Совершенствование процесса распределения твердого навоза многолопастными рабочими органами роторного типа

Как показывает научный и практический опыт земледелия урожайность сельскохозяйственных культур зависит от многих показателей. Доведение показателей плодородия почв до онтималыюго уровня — одно из условий получения высоких урожаев культур.

Одним из основных факторов повышения плодородия является внесение органических удобрений. Их рассматривают как средство обеспечения не только пищевого режима растений, но и регулирования интенсивности и объема малого биологического круговорота энергии в агроэкосистемах.

В начале 90-х годов объемы внесения органических удобрений в Рос-) сии составляли более 480 млн. т, т. е около 0,35 кг/м?. По данным государственных комитетов статистики в последние годы этот показатель снизился до уровня 50.60 млтт.т. (0,025 кт/м).

Для поддержания, бездефицитного баланса гумуса на поля нашей страны ежегодно необходимо вносить 85 0 млн .т органических удобрений, или в у. среднем 0,65−0,7 кг/м~. Для этого^необходимо располагать высокопроизводительной! техникой, обеспечивающей: выполнение работ с соблюдением требований агротехники и экологии. ¦

В настоящее время для внесения твердых-органических удобрений выгодно^ использовать двухфазную технологию с испол ьзов ан и ем роторных разбрасывателей удобрений, имеющих высокую производительность в сравнении скузовными* разбрасьшателями. При использовании данной технологии отсутствует жесткая связь между разбрасывателями и транспортными средствами, как по времени, так и по грузоподъемности.

Однако, широкое использование этого типа машин, до сих пор сдерживается высокой неравномерностью распределения удобрений.

Целью работы является повышение равномерности распределения твердого навоза рабочими органами роторного типа с горизонтальной осью вращения за счет выбора их рациональных параметров.

Объект исследования: процесс основного внесения твердого навоза, рабочими органами роторного типа.

Предмет исследования — закономерности изменения качественных показателей работы и энергопотребления рабочими органами роторного типа от их конструктивных и режимных параметров.

Методика исследований — аналитические исследования выполнены на основе математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторно-полевых и производственных условиях с использованием опытного образца разбрасывателя твердого навоза с рабочими органами роторного типа. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались статистическими методами с применением ЭВМ.

Научная гипотеза: разделение массы валка удобрений на несколько отдельных потоков при ее распределении роторными рабочими органами повысит качество их внесения.

Научная новизна заключается:

— в разработке математической модели процесса распределения-частиц удобрений многолопастными роторными рабочими органами, отличающаяся учетом конструктивных особенностей рабочих органов (количество рядов лопастей, радиус лопастей каждого ряда и угол их установки относительно радиального положения), относительного количества материала поступающего на лопасти роторов, что позволяет определить рациональные значения выше названных конструктивных параметров, обеспечивающих распределение удобрений соответствующее агротехническим требованиям;

— в разработке нового технического решения для реализации рациональных параметров многолопастных рабочих органов роторного типа;

— в теоретически установленных и экспериментально подтвержденных закономерностях процесса распределения частиц удобрений с учетом конструктивных особенностей и режимов работы многолопастных рабочих органов роторного типа.

Практическая значимость: реализация нового технического решения разбрасывателя твердого навоза с многолопастными-рабочими органами роторного типа (патентьъРФ'№ 2 222 883 и № 2 289 905) обеспечивает качественные показатели работы в диапазоне основных доз внесения твердых органических удобрений, соответствующие агротехническим требованиям.

Реализация результатов исследований. Работа выполнена согласно плану научно-исследовательских работ Воронежского ГАУ. По результатам исследований разработан, изготовлен и испытан в лабораторно-полевых и производственных условиях опытный образец разбрасывателя твердого навоза с рабочими органами роторного типа. Отдельные результаты, исследований используются в учебном процессе и дипломном проектировании студентами агроинженерного*факультета Воронежского ГАУ.

Достоверность научных положений подтверждается результатами лабораторно-полевых исследований, полученных с использованием измерительной аппаратуры при достаточном количестве повторностей опыта, обработкой опытных данных с использованием методов математической статистики и актом' проверки результатов исследований в лабораторно-полевых и производственных условиях.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета им. К. Д. Глинки (2002, 2008;2010 гг.). Опытный образец разбрасывателя удобрений демонстрировался на выставках: «Оптовая ярмарка продуктов питания» (2003 г.) и «АГРОСЕЗОН-2010. Современная техника и технологии в земледелии и животноводстве» (2010 г.).

