Введение к работе
Актуальность темы исследования. В технологии возделывания сельскохозяйственных культур предпосевная обработка почвы является одним из главных её элементов. От высокого качества и своевременности проведения предпосевной обработки почвы зависят сохранение в почве влаги, выровненность поверхности поля, уничтожение сорняков и глубина посева возделываемых культур. Это особенно относится к посеву мелкосемянных культур (рапс, люцерна, клевер и др.), которые требуют мелкую заделку семян.
Признавая высокий уровень конструктивной разработки рабочих
органов и машин для предпосевной обработки почвы, следует отметить
имеющие место недостатки в показателях качества подготовки почвы к
посеву. Конструктивные параметры лаповых рабочих органов
культиваторов, в особенности стрельчатых универсальных и
рыхлительных, не позволяют производить обработку почвы без выноса влажных слоев почвы на поверхность поля. Они не обеспечивают требуемой дифференциации почвенной структуры в посевном слое, имеет место приживаемость срезанных сорняков после обработки. Поэтому возникает необходимость в разработке новых рабочих органов, обеспечивающих выполнение требований к предпосевной обработке почвы, в частности для мелкосемянных культур. В связи с этим, разработка и обоснование параметров культиватора для предпосевной обработки почвы с тросовым и катковым рабочими органами, которые обеспечивают условия для роста и развития мелкосемянных культур, является актуальной и требует практического решения.
Степень разработанности темы исследования. Вопросами
повышения эффективности предпосевной обработки почвы в разные годы
занимались многие ученые в нашей стране и за рубежом. Были
разработаны и успешно применяются на сельскохозяйственных
предприятиях культиваторы с различными конструктивными
параметрами. Они позволяют обеспечить обработку почвы в соответствии с агротехническими требованиями. Однако, для предпосевной обработки почвы под посев мелкосемянных культур, которые требуют качественной подготовки почвы, не было найдено эффективного технического решения. Поэтому данный вопрос требует детальной проработки.
Цель исследования – повышение эффективности предпосевной обработки почвы при возделывании мелкосемянных культур.
Гипотеза исследования. Обеспечить качественную предпосевную
обработку почвы при возделывании мелкосемянных сельскохозяй
ственных культур возможно применением комбинированного
культиватора с тросовым и катковым рабочими органами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
-
установить закономерности энергетических показателей поверхностной обработки почвы от конструктивных параметров культиватора с тросовым и катковым рабочими органами;
-
разработать расчетную схему для определения тягового сопротивления тросового и каткового рабочих органов комбинированного культиватора для предпосевной обработки почвы и обосновать его конструктивные параметры;
-
изготовить по обоснованным параметрам культиватор с тросовым и катковым рабочими органами, изучить его работоспособность, технологические и энергетические показатели и заложить полевые опыты по возделыванию мелкосемянных культур;
-
определить экономическую эффективность применения экспериментального культиватора на предпосевной обработке почвы в сравнении с традиционными способами предпосевной обработки.
Объект исследования: технологический процесс обработки почвы экспериментальным культиватором с тросовым и катковым рабочими органами.
Предмет исследования: закономерности качественных показателей обработки почвы экспериментальным культиватором и его тягового сопротивления при различных конструктивных параметрах.
Научная новизна
1. Установлены закономерности качественных и энергетических
показателей поверхностной обработки почвы от конструктивных
параметров культиватора с тросовым и катковым рабочими органами.
2. Обоснованы конструктивные параметры культиватора с тросовым
и катковым рабочими органами. Получено два патента на полезную
модель: «Почвообрабатывающее орудие» № 130188 и «Тросовый
культиватор для сплошной обработки почвы» № 147810.
3. Дана сравнительная экономическая оценка разработанного
культиватора.
Теоретическая и практическая значимость результатов исследо
вания. На основе теоретических и экспериментальных исследований
разработан культиватор с тросовым и катковым рабочими органами с
рациональными конструктивными параметрами, позволяющими
обеспечить качественную предпосевную обработку почвы со сравнительно невысокими энергозатратами, минимальным выносом влажных слоев почвы на поверхность поля и созданием посевного слоя с дифференцированием по плотности сложения.
Экспериментальный культиватор прошел испытания на опытном поле Института агроэкологии при участии Уральского испытательного
центра сельскохозяйственной техники (УИЦ СХТ) и рекомендован к производству.
Результаты исследований рекомендуется использовать
предприятиям-изготовителям сельскохозяйственной техники при
проектировании новых почвообрабатывающих машин. Разработки могут быть внедрены в производство в качестве дополнительного сменного модуля к блочно-модульным культиваторам разных модификаций при подготовке почвы под посев зерновых культур, в особенности мелкосемянных.
Методология и методы исследования. Исследования
технологического процесса предпосевной обработки почвы
культиватором с тросовым и катковым рабочими органами проводились
на основе законов земледельческой механики, агротехники,
математического моделирования, по стандартным методикам.
Положения, выносимые на защиту
-
Конструкция культиватора с тросовым и катковым рабочими органами с рациональными конструктивными параметрами.
-
Зависимости тягового сопротивления тросового и каткового рабочих органов от их конструктивных параметров.
-
Результаты экспериментальных исследований культиватора с тросовым и катковым рабочими органами, подтверждающие повышение его агротехнических показателей и снижение энергетических затрат при подготовке почвы к посеву (на примере возделывания ярового рапса).
-
Показатели экономической эффективности применения культиватора с тросовым и катковым рабочими органами при возделывании мелкосемянных культур.
Степень достоверности и апробация результатов
Результаты теоретических и экспериментальных исследований доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях Южно-Уральского ГАУ (ЧГАА) в 2010-16 годах. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 научных трудов, в том числе 3 в журналах, входящих в Перечень рецензируемых изданий. Получено 2 патента на полезную модель.
Работа отмечена золотой и бронзовой медалями на областной (г. Челябинск, 2016 г.) и региональной (г. Курган, 2016 г.) выставках научных разработок в сфере АПК.
Результаты диссертационной работы приняты для внедрения. Экспериментальный культиватор с тросовым и катковым рабочими органами включен в технологический процесс предпосевной обработки почвы под посев зерновых культур предприятием ООО «Агрофирма «Ильинка». Предприятием ООО «Челябинский компрессорный завод»
изготовлен опытный образец сменного модуля с тросовым и катковым рабочими органами для предпосевной обработки почвы.