МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ
ТАВРІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Бобровний євген вікторович
УДК 631.313
Обгрунтування кінематичних параметрів робочих органів дискаторів для загортання рослинних решток, оброблених біодеструктором
05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Мелітополь – 2014
Дисертацією є рукопис
Роботу виконано в Українському науково-дослідному інституті прогнозування та випробування техніки та технологій для сільськогосподарського виробництва імені Леоніда Погорілого
Науковий керівник |
- доктор технічних наук, професор, член-кореспондент НААН України, Кушнарьов Артур Сергійович, Український науково-дослідний інститут прогнозування та випробовування техніки та технологій для сільськогосподарського виробництва імені Л. Погорілого, головний науковий співробітник |
Офіційні опоненти: |
- доктор технічних наук, професор Сало Василь Михайлович, Кіровоградський національний технічний університет, декан факультету сільськогосподарського машинобудування |
|
- кандидат технічних наук, доцент Саньков Сергій Михайлович, Таврійський державний агротехнологічний університет, доцент кафедри сільськогосподарські машини |
Захист дисертації відбудеться «28» листопада 2014 р. о 10 годині на засіданні вченої ради Д 18.819.01 при Таврійському державному агротехнологічному університеті за адресою: 72312, Запорізька область, м. Мелітополь, просп. Б.Хмельницького, 18 навчальний корпус 1, конференц-зал.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Таврійського державного агротехнологічного університету за адресою: 72312, Запорізька область, м. Мелітополь, просп. Б. Хмельницького, 18.
Автореферат розісланий « » жовтня 2014 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Діордієв В.Т.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Надлишок хімічних речовин у ґрунті, спалювання стерні на полях, вплив водної та вітрової ерозій, ущільнення ґрунту ходовими частинами сільськогосподарської техніки призвело до зменшення та зміни видового змісту ґрунтових мікроорганізмів, які є важливою ланкою колообігу речовин у природі, ґрунтоутворення та формування родючості. Це призвело до найбільш масштабних втрат гумусу за останні роки, які сягають 0,55-0,6 т/га. Тому для покращення якостей ґрунту необхідно впроваджувати інноваційний, енергоощадний та біотехнологічний обробіток ґрунту, за допомогою якого відбувається: збагачення хімічної складової ґрунту органікою, підвищення накопичення гумусу та мікроелементів у ґрунті, підвищення фізико-механічних якостей ґрунту, зниження рівня патогенних мікроорганізмів.
Недоліком біотехнології є те, що між внесенням біодеструктора на поверхню стерні та загортанням рослинних решток у ґрунт має бути мінімальний проміжок часу з тим щоб уникнити негативного впливу сонячної радіації та вітру на мікроорганізми. Тому основні операції цієї технології доводиться виконувати з вечора до ранку. Галузь вітчизняного машинобудування не виробляє машин, які б змогли задовольнити вимоги технології з внесенням біодеструкторів на рослинні рештки з подальшим загортанням їх у ґрунт за один прохід машини. Виникає необхідність у створенні такої машини та обґрунтуванні раціональних способів загортання в ґрунт рослинних решток, оброблених біодеструктором. Тому, об’єднання технологічних операцій з внесенням біодеструкторів на рослинні рештки з подальшим загортанням їх у ґрунт за один прохід машини та підвищення продуктивності робочих органів є актуальним науково-практичним завданням.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дослідження, що складають основу дисертаційної роботи, виконувались згідно з тематичним планом науково-випробувальних робіт УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого на 2011-2013 роки за темами: «Дослідження біотехнологій із застосуванням ґрунтових та ендофітних мікроорганізмів при вирощуванні основних сільськогосподарських культур в зоні Лісостепу України» (№ ДР 0111U008657) та «Розроблення методологічних та інформаційних основ техніко-економічної і енергетичної експертизи технологічних операцій в рослинництві методами імітаційного моделювання» (№ ДР 0111U008661).
Метою роботи є підвищення ефективності функціонування дискатора при загортанні рослинних решток, оброблених біодеструктором, у ґрунт.
