Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

25

На правах рукописи

Пунинский Виталий Станиславович

Совершенствование технологий уборки камней с их предварительной диагностикой при мелиорации земель в гумидной зоне

Специальность 06.01.02 Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва, 2007

Работа выполнена в отделе механизации мелиоративных работ Государственного научного учреждения Всероссийский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова

(ГНУ ВНИИГиМ) Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Маммаев Загиди Маммаевич

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор,

академик РАСХН Маслов Борис Степанович

кандидат технических наук

Ленский Дмитрий Павлович

Ведущая организация: ФГУП «Научный центр СевНИИГиМ»

Защита диссертации состоится «17» мая 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 в ГНУ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова по адресу: 127550, Москва, Большая Академическая ул., 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ им.

А.Н. Костякова.

Автореферат разослан « » апреля 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Исаева С. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. в системе сельскохозяйственного производства работы по освоению новых, залежных земель и мелиорации засоренных камнями угодий играют важную роль как резерв повышения объемов сельскохозяйственной продукции. В Российской Федерации камнями засорено 12 млн. га сельскохозяйственных угодий при каменистости более 5м³/га. Наличие каменистых включений в почве отрицательно влияет на работу сельскохозяйственной техники, снижает производительность почвообрабатывающих и уборочных машин. Средние камни вызывают частые поломки рабочих органов, мелкие камни - вместе с клубнями и корнеплодами пропашных культур попадают в бункеры комбайнов и требуют дополнительных затрат на их удаление. Существующие технологии уборки камней имеют серьёзные недостатки. Диагностика каменистости почв проводится методом точечных раскопок, трудоемка и требует значительных затрат ручного труда. из-за отсутствия предварительной информации о месте расположения камней, их фракционном составе извлечение камней производится методом сплошной обработка с многократными проходами и потерей части плодородного слоя почвы. Извлеченные камни вывозятся за пределы очищаемого участка, что приводит к повышению стоимости уборки камней. Невозможность диагностики средних и крупных камней в слое глубиной до 2,0 м повышает стоимость последующего строительства дренажа на мелиорируемых землях.

Качество очистки земель от средних и особенно мелких камней не отвечает агротехническим условиям возделывания сельскохозяйственных культур, оно значительно ниже требуемого уровня и ведет к снижению производительности машин и урожайности сельскохозяйственных культур. Количество убираемых средних и особенно мелких камней не увязано с агрономическими условиями возделывания сельскохозяйственных культур. Зачастую объем убираемых камней значительно превышает требуемый, что повышает трудоемкость и стоимость их уборки.

Проведение эффективной предварительной диагностики объёма и размеров камней на глубине 2,0 м позволит более эффективно, выполнять работы по их извлечению, обеспечить минимальные объемы работ, высокую производительность. Качественная уборка камней обеспечит в 1,5…2,0 года окупаемость затрат на камнеуборочные работы за счет прироста сельскохозяйственной продукции. Это позволит также снизить потери почвенного слоя при выполнении мелиоративных мероприятий с извлечением и сгребанием камней.

В связи с этим совершенствование технологий и камнеуборочных машин с предварительной диагностикой параметров скрытых камней, обеспечивающих рациональное использование средств механизации и повышение качества очистки земель от камней, является весьма актуальным.

Цель исследований. совершенствование технологии уборки камней на основе применения эффективного метода диагностики, прогрессивных способов выборки мелких камней из пахотного слоя, средних и крупных камней с глубины до 2,0 м с последующей их утилизацией в пределах площади очищаемого участка, обеспечивающие повышение производительности камнеуборочных работ, высокое качество их проведения, рациональное использование средств механизации и обуславливающее повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Задачи исследований. Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:

- выполнение анализа существующих технологий уборки камней при мелиорации старопахотных и осваиваемых земель засоренных камнями;

- разработка метода диагностики скрытых камней, позволяющего определять их основные параметры, места расположения в почвенном и подпочвенном слоях, размеры и объём;

- изучение влияния размеров, глубины залегания камней на энергоёмкость процесса их извлечения, последующей их уборки в пределах площади участка и каменистости на производительность средств механизации;

- разработка технологии адресного извлечения скрытых крупных и средних камней с применением электромагнитного возбудителя колебаний - эхолокационного устройства «Сонар-валуномер»;

- совершенствование технологий очистки земель от скрытых мелких и средних камней с их диагностикой и последующей утилизацией.

Методика исследований. При теоретических исследованиях использованы фундаментальные положения теории сопротивления материалов, скола грунта. Лабораторно-полевые эксперименты и испытания проводились согласно отраслевым стандартам (ОСТ-10.4.2-80, ОСТ-10.4.1-2001, ОСТ-10.12.1-2001) и ГОСТ-24026-80, ГОСТ-20915-75, ГОСТ-7057-2001. Регистрация исследуемых параметров проводилась методами инструментальных замеров и осциллографирования. Контроль основных параметров эхолокационного метода диагностики проводился с записью их с экрана осциллографа. При обработке экспериментальных данных использовались методы математической статистики.

