Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире растет потребность в натуральному волокну, в частности, в хлопковом волокне. На сегодняшней день более, чем в 25 странах мира производится и выполняется первичная обработка хлопкового волокна. В настоящее время одной из актуальных проблем хлопковой промышленности является усовершенствование технологических машин с учетом современных требований, разработка рабочих органов и передач технологических машин на научной основе и внедрения их в промышленность. «В этой отрасли в США, Китае, Индии, Бразилии и других государствах достигнуты определенные успехи, а также особое внимание уделяется эффективности производства в хлопковой промышленности и усовершенствованию технологических машин и оборудований в целях обеспечения конкурентоспособности продукции» '.
В Республике Узбекистан осуществляются широкомасштабные мероприятия по совершенствованию технологических процессов в хлопковой промышленности и созданию высокоэффективных агрегатов и машин. В этом отношении проведены ряд научно-исследовательских работ, в том числе по разработке автоматических систем управления режимов работы технологических машин хлопковой промышленности и контроля качества продукции, созданию новых приводных механизмов рабочих органов с целью обеспечения высокой производительности, обоснование их технологических параметров и режимов работы.
В мировой практике особое значение имеет совершенствование техники хлопковой промышленности путем создания новых передач, влияющих на качественные показатели хлопкового волокна. В связи с этим, осуществление целенаправленных научных исследований по направлениям, включающим разработку новых эффективных конструкций ременных и цепных передач с переменным передаточным отношением, обоснование законов движения, интенсифицирующих необходимые технологические процессы и разработка для этого оптимальных приводных механизмов, разработка эффективных конструкций рабочих органов, позволяющих повышение производительности и получение хлопкового волокна высокого качества, считается одним из важных задач. Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность темы данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-4761 от 27 октября 2015 года «Об образовании холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт» и Постановлении Кабинета Министров №70 от 3 апреля 2007 года «О программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочистительной промышленности на 2007-2011 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является создание новых эффективных схем приводных механизмов рабочих органов технологических машин хлопковой промышленности, обоснование параметров, обеспечивающих получение высокого качества хлопкового волокна.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
создано устройство очистки от пыли рабочего органа машины разрыхлителя, а также усовершенствованы рабочий орган и барабан бунтораз-боршика;
созданы новые схемы конструкции приводных механизмов, обеспечивающие необходимые законы движения рабочих органов технологических машин хлопковой промышленности;
разработаны методы определения натяжений в ременных передачах для передачи движения в различных схемах передачи движения;
получены законы движения рабочих органов с учетом рекомендованных новых схем передач в составе технологических машин хлопковой промышленности;
экспериментальным методом определены законы движения и нагрузки рабочих органов, также выполнено обоснование рациональных параметров технологических процессов, обеспечивающих качество волокна.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты проведенных научных исследованный по теме докторской диссертации «Создание рациональных схем и методы расчета параметров приводов основных технологических машин хлопковой промышленности» состоят в следующем:
1. Разработаны и рекомендованы новые эффективные схемы приводных механизмов технологических машин (сепаратор хлопка, сушильный барабан, агрегат очистки хлопка от мелкого и крупного сора и линтерные машины) хлопковой промышленности. Созданы новые эффективные конструктивные схемы отдельных рабочих органов сепаратора хлопка, агрегата для очистка хлопка от крупного и мелкого сора и линтерных машин.
2. Рекомендована новая конструкция ременной передачи с переменным передаточным отношением, имеющей составной с упругим элементом эксцентричный натяжной ролик для применения в передаточных механизмах технологических машин.
3. Рекомендован аналитический метод расчета натяжения в передачах с вертикальным и горизантальным разположснисм растяжимого и нсрастяжимого ремней. Получены выражения, показывающие связь натяжения ремня от параметров передачи. На основе их анализа можно констатировать следующее: увеличение растяжимости материала ремня приводит к уменьшению напряжения; облегчает равномерное распространение натяжения между ветвями ремня; трение ремня характеризуется формой поперечного сечения ремня и вектором реактивной силы давления в условиях контакта; определены закономерности движения шкивов от натяжного ролика ременной передачи, отношения диаметров ведущего и ведомого шкивов.
4. Для технологических машин хлопковой промышленности кинематический анализ ременной передач с переменным передаточным отношением выполнен аналитическим методом и определены выражения для угловой скорости всдушего шкива. Определены угловая скорость, угловое ускорение ведомого шкива ременной передачи с ППО, законы изменения передаточного отношения в зависимости от эксцентриситета и радиуса натяжного ролика. Построены графики амплитуд угловой скорости ведомого шкива передачи в зависимости от эксцентриситета и радиуса натяжного ролика, определены закономерности уменьшения колебаний угловой скорости и передаточного отношении с увеличением радиуса натяжного ролика; определены математические выражения, позволяющие найти предварительное натяжение и коэффициент скольжения ремня ременной передачи с ППО привода.
5. Разработаны расчетные схемы для систем (сушильный агрегат, регенератор хлопка, пильный джин, волокноочиститель, линтерная машина), имеющие усовершенствованный привод технологических машин хлопковой промышленности, также получены математические модели, выражающие законы движения рабочих органов. Получены законы движения, угловой скорости и крутящего момента при нагрузке ротора электродвигателя на основе численного решения уравнений.
6. Составлены расчетные схемы и получены математические модели усовершенствованных приводных механизмов регенератора хлопка, пильного джина, волокноочистителя, линтерных машин с учетом механической характеристики электродвигателя, ременных передач с ППО и сопротивления хлопка.
7. Определены закономерности изменения колебания угловых скоростей вращающихся масс в зависимости от моментов инерции колковых барабанов. Для очистительной машины от мелкого сора рекомендованы наиболее приемлемые значения:
J, = (0,02-0,026)Яис2; J, = (0,32-0,35)Яис2; J, = (0,27-0,30)Яис2
8. Для обеспечения соответствующих коэффициентов неравномерности угловой скорости рекомендован упругий коэффициент ременных передач (350-450) Нм/рад.
9. В результате применения предлагаемых передаточных механизмов для технологических машин хлопковой промышленности получены следующие данные испытаний:
- в сушильной машине по рекомендуемой схеме привода по отношению существующей: влагоотбор увеличен на 1,2%; очистительный эффект повысился в среднем на 4,1...4,5%; снизились отходы волокна в среднем на 0,45-0,5%;
- в усовершенствованном сепараторном устройстве по отношению к сепаратору СС-15А поврежденные семена и части волокнистых семян уменьшились почти в два раза, выделение мелких и крупных сор увеличилось на 2,3%;
- в приводе очистительной секции от мелкого сора, установив ременную передачу для каждого колкового барабана отдельно при использовании соответствующих эксцентричных натяжных роликов по отношению к существующей схеме, эффективность очистки увеличилась на 5,1%, сумма отходов и дефектов волокна уменьшилась на 0,23%, механическое повреждение семян снизилось на 0,1%;
- при применении рекомендуемых цепных передач, щеточных валиков, конструкции колосников относительно существующего варианта достигнуто повышение очистительного эффекта на 16,34%, повреждаемость семян снизилась на 1,46%, количество свободных волокон на хлопке уменьшилось в 2 раза. Ресурс привода увеличился почти в два раза.
- в пильном джине с цепной передачей и облегченным пильным цилиндром по отношению к существующей машине количество поврежденных семян уменьшилось на 0,03%, колибинированные пороки волокон снизились на 0,08%. Часть семян с волокном снизилось на 0,02%, если производительность увеличилась за час на 18 кг, то и выход волокна за час повысился на 1,18%;
- по результатам испытаний агрегата с рекомендованным для очистителя волокна 1ВПУ облегченным пильным цилиндром и имеющего цепную передачу с составной звездочкой по отношению к существующей машине в рекомендованном варианте уменьшились сумма отходов и дефектов на 0,215%, в том числе мелкие отходы на 0,008%, крупные отходы на 0,195%, поврежденные семена на 0,0105%;
- в результате применения рекомендованной ременной передачи с ППО в приводе ворошителя линтерной машины относительно существующей линтерной машины 5ЛП уменьшились опущенность семян на 1,9%, механическое повреждение семян на 0,7%, отходы в составе пуха и массовое количество целых семян на 0,5%. По отношению к пуха производительность увеличилась до 4,3 кг/час, выход пуха повысился на 0,4%. Общая годовая экономическая эффективность усовсршенствованых приводов составила 124 млн 914тысяч сумов.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Известно, что площадь пригодных к посеву земель на земном шаре составляет 3 млрд. 278 млн. га, или 22 % всей площади суши. В мире разной степени деградации (ветровая и водная эрозия, засоление и т.д.) подвержены почти 2 млрд, га почв, из них 12,2 % приходится на засоленные почвы. В регионе всего посевная площадь составляет 4306,7 тыс. га, из них общая площадь засоленных земель достигает 2045,1 тыс. га.