Завдання досліджень:
– провести аналіз теоретичних досліджень кінематичних та конструкційних параметрів робочих органів ґрунтообробних машин для загортання рослинних решток, оброблених біодеструктором;
– встановити функціональну залежність шляху диска у ґрунті від коефіцієнта кінематичного режиму його роботи;
– обґрунтувати значення кутів атаки та нахилу диска для забезпечення якісного загортання рослинних решток у грунт;
– розробити дослідну установку та провести експериментальні дослідження для визначення залежності тягового опору та кінематичного режиму дискатора від кутів установлення його дисків;
– виконати дослідження на наявність прихованих періодичностей тягового опору, поступальної швидкості та кінематичного режиму для визначення при яких кутах атаки та нахилу диска вони відсутні;
– дослідити стохастичні моделі швидкості розкладання рослинних решток, оброблених біодеструктором, в залежності від ступеня їх подрібнення та глибини загортання у ґрунт;
– провести техніко-економічну оцінку впровадження запропонованої конструкції дискатора.
Об’єкт дослідження – процес взаємодії сферичних дисків дискатора з рослинними рештками, обробленими біодеструктором, та ґрунтом.
Предмет дослідження – закономірності впливу кінематичних параметрів робочих органів дискаторів, які забезпечують якість загортання у ґрунт рослинних решток, оброблених біодеструктором.
Методи дослідження – у теоретичних дослідженнях застосовували методи теоретичної механіки та математичного аналізу. У експериментальних дослідженнях використовували методи для випробування ґрунтообробних машин, тензометрування, теорії планування експерименту з подальшою обробкою даних за допомогою математичних програм Statistica 8, Exel та Maple 9.
Наукова новизна отриманих результатів:
– уперше теоретично та експериментально узгоджені кінематичні режими і конструкційні параметри робочих органів дискаторів для загортання у ґрунт рослинних решток, оброблених біодеструктором;
– уперше виведено аналітичні залежності розкладання рослинних решток пшениці, оброблених біодеструктором, в залежності від глибини загортання та довжини рослинних решток, що визначає раціональні строки загортання стерні під різні культури;
– уперше отримано аналітичні залежності що описують вплив кута атаки (α) та кута нахилу (β) диска на його тяговий опір, кінематичний режим та якість загортання рослинних решток у ґрунт;
– набуло подальшого розвитку обґрунтування доцільності ефективності використання дискатора, який за один прохід виконує внесення біодеструктора на поверхню стерні та здійснює загортання рослинних решток у ґрунт.
Практичне значення отриманих результатів: методика розрахуноку конструкційних параметрів робочих органів дискаторів для загортання рослинних решток, оброблених біодеструктором, у ґрунт; енергетичні залежності та показники якості загортання рослинних решток у ґрунт, від кутів установлення дисків, які можуть бути використані під час проектування дискових агрегатів.
Матеріали теоретичних і експериментальних наукових досліджень передані у виробництво СТ ВФ «Агрореммаш» (м. Біла Церква) для розроблення технічного завдання та дослідного зразка на виготовлення машини для внесення біопрепаратів АГБЗ-4,5.
Особистий внесок здобувача. В опублікованих роботах, що написані в співавторстві, внесок автора полягає в наступному: автор зібрав інформацію про дискатори, присутні на вітчизняному ринку[12]; детально виклав проблему нових бактеріально-грибкових хвороб та методи боротьби з ними за допомогою біодеструктора [3]; провів польові дослідження, обробив експериментальні дані, отримав рівняння регресії та поверхні відгуку розкладання рослинних решток, оброблених біодеструктором, по місяцях [5]; провів лабораторно-польові дослідження та обґрунтував вибір стояків дискаторів для технології з внесення біодеструкторів [4,7,10]; написав алгоритм методики обробки експериментальних даних в польових умовах [11]. У виготовленні лабораторно-польових установок для визначення енергетичних залежностей та показників якості загортання рослинних решток у ґрунт, проведенні експериментальних досліджень [1,4,9]. Дослідження виконувались на базі УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого та СТ ВФ «Агрореммаш» (м. Біла Церква).
Апробація результатів досліджень. За темою дисертації виступав на міжнародних науково-технічних конференціях: «Технічний прогрес у сільськогосподарському виробництві» (ННЦ "ІМЕСГ" , Глеваха 2009-2013 р.); «Моделювання технологічних процесів в АПК» (ТДАТУ, Мелітополь, 2010 р.); «Техніко-технологічні аспекти в АПК» (УкрНДІПВТ, ім. Погорілого, 2011-2013 р.); «Инновационные технологии и техника нового поколения – основа модернизации сельского хозяйства» (ВИМ, Москва, 2011 р.).
Публікації. Результати досліджень за темою дисертаційної роботи опубліковані у 12-ти статтях, у тому числі у 10-ти фахових виданнях, 4 з яких опубліковані в іноземних виданнях, та опубліковано 1 монографію.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Дисертація викладена на 133 сторінках (основна частина), містить 76 малюнок, 23 таблиці та 5 додатків.