Technology of solid mineral fertilizers application by means of STA-5TM transport-technological unit as part of specialized Ural-432065 vehicle chassis

Full Text

Введение Транспортно-технологические агрегаты (ТТА), состоящие из сменных технологических надстроек на базе специализированного автомобильного шасси [1-4], при применении в растениеводстве позволяют обеспечить круглогодичную загрузку шасси благодаря использованию разных надстроек в разные сроки. Цель исследования Исследование и отработка технологических операций для эффективного использования данного класса ТТА представляют определенный интерес для оценки экономической эффективности эксплуатации, так как новые технические возможности должны обеспечить снижение трудозатрат и повышение производительности за счет повышения скорости при транспортировке и улучшения маневренности. В этом случае происходит снижение времени разворота и переездов. Материалы и методы На примере ТТА для внесения твердых минеральных удобрений (рис. 1) со сменной технологической надстройкой СТА-5ТМ на базе специализированного полноприводного автомобильного шасси Урал-432065 [5-7] можно исследовать особенности выполнения технологических операций. Технология возделывания с.-х. культур представляет собой научно обоснованный для конкретных почвенно-климатических условий перечень операций или работ по возделыванию каждой с.-х. культуры - от подготовки семян и почвы до уборки урожая и его закладки на хранение. Она оформляется в виде технологических карт, которые в общем случае содержат полный перечень всех работ по возделыванию с.-х. культуры, основные агротехнические требования, включая сроки выполнения каждой операции, составы эффективных машинно-тракторных и других агрегатов, численность обслуживающего персонала, производительность агрегатов, эксплуатационные затраты и т.д. Разработан и утвержден «Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства» [8] с учетом почвенно-климатических и производственных условий каждой зоны для хозяйств с разным экономическим потенциалом. Выделены три группы технологий: высокие, интенсивные и нормальные. Каждая технологическая операция предполагает соблюдение определенных правил выполнения, 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. Теоретической основой разработки операционных технологий механизированных работ в сельском хозяйстве служат общие методы научной организации труда по аналогии с технологией производства различных работ на промышленных предприятиях. Химическая промышленность выпускает около 20 видов минеральных удобрений. При длительном хранении минеральные удобрения самопроизвольно слеживаются в мешках, из-за чего перед внесением их необходимо растарить и измельчить. Размер частиц не должен превышать 3 мм. Для измельчения удобрений используют навесной измельчитель типа ИСУ-4, АИР-20, для загрузки в бункер измельчителя - различные погрузчики. В зависимости от баланса питательных веществ в почве и потребности растений разные виды удобрений смешивают в заданном соотношении. При внесении твердых минеральных удобрений особое внимание уделяют правильной организации и полной механизации работ, соблюдению сроков, доз и равномерности внесения. В технологиях возделывания применяют дробное внесение удобрений: основное и в виде подкормок. Основную дозу (более 2/3) удобрений вносят при подготовке почвы к посеву, применяя сплошное поверхностное внесение. Это более трудоемкий способ, так как по срокам он совпадает с основной обработкой почвы, когда ограничиваются время выполнения работ и количество исполнителей. В зависимости от наличия машин, расстояния доставки удобрений до поля, дозы их внесения и других факторов используют прямоточную или перевалочную технологическую схему работы ТТА. Средняя норма внесения гранулированных минеральных удобрений при реализации интенсивной технологии на севооборот составляет 0,45 т/га. Технологический процесс поверхностного внесения минеральных удобрений включает погрузку удобрений со складов в транспортные средства, перевозку к полю и распределение по поверхности с последующей заделкой в почву. Работы по внесению минеральных удобрений в почву выполняются комплексом машин, состоящим из погрузчиков, транспортных средств и машин для внесения удобрений - разбрасывателей. Минеральные удобрения вносят до основной обработки почвы, перед предпосевной культивацией, по стерне или взлущенному полю после уборки зерновых и пропашных культур и т.д. В процессе работы ТТА должна устойчиво обеспечиваться заданная доза. ТТА обеспечивают внесение установленной дозы с интервалом регулировки 0,05 т/га при скорости движения агрегата до 12 км/ч. Допускаются отклонение от установленной дозы не более ±10%, неравномерность распределения минеральных удобрений по рабочей ширине захвата (с учетом оптимального перекрытия) не более ±25%. Контроль качества необходимо выполнять как во время работы, так и по окончании. ТТА должны быть подготовлены и отрегулированы для качественного выполнения технологического процесса. Минеральные удобрения необходимо вносить в установленные агротехнические сроки, обеспечивать установленные дозы высева, равномерно распределять по всей обрабатываемой площади, в т.