Для возделывания растениеводства на засоленных землях, из-за необходимости промывки солей в зависимости от степени засоленности почвы проводят промывные поливы нормой 900-1500 м3/га. При этом особое значение имеет предотвращение физического испарения почвенной влаги и увеличения плотности пахотного слоя из-за промывного полива и воздействия подготавливающих почву к посеву агрегатов. С этой точки зрения в республике проводятся комплексные мероприятия по предотвращению повозможности физического испарения почвенной влаги и увеличения плотности пахотного слоя за счет усовершенствования технологии и технических средств для предпосевной обработки почвы на засоленных землях со снижением при этом энергии и материально-технических ресурсов, повышением производительности труда.
Обзор технологии и технических средств предпосевной обработки почвы показал, что создание на основе исследований системы «Комбинированная машина - почва - технологический процесс подготовки почвы к посеву» ресурсосберегающей комбинированной машины, подготавливающей посевной фонд за один проход агрегата, является перспективным направлением в развитии техники и технологии предпосевной обработки почвы. Применение в конструкциях таких машин ротационных рабочих органов из-за их преимуществ имеет приоритетное значение.
В связи с этим являются актуальными исследования, направленные на совершенствование системы предпосевной обработки почвы, снижение расходов энергии и материально-технических ресурсов, повышение производительности труда, улучшение технологических процессов предпосевной обработки почвы и создание технических средств для их осуществления.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит для реализации задач, определенных Постановлением Президента Республики Узбекистан от 21 мая 2012 г. за №ПП-1758 «О Программе дальнейшей модернизации, технического и технологического перевооружения сельскохозяйственного производства на 2012 -2016 годы».
Целью исследования является разработка технологии и технических средств предпосевной обработки засоленных почв в рамках системы «Комбинированная машина - почва - технологический процесс подготовки почвы к посеву».
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработаны технологические схемы и конструкции комбинированных машин, осуществляющие усовершенствованную технологию предпосевной обработки засоленных почв в рамках системы «Комбинированная машина -почва - технологический процесс подготовки почвы к посеву»;
впервые разработаны механико-математические модели, увязывающие параметры и режимы работы ротационного, снабженного ножами с эквидистантной траекторией движения, и пассивного, установленного в один ряд с перекрытием, рабочих органов комбинированной машины с качественными показателями и взаимодействие этих рабочих органов с почвой;
впервые разработаны принципиальные схемы и конструкции новых рабочих органов для разрушения комков с принципом работы, основанным на использовании направленной концентрации напряжения;
впервые определены аналитические зависимости, устанавливающие рациональные значения параметров комбинированной машины и её рабочих органов, производящих обработку почвы с эквидистантным перемещением вершины зоны деформации;
определены закономерности изменения качественных и энергетических показателей комбинированных машин в зависимости от скорости движения и параметров их рабочих органов.
Заключение
Разработка усовершенствованной системы подготовки почвы к посеву и технических средств её осуществления, повышающих производительность труда, улучшающих количественные и качественные показатели и снижающих энерго- и материалоемкости технологических процессов обработки почвы, является актуальной научной проблемой. Разработанные механико-технологические основы и математические модели, отражающие связи количественных и качественных показателей подготовленной под посев почвы с рациональными технологическими схемами комбинированных машин и формами, параметрами и режимами работы их рабочих органов, заложили научные основы проблемы и позволили решить практические задачи последней.
Проведенными исследованиями получены следующие научные результаты:
1. На основе анализа механики процесса предпосевной обработки почвы разработаны научно-технические основы, позволяющие решить проблемные вопросы системы «Комбинированная машина - почва - технологический процесс подготовки почвы к посеву» системным подходом с учетом всех факторов, влияющих на конструктивно-технические и эксплуатационнотехнологические показатели разрабатываемых комбинированных машин и их рабочих органов. Их практическое применение позволило, с одной стороны, определить рациональную технологическую схему предпосевных комбинированных машин, а с другой - получить механико-математические и расчетные модели, увязывающие параметры и режимы работы рабочих органов с показателями их работы.
2. Исследования влияния вида рабочих органов и их взаимного расположения в технологической цепочке, а также вида привода ротора на эффективность работы технологической схемы комбинированных машин с ротационными рабочими органами позволили разработать принципиальные схемы и конструкции комбинированных машин, осуществляющие влаго-, энерго- и ресурсосберегающую технологию обработки засоленных почв. При этом рациональной технологической цепочкой расположения рабочих органов для комбинированных машин с принудительным приводом ротора является: пассивный рабочий орган => ротор => кожух и фартук-выравниватель => уплотнительный каток, а для бесприводных: ведущий ротор => пассивный рабочий орган => ведомый ротор => выравнивающий-уплотняющий каток.
3. На основе исследования процесса деформации засоленных почв с поверхностными трещинами, образующимися после промывных поливов, установлено следующее. Когда глубина и расстояние между этими трещинами меньше, чем глубина обработки, деформация почвы происходит с минимальными затратами энергии, а образующиеся при этом комки имеют наименьшие размеры. Между тем для повышения эффективности деформации почвы с поверхностными трещинами необходимо:
- деформацию ограниченных трещинами почвенных блоков произвести рабочими органами, предотвращающими их отрыв или сдвиг по основанию;
- исключить при обработке почвы вероятности попадания ограниченных трещинами почвенных блоков за пределы зоны контакта рабочих органов.
4. Разработанные на основе методов аналитической механики, механики материалов и теорий подобия расчетно-экспериментальные модели процесса разрушения комков позволили установить основные факторы, влияющие на степень разрушения комка: величина и скорость приложения нагрузки, размер площади контакта и конфигурация направления напряжения. При этом эффективное разрушение почвенных комков происходит при их лобовом контакте с рабочим органом, создающим концентрацию напряжения по двум и более взаимно пересекающимся плоскостям.
5. Исследования процесса взаимодействий отброшенной ротором почвы с кожухом позволили определить условие эффективного предотвращения повторного воздействия ножей ротора на обработанную почву, которое обеспечивается при угле между направлением вектора скорости отброшенного ротором потока почвы и касательной, проведенной к кожуху через точку пересечения с ним направления вектора упомянутой скорости, больше, чем 90°. Это условие наиболее полно удовлетворяется разработанной формой профиля поверхности кожуха, центр кривизны которой лежит на окружности ее построения, а вектор радиуса кривизны в любой точке -перпендикулярно к касательной, проведенной через эту точку.
6. Разработанные научно-технические основы системы «Комбинированная машина - почва - технологический процесс подготовки почвы к посеву» и методологическая структура проведения данного исследования позволили научно обосновать и разработать технологические и технические решения, осуществляющие новые технологические приемы обработки почвы и принципы работы рабочих органов, в том числе:
пассивный рабочий орган, производящий полудеблокированное рыхление почвы и имеющий возможность установки в один ряд с перекрытием. Производимое пассивным рабочим органом полудеблокированное рыхление повышает степень крошения почвы на 10,8— 16,8% и снижает энергозатраты на 23,3-26,5%;
ротор, снабженный ножами с эквидистантной траекторией движения. Новый технологический прием ротационной обработки с эквидистантным перемещением вершины зоны деформации почвы снижает потери влаги на 1,1-3,0% и улучшает степень крошения почвы на 7,6-8,1%;
фартук-выравниватель, работающий совместно с кожухом ротора в режиме клапана, срабатывающего при образовании перед ним призмы волочения объемом, большим чем у оптимальной. Принцип работы, заложенный в конструкцию фартука-выравнивателя и кожуха ротора, позволяет за счет оптимизации объема призмы волочения, образующейся перед фартуком-выравнивателем, предотвратить сгруживание почвы, следовательно, повторное воздействие ножей ротора на сгруживаемую почву, тем самым снижает энергозатраты и повышает качество обработки почвы;
технические решения, повышающие эффективность работы катка:
- путем сбалансирования нагрузок секции катка на почву;
- за счет установки тяговой штанги, соединяющей каток с рамой машины, горизонтально или с наклоном вниз, чем с наклоном вверх;
- за счет смещения точки приложения силы, создаваемой нагрузочным механизмом в противоположную от точки подвеса тяговой штанги сторону.
