Механико-технологические основы снижения энергоемкости обработки почвы
| Вид материала | Автореферат |
- «Проектирование структуры посевных площадей, системы севооборотов, обработки почвы, 906.62kb.
- Осенняя обработка почвы для сахарной свеклы, 93.47kb.
- Примерная программа наименование дисциплины общее земледелие рекомендуется для направления, 130.8kb.
- Физико-технологические основы новых способов термической обработки высокопрочного чугуна, 72.96kb.
- Механико-технологические основы повышения эффективности процесса центробежной очистки, 652.28kb.
- Рабочей программы учебной дисциплины (модуля) Основы математической обработки информации, 44.43kb.
- Агрегат для минимальной обработки почвы акм, 18.55kb.
- Агроэкономическое обоснование севооборотов и обработки почвы в сзао емельяновское Емельяновского, 360.03kb.
- Агротехнические требования, 123.61kb.
- Рабочая программа По дисциплине «Основы обработки визуальной информации» По специальности, 230.56kb.
На правах рукописи
МАМБЕТАЛИН Кахим Токушевич
МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации
сельского хозяйства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Новосибирск - 2011
Работа выполнена на кафедре «Почвообрабатывающие и посевные машины» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия»
Научный консультант – доктор технических наук
^ Нестяк Вячеслав Степанович
(ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Докин Борис Дмитриевич
(ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии)
доктор технических наук, профессор
^ Ковтунов Виктор Евгеньевич
(ФГОУ ВПО ОмГАУ)
доктор технических наук, профессор
Набиев Тухтамурод Сахобович
(ФГОУ ВПО БГАУ)
Ведущая организация – Государственное научное учреждение
^ Всероссийский научно-исследовательский
институт механизации сельского хозяйства
(ГНУ ВИМ Россельхозакадемии)
Защита состоится « 15 » декабря 2011 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.059.01 при Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета по адресу 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, р.п. Краснообск –1, а/я 460 ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии;
телефон, факс (383) 348-12-09;
e-mail: sibime@ngs.ru.
^ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ
Автореферат размещен на сайте ВАК Минобрнауки России referat_vak@obrnadzor.gov.ru 14 сентября 2011г., на сайте ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии www.sibime-rashn.ru – 14 ноября 2011 г. и разослан 14 ноября 2011г.
У
ченый секретарь
диссертационного совета В.С. Нестяк
^
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В технологии возделывания сельскохозяйственных культур особое место по энергоемкости (до 25%) занимает обработка почвы. Она же определяет и энергоемкость всей технологии возделываемой культуры, а в совокупности с другими факторами является одной из причин целого ряда негативных последствий механизации (снижения урожайности полей, повышенной плотности почв, усиления эрозионных процессов и т.д.) и возникновения проблемы почвосбережения.
Обработка почвы выполняется различными рабочими органами, а в основе существующих способов основной и поверхностной обработки почвы и рабочих органов для их реализации лежит механическое воздействие на почву сжатием.
К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал по обработке почвы, однако качественных изменений в принципе воздействия на почву и в конструкциях рабочих органов для их реализации не происходит. Хотя еще основоположник земледельческой механики академик В.П. Горячкин говорил о необходимости иных методов и приемов воздействия на почву для снижения энергоемкости ее обработки и сохранения плодородия почвы.
Причиной сложившегося положения является то, что земледельческой механике присущ упрощенный подход к почве: при рассмотрении почвы как объекта технологического воздействия изучение и учет структуры, состава, свойств и других характеристик почвы проводится на уровне почвенных частиц размером 10-1 …10-2 см, что для ее развития явно недостаточно. На этом уровне даже такие легко обнаруживаемые механические свойства, как внутреннее трение, вязкость, пластичность, проявляются не в полной мере, так как они формируются составом почвы, в том числе и коллоидным.
