Новости

Вместе мы добьемся большего

Учредители, члены правления и устав ПСКК

Составы первичных организаций

Материалы конференций ПСКК (отчеты, заявления, обращения, решения)

Статьи

Премии, дипломы, грамоты

Презентация, балы

Рекламный буклет



        660049, Красноярск, проспект Мира, дом 82, СибГТУ, офис Ц-6, ПСКК
тел/факс (3912) 66-03-98,
тел. 21-67-58
E-mail: mediasecret@list.ru



   

Доклад
по результатам НИР профессора кафедры
«Сельскохозяйственные и мелиоративные машины»
ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»
Вишнякова Анатолия Степановича

Vishniakov_img

Основной задачей АПК страны является полное удовлетворение потребностей населения собственными продуктами питания, а перерабатывающей промышленности – сырьем.
Федеральными программами стабилизации и дальнейшего развития аграрного сектора России предусматривается в ближайшие годы увеличить ежегодные валовые сборы зерна до 100 млн. т. в год, а в перспективе (2015…2017 гг.) довести урожайность зерновых культур до среднемировых показателей (2.7…3 т/га) и стабилизировать производство зерна на уровне 150…170 млн.т.

Наряду с зерновой проблемой программами предусматривается и увеличение производства овощей. Для удовлетворения потребностей населения в овощах необходимо ежегодно производить 17,5…18 млн.т. витаминной продукции, в то время как сейчас их производство находится на уровне 11…12 млн.т.
Решение этих проблем требует технологического перевооружения на базе энерго- и ресурсосберегающей техники нового поколения, существенное повышение качества выполняемых ими процессов и создание необходимых условий для полного раскрытия потенциала урожайности возделываемых культур на всех этапах их роста и развития, в том числе и на посеве. В настоящее время потенциал урожайности сортов с.-х. культур используется лишь на 50…80%.
Научно-исследовательской работой, выполняемой под руководством Вишнякова Анатолия Степановича, предусматривается «Разработать многофункциональную почвообрабатывающе-посевную машину для возделывания с.-х. культур. Работа выполнялась по плану НИР Красноярского агроуниверситета по заданию 09.02.06 и включена в межведомственный координационный план СО РАСХН на период 2006…2010 гг. по заданию IХ. 01.02.01.«Обосновать и разработать комплексы конкурентоспособных технических средств нового поколения для машинных технологий производства зерновых культур, выращивания овощей в открытом грунте и улучшения лугопастбищных угодий.
Универсальные многофункциональные машины заменяют определенный набор однооперационных машин, выполняющих тот же объем работ. Материалоемкость многофункциональных машин в 1,5…2 раза ниже однооперационных. Известно, что стоимость машины, расход ГСМ, затраты труда и средств на ремонт и техническое обслуживание находится в прямой зависимости от ее массы.
Многофункциональные машины должны отвечать требованиям энерго- и ресурсосбережения, иметь несложную конструкцию, быть надежными в эксплуатации, а в их рабочих органах отсутствовать узлы и детали со сложной технологией изготовления. При этом желательно обслуживание и ремонт осуществлять при минимальной обеспеченности хозяйств ремонтным оборудованием, и не требует высокой квалификации обслуживающего персонала.
Предъявленным выше требованиям в большей степени отвечает конструкция многофункциональной почвообрабатывающее-посевной машины, разработанной нами на кафедре с.-х. машин Красноярского агроуниверситета при участии Красноярского НИИСХ.
Многофункциональная почвообрабатывающе-посевная машина предназначена для выполнения различных операций поверхностной обработки почвы, рядового посева зерновых, посева и междурядной обработки овощных культур и трав. Этой машиной можно поверхностно вносить туки с последующей заделкой их почвообрабатывающими машинами. Благодаря быстрой ее переналадке на различные сельскохозяйственные операции значительно  увеличивается годовая загрузка и повышается эффективность МППМ. Использование машины с тракторами 14 и 20 кН обеспечивает выполнение всех операций в лучшие агротехнические сроки не только в фермерских, и кооперативных хозяйствах, но и в крупных акционерных обществах, где природно-климатические условия не позволяют выполнять эти операции широкозахватными агрегатами.

