Таджикистана. Тезисы докладов Научно - отчетной конференции преподавателей. Худжанд.-1992.-с.8 - 9. (0,30/0,15 п.л.).
38. Буходуров Ш.Б. , Усманов Ш.Д. Анализ проведенных исследований орудий и приспособлений для укрывки виноградных кустов. // Тезисы докладов Научно - отчетной конференции преподавателей. Худжанд.-1992.-с.15 - 16. (0,30/0,15 п.л.).
39. Буходуров Ш.Б., Усманов Ш.Д. Исследование агротехнических показателей работы выдвижной лапы. // Тезисы докладов Научно - теоретической конференции молодых ученых и специалистов Ленинабадской области. Худжанд.-1996.-с. 28 - 30. (0,30/0,15 п.л.).
40. Буходуров Ш.Б. Повышение эффективности использования машин при открывки виноградников. // Тезисы Международной межвузовской научно - теоретической конференции, посвященной 1100-летию государства Саманидов и 90-летию со дня рождения акад. Б. Гафурова. Худжанд.-1998.-с. 66 - 67. (0,2 п.л.).
41.Буходуров Ш.Б., Рахимов Р. Улучшение качества технологии посадки виноградных чубуков. // Тезисы докладов региональный научно - практический конференции посвященной 10 - летию независимости Таджикистана. Худжанд.- 2001.-с.14 - 16. (0,13/0,006 п.л.).
42. Буходуров Ш. Б. Качественные показатели почвообрабатывающих машин при междурядной и межкустовой обработке почвы на виноградниках. // Материалы областной научно - производственной конференции по развитию отрасли сельского хозяйства Согдийской области. Худжанд.-2006.-с.173 - 175. (0,17 п.л.).
43. Буходуров Ш. Б. Пути повышения производительности открывки кустов винограда с пневмонадувными машинами. // Материалы областной научно - производственной конференции по развитию отрасли сельского хозяйства Согдийской области. Худжанд.- 2006.-с.176 - 179. (0,23 п.л.).
Публикации в трудах НИИ:
44.Буходуров Ш.Б. Механизированное укрытие виноградников. // Тематический сборник научных трудов - Душанбе.- 1975.-с.286Ц290. (0,13 п.л.)
45. Буходуров Ш.Б. Необходимость укрывки виноградников в Уратюбинской зоне Северного Таджикистана и некоторые физико-механические свойства виноградного куста. // Тематический сборник научных трудов - Душанбе.- 1976.-с.113 - 120. (0,11 п.л.).
46. Буходуров Ш.Б. Теоретические предпосылки к обоснованию диаметра диска открывочного приспособления. // Тематический сборник научных трудов - Душанбе.-1976.- с.147 - 151. (0,11 п.л.).
47. Буходуров Ш.Б., Ашуров А.А. К вопросу оптимальной расстановки рабочих органов укрывочного приспособления на виноградниках предгорной зоны Ленинабадской области. // Тематический сборник научных трудов - Душанбе.- 1976.-с. 139 - 135. (0,17/0,08 п.л.).
48. Буходуров Ш.Б., Ашуров А.А. К вопросу о механизированной укрывке виноградных кустов машиной ПРВН - 2,5А в условиях Уратюбинского района Ленинабадской области. // Тематический сборник научных трудов - Душанбе.- 1976.- с. 135 - 140. (0,21/0,10 п.л.).
49. Буходуров Ш.Б., Ашуров А.А. Анализ работы отечественных орудий, приспособлений для открывки виноградников. // Садоводство, виноградарство и овощеводство на грубоскелетных почвах. // Тематический сборник научных трудов. Т.ХШ. Душанбе.- 1977.-с. 87 - 91. (0,21/0,10 п.л.).
50. Буходуров Ш. Б., Ашуров А. А. Применение укрывочных машин, орудий и приспособлений на виноградниках. // Садоводство, виноградарство и овощеводство на грубоскелетных почвах. // Тематический сборник научных трудов. Т.ХШ. Душанбе.-1977.-с. 92 - 96. (0,19/0,09 п.л.).
51. Буходуров Ш. Б., Ашуров А. А. Некоторые качественные показатели приспособления НО - 18 при межкустовой обработке почвы. // Садоводство, виноградарство и овощеводство на грубоскелетных почвах. // Тематический сборник научных трудов. Т.ХГУ. Душанбе.-1978,-с. 142 - 150. (0,11/0,05 п.л.).
52. Буходуров Ш.Б., Ашуров А.А. Использование комплекса машин для открывания виноградников. Садоводство, виноградарство и овощеводство на грубоскелетных почвах. // Тематический сборник научных трудов. Т. X IV Душанбе.- 1978.-с. 153-159. (0,12/0,06 п.л.).
53.Ашуров А. А., Буходуров Ш.Б., Мухитдинов А. Динамометрирование навесных сельскохозяйственных машин трактором ДТ - 75М. // Садоводство, виноградарство и овощеводство на грубоскелетных почвах. Тематический сборник научных трудов. Т.ХГУ. Душанбе.-1978.-с. 179 - 183. (0,21/0,07 п.л.).
54.Буходуров Ш.Б. Агротехнические требования к механизированному укрытию и открытию виноградников в Уратюбинской зоне. // Садоводство, виноградарство и овощеводство на грубоскелетных почвах. Тематический сборник научных трудов, Т.ХУ. Душанбе.-1980.-с.57 - 61. (0,12 п.л.).
55. Азимов А.Р., Юсуфов Э., Буходуров Ш.Б. Эффективность механизированного укрытия виноградных кустов при разных формировках. // Садоводство, виноградарство и овощеводство на грубоскелетных почвах. Тематический сборник научных трудов. Т.ХУ. Душанбе.-1980.-с. 51 - 56. (0,12/0,04 п.л.).
56. Буходуров Ш.Б. Совершенствование технологии по механизированной посадке многолетних насаждений на каменистых почвах Северного Таджикистана. // Возделывание, агротехника, селекция и механизация плодовых культур в Ленинабадской области. // Сборник научных трудов. Душанбе.-1989.-с.87 - 89. (0,20 п.л.).
57. Пат. № 73581 Российская Федерация МПК А01В 13/04. Приспособление к плугу для открывки кустов виноградника / Рыбалко А.Г., Слюсаренко В.В., Миркин С.Н., Хизов А.В., Буходуров Ш.Б., Шардина Г.Е., Алексеева А.И. - № 2007148277 заявл. 24.12.2007; опубл. 27.05.2008, Бюл № 15. - 2с.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разное