Обоснование и разработка ресурсосберегающего комплекса рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы в условиях Республики Крым тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Соболевский Иван Витальевич
Соболевский Иван Витальевич
доктор наук
2025
- Специальность ВАК РФ00.00.00
- Количество страниц 453
Оглавление диссертации доктор наук Соболевский Иван Витальевич
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
1.1 Современный технический уровень и тенденции развития технологий поверхностной обработки почвы
1.2 Состояние исследований в области конструктивных, теоретических и экспериментальных предпосылок создания и совершенствования рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы
1.2.1 Дисковые и зубовые рабочие органы
1.2.2 Рабочие органы для культивации почвы
1.2.3 Рабочие органы для выравнивания почвы
1.2.4 Прикатывающие рабочие органы
1.3 Анализ основ земледельческой бионики и перспективы её развития
Выводы по первой главе. Цель и задачи исследований
2 ОСНОВЫ БИОНИЧЕСКОГО ПОДХОДА СОЗДАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
2.1 Система бионического подхода создания почвообрабатывающих рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы
2.2 Бионическое обоснование процесса адаптационного взаимодействия рабочих органов с почвой
2.3 Обоснование конструктивных схем рабочих органов технических
средств поверхностной обработки почвы по бионическому подобию
2.3.1 Обоснование конструктивной схемы бионически подобных
рабочих органов гибкой бороны
2.3.2 Обоснование конструктивной схемы рабочих органов культиватора для стерневой обработки почвы по бионическому подобию
2.3.3 Совершенствование конструктивной схемы дисковых рабочих органов
культиваторов по бионическому подобию
2.3.4 Совершенствование конструктивной схемы бионически подобных рабочих органов выравнивателя
2.3.5 Обоснование конструктивной схемы бионически подобных рабочих органов катков
Выводы по второй главе
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ БИОНИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
3.1 Теоретические основы бионического подобия рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы
3.2 Теоретическое обоснование параметров гибкой бороны по бионическому подобию
3.3 Аналитическое обоснование бионической формы рабочего органа культиватора для стерневой обработки почвы
3.4 Теоретическое обоснование основных конструктивных параметров маятникового ударного механизма в системе «рабочий орган - почва»
для рабочих органов стерневого культиватора
3.5 Обоснование основных параметров волнистых турбодисковых рабочих органов культиваторов по бионическому подобию
3.6 Теоретическое обоснование параметров бионически подобных выравнивающих рабочих органов
3.7 Аналитическое обоснование бионической формы рабочих органов катков...180 Выводы по третьей главе
4 МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
4.1 Цель и задачи экспериментальных исследований
4.2 Программа исследований
4.3 Средства измерений и оборудование
4.4 Объекты экспериментальных исследований
4.4.1 Опытно-конструкторская разработка рабочих органов гибкой бороны
4.4.2 Опытно-конструкторская разработка рабочего органа культиватора для стерневой обработки почвы
4.4.3 Опытно-конструкторская разработка волнистых турбодисковых
рабочих органов культиватора
4.4.4 Опытно-конструкторская разработка рабочих органов выравнивателя
4.4.5 Опытно-конструкторская разработка рабочих органов катков
4.5 Методика исследований биологических прототипов
4.6 Методика лабораторно-полевых исследований
4.6.1 Исследования физико-механических свойств почвы
4.6.2 Лабораторные исследования рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы в почвенном канале
4.6.3 Полевые исследования и производственные испытания почвообрабатывающих технических средств поверхностной обработки почвы
4.7 Методика обработки результатов лабораторно-полевых исследований
Выводы по четвертой главе
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
5.1 Оценка энергетических и качественных показателей работы
ресурсосберегающего комплекса бионически подобных рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы
5.1.1 Результаты исследований бионически подобных рабочих органов бороны гибко-ударной ротационной БГУР-2,8
5.1.2 Результаты исследований бионически подобных рабочих органов культиватора КПС-3,8 для стерневой обработки почвы
5.1.3 Результаты энергетических и качественных показателей бионически подобных рабочих органов турбодискового культиватора ТДКП-2,9
для вертикальной обработки почвы
5.1.4 Основные результаты исследований энергетических и качественных показателей бионически подобных рабочих органов выравнивателя
в составе комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8 «Сварог»
5.1.5 Результаты лабораторных и полевых исследований бионически подобных рабочих органов почвообрабатывающих катков в составе комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8М «Сварог»
Выводы по пятой главе
6 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БИОНИЧЕСКИ ПОДОБНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ
6.1 Методика определения конструктивных параметров предложенных бионически подобных почвообрабатывающих рабочих органов
6.1.1 Рабочие органы гибкой бороны
6.1.2 Рабочие органы культиватора для стерневой обработки почвы
6.1.3 Рабочие органы турбодискового культиватора
6.1.4 Рабочие органы выравнивателя
6.1.5 Рабочие органы почвообрабатывающего катка
6.2 Технико-экономическая эффективность предложенных разработок бионически подобных почвообрабатывающих рабочих органов
6.2.1 Общие затраты на создание исследуемых рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы
6.2.2 Расчет экономической эффективности применения исследуемых рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы
Выводы по шестой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Параметры бионических прототипов
Приложение Б. Уравнения регрессии в кодированном виде исследуемых в лабораторных условиях бионически подобных почвообрабатывающих
рабочих органов и их статистическая оценка
Приложение В. Уравнения регрессии в кодированном виде исследуемых в полевых условиях бионически подобных почвообрабатывающих
технических средств и их статистическая оценка
Приложение Г. Результаты анализа агрегатного состава почвы после прохода исследуемых почвообрабатывающих рабочих
органов в лабораторных условиях
Приложение Д. Результаты анализа агрегатного состава почвы после прохода исследуемых почвообрабатывающих технических
средств в полевых условиях
Приложение Е. Результаты анализа устойчивости глубины обработки почвы после прохода исследуемых почвообрабатывающих
рабочих органов в лабораторных условиях
Приложение Ж. Результаты анализа устойчивости глубины обработки почвы после прохода исследуемых почвообрабатывающих технических средств
в полевых условиях
Приложение И. Свидетельства о поверке средств измерений
Приложение К. Основные патенты на изобретения и полезные модели
Приложение Л. Документы о внедрении (использовании) результатов
научных исследований
Приложение М. Документы, подтверждающие участие в конференциях, выставках и конкурсах
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Повышение надежности и эффективности почвообрабатывающих машин и орудий2024 год, доктор наук Москалевич Вадим Юрьевич
Обоснование параметров механизма регулирования давления катка комбинированного культиватора2026 год, кандидат наук Жалнин Алексей Александрович
Энергосберегающие технологии и машины для поверхностной обработки почвы2003 год, доктор технических наук Козырев, Борис Михайлович
Повышение эффективности обработки почвы в условиях Среднего Поволжья путем совершенствования машин с ротационными рабочими органами2018 год, доктор наук Валиев Айрат Расимович
Обоснование параметров рычажных виброударных механизмов рабочих органов культиваторов2022 год, кандидат наук Белов Александр Викторович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и разработка ресурсосберегающего комплекса рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы в условиях Республики Крым»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований. В Республике Крым существующее производство продукции растениеводства основано на использовании традиционных методов обработки почвы и энергоёмких комплексов почвообрабатывающих технических средств. Однако, в связи с возрастающей проблемой обеспечения топливно-энергетическими ресурсами, технологии возделывания
сельскохозяйственных культур и применяемые для их осуществления комплексы почвообрабатывающих технических средств требуют дальнейшего совершенствования в направлении повышения экологической безопасности, сохранения плодородия почв и снижения энергоёмкости. В этом аспекте остались недостаточно изученными вопросы дифференциации рабочих органов сельскохозяйственных машин применительно к почвенно-климатическим условиям, особенно в зонах проявления ветровой и водной эрозий почвы. В сельскохозяйственных зонах рискованного земледелия ускоряются процессы эрозии из-за использования традиционных технологий обработки почвы. Энергонасыщенные комбинированные машинно-тракторные агрегаты выполняют до 12 полевых операций в год, что приводит к уплотнению и распылению почвы на мелкие фракции. Это в свою очередь не способствует созданию оптимальных условий для регулирования фильтрационных свойств почвы, так как происходит увеличение деформации пахотного и подпахотного слоев [29, 61, 63, 197]. Эта проблема с течением времени приводит к снижению плодородия почвы. В течение вегетационного периода интенсивное использование почвообрабатывающей техники приводит к разрушению верхнего слоя почвы, что вызывает появление так называемой «подплужной подошвы». В результате этого процесса гумус в сформировавшемся слое существенно истощается, и почва становится более уязвимой к быстрому воздействию ветровой и водной эрозии [70, 136, 200, 265].
В качестве альтернативы предлагаются технологии сплошной поверхностной и мелкой обработки почвы с использованием специализированного комплекса агрегатов поверхностной обработки почвы. В данный комплекс входят плоскорезные рыхлители
и культиваторы, формирующие рыхлую, гребнистую структуру дна борозды, что способствует снижению плотности в обрабатываемых слоях почвы. Данные агрегаты получают всё большее распространение в почвозащитной системе обработки почвы, снижающей эрозионные процессы и улучшающей её экологическое состояние [132, 308]. Благодаря безотвальным орудиям, стерня и растительные остатки на поверхности обрабатываемого поля максимально сохраняются, в отличие от почвообрабатывающих технических средств, которые оборачивают почвенный пласт.
В Республике Крым долгое время земледелие практикуется с использованием технологий поверхностной обработки почвы, что позволяет сократить глубину воздействия рабочих органов почвообрабатывающих машин и эффективно уменьшить количество полевых операций почвообработки. Этот подход активно применяется на современном этапе развития ресурсосберегающих систем земледелия в республике. Как результат, рабочие органы технических средств для обработки почвы под зерновые культуры, в основном предназначены для выполнения сплошной поверхностной, а также мелкой обработки и проектируются с учетом глубины воздействия на почву в диапазоне от 0,04 до 0,16 метра.
