Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ ... 13
Зональные особенности и достигнутый уровень производства кукурузы на силос в Северном Казахстане 13
Влияние технической обеспеченности на своевременность и качество выполнения работ при производстве кукурузы 15
Воздействие движителей МТА на почву и влияние уплотнения почвы на урожайность кукурузы 27
Постановка проблемы 32
Пути повышения эффективности производства кукурузы 34
Оптимизация параметров МТА - фактор обеспечения свое- 36 временности выполнения работ
Методы уменьшения уплотняющего воздействия движите- 42 лей МТА на почву ,
1.6. Зарубежный опыт возделывания кукурузы 44
1.7. Основная гипотеза, задачи исследований и программа работ ... 46
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА КУКУРУЗЫ 49
Системные принципы исследования и разрешения проблемы .... 49
Концепция построения технологического комплекса машин для производства кукурузы 55
Выбор критериев оценки эффективности использования сельскохозяйственной техники 63
Морфологический анализ системы 67
Исследование связи управляемых факторов с технологическими результатами производственного процесса 72
Параметры МТА - уплотняющее воздействие на почву-технологические потери 72
Рабочая скорость — распределение растений в рядке — технологические потери 74
Параметры и режимы работы прополочных МТА -точность вождения - технологические потери 78
2.5.4. Сроки выполнения работ—количество, качество и цена продукции. 80
Экономико-математическая модель использования технологического комплекса машин для производства кукурузы на силос 85
Общая методика исследований 88
Глава 3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
МАШИН ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УБОРКИ УКУРУЗЫ 95
3.1. Обоснование эксплуатационных параметров МТА для
возделывания кукурузы 95
3.2. Обоснование организационного метода выполнения уборочных работ.. 112
Глава 4. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
РАБОТЫ ШИРОКОЗАХВАТНЫХ АГРЕГАТОВ 116
Разработка приспособлений и обоснование приемов настройки пневматических высевающих аппаратов сеялок СУГГН-8 116
Влияние точности распределения растений в рядке на созревание початков и питательную ценность силоса 118
Обоснование способов повышения прямолинейности движения посевными и точности обработки рядков прополочными эшелонированными агрегатами 121
Обоснование визирного устройства для вождения посевных агрегатов 122
Обоснование способов повышения точности обработки рядков пропашных культур прополочными эшелонированными агрегатами.... 130
4.3.2.1. Обоснование визирного устройства для вождения агрегатов
на междурядных обработках пропашных культур 130
4.3.2.2. Обоснование расположения культиваторов и блокировки
навесок в эшелонированном агрегате 145
Глава 5. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОЧИХ
ОРГАНОВ СИЛОСОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА 160
Обоснование компоновочной схемы комбайна 160
Обоснование кинематических и геометрических параметров мотовила 161
Обоснование кинематических и геометрических параметров мотовила по условию исключения излома початков 164
Обоснование кинематических и геометрических параметров мотовила по условию исключения излома стеблей 168
4
5.2.3.Обоснование геометрических параметров мотовила по усло
виям исключения захвата стеблей с транспортера жатки и очистки ре
жущего аппарата 170
5.3. Обоснование режима подачи стеблей в измельчитель комбайна 176
Скорость движения транспортера 176
Исследование процесса разворота стеблей на транспортере
при прямоточно-поперечной подаче 179
Разворот стебля на неподвижной поверхности 180
Разворот стебля на движущемся транспортере 184
Разворот стебля ударом по комлю 189
5.4. Экспериментальные исследования геометрических и кинемати
ческих параметров мотовила 193
Глава 6. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА ТЕХНОЛОГИИ И
КОМПЛЕКСА МАШИН ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И УБОРКИ
КУКУРУЗЫ. 197
Воздействие ходовых аппаратов МТА на почву и влияние ее уплотнения на урожайность кукурузы 197
Эксплуатационно-технологические и энергетические показатели работы посевных агрегатов 209
Эксплуатационно-технологические показатели бороновальных агрегатов 214
Эксплуатационно-технологические и энергетические показатели работы прополочных агрегатов 216
Агротехнические, эксплуатационно-технологические и энергетические показатели широкозахватного силосоуборочного агрегата 219
Глава 7. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И
ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТОК В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ
ПРОИЗВОДСТВО 225
Синтез «проблеморазрешающей» системы 225
Влияние состава технологического комплекса машин на структуру машинно-тракторного парка хозяйства , 227
Внедрение разработок в производство 228
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 229
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 232
ПРИЛОЖЕНИЯ 265
Введение к работе
В научном докладе Казахского научно-исследовательского института экономики и организации АПК указывается, что в переходный период к рыночной экономике с 1991 по 1997 год в аграрном секторе Республики Казахстан поголовье КРС снизилось наполовину*. По данным академика Г.А. Ка-лиева, приведенным в книге «Аграрная реформа в Казахстане; история, современность, перспективы»**, производство мяса на душу населения сократилось за эти годы на 48%, молока - на 36% и оказалось ниже порогового уровня продовольственной безопасности страны.
