Исследование процесса поверхностного внесения концентрированных органических удобрений машиной с пневмоцентробежным рабочим органом

риалов, которые способны значительно изменять свой объём в зависимости от вида воздействия на них;

3. Впервые предложен абсолютно новый подход к автоматизации сушильных установок, который заключается в необходимом воздействии на продукт, зная его начальный объём и массу.

Литература

1. Киселева Т.Ф. Технология сушки. Учебно-методический комплекс. Кемерово, 2007. С. 101—116.

2. Афонькина В.А., Попов В.М., Левинский В.Н. Результаты исследований качественных показателей процесса ИК-сушки томатов с установкой сроков хранения // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2018. № 4 (139). С. 174-180.

3. Попов В.М. Результаты исследований качественных показателей процесса ик-сушки зеленных культур / В.М. Попов, В.А. Афонькина, Е.И. Шукшина [и др.] // Достижения науки — агропромышленному производству: матер. LIII междунар. науч.-технич. конф. / под ред. П.Г. Свечникова. Челябинск, 2014. С. 363—367.

4. Попов В.М., Афонькина В.А., Левинский В.Н. К вопросу об инфракрасной сушке томатов // Достижения науки — агропромышленному производству: матер. 55-й междунар. науч.-технич. конф. Челябинск: Издательство ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ, 2016. С. 267-274.

5. Попов В.М., Афонькина В.А., Левинский В.Н. Результаты исследований качественных показателей процесса ИК-сушки томатов по содержанию аскорбиновой кислоты // Международный научно-исследовательский журнал. 2017 № 9-3 (63). С. 58-62.

6. Попов В.М. Определение энергоэффективности машины цилиндрического типа для инфракрасной сушки высоковлажного биологического сырья в сравнении с аналогом / В.М. Попов, В.А. Афонькина, В.Н. Левинский [и др.] // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2018. № 2(46). С. 131-139.

7. Базарнова Ю.Г. Методы и исследования сырья и готовой продукции: учебно-методич. пособ. СПб., 2013. С. 3-8.

8. Титриметрический анализ. [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki.

9. Медведев А.В. К вопросу о комбинированной инфракрасной сушке пищевых продуктов / А.В. Медведев, В.М. Попов, В.Н. Левинский [и др.] // Актуальные проблемы энергетики АПК: матер. Х национ. науч.-практич. конф. с междунар. участ. Саратов, 2019. С. 156-158.

Исследование процесса поверхностного внесения концентрированных органических удобрений машиной с пневмоцентробежным рабочим органом

А.М. Бондаренко, д.т.н, профессор, Л.С. Качанова, д.э.н, А.Ю. Попенко, аспирант, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал ФГБОУ ВО Донской ГАУ

В настоящее время в южных регионах России особо остро стоит проблема сохранения почвенного плодородия. Снижение количества гумуса в почвах обусловлено множеством объективных и субъективных причин: использование интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, применение тяжёлой колёсной техники, избыточное внесение минеральных удобрений, низкие дозы внесения органических удобрений и другие.

Основой восполнения почвенного плодородия является применение органических удобрений [1]. При научно обоснованных дозах внесения органических удобрений 12—15 т на условный гектар пашни в настоящее время в Ростовской области вносится 0,6—0,8 т/га [2]. Аналогичная картина наблюдается в Краснодарском и Ставропольском краях. Основными причинами недостаточного внесения в почву органических удобрений являются: отсутствие эффективных технологий переработки навоза животноводческих и птицеводческих предприятий в высококачественные органические удобрения, а также технических средств для их качественного внесения в почву. Производство традиционным способом (компостирование) твёрдых органических удобрений и их внесение на поля в дозах 40—60 т/га экономически не оправдывается

прибавками дополнительного урожая выращиваемых сельскохозяйственных культур в связи с высокими затратами на их доставку к местам внесения [1, 3].

В России и за рубежом разработаны новые виды концентрированных органических удобрений и технологии их производства. Отличительной особенностью концентрированных органических удобрений (КОУ) от традиционных видов органических удобрений является увеличение содержания питательных элементов, в первую очередь азота, фосфора и калия, малые дозы их внесения, гранулометрический состав.

На юге России нашла распространение технология переработки навоза и помёта методом ускоренного компостирования (производство КОУ) [4]. Основным элементом производимых КОУ является применение биологических активных добавок, разработанных П.И. Короленко в режиме «ноу-хау», способствующих при контакте с органической массой ускоренному нагреву объемов компостной смеси, насыщению её специфичными центрами почвообразования, которые, попадая в почву, адаптируются с её микрофлорой, обеспечивая перевод стабильных (недоступных корневой системе растений) форм гумуса в лабильные (подвижные, доступные корневой системе) [4]. Дозы внесения твёрдых КОУ под основную обработку почвы составляют от 1 до 4 т/га. Эффективное использование твердых КОУ основывается на качественном внесении их в почву.