На защиту выносятся:

— математическая модель процесса распределения частиц удобрений много лопастными роторными рабочими органами, отличающаяся' учетом конструктивных особенностей рабочих органов (количество рядов лопастей, радиус лопастей каждого ряда и угол их установки относительно радиального положения), относительного количества материала поступающего на лопасти роторов, и позволяющая определить рациональные значения выше названных конструктивных параметров, при различных секундных подачах удобрений на роторы;

— новое техническое решение для реализации рациональных параметров много лопастных рабочих органов роторного типа, обеспечивающих равномерность распределения удобрений в диапазоне основных доз внесения, соответствующее агротехническим требованиямзакономерности изменения качественных показателей процесса распределения удобрений с учетом конструктивных и режимных параметров много лопастных роторов.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в их числе 2 — в центральной печати, 2 патента на изобретения РФ, общим объемом 3,3 усл. п. л. (авторских 1,58 усл. п. л.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных источников (144 наименований) и приложений. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного" текста и включает 7 таблиц, 23 рисунка. Кроме того, содержит приложения на 39 страницах с 13 таблицами и 15 рисунками.

1. А. с. 1 741 637 СССР, МКИ5 А 01 С 3/06. Рабочий орган к разбрасывателю органических удобрений /Н. 3. Макеев, А. И. Аникеев, А. А. Романа-шенко, А. Н. Красноруцкий (СССР). — № 4 786 918/15- заявл. 30.01.90- опубл. 23.06.92, Бюл. № 23.-3 с.

2. А. с. 1 813 330 СССР, МКИ5 А 01 С 3/06. Разбрасыватель органических удобрений /Н. 3. Макеев, А. И. Аникеев, А. А. Романашенко, А. Н. Красноруцкий (СССР). № 4 932 353/15- заявл. 01.03.91-опубл. 07.05.93, Бюл. № 17.-3 с.

3. А. с. 397 145 СССР, МКИ3 А 01 С 3/06. Валкообразователь органических удобрений /3. Н. Козак, В. П. Кустарев (СССР). № 1 605 650/30−15- заявл. 30.12.70- опубл. 17.09.73, Бюл. № 37. — 2 с.

4. А. с. 740 177 СССР, МКИ2 А 01 С 3/08. Разбрасыватель органических удобрений /Н. 3. Макеев (СССР). № 2 717 382/30−15- заявл. 09.01.79- опубл. 15.06.80, Бюл. № 22.-4 с.

5. Валеев А. В. Методика расчета рабочих органов роторного типа / А. В. Валеев //Механизация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Рязанский сельскохозяйственный институт им. проф. П. А. Костычева. Рязань, 1966. -Вып. 14.-С. 182−186.

6. Вшжователь-разбрасыватель органических удобрений из кучсРУН-ФИВ. Паспорт № 668. — Берегово, Береговский опытно-экспериментальный завод, 1990.-20 с.

7. Варламов Г. П. Результаты испытания машин для внесения органических удобрений'/Г. П. Варламов //Тракторы и сельхозмашины. 1965. — № 7.-С. 26−28.

8. Василенко П. М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин /П. М. Василенко. К., 1960. — 283 с.

9. Ветмаер Я. Роторный навозоразбрасыватель /Я. Ветмаер //Техника в сельском хозяйстве. — 1961. № 9. — С. 84.

10. Внуков И. Новый рабочий орган к разбрасывателю удобрений РУН-15А /И. Внуков, Л. Холодова //Техника в сельском хозяйстве. 1971. — № 3. — С. 57.

11. Волков В. А. Приближенный расчет движения тел в сопротивляющейся среде /В. А. Волков //Труды Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ). М., 1959. -Вып. 24. -11 с.

12. Высоцкий П. Н. Исследование рабочего процесса роторного разбрасывателя удобрений /П. Н. Высоцкий, Н. 3. Макеев //Механизация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Курский сельскохозяйственный институт. — Курск, 1967.-Т. IV.-С. 21−35.

13. Гимейн С. М. Физико-механические свойства навоза /С. М. Гимейн //Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1962. — № 4. — С. 49−50.

