CC BY
22
3. Planirovanie, ekonomika i organizaciya proizvodstva na predpriyatiyah APK (normativno-spravochnye materialy) / M.M. Maksimov, P.I. Dugin, A.I. Golubeva, M.P. SHatalov, V.A. Smelik i dr. / pod red. M.M. Maksimova. - YAroslavl', 2004. - 468 s.
4. Belik V.F. Bahchevodstvo. - M.: Kolos, 1982. - 175s.
5. GOST 26244-84 Obrabotka pochvy predposevnaya. Trebovaniya k kachestvu i metody opredeleniya. - M.: Izdatel'stvo standartov, 1984. - 7 s.
6. Bakhadir Mirzaev, Farmon Mamatov Nikolay Aldoshin, Mansur Amonov. Anti-erosion two-stage tillage by ripper. Proceeding of 7th International Conference on Trends in Agricultural Engineering 2019 - Czech University of Life Sciences Prague - Faculty of Engineering, p. 391-395. - ISBN 978-80-213-2953-9.
7. Kalinin A.B., Teplinskij I.Z., Smelik V.A. Sozdanie profilirovannoj poverhnosti pochvy s zadannymi fiziko-mekhanicheskimi parametrami pri vozdelyvanii ovoshchej i kartofelya. // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2016. - № 4 (60). - S. 90-92.
8. Lobachevskij YA.P. Razrabotka tekhnologicheskih osnov sozdaniya frontal'nyh plugov dlya gladkoj vspashki: dis... kand. tekhn. nauk. - M.: 1987. - 245 s.
9. Pat. № 2704988 Rossijskaya Federaciya, MPK A01B 79/02. Sposob obrabotki pochvy pod posev bahchevyh kul'tur / N.V. Aldoshin, F.M. Mamatov, A.A. Manohina, D.SH. CHuyanov, I.I. Ismailov, opubl. 01.11.2019; Byul. № 31.
10.Sineokov G.N., Panov I.M. Teoriya i raschyot pochvoobrabatyvayushchih mashin. - M.: Mashinostroenie, 1977. - 326 s.
11.Lur'e A.B., Enikeev V.G., Teplinskij I.Z., Smelik V.A. Sel'skohozyajstvennye mashiny (Mashiny dlya obrabotki pochvy, poseva, posadki, vneseniya udobrenij i himicheskoj zashchity rastenij): uchebnoe posobie. - SPb.: SPbGAU, 1998. - 366 s.
12.Berdyshev V.E., Eroshenko L.I., Novikov M.A., Ruzh'ev V.A., Smelik V.A., Teplinskij I.Z. Sel'skohozyajstvennye mashiny. Tekhnologicheskie raschety v primerah i zadachah: uchebnoe posobie. - 2-oe izdanie. / Pod red. M.A. Novikova. - SPb.: Prospekt Nauki, 2018. - 208 s.
УДК 631.316.022:51-74 DOI 10.24411/2078-1318-2020-12146
Доктор техн. наук Н.И. ДЖАББОРОВ (ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, nozimjon-59@mail.ru)
Канд. техн. наук А.В. СЕРГЕЕВ (ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, vrstrgeev05@gmail.com) Мл. науч. сотрудник Г.А. СЕМЕНОВА (ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, g-semenova@rambler.ru)
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ КРОШЕНИЯ ПОЧВЫ ДИНАМИЧНЫМИ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ
Качество - это совокупность свойств объекта, обуславливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с его назначением, поэтому качество рассматривается как наиболее сложное свойство [1].
Качество работы почвообрабатывающих рабочих органов и агрегатов необходимо закладывать при их разработке, обеспечивать при изготовлении и поддерживать при эксплуатации. Известно, что стадия разработки почвообрабатывающих рабочих органов и агрегатов включает подготовку и оформление технического задания; разработку эскизного проекта, изготовление и экспериментальное исследование, испытания опытных образцов, разработку рабочего проекта и полного комплекта технической документации, необходимой для постановки на производство.
Значения показателей качества работы почвообрабатывающих рабочих органов и агрегатов под воздействием многочисленных факторов во времени непрерывно меняют свои значения. Такие измерения могут носить систематический характер и их заранее можно
предусмотреть, или случайный. При этом систематические отклонения значений показателей качества от начальных (базовых) значений устранимы, а случайные отклонения являются источниками нестабильности.
При совершенствовании существующих типов почвообрабатывающих рабочих органов и создании новых одной из центральных проблем является повышение качества обработки почвы при снижении энергоемкости процесса.