7. Разработанные математические модели, а также уравнения регрессии, полученные по назначенным величинам основных уровней и интервалов варьирования факторов, адекватно описывают исследуемое факторное пространство и позволяют определить рациональные значения параметров, отвечающих критериям эффективности функционирования разработанных в ходе исследований рабочих органов комбинированных машин, т.е.:
- для пассивного рабочего органа, снабженного асимметричной лапой: Ьк(л)= 235 мм и Ьк(п) = 175 мм; /(рп) = 48°; у™ = 34°; ад = 38°; Д, = 25°; Д - = 23°36’; 1д =210 мм; V„= 1,7-2,2 м/с;
- для ротора, снабженного ножами с эквидистантной траекторией движения: гр = 180 мм; Ьсд = 200 мм; Z„ = 3 шт.; (Лх = 6°38’; &2 = 24°15’ и а3 = 38°4’; 0)р= 51,49 рад/с; V„= 1,7-2,3 м/с;
- для кожуха ротора и фартука-выравнивателя: гп = 370-380 мм; 1кф = 200-220 мм; г, = 130-150 мм и Pv<) = 350-375 Н/м;
- для катка: гкт = 180 мм; ан = 0°- (-5°); аяж. = 0°.
8. Внедрение разработанных по результатам исследований технологических и технических решений вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в отрасли механизации сельского хозяйства и способствует обеспечению сокращения затрат труда на 2,54 чел-ч/га, экономии топлива на 4,68 кг/га и энергии до 112,73 МДж/га, снижения металлоемкости до 7,66 кг/га.
Таким образом, на основе теоретического обобщения и практической реализации изложенных в диссертации новых научных положений решена крупная научная проблема разработки технологических и технических средств усовершенствованной системы «Комбинированная машина - почва -технологический процесс подготовки почвы к посеву», направленной на обеспечение подготовки посевного фона на засоленных землях с энерго-, ресурсосбережением за один проход агрегата и имеющей важное народнохозяйственное значение.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мировых масштабах обретает большое значение обеспечение повышения производительности машин и оборудования, используемого для переработки сельхозяйствснной продукции, снижения энергопотребления, улучшения качества и обеспечения безопасности производимой продукции.
С момента обретения республикой независимости в целях обеспечения потребности населения в зерне сегодня по сравнению с 1991 годом выращивается в 10 раз больше зерна (в 2015 году более 8 млн. тонн), в 5 раз больше бобовых (фасоль, маш, зеленый горошек, местный горох, соя и др.).
Создание металле и энергосберегающих, компактных, выполняющих несколько технологических процессов машин новой серии, необходимых для очистки от различных органических, минеральных и крупных примесей, а также фракционировании выращенных зерновых культур по массе с учетом их особенностей является одним их важных проблем отрасли.
Разработка математической модели и методик расчета движения зерна в камере машины для сепарирования и фракционирования по массе позволяет определить кинематические и конструктивные параметры основных рабочих органов. Составление уравнение движения зерна по наклонным перфорированным полкам и нижней наклонной встряхивающей полке для очистки от легких и крупных примесей и определение на этот основе конструктивных параметров наклонных перфорированных и нижней встряхивающей полок является основой формализации движения зерновой смеси по поверхности полок самотеком одним слоем при одновременном обеспечении очистки от прилипнувших органических и минеральных примесей и оболочки зерна. Математическое моделирование открывает новые направления для определения диаметра отверстий верхних и нижних встряхивающих полок, геометрических параметров аспирационного канала, скорости воздушного потока и всасывания легких примесей из состава зерновой смеси с поверхности перфорированных полок через аспирационные каналы, технологических процессов выделения в отдельную емкость крупных примесей и равномерной загрузки зерна в питающий валик камеры. Именно поэтому большое значение имеет создание, испытание и внедрение машины «Комбинированный сепаратор» для очистки от различных примесей, разделения на фракции по массе на основе изучения физикомеханических свойств местных сортов зерна в разрезе регионов.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях Президента Республики Узбекистан № ПП-1072 “О программе мер по реализации важнейших проектов по модернизации, техническому и технологическому псрсвоору-жснию производства на 2009-2014 годы” от 12 марта 2009 года и № ПП-1633 “О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления и развитию пищевой промышленности Республики в 2012-2015годах” от 31 октября 2011 года, а также других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является создание технологической машины для сепарирования и фракционирования зерновых культур по массам и обоснование её технологических, кинематических и конструктивных параметров.
Научная новизна исследования заключается следующем:
в разрезе территорий определены физико-механические свойства местных сортов зерна;
определены взаимосвязанные особенности параметров процессов сепарирования и фракционирования зерновых культур;
создано уравнение движения зерна по поверхности питающего валика фракционной камеры с учетом сопротивления воздуха на поврсх-ность зерна по продольному разрезу;
определены кинематические и технологические параметры комбинированного сепаратора с учетом физико-механических особенностей местных сортов зерна;
создана технологическая машина-комбинированный сепаратор для очистки от различних примесей и фракционирования зерновых культур по массе с производительностью 7,5 т/ч, с габаритными размерами: - 1=4500 мм, h=2000 мм, Ь=500мм.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Разработана новая конструкция машины для сепарирования и фракционирования зерновых культур, в которой совмещены камеры сепарирования и фракционирования зерна, что позволяет повысить производительность машины и качество очистки зерновой смеси от различных примесей и обеспечивает фракционирование зерна по массе, исключая его травмирование, уменьшая материалоемкость и потребление электроэнергии, а также, даёт возможность занимать относительно малую производственную площадь.
2. Разработаны математические модели и методики расчета движения зерновой смеси в камерах машины для сепарации и фракционирования зерна по массе что позволяет определить величины кинематических и геометрических параметров основных рабочих органов машины.
3. На основании составленных уравнений движения зерна по поверхностям наклонных перфорированных полок и нижней встряхивающей полки для очистки зерна от легких и крупных примесей. Определены конструктивные параметры наклонных перфорированных полок и нижней встряхивающей полки
4. Установлены рациональные параметры наклонных перфорированных и нижней встряхивающей полки при производительности 7,5 т/ч: ширина наклонных полок - 500 мм; длина наклонной полки - 400 мм; угол наклона полки а = 23°; длина нижней наклонной полки - 430 мм, что обеспечивает возможность движения зерновой смеси по поверхностям полок самотеком с одним слоем, при этом обеспечивается отделение прилепившихся органических и минеральных примесей, а также оболочек зерна.
5. На основе математического моделирования и экспериментальных исследований установлены размеры перфораций для наклонной перфорированной полки - 4 мм, для нижней встряхивающей полки 7 мм, ширина воздуховодов аспирационного канала 20 мм, высота 1500 мм, скорость воздушного потока 7 м/с. Всё это обеспечивает всасывание легких примесей через перфораций и аспирационные каналы, отделение крупных примесей в отдельную емкость и равномерную загрузку зерна в камеру питающего валика.
6. На основе разработанных математического моделирования определены конструктивные параметры питающего валика в зависимости от технологических требований и производительности машины: диаметр - 350 мм, ширина - 500 мм и частота вращения 450 об/мин.; рациональное сочетание этих параметров обеспечивает плавный захват зерна и равномерно одинаковые начальные скорости его полета ( о = 6,28% ).
7. Составлены дифференциальные уравнения, позволяющие определять общую высоту h и длину L полета зерна, в зависимости от начальной скорости вылета зерна из питающего валика и, угла наклона направляющего лотка а, коэффициента сопротивления воздуха к, массы зерна т , а также от характеристик местных сортов зерна. Установлено, что при угле наклона направляющего лотка а = 45° в зависимости от массы зерна т, высота его полета h колеблется от 0,2 до 1 м, а длина полета зерна L колеблется от 1,5 до 4 м. Эти параметры позволяют разделять зерна на несколько фракций по массе, снизить его влажность от 2% до 3,7%, а также дают возможность полностью очистить зерна от различных примесей.
8. Изучены физико-механические свойства местных сортов зерна по регионам страны, что позволяет научно обосновать параметры вновь создаваемых машин для сепарирования и фракционирования зерна исключающих травмирование местных сортов зерна.
9. На основе полученных результатов исследований разработана, изготовлена и внедрена в производство новая конструкция машины для сепарирования и фракционирования зерновых культур с научно обоснованными параметрами. Внедрение разработка диссертаций в производство позволило повысить производительность машины, качество очистки и фракционирования зерна с экономическим эффектом 136000000 сум/год на одну машину.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мире возделывается пшеница на площади более 215 млн. гектарах, на которой производится в год более 733 млн. тонн зерна. Для ранней и качественной уборки возделанного урожая зерна важное значение имеет внедрение ресурсосберегающих, технико-технологических модернизированных технических средств.
С этой точки зрения в республике на полях, отведенных под посев зерновых, проводятся комплексные мероприятия по своевременной и качественной уборке урожая зерна без их потери с поля зерновых и по посеву повторных культур после зерновых.