Следовательно, изыскание новых способов и приемов воздействия на почву с учетом многообразия её свойств, потенциально содержащих возможные направления снижения затрат энергии на обработку, и разработка на этой основе менее энергоемких процессов и технических средств основной и поверхностной обработки почвы, сохраняющих её плодородие, является актуальной научной проблемой.
^ Цель исследования – снижение энергетических затрат на обработку почвы при сохранении её плодородия за счет научно обоснованной минимизации обработок и применения нетрадиционных видов деформации и приемов воздействия на обрабатываемый пласт почвы.
^ Объект исследования – динамические процессы, формирующие почвенную структуру в естественных природных условиях; технологические процессы поверхностной и основной обработки почвы и реализующих их технических средств.
^ Предмет исследования – закономерности техногенного воздействия на почву, определяющие возможности снижения энергетических затрат на её обработку, сохранение структуры и плодородия.
^ Методы исследования. Общей методологической основой исследований явились методы и приемы диалектического познания изучаемой проблемы: анализ и синтез, моделирование, эксперимент, гипотеза, наблюдение, индукция и дедукция.
Теоретические исследования выполнены на базе методологических положений классической механики, механики твердого тела, квантовой механики, кинетической теории и других отраслей науки.
Экспериментальные исследования и обработка полученных данных выполнены с использованием методов планирования экспериментов, математической статистики и пакета прикладных программ на ПЭВМ.
^ Сущность научной проблемы заключается в отсутствии теоретической основы техногенного воздействия на почву как сложную систему материальных частиц с учетом позиций механики тел, квантовой механики, кинетической теории и других отраслей науки, выявления на этой основе возможностей снижения энергетических затрат на обработку почвы, разработки и обоснования новых технико-технологических решений для их реализации.
^ Научная гипотеза. Поскольку почва является материальным телом, к ней кроме сжатия и сдвига, требующих больших энергетических затрат при разрушении (крошении), применимы и другие виды деформации. В почве происходят естественные физико-механические процессы, восстанавливающие ее структуру, за счет чего ей присуще рыхлое состояние. Предполагается за счет выявления и теоретического обоснования механизма саморазрыхления почвы определить возможные пути снижения техногенного воздействия на почву, что в итоге обеспечит снижение энергоемкости ее обработки.
^ Исследования выполнены в соответствии с межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001…2005 гг. «Научные основы формирования и функционирования эффективного агропромышленного производства» по направлению 02.01. «Разработать новое поколение экологически безопасных ресурсосберегающих машинных технологий и создать комплекс конкурентоспособных технических средств для устойчивого производства приоритетных групп сельскохозяйственной продукции для растениеводства».
^ Научную новизну представляет совокупность положений, определяющих механико-технологические основы снижения энергоемкости обработки почвы:
– положения о почве как объекте технологического воздействия применительно к земледельческой механике: гипотеза о наличии в составе почвы четвертой, плазменной фазы - фазы почвенного раствора; положение о свободной и связанной воде как форме существования почвенной воды; положение о наличии в почвенном слое фононного газа, осуществляющего перенос тепла и влаги; механизм саморазрыхления почвы;
– положения о характере процессов, обеспечивающих возможности разработки новых принципов и технических средств технологического воздействия на почву: реологическая модель почвы; расчеты тепловой энергии в почвенных слоях; положение о структурной вязкости почвы; величина энергии крошения почвы; удельная поверхность почвенных частиц как агротехнический показатель ее структуры; уравнение тягового сопротивления рабочего органа;
– теоретическое обоснование применения нетрадиционных принципов воздействия на почву: растяжения, вибрации; обработки почвы без механического воздействия на нее рабочими органами (интенсификация процессов разрыхления почвы за счет перевода связанной воды в категорию свободной воды и т.п.); переменной или комбинированной форм и геометрий поверхностей рабочих органов;
– уровень технологического воздействия на почву при подготовке к возделыванию зерновых культур в степной зоне;