Как правило, основные исследования [4, 6, 7] направлены на снижение энергоемкости обработки почвы при сохранении качества обработки в пределах агротехнических требований на поверхностную обработку почвы. Соблюдение этих требований позволяет создать оптимальные условия для роста и развития во всех этапах вегетации растений. Операция поверхностной обработки почвы, в том числе и культивация, должна создавать мелкокомковатую структуру почвы на всей глубине обработки. Такая структура почвы обеспечивает для растений оптимальный водно-воздушный режим. Данное требование является одним из основных [8, 9, 10].
Помимо этого, необходимо обеспечивать глубину обработки с отклонением от заданной не более ±1,0 см, поверхность поля после обработки должна иметь гребнистость поверхности не более 4 см.
В ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ были разработаны динамичные почвообрабатывающие рабочие органы с целью обеспечения снижения энергоемкости обработки почвы и повышения ее качества [2, 3, 11, 12].
Результаты оценки качества обработки почвы в значительной степени зависят от выбранного метода определения значений показателей. Неудачно выбранный метод определения показателей качества может привести к серьезным ошибкам при оценке работы почвообрабатывающих агрегатов. Методы оценки качества принято подразделять на две группы: по источникам и по способу получения информации. Первая группа включает традиционный, экспертный и социологический методы, а вторая группа включает в себя измерительный, регистрационный, органолептический и расчетный методы.
В практике наибольшее распространение получил измерительный метод, при котором показатели качества работы агрегатов устанавливаются на основе технических средств измерений. Поэтому при использовании такого метода значительное внимание уделяется точности средств измерения.
Цель исследования - оценка эффективности применения динамичных рабочих органов при выполнении поверхностной обработки почвы агрегатом МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ по показателю степени крошения почвы в обрабатываемом слое. Степень крошения почвы определяется по относительной величине массы агрегатов почвы размером 50 мм к общей массе почвы в обработанном слое.
Материалы, методы и объекты исследований. При проведении исследований применялись методы экспериментальных исследований в полевых условиях, анализа и обобщения экспериментальных данных. Оценку показателей качества выполнения технологического процесса поверхностного рыхления почвы проводили на почвах, типичных для Северо-Западного региона РФ, такими можно считать среднесуглинистые (легкосуглинистые) на мореном суглинке засоренные камнями.
Экспериментальные исследования проводились на базе «Красная Славянка» Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - филиала ФГБНУ ФНАЦ ВИМ в летний период 2019 года.
Экспериментальные исследования были проведены в следующих условиях:
- тип почвы - среднесуглинистая (легкосуглинистая) на мореном суглинке;
- рельеф, град. - 1-2;
- гребнистость поверхности поля, см - 3-4;
- твердость почвы до обработки в слое 5-20 см - 0,85 - 1,0 МПа;
- влажность почвы в слое 0-10 см - 13,5%, в слое 10-20 см - 16,8%.
При исследованиях использовался почвообрабатывающий агрегат МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ (рис.1) с динамичными рабочими органами в количестве 11 штук и шириной захвата 330 мм стрельчатого типа (рис.2).
Рис. 1. Почвообрабатывающий агрегат МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ с динамичными рабочими органами
Рис. 2. Динамичный почвообрабатывающий рабочий орган
В качестве сравнения использовался типовой почвообрабатывающий рабочий орган, представляющий собой стрельчатую лапу шириной 330 мм (рис.3).
Рис. 3. Типовой почвообрабатывающий рабочий орган
Установленная глубина обработки почвы составляла 15 см, скорость перемещения агрегата 1,9-3,3 м/с. Для измерения скорости перемещения почвообрабатывающего агрегата использовался импульсный измеритель пути ИП-266 разработки РосНИИТиМ (рис.4). В процессе опытов с помощью измерительно-информационной системы ИП-264 фиксировали количество импульсов датчика пути за опыт, длительность опыта.
Средняя скорость перемещения агрегата за опыт определялась по формуле:
V
сР
_ 'п кп
(1)
где Уср — средняя скорость за опыт, м/с;
1п - количество импульсов датчика пути за опыт; Т - длительность опыта, с;
Кп — калибровочный коэффициент датчика пути, м/имп.
Рис. 4. Импульсивный измеритель пути ИП-266
Агрегатный состав почвы (степень крошения) определялся до и после прохода агрегата на контрольных площадках. Пробы отбирались в четырех точках - две по ходу и две на обратном ходе агрегата на площади 0,5 м2 Разделение взятых проб производилось на системе решет с диаметрами отверстий 50, 25 и 10 мм. Пробы последовательно разделялись на фракции свыше 50 мм, 50-25 мм, 25-10 мм и менее 10 мм. Полученные фракции почвы взвешивались на весах с погрешностью 0,05 кг.