Современные рабочие органы для традиционных сельскохозяйственных машин, предназначенных для обработки почвы, разрабатывались на основе теории сельскохозяйственных машин и закономерностей теоретической механики. На современном этапе разработки этих рабочих органов всё чаще применяются концепции и методологии механики сплошных сред. Такие подходы в конструировании рабочих органов приводили к тому, что почвообрабатывающие машины были рекомендованы практически для всех существующих агроклиматических зон России. Однако унифицированные рабочие органы почвообрабатывающих машин без учета особенностей почвенного покрова только начали приводить к существенному изменению негативной направленности биологических процессов в почве, таких как увеличение водной и ветровой эрозии.
В большинстве передовых стран мира таких как США, Франция и Германия за последний период находят широкое применение такие технологии обработки почвы
как интенсивная, почвозащитная, минимальная, мульчирующая, гребневая и адаптационно-ландшафтная [75, 100].
В почвозащитном земледелии с внедрением новых ресурсосберегающих технологий обработки почвы классическая поверхностная и минимальная обработки адаптируются в ресурсосберегающие путем совмещения таких операций как: культивация с плоскорезной обработкой (устойчивость к ветровой эрозии); боронование и прикатывание с лункованием (устойчивость к водной эрозии путем образования замкнутых углублений для задержания талых и ливневых вод на почвах); выравнивание и прикатывание с гребневанием (устойчивость к ветровой эрозии путём формирования адаптированной поверхности поля). В данных видах обработки почвы используются специализированные рабочие органы с отличительными конструктивными признаками, позволяющими выполнять тот или иной процесс. Совершенствование почвообрабатывающих орудий в основном направлено на повышение их адаптивной технологичности. Это означает способность одного рабочего органа выполнять комплекс задач, не нарушая при этом ключевых биологических принципов, лежащих в основе функционирования почвенной экосистемы. Модернизация конструкций акцентируется на их многофункциональности, позволяющей оптимизировать воздействие на почву и сохранить её естественное состояние.
В 2023 году Президент Российской Федерации В.В. Путин подписал Указ №2 818 «О развитии природоподобных технологий в Российской Федерации», в соответствии с которым определена концепция «природоподобия» основанная на копировании у природы свойств биологических прототипов способствующих дальнейшему развитию современных технологий. Таким образом для соответствия данному направлению необходимо переходить на адаптированные рабочие органы почвообрабатывающих машин с учетом биологических принципов экосистемы почвы.
В условиях Крыма затруднено внедрение систем земледелия, основанных на ресурсосберегающих технологиях почвенной обработки из-за нехватки рабочих органов техники, способной обрабатывать почву с учетом сохранения основных биологических законов функционирования экосистемы. Существующие
почвообрабатывающие рабочие органы для поверхностной обработки работают только за счёт силового воздействия на почву. При этом их основные конструктивные и режимные параметры обосновываются, в основном, для снижения тягового сопротивления. Однако, находясь в живой биологической среде, состоящей из системы «почва-растение-атмосфера», почвообрабатывающие рабочие органы становятся инородными элементами, которые понижают общий уровень функционирования биологической системы почвы.
Живым биологическим прототипом почвообрабатывающего рабочего органа является дождевой червь. Он выполняет функцию механического катализатора оптимизации в гумусообразующем слое почвы двух основных компонентов - воздуха и влажности, что способствует интенсивному образованию биогумуса. Дождевой червь является полностью вживляемой частью экосистемы почвы, и подобно существующим почвообрабатывающим рабочим органам, он также производит процесс её рыхления.
«Вживляемость в биологическую систему почвы» является одним из основных нерешенных вопросов, при разработке почвообрабатывающих рабочих органов. Применяемые теории обоснования параметров почвообрабатывающих рабочих органов, с учетом адаптирования к биологической системе почвы, не обеспечивают возможность их стабильного функционирования в ней. Поэтому рассматриваемой научной проблемой является сохранение надёжности биологической системы почвенного покрова путём дифференциации ресурсосберегающего комплекса рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы созданных по подобию биологических прототипов живых организмов с определёнными геометрическими формами в энергетическом поле силовых воздействий на почву.
Работа посвящена снижению энергоемкости и повышению качества поверхностной обработки почвы и направлена на сохранение плодородия почвы, нормализации в ней влагонакопления и снижения эрозионно-опасных частиц путём разработки комплекса почвообрабатывающих рабочих органов по бионическому подобию.
Степень разработанности темы. Ведется поиск новых методов для технических средств поверхностной обработки почвы как в нашей стране, так и за
рубежом. Ученые в настоящее время проводят исследования в области разработки новых способов создания и обоснования параметров рабочих органов для обработки почвы, фокусируясь на взаимосвязи между машиной, почвой и растением. Глубокий анализ общих принципов функционирования живых организмов в технической бионике и законов механики при исследовании рабочих процессов сельскохозяйственных машин проведен в трудах таких ученых как В.П. Горячкин, А.И. Берг, М.Е. Жуковский, М.Н. Летошнев, В.А. Желиговский, П.М. Василенко, Л.В. Погорелый, Г.Н. Синеоков, И.М. Панов, Л.В. Гячев, В.И. Виноградов, А.А. Дубровский, Г.Е. Листопад, Л.Ф. Бабицкий, С.И. Камбулов, Н.И. Джаборов, Н.К. Мазитов, С.И. Старовойтов, В.А. Моторин, Н.Б. Бок, О.А. Черемисинов, Б.Ф. Тарасенко, В.П. Максимов и многих других. Значительное количество научных трудов руководителя научной школы «Механико-бионические основы разработки почвообрабатывающих машин» доктора технических наук, профессора Л.Ф. Бабицкого и её ученых посвящено становлению и развитию биосистемного подхода с целью создания бионически подобных рабочих органов почвообрабатывающих машин [4-27, 253, 309, 310, 311]. Успешное применение биологических прототипов и развитие технической бионики при разработке различных конструкций рабочих органов для обработки почвы, снижающих тяговое сопротивление почвы до 25 %, которое является одним из основных показателей ресурсосбережения, даёт возможность использовать данное направление для создания принципиально новых ресурсосберегающих рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы в системе ресурсосберегающего земледелия. Поэтому проблема создания новых теоретических основ для разработки и внедрения ресурсосберегающего комплекса рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы по бионическому подобию, для сохранения плодородия и повышения её гумусообразования, требует дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.
Целью исследований является обоснование и разработка ресурсосберегающего комплекса рабочих органов почвообрабатывающих технических средств на основе бионического подхода, позволяющих обеспечить улучшение энергетических и
качественных показателей поверхностной обработки почвы в условиях Республики Крым.
Задачи исследований:
1. Проанализировать используемые технологии обработки почвы и адаптировать их к системе земледелия в условиях Республики Крым путём необходимого подбора комплекса рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы.
2. Создать основы бионического подхода для ресурсосберегающего комплекса рабочих органов почвообрабатывающих технических средств и разработать их новые конструктивные схемы, улучшающие энергетические и качественные показатели поверхностной обработки почвы.
3. Получить теоретические зависимости по обоснованию рациональных параметров бионически подобных рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы.
4. Разработать программу и провести лабораторные и лабораторно-полевые исследования, а также производственную проверку предлагаемого ресурсосберегающего комплекса бионически подобных рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы с определением энергетических и качественных показателей их работы.
5. Разработать методику определения конструктивных параметров предложенных бионически подобных рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы и дать технико-экономическую оценку эффективности их применения.
Объектом исследований является технологический процесс поверхностной обработки почвы в условиях Республики Крым и ресурсосберегающий комплекс бионически подобных рабочих органов почвообрабатывающих технических средств.
Предметом исследований являются закономерности влияния параметров ресурсосберегающего комплекса бионически подобных рабочих органов почвообрабатывающих технических средств на энергетические и качественные показатели поверхностной обработки почвы.
Научная гипотеза. Использование теоретических и практических разработок по обоснованию основных параметров ресурсосберегающего комплекса рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы на основе бионического подхода позволит снизить энергоёмкость и улучшить качество поверхностной обработки почвы.
Рабочая гипотеза. Внедрение ресурсосберегающего комплекса рабочих органов почвообрабатывающих технических средств, разработанных на основе бионического подхода с определёнными оптимальными геометрическими формами и динамикой движения, должно способствовать снижению энергоёмкости и повышению качества поверхностной обработки почвы.
Научная новизна заключается в полученной совокупности научных положений и результатов:
1. Предложена новая система бионического подхода для почвообрабатывающих рабочих органов на основе биологических организмов - животных-землероев.
2. Обоснован и впервые введен коэффициент адаптационной наработки, позволяющий оценить эксплуатационную надёжность, характеризующуюся снижением тягового сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих технических средств при их взаимодействии с почвой.
3. Экспериментально подтверждена научная гипотеза о том, что использование теоретических и практических разработок по обоснованию рациональных параметров ресурсосберегающего комплекса рабочих органов почвообрабатывающих технических средств на основе бионического подхода позволяет снизить энергоёмкость и улучшить качество поверхностной обработки почвы.
4. Получены экспериментальные зависимости, которые дают возможность определять амплитудно-частотные характеристики и тяговое сопротивление почвообрабатывающих технических средств, разработанных на основе бионического подхода, при их взаимодействии с почвой.
5. Предложены новые конструктивные схемы ресурсосберегающего комплекса почвообрабатывающих технических средств: гибкой бороны БГУР-2,8; культиватора плоскореза стерневого КПС-3,8; турбодискового культиватора ТДКП-2,9; секции
выравнивающих рабочих органов в составе финишной системы комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8 «Сварог»; рабочих органов секции планчатого почворежущего катка в составе финишной системы комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8М «Сварог».
Теоретическую и практическую значимость работы составляют:
1. Теоретические зависимости по обоснованию:
- параметров рабочих органов гибкой бороны;
- формы рабочего органа культиватора для стерневой обработки почвы;
- основных параметров рабочих органов турбодискового культиватора;
- параметров рабочих органов выравнивателя;
- форм рабочих органов катков.