В зонах с повышенными осадками урожай зерна убирается в ранние сроки с помощью двухфазной и трехфазной технологий уборки. При этом, уборка урожая зерна на мелкоконтурных площадях зерновых при помощи малых технических средств имеет особое значение.
Уборка урожая зерна возделанного на небольших площадях и в междурядьях садов фермерских и дехканских хозяйств с помощью известных способов и средств, требующих значительных затрат энергии, труда и других издержек, отрицательно влияет на качество зерна, а также на процесс уборки.
До настоящей времени в научных исследованиях по уборке зерна, недостаточно проведены исследования по разработке научно-технических решений для ранней уборки пшеницы, а также по обоснованию технических средств применяемых в ней. При этом особое внимание имеют результаты исследований, позволяющих провести раннюю уборку урожая с помощью менее энергоемких и материалоемких технических средств с учетом биологических особенностей, физико-механических свойств пшеницы и качественных показателей уборки.
В результате ранней уборки пшеницы, возделанной на мелких площадях предотвращаются потери зерна от осыпания, сохраняется начальное высокое качество зерна и соломы, поля своевременно подготавливаются к севу повторных культур. С осуществлением уборочных работ при помощи малых технических средств уменьшаются затраты на уборку зерна.
В связи с этим, исследования направленные на усовершенствование системы уборки урожая пшеницы, возделанной на мелких площадях, уменьшение затрат энергии, материалов и ресурсов, повышение качества работы, улучшение технологических процессов ранней уборки зерновых и обоснование малых технических средств для их осуществления является актуальными.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, определенных Постановлением Президента Республики Узбекистан от 21 мая 2012 г. за № ПП-1758 «О Программе дальнейшей модернизации, технического и технологического перевооружения сельскохозяйственного производства на 2012 - 2016 годы».
Целью исследования является обоснование параметров малых технических средств для скашивания, обмолота и очистки зерна при ранней уборки пшеницы на мелких площадях в условиях Узбекистана.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
обоснованы усовершенствованные конструкции малогабаритных энергоресурсосберегающих косилки, молотилки и зерноочистительной машины;
разработан технологический режим срезания стеблей сегментным режущим аппаратом с учетом сопротивления их прогибу;
определены эффективные способы выделения зерна из соломы и половы в сепараторе при воздействии пальцевых рабочих органов и в системе очистки молотилки при воздействии воздушного потока и решета с соломозацепами, а также изменение веса хлебной массы в процессе обмолота;
разработано новое техническое решение интенсификации очистки зерна от сорных примесей путем равномерной подачи его к всасывающему трубопроводу и на решета, а также приданием продольно-поперечных колебаний решету зерноочистительной машины.
определены аналитические зависимости, позволяющие определить конструктивные, кинематические и технологические параметры рабочих органов косилки, молотилки и зерноочистительной машины, а также оптимальные параметры рабочих органов данных технических средств;
определено улучшение качества уборки хлебной массы, уменьшение потерь зерна и повышение его чистоты при оптимальных параметрах и режимах работы рабочих органов косилки, молотилки и зерноочистительной машины.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Для ранней уборки урожая пшеницы с целью быстрого освобождения полей под посев повторных культур в фермерских и дехканских хозяйствах, имеющих мелкоконтурные (небольшие) площади, на которых невозможно применение комбайнов, целесообразно применение способа уборки, заключающегося в скашивании зерновых в период восковой спелости с последующим их обмолотом, а для снижения затрат целесообразно использование малых технических средств при скашивании и обмолоте хлебной массы, а также очистке зерна.
2. Определено, что при уборке пшеницы при влажности зерна ниже 38 %, несмотря на раннюю уборку (8-9 дней) дозревание зерна будет нормальным и масса 1000 зерен составляет 38^12 грамма. При этом установлено, что длина стеблей пшеницы составит в среднем 72,5-78,1 см, урожайность по хлебной массе 71,3-117,7 ц/га, по зерну 30,4-56,3 ц/га, а соотношение зерна к соломе 1:1,2-1:1,4.
3. При ранней уборке пшеницы влажность стеблей намного выше, в этих условиях целесообразным является использование косилок с сегментным режущим аппаратом и для качественного и равномерного среза стеблей угол наклона режущей части сегмента (£•) должен быть меньше угла трения стеблей (^>) и угла (//) между направлениями скорости косилки и абсолютной скорости ножа (сегмента), для образования удобно убираемых валков целесообразной является ширина захвата косилки 1,5 м, а для предотвращения оставления на поле высокой и неравномерной стерни скорость косилки не должна быть более 1,0 м/с, а высота среза 5-10 см.
4. По разработанным механико-математическим моделям и аналитическим зависимостям, а также результатами экспериментов установлено, что при пропускной способности молотильного аппарата 1,0-1,5 кг/с для обмолота хлебной массы с наибольшей полнотой обмолота и при меньшем дроблении зерна, оптимальными являются: ширина входного окна аппарата 0,33 м, диаметр молотильного барабана /)д=490 мм, частота вращения барабана «6=720 мин'1, число рядов бичей Zc=4 ряд, зазор между барабаном и декой S()=10 мм.
5. Для полноценного выделения зерна из соломы на сепараторе молотилки рекомендуется винтовое расположение пальцевых рабочих органов на поверхности ротора в 4 рядах, при этом частота вращения ротора /?р=600 мин'1, число пальцев штук, длина их / = 100 мм и угол обхвата деки а„ш=160°.
6. Полученными механико-математическими моделями и аналитическими зависимостями определено, что в зерноочистительной части молотилки при углах открытия жал юз 30°, скорости воздушного потока вентилятора 3,0-4,0 м/с, расстоянии между соломозацепляющими пальцами 47,5 мм обеспечивается движение зерна по поверхности жалюзи во внутрь, а соломы наружу.
7. Проведенными однофакторным и многофакторным экспериментами установлено, что при частоте вращения выбранного вентилятора пв=800 мин'1, частоте колебаний решет 77=145 мин'1, амплитуде колебаний Лт=40-45 мм, угле открытия жалюзей аж=30°, расстоянии между соломозацепляющими пальцами Z?rJ=45 мм, длине их /сб=15 мм, системой очистки молотилки обеспечивается очистка зерна на уровне предъявляемых требований.
8. Теоретическими исследованиями определено, что при углах захвата вальцов менее 40° и зазоре между ними 3-5 мм, а также частоте их вращения /7^.=150-200 мин'1 достигается подача необходимого количества зерновой массы во всасывающий трубопровод и на решето зерноочистительной машины.
9. Определено, что придание решетам кроме продольных колебаний и колебания поперечнего направления интенсифицирует проход зерна через отверстия решет, при этом предельная скорость движения зерна должна быть Ичек.<0,0042 м/с.
10. Для качественной очистки зерна в зерноочистительной машине целесообразно работать при диаметрах вальцов 100 мм, зазоре между ними 3-5 мм, их частоте вращения 200 мин'1, частоте вращения вентилятора 2000 мин'1, частоте колебаний решет 140-175 мин'1, амплитуде продольных колебаний 30 мм и амплитуде поперечных колебаний 5 мм, а также угле их наклона 14°.
11. Применение разработанных малых технических средств в мелкоконтурных (небольших) площадях фермерских и дехканских хозяйств позволяет на 8-9 дней раньше убрать урожай, уменьшить эксплуатационные затраты в процессе скашивания, обмолота хлебной массы и очистки зерна по сравнению с традиционно применяемыми энергоемкими и материалоёмкими техническими средствами, при этом достигается экономический эффект 14,3 млн. сум в год.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Одной из ключевых проблем комплексных мероприятий антикризисной программы, разработанной под руководством Президента Республики Узбекистан Ислама Каримова, является следующее «...В первую очередь, это дальнейшее ускоренное проведение модернизации, технического и технологического перевооружения предприятий, широкое внедрение современных гибких технологий. Это прежде всего касается базовых отраслей экономики, экспорто-ориентированных и локализуемых производств. Ставится задача ускорения реализации принятых отраслевых программ модернизации, технического и технологического перевооружения производства, перехода на международные стандарты качества, что позволит обеспечить устойчивые позиции как на внешнем, так и на внутреннем рынках»
Переход к рыночной экономике ставит перед Узбекистаном одну из важнейших задач - повышение конкурентоспособности хлопковой продукции. Необходимым условием её решения является существенное улучшение товарного вида волокна при наилучших качественных показателях - основной продукции хлопкоочистительной промышленности. В связи с этим, по Постановлению Кабинета Министров Республики Узбекистан от 3 апреля 2007 года №70 «О программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочистительной промышленности на 2007-2011 годы» важнейшую стратегическую задачу хлопкоочистительной промышленности составляет её техническое перевооружение, оснащение современной техникой и технологиями, создание мобильного, оперативно реагирующего на запросы рынка конкурентоспособного производства.
