Введение к работе
Актуальность проблемы. Крупнейшим источником возобновляемого растительного сырья в сельскохозяйственном производстве является побочная продукция растениеводства (ППР). К ней относят солому и полову зерновых и зернобобовій культур,многолетних и однолетних-трав,стебли и корзинки подсолнечника,ботву свеклы,кар-j .тофел я, овощных и бахчевых культур,Масса производимой в стране "ППР составляет ЗСО...350млн.тонн в год и сопоставима с массой основной продукции растениеводства,а по содержанию і1 ней питательных веществ(Находящихся в трудноусвояемой форме,зачастую превосхо- дит последнюю.
Однако анализ практического положения указывает на низкую эффективность использования отходов растениеводстса.Так,например, солома,используемая на коры скоту.после переработки ее в ряде случаев не снижает себестоимости продукции животноводство,а зачастую удорожает ее. Стебельчатые отходы, оставляемые в поле в виде стернл и пожнчвнпх остатков,объемы которых по данным ряда авторов составляют от 32 до 55д, общего выхода нрзерновой части урожая, препятствуют работе почвообрабатывающих орудий,а неравномерная заделка их способствует накоплению неразложившейся органики ь пахотном слое и отрицательно влияет на урожай. Такое несоответствие между высоким уровнем исходной природной полезности и ценности побочной продукции растениеводства и реализацией их во многом определяется отсутствием системного,комплексного подхода к разработке взаимосвязанных технологий и технических средств многовари-антгіой утилизации етого цесуэса.
Актуальность темы исследований обусловлена необходимостью теоретического обобщения и разработки научных основ технологичес-к их и технических решений интенсификации использования растительных отходов в сельекохоаяйстьенном производстве с учетом природоохранных и ресурсосберегающих требований.
Настоящая работа выполнена в соответствии с заданиями целевой комплексной программы ШН'Г № 75 ог 12 марта 1975г. и № 550 от 19 декабря 1985г., координационными планами по проблемам 0.57.12.01 : 0.Ц.032, программами 06.01. и 06.03 на 1986-1990гг„ планами НИР СНМСХ и СГСХА.
Цр-ль работы.Разработать теоретические положения,методы,
технологии и технические средства полной и элективной утилизации побочной продукции растениеводства в сельскохозяйственном производстве:
оадачи исследования: -разработать модель системы рациональней утилизации.Ш1Р,действующую в условиях неопределенности производства и спроса и провести анализ ее работы в диапазоне от дефицита' реоурса до избытка его;
определить основные физико-механические свойства растительных отходов как' основания для усовершенствования известных и npt-ектирования новых машинных технологий и технических средств;
обосновать целесообразность и объемы резервирования страхового запаса ІИ?,разработать ресурсосберегающие технологии и технические средства закладки листостебельчатых материалов на длительное хранение;
разработать технологии,устройства и приспособления для . про-иьвод-ительной и качественной обработки химическими реагентами растительных отходов, используемых в корм скоту;
определить особенности гумификации растительных остатков в почве, установить технологические факторы и предложить технические решения, интенеифщируовде этот процесс;
разработать способы и устройства для определения целлюлозораэ-рушающей активности почвы и оценить по этому критерию методы к приемы утилизации ІііІР в земледелии и растениеводетвь;
- обосновать рациональные технологии использования растительных
отходов для борьбы с водной эрозией почвы и разработать техни
ческие устройства для нарезки водопоглощающих щелей и канав,
заполненных, растительными остатками: Установить их оптимальные
параметры и выявить факторы,определяющие результативность их
работы.
Объекты исследования. Технологические процессы утилизации FLIP в животноводстве и земледелии,технические средства для подготовки, приготовления и переработки стебельчатого сырья, а также взаимодействие растительных- отходов с рабочими оргодами машин и рабочими средами.
Методы исследования. В основу разрабатываемых процессов и технических средств положен подход, в соответствии с которым исследуемые объекты рассматривались как составные элементы единой системы комплексной утилизации растительных отходов. 4
Поставленные задачи решались методами системного анализа с использованием теории экономико-математического моделирования и теории вероятности. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственник: условиях с применением методик планирования экспериментов, методов имитационного моделирования объектов, с использованием тензометрической я осциллсгрэфичеа-кой аппаратуры, а также специальных приспособлений и устройств, разработанных нами. Для определения взаимодействия растительных отходов с рабочими органами и рабочими средами,решения других специфических задач разрабатывались частные методики.
Результаты исследований обрабатывались на ЭВМ методами математической статистики и использовались для получения расчетных уравнений.
Экономическая оценка эффективности рекомендуемых мероприятий велась в соответствии с ГОСТ 23?23-79, 23730-79.
Научную новиаку работа составляют:
математическая модель системы утилизации ППР, обеспечивающая в условиях неопределенности производства и спроса выбор вариантов оптимального распределения и использоъания растительных отходов между потребителями,установление объемов страхового запаса ППР и допустимого уроЕня затрат;
численные значения и характер изменения проницаемости листостебельчатых отходов для жидкостей и газов, ".тойкости к механической кольматации, водоудерживагащей способности и деформатив-ности материалов, насыщенных жидкостью;
критерий оценки уплотняющего воздействия ходовых аппаратов тракторов на листостебельчатуо массу с низкой несущей способ- . ностые,характер изменения нормальных напряжений по глубине уплотняемого слоя, численнце значения и характер усадки массы под нагрузкой в зависимости от интенсивности и продолжительности откачки воздуха из уплотаяемогс материала;
аналитическая зависимость между давлением уплотняющего органа .и параметрами формирующей камеры скирдовального агрегата, деформацией материала и его физико-механическими свойствами, а такие результаты графо-аналитического исследования прессовального аппарата поршневого пресс-подборщика;
математическая модель взаимодействия измельченных растительных частиц с частицами почвы, численные значения-и взаимосвязь технологических факторов, влищздае на интенсивность гумификация
растительных осіатков,оценка методов и приемов утилизации ПИР в земледелии по целлюлозоразрушющей активности почвы и способы оперативного определения последней;
- аналитическая зависимость процесса инфттрацш стока через систему "пористый заполнитель - почва" и расчет преаельных отложений твердого стока.