2. Новые конструктивные схемы рабочих органов почвообрабатывающих технических средств поверхностной обработки почвы, разработанные на основе бионического подхода, подтверждены 8 патентами Российской Федерации на изобретения (№ 2761388, № 2697546, № 2641524, № 2628576, № 2628577, № 2591130, № 2605337, № 2605772) 36 патентами Российской Федерации на полезную модель (№ 226618, № 223688, № 218025, № 218321, № 218965, № 220001, № 220117, № 222417, № 214041, № 214121, № 204466, № 204796, № 206298, № 206913, № 186892, № 186935, № 187089, № 187198, № 187305, № 188100, № 188110, № 179076, № 179943, № 185591, № 176597, № 173203, № 173219, № 173235, № 173236, № 173237, № 173238, № 173240, № 173242, № 164210, № 164211, № 165505) 5 патентами Украины на изобретения (№ 106536, № 105967, № 104532, № 103095, № 100324 ), 1 патентом Украины на полезную модель (№ 99400) (Приложение К).
3. Разработанное устройство для измерения твердости почвы в лабораторных и полевых условиях (патент на полезную модель № 223688 Российской Федерации) на базе твердомера Ю.Ю. Ревякина (Приложение К).
Методология и методы исследований. Для решения поставленных задач были применены законы классической теории для сельскохозяйственной техники, в области земледельческой механики, математической статистики, механико-математического анализа, компьютерного моделирования элементов агроинженерных процессов,
планирования экспериментов. Основой методологии исследований являлась сельскохозяйственная техническая бионика в составе общей теории систем. Используя проверенные методики, соответствующие действующим стандартам, были проведены лабораторные и производственные испытания. Анализ данных и вычисления, полученные в ходе теоретических и экспериментальных исследований, осуществлялись на персональном компьютере с помощью специализированных программ. Конструкторская документация на новые технические средства поверхностной обработки почвы выполнялась с использованием графического редактора КОМПАС-3Б У21.
Положения, выносимые на защиту:
- результаты обобщенного анализа эффективности технологий поверхностной обработки почвы и ресурсосберегающий комплекс рабочих органов почвообрабатывающих технических средств в условиях Республики Крым;
- система бионического подхода для создания почвообрабатывающих рабочих органов на основе биологических организмов животных-землероев;
- впервые выведенный коэффициент адаптационной наработки, характеризующийся снижением тягового сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих технических средств;
- теоретические зависимости по обоснованию параметров ресурсосберегающего комплекса бионически подобных рабочих органов технических средств поверхностной обработки почвы;
- новые конструктивные схемы ресурсосберегающего комплекса почвообрабатывающих технических средств: гибкой бороны, культиватора для стерневой обработки почвы, турбодискового культиватора для поверхностной обработки почвы, выравнивателя и катков;
- частные методики для исследования биологических прототипов - животных-землероев, а также бионически подобных почвообрабатывающих рабочих органов технических средств в аспекте снижения их энергоемкости и повышения качества поверхностной обработки почвы;
- результаты экспериментальных исследований бионически подобных почвообрабатывающих рабочих органов, а также их влияние на энергетические и качественные показатели работы технических средств поверхностной обработки почвы;
- результаты производственных испытаний и технико-экономическая оценка ресурсосберегающего комплекса технических средств поверхностной обработки почвы.
Достоверность результатов, а также выводов и рекомендаций обеспечивают современные методы исследований, использованные в диссертационной работе. Подтверждение достигается через изготовление опытно-конструкторских разработок, значительного объёма лабораторных, полевых и производственных испытаний рабочих органов почвообрабатывающих технических средств, практику внедрения, а также математическую обработку и статистический анализ данных исследований.
Апробация результатов. На ежегодных научно-практических мероприятиях были представлены и одобрены основные положения, изложенные в диссертационной работе: Крымская международная научно-практическая конференция «Энергоресурсосбережение и экологическая безопасность» (Симферополь, 29 сентября 2014 года); Международный форум «Крым Ш-TECH-2014» (Севастополь, 25 сентября 2014 года); Научно-практическая конференция 3-й агропромышленной специализированной выставки «РосКрымАгро» (Ялта, 8-10 ноября 2018 года); Всероссийская (национальная) научно-практическая конференция «Актуальные проблемы науки и техники. 2022» ДГТУ (Ростов-на-Дону, 16-18 марта 2022 года); IV Международная научно-практическая конференция «Научный и инновационный потенциал развития производства, переработки и применения эфиромасличных и лекарственных растений» (Симферополь, 22-25 июня 2022 года); XXVII Международная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы инновационного развития экономики» (Симферополь, 13-16 сентября 2022 года); Научно-практическая конференция «Перспективы развития механизации обработки почвы в условиях зон рискованного земледелия» (Симферополь, 22 ноября 2022 года); Международная научно-практическая конференция «Аграрная наука в обеспечении
продовольственной безопасности и развитии сельскохозяйственных территорий» (Луганск, 08 февраля 2023 года); Международная научно-практическая конференция «Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса» (ИнтерАгро 2023) ДГТУ (Ростов-на-Дону, 01-05 марта 2023 года); V Международная научно-практическая конференция «Научный и инновационный потенциал развития производства, переработки и применения эфиромасличных и лекарственных растений» (Симферополь, 22 июня 2023 года); II Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы биологии, селекции, технологии и переработки сельскохозяйственных культур, экологии и экономики в сельском хозяйстве» (СЮТА-11-2023) (Уфа, 3-5 июля 2023 года); XI Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в науке и образовании» (Конференция «ИТНО 2023») ДГТУ (Ростов-на-Дону, 04-10 сентября 2023 года); VIII Международная научная конференция «Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки», (Симферополь, 25-29 сентября 2023 года); Научно-практическая конференция научной школы «Механико-бионические основы разработки почвообрабатывающих машин» (Симферополь, 18 апреля 2024 года) (Приложение М).
Результаты научных исследований и внедрения конструкторских разработок бионически подобных рабочих органов почвообрабатывающих технических средств отмечены благодарностью председателя Государственного Совета Республики Крым (Симферополь, 2015 год), а также премией имени Н.В. Багрова (Симферополь, 2016 год) (Приложение М).
Разработанные при выполнении диссертационной работы конструкции рабочих органов почвообрабатывающих технических средств неоднократно демонстрировались на выставках и форумах: Аграрная выставка «АгроЭкспоКрым» (Ялта, 20-22 сентября 2014 года); Выставка научных, научно-технических и инновационных разработок «Фестиваль науки КФУ им. В.И. Вернадского» (Симферополь, 10 ноября 2016 года); V Специализированная выставка аграрных технологий «АгроЭкспоКрым» (Ялта, 16-18 сентября 2017 года); 2-я специализированная выставка «РОСКРЫМАГРО» (Симферополь, 12-14 октября 2017 года); VI Международный аграрный форум «АгроЭкспоКрым» (Ялта, 15-
17 февраля 2018 года); VII специализированная аграрная выставка «АГРОЭКСПОКРЫМ 2019» (Ялта, 14-16 февраля 2019 года).
Проводимые исследования поддержаны грантом РНФ (Соглашение №23-2910012 от 20.04.2023 года).
Пять типов новых рабочих органов почвообрабатывающих технических средств прошли испытания на производстве с подтверждением соответствующими актами в таких организациях и предприятиях Республики Крым как: учебно-научно-технологический комплекс академии биоресурсов и природопользования (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»; крестьянское (фермерское) хозяйство «Иванишин А.А.» (Сакский район); крестьянское (фермерское) хозяйство «Пинчуков В.С.» (Сакский район); крестьянское (фермерское) хозяйство «Костышина Э.Э.» (Первомайский район); крестьянское (фермерское) хозяйство «Быков А.Н.» (Раздольненский район); крестьянское (фермерское) хозяйство «Шаботенко А.А.» (Джанкойский район) (Приложение Л).
Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 103 работы, в том числе 16 статей в изданиях, рекомендованных ВАК России, 29 публикаций в научно-тематических сборниках, получены 13 патентов на изобретение и 37 патентов на полезную модель, 7 публикаций в изданиях, входящих в международные базы цитирований, а также опубликована одна монография суммарным объемом 50,2 п.л. (из них автора диссертации - 35,34 п.л.).
Структура и объём работы. Диссертация содержит шесть основных глав, заключение, список литературы из 318 наименований и одиннадцать приложений. Работа представлена на 453 страницах, содержит 169 рисунков, 74 таблицы, основная часть изложена на 375 страницах.
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОЙ
ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Снижение деградации почв Республики Крым и повышение их плодородия является основной задачей в интенсификации экологической составляющей технологий обработки почвы.
К снижению качества почвы приводит антропогенное воздействие, характеризующееся общим понятием как деградация. Основными видами деградации, приводящими к снижению качества почвы, являются: химическая, приводящая к истощению питательных веществ и закислению почвы, водная и ветровая эрозии, ухудшающие физические свойства почвы.
Похожие диссертационные работы по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Обоснование параметров комбинированного культиватора с тросовым и катковым рабочими органами для предпосевной обработки почвы2018 год, кандидат наук Теличкина, Наталья Анатольевна
Разработка и обоснование параметров ротационного орудия для поверхностной обработки почвы2015 год, кандидат наук Яруллин, Фанис Фаридович
Обоснование кинематических параметров ударных рабочих органов комбинированного культиватора2003 год, кандидат технических наук Батраева, Ольга Степановна
Разработка и обоснование технологии и средств механизации гребневого возделывания пропашных культур2017 год, кандидат наук Зыкин, Евгений Сергеевич
Механико-технологические основы разработки и совершенствования рабочих органов машин для почвозащитного земледелия2003 год, доктор технических наук Гайфуллин, Гаяз Закирович
Список литературы диссертационного исследования доктор наук Соболевский Иван Витальевич, 2025 год
- 15 с.
211. Свободная энциклопедия Википедия, Скарабей [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki (дата обращения: 13.07.2023).
212. Сельскохозяйственные машины и орудия. Обзорная информация. - М.: ЦНИИТЭИ МТ и СХМ. - 1983. - Серия 10. - 62 с.