14. Гиталов А. Набор машин для внесения навоза /А Гиталов, Н. Весна //Техника в сельском хозяйстве. 1965. — № 10. — С. 12−14.

15. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика /В. Е. Гмурман М-.: Высш.шк., 2003. — 479 с.

16. Горбунов М. С. Статистическая обработка, осциллограмм на приборах /М. С. Горбунов, В. П. Вяйзенен, Ю. П. Никонов //Вестник сельскохозяйственной науки. 1969: — № 9. — С. 94−100.

17. ГОСТ 28 718–90. Машины сельскохозяйственные и лесные. Машины для внесения твердых органических удобрений. Методы испытаний. — Введен впервыеввед. 1991;07−01. М.: Стандартинформ- 2005. — 9 с.

18. ГОСТ 53 056–2008. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценкиввед. 2009;01−01. -М.: Стандартинформ, 2009. -20с.

19. Григоренко Я. Разбрасыватель навоза /Я. Григоренко //Техника в сельском хозяйстве. 1960. -№ 5. — С. 85−86.

20. Дементьев А. И. Исследования роторного разбрасывателя органических удобрений: автореф. дис.канд. техн. наук /А. И. ДементьевСаратовский институт механизации сельского хозяйства им. М. И. Калинина. Саратов, 1965.-23 с.

21. Дементьев А. И. Технология работы и баланс мощности роторных разбрасывателей органических удобрений /А. И. Дементьев //Механизация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. Саратовского СХИ. Саратов, 1968. -С. 90−94.

22. Дементьев А. Организация работы роторных навозоразбрасывателей /А. Дементьев, А. Остроухов //Техника в сельском хозяйстве. — 1968. — № 6. С 66.

23. Догановский М. Г. К определению параметров роторных разбрасывающих механизмов /М. Г. Догановский, В. В. Рядных //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1965. — № 4. — С. 8−11.

24. Догановский М. Г. Механизация внесения удобрений /М. Г. Догановский, Е. В. Козловский. Л.: Колос, 1976. — 320 с.

25. Дроздов В. Как. улучшить внесение органических удобрений-на поля /В. Дроздов, А. Демиховский //Техника в сельском хозяйстве. 1968. — № 1. — С. 11−15.

26. Дубаков В. Повысить производительность навозоразбрасывателей /В. Дубаков //Техника в сельском хозяйстве. 1964. — № 2. — С.13−14.

27. Дьячков А. П. Математическое моделирование распределения удобрений многолопастными роторами /А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Механизация и электрификация сельского хозяйства, — 2008. — № 10. -С. 12−13,.

28. Дьячков А. Роторный разбрасыватель органических удобрений / А. Дьячков, А. Бровченко //Сельский механизатор. 2008. — № 2. — С. 13.

29. Дьячков А. П. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Особенности эксплуатации машинно-тракторного парка в условиях рыночных отношений» /А.П: Дьячков, М. Т. Золотых, C.B. Семынин. Воронеж: ВГАУ, 2009. — 53 с.

30. Евтухов Н. И. О качестве распределения органических удобрений роторным рабочим органом /Н. И. Евтухов, А. Ф. Попова//Труды Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства. — Свердловск, 1967.-T. VII.-С. 437−444.

31. Евтухов Н. И. Об энергетических" показателях открытых роторных метателей /Н. И. Евтухов //Труды Уральского научно-исследовательского инстатута сельского хозяйства (УралНИИСХ). Свердловск, 1967. — Т. VII. -С. 445−454.

32. Евтухов Н. И. Обоснование рабочих органов разбрасывателей органических удобрений /Н. И. Евтухов //Труды Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Свердловск, 1965. -Т. VI.-С. 536−554.

33. Евтухов Н. И. Теоретическое определение мощности, потребляемой роторным рабочим органом /Н. И. Евтухов // Труды Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства (УралНИИСХ). — Свердловск, 1965. Т. VI. — С. 555−560.

34. Еремеевский Е. Разбрасыватель органических удобрений /Е. Еремеевский, В. Платонов //Техника в сельском хозяйстве. 1966. — № 5. — С. 91−92.

35. Завалишин Ф. С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства /Ф. С. Завалишин, М. Г. Мацнев. — М.: Колос, 1982.-231с.