Достоверность научных результатов подтверждается сопоставлением теоретических исследований с лабораторными опытами и полевыми экспериментами. Проведенное сравнение расчетных характеристик тягового сопротивления в зависимости от механического состава почвы при перемещении рабочего органа камнеуборочной машины в горизонтальном положении на глубине до 2 м с данными измерений в натурных условиях показали удовлетворительные результаты с погрешностью от 6 до 27%.

Личный вклад. Постановка цели, задач исследований, выбор путей их теоретического и экспериментального решения, обоснование возможности совершенствования технологии уборки скрытых камней, анализ результатов исследований, выводы и предложения в диссертационной работе выполнены лично автором. При участии автора разработана программа и методика испытания технологии уборки камней и выполнены полевые исследования. разработан эхолокационный метод диагностики камней в слое почвы глубиной до 2,0 м и даны рекомендации производству по применению в гумидной зоне технологий уборки и утилизации камней с предварительной их эхолокационной диагностикой. Выполнена оценка экономической эффективности технологий механизированной очистки земель с предварительной диагностикой скрытых камней и установлены области их применения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- получены аналитические зависимости глубины выборки и энергоемкости процесса уборки в зависимости от вида сельскохозяйственной культуры, почвенных условий, размеров и глубины залегания мелких, средних и крупных камней;

- получены корреляционные зависимости эксплуатационной производительности камнеуборочных машин от глубины выборки камней, влажности, каменистости грунтов и параметров камнеуборочных машин;

- разработан эхолокационный метод диагностики камней при очистке мелиорируемых земель и установлены рациональные параметры излучателя и расстояния между створами замеров каменистости эхолокационным методом, обеспечивающие надежную диагностику камней в слое грунта глубиной до 2,0 м,

- разработан метод расчета сил сопротивления камней извлечению рабочими органами камнеуборочных машин в зависимости от размеров и глубины их залегания.

Основные положения, вынесенные на защиту:

- аналитические и корреляционные зависимости для оценки энергоемкости и эксплуатационной производительности машин для выборки камней из пахотного и подпахотного слоя глубиной до 2,0 м.

- эхолокационный метод диагностики камней, рациональные параметры замеров и область его применения при расчистке земель.

- усовершенствованные технологии и комплексы машин для уборки камней, обеспечивающие минимальные объемы работ и их утилизацию с минимальными затратами.

- рекомендации по технологии уборки и утилизации камней при проведении мелиоративных работ в гумидной зоне, обеспечивающие рациональное использование средств механизации.

Практическая значимость. Разработанные технологии позволяют прогнозировать объемы выборки камней из пахотного и подпахотного слоев, повысить производительность камнеуборочных машин и полноту очистки пахотного слоя почвы с 70…75% до 95…98% от допустимого объема. Разработанные технологии позволяют: обеспечить совмещение операций удаления и утилизации уборки камней с мелиорируемых земель, снизить трудоемкость и вынос почвы с камнями в 1,4…1,7 раза. установка типа «Сонар - валуномер» позволяет эффективно диагностировать засоренность камнями слой грунта до 2,0 м, точная диагностика расположения крупных и средних камней позволяет проводить работы с минимальными объемами, повысить производительность труда и упростить технологию производства работ.

Основные элементы рекомендуемой технологии и средства механизации защищены авторскими свидетельствами на изобретения. «Выкапывающий рабочий орган камнеуборочной машины» (А.с. №1246910), в котором при полосовой схеме работы извлекают скрытые камни с трасс дрен. «Способ почвообработки перед посевом и комбинированное орудие для его осуществления» (А.с. №1762772), в котором совмещаются операции по разрыхлению почвы, извлечению мелких камней и перемещению их в валки или на дно траншеи.

Реализация результатов исследования. Исследования выполнялись в рамках тематики ВНИИГиМ: Хоздоговор с Минводхозом 263 Испытания новой мелиоративной техники на 1989 год по теме Контрольные испытания технологии сбора и удаления камней в зоне осушения. Рекомендуемые технологии позволяют получить экономический эффект от уборки камней от 63 до 172 тыс. руб. /га.

Результаты исследований включены: в Федеральные регистры базовых и зональных технологий и технических средств для мелиоративных работ в сельскохозяйственном производстве России до 2010 г (Минсельхоз РФ, 2003г), использованы при разработке Отраслевых стандартов: Испытания сельскохозяйственной техники. Машины мелиоративные осушительные и оросительные. Программа и методы испытаний ОСТ 70.12.1-86, Испытания сельскохозяйственной техники. Машины мелиоративные культуртехнические. Программа и методы испытаний ОСТ 70.12.2-86.