Фактическая глубина обработки измерялась с помощью мерной линейки. Число замеров 15-20 шт.
Для определения влажности почвы использовался термостатно-весовой метод. Навески почвы брались из каждого горизонта в пяти точках по диагонали выбранного зачетного участка в бюксы диаметром 50 мм. Для высушивания образцов использовался шкаф сушильный ШС-80-0ГСПУ. Взвешивание лабораторных образцов проводилось весами 4-го класса ВЛКТ-500-М с погрешностью измерений 20 мг.
Твердость почвы измерялась почвенным твердомером Dickey-john с пределом измерений 4,5 МПа в местах определения влажности в 3-кратной повторности.
Уклон поля определяли угломером в пяти-семи точках по диагонали участка. Затем вычисляли средний угол - уклон поля.
Полученные данные обрабатывались методами математической статистики, изложенные в работе [5].
Результаты исследований. В результате проведенных экспериментальных исследований в полевых условиях были получены данные, характеризующие степень крошения почвы почвообрабатывающим агрегатом с динамичными и типовыми рабочими органами на различных скоростных режимах его работы. В качестве примера в таблице 1 и 2 приведены фракционный состав и степень крошения почвы при фиксированном значении скорости движения почвообрабатывающего агрегата МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ И, = 1,94 м/с.
Таблица 1. Фракционный состав почвы (кг) в слое 0-15 см и степень ее крошения почвообрабатывающим агрегатом МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ с типовыми рабочими органами (агрофон - поле после культивации, спустя 14 дней), скорость движения МТА 1,94 м/с
Повтор-ность Фракция, мм Степень крошения почвы, %
свыше 50 50-25 25-10 менее 10 менее 50 общая масса почвы
1 0,16 0,8 2,75 7,55 11,10 11,26 98,58
2 0,75 1,5 1,5 6,15 9,15 9,90 92,42
3 0,55 1,25 1,25 5,95 8,45 9,00 93,89
4 2,45 1,95 1,95 5,85 9,75 12,20 79,92
Среднее значение степени крошения почвы, % 91,20
Экспериментальные данные, приведенные в таблице 1, показывают, что в слое 0-15 см степень крошения почвы при использовании типовых почвообрабатывающих рабочих органов колеблется в пределах 79,92-98,58%.
При этом среднее значение степени крошения почвы составило 91,2%. Это свидетельствует о том, что типовые почвообрабатывающие рабочие органы при скорости движения агрегата могут обеспечить высокое качество обработки почвы.
Таблица 2. Фракционный состав почвы (кг) в слое 0 - 15 см и степень ее крошения почвообрабатывающим агрегатом МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ с динамичными рабочими органами (агрофон - поле после культивации, спустя 14 дней), скорость движения
МТА 1,94 м/с
Повтор-ность Фракция, мм Степень крошения почвы, %
свыше 50 50-25 25-10 менее 10 менее 50 общая масса почвы
1 0,35 1,75 3,25 6,75 11,75 12,1 97,10
2 0,55 1,45 3,95 6,85 12,25 12,80 95,70
3 0,45 1,35 3,15 7,85 12,35 12,80 96,49
4 0,25 0,65 2,75 8,35 11,75 12,00 97,92
Среднее значение степени крошения почвы, % 96,80
При фиксированной скорости движения агрегата 1,94 м/с степень крошения почвы динамичными почвообрабатывающими рабочими органами колеблется в пределах 95,70-97,92%. При этом среднее значение степени крошения почвы составляло 96,80%, что свидетельствует об улучшении качества обработки почвы по сравнению с типовыми рабочими органами.
Следует отметить, что нами ранее экспериментально было установлено, что применение инновационных динамичных почвообрабатывающих рабочих органов обеспечивает существенное снижение среднего значения тягового сопротивления и его дисперсию, соответственно, на 10-11% и 60-80% по сравнению с типовыми рабочими органами [6, 12]. Сравнительные экспериментальные исследования почвообрабатывающего агрегата МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ также показали значительное улучшение его эксплуатационных показателей при использовании динамичных рабочих органов.
Экспериментальные данные, приведенные в таблицах 1 и 2, свидетельствуют о том, что в данных конкретных условиях работы (при скорости движения МТА 1,94 м/с, влажности почвы 16,8%, твердости почвы 1,40 МПа) почвообрабатывающий агрегат МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ с динамичными рабочими органами обеспечивает увеличение степени крошения почвы с 91,20 до 96,80%, то есть на 5,6%.