ч. на поворотных полосах. Перекрытие смежных (стыковочных) проходов агрегата не должно превышать 5% от рабочей ширины захвата. Устройство для регулирования доз вносимых удобрений должно обеспечивать возможность устанавливать дозу 100-1000 кг/га при скорости движения агрегата до 12 км/ч. Скорость движения ТТА определяют в результате трех заездов на учетном проходе длиной не менее 50 м. Погрешность измерения времени ±1 с, длины пути ±10 см. Скорость движения ТТА, м/с, вычисляют по формуле: , где L - длина пути, м; t - продолжительность опыта, с. Для установления дозы и рабочей ширины внесения удобрений до начала отбора проб делают контрольные проезды на участке, отведенном для настройки ТТА. Удобрения собирают в контейнеры и взвешивают с погрешностью ±20 мг. Контейнеры расставляют по всей ширине внесения на каждом проходе ТТА. При настройке с симметричным характером внесения удобрений на заданную дозу и ширину допускается расставлять контейнеры по следующей схеме: по линии, перпендикулярной движению ТТА, устанавливают один контейнер в межколесном пространстве, один - рядом с правой колеей, один - рядом с левой, по три контейнера - на концах ориентировочной рабочей ширины внесения (на месте центра наложения условных проходов). Агрегат считается отрегулированным на дозу внесения, если масса внесенных удобрений в трех повторениях отличается от заданной не более чем на ±5%. В процессе испытаний не допускается смещение регуляторов доз и перемешивание удобрений, находящихся в емкостях. Минимальную и максимальную дозы внесения определяют методом сбора удобрений в контейнеры в трех опытах. Их взвешивают на весах с погрешностью 120 мг. Дозы внесения удобрений U, кг/га, вычисляют с округлением до первого десятичного знака по формуле: , где g - средняя масса удобрений в контейнере за опыт, г; S - площадь контейнера, м2. Отклонение фактической дозы внесения удобрений от заданной с округлением до первого десятичного знака вычисляют по формуле: , где Uз - заданная доза внесения удобрений, приведенная к рабочей ширине внесения, кг/га; Uф - фактическая доза внесения удобрений на фактической ширине внесения, кг/га. За неравномерность распределения удобрений на общей и рабочей ширине внесения принимают коэффициент вариации массы удобрений, попавшей в отдельные контейнеры, которые установлены на общей ширине сплошным рядом перпендикулярно направлению движения. До прохода ТТА контейнеры (рис. 2) расставляют в три сплошных поперечных ряда. На каждом режиме проводят три опыта согласно ГОСТ 28714-2007 «Машины для внесения твердых минеральных удобрений. Методы испытаний». При ширине колеи в один контейнер массу удобрений в нем определяют как среднее из двух граничащих с колеей контейнеров (рис. 3). При ширине колеи в два контейнера массу удобрений в них рассчитывают следующим образом: для первого от центра контейнера масса равна массе граничного контейнера минус одна треть этой массы, для второго контейнера масса равна массе второго граничного контейнера плюс одна треть этой массы. Расстояние между рядами не менее 5 м, между повторениями - не менее 50 м. Для того чтобы удобрения, попадающие в контейнеры, не терялись от рикошета, применяют решетчатые вставки с ячейками размером 0,05×0,05 м и высотой не более половины высоты контейнера. После прохода ТТА удобрения из каждого контейнера последовательно взвешивают с погрешностью ±20 мг. Данные обрабатывают статистическим методом [11]. За неравномерность распределения удобрений по ходу движения ТТА принимают коэффициент вариации массы удобрений, попавшей в отдельные контейнеры, которые установлены по ходу движения ТТА на длине не менее 10 м. При симметричном внесении удобрений контейнеры располагают справа от центральной линии на расстоянии ¼ от общей ширины внесения. Общую и рабочую ширину внесения определяют одновременно с дозой и неравномерностью распределения удобрения в процессе обработки данных по каждой повторности. За общую ширину внесения принимают расстояние между крайними контейнерами, масса удобрения в каждом из которых должна быть не менее 20 мг. За рабочую ширину внесения принимают ширину (при работе ТТА с перекрытием), при которой обеспечивается неравномерность. Перекрытие должно проводиться не более чем до половины общей ширины внесения. Управление агрегатом производится из кабины автомобиля (рис. 4). Результаты и их обсуждение Установочное значение дозы внесения удобрений определяется с помощью счетной линейки и зависит от сорта удобрений (насыпной объемной массой), ширины захвата, рабочей скорости, нормы внесения. Для установленной нормы внесения следует определить необходимые положение главной шиберной заслонки дозатора и скорость транспортерной ленты [9-11]. Результаты расчетов кинематических характеристик ТТА при внесении минеральных удобрений для различных способов движения представлены в таблице. Кинематические характеристики ТТА при внесении твердых гранулированных минеральных удобрений Способ движения ТТА Вид поворотов Значение коэффициента рабочих ходов φ на длине гона LP 400 800 1200 Челночный Полукруговой 0,7 0,83 0,89 Грушевидный 0,67 0,78 0,85 Закрытая петля 0,72 0,84 0,9 Перекрытием С прямолинейным участком 0,65 0,75 0,85 Грушевидный 0,56 0,73 0,82 Закрытая петля 0,7 0,83 0,89 Эффективность использования комплекса технических средств во многом зависит от организации его технологического обслуживания. Система обслуживания должна обеспечивать снижение простоев машин каждого смежного звена в период выполнения полевых работ. Размер затраченных на эксплуатацию средств необходимо определять из их сопоставления с эффектом от сокращения простоев. Следует учитывать потери времени и использование ТТА в составе технологических комплексов машин, включающих, как правило, один погрузчик и несколько автомобилей. Это характерно для предприятий районных служб химизации сельского хозяйства и предопределяет поточную организацию смежных операций (погрузка - транспортировка - внесение), что уже эффективно. Выводы Технология внесения твердых минеральных удобрений транспортно-технологическим агрегатом СТА-5ТМ на базе специализированного автомобильного шасси Урал-432065 обеспечивает возможность повышения эффективности работ при росте производительности труда и снижении себестоимости конечной продукции.

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