В существующих поточных линиях остановка любой машины потока приводит либо к простою всего комплекса, либо к работе параллельно установленного оборудования с повышенной нагрузкой. Первый случай сопровождается работой сопряженного оборудования на холостом ходу (при кратковременных простоях) или с дополнительным временем, необходимым для чистки сопряженных машин и пуска комплекса после остановки. Во втором случае при работе с увеличенной нагруженностью снижаются качество хлопковой продукции и ресурсосбережение технологических машин. Все это свидетельствует о целесообразности проведения исследований по созданию машинных агрегатов, удовлетворяющих требованиям производительности компоновок машин по сопрягаемое™, габаритам и, в конечном итоге, по ресурсо- и энергосбережению.
Конкурентоспособность выпускаемой продукции в рыночных условиях определяется её качеством и стоимостью, обусловленной, прежде всего, затратами на ее производство. При выработке волокна заметного снижения производственных затрат на хлопкозаводах можно достичь за счет повышения производительности, бесперебойной работы пильных джинов и очистительного эффекта конденсора. Стабильность работы пильных джинов и конденсоров во многом зависит от равномерности питания их хлопком, где очень высока роль питателя. Совершенствование существующих пильных джинов и конденсоров с позиции повышения их производительности и очистительного эффекта при наименьшем потреблении электроэнергии на основе известных технических решений практически исчерпало все свои возможности, поэтому поиск путей должен вестись на основе принципиально новых нетрадиционных технических решений. В связи с этим возникает необходимость разработки питателя, обеспечивающего разрыхление, очистку хлопка перед джинированием и равномерную его подачу в рабочую камеру с заданной производительностью при обеспечении требуемого качества волокна. Для осуществления сопрягаемое™ машинных агрегатов питателя и рабочей камеры пильного джина по габаритам и производительности необходимо разработать новую конструкцию рабочей камеры. Следовательно, развитие динамики машинных агрегатов процессов равномерного питания, джинирования и очистки волокна на конденсоре при минимуме энергопотребления является актуальной проблемой, решению которой посвящена настоящая диссертация.
Цель исследования: создание новых конструкций пильного джина и конденсора на основе исследования динамики машинных агрегатов,удовлетворяющих требованиям по производительности, сопрягаемое™ и энергосбережению с обеспечением качества хлопкового волокна.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
разработаны двухбарабанный колковый питатель, рабочая камера пильного джина с семяотводящим устройством, конденсор с пульсирующим потоком, методика и программные средства расчета динамических процессов в конструкциях машин пильного джинирования (675, 2354, IAP 02992, IAP 04037, FAP 00589, FAP 00841);
выявлены закономерности изменения качественных показателей волокна, семян и производительности пильного джина и конденсора волокна от характеристик семяотводящего устройства и пульсатора, позволяющие выбрать рациональные режимы и параметры машин для очистки и джинирования хлопка;
определены закономерности изменения нагружения вала 156-пильного цилиндра, семяотводящей трубы и шнека, а также установлены их критические частоты вращения с учетом технологических сопротивлений в рабочих органах джина, позволившие выбрать его динамические и конструктивные параметры;
разработана математическая модель машинных агрегатов «питатель -пильный джин - конденсор волокна», обеспечивающая снижение энергозатрат и себестоимости хлопкового волокна при переработке хлопка.
Заключение
На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований по разработке нового поколения машин по первичной переработке хлопка сформированы нижеследующие выводы и рекомендации.
1. Аналитический обзор литературных источников и изучение функционирования машин хлопкоперерабатывающей промышленности позволили определить направления исследований по разработке нового питателя-очистителя с равномерной подачей хлопка в пильный джин, рабочей камеры с дополнительным выводом семян и конденсора волокна с включением пульсирующего потока воздуха в технологический цикл.
2. Обоснована конструкция питателя джина с двумя последовательными колковыми барабанами и сетчатыми поверхностями, охватывающими их, разработаны расчетно-технологическая схема функционирования, динамическая и математическая модели и составлены дифференциальные уравнения движения машинного агрегата питателя. Пользуясь методом Гаусса-Зайделя по критерию наибольшего пути прохождения хлопка по сетчатой поверхности, а также экспериментами, выполненными на лабораторно-стендовой установке, определены рациональные параметры питателя. Разработанные алгоритм и программа расчета позволили рекомендовать динамические параметры привода.
3. Математическое моделирование движения летучек и семян в рабочей камере пильного джина позволило установить, что оценку эффективности её работы можно осуществить на основе изучения закономерности изменения их касательных скоростей. Разработана конструкция джина с уменьшенным шагом расположения пильных дисков на валу и рабочей камеры с семяотводящим устройством, состоящим из полой вращающейся цилиндрической трубы с продольными прорезями и шнека, расположенного внутри трубы. Установлены рациональные геометрические и кинематические параметры.
4. Составлены динамическая и математическая модели машинного агрегата пильного джина с семяотводящим устройством, проанализированы различные характеристики «двигатель - исполнительная машина» и определены рациональные значения динамических параметров привода.
5. На базе метода конечных элементов (МКЭ) в форме перемещений разработана и рекомендована для инженерных расчетов методика определения силовых, прочностных факторов и критических скоростей рабочих валов хлопкоперерабатывающих машин. На примере расчета нового джина 5ДП-156 с семяотводящим устройством выполнены расчетные исследования по оценке прочности вала пильного цилиндра, семяотводящей трубы и шнека, и установлено, что рекомендуемые их параметры удовлетворяют требованиям прочности подобных конструкций.
6. Пользуясь методом планирования полнофакторного эксперимента типа 2П ЦКП выполнены экспериментальные исследования оценки эффективности разработанного двухбарабанного колкового питателя совместно с пильным джином и составлены девять уравнений регрессии для определения производительности работы питателя и джина, длины волокна, засоренности сырца, выхода волокна и др. При трех уровнях выступа пил джина и частоты вращения семяотводящей трубы рассчитаны оптимальные параметры последних, соответственно xi=51,97«52мм и х2=388,4 мин'1» 400 мин'1. При этом производительность питателя по хлопку достигает 7000 кг/ч, пильного джина по волокну 2242 кг/ч, а длина волокна составит 33,71 мм.
7. Теоретические и экспериментальные исследования, а также промышленные и межведомственные испытания новых джинов типа 5ДП-156 (5ДП-130) и ДПЗ-216 (ДПЗ-180) позволили создать и внедрить их в технологические циклы пяти хлопкоочистительных заводов ассоциации «0’zpaxtasanoat». При рациональном составлении технологической последовательности от перевалочного конвейера хлопка до ленточного конвейера для кип волокна на программу переработки в 30 000 т хлопка-сырца в год расход электроэнергии снижается от 480,5 до 407,7 кВт/час за счет повышения производительности от 12% до 50%, а экономический эффект составляет 96,5 млн. сум.
8. Разработаны расчетно-технологическая схема и программа расчета движения комка волокна по поверхности сетчатого барабана, определены рациональные значения частоты вращения заслонки пульсатора - 370 мин-/, сила всасывания волокна - Рвтах=0,245 Н и соотношения площадей заслонки и трубопровода - 0,7 конденсора волокна с пульсирующим потоком. При этом выявлена минимальная массовая доля пороков и сорных примесей в волокне при суммарной относительной скорости равной S’=l 1,87 м/с. Разработанный алгоритм и программа расчета динамики машинного агрегата конденсора волокна КВВБ с пульсирующим потоком позволили рекомендовать динамические параметры привода, при которых минимальны потребление энергии и неравномерность вращения сетчатого барабана, в результате чего достигается дополнительный очистительный эффект - 13%.
Таким образом, в диссертации изложены научные обоснования решения проблемы создания машинных агрегатов двухбарабанного питателя, пильного джина с семяотводящим устройством и конденсора волокна с пульсирующим потоком, внедрение которых вносит значительный вклад в модернизацию отрасли переработки хлопка-сырца и повышает конкурентоспособность продукции хлопкоочистительного производства.
Актуальность и новизна темы диссертации. На сегодняшний день в мире растут площади сельскохозяйственных земель, подвергшихся деградации, в частности 56 % под влиянием процесса водной эрозией, 28 % от ветровой эрозии, из-за уменьшения количества питательных веществ в почве и в результате процессов засоления,загрязнения 12 %, под влиянием уплотнения, заболачивания и усадки 4 %. Каждый год в результате процессов деградации земель 7 млн гектаров земель приходят в негодность и эти площади становятся непригодными для сельского хозяйства1, в 80 странах мира наблюдается нехватка пресной воды.