Существующие технические средства для поверхностного внесения органических и минеральных удобрений (машины типа ПРТ, РОУ, РУМ, МВУ) не обеспечивают качественное внесение КОУ по ширине и ходу движения агрегата, так как их рабочие органы не адаптированы к физико-механическим свойствам твёрдых КОУ [5—8]. Поэтому актуальной является разработка и создание машины с пневмоцентробежным рабочим органом, обеспечивающим равномерность распределения КОУ по ширине внесения более 75%, по ходу движения агрегата более 90%.

Целью исследования является обоснование технологического процесса поверхностного внесения КОУ машиной с пневмоцентробежным рабочим органом.

Материал и методы исследования. На основе проведённого ранее анализа машин для поверхностного внесения удобрений установлено, что наиболее целесообразно в качестве базовой использовать машины типа МВУ, РУМ [1, 6, 9, 10].

На рисунке 1 показана схема переоборудованного разбрасывателя типа МВУ, РУМ для внесения твёрдых КОУ. Вместо имеющихся двух роторных

дисков устанавливается один диск (6) по центру выгрузки удобрений донным транспортёром с приводом от гидромотора. По бокам кузова устанавливаются два вентилятора высокого давления (4) с приводом от ВОМ трактора, имеющие воздуховоды (5), направленные в диаметрально противоположные стороны относительно оси кузова.

Принцип работы заключается в следующем. Концентрированные органические удобрения, имеющие пылевидную форму, влажностью 40—45% и плотностью 0,5—0,7 т/га загружаются в кузов машины. После установки требуемой дозы внесения КОУ в процессе движения включаются приводы пневмоцентробежных устройств и производится поверхностное внесение удобрений в зоны центробежного и пневматического рассева.

В основу конструктивно-технологической схемы машины с пневмоцентробежным рабочим органом для поверхностного внесения КОУ положены исследования, проведённые в ФГБОУ ВПО АЧГАА [1, 3] (рис. 1).

Результаты исследования. Технологический процесс работы машины включает два этапа: подачу удобрений в зону выброса; выброс удобрений в

Рис. 1 - Схема машины с пневмоцентробежным рабочим органом для поверхностного внесения концентрированных органических удобрений (вид сверху):

1 - кузов, 2 - донный транспортер, 3 - задвижка, 4 - вентилятор, 5 - воздуховод, 6 - роторный диск

центральной зоне устройством центробежного типа, на периферии — пневмовыбросом.

Функциональная схема технологической машины представлена на рисунке 2.

На каждый элемент системы воздействуют входные параметры: внешние и внутренние.

Входными параметрами I блока функциональной схемы являются влажность КОУ (^КОУ) и гранулометрический состав (ГС). Внешним параметром I блока является скорость движения агрегата (V ). Внутренними параметрами являются: конструкция кузова (КК), характеризуемая углами наклона стенок, обеспечивающих отсутствие образования сводов, скорость донного транспортёра (УдТ). Выходными параметрами I блока являются производительность донного транспортёра (0дТ) и высота открытия задвижки (НЗ), обеспечивающие управление и регулирование дозы внесения удобрений.

Во II блоке дозированная масса удобрений делится на три потока, обеспечивающих подачу КОУ в два жёлоба для пневмотранспорта и на лопастной диск. Внутренними параметрами устройства для пневматического выброса КОУ являются размеры сечения жёлоба (КЖ), скорость выброса частиц (Рвыбр), дальность полёта частиц (Хпол) и количество вентиляторов для создания воздушных потоков (Лв). Внутренними параметрами устройства для центробежного выброса КОУ являются частота вращения диска (и), количество дисков (Лд), ширина разбрасывания удобрений (В).

Внутренними факторами II блока являются доза внесения удобрений (Двнес) и рабочая ширина внесения КОУ (Вр). Внешними факторами II блока являются скорость движения агрегата (Уар) и скорость ветра (V,).

Каждый элемент системы характеризуется технологическим показателем — производительностью, определяющей работоспособность системы.

В общем виде производительность машины для внесения КОУ характеризуется соотношением:

ОмВУ = 0ДТ ^ 0пе + 0ц/6 ) ,

где 0пв — производительность пневматического рабочего органа, м3/ч;

0и/б — производительность пневмоцентробеж-ного рабочего органа, м3/ч.

Из выражения (1) видно, что производительность машины зависит от производительности её рабочих органов.

Производительность донного транспортёра характеризуется линейной скоростью подачи КОУ к выгрузному окну (^дт), высотой (Из) и шириной (вдТ) подачи удобрений:

°дт Удт  Нз  едт рКОу,

где рКОУ — плотность КОУ (рКОУ =0,5—0,7 т/м3).

Производительность пневмоцентробежного рабочего органа для внесения КОУ должна быть синхронно увязана с производительностью донного транспортёра.

Дозы внесения КОУ в составе агрегата (трактор и технологическая машина) рассчитываются по формуле:

ДКОУ

ОДТ

0агр

где Qагр — производительность агрегата, га/ч. Тогда, преобразив выражения (2) и (3), получаем:

V  И

Д= ДТ 3 Д! I КОу

КОУ ,

•3 • едт • I

V • В

агр р

где Вр — рабочая ширина внесения удобрений, м.