В связи с этим программой развития сельскохозяйственного производства, разработанной МСХ РК***, на ближайшую перспективу предусматривается стабилизация с последующим ростом основных видов сельскохозяйственной продукции растениеводства и животноводства. Работа по наращиванию поголовья КРС уже активно ведется в северных областях РК.
Известно, что повышение эффективности животноводческих ферм возможно при условии обеспечения их первоклассными кормами. В.И. Особов в статье «Первоочередные задачи по техническому обеспечению кормопроизводства»**** отмечает, что из-за скармливания некачественных и несбалансированных кормов потенциальная продуктивность животных используется на 50-60%.
* Калиев Г.А., Сатыбалдин А.А., Григорук В.В, и др. О мерах по выходу агропромышленного комплекса из экономического кризиса/научный доклад. - Алматы, КазНИИЭО АПК. - 1998
** Калиев Г.А. Аграрная реформа в Казахстане: история, современность, перспективы. -Алматы: РНИ «Бастау». - 1998
*** Государственная агропродовольственная программа Республики Казахстан на 2003-2005 годы.-Астана, 2002
**** Особов В.И. Первоочередные задачи по техническому обеспечению кормопроизводства. - В кн.: Проблемы машиностроения для животноводства и кормопроизводства/Яр. ВНИИКОМЖ, вып. 18-19. - М, 1994
Научные исследования и передовой опыт производства доказывают, что в условиях Северного Казахстана сбалансированный корм для КРС должен обязательно включать силос, приготовленный из кукурузы с початками. По данным ВИМ*, в структуре кормов на перспективу силос будет занимать 30-35%. Аналогичный прогноз дает Казахский институт зернового хозяйства им. А.И. Бараева. Сохранение высокой доли кормов из кукурузы имеет стратегическую перспективу.
Так, О. С. Марченко в статье «Состояние и перспективы технического обеспечения кормопроизводства»** свидетельствует о том, что из-за нехватки кормов скоту и птице расходуется до 70% валового сбора зерна.
Конкурентоспособность продукции животноводства в значительной мере зависит от стоимости и рентабельности получения кормов. А в условиях диспаритета цен на продукцию сельского хозяйства и сельхозмашиностроения стоимость кормов определяется в основном затратами на использование техники при их производстве. Н.В. Краснощекое в статье «Повышение производительности машинных агрегатов - приоритетное направление технической политики в АПК»*** отмечает, что сокращение затрат на получение сельскохозяйственной продукции зависит от инженерной науки, при этом решение этого вопроса возможно на основе резкого увеличения производительности (часовой выработки) агрегатов. Особую актуальность приобретает задача повышения производительности при производстве кукурузы на силос в степных районах целинного земледелия, где основные операции по возделыванию выполняются агрегатами на базе пропашных тракторов МТЗ-80 и 8-рядной системы машин.
* Анискин В.И., Антышев Н.М. и др. Перспективные технологии растениеводства и развитие тракторного парка/Техника в сельском хозяйстве. - 2002, № I
** Марченко О.С. Состояние и перспективы технического обеспечения кормопроизводства/Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1999, № 12
***Краснощеков Н.В. Повышение производительности машинных агрегатов -приоритетное направление технической политики в АПК/Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2002, №1
7 Технологический комплекс машин на базе тракторов тягового класса 1,4,
эффективно используемый на небольших по размерам полях в условиях Кубани, НЗ России, Украины и Беларуси, не обеспечивает своевременного и качественного выполнения работ в условиях северного региона Казахстана, характеризующихся средней площадью полей 360-400 га и длиной гона 1800-2000 м. Применение технологического комплекса на базе маломощного трактора на больших по размерам площадях стало тормозом для получения первоклассных кормов в достаточном объеме. Этот вывод подтверждается данными Н.В. Краснощекова в статье «Повышение производительности машинных агрегатов - приоритетное направление технической политики в АПК». Он отмечает, что усредненная мощность трактора в сельском хозяйстве России составляет 75 л.с., в США- 200 л.с, при этом уровень нестабильности сбора зерновых в России - 70%, а в США - 10%.
Таким образом, назрела необходимость повышения производительности и эффективности использования технологического комплекса машин для производства кукурузы на силос. Решение этой задачи на посеве и обработках междурядий обеспечивается путем повышения рабочих скоростей движения или увеличения ширины захвата МТА.