Экспериментальные данные, полученные при скоростях движения почвообрабатывающего агрегата 2,78 и 3,33 м/с, также показали улучшение качества обработки почвы. При скоростных режимах работы агрегата 2,78 и 3,33 м/с увеличение степени крошения почвы динамичными почвообрабатывающими рабочими органами, по сравнению с типовыми, соответственно, составило 7,1 и 8,8%. На повышенных скоростных режимах работы почвообрабатывающего агрегата (более 3,33 м/с) наблюдается существенное увеличение степени крошения почвы, при этом происходит увеличение количества эрозионно-опасных частиц почвы (менее 1 мм), что нежелательно с точки зрения почвозащитных приемов обработки почвы.
Выводы. Результаты проведенных экспериментальных исследований подтверждают эффективность применения динамичных рабочих органов в почвообрабатывающем агрегате МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ по показателю степени крошения почвы. Использование в почвообрабатывающем агрегате динамичных рабочих органов позволяет увеличить степень крошения почвы на 5,6-8,8% в диапазоне рабочих скоростей 1,94-3,33 м/с по сравнению с типовыми рабочими органами.
Литература
1. Управление качеством продукции. Справочник. - М.: Издательство стандартов, 1985. - С. 464.
2. Патент РФ на полезную модель № 169104. Рабочий орган для рыхления почвы / Джабборов Н.И., Евсеева С.П., Семенова Г.А. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 03 марта 2017. https://elibrary.ru/download/ elibrary_38293707_89095742.pdf
3. Патент РФ на изобретение № 2702551. Рабочий орган для рыхления почвы. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 08 октября 2019 г.
4. Джабборов Н.И., Добринов А.В., Эвиев В.А., Федькин Д.С. Основы повышения энергоэффективности технологических процессов и технических средств обработки почвы. -Элиста, 2016. - 168 с.
5. Валге А.М., Джабборов Н.И., Эвиев В.А. Основы статистической обработки экспериментальных данных при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства с примерами на STATGRAPHICS и EXCEL / под ред. А.М. Валге. - СПб: Изд-во ИАЭП; Элиста: Изд-во КалмГУ, 2015. - 140 с. https://elibrary.ru/item.asp?id=25350458
6. Джабборов Н.И., Эвиев В.А., Сергеев А.В., Семенова Г.А. Оценка вероятностно-статических характеристик тягового сопротивления почвообрабатывающего рабочего агрегата с динамичными рабочими органами // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2019. -№ 2 (54). - С. 275-284.
7. Яковлев Н.С., Блынский Ю.Н., Назаров Н.Н., Черных В.И. Качество обработки почвы в зависимости от размера культиваторных лап, скорости агрегата и влажности почвы // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2016. - № 4 (251). - С. 97-104.
8. Сыромятников Ю.Н. Показатели качества работы почвообрабатывающих рыхлительно-сепарирующей машины // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2018. - Т. 12. № 3. - С. 38-44.
9. Федоров С.Е. Применение дифференцированной обработки почвы // Тракторы и сельхозмашины. - 2018. - № 2. - С. 78-82.
10.Руденко Н.Е., Кайванов С.Д., Завялик Ф.Н. Скоростной энергосберегающий культиватор // Тракторы и сельхозмашины. - 2016. - № 7. - С. 18-21.
11.Патент на изобретение RU 2702551, 08.10.2019. Рабочий орган для рыхления почвы. Джабборов Н.И., Захаров А.М., Сергеев А.В., Семенова Г.А. Заявка № 2019112591 от 24.04.2019.
12.Джабборов Н.И., Сергеев А.В., Семенова Г.А. Нормированные показатели оценки эффективности рабочих органов и машин для поверхностной обработки почвы // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2019. - № 3 (100). - С. 53-61.
Literatura
1. Upravlenie kachestvom produkcii. Spravochnik. - M.: Izdatel'stvo standartov, 1985. - S. 464.
2. Patent RF na poleznuyu model' № 169104. Rabochij organ dlya ryhleniya pochvy / Dzhabborov N.I., Evseeva S.P., Semenova G.A. Zaregistrirovano v Gosudarstvennom reestre poleznyh modelej Rossijskoj Federacii 03 marta 2017. https://elibrary.ru/download/elibrary_38293707_89095742.pdf
3. Patent RF na izobretenie № 2702551. Rabochij organ dlya ryhleniya pochvy. Data gosudarstvennoj registracii v Gosudarstvennom reestre izobretenij Rossijskoj Federacii 08 oktyabrya 2019 g.
4. Dzhabborov N.I., Dobrinov A.V., Eviev V.A., Fed'kin D.S. Osnovy povysheniya energoeffektivnosti tekhnologicheskih processov i tekhnicheskih sredstv obrabotki pochvy. - Elista, 2016. - 168 s.