В нашей республике осуществляется ряд мероприятий по внедрению передовых водных и водосберегающих инновационных технологий, таких как строительство и реконструкция 739 км коллекторно дренажных сетей, 337 км закрытых горизонтальных сетей, 115 скважин вертикального дренажа, 5 дренажных насосных станций, 6 гидротехнических сооружений, 1086 наблюдательных скважин, 3 км инспекторских дорог, а также капельное орошение на 20 тыс гектарах, на 22 тыс гектарах орошение гибкими трубопроводами, на 21 тыс гектарах земель оршение с использованием полиэтиленовых пленок и применение технологии с использованием влагосохраняющих гидрогелей2.
В настоящее время в мире актуальной проблемой является дефицит воды. В этих условиях для её дефицита воды в сельском хозяйтсве применяются передовые современные технологии орошения земель, водосберегаюшие и почвозащитные технологии. В целях повышения плодородности засоленных земель используется грунтовая вода, получаемая из коллекторно-дренажных систем, которая при эффективном смешивании с речной водой служит для орошения земель при помощи метода субирригационных технологий.
При использовании метода субирригационных технологий при орошении хлопчатника на гидроморфных почвах и озимой пшеницы улучшаются агрофизические свойства почвы, физические свойства орошаемых вод, экономятся горюче-смазочные материалы, наблюдается оповышение урожайности хлопка и зерновых культур. При определении степени минерализации грунтовых вод актуальной становится проблема технологии орошения земель методом субирригации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан от 19 апреля 2013 года ПП-1958 “О мерах по улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель на период 2013-2017 годы”, и в Постанавлениях Кабинета Министров Республики Узбекистан № 261 от 28 ноября 2008 года “О мерах по усовершенствованию и развитию программы по улучшению мелиоративного состояния земель” и а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования. Применение в республике метода субирригации в условиях гидроморфных почв с уровнем грунтовых вод I -3 м и минерализацией 1-3 г/л и установление влияния данного метода на динамику развития хлопчатника и озимой пшеницы, на получение высокой урожайности.
Научная новизна исследования:
усовершенствовано технология орошения субирригацией при орошении хлопчатника и озимой пшеницы в условиях суглинистых и аллювиальных почв.
рассчитано количество использованной воды при внедрении субирригации в условиях суглинистых и аллювиальных почв при уровне грунтовых вод 1-3 м и минерализации 1-3 г/л.
установлено мелиоративное состояние орошаемых земель при использовании субирригации, минерализация и уровень грунтовых вод, агрофизические и водно-физические свойства почв.
определено влияние аллювиальных, суглинистых почв на развитие и урожайность хлопчатника и озимой пшеницы.
Заключение
1. Дефицит поливной воды в сельском хозяйстве, глобальное изменение климата, требует разработки все более современных технологий для орошения хлопчатника и озимой пшеницы, связанных с экономией поливной воды, с сохранением питательных веществ в почве, а также горюче-смазочных и водосберегающих материалов и ресурсов. Технология метода субирригации полностью отвечает данным требованиям.
2. В условиях засушливых почв содержание питательных веществ в почве составляет 0-30 см в слое почвы; гумуса-1,18%, общего азота-0,076%; фосфора-0,180 %; 0-50 см пахотном слое, гумуса-1,16%; общего азота-0,074%; фосфора 0,175%. Этот показатель в суглинистых почвах (0-30 см) пахотного слоя и (0-50 см) нижнего слоя содержит количество гумуса 0,789 общего азота и фосфора в среднем равно 0,091-0,083% и 0,082-0,078%; в суглинистых почвах в пахотных (0-30 см) и нижних слоях (0-50 см) количество гумуса в среднем 0,934 и 0,878%, общего азота и фосфора в среднем 0,091-0,084% и 0,082-0,78%, в меньшей степени нитрата азота, фосфора и калия.
3. В условиях засушливых почв Кашкадарьи в начале вегетационного периода объем массы почвы пахотного слоя составляет (0-30 см) -1,37-1,39 г/см3, 0-100 см-1,39-1,91 г/см3; в аллювиальных почвах в начале вегетации объем массы почвы пахотного слоя (0-30 см) -1,31-1,33 г/см3 и 0-100 см слоя 1,37-1,39 г/см3; в суглинистых почвах в начале вегетации объем массы почвы пахотного слоя 0-30 см составляют: -1,33-1,35 г/см3и 0-100см-1,38-1,40 г/см3.
К концу вегетации проведение вегетационных мероприятий (подготовка поля, посева, культивации и.т.д) приводит к уплотнению земли и повышению объема массы земли, а на других вариантах объемная масса повышалась на 0,02-0,04 г/см3, при применении метода субирригации объемная масса почвы повышаласьен на 0,01-0,02 г/см3 га.
При применении метода субирригации в засушливых, суглинистых и аллювиальных почвах сохранена агрофизическая структура почвы.
4. При применении метода субирригации, потребление воды при сезонном орошении 3150-3550 м3/га, при получении 1 центнера потребление воды составляет 78,3-82,7 м3, на контрольном варианте сезонное орошение 5150-5300 м3/ гектар, потребление воды на получение воды 1 центнера 145,5-159,6 м3/центнер;
При применении субирригационного метода в Самарканде сезонное орошение 875-895 м3/гектар, а также потребление воды на получение 1 центнера 27,4-29,5 м3/центнер, на контрольном варианте сезонное орошение 1810-1910 м3/гектар, потребление воды на получение 1 центнера хлопка 64,2-69,7 м3/центнер;
При применении субирригационного метода в Фергане потребление воды при сезонном орошении 2920-2980 м3/гектар, потребление воды на получение 1 центнера урожая хлопка 87,9-90,6 м3/центнер, на контрольном варианте сезонное орошение 3795-3845 м3/гектар, потребление воды на получения 1 центнера хлопка 118,2-120,9 м3/центнер, то есть большее потребление воды на контрольном варианте.
5. При использовании метода субирригации, потребление воды при сезонном орошении 2585-2694 м3/гектар, а также при получении 1 центнера урожая хлопка 61,4-64,0 м3/центнер, на контрольном варианте сезонного орошения 3474-3777 м3/гектар потребление воды при получении 1 центнера урожая хлопка 120,3-125,9 м3/центнер;
При применении субирригационного метода в Фергане потребление воды при сезонном орошении 2265-2435 м3/гектар, на получение 1 центнера урожая хлопка потребление воды при сезонном орошении 49,2-68,2 м3/центнер, на контрольном варианте сезонное орошение 3290-3415 м3/гектар, при получении 1 центнера урожая хлопка 95,6-116,5 м3/центнер, то есть израсходовано большее количество воды;
6. При использовании метода субирригации в засушливых, аллювиальных и суглинистых почвах при выращивании хлопчатника и озимой пшеницы влажность почвы сохраняется.
7. При использовании метода субирригации в засушливых, аллювиальных и суглинистых почвах орошение хлопчатника и озимой пшеницы сократилось в 1 раз, речной воды 1200-1600 м3/гектар сэкономлено, обработка хлопчатника сократилось в 1 раз, отмечается экономия горючесмазочных материалов, сравнению с контролном варианте дополнительно с гектара собрано 2-4 ц/га хлопка, озимой пшеницы 5-7 ц/га.
8. При использовании метода субирригации при орошении хлопчатника в фермерских хозяйствах в условиях гидроморфных почв слабой минерализации съэкономлено речной воды 800-1400 м3/га, обработка сократилась в 1 раз, съэкономлены горюче-смазочные материалы, количество коробочек хлопка увеличилось с 1 до 2 штук, урожай хлопка с одного гектара увеличился 1,5-3,5 раза.
9. В маловодные годы в Республике уровень гурнтовых вод 0 до 2 метр составляет 1191,7 тыс/га, в Кашкадрье-12,1 тыс/га, в Самарканде-35,0 тыс/га а в Фергане-160,4 тыс/га сельскохозяйственных земель, нехватка воды при орошении гидроморфных, слабоминерализованных, незасоленных, засушливых, суглинистых, аллювиальных почв рекомендуются применение метода субирригации.
10. При орошении хлопчатника дренажные коллекторы перекрываются в начале апреля на 10 дней и в конце сентября на 10 дней, при орошении озимой пшеницы в начале октября на 10 дней и в конце мая на 10 дней.
11. При орошении засушливых, суглинистых почв методом субирригации отмечается повышение динамики солей: к концу вегетации соли в почве увеличиваются, но эти соли необходимо промыть тогда,когда поля не орошаются с нормами 1500-2000 м3/га.