Однако увеличение производительности МТА на возделывании за счет повышения рабочих скоростей не обеспечивает эффективности механизированного процесса производства кукурузы на силос за счет ухудшения качества выполнения работ и переуплотнения почвы движителями тракторов. Увеличение ширины захвата МТА не обеспечивает эффективности из-за существенного увеличения потерь на междурядных обработках. Кроме того, повышение производительности труда на возделывании обостряет сезонность выполнения работ в уборочном периоде.
Таким образом, сложилось противоречие между необходимостью повышения эффективности производства кукурузы на силос и результативностью возможных способов ее реализации в степных районах целинного земледелия. Ситуация усугубляется тем, что машинно-тракторный парк хо-
8 зяйств работает за пределами амортизационного срока и требует обновления.
В связи с этим изыскание технологических и технических решений повышения эффективности механизированного процесса производства кукурузы на силос в степных районах целинного земледелия является актуальной проблемой, вытекающей из потребности сельскохозяйственного производства.
Решение этой проблемы в данной работе позволит своевременно произвести переоснащение хозяйств техникой, эффективно работающей в рыночных условиях.
Работа выполнена согласно заданиям ГКНТ 051.12.02.03.И «Создать и освоить производство сцепки 2-3 машинной»; ГКНТ 051.12.02.02.И «Создать и освоить производство трактора гусеничного класса 3 с увеличенным клиренсом», О.С.Х. 71.02.04.Д1 «Разработать нормативную документацию по применению тракторов общего назначения на возделывании пропашных культур», хоздоговору с Госагропромом КазССР «Разработать технологию и технические средства на основе гусеничных тракторов класса 4-5 для возделывания и уборки кукурузы на силос и влажный зерновой корм», программе «Научное обеспечение АПК РК» заданиям 03.03.И «Доработать и внедрить машинную технологию возделывания кукурузы для производства корнажа и силоса в условиях Северного Казахстана», 05.03.0IT «Разработать технологии и средства механизации для возделывания и уборки кормовых культур».
Цель исследования - повышение эффективности механизированного процесса производства кукурузы на силос в степных районах целинного земледелия.
Объект исследования — механизированные процессы возделывания и уборки кукурузы на силос.
Предмет исследования - закономерности функционирования МТА при выполнении технологических процессов и взаимосвязи факторов, обуславливающих эффективность механизированного процесса производства кукурузы на силос.
Методика исследований - основой исследования являлся системный
подход к решению поставленных задач, основанный на методах исследования
сложных систем, закономерностях развития механизированных процессов, причинно-следственного анализа влияния факторов на эффективность производства сельскохозяйственной продукции. При проведении исследований использовались методы экономико-математического моделирования, математического анализа, теории вероятностей, законов механики, планирования экспериментов, математической статистики, лабораторные, экспериментальные исследования и производственные испытания.
Научная новизна — обоснована концепция повышения эффективности процесса производства кукурузы на силос широкозахватными агрегатами с гусеничными тракторами.
Установлены системообразующие факторы и их влияние на эффективность функционирования комплекса машин для производства кукурузы на силос.
Дано комплексное обоснование параметров машин и компоновочных схем их агрегатирования с учетом движения по постоянной технологической колее
Разработаны технологические основы повышения прямолинейности вождения посевными и точности обработки рядков прополочными широкозахватными агрегатами,
Обоснованы параметры широкозахватного кормоуборочного комбайна и разработан процесс прямоточно-поперечной подачи стеблей в измельчитель.
Новизна технических решений защищена шестнадцатью авторскими свидетельствами и патентами на изобретение.
На защиту выносится
Методология проектирования технологического комплекса машин для производства кукурузы на силос при ограниченности технического потенциала и трудовых ресурсов в условиях рискованного земледелия.
Способы и технические средства управления качеством работы широкозахватных агрегатов технологического комплекса машин.
Практическая ценность и реализация результатов исследований
Разработан комплекс машин, обеспечивающий повышение производительности труда при возделывании и уборке кукурузы на силос в 1,5-2,2 раза, позволяющий увеличить продуктивность культуры до 25%.
По результатам проведенных исследований разработаны исходные требования на:
модернизированную полунавесную сцепку СН-75 (Госагропром СССР, 1987, заявка Р-24/13);
полунавесную сцепку СН-14 к трактору Т-4А для агрегатирования навесных машин (Госагропром КазССР, 1990 г.);
трактор гусеничный тягового класса 3 для возделывания пропашных культур (высококлиренсная модификация трактора общего назначения класса 3) (Госагропром СССР, 1987 г., заявка Р-11.9);
- широкозахватный прицепной силосоуборочный комбайн КС-5,б
(НАЦАИ, МСХ РК, 1998 г.);
- прибор поштучного определения высева семян кукурузы (НАЦАИ,
МСХ РК, 1997 г.).