36. Затолокин А. В. О движении частицы в однородном поле силы тяжести и воздушной среды /А. В. Затолокин //Сборник статей научно-исследовательских работ по созданию сельскохозяйственных машин и их рабочих органов. Ростов-на-дону, 1972. — С. 43−47.

37. Иофинов С. А. Справочник по эксплуатации машинно-тракторного парка / С. А. Иофинов, Э П. Бабенко, Ю. А. Зуевпод общ. ред. С.А. Иофино-ва. М.: Агропромиздат, 1985. — 272 с.

38. Исрафилов Н. А. Исследование лопастного рабочего органа канаво-очистительных машин /Н. А. Исрафилов //Тракторы и сельхозмашины. — 1963.-№ 10.-С. 29−31.

39. Киров В1 С. Анализ деталей рабочего процесса вентиляторов бро-скового типа /В. С. Киров //Механизация и электрификация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Ленинградский сельскохозяйственный институт. — 1963. — Т. 93. С. 273−277.

40. Киров В. С. Повышение эффективности процессов внесения удобрений и химмелиорантов за счет оптимизации конструктивных и технологических параметров агрегатов: дис. д-ра, техн. наук: 05.20.01: защищена 26.06.97 /Киров В. С. СПб., 1997. — 378.с.

41. Киров В. С. Сельскохозяйственные машины: Лабораторный практикум /В. С. Киров, А. Ф. КошурниковПермск. с.-х. ин-т: Пермь, 1994. -207с.

42. Киров В. С. Статистическая модель процесса распределения твердых органических удобрений /В. С. Киров //Совершенствование конструкций и эксплуатации сельскохозяйственной техники в растениеводстве: Сб. науч. тр. /Пермский СХИ. Пермь, 1990. — С. 11−18.

43. Клименко Н. Внесение удобрений валкователем-разбрасывателем РУН-15Б /Н. КлименкоН. Корсун //Техника в сельском хозяйстве. 1975; -№ 10.-С. 6−9.

44. Колесников Н. П. Совершенствование технологии и технических средств внесения дефеката за счет выбора их рациональныхшараметров:. дис. .канд. техн. наук: 05.20.01: защищена25.03.04: утв. 2.07.04/Колесников.

45. Корн ев Ю. Разбрасыватель органических удобрений /Ю. Корнев //Техника в сельском хозяйстве: 1969. — № 4. — С. 71.

46. Кузнецов П. В. Навесной разбрасыватель удобрений РУН-15М /П. В. Кузнецов //Тракторы и сельхозмашины. 1964. -№ 4. — С. 30−31.

47. Кукибный А. А. Метательные машины /А. А. Кукибный. М.: Машиностроение, 1964.— 196 с.

48. Лосина Н: С. Выбор технологических схем и агрегатов для внесения органических удобрений /Н. С. Лосина, В. И. Пятаченко //Техника В’сельском хозяйстве. 1979. — № 2. — С. 14−16.

49. Марченко Н. М. Комплексная механизация приготовления и внесения удобрений /Н. М. Марченко, М. А. Литвинов, В. М. Верховский. М.: Колос, 1974.-400 с.

50. Марченко Н. М. Механизация внесения органических удобрений /Н. М. Марченко, Г. И. Личман, А. Е. Шебалкин. М.: ВО «Агропромиздат», 1990.-207 с.

51. Марченко Н. М. Состояние и основные направления механизации внесения органических удобрений /Н. М. Марченко //Научные основы механизации органических удобрений: Сборник статей. — М.: Колос, 1974. — С. 3−16.

52. Марченко Н. М. Технология и система машин для приготовления, транспортирования и внесения органических удобрений. //Вопросы дальнейшего ¦ развития химизации сельского хозяйства. — М.: Колос, 1971. — С. 298−305.

53. Механизация применения удобрений: Справочник агрохимика / И. К. Рябченко и др. -М.: Колос, 1982. 192 с.

54. Николай Е. Л. Теоретическая механика, /Е. Л. Николай. М.: Гос-техтеоретиздат, 1975. — Ч. И. — 347 с.

55. ОАО «ТАМБОВПОЛИМЕРМАШ». Сельскохозяйственное оборудование Электронный ресурс. /ОАО ТАМБОВПОЛИМЕРМАШ" Электрон, дан. — Тамбов: ОАО «ТАМБОВПОЛИМЕРМАШ», 2003 — Режим доступа: http://www.polimennash.tmb.ru/prod/razbras.htm, свободный. — Загл. с экрана.