В зависимости от настройки многофункциональной машины можно выполнять следующие операции:

  1. Ранне-весеннее боронование зубовыми боронами. При этом бороны типа «зиг-заг» соединяются попарно с помощью поперечных ваг, а последние присоединяются к раме машины через специальные понизители.
  2. Равномерный рассев минеральных удобрений перед основной обработкой почвы и безрядковый посев зерновых культур.
  3. Рядовой и широкорядный посев семян зерновых и пропашных культур.
  4. Подрезание сорняков и рыхление верхнего слоя почвы при сплошной (паровой) или междурядной обработках почвы. При этом используются рабочие секции с четырехзвенными параллелограммными механизмами (рабочие секции производственных культиваторов-растениепитателей), на которых устанавливаются, в зависимости от вида операции, стрельчатые плоскорежущие, стрельчатые универсальные лапы и лапы-бритвы.
  5. Рыхление почвы на глубину до 0,16 м при сплошной и междурядной обработках почвы с использованием долотообразных рыхлительных лап.
  6. Уход за пропашными культурами (картофель, овощные и др.) с применением окучников, лап отвальчиков, прополочных и ротационных боронок, игольчатых дисков, подкормочных ножей и приспособления ППР, используемого при возделывании пропашных культур по астраханской технологии.
  7. Рыхление почвы рабочими органами чизельного культиватора.
  8. Поверхностное прикатывание почвы с использованием различного вида катков.
  9. В случае использования энергетического средства с передней и задней навесками комплектуются комбинированные агрегаты различных назначений.

