Введение к работе
Актуальность темы. Производство продукции растениеводства является важнейшей составной отраслью экономики страны. Производство зерна - это основа создания продовольственного и фуражного фонда государства. В настоящее время увеличение валового сбора зерна неразрывно связано с интенсификацией производства сельскохозяйственной продукции. В связи с этим, современные технологии возделывания зерновых культур предусматривают многократные проходы тракторов и сельскохозяйственных машин по полю. Суммарная площадь следов достигает от 50 до 200 % площади обрабатываемого поля. Годовой недобор урожая зерновых в России в связи с чрезмерным воздействием на почву движителей современной техники составляет до 20...30 млн. тонн.
После прохода ходовых систем тракторов и сельскохозяйственных машин на поверхности поля остаются следы различной ширины до 0,8 м и их глубина достигает 0,12 м и более. Происходит уплотнение почвы ходовой системой тракторов, а наиболее интенсивно колесными движителями. Все это привело к тому, что по следам современной техники существенно возрос недобор урожая сельскохозяйственных культур как в год уплотнения (снижение эффективного плодородия), так и в последующие годы (снижение потенциального плодородия почв), ухудшились физико-механические и эколого-биологические характеристики почв, повысилось сопротивление обработки.
Большой вклад в работу по исследованию следообразования и снижения негативного воздействия движителей МТА на почву внесли работы Аникина А.С., Бондарева А.Г., Горячкина В.П., Качинского Н.А., Кацыгина В.В., Кононова А.М., Летошнева М.Н., Медведева В.В., М.Н., Небогина И.С., Нигуса Э.Ю., Орды А.Н., Пигулевского М.Х., Русанова В.А., Садовникова А.Н., Сапожникова П.М., Седова М.В., Слюсаренко В.В., СудаковаА.В., Цыбулько В.Г., и др.
Попытки снижения негативного воздействия движителей МТА на почву были и раньше, но перспективным направление снижения негативного воздействия движителей на почву является рациональное распределение массы трактора по осям и снижение количества проходов по полю. Этого можно достичь путем использования комбинированных агрегатов позволяющих выполнять несколько сельскохозяйственных операций за один проход.
Работа проводится в соответствии с комплексной темой №7 НИР Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова «Повышение эффективности использования мелиоративных земель и обеспечение реконструкции оросительно-обводнительных систем», раздел 7.4 «Разработать экологически совместимые почвощадящие ходовые системы, рабочих органов сельскохозяйственных и мелиоративных машин».
Цель работы – снижение уплотняющего воздействия движителей комбинированного машинно-тракторного агрегата осуществляющего посев с внесением минеральных удобрений за счет снижения количества проходов по полю и равнозначного распределения массы трактора по осям.
Объект исследований – процесс взаимодействия пневматического колеса с почвой при проходе движителей МТА.
Предмет исследований – закономерности снижения воздействия движителей МТА на физико-механические свойства почвы, уплотнения и деформации почвы, повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
Методики исследований. Для достижения поставленной цели и решения комплекса задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования выполнялись на основе известных положений, законов земледельческой механики и математического анализа. Предусматривала разработку теоретических положений по определению глубины следа и коэффициента сопротивления качению колесного движителя при разной нагрузке на оси и обоснованию конструктивно-компановочной схемы установки устройства для внесения жидких минеральных удобрений на остове базовой машины посевного агрегата.
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях по специальным методикам отраслевых и государственных стандартов на испытание сельскохозяйственных машин. В исследованиях применялись типовые измерительные средства и аппаратура. Обработка результатов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ.
Научная новизна работы заключается в решение вопроса снижения негативного воздействия движителей комбинированного посевного агрегата на почву совмещающего сев с внесением минеральных удобрений путем снижения количества проходов по полю и равнозначного распределения массы трактора по осям, анализе и обобщении теоретических положений, экспериментальных исследований, в результате которых установлены:
– аналитические зависимости, описывающие изменение глубины следа и коэффициента сопротивления качению в результате прохода колесного движителя с учетом сгруживания почвы перед колесом;
– закономерности влияния количества проходов и нагрузки на оси колесных движителей на плотность почвы с учетом ее сгруживания перед колесом;
– закономерности влияния конструктивно-технологических параметров бака с минеральными удобрениями и его координации на распределение массы трактора по осям;
– влияние нормы внесения минеральных удобрений и длины гона на производительность комбинированного посевного агрегата с равнозначным распределением массы трактора по осям.
Практическая ценность. Полученные зависимости позволили разработать новую конструктивно-технологическую схему комбинированного посевного агрегата с устройством для внесения жидких минеральных удобрений, позволяющую сохранить плодородие почвы за счет снижения количества проходов по полю и рационального распределения массы трактора по осям. Использование нового посевного агрегата позволило по сравнению с набором машин по серийной технологии возделывания зерновых культур (посев трактор ЛТЗ-155+3СЗ-3,6 и внесение удобрений МТЗ-80+ОТМ-2) снизить плотность почвы на 14,5 %, твердость почвы на 16,5 %, глубину следа на 24,5 %, расход топлива на 6,3 %, а так же повысить урожайность яровой пшеницы по следам движителей до 1,8 ц/га.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены теоретическими исследованиями, выполненными с применением математических методов и обработанных с помощью современных средств вычислительной техники; лабораторно-полевыми испытаниями в ОАО «Нива-Ленптицепром» и СХА «Березовская» Базарно-Карабулакского района Саратовской области; высокой сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены, обсуждены, апробированы и получили положительную оценку:
– на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского ГАУ в 2002-2006 г.г.;
– на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Самарской ГСХА в 2004-2005 г.г.;
– на VII Губернской выставке достижений в области сельскохозяйственного производства п.Усть-Кинельский в 2004 г.;
– на VII Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» ВВЦ, Москва, 2005 г.;
– на расширенном заседании кафедры “Мелиоративные и строительные машины” в 2007 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 научных работах, в том числе одна статья в журнале поименованном в «Перечень …» ВАК РФ, 7 в сборниках научных работ, из которых 4 работы – без соавторов. Общий объем публикаций составляет 2,5 п.л., из которых 1,8 п.л. принадлежит лично соискателю.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов по работе, списка литературы и приложений. Работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 43 рисунка и приложений. Список используемой литературы включает в себя 169 наименований, из них 16 – на иностранном языке.