Новизна и полезность разработок подтверждены 15 авторскими свидетельствами на изобретения. Достоверность теоретических положений подтвердилась экспериментальной проверкой в лабораторных и полевых условиях,результатами проводэнных испытаний и продолжительной эксплуатацией в производстве.
Практическую ценность диссертации представляют: теоретические положения,рекомендации по итенсивному использования отходов растениеводства в сельскохозяйственном производстве и разработанная на их основе модель системы рациональной утилизации ІШР и программное обеспечение, ее; режим ускоренного уплотнения силосуемой массы в хранилищах ходовыми аппаратами тракторов , а т^кже режимы обработки растительные отходов,закладываемых на длительное хранение, обеспечивающие сохранность их кормовых качеств в течение 2 и более лет: технология и технические устройства для погружной обработки соломы щелочными растворами и поточной обработки уплотняемого материала жидким амгааком .'повішаю цие кормовые качества сырья в 1,5^-2,0 раза; рекомендации по природоохранному и ресурсосберегающему внесению в почву большх объемов растительных остатков, обеспечивающие рост урожайности с.-х. культур и повышение плодородия почвы;-способы оценки'биогенной активности почвы по ее целлюлозоразрушающей способности и конструкции.устройств для оперативного определения последней; технологии и технические средства для нарезки водопоглощающих щелей и поточной заделки их стебелматым заполнителем с заданными vih-фильтрациошшми свойствами,обеспечивающие улавливание и перевод в низлежацие слои почвы поверхностного стока ливневых и талых вод.
Реализация результатов исследований. Модель системы рациональной утилизации Ш1Р рекомендована ШС FCX РСФСР (1906г.) и НТС l-ь/СХ. Ставропольского крайисполкома (1905) к применению в зерново-скотоводчееккх хозяйствах Северного Кавказа,Центрально-чепнозвд-пой зони и Поволжья, вкличеча в Систему ведения сельского хозяйства Ставропольского края.
Технические требования к комбайновым измельчитзлям-разбрв-сывателя:л по обеспечению степени дробления и длины резки частиц приняты к реализации 1Ю"Гомсельмаш"(19в6).рассмотрены и приняты НТС ГСКВ ПСРостсельмаш" (1987),НТС ГСКБ по машинам для уборки зерновых культур и самоходных шасси і г.Таганрог,1900).
Техническая документация к прэсс-подборщику ПС-І.С на уст--ройстпэ для погружной обработки щелочными растворами соломы и приспособление для поточной обработки жидким аммиаком грубых кормов принята к реализации ФКТИкорммаш (г.круизе,1902),а рекомендованные режимы их работы успешно используются в ряде хозяйств.
Результаты исследований по устройству машины для нарезки и мульчирования щелей растительными отходами переданы Курскому филиалу ГСКБ"Одессапочвомаш" и реализованы совместно с ВШИЗиЖЗ при создании опытной партии машин.
Рекомендации по природоохранному и ресурсосберегающему внесению в почву больших объемов НЧУ одобрены НТС Ставропольского КУС.Х (1905),фидиалом проектно-технологического института "Кубаньгипрозем"(1287) и реализованы во мьогих с.-х. предприятиях.
Разработанный способ определения цг-ллялозоразруштоцей способности почвы широко применяется при пройдений НИР, а устроит ство для его выполнения выпускается ОКВ НЛ0"Нива Ставрополья".
Годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составил 25,02млн.рублей (в ценах 1990г.).
Апробация ра5оти.Основные положения диссертации доложены на научных конференциях ВЖІ979,1905,1990) ,ВШ1ТйМХХ( 1975,1931, 1905,1991),БсИ:ЖС1973,1930),С.-К.филиала ВЩД906),на Межвузовском семинаре заведующих кафедрами tr.Киев,1990) .Диссертация в полном объеме доложена и обсуждена на ученом совете Поволжского НИИ животноводства и кормопроизводства(1907),на научно-методической секции ВРС ВАСХНИЛ"Комплексная механизация растениезодства" (1907), на кафедре"СельскохозяГ'Ственнче машины для полеводства", РИСИСІ907),на НТС лаборатории зерноуборочных комплексов ВйМ (1909),в отдеяе механизации уборки ВНИПТКМЭСХ(1992), в отделе механизации ВШИОК (1994).
'В работе использованы отдельные материалы исследований, выполненных аспирантами А.М.Бруоневым, А.А.Кожуховым, ВЛ.Жура-вель,U.K.Сипко, Б.Г.Гордаекко совместно с автором и под его методическим руководством.
Публикации, иї-зтарнальг диссертации опубликованы в 54 печатных изданиях, в теп числе 3-х монографиях объемом 20,2 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделоЕ, общ/тх выводов, списка литературы,включающего 26? наименований, из них 30 на иностранных языках,и приложений. Основная часть диссертации содержит 370 страниц машинописного текста, включал 87 рисунков и 27- таблиц.