Объекты исследования: пружины, способы и технологические процессы восстановления цилиндрических витых пружин применяемых на сельскохозяйственных, мелиоративных и строительных машинах, тракторах и технологических оборудованиях.
Цель работы: модернизация технологии восстановления ресурса цилиндрических витых пружин применяемых на сельскохозяйственных, мелиоративных и строительных машинах, тракторах и технологических оборудованиях.
Методы исследования: теоретические исследования проводились с использованием основных положений законов механики, теории пластической деформации, теплового баланса, тепломассаобмена и математического анализа, а эксперементальные исследования в лабораторных, лабораторно-производственных и производственных условиях с применением соответственного контрольноизмерительного инструмента.
Полученные результаты и их новизна: модернизирован способ и устройство для восстановления пружин, выведены зависимости для определения режимов обработки с учетом снижении упругости пружин.
Практическая значимость: модернизированный способ, устройство и технологический процесс восстановления ресурса пружин.
Степень внедрения и экономическая эффективность: результаты исследований и технологический процесс принят для внедрения на производственный процесс ОАО «ТашОР» и МТП Юкори Чирчикского тумана Ташкентского вилоята ассоциации «Узагромашсервис» и учебный процесс Ташкентского института ирригации и мелиорации. Себестоимость восстановления клапанных пружин составляет 664,73 сум или составляет 33 % стоимости новой пружины. Ожидаемый экономический эффект составляет 6454238 сум при программе восстановления 5000 штук в год. Срок окупаемости капиталовложений составляет 2 года.
Область применения: рекомендуется для специализированных ремонтных предприятий ассоциации “Узагромашсервис” и мастерских машинно-тракторных парков.
Жемістер – жемірлер мен бізтұмсық қоңыздардың, сондай-ақ кейбір егеіштердің сүйікті дәмді қорегі болып табылады. Бұған қоса көбелектер (күйелер) шырынды жұмсағын, ал бізтұмсық қоңыздар мен сары егегіштер сүйекшелерін жақсы көреді. Жапырақ шипатқыш көбелегі айрықша иян келтіреді: жұлдызқұрт кезінде жаздың асында ол бүршіктер мен түйіндерді белсенді түрде жеп, өсімдіктің өнімділігін едәуір төмендетеді, сөйтіп бірте-бірте өнімділік пайызын минимумға апарады. Қанатты шыбын-шіркейдің жеке түрлері жұмыртқаларын тікелей жидек үстіне салып, өз ұрпағына қорек дайындайды.
Актуальность и востребованность темы диссертации. На земном шаре пресная вода составляет 3 процента из планетарного объема воды. В последнее время пресная вода является глобальной проблемой. Как известно, в мире 87 процентов из запасов пресной воды используются в сельском хозяйтсве.
В нашей республике проводится целый комплекс мероприятий, направленных на эффективное использование оросительной воды, повышение ее качества, применение водоресурсосберегающих способов, техники и технологии орошения сельскохозяйственных культур.
В нашем регионе широко применяется бороздковый полив. При бороздковом поливе потери оросительной воды на сброс, физическое испарение и фильтрацию можно снизить путем применения водосберегающих техники и технологии орошения.
В этом плане важное значение имеет внедрение технологии полива хлопчатника и других пропашных культур по мульчированным бороздам черной полиэтиленовой пленкой и соломой.
При мульчировании свето- и влагонепроницаемыми материалами в корнеобитаемом слое хлопчатника увеличивается концентрация углекислого и углеводородных газов, улучшается дыхание макро- и микроорганизмов почвы, ускоряются биохимические процесс. Эти газы почвенного воздуха ускоряют процесс образования минеральных и органических кислот, которые участвуют в переводе труднорастворимых фосфатов почвы в легко растворимые формы. В результате этого снижаются потери газообразных форм азота минеральных удобрений, повышается эффективность азотного питания растения, в результате увеличивается урожайность хлопчатника и культур хлопкового комплекса. При поливе хлопчатника по мульчированным бороздам уменьшается физическое испарение почвенной влаги и смыв пахотного слоя почвы, что способствует экономии оросительной воды и повышению урожая хлопка-сырца.
Для решения задач внедрения водо-ресурсосберегающей технологии полива хлопчатника по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам, предусмотренных Указом Президента Республики Узбекистан №ПП-1958 от 19 апреля 2013 года «О мерах по дальнейшему улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель и рациональному использованию водных ресурсов на период 2013-2017 годы» и Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан ПКМ №261 от 28 ноября 2008 г. «О мерах по совершенствованию формирования и реализации программ мелиоративного улучшения орошаемых земель» служит, ставшая основой для выполнения диссертации.
Цель исследования оптимизация водопотребления хлопчатника при применении водо-ресурсосберегающих технологий полива хлопчатника по мульчированным бороздам, дать по ним рекомендации производству.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
впервые разработаны методы точного и быстрого определения влажности почвы с помощью современных измерительных приборов (нейтронный влагомер, тензиометр) при орошении хлопчатника по мульчированным бороздам черной полиэтиленовой пленкой и соломой озимой пшеницы;
впервые выявлена экономия оросительной воды и ГСМ, получен высокий и качественный урожай хлопка-сырца при орошении хлопчатника по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой и соломой озимой пшеницы бороздам на посевах хлопчатника сорта Навруз в условиях типичного серозема и Ан-Баяут-2 в условиях сероземно-луговых почв, подверженных засолению;
впервые определены преимущества мульчирования почвы, заключающиеся в снижении физического испарения влаги, улучшении водно-физических свойств почвы, благоприятствующих интенсивному росту и развитию надземной части хлопчатника;
установлено положительное влияние мульчирования почвы на состав почвенного воздуха и его распределение по профилю почвы, численность полезных групп почвенных микроорганизмов;
впервые разработана математическая модель зависимости объема эмиссии углекислого газа из поверхности почвы хлопкового поля от численности макро- и микроорганизмов, плотности и влажности почвы;
впервые проведена адаптация теоретически обоснованной методики расчета оросительных норм и водопотребления хлопчатника (ФАО-56) к различным почвенно-климатическим условиям (типичный серозем, сереземно-луговая почва, ширина междурядий, продолжительность вегетационного периода), технологии орошения (поливы с подачей воды в каждую борозду и через междурядье), степени мульчирования (открытая почва, мульчирование 50% площади посева хлопчатника);
определено влияние орошения хлопчатника по мульчированным бороздам на экономическую эффективность выращивания хлопчатника.
выводы
1. Для экономии воды при возделывании хлопчатника в условиях дефицита оросительной воды и глобального потепления, обеспечения равномерного увлажнения почвы по всей длине борозды, увеличения КПД орошении, предотвращения смыва плодородного слоя почвы и содержащихся в нем питательных элементов, экономии горюче - смазочных материалов целесообразно применение водо- и ресурсосберегающей технологии полива по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам.
2. В условиях типичных сероземных почв в начале вегетации количество питательных элементов содержалось в слое почвы 0-30 см гумуса в среднем 0,770%, валового азота 0,076% и фосфора 0,113%, в слое почвы 0-50 см соответственно 0,672, 0,066 и 0,100%. Этот показатель в условиях сероземно-луговых почв Сырдарьинской области в слое почвы 0-30 и 0-50 см по содержанию гумуса в среднем составил 1,131-0,955%, валового азота 0,131-0,094 % и фосфора 0,132-0,104%. Установлено, что почвы опытных участков относятся к низко обеспеченным.
3. Установлено повышение объемной массы в типичных сероземных почвах к концу вегетации в 0-30 и 0-50 см слоях на 0,03-0,02 г/см3. В условиях сероземно-луговых почв, где этот показатель к концу вегетации в вариантах полива по обычной борозде в слое 0-30 см составил 0,05 %, а в вариантах при поливе по мульчированным черной полиэтиленовой и соломой бороздам составил соответственно 0,02-0,03 г/см3, меньшее уплотнение почвы при поливе по мульчированным бороздам произошло за счет сокращения междурядных обработок, проведения в поливов оптимальные сроки и расчетными нормами.
4. По наблюдениям метеорологических условий по метеостанции «Аккавак» за последние 89 лет установлено повышение среднегодовой температуры воздуха на 1 °C, годового количества осадков с 450 до 600 мм (на 150 мм), относительной влажности воздуха с 53 до 68% (на 15%), снижение дефицита испаряемости за период апрель-сентябрь на 250 мм (27,0%), за период май-август на 187 мм (26,0%), испаряемости на 18,5 см (1850 м3/га) или на 17,8 %.