Приняв рКОУ =0,6 т/м3 и Вр =8 м, на основе выражения (4) определили технологические параметры агрегата для поверхностного внесения КОУ (рис. 3).

Предварительными исследованиями установлено, что рекомендуемые дозы внесения КОУ со-

Рис. 2 - Функциональная схема машины с пневмоцентрабежным рабочим органом для поверхностного внесения КОУ

14

12

л

10

>>

с 3

щ О.

в

i

а -

2 J

Высо' зал в га открыт ижкн,Л-, м я

ОД

0,025^

4 0,05 ----i

\ > V /

2 4 б 8 10

Скорость .движения агрегата, Уегр, км/ч

Рис. 3 - Изменение дозы поверхностного внесения концентрированных органических удобрений от технологических и режимных параметров агрегата

ставляют от 1 до 4 т/га [1, 3]. По рисунку 3 видно, что при высоте открытия задвижки Нз =0,05 м доза внесения ДКОУ = 1,0 т/га при скорости движения агрегата более 8 км/ч, что соответствует 5-й и 6-й передачам трактора МТЗ-82. Доза внесения КОУ 4 т/га обеспечивается одним из трёх режимов работы агрегата: при Нз =0,05 м скорость движения агрегата должна составлять не менее 2,3 км/ч; при Нз =0,075 м скорость движения агрегата должна составлять более 4 км/ч; при Нз =0,1 м скорость движения агрегата должна быть не менее 6 км/ч.

При обосновании режимных и конструктивных параметров машины для поверхностного внесения КОУ необходимо учитывать дальность выброса

частиц удобрений и перекрытие зон их подачи центробежным диском и пневмовыбросом, влияющих на равномерность распределения удобрений по ширине внесения (не менее 75%) и ходу движения агрегата (не менее 90%).

Вывод. Процесс поверхностного внесения концентрированных органических удобрений с дозами от 1 до 4 т/га обеспечивается путём использования пневмоцентробежного рабочего органа на машинах типа МВУ (РУМ). Разработанная функциональная схема машины позволяет получить комплексную оценку режимных и технологических параметров машины и агрегата, направленную на улучшение качественных показателей внесения удобрений.

Литература

1. Бондаренко А.М., Качанова Л.С. Технологии и технические средства производства и применения органических удобрений: монография. Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ, 2016. 224 с.

2. Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013—2020 гг. Ч. II / С.Г. Бондаренко [и др.]; под ред. В.Н. Василенко. Ростов-на-Дону: Донской издательский дом, 2013. 272 с.

3. Бондаренко А.М., Забродин В.П., Курочкин В.Н. Механизация процессов переработки навоза животноводческих предприятий в высококачественные органические удобрения: монография. Зерноград: РИО ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. 184 с.

4. «Агровит-Кор». [Электронный ресурс]. URL: Ы!р://агровиг-кор.рф (дата обращения 27.01.2019 г.).

5. Седашкин А.Н., Костригин А.А., Драгунов А.В. Универсальный пневмоцентробежный рабочий орган для внесения мелиорантов // Сельский механизатор. 2018. № 1. С. 6—7.

6. Седашкина Е.А. Рациональные параметры центробежного рабочего органа разбрасывателя для поверхностного внесения минеральных удобрений: автореф. дис. ...канд. техн. наук: 05.20.01. Саранск, 2007. 17 с.

7. Забродин В.П. Механизация процессов адаптивного внесения минеральных удобрений: автореф. дис. . докт. техн. наук. Зерноград, 2004. 39 с.

8. Chernovolov V.A. Rational parameter calculation method for devices with horizontal rotation axis to disseminate mineral fertilizers and seed / V.A. Chernovolov, V.A. Kravchenko, L.V. Kravchenko, A.Yu. Nesmiyan, V.I. Khizhnyak, S.A. Sher-stov // Amazonia Investiga. 2018. Т. 7. № 17. p. 670-675.

9. Sukhanova M.V. Substantiation of physical and mathematical model and determination of accelerations under the action of the elastic mixer driving forces / M.V. Sukhanova // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2014. Т. 9. № 11. p. 2268-2274.

10. Kovalev S. Adaptive approach for anomaly detection in temporal date based on immune double-plasticity princip le / S. Kovalev, A. Sukhanov, M Sukhanova., S. Sokolov // Proceedings of the Second International Scientific Conference «Intelligent Information Technologies for Industry». 2017; 1: 234-243.

Перспективная система механизации возделывания зерновых колосовых культур

Г.Г. Маслов, д.т.н, профессор, Е.М. Юдина, к.т.н., Д.А. Ушаков, магистрант, ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ

Большую актуальность приобретает проблема совершенствования средств механизации и технологии возделывания полевых культур. В основном от применяемой техники зависит производительность труда и себестоимость выращенной продукции. Техника определяет совокупность

и последовательность механизированных работ согласно технологии возделывания [1], металло-и энергоёмкость производственных процессов. Отечественные технологии в растениеводстве в 4—5 раз уступают зарубежным по технико-экономическим показателям производства продукции [2]. Учитывая актуальность проблемы, цель настоящей статьи — предложить новые интеллектуальные средства механизации для воз-