Отличительной особенностью машины является использование простых по конструкции и недорогих по стоимости узлов и деталей. Для ее изготовления требуется стандартный прокат: металлический лист, уголок, швеллер и т.д. Большую часть узлов и деталей можно не только отремонтировать в любом хозяйстве, оснащенном минимальным набором ремонтного оборудования, но и изготовить заново. Следовательно, использование МППМ позволяет значительно сократить затраты материальных и денежных средств по сравнению с однооперационными машинами. По нашим расчетам, материалоемкость этой машины в 1,8 раза меньше по сравнению с набором однооперационных машин, выполняющих такой же объем работ.
Все перечисленные операции выполняются с использованием, как известных рабочих органов, так и принципиально новых. К последним можно отнести высевающие аппараты и сошники, используемые при работе машины в вариантах зерновой и овощной сеялок. Высевающие аппараты и сошники являются основными рабочими органами любой посевной машины, и от их работы зависит качество посева с.-х. культур, которое в значительной степени определяет их урожайность.
Одним из важных требований, предъявляемых к высевающим аппаратам сеялок, является их универсальность. Выполнение этого требования позволяет высевающему аппарату осуществлять высев семян, отличающихся как по физико-механическим свойствам (размер, форма, состояние поверхности, коэффициент трения и др.), так и по нормам высева. При этом оценочные показатели его рабочего процесса должны соответствовать агротехническим требованиям, утвержденным соответствующим отраслевым стандартом.
Недостаточная универсальность конструкций существующих высевающих аппаратов привела к тому, что производственные посевные машины разделяются на зерновые, зернотравные, льняные, кукурузные и др. Такая значительная разномарочность посевной техники обусловливает ее высокую материалоемкость, что отражается на стоимости отдельной машины и противоречит существующей тенденции энерго- и ресурсосбережения в АПК.
В последнее время одним из перспективных направлений в совершенствовании высевающих аппаратов, работающих с использованием нового принципа дозирования равномерного потока семян, являются вибрационные высевающие аппараты.
Рабочий процесс такого аппарата основан на том, что сыпучий материал, находящийся в состоянии вибрации, приобретает новые, не присущие ему ранее свойства. Они проявляются в том, что в сыпучем материале уменьшаются силы трения и сцепления, а частицы во время колебаний приобретают подвижность, и по физико-механическим свойствам становятся похожими на вязкую жидкость, а следовательно, обладают «текучестью». Эта особенность обеспечивает равномерное истечение семян через высевные отверстия, размеры которых исключают его свободное истечение при отсутствии колебаний.
Высевающий аппарат, рабочий процесс которого основан на принципе вибрации, требует проведения широких экспериментальных исследований. В процессе этих исследований определяются его оценочные показатели.
Оценочные показатели рабочего процесса высевающего аппарата разделяются на количественные и качественные.
Количественные показатели оцениваются двумя критериями. Первый из них характеризуется коэффициентом средней неравномерности высева семян отдельным высевающим аппаратом, а второй коэффициентом неустойчивости общего высева семян всеми высевающими аппаратами. В связи с тем, что в вибрационном аппрате его выполняют отдельные высевные отверстия, то и названные коэффициенты относятся к высевному отверстию или отверстиям.
Согласно ГОСТ коэффициент средней неравномерности высева семян отдельными высевающими отверстиями не должен превышать ­­­­­­­­­­­- для зерновых 6%, зернобобовых 10% и трав 20%, при этом все коэффициент неустойчивости общ его высева семян отверстиями  (он характеризует стабильность по количеству семян в течении длительного времени) должен быть в два раза меньше, по сравнению с первым.
Количественные оценочные показатели вибрационного аппарата определялись в лабораторных условиях при его работе на разных режимах. Эти режимы отличались между собой амплитудно-частотными характеристиками и уровнем семян в высевающем устройстве.
В результате теоретических исследований колеблющегося слоя семян различных культур были определены:
- математические модели, описывающие движение семенного материала при его колебаниях в замкнутом объеме и определены условия равномерности «истечения» семян через калиброванные высевные отверстия вибрационного аппарата;
- математические модели, учитывающие влияние на равномерный процесс высев семян амплитудно-частотных характеристик и уровня семян в высевающем устройстве, а также диапазон их изменения.
Для проведения экспериментальных исследований с определением эффективных режимов работы различных конструкций вибрационных аппаратов при высеве семян зерновых и овощных культур были разработаны и изготовлены лабораторные установки, оснащенные необходимым оборудованием.
В результате лабораторно-полевых исследований вибрационного высевающего аппарата и экспериментальной сеялки, оснащенной ими (как вариант многофункциональной машины) можно отметить следующее:
Теоретическими и экспериментальными исследованиями обоснованы оптимальные режимы вибрационных высевающих аппаратов параметры которых обеспечивают высев семян различных с.-х. культур, удовлетворяющий агротехническим требованиям:
- частота и амплитуда колебаний вибрационного аппарата со штанговым высевающим устройством при высеве зерновых культур соответственно равны 9Гц и 6мм, угол наклона штанги в пределах 2…6 градусов, ширина высевных отверстий 10 мм при регулируемой длине до 30мм;