5. Valge A.M., Dzhabborov N.I., Eviev V.A. Osnovy statisticheskoj obrabotki eksperimental'nyh dannyh pri provedenii issledovanij po mekhanizacii sel'skohozyajstvennogo proizvodstva s primerami na STATGRAPHICS i EXCEL / pod red. A.M. Valge. - SPb: Izd-vo IAEP; Elista: Izd-vo KalmGU, 2015. - 140 s. https://elibrary.ru/item.asp?id=25350458
6. Dzhabborov N.I., Eviev V.A., Sergeev A.V., Semenova G.A. Ocenka veroyatnostno-staticheskih harakteristik tyagovogo soprotivleniya pochvoobrabatyvayushchego rabochego agregata s dinamichnymi rabochimi organami // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2019. - № 2 (54). - S. 275-284.
7. YAkovlev N.S., Blynskij YU.N., Nazarov N.N., CHernyh V.I. Kachestvo obrabotki pochvy v zavisimosti ot razmera kul'tivatornyh lap, skorosti agregata i vlazhnosti pochvy // Sibirskij vestnik sel'skohozyajstvennoj nauki. - 2016. - № 4 (251). - S. 97-104.
8. Syromyatnikov YU.N. Pokazateli kachestva raboty pochvoobrabatyvayushchih ryhlitel'no-separiruyushchej mashiny // Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii. - 2018. - T. 12. № 3. - S. 38-44.
9. Fedorov S.E. Primenenie differencirovannoj obrabotki pochvy // Traktory i sel'hozmashiny. - 2018. - № 2. - S. 78-82.
10.Rudenko N.E., Kajvanov S.D., Zavyalik F.N. Skorostnoj energosberegayushchij kul'tivator // Traktory i sel'hozmashiny. - 2016. - № 7. - S. 18-21.
11.Patent na izobretenie RU 2702551, 08.10.2019. Rabochij organ dlya ryhleniya pochvy. Dzhabborov N.I., Zaharov A.M., Sergeev A.V., Semenova G.A. Zayavka № 2019112591 ot 24.04.2019.
12.Dzhabborov N.I., Sergeev A.V., Semenova G.A. Normirovannye pokazateli ocenki effektivnosti rabochih organov i mashin dlya poverhnostnoj obrabotki pochvy // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2019. -№ 3 (100). - S. 53-61.
УДК 62-503.55 DOI 10.24411/2078-1318-2020-12153
Доктор техн. наук М.С. ВОЛХОНОВ (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, vms72@mail.ru) Аспирант Р.М. ВОЛХОНОВ (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, roman94-44@bk.ru) Аспирант Р.М. КОВАЛЕНКО (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, kovalenko.rodion@mail.ru)
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ СЛОЯ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА ПРИ ЕГО ОЧИСТКЕ
При разделении зернового вороха на фракции наибольшее распространение получил способ сепарирования зерновых смесей в вертикальном воздушном потоке -пневмосепарационном канале (ПСК) по причине конструкционной простоты и компактности устройства [1]. Во время послеуборочной обработки зерна характеристики зернового слоя меняются стохастически. При сепарации зерна имеется необходимость поддержания заданной порозности слоя для обеспечения качественного процесса сепарации. Порозность зернового слоя зависит от подачи материала и расхода воздуха в ПСК. Первое оказывает сильное влияние на меняющуюся с течением времени структуру слоя, так как в течение суток влажность вороха может колебаться [2, 3] от 14 до 35%, а содержание примесей - от 5 до 30% [4]. В связи с этим возникает необходимость в постоянной оценке состояния зернового слоя. Задачу оперативного определения состояния зернового слоя при его очистке возможно решить при помощи устройства, основанного на использовании физических свойств ультразвуковой (УЗ) волны. На основе данных, зарегистрированных устройством, возможно осуществить математический анализ изменения состояния зернового слоя.
Цель исследования - разработать устройство оперативного определения состояния зернового слоя при его очистке, работа которого основана на использовании физических свойств УЗ волны.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи научного исследования:
- разработать устройство оперативного контроля состояния движущегося зернового слоя с помощью ультразвука;
- оценить изменение структуры движущегося зернового слоя при его очистке в вертикальном ПСК с опорной сеткой с помощью разработанного устройства.
Материалы, методы и объекты исследований. Для решения поставленных задач разработана конструкционная схема ПСК зерноочистительной машины с устройством оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося зернового слоя с помощью ультразвука [5, 6] (рис. 1).