56. ОСТ 70.7.2−82. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для внесения твердых органических удобрений. Программа и методы испытаний. Взамен ОСТ 70.7.2−74- введ. 1983;04−01. — М., 1983.-46 с.

57. Панев’Б. Н. Электрические измерения: справочник /Б. Н: Панев. -М.: Агропромиздат, 1987. 117 с.

58. Перов С. Авиационные газотурбинные двигатели в сельском хозяйстве /С. Перов //Техника в сельском хозяйстве. 1976. -№ 5. — С. 14−15.

59. Петров В. Роторный разбрасыватель органических удобрений /В. Петров, С. Проплеткин //Техника в сельском хозяйстве. — 1973. -№ 4. С. 90−91.

60. Размыслович И. Р. Сопротивление плуга с роторными, рабочими органами /И. Р. Размыслович, В. Я. Козловский //Научные труды Белорусского института механизации сельского хозяйства. Мн., 1968. — Вып. 11. -С. 13−21.

61. Рунчев М. С. Комплексная механизация внесения удобрений /М. С. Рунчев, Е. А. Губарев, В. И. Вялков. М.: Россельхозиздат, 1986. — 191 с.

62. Рядных В. В. О качестве распределения удобрений роторным разбрасывателем /В. В. Рядных //Тракторы и сельхозмашины. 1965. — № 10: -С. 27−29.

63. Рядных В. Как улучшить работу роторных навозоразбрасывателей /В. Рядных, В. Солодун //Техника в сельском хозяйстве. — 1969. № 3.C. 16−18.

64. Сергеев М: П. Обоснование параметров ротора разбрасывателя органических удобрений /М. П. Сергеев, Н. И. Евтухов//Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1966. — № 4. — С. 15−17.

65. Середенко Б. Машины для внесения органических удобрений /Б. Середенко, Н. Кононенко //Техника в сельском хозяйстве. 1961. — № 11. -С. 20−24.

66. Соколов В. М. Обоснование перспективных технологических процессов внесения органических удобрений /В. М. Соколов, Л. П. Ятченко //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1967. — № 9. — С. 18−22.

67. Справочник агронома (Центрально-Черноземный регион) / Г. В. Коренев и др.- под ред. Г. В. Коренева. Воронеж, 1996. — 314 с.

68. Справочник по планированию агропромышленного-производства ЦЧЗ. Часть 2 /К. С. Терновых и др.- под. ред. К. С. Терновых. Воронеж: Издательство «Истоки», 2003. — 280с.

69. Терентьев И. А. Исследование функциональных характеристик-навоза /Н. А. Терентьев //Техника в сельском хозяйстве. 1997. — № 6. — С. 3 Г-32:

70. Технология и технические средства для внесения органических удобрений /И. М. Марченко и др. -М.: Росагропромиздат, 1991. 190 с.

71. Турбин Б. Г. К анализу работы швырялки /Б. Г. Турбин, В. С. Киров //Механизация и электрификация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Ленинградский сельскохозяйственный институт. 1962. — Т. 88. — С. 149−153.

72. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений (методы исследований, приборы, характеристики) /ВИСХОМ. -М.: Колос, 1970. 423.

73. Хайлис Г. А. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных /Г. А. Хайлис, М. М. Ковалев. М.: Колос, 1994, — 169с.

74. Хальбаев С. Навесной роторный навозоразбрасыватель /С. Халь-баев //Техника в сельском хозяйстве. 1967. — № 3. — С. 79.

75. Чегодарь Н. Работа разбрасывателя РУН-15А /Н. Чегодарь //Техника в сельском хозяйстве. 1972. — № 2. — С. 10−11.

76. Чернова Т. В. Экономическая статистика: Учебное пособие / Т. В. ЧерноваТаганрогский гос. радиотехнический ун.-т. — Таганрог: ТРТУ, 1999. 140 с.

77. Эксплуатация машинно-тракторного парка: учеб. пособие для студентов вузов по агрономическим специальностям / А. П. Ляхов и др.- под ред. Ю. В. Будько. -Мн.: Ураджай, 1991. 336 с.

78. Kampf G. Theoretishe und experimentelle Untersuchungen an Wurf-gezlasen. VDI Forschungsheft 466, 1958.