- частота колебаний и угол поворота цилиндра вибрационного аппарата с цилиндрическим высевающим устройством соответственно равны 9Гц и 9 градусов при уровне семян в цилиндре 35мм. Ширина высевных отверстий должна оставлять 0,7…1,2 от длины семян высеваемых культур.
- частота и амплитуда колебаний вибрационного аппарата с лотковым высевающим устройством при высеве семян зерновых, зернобобовых культур соответственно равны 9Гц и 6мм, при уровне семян в лотке 70…100мм, ширина высевных отверстий 10…14мм в зависимости от длины семян, максимальная длина отверстий должна быть 25…30мм;
- частота и амплитуда колебаний вибрационного аппарата с лотковым высевающим устройством при высеве семян овощных культур соответственно равны 9Гц и 8мм (при высеве семян свеклы и огурца) 4…5мм при высеве мелких семян (морковь, редька и др.), ширина отверстий 3…4мм для мелких семян и 8мм для крупных, максимальная длина отверстий 15…20мм.
На оптимальных режимах работы вибрационных аппаратов с различными высевающими устройствами обоснована возможность регулирования нормы высева семян в широком диапазоне за счет изменения длины высевных отверстий.
При высеве туков была установлена прямопропорциональная зависимость среднего их расхода через высевное отверстие от его длины. Для каждой длины определялись коэффициенты Н и Нпр. При увеличении длины эти коэффициенты снижались и при средней номе их высева на гектар составляли 3,4 и 0,5%.
По результатам исследований вибрационного аппарата с лотковыми высевающими устройствами были получены зависимости среднего расхода семян через высевное отверстие от частоты и амплитуды колебаний лотков и уровней в них семян. Анализ данных показывает, что на расход семян в большей степени влияет частота колебаний, чем амплитуда. Увеличение уровней семян в лотке снижает  расход их через высевное отверстие.
Для прямоугольных высевных отверстий получены зависимости между их длиной и расходом семян. Для всех семян они подчиняются прямопропорциональному закону, что дает возможность регулировать норму высева семян в широком диапазоне ее изменения.
В соответствии с разработанными целевыми функциями, оценочные показатели качества работы вибрационных аппаратов позволили, сравнении с катушечными устанавливаемыми на зерновых и овощных сеялках последнего поколения путем высева семян на движущуюся ленту установить качественные показатели различных аппаратов.
Равномерность распределения семян вибрационными аппаратами на 5-ти сантиметровых участках рядка имеет более низкие значения коэффициента вариации интервалов между соседними семенами. При высеве семян зерновых культур вибрационным аппаратом коэффициент вариации интервалов в 1.6….1,85 раза, а овощных и трав в 1,35 …1,5 раза меньше по сравнению с катушечным аппаратом.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований вибрационных высевающих аппаратов реализованы в конструкции машины, работающей в вариантах зерновой и овощной сеялок, конструктивные схемы которых выбраны на основе анализа целевых функций, морфологического анализа и современных тенденций развития с.-х. машин.
Машина комплектуется разработанным необходимым набором рабочих органов, позволяющих путем несложной переналадки выполнять около десяти технологических операций по обработке почвы, посеву зерновых и трав разбросным и рядовым способами, рядовой посев овощных и других культур, возделываемых широкорядным и ленточным многострочным способами и междурядную обработку при уходе за пропашными культурами.
Конструкция машины отвечает требованием энерго- и ресурсосбережений, а ее компоновочная схема блочно-модульному принципу функционирования.
Лабораторно-полевые испытания машины в варианте рядовой зерновой сеялки с вибрационными высевающими аппаратами показали ее преимущества в сравнении с серийной сеялкой С3-3,6А. При одинаковой норме высева семян равномерность распределения растений после всходов в рядках, характеризуемая коэффициентом вариации интервалов между ними. Прибавка урожая для экспериментальной сеялки составила 0,28 т/га.
Экономическая эффективность, определенная на базе целевых функций, от использования машины в варианте зерновой сеялки, по сравнению с серийной СЗ-3,6А составила 13 477 руб. в год, энергетический доход 1134 МДж/га при сроке окупаемости машины 3,12 года, а коэффициент  конкурентоспособность ее на рынке аналогичных машин достаточно высока. При сравнении агрегатов СЗ-3,6А и экспериментального, снижение материалоемкости экспериментального образца составило 43,12%, снижение энергоемкости 32,16%.

Результаты проведенных научных исследований позволили разработать и создать многофункциональную почвообрабатывающе-посевную машину для крестьянских (фермерских) хозяйств, эффективность которой в вариантах зерновой и овощной сеялки подтверждена заключениями ведущих институтов системы РАСХН РФ и ведущими хозяйствами Красноярского края. Новизну технических решений подтверждают 16 патентов РФ на изобретения, как самой машины, так и ее отдельных узлов. По результатам научных исследований опубликовано более 60 научных и методических работ, которые стали основой для успешной защиты двух кандидатских и докторской диссертаций, а в настоящее время являются основой для дальнейшего развития данной тематики и подготовки двух диссертаций, расширяющих возможности данного направления.       
Универсальная почвообрабатывающе-посевная машина в различных вариантах ее использования представлена на рисунке.

 

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕ-ПОСЕВНАЯ МАШИНА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

 

1

2

Машина в варианте
бороновального агрегата

 

Машина в варианте
культиватора

3

4

Машина в варианте зерновой сеялки

Машина в варианте
овощной сеялки