Апробация. Результаты исследований докладывались на международных научно-практических конференциях Вопросы расширения и функционирования агропромышленных комплексов АЭС (г Курчатов, 1995 г) и Методы и технические средства испытаний и сертификации технологий, техники и сельскохозяйственной продукции, (г.Москва, 2000 г), Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем (г.Москва, 2006 г.); на международных научных конференциях Экологические проблемы мелиорации (г.Москва, 2002г), Наукоемкие технологии в мелиорации (г Москва, 2005 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе 1 работа по перечню ВАК, 2 отраслевых стандарта, получены 3 авторских свидетельства на изобретения.

структура и объём работы. Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и предложений, списка литературы из 148 наименований (в том числе 23 иностранных), содержит 202 страницы текста, включая 28 таблиц, 55 рисунков и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы, выбраны объекты, сформулированы цель, задачи и научная новизна исследований, показаны основные положения, выносимые на защиту и практическая ценность работы, объём работы.

В первой главе «Состояние научной проблемы механизированной уборки камней с сельскохозяйственных угодий» исследованы результаты работ отечественных и зарубежных ученых по изучаемой проблеме.

В результате анализа литературных данных установлено, что влияние засоренности почв камнями на урожайность сельскохозяйственных культур не однозначно. С одной стороны скрытые камни препятствуют развитию корневой системы, снижают урожайность, с другой стороны мелкие камни способствуют улучшению микроклимата приповерхностного слоя воздуха и защищают поверхность почвы от ветровой и водной эрозии. Таким образом, из почвенного слоя должны удаляться не все камни, а только избыточная часть, связанная с природным процессом выноса их в пахотный слой почвы.

Анализ исследований Юшкявичуса Ф.И., Бабаяна В.С., Стирки А.П., Саенко Б.Н. и Гинтовта И.А. позволил установить требования к качеству первичной обработки почвы и приёмов освоения земель, засоренных камнями. Исследования Радавичюса С.С., Бабаяна В.С., Ваньяна Г.А., Кравцова Э.А., Сухорукова Г.Е., Цыганова Ф.П. и Преображенского К.И. показали, что повышение эффективности технологий уборки камней требует: установления факторов определяющих рациональные схемы движения машин, изучения физической сущности процесса перемещения камней на поверхность и в корнеобитаемый слой при взаимодействии их с рабочими органами.

Исследования Баловнева В.И., Бабаяна В.С., Ваньяна Г.А., Кравцова Э.А., Азаренко В.В.,. Тарджуманяна В.Г, Грицюса А., Барона Л.И., Германаса Л.Ч., Пошкявичуса В.А. показывают, что способы уборки классифицируются в зависимости от диаметра и количества камней в пахотном и подпахотном слоях почвы. При мелиорации земель крупные скрытие и полускрытые камни диаметром 0,6…1,0 и более м, а так же средние камни диаметром 0,3…0,6 м извлекаются методом раскопки и корчевки с последующей транспортировкой и утилизацией за пределами осваиваемого участка. Мелкие камни диаметром 0,03…0,3 м убирают методами дробления в почве, удаления с поверхности и удаления из пахотного слоя. При освоении земель в зоне избыточного увлажнения, вместе с камнями удаляется значительная часть плодородного слоя почвы, а в отсутствии средств диагностирования скрытых камней применяются трудоемкие методы точечной раскопки и метод сплошного рыхления. Крупные камни удаляются методом раскопки после установления их местонахождения при наезде на них рабочих органов рыхлителей или дреноукладчиков.

Существующие зависимости эксплуатационной производительности камнеуборочных машин характерны лишь для конкретных марок. Большинство этих машин снято с производства или заменены новыми. Расчеты производительности не учитывают глубину выборки камней, прочность почвы, массу машины, мощность трактора, полноту выборки камней. Поэтому при совершенствовании технологий камнеуборочных работ необходимо установить связь эксплуатационной производительности машин с указанными параметрами.

Таким образом, существующие технологии камнеуборочных работ не соответствуют современным требованиям мелиоративного производства. Увеличение тяговых сопротивлений и возникающие динамические нагрузки снижают производительность агрегатов на 10…39 %. Применение камнеуборочных комплексов наиболее перспективно с использованием эффективного метода диагностики скрытых камней в слое до 2,0 м, определяющем максимальную глубину укладки дренажа на землях с избыточным увлажнением. Среди существующих методов диагностики наиболее дешевыми и перспективным является эхолокационный метод с применением устройства «Сонар-валуномер». Перспективным направлением совершенствования технологии является совмещение операций по уборке и утилизации камней с укладкой их в дополнительные элементы осушительных систем (глубокие борозды, дрены)

Во второй главе «Теоретические исследования процессов уборки камней» проведено теоретическое обоснование технологии уборки камней с предварительной их диагностикой эхолокационным методом.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов диссертации