5. В условиях типичных сероземных почв с большим уклоном местности Ташкентской области при введении в агротехнику возделывания хлопчатника сорта Навруз, поливов по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам расчетный показатель экономии оросительной воды по методике ФАО-56 составил 847 м3/га или 22%, а фактический 1361 м3/га или 34% (в среднем 1104 м3/га или 28%). При орошении по мульчированным соломой бороздам расчетный показатель экономии воды составил 893 м3/га или 23%, фактический 1350 м3/га или 35% (в среднем 457 м3/га или 29%). На староорошаемой сероземно-луговой почве Сырдарьинской области самым эффективным по экономии оросительной воды оказался вариант полива хлопчатника сорта АН Баяут-2 через междурядья по мульчированным полиэтиленовой черной пленкой бороздам с междурядьями 90 см, где расчетный показатель экономии оросительной воды по методике ФАО-56 составил 652 м3/га или 43,2%, фактический 600 м3/га или 37,4% (в среднем 626 м3/га или 23,8%).
Таким образом, в равнинных условиях Голодной степи при уклоне поверхности земли 0,002-0,003 эффективно мульчирование черной полиэтиленовой пленкой, в зоне хлопкосеяния Ташкентской области с уклоном поверхности земли 0,01 на 12% эффективнее мульчирование почвы борозд черной полиэтиленовой пленкой и на 5,2 % мульчирование соломой.
6. В исследованиях установлено снижение оросительной нормы воды при поливе по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой и соломой бороздам относительно полива по обычным бороздам. В условиях типичных сероземов при мульчировании почвы черной полиэтиленовой пленкой и соломой при режиме 70-70-60% ППВ относительно режима 65-65-60% ППВ оросительная норма в среднем по вариантам на меньше 184 (4,2%); 160 (3,6%); и 1066 (27,9%); 1108 м3/га (29,0%). Экономия оросительной воды относительно полива по обычным бороздам в вариантах полива по мульчированным бороздам при режиме 65-65-60% ППВ составила 556 м3/га или 12,7%, при режиме 70-70-60% ППВ - 582 м3/га или 13,2%.
При орошении хлопчатника по мульчированным в верхней части бороздам пленкой и нижней части соломой (при 50-50-30 см расчетном слое почвы) в 5 и 6 вариантах оросительная норма составила 2858 м3/га, экономия воды составила 1040-1005 м3/га при поливе по обычным бороздам и 402-350 м3/га в вариантах полива по мульчированным верхней части пленкой и нижней части соломой.
В типичных сероземных почвах относительно полива по обычным бороздам при поливе по мульчированным соломой бороздам сэкономлено на 1 гектар 2220 м3 или 25,1 %, в вариантах полива по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой - 1182 м3/га или 24,3 %. Этот показатель при поливе через борозду соответственно вариантам составил 551 м3/га или 20,4 % и 540 м3/га или 19,9%. Такая же закономерность установлена в опытах, проведенных в условиях сероземно-луговых почв Сырдарьинской области.
7. Физическое испарение почвенной влаги было выше в вариантах полива в каждую борозду (1,2,3) на 733, 717 и 680 м3/га, чем в вариантах полива через борозду (4,5,6). Этот показатель в вариантах полива по обычным бороздам составил 1690 и 955 м3/га, в вариантах мульчирования почвы борозд пленкой составил 1592 и 765 м3/га, в вариантах мульчирования соломой- 1344 и 664 м3/га.
8. Самая высокая численность почвенных микроорганизмов в ризосфере хлопчатника установлена в вариантах полива по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам-85,6-207,8 млн. кое/г. Таким образом, под черной полиэтиленовой пленкой в почве создаются благоприятные воздушный, водный, температурный и питательный режимы для развития почвенных микроорганизмов.
9. При учете динамики концентрации СО2 установлено, что в период вегетации хлопчатника самый высокий показатель выделения из почвы СО2 наблюдается в варианте полива через борозду по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам-0,87 %. Очевидно, мульчируя черной полиэтиленовой пленкой почву борозд, проводя поливы через борозду, создавая в ризосфере хлопчатника оптимальные условия аэрации, увеличиваются объем дыхания почвенных живых организмов и корневой системы растений концентрация СО2 в эмитированном воздухе.
10. В вариантах 3,4 и 7,8 с режимом орошения 65-65-60 % и 70-70-60 % от ППВ достигнуты высокие показатели по росту, развитию и накоплению плодоэлементов. В сентябре в среднем в вариантах количество коробочек составило 9,8-10,2 и 10,3-11,0 шт., процент раскрытия коробочек соответственно составил 45,9-50,0 и 52,4-58,2 %.
Установлено превосходство полива по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам над поливом по обычным бороздам в каждую борозду, по мульчированным соломой бороздам, а так же через борозду - на 1- сентября в среднем количество коробочек составило 9,2-14,5 шт, из них раскрывшихся 3,6-8,0 шт. или 39,1-55,0 %.
11. При поливах по обычным бороздам соотношение физического испарения влаги и транспирации хлопчатника находится в соответствии с традиционной практикой - 34:66 и 30:70, при поливах по мульчированным бороздами такое соотношение сильно изменяется в пользу транспирации, особенно в варианте со сплошным покрытием поверхности почвы черной полиэтиленовой пленкой - 4,4:95,6. В этом варианте физическое испарение снижается по сравнению с контролем на 1515 м3/га или на 89,6%.
12. В условиях типичных сероземных почв при режимах орошения 65-65-60 % и 70-70-60 % ППВ наибольший урожай получен в вариантах полива по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой и соломой бороздам, где прибавка урожая хлопка-сырца относительно варианта с обычным способом полива составила 4,9-6,8 и 6,1-8,1 ц/га. Все варианты полива по режиму орошения 70-70-60 % ППВ преобладали над вариантами полива режиму орошения 65-65-60 % ППВ величине урожая хлопка-сырца -прибавка урожая составила 0,6-3,5 ц/га. В полевом опыте на типичной сероземной почве самый высокий урожай хлопка-сырца получен при поливе по мульчированным в верхней части черной полиэтиленовой пленкой и в нижней части соломой (5,6 вар.) бороздам, где прибавка урожая относительно варианта полива по обычным бороздам (1,2 вар.), а также относительно варианта полива по бороздам, где верхняя часть обычная, а нижняя часть мульчирована соломой (3,4 вар.), составила 4,7-6,7 ц/га.
На типичной сероземной и сероземно-луговой почвах при мульчировании почвы черной полиэтиленовой пленкой и соломой и при поливах хлопчатника в каждую и через борозду получен самый высокий урожай и относительно полива по обычным бороздам получена прибавка урожая в 3,2-7,0 и 2,2-2,5 ц/га. На вариантах полива в каждую борозду относительно вариантов полива через борозду получена прибавка урожай 2,8-3,6 и 2,8-3,5 ц/га.
13. В типичной сероземной почве в вариантах полива в каждую (1-3) и через борозду (4-6) получены высокие показатели урожайности и степени рентабельности хлопчатника. Максимальные показатели установлены в вариантах полива по мульчированным черной полиэтиленовой пленкой бороздам (47,1 и 55,8%). Затем идут варианты полива по мульчированным соломой бороздам (42,8-50,9%), контрольные варианты-полив по обычным бороздам (30,4 и 33,2%).
Такая же закономерность установлена в опытах на сероземно-луговой почв в Сырдарьинской области, где высокий урожай получен в вариантах полива в каждую борозду, но степень рентабельности ниже, чем на ОПУ Аккавак в вариантах полива по обычным, мульчированным пленкой и соломой чередующимся бороздам (40,1; 49,5; 43,4 % и 48,1; 57,2; 53,7 %).
На основе результатов исследования предложены следующие рекомендации.
14. Для типичных сероземных и слабо-засоленных сульфатного типа засоления сероземно-луговых почв при поливе через борозду в период-вегетации хлопчатника целесообразно установить оросительную норму в размере 450-500 м3/га для средних и тяжелых по механическому составу типичных сероземных почв, 350-400 м3/га для легких и средних по механическому составу сероземно-луговых почв.
15. Высокую эффективность в хлопкосеющих фермерских хозяйствах показал мульчирование почвы борозд пожнивными остатками нормой 1,5-2,0 т/га, оставшихся после уборки озимой пшеницы в первой и второй декаде июня.
16. В фазу бутонизации хлопчатника, при образовании 6-8 настоящих листочков рекомендуется укладывать черную полиэтиленовую пленку в нарезанные борозды: при междурядьях 90 см по следу задних колес трехколесного пропашного трактора, при междурядьях 60 см по межколесным бороздам. Пленка должна быть толщиной 10-12 мкм, шириной должна быть шире междурядий на 10 см.
The main purpose of post-sowing rolling is to create favorable conditions for seed germination. The fullness and uniformity of crop shoots depend on post-sowing rolling.