Результаты проведенных исследований рекомендованы к внедрению ведомственной комиссией ВО ВАСХНИЛ и АПК Костанайской области (1986 г.), ведомственной комиссией Госагропрома КазССР, ВО ВАСХНИЛ и АПК Костанайской области (1989 г.), НТС АПК Челябинской обпасти (1988 г.).
Разработаны рекомендации по использованию тракторов общего назначения на возделывании пропашных культур, одобренные НТС Госагропрома СССР (1986 г.), НТС АПК Челябинской области (информация о передовом опыте, 1989 г.)
Результаты исследований по обоснованию комплекса машин для реализации технологии производства кукурузы переданы Национальному академическому центру аграрных исследований при разработке материалов технической политики и программы машиностроения РК.
Результаты исследований по совершенствованию структуры тракторного парка одобрены коллегией областного управления сельского хозяйства (Кос-
танай, 1997 г.), республиканским совещанием МСХ РК (Костанай, 2000 г.).
Полунавесная сцепка СН-14, силосоуборочный комбайн КС-5,6, визирные устройства для вождения посевных и прополочных широкозахватных агрегатов, прибор поштучного определения высева семян «Маис» включены в Систему технологий и машин для комплексной механизации растениеводства РК на период до 2005 г.
Опытные образцы полунавесной сцепки СН-14 и прицепного силосоуборочного комбайна КС-5,6 прошли Государственные приемочные испытания на Павлодарской (1990 г.) и Костанайской (1998 г.) МИС с рекомендациями к освоению производством.
Материалы исследований использованы НПО «Целинсельхозмеханиза-ция» при изготовлении опытных партий полунавесных сцепок СН-14 и приспособлений для настройки высевающих аппаратов пневматических сеялок СУПН-8, визирных устройств для вождения посевных агрегатов, устройств для вождения агрегатов на междурядной обработке силосных культур, приборов поштучного определения высева семян и стендов для проверки системы сигнализации и контроля высева семян «Кедр»; областным управлением сельского хозяйства Костанайской области в программе курсов повышения квалификации главных специалистов хозяйств; научно-производственными системами «Корма» Костанайской области и «Кукуруза» Целиноградской области при внедрении мероприятий возделывания кукурузы по зерновой технологии на силос с использованием разработанных устройств и приспособлений; ПО «Целинсельмаш» (г. Целиноград) при выпуске опытных партий сцепок СН-14; ГСКБ по гусеничным пахотным тракторам (ВгТЗ) при обосновании набора машин к гусеничному трактору класса 3 для возделывания и уборки пропашных культур.
Гусеничный трактор класса 3 высококлиренсной модификации выпускается Волгоградским тракторным заводом мелкими сериями. Технология возделывания кукурузы на силос широкозахватными агрегатами на базе гусеничных тракторов общего назначения тягового класса 3-4 внедрена в 54 хозяйст-
12 вах Костанайской, Целиноградской, Актюбинской, Кокчетавской и Челябинской областей. Внедрение мероприятий возделывания кукурузы по зерновой технологии на силос через научно-производственные системы с использованием разработанных приспособлений осуществлено в 51 хозяйстве Костанайской области на площади 22965 га и в 25 хозяйствах Целиноградской области на площади 6500 га.
Апробация работы. Результаты исследований представлены на рассмотрение и одобрены на:
- научно-технических конференциях ЧГАУ (1985-1988, 1995, 1998,
2002 гг.);
Всесоюзных совещаниях по проблеме использования тракторов общего назначения на возделывании пропашных культур (СКФ В ИМ, Армавир, 1986,1989 гг.);
НТС секции механизации и президиума КАСХН, бюро Национального академического центра аграрных исследований РК (Алматы, 1992-2000 гг.);
- Международной научно-практической конференции КазНИИЗиПП
(Астана, 2001 г.).
Публикации. Опубликовано 70 печатных работ, в том числе 16 авторских свидетельств и патентов. Основные положения диссертации опубликованы в центральных журналах: "Тракторы и сельхозмашины", "Механизация и электрификация сельского хозяйства", "Кормопроизводство", "Земледелие", республиканских издательствах ВО ВАСХНИЛ, РНИ «Бастау», трудах ЧИМЭСХ, ВИМ, ЦелинНИИМЭСХ и др.
Диссертация состоит - из введения, семи глав, общих выводов, приложений. Работа представлена на 376 страницах машинописного текста, из них на 172 страницах изложен текст работы, на 45 страницах помещены 73 рисунка, на 14 страницах 38 таблиц, на 33 страницах приведен список литературы, включающий 375 источников. Приложения приведены на 112 страницах.