213. Сизов, О.А. Об изменении действительных размеров геометрических параметров дискового ножа / О.А. Сизов, Т.С. Скакун, В.М. Маматов // Сельскохозяйственные машины: Тр. / Моск. ин-т инж. с.-х. произв. им. В.П. Горячкина.
- 1974. - Т. 40. - Вып. 1, ч. 1. - С. 59-65.
214. Синеоков, Г.Н. Сопротивления почвы, возникающие при ее обработке: автореф. дис. д-ра с.-х. наук / Синеоков Георгий Николаевич. - М.: Акад. наук СССР. Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1954. - 14 с.
215. Синеоков, Г.Н. Теория и расчёт почвообрабатывающих машин: науч. изд. / Г.Н. Синеоков, И. М. Панов. — М.: Изд-во Машиностроение, 1977. — 328 с.
216. Скорик, В.И. Исследование некоторых вопросов процесса взаимодействия катков и почвы: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 /Скорик Владимир Иванович. — М.: МИИСП, 1965. — 19 с.
217. Скотников, В.А. Проходимость машин / В.А. Скотников, А.В. Пономарев, А.В. Климанов. — Мн.: Наука и техника, 1981. — 328 с.
218. Смирнов, Г.А. Теория движения колесных машин / Г.А. Смирнов. — М.: Высшая школа, 1998. — 319 с.
219. Соболевский, И.В. Обоснование параметров рабочих органов культиватора по бионическому подобию / И.В. Соболевский, Л.Ф. Бабицкий // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. — 2014. — № 46. — С. 82—86.
220. Соболевский, И.В. Обоснование параметров рабочих органов пружинного выравнивателя почвы по бионическому подобию / И.В. Соболевский, И.И. Мыськив // В сборнике: Молодая наука. сборник научных трудов научно-практической конференции для студентов и молодых ученых. — 2016. — С. 267—269.
221. Соболевский, И.В. Бионическое обоснование конструкции почвообрабатывающих рабочих органов дисковой бороны/ И.В. Соболевский // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. — 2019. — № 19 (182). — С. 73—84.
222. Соболевский, И.В. Бионическое обоснование конструкции ротационного рыхлителя почвы/ И.В. Соболевский // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. — 2019. — № 20 (183). — С. 78—90.
223. Соболевский, И.В. Бионическое обоснование параметров волнистых дисков борон для ресурсосберегающих технологий обработки почвы / И.В. Соболевский, В.А. Куклин // В книге: Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки. Материалы IV международной научно-практической конференции. Научный редактор В.С. Паштецкий. — 2019. — С. 314—316.
224. Соболевский, И.В. Исследования качества поверхностной обработки почвы упругими s-образными стойками с регулируемой жесткостью культиватора-плоскореза
КПП-3 / И.В. Соболевский // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. - 2020. -№ 21 (184). - С. 106-116.
225. Соболевский, И.В. Исследования качества поверхностной обработки почвы рабочими органами гибко-ударной ротационной бороны в условиях зон рискованного земледелия Республики Крым / И.В. Соболевский // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. - 2021. - № 28 (191). - С. 42-52.
226. Соболевский, И.В. Повышение ресурса рабочих органов почвообрабатывающих машин с учетом почвенных условий Республики Крым / И.В. Соболевский, Е.Н. Турин, И.И. Калафатов // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2021. - Том 14. №2 3 (70). - С. 42-50.
227. Соболевский, И.В. Определение энергетических показателей рабочих органов стерневого культиватора для поверхностной обработки почвы / И.В. Соболевский, В.Ю. Москалевич, И.И. Калафатов // Таврический вестник аграрной науки. 2022. № 3 (31). С. 171-179.
228. Соболевский, И.В. Исследование процесса работы экспериментального стерневого культиватора для поверхностной обработки почвы / И.В. Соболевский,
B.А. Куклин // Таврический вестник аграрной науки. - 2022. - № 4 (32). - С. 212-220.
229. Соболевский, И.В. Бионическое обоснование конструкции рабочих органов стерневого культиватора / И.В. Соболевский, И.И. Калафатов // В книге: Актуальные проблемы науки и техники. 2022. Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. Отв. редактор Н.А. Шевченко. - Ростов-на-Дону, 2022. -
C. 31-33.
230. Соболевский, И.В. Совершенствование конструкции выравнивающих рабочих органов для комбинированных почвообрабатывающих агрегатов под стерневую обработку почвы / И.В. Соболевский, Е.В. Соболевская // Научный и инновационный потенциал развития производства, переработки и применения эфиромасличных и лекарственных растений. Материалы V международной научно-практической конференции. - Симферополь, 2023. - С. 123-128.
231. Соболевский, И.В. Обоснование конструктивных параметров рабочих органов выравнивателя для стерневого культиватора / И.В. Соболевский,
В.А. Куклин, И.И. Калафатов // Таврический вестник аграрной науки. - 2023. - № 1 (33). - С. 104-112.
232. Соболевский, И.В. Обоснование конструктивных параметров и расположения рабочих органов агрегата почвообрабатывающего комбинированного / И.В. Соболевский, В.А. Куклин, И.И. Калафатов // Таврический вестник аграрной науки. - 2023. - № 2 (34). - С. 102-109.
233. Соболевский, И.В. Исследование процесса работы экспериментального комбинированного стерневого агрегата с модернизированными рабочими органами выравнивателя / И.В. Соболевский, В.А. Куклин, Я.Н. Исмаилов // Таврический вестник аграрной науки. - 2023. - №2 3 (35). - С. 215-226.
234. Соболевский, И.В. Определение энергетических показателей поверхностной обработки почвы рабочими органами выравнивателя / И.В. Соболевский, В.А. Куклин, И.И. Калафатов // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. -2023. - Том 16. № 4 (79). - С. 110-119.
235. Соболевский, И.В. Обоснование конструкции культиватора навесного для предпосевной подготовки почвы / И.В. Соболевский, Н.В. Нижник, В.Н. Евдокимов // В сборнике: Наука и инновации - современные концепции. Сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума. Отв. редактор Д.Р. Хисматуллин. -Москва, 2023. - С. 211-217.
236. Соболевский, И.В. Совершенствование конструкции выравнивающих рабочих органов для комбинированных почвообрабатывающих агрегатов под стерневую обработку почвы / И.В. Соболевский, Е.В. Соболевская // В сборнике: Научный и инновационный потенциал развития производства, переработки и применения эфиромасличных и лекарственных растений. Материалы V международной научно-практической конференции. - Симферополь, - 2023. - С. 123-128.
237. Соболевский, И.В. Обоснование конструкции устройства для измерения твердости почвы / И.В. Соболевский, В.Н. Евдокимов, И.В. Голиков, А.О. Болилый // В книге: Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки. Материалы VIII международной научно-практической конференции. Науч. редактор В.С. Паштецкий. - Симферополь, 2023. - С. 110-111.
238. Соболевский, И.В. Определение основных показателей рабочих органов почвообрабатывающих катков в лабораторных условиях / И.В. Соболевский,
B.А. Куклин, Я.Н. Исмаилов // Таврический вестник аграрной науки. - 2024. - №2 2 (38). - С. - 178-188.
239. Соболевский, И.В. Определение качественных и энергетических показателей рабочих органов кольцевой бороны в лабораторных условиях / И.В. Соболевский, В.А. Куклин, Я.Н. Исмаилов // Таврический вестник аграрной науки. - 2024. - № 3 (39). - С. 195-204.
240. Совершенствование бесприводных ротационных рабочих органов для поверхностной обработки почвы / Ю.И. Матяшин, Л.Ф. Сиразиев, А.Р. Валиев, К.В. Федулкина // Вестник Казанского государственного аграрного университета. -2012. - Т. 7. № 1 (23). - С. 93-97.
241. Старовойтов, С.И. Анализ конструкций дисковых распылителей /
C.И. Старовойтов // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. - 2005. - №2 1 (4). - С. 7-10.
242. Стрельбицкий, В.Ф. Дисковые почвообрабатывающие машины: науч. изд. / В. Ф. Стрельбицкий. - М.: Изд-во «Машиностроение», 1978. - 135 с.
243. Съедобная сердцевидка [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki (дата обращения: 21.05.2021).
244. Телегин, В.А. Т.С. Мальцев - родоначальник современного ресурсосберегающего почвозащитного земледелия Зауралья (к 120-летию со дня рождения) / В.А. Телегин, С.Д. Гилев, И.Н. Цымбаленко, Н.В. Ионина // Земледелие. -2015. - № 7. - С. 24-25.
245. Теоретические предпосылки к бионическому обоснованию параметров рабочих органов кольчато-режущего почвообрабатывающего катка / Л.Ф. Бабицкий, И.В. Соболевский, В.А. Куклин, Я.Н. Исмаилов // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2018. - № 6 (67). - С. 121-127.
246. Теоретическое обоснование выбора технологической схемы последовательного воздействия на почву различных типов рабочих органов почвообрабатывающих машин / И.В. Соболевский, В.А. Куклин, И.И. Калафатов,
Е.В. Соболевская // В книге: Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки. Материалы VIII международной научно-практической конференции. Науч. редактор В.С. Паштецкий. - Симферополь, 2023. - С. 111-113.
247. Третьяк, В.П. Влияние формы рабочих органов, движущихся в почве, на тяговое сопротивление / В.П. Третьяк // Механизация и электрификация сельского хозяйства: Респ. межвед. тем. науч.-техн. сб. «Механизация обработки почвы и внесения удобрений». - Киев, 1967. - Вып. 8 - С. 18-28.
248. Угол внутреннего трения грунта [Электронный ресурс]. Режим доступа: https:// gruntovozov.ru/chasto-zadavayemiye-voprosy/svoystva-gruntov/mehanicheskie-svojstva-gruntov/ugol-vnutrennego-treniya-grunta (дата обращения: 10.03.2022).
249. Уравнения движения лезвия зуба спирально-пластинчатого рабочего органа в пространстве / Г.Г. Булгариев, Р.Г. Юнусов, Г.В. Пикмуллин, Р.Р. Шириязданов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2016. - Т. 11. №2 1 (39). - С. 66-69.
250. Усков, В.И. Культиватор с вибрирующими рабочими органами / В.И. Усков // Журнал «Сельское хозяйство Поволжья». - 1962. - №2 4. - С. 39-47.
251. Фёдоров, С.Е. Повышение качества поверхностной обработки почвы регулированием жесткости упругой стойки культиватора: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / Фёдоров Сергей Евгеньевич. - Саранск: ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», 2016. - 170 с.
252. Фирсов, М.М. Планирование эксперимента при создании сельскохозяйственной техники / М.М. Фирсов. - М.: Издательство МСХА, 1999. - 130 с.
253. Фундаментальные основы бионического направления в земледельческой механике / Л.Ф. Бабицкий, И.В. Соболевский, В.Ю. Москалевич, В.А. Куклин, В.С. Паштецкий. ФГБУН «НИИСХ Крыма». - Симферополь, 2024. - 396 с.
254. Харченко, А.Г. Бактериозы подрывают доверие к no-till / А.Г. Харченко // Защита растений. - 2012. -№ 4-5. - С. 8-12.
255. Цукуров, A.M. Моделирование процесса уплотнения почв в зоне контакта с колесным движителем / A.M. Цукуров // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. -1987. - № 9. - С. 9-14.
256. Цукуров, А.М. Агрофизические основы защиты черноземов от воздействия опорно- ходовой части сельскохозяйственных машин: автореф. дис. ... док. тех. наук: 05.20.01 / Цукуров Алексей Михайлович. - Ростов на Дону, 1998. - 50 с.
257. Шевчук, В.В. Анализ качения игл игольчатой бороны по почве и действующих на них сил / В.В. Шевчук// Стьськогосподарсью машини. - 2013. - №2 26. - С. 144-150.
258. Шмидт, А.Н. Анализ рабочих органов ротационных борон / А.Н. Шмидт, А.З. Нугманов, Г.В. Дунин // В сборнике: Современные проблемы и перспективные направления инновационного развития науки. Сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции. - 2018. - С. 137-141.
259. Шапарь, М.С. Совершенствование конструкции почвообрабатывающих катков / М.С. Шапарь // Научно-техническое и инновационное развитие АПК России: сб. тр. Всерос. Совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений. - М.: Росинформагротех, 2013. - С. 48-51.
260. Шапарь, М.С. Влияние скорости движения на величину скольжения виброкатка / М.С. Шапарь // Научные исследования молодых ученых - сельскому хозяйству России: тр. Всерос. совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений. - М.: Росинформагротех, 2014. - С. 37-39.
261. Шапарь, М.С. Совершенствование процесса прикатывания почвы под сою виброкатком в условиях Приморского края: дисс. ... канд. техн. наук 05.20.01 / Шапарь Михаил Сергеевич. - Уссурийск, 2015. - 155 с.
262. Штаерман, И.Я. Контактная задача теории упругости / И.Я. Штаерман. - М.-Л.: Гостехиздат, 1949. - 270 с.
263. Шубин, А.В. Работа выравнивающих устройств новых почвообрабатывающих комбинированных агрегатов / А.В. Шубин // Труды ВИМ, том 131. - М.: ВИМ, 2000. - С. 176-178.
264. Щукин, С.Г. Совершенствование уплотняющих ротационных рабочих органов с использованием моделирования процесса их взаимодействия с почвой: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / Щукин Сергей Геннадьевич. -Новосибирск, 1999. - 21 с.
265. Эволюция технологий обработки почвы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gnrtr.ru/Generator.html?pi=312&cp=3 (дата обращения: 17.09.2023).
266. Яцук, Е.П. Ротационные почвообрабатывающие машины / Е.П. Яцук, И.М. Панов, Д.Н. Ефимов. - М.: Машиностроение, 1971. - 225с.
267. Al-Suhaibani, S.A. Development and Evaluation of Tractors and Tillage Implements Instrumentation System / S.A. l-Suhaibani, A.A. Al-Janobi, Y.N. Al-Majhadi // American Journal ofEngineering and Applied Sciences. - 2010. - Vol. 3, Iss. 2. - P. 363-371. DOI 10.3844/ajeassp.2010. 363.371.
268. Askari, M. A novel three-point hitch dynamometer to measure the draft requirement of mounted implements / M. Askari, M.H. Komarizade, A.M. Nikbakht, N. Nobakht, R.F. Teimourlou // Research in Agricultural Engineering. - 2011. - Vol. 57, Iss. 4. - P. 128-136.
269. Babitsky, L.F. Bionic modelling of the working bodies of machines for surface tillage / L.F. Babitsky, I.V. Sobolevsky, V.A. Kuklin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2020. - Article 012041.
270. Babitsky, L.F. Substantiation of the arrangement and parameters of the loosening compacting discs of tillage rollers with a bionic approach / L.F. Babitsky, I.V. Sobolevsky, Y.N. Ismailov // E3S Web of Conferences. Сер. "Topical Problems of Agriculture, Civil and Environmental Engineering, TPACEE 2020". - 2020. - Article 04028.
271. Babitsky, L.F. Justification of the rotary working bodies of the cultivator for processing between the rows of plantations of lavender oilseed on the basis of agricultural biomechanics / L.F. Babitsky, I.V. Sobolevsky, I.I. Kalafatov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. "Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East, AFE 2021 - Papers". - 2021. - Article 042020.
272. Babitsky, L.F. Methodology for designing tillage working bodies of a stubble cultivator-flat-cutter based on agricultural biomechanics / L.F. Babitsky, I.V. Sobolevsky, V.A. Kuklin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Agricultural Engineering and Green Infrastructure Solutions (AEGIS 2021). -Tashkent, 2021. - Article 012007.
273. Babitsky, L.F. Justification of parameters of asymmetric flat-cutting paws with a bionic approach / L.F. Babitsky, I.V. Sobolevsky, V.A. Kuklin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. "International Conference on Engineering Studies and Cooperation in Global Agricultural Production". - 2021. - Article 012051.
274. Bionic Design for Reducing Adhesive Resistance of the Ridger Inspired by a Boar's Head / L. Jianqiao, Y. Yunpeng, C. Benard, W. Xuejiao, W. Zhaoliang, Z. Meng. Applied Bionics and Biomechanics. - 2017. Article ID 8315972. - 10 p.
275. Blanco-Canqui, H. Does occasional tillage undo the ecosystem services gained with no-till? A review / H. Blanco-Canqui, C.S. Wortmann // Soil and Tillage Research. -2020. - Vol. 198. - Art. No. 104534. DOI: 10.1016/j.still.2019.104534.
276. Butson, M.J. An improved mathematical model. / M.J. Butson, D.H. Rackham //-J. arg. Engg res. - 1981. - Vol. 26, № 5. - P. 419-439.
277. Chirende, B. Effects of bionic non-smooth surface on reducing soil resistance to disc ploughing / B. Chirende, J.Q. Li, L.G. Wen // Sci China Tech Sci. - 2010. - Vol. 53. - P. 2960-2965. doi: 10.1007/s11431-010-4128-8.
278. Control method of seedbed compactness based on fragment soil compaction dynamic characteristics / Z. Zhao, H. Li, J. Liu, S.X. Yang // Soil and Tillage Research. - 2020. - Vol. 198. - Art. No. 104551. DOI: 10.1016/j.still.2019.104551.
279. Daouk, S. Dynamics and environmental risk assessment of the herbicide glyphosate and metabolite AMPA in a small vineyard river of the Lake Geneva catchment / S. Daouk, P.-J. Copin, L. Rossi, N. Chevre, H.-R. Pfeifer // Environ Toxicol Chem. - 2013. -Vol. 32. N.9. - P. 2035-2044.
280. Effectiveness of Different Herbicide Applicators Mounted on a Roller. Crimper for Accelerated Rye Cover Crop Termination / T.S. Kornecki, A.J. Price, R.L. Raper, J.S. Bergtold // Appl. Engg. in Agr. - 2009. - Vol. 25, N 6. - P. 819-826.
281. Effects of shallow non-inversion tillage on sandy loam soil properties and winter rye yield in organic farming / M. Hofbauer, R. Bloch, J. Bachinger, H.H. Gerke // Soil and Tillage Research. - 2022. - Vol. 222. - Art. No. 105435. DOI: 10.1016/j.still.2022.105435.
282. Geoffrey, A.M. Spontaneous otoacoustic emissions in lizards: A comparison of the skink-like lizard families Cordylidae and Gerrhosauridae / A.M. Geoffrey // Hearing Research. - 2009. - Vol. 225 (1-2). - P. 58-66.
283. Geometrical features and wettability of dung beetles and potential biomimetic engineering applications in tillage implements / J. Tong, J. Sun, D. Chen, S. Zhang // Soil & Tillage Research. - 2005. - Vol. 80. - P. 1-12.
284. Hernanz, J. No-tillage and surface-tillage agriculture. The tillage revolution. / J. Hernanz // Soil and Tillage Research. - 1987. - Vol. 9 (4). - P. 395-396. doi:10.1016/0167-1987(87)90064-x.
285. Jia, X. Unsmooth cuticles of soil animals and theoretical analysis of their hydrophobicity and anti-soil-adhesion mechanism / X. Jia // J Colloid Interface Sci. - 2006. -Vol. 295 (2). - P. 490-494. doi:10.1016/ j.jcis. 2004.11.057.
286. Ji, W. Experimental Investigation into Soil-Cutting Performance of the Claws of Mole Rat (Scaptochirus moschatus) / W. Ji, D. Chen, H. Jia, J. Tong // J Bionic Eng. - 2010. Vol. 7 (S4). - P. 166-171. doi:10.1016/s1672-6529(09)60231-6.
287. Karafiath, L.L. Soil Mechanics for Off-road Vehicle Engineering / L.L. Karafiath.
- Clausthal, Germany: Trans Tech Publications, 1978. - 352p. - (Series on Rock and Soil Mechanics; Vol. 2, No.5).
288. Krebs, H. Le rouleau Packer avant favorise un bon depart/ H. Krebs // UFA Rev.
- 1989. - T. 4. - P. 4-6.
289. Mairhofer, F. Influence of tillage depth of a cultivator on the incorporation of crop residues of winter barley in a chernozem soil Die Bodenkultur / F. Mairhofer, N. Barta, P. Euteneuer, J. Schuster, A. Bauer, A. Gronauer // Journal of Land Management, Food and Environment. - 2019. - Vol. 70 (2) - P. 69-79.
290. Myalo, V.V. Basic Parameters Substantiation of the Cultivator Working Body for the Continuous Tillage in the System of Ecologically Safe Resource-Saving Agriculture / V.V. Myalo, O.V. Myalo, E.V. Demchuk, V.V. Mazyrov // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - Vol. 224. - 012023.
291. Natural arrangement of fiber-like aragonites and its impact on mechanical behavior of mollusk shells / H.M. Ji, W. Yang, D.L. Chen, X.W. Li // A review Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2020. - Vol. 110. - 103940.
292. Parker, C. Herbicide antidotes - a review / C. Parker // Pesticide Science. - 1983. - Vol. 14. - P. 40-48.
293. Paye, W.S. Limited impacts of occasional tillage on dry aggregate size distribution and soil carbon and nitrogen fractions in semi-arid drylands / W.S. Paye, V.R. Thapa, R. Ghimire // International Soil and Water Conservation Research Available. - 2023. - 12 р. DOI: 10.1016/j.iswcr.2023.04.005.
294. RAU-ECOMATH-UNIMAT, Maschinenfabrik RAU [Электронный ресурс]. Gmbn (проспект). - Режим доступа: https://www.gruzovik.com/selskohozyaystvennaya-tehnika/rau. (дата обращения: 24.07.2024).
295. Rollers and pins // Mechanical Engineering. - 2006. - Vol. 128, is. 7. - P. 51.
296. Santos, M.G. Statistical methods for identification of golden ratio / M.G. Santos, L.A. Beijo, F.G. Avelar, J. Petrini // Biosystems. - 2020. - 189. - 104080.
297. Sliding wear and solid-particle erosion resistance of a novel high-tungsten Stellite alloy / R. Liu, J.H. Yao, Q.L. Zhang, R. Collier. // Wear. - 2015. - Vol. 322-323. - P. 41-50.
298. Sobolevsky, I.V. Substantiation of the parameters of the working bodies of undulating disks of soil-cultivating harrows with a bionic approach / I.V. Sobolevsky, V.S. Pashtetskiy, I.I. Kalafatov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. "International Conference on Agricultural Science and Engineering". - 2021. - Article 012140.
299. Sobolevsky, I.V. Basic scientific principles for the selection of effective antierosion technologies for the soil protection system of minimal tillage in the southern regions of the Russian Federation / I.V. Sobolevsky, V.A. Kuklin, I.I. Kalafatov, А.А. Kanevskaya // E3S Web of Conferences. XI International Scientific and Practical Conference Innovative Technologies in Environmental Science and Education (ITSE-2023). - Divnomorskoe village, Russia, 2023. - Article 01004.
300. Svobodova, O. Changes of soil organic matter under minimum tillage in different soil-climatic conditions / O. Svobodova, J. Jancikova, J. Horacek, P. Liebhard // Soil and Water Research. - 2010. - Vol. 5 (No. 4). - P. 146-152. doi:10.17221/1/2010-swr.
301. Sun, J. Study on plowing performance of EDEM low-resistance animal bionic device based on red soil / J. Sun, H. Chen, Z. Wang // Soil and Tillage Research. - 2019. Vol. 196. 104336. doi:10.1016/j. still.2019.104336.
302. Tong, J. Geometrical features and wettability of dung beetles and potential biomimetic engineering applications in tillage implements / J. Tong, J. Sun, D. Chen, S. Zhang // Soil and Tillage Research. - 2005. - Vol. 80 (1-2). - P. 1-12. doi: 10.1016/j.still.2003.12.012.
303. Tong, J. Design and tests of biomimetic blades for soil-rototilling and stubble-breaking / J. Tong, W. Ji, H. Jia, D. Chen, X. Yang // J Bionic Eng. - 2015. - Vol. 12 (3). - P. 495-503. doi:10.1016/s1672-6529(14)60140-2.
304. Tong, J. Compaction Performance of Biomimetic Press Roller to Soil / J. Tong, Z.Li. Qingzhu // J. Bionic Eng. - 2015. - Vol. 12(1). - P. 152-159.
305. Vez, A. Minimum or intensive soil tillage? / A. Vez // Soil and Tillage Research.
- 1984. - Vol. 4 (2). - P. 113-114. doi:10.1016/0167-1987(84)90040-0.
306. Zhang, Z.J. Review on application of biomimetic for designing soil-engaging tillage implements in Northeast China / Z.J. Zhang, H.L. Jia, J.Y. Sun // Int J Agric & Biol Eng. - 2016. - Vol. 9 (4). - P. 12-21.
307. Бабицький, Л.Ф. Мехашко-бюшчш основи багато контактно-ударно!' дп протиерозшних робочих оргатв на грунт: автореф. дис. ... д-ра техн. наук:05.20.01 /Бабицький Леошд Федорович. - Омферополь: Кримський ордена «Знак Пошани» стьськогосподарський шститут ïm. I. Калшша, 1994. - 43 с.
308. Бабицький, Л.Ф. Бютчт напрями розробки грунтообробних машин / Л.Ф. Бабицький. - К.: Урожай, 1998. - 164 с.
309. Бабицький, Л.Ф. Обгрунтування параметрiв плоскорiзного грунтообробного робочого органу за бюшчною подiбнiстю / Л.Ф. Бабицький, I.B. Соболевський // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. - 2013. - №2 40.
- С. 94-98.
310. Бабицький, Л.Ф. Обгрунтування форми ротацшних розпушувачiв грунту бiонiчними методами / Бабицький Л.Ф., Соболевський 1.В. // Научные труды Южного филиала Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Крымский агротехнологический университет». Серия: Технические науки. — 2013. — № 156. — С. 93—99.
311. Бабицький, Л.Ф. Бюшчш передумови до створення дискозубових борiн для екологiчного землеробства / Л.Ф. Бабицький, 1.В. Соболевський // Вюник Украшського вщдтення М1жнародно1 академii аграрно! освiти. — 2014. — № 2. — С. 73—81.
312. Пат. 99400 Украша, МПК А01В 19/02. Плоскорiзний грунтообробний робочий орган/ Л.Ф. Бабицький, 1.В. Соболевський. — № а201311120; Заявл. 18.09.2013; Опубл. 10.06.2015, Бюл. № 11.
313. Пат. 100324 Украша, МПК А01В 35/26. Плоскорiжучий робочий орган / 1.В. Соболевський, Л.Ф. Бабицький. — № а201109161; Заявл. 21.07.2011; Опубл. 10.12.2012, Бюл. № 23.
314. Пат. 103095 Украша, МПК А01В 21/04. Розпушувач грунту / Л.Ф. Бабицький, 1.В. Соболевський. — № а201200527; Заявл. 17.01.2012; Опубл. 10.09.2013, Бюл. № 17.
315. Пат. 104532 Украша, МПК А01В 21/02. Ротацшно-ударний розпушувач грунту/ Л.Ф. Бабицький, В.Ю. Москалевич, 1.В. Соболевський. — № а201214648; Заявл. 20.12.2012; Опубл. 10.02.2014, Бюл. № 3.
316. Пат. 105967 Украша, МПК А01В 21/04. Ротацшний розпушувач грунту / Л.Ф. Бабицький, В.Ю. Москалевич, 1.В. Соболевський. — № а201214642; Заявл. 20.12.2012; Опубл. 10.07.2014, Бюл. № 13.
317. Пат. 106536 Украша, МПК А01В 15/16. Дисковий робочий орган / Л.Ф. Бабицький, В.Ю. Москалевич, 1.В. Соболевський. — № а201214647; Заявл. 20.12.2012; Опубл. 10.09.2014, Бюл. № 17.
318. Погортий, Л.В. Сучасш проблеми землеробсько! мехатки i машинознавства при створены стьськогосподарсько! технiки нового поколшня / Л.В. Погорiлий // Техшка АПК. — 2003. — № 11. — С. 4—7.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Параметры бионических прототипов
Таблица А 1 - Параметры головы жука-носорога обыкновенного (ОпС^ nasicorшs)
Параметр Угол наклона вершины Угол наклона хитиновой
преднеспинки, град. пластины, град.
Повторность в в1
1 25 25
2 26 24
3 26 25
4 25 23
5 26 26
Среднее арифметическое 25,6 24,6
значение
Среднее квадратическое значение 0,81 1,06
Доверительный интервал 0,06 0,08
Таблица А 2 - Параметры головы жука-скарабея ^сагаЬаеш)
Параметр Ширина зубьев, мм Шаг зубьев, мм
Повторность 2а1 2а2
1 0,510 0,436 1,614 0,852
2 0,507 0,440 1,629 0,847
3 0,507 0,456 1,598 0,857
4 0,511 0,444 1,607 0,862
5 0,508 0,443 1,621 0,861
Среднее арифметическое 0,509 0,444 1,614 0,856
значение
Среднее квадратическое значение 0,084 0,075 0,038 0,062
Доверительный интервал 0,062 0,055 0,028 0,046
Приложение Б
Уравнения регрессии в кодированном виде исследуемых в лабораторных условиях бионически подобных почвообрабатывающих рабочих органов и их статистическая оценка
В процессе лабораторных исследований рабочего органа гибкой бороны для получения математических зависимостей в качестве параметра оптимизации было принято тяговое сопротивление Y. Основными факторами проводимого эксперимента были глубина обработки Х1 и скорость движения Х2.
Полученные в процессе проведения экспериментов уравнения регрессии, имеют вид (Б.1) и (Б.2):
- для экспериментального рабочего органа гибкой бороны:
Уэ=1140,84+238,16Х1+69,66Х2+19,51Х1Х2; (Б.1)
- для серийного рабочего органа мотыги ротационной навесной МРН-6,3С:
Ус=1482,48+309,83Х1+90,56Х2+25,58Х1Х2. (Б.2)
Оценка значимости коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента показала, что для уравнения (Б.1) значимыми являются коэффициенты, удовлетворяющие условию |Ы|=>32,18, а для уравнения (Б.2) - соответственно |Ы|=>32,36.
При проверке полученных математических моделей (Б.1) и (Б.2) по критерию Кохрена его расчетное значение Gp оказалось меньше табличного Gт=0,76 и составило, соответственно, 0,41 и 0,42, а это означает воспроизводимость полученных результатов.
Проверка математических моделей (Б.1) и (Б.2) по критерию Фишера подтвердила их адекватность, поскольку расчётные значения Fp составили соответственно 2,84 и 4,83, что меньше табличного значения Fт = 7,71.
В процессе лабораторных исследований экспериментальных рабочих органов стерневого культиватора для получения математических зависимостей в качестве параметра оптимизации было принято тяговое сопротивление Y. Варьируемые факторы: Х1 - глубина обработки; Х2 - скорость движения.
Полученные в процессе проведения экспериментов уравнения регрессии в кодированных переменных имеют вид (Б.3) и (Б.4):
- для экспериментального рабочего органа стерневого культиватора:
Уэ=81 1,88+176,86X1+62,47X2+20,79X1X2; (Б.3)
- для серийного рабочего органа КПЭ-3,8:
Ус=986,02+2 12,41X1+80,97X2+7,13X1X2. (Б.4)
Оценка значимости коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента показала, что для уравнения (Б.3) значимыми являются коэффициенты, удовлетворяющие условию |Ы|=>59,41, а для уравнения (Б.4) - соответственно |Ы|=>48,78.
При проверке полученных математических моделей (Б.3) и (Б.4) по критерию Кохрена его расчетное значение Gp оказалось меньше табличного Gт=0,76 и составило, соответственно, 0,54 и 0,43, а это означает воспроизводимость полученных результатов.
Проверка математических моделей (Б.3) и (Б.4) по критерию Фишера подтвердила их адекватность, поскольку расчётные значения Fp составили соответственно 0,95 и 0,17, что меньше табличного значения Fт = 7,71.
По результатам лабораторных исследований построены уравнения регрессии в кодированных переменных для исследуемых дисковых рабочих органов.
Для первого опытного образца дискового рабочего органа уравнение имеет вид (Б.5):
Уэ= 418,25+36,75X1+34X2+1,7X1X2;
(Б5)
Для серийного рабочего органа культиватора КТД-1050Л уравнение имеет вид (Б.6):
Уе= 477,12+37,22X1+43,98X2-0,42X1X2. (Б.6)
Статистическая обработка результатов экспериментальных значений для оценки их качества показала следующие результаты. Для уравнения (Б.5) по Критерию Стьюдента значимыми является коэффициенты, удовлетворяющие условию |Ы|=>24,31, а для уравнения (Б.6) значимыми являются коэффициенты, которые удовлетворяют условию |Ы|=>22,32.
Как показал анализ расчетных значений Gp по Критерию Кохрена с табличным значением Gт=0,76, для уравнений (Б.5) и (Б.6) значения характеризуют математические модели как воспроизводимые для полученных результатов так как их значения Gp меньше табличного и составляют, соответственно, 0,39 и 0,29.
Представленные математические модели адекватные, так как Критерий Фишера при их проверке подтвердил адекватность. При этом расчётные значения Бр, для уравнений (Б.5) и (Б.6) соответственно, 0,04 и 0,003, оказались меньше табличного значения Fт = 7,71.
По результатам лабораторных исследований третьего опытного образца выравнивателя построены уравнения регрессии в кодированных переменных, которые имеют вид:
- для третьего опытного образца уравнение вида (Б.7):
Yэ=335,08+46,71Xl+105,40X2+10,61XlX2; (Б.7)
- для серийного образца шлейф-бороны ШБ-2,5 уравнение вида (Б.8):
Yc=413,96+42,29Xl+142,133X2-3,47XlX2.
(Б.8)
Для оценки качества полученных значений экспериментальным путем, проведена их статистическая обработка. Критерий Стьюдента, характеризующий оценку значимости коэффициентов регрессии, показал, что для уравнения (Б.7) значимыми являются коэффициенты, которые удовлетворяют условию |Ы|=>50,50, а для уравнения (Б.8) коэффициенты, которые удовлетворяют условию |Ы|=>40,24.
Критерий Кохрена с табличным значением Gт=0,76 показал, что для уравнений (Б.7) и (Б.8) расчетное значение Gp меньше и составило, соответственно, 0,34 и 0,50. Данные значения характеризуют математические модели как воспроизводимые для полученных результатов.
Критерий Фишера при проверке математических моделей, представленных уравнениями (Б.7) и (Б.8), подтвердил их адекватность, так как расчётные значения Бр, соответственно, 0,34 и 0,058, оказались меньше табличного значения Fт = 7,71.
По результатам проведения лабораторных исследований рабочих органов планчатого почворежущего катка определены уравнения регрессии в кодированных переменных, которые имеют следующий вид (Б.9) и (Б.10):
- для исследуемого рабочего органа планчатого почворежущего катка:
Yэ= 705,31+70,09X1+47,51X2+4,59X1X2; (Б.9)
- для серийного рабочего органа катка 3ККШ-6:
Yc= 799,81+83,76X1+48,73X2+0,34X1X2; (Б.10)
С целью определения качества полученных экспериментальных зависимостей, проведена проверка значимости их коэффициентов, воспроизводимости результатов, адекватности моделей.
Критерий Стьюдента, характеризующий оценку значимости коэффициентов регрессии, показал, что для уравнения (Б.9) значимыми являются коэффициенты, которые удовлетворяют условию |Ы|=>15,25, а для уравнения (Б.10) коэффициенты, которые удовлетворяют условию |Ы|=>13,63.
Критерий Кохрена с табличным значением Gт=0,76 показал, что для уравнений (Б.9) и (Б.10) расчетное значение Gp меньше и составило, соответственно, 0,29 и 0,33. Данные значения характеризуют математические модели как воспроизводимые для полученных результатов.
Критерий Фишера при проверке математических моделей, представленных уравнениями (Б.9) и (Б.10), подтвердил их адекватность, так как расчётные значения Fp, соответственно, 0,7 и 0,01, оказались меньше табличного значения Бт = 7,71.
Приложение В
Уравнения регрессии в кодированном виде исследуемых в полевых условиях бионически подобных почвообрабатывающих технических средств
и их статистическая оценка
В процессе полевых испытаний экспериментального культиватора КПС-3,8, получены уравнения регрессии в кодированных переменных, которые имеют следующий вид (В.1) и (В.2):
- для экспериментального культиватора КПС-3,8:
Yэ=12200,46+3578,389Xl+749,3808X2+272,5808XlX2; (В.1)
- для серийного культиватора КПЭ-3,8:
Yc= 14350,77+4001,225X1+860,4083X2+296,7283X1X2. (В.2)
Оценка значимости коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента показала, что для уравнения (В.1) значимыми являются коэффициенты, удовлетворяющие условию |Ы|=>284,0602, а для уравнения (В.2) - соответственно |Ы|=>310,5919.
Проверка полученных математических моделей (В.1 ) и (В.2) по критерию Кохрена, при условии, что его расчетное значение GР оказалось меньше табличного 0Т=0,76, в расчетах составило 0,74 и 0,64, а это означает воспроизводимость полученных результатов.
Также проверка математических моделей (В.1) и (В.2) по критерию Фишера подтвердила их адекватность, поскольку расчётные значения Fp составили, соответственно, 7,1 и 7,05, что меньше табличного значения FТ = 7,71.
Полученные в процессе проведения полевых испытаний экспериментального турбодискового культиватора ТДКП-2,9 уравнения регрессии в кодированных переменных имеют вид (В.3) и (В.4):
- для экспериментального турбодискового культиватора ТДКП-2,9:
Уэ= 6252,33+666,58X1+425,33X2-47,02X1X2; (В.3)
- для серийного турбодискового культиватора КТД-1050Л:
Ус= 7026,6+619,1X1+465,2X2-65,7X1X2. (В.4)
Для уравнения (В.3) по критерию Стьюдента оценка значимости коэффициентов регрессии показала, что значимыми являются коэффициенты, удовлетворяющие условию |Ы|=>56,84, а для уравнения (В.4) - соответственно |Ы|=>70,42.
Проверка полученных математических моделей (В.3) и (В.4) по критерию Кохрена, при условии, что его расчетное значение GР оказалось меньше табличного 0Т=0,76, в расчетах составило 0,40 и 0,54. Это означает, что полученные результаты воспроизводимы.
Также проверка математических моделей (В.3) и (В.4) по критерию Фишера подтвердила их адекватность, поскольку расчётные значения Fp составили, соответственно, 5,3 и 6,73, что меньше табличного значения FТ = 7,71.
В процессе полевых испытаний экспериментального комбинированного агрегата КСА-3,8 «Сварог», получены уравнения регрессии в кодированных переменных, которые имеют вид:
- для экспериментального комбинированного агрегата КСА-3,8 «Сварог» уравнение вида (В.5):
Уэ=14964,42+4041,633Х1+929,65Х2+326,0667Х1Х2; (В.5)
- для серийного комбинированного агрегата КПЭ-3,8В уравнение вида (В.6):
Ус=17726,78+453 1,508X1+1021,758X2+361,5583X1X2. (В.6)
Для критерия Стьюдента оценка значимости коэффициентов регрессии, полученных эмпирическим путем, показала, что для уравнения (В.5) являются
значимыми коэффициенты, удовлетворяющие условию Ы > 342,6225, а для уравнения регрессии (В.6) соответственно Ы > 390,5195.
Для критерия Кохрена проверка рассчитанных математических моделей (В.5) и (Б.6), с условием, что расчетное значение GР должно быть ниже его табличного 0Т=0,76, показало воспроизводимость полученных результатов, так как в расчетах для уравнения (В.5) Ор составило 0,35, а для уравнения (В.6) Ор соответственно 0,39.
По критерию Фишера проведенная проверка математических моделей (В.5) и (В.6) подтвердила их адекватность, так как расчётные значения FP, которые составили, соответственно, 6,99 и 6,62, были меньше табличного значения БТ = 7,71.
В процессе полевых испытаний прикатывающих секций экспериментального модернизированного комбинированного агрегата КСА-3,8М «Сварог», получены уравнения регрессии в кодированных переменных, которые имеют вид:
- для прикатывающих секций экспериментального модернизированного комбинированного агрегата КСА-3,8М «Сварог» уравнение вида (В.7):
Yэ= 1506,3+102,25X1+157,63X2+1,22X1X2; (В.7)
- для прикатывающих секций серийного комбинированного агрегата КПЭ-3,8В уравнение вида (В.8):
Yc= 1662,71+97,325X1+167,51X2+0,692X1X2. (В.8)
Для критерия Стьюдента оценка значимости коэффициентов регрессии, полученных эмпирическим путем, показала, что для уравнения (В.7) являются значимыми коэффициенты, удовлетворяющие условию Ы > 50,67735, а для уравнения регрессии (В.8) соответственно Ы > 35,29013.
Для критерия Кохрена проверка рассчитанных математических моделей (В.7) и (В.8), с условием, что расчетное значение GР должно быть ниже его табличного
вТ=0,76, показало воспроизводимость полученных результатов, так как в расчетах для уравнения (В.7) в? составило 0,29, а для уравнения (В.8) вр соответственно 0,35.
По критерию Фишера проведенная проверка математических моделей (В.7) и (В.8) подтвердила их адекватность, так как расчётные значения Fp, которые составили, соответственно, 0,005 и 0,003, были меньше табличного значения Бт = 7,71.
Приложение Г
Результаты анализа агрегатного состава почвы после прохода исследуемых почвообрабатывающих рабочих органов в лабораторных
условиях
Показатели агрегатного состава почвы экспериментальных рабочих органов гибкой бороны при обработке почвы на глубину 0,08 м представлены в таблице Г.1.
Таблица Г.1 -Агрегатный состав обработанной почвы экспериментальными рабочими органами БГУР-2,8 (глубина взятия пробы 0-0,08 м)
Скорость рабочих органов, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
1,0 0,262 2,15 0,442 3,77 0,806 6,88 10,21 87,2 11,72 100
1,2 0,188 1,56 0,447 3,71 0,795 6,61 10,62 88,12 12,05 100
1,4 0,077 0,6 0,262 2,08 0,551 4,37 11,71 92,95 12,6 100
Среднее значение 0,176 1,44 0,384 3,19 0,717 5,95 10,85 89,42 12,12 100
Экспериментальные проходы показали, что у исследуемых рабочих органов БГУР-2,8 средние значения количества комков фракцией свыше 100 мм составляют 0,6-2,15 % от общей массы пробы, а количество комков фракцией менее 25 мм составляет 87,2-92,95 % от общей массы пробы.
Показатели агрегатного состава почвы серийных рабочих органов мотыги ротационной навесной МРН-6,3С при обработке почвы на глубину 0,08 м представлены в таблице Г.2.
Как показали результаты анализа таблицы Г.2 у серийных рабочих органов МРН-6,3С средние значения количества комков фракцией свыше 100 мм составляют 1,81-4,68 % от общей массы пробы, а количество комков фракцией менее 25 мм составляет 80,37-87,42 % от общей массы пробы.
Таблица Г.2 -Агрегатный состав обработанной почвы серийными рабочими органами МРН-6,3С (глубина взятия пробы 0-0,08 м)
Скорость рабочих органов, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
1,0 0,508 4,68 0,713 6,57 0,909 8,38 8,72 80,37 10,85 100
1,2 0,309 2,7 0,678 5,91 0,903 7,87 9,58 83,52 11,47 100
1,4 0,218 1,81 0,509 4,24 0,783 6,53 10,47 87,42 11,98 100
Среднее значение 0,345 3,06 0,633 5,57 0,865 7,59 9,59 83,77 11,43 100
Полученный агрегатный состав обработанной почвы после прохода серийного рабочего органа КПЭ-3,8 представлен в таблице Г.3.
Таблица Г.3 - Агрегатный состав обработанной почвы при глубине 0,05 м серийным рабочим органом КПЭ-3,8
Скорость рабочего органа, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,5 0,763 8,8 1,258 14,5 1,639 18,9 5,014 57,8 8,674 100
1,1 0,617 6,9 1,038 11,6 1,745 19,5 5,553 60,1 8,953 100
1,6 0,530 5,5 0,897 9,3 1,938 20,1 6,281 62,5 9,646 100
Анализ данных таблицы Г.3 показал, что средние значения количества комков размером свыше 100 мм составляют 5,5-8,8 % от общей массы пробы, а количество комков размером менее 25 мм составляет 57,8-62,5 % от общей массы пробы. Полученный агрегатный состав обработанной почвы после прохода экспериментального рабочего органа КПС-3,8 представлен в таблице Г.4.
Анализ данных таблицы Г.4 показал, что средние значения количества комков размером свыше 100 мм составляют 3,9-6,3 % от общей массы пробы, а количество комков размером менее 25 мм составляет 63,5-68,1 % от общей массы пробы.
Таблица Г.4 - Агрегатный состав обработанной почвы при глубине 0,05 м экспериментальным рабочим органом КПС-3,8
Скорость рабочего органа, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,5 0,538 6,3 0,820 9,6 1,760 20,6 5,400 63,5 8,518 100
1,1 0,441 5,0 0,681 7,7 1,883 21,1 5,886 66,2 8,891 100
1,6 0,362 3,9 0,565 6,0 2,015 22,0 6,416 68,1 9,358 100
Полученный агрегатный состав обработанной почвы после прохода серийного рабочего органа культиватора турбодискового КТД-1050Л представлен в таблице Г.5.
Таблица Г.5 - Агрегатный состав обработанной почвы при глубине 0,1 м обработки серийным рабочим органом культиватора турбодискового КТД-1050Л
Скорость рабочего органа, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,5 1,362 7,3 2,444 13,1 5,298 28,4 9,552 51,2 18,656 100
1,0 1,226 6,5 1,887 10,0 4,943 26,2 10,811 57,3 18,867 100
1,5 0,954 4,9 1,11 5,7 4,985 25,6 12,424 63,8 19,473 100
Как показывают результаты анализа данных таблицы 5.19, средние значения количества комков размером свыше 100 мм составляют 4,9-7,3 % от общей массы пробы, а количество комков размером менее 25 мм составляет 51,2-63,8 % от общей массы пробы.
В таблице Г.6 представлен полученный агрегатный состав обработанной почвы после прохода первого опытного образца дискового рабочего органа.
Анализ данных таблицы Г.6 показал, что после прохода первого опытного образца дискового рабочего органа средние значения количества комков размером свыше 100 мм составляют 3,7-5,3 % от общей массы пробы, а количество комков размером менее 25 мм составляет 57,7-69,2 % от общей массы пробы.
Таблица Г.6 - Агрегатный состав обработанной почвы при глубине 0,1 м обработки первого опытного образца дискового рабочего органа
Скорость рабочего органа, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,5 0,985 5,3 1,189 6,4 5,684 30,6 10,720 57,7 18,578 100
1,0 0,920 4,9 0,714 3,8 5,281 28,1 11,877 63,2 18,792 100
1,5 0,715 3,7 0,213 1,1 5,026 26,0 13,375 69,2 19,329 100
Полученный агрегатный состав, при разравнивании почвенного пласта, после прохода серийного рабочего органа шлейф-бороны ШБ-2,5 представлен в таблице Г.7.
Таблица Г.7 - Агрегатный состав выравненного почвенного пласта при глубине 0,07 м обработки серийным рабочим органом шлейф-бороны ШБ-2,5
Рабочая скорость агрегата, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,5 0,34 2,1 0,48 2,8 0,36 2,2 15,345 92,9 16,525 100
1,0 0,32 1,93 0,43 2,6 0,371 2,24 15,473 93,2 16,594 100
1,5 0,30 1,81 0,39 2,35 0,395 2,4 15,527 93,5 16,612 100
Анализ данных таблицы Г.7 показал, что средние значения количества фракций размером свыше 100 мм составляют 1,81-2,1 % от общей массы пробы, а количество фракций размером менее 25 мм составляет 92,9-93,5 % от общей массы пробы.
Полученный агрегатный состав обработанной почвы, после прохода экспериментального выравнивающего рабочего органа, представлен в таблице Г.8.
Анализ данных таблицы Г.8 показал, что средние значения количества фракций размером свыше 100 мм составляют 0,5-1,1 % от общей массы пробы, а
количество фракций размером менее 25 мм составляет 96,6-97,1 % от общей массы пробы.
Таблица Г.8 - Агрегатный состав выравненного почвенного пласта при глубине 0,07 м обработки третьим опытным образцом
Рабочая скорость агрегата, м/с Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,5 0,18 1,1 0,073 0,43 0,359 2,17 15,972 96,3 16,584 100
1,0 0,12 0,72 0,067 0,4 0,384 2,28 16,221 96,6 16,792 100
1,5 0,08 0,5 0,049 0,28 0,358 2,12 16,318 97,1 16,805 100
Для определения качественных показателей почвы исследовался её фракционный состав до и после прохода исследуемых катков. Агрегатный состав необработанной почвы представлен в таблице Г.9.
Таблица Г.9 - Агрегатный состав не обработанной почвы (глубина взятия пробы 00,05 м)
Фракции, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,719 7,8 1,778 19,3 2,313 25,1 4,404 47,8 9,214 100
Как показывает анализ таблицы Г.9, в необработанной катками почве содержание почвенных комков фракцией более 50 мм составило 19,3 %, почвенных комков фракцией свыше 100 мм составило 7,8 %. Такой фракционный состав при предпосевной обработке почвы не соответствует агротребованиям.
Полученный агрегатный состав прикатанной почвы после прохода серