Study of technology of liquid organic fertilizers application by a transport-technological unit for agricultural purposes

Full Text

Введение Применение в технологических схемах транспортно-технологических агрегатов (ТТА) позволяет снизить загрузку мобильных энергетических средств в пиковые периоды за счет выполнения транспортных и транспортно-технологических операций и уменьшить количество задействованной техники. Использование сменных технологических надстроек обеспечивает эксплуатацию ТТА в течение всего года. Наряду с экономической выгодой эксплуатация ТТА позволяет снизить трудозатраты и повысить производительность за счет повышения скорости при транспортировке и улучшения маневренности, благодаря чему снижается время разворота, переездов и так далее при повышении чистого рабочего времени. Цель исследования Для решения этой комплексной задачи разработаны и созданы ТТА на базе специализированного грузового автомобильного шасси Урал-432065 [1-4]. Материалы и методы На примере ТТА для транспортировки и внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений (рис. 1) со сменной технологической надстройкой СТА-5ЖО на базе упомянутого шасси [5-7] рассмотрим особенности выполнения соответствующего технологического процесса. В общем случае технологические карты для возделывания с.-х. культур содержат: полный перечень работ по каждой культуре; основные агротехнические требования, включая сроки выполнения каждой операции; состав эффективных машинно-тракторных и других агрегатов; численность обслуживающего персонала; производительность агрегатов; эксплуатационные затраты и др. Каждая технологическая операция предполагает соблюдение определенных правил, которые приведены в операционной технологии. Она представляет собой научно обоснованную технологию выполнения отдельных работ или операций, обеспечивающую эффективное использование агрегатов в заданных почвенно-климатических и производственных условиях. Операционные технологии для полевых механизированных работ в заданных условиях (длина гона, площадь поля, урожайность и др.) должны содержать обоснованные рекомендации по агротехническим требованиям, предъявляемым к качеству выполнения данной операции; подготовке агрегатов и поля к работе; организации работы агрегатов; контролю качества работы; охране труда и природы. Следует учитывать, что поверхностное внесение жидких органических удобрений сопряжено с загрязнением водоемов и окружающей среды и в ряде случаев не может найти применения. Внутрипочвенное внесение жидкого навоза исключает загрязнение окружающей среды, но оно более трудоемко, так как осуществляется одновременно с почвообработкой. Если рассматривать эффективность операции, то повышенные затраты окупаются дополнительной прибавкой урожая с.-х. культур (на 10-15%). Неотъемлемая часть разработки операционной технологии внесения удобрений - статистические данные, для получения которых использовался «Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства» (система технологий) [8]. Средняя норма внесения жидких органических удобрений при реализации интенсивной технологии на севооборот составляет 49,6 т/га. Данный объем удобрений полностью ложится на транспортную логистику предприятия (рис. 2). Технологический процесс внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений включает погрузку удобрений из лиманов в транспортные средства, транспортировку к полю и распределение с заделкой в почву с соблюдением оптимальных агротехнических сроков. Удобрения вносят при температуре окружающего воздуха до -5°С. Заделку осуществляют на глубину, соответствующую агротехническим требованиям. Качество работы ТТА во многом определяется настройкой по методу отбора проб при определении таких параметров машины, как расход удобрений, ширина захвата, неравномерность распределения удобрений между заделывающими органами по ширине захвата, рабочее давление для получения заданной дозы внесения удобрений. Опыты повторяют три раза и вычисляют среднее значение. В рассматриваемом случае обработку данных выполняют в следующей последовательности. Вычисляют среднее арифметическое значение расхода удобрения q, г (мл), поступившего в мерные сосуды из всех жиклеров, по ширине внесения: , где qi - масса (объем) удобрения, поступившего в сосуды из i-го шланга, г (мл); n - количество шлангов, шт. Далее вычисляют стандартное отклонение: . Неравномерность расхода удобрения γ, %, между отдельными жиклерами по ширине захвата: . Для определения отклонения максимального и минимального расходов удобрения от среднего арифметического значения расхода из всех шлангов дозы внесения удобрения (оптимальную, максимальную, минимальную) определяют путем подбора типоразмеров шлангов, шага их установки, скорости ТТА. Расход удобрения g, кг/с, через один шланг определяют по формуле: , где Вкр - конструкционная ширина внесения удобрения одной секцией, м; - рабочая скорость движения агрегата, м/с; Q - заданная доза внесения удобрения, кг/га. Диапазон подачи удобрения через рабочие органы определяют при номинальной частоте вращения приводного вала компрессора и рекомендуемых в инструкции по эксплуатации машины вариантах установки дозирующих устройств [9-10]. Максимальную подачу удобрения определяют наибольшим диаметром отверстия дросселирующей шайбы. Давление в напорной коммуникации измеряют манометром. Моментом окончания опорожнения емкости считается прекращение устойчивого вылива удобрения. Повторность опыта трехкратная. Отклонение максимального и минимального расходов удобрения от среднего арифметического значения расхода по ширине захвата и ходу движения ТТА определяют, вычислив среднее арифметическое значение расхода удобрения q, г, из всех шлангов по ширине внесения. Нестабильность дозы внесения удобрения определяют на оптимальной дозе внесения на двух этапах выгрузки емкости цистерны - заполненной на 95 и 20%. Нестабильность ширины внесения λ1, %, вычисляют по формуле: , где Вн - ширина внесения при заполнении емкости на 95%, м; Вк - ширина внесения при заполнении емкости на 20%, м. При подготовке ТТА к работе в заданных производственных и ландшафтных условиях следует учесть, что для упрощения работы оператора (водителя) в кабине автомобиля встроена панель с исполнительными переключателями (рис. 3). В процессе работы в поле необходимо контролировать величину углубления дисковых краев в почву (максимум 12 см). При этом следят, чтобы углубление дисков происходило только во время езды без изменения заглубления в процессе работы, а разворот выполнялся при поднятом аппликаторе. Время опорожнения емкости машины зависит от плотности удобрений, а также от величины регулировочного отверстия. Требуемую дозу внесения регулируют согласно таблице, определив необходимую скорость движения. Перед началом работы включают гидронасос машины и начинают опорожнение, подобрав в зависимости от агротехнических требований соответствующую скорость езды. Величина получаемых доз в зависимости от скорости езды при ширине полосы около 12 м V, км/ч 2,8 3,4 4,3 5,7 7,1 8,5 10,6 13,5 17 21 Q, м3/га 30 25 20 15 12 10 8 6,3 5 4 Перед внесением удобрений необходимо выполнить работы по подготовке поля с учетом его размеров и конфигурации, типа используемых агрегатов, предлагаемых способов движения и схемы организации работы. С поля удаляют устраняемые препятствия, мешающие нормальной работе ТТА. Выравнивают промоины, ограждают или отмечают предупредительными знаками коммуникационные постройки, глубокие развальные борозды и другие неустранимые препятствия. Отбивают поворотные полосы. При необходимости разделяют поле на загоны и провешивают линию первого прохода агрегата. При челночном способе движения поле на загоны не разбивают. Количество загонов и ширина поворотной полосы зависят от способа движения агрегата и вида поворота. Если есть возможность выезжать для поворота за пределы поля, то полосы не отбиваются, а линию первого прохода провешивают от края поля на удалении, равном половине ширины захвата ТТА. Правильное провешивание линии первого прохода (п.п.) обеспечит нужное перекрытие при следующих проходах. Ее удаляют от края поля на расстояние, равное ширине поворотной полосы. При этом вектор линии должен совпадать с направлением предшествующей операции по обработке поля. Вешки ставят не чаще, чем через 50 м. Если боковая граница поля прямолинейная, то линию первого прохода не провешивают, а отмечают вешкой только места заезда ТТА для первого прохода. В случае наличия поворотных полос отмечают вешками места как первого, так и заключительного (з.п.) рабочих ходов с удалением от противоположных краев поля на расстояние, равное ширине поворотной полосы. Таким образом, по периметру поля будет «отбита» необработанная часть, которую по завершении работ на загонах обрабатывают вкруговую без потерь на холостые ходы. Для распределения удобрений по полю предлагаются два способа перемещения ТТА, часто применяемые для машинно-тракторных агрегатов подобного назначения: челночный и с перекрытием. Наиболее эффективный способ движения выбирается по критериям или минимума холостых ходов , или максимума коэффициента рабочих ходов . Схемы способов движения представлены на рис. 4. При движении ТТА по поворотной полосе могут применяться виды поворотов, показанные на рис. 5. Количество загонов на поле площадью F, м2, определяется по формуле: . Результаты и их обсуждение Проведенные исследования показали, что наиболее предпочтительны грибовидные повороты с открытой (или закрытой) петлей и прямолинейным участком, поскольку они обеспечивают условия ; . Например, при внесении органических удобрений применяется способ движения ТТА с перекрытием, грибовидный поворот с открытой петлей и прямолинейным участком с длиной поворота 31 м. С учетом совпадения кратности В можно принять оптимальную ширину загона и полузагона Сопт = 20 м; С1 = 10 м; λ = 4. Коэффициент рабочих ходов определяется для длины гона Lг = 800 м и равен 0,95. Аналогично определяется коэффициент рабочих ходов для других способов движения, видов поворота и длин гона. Выводы Разработка и создание ТТА со сменной технологической надстройкой СТА-5ЖО для транспортировки и внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений на базе специализированного полноприводного автомобильного шасси Урал-432065 позволили обеспечить высокий уровень выполнения технологических операций при снижении себестоимости работ и повышении экономической эффективности. Данный тип ТТА отличается производительностью, прост в применении, а его конструкционные особенности обеспечивают соблюдение экологических требований.

About the authors

A. S Shkel'

Moscow Technological University

Email: shkel-as@yandex.ru
PhD in Engineering Moscow, Russia

M. A Kozlovskaya

Central research and development automobile and engine institute NAMI

Email: nauka113@mail.ru
PhD in Engineering Moscow, Russia

T. D Dzotsenidze

Russian State Agrarian University - Moscow K.A. Timiryazev Agricultural Academy

Email: dtengiz@yandex.ru
DSc in Engineering Moscow, Russia

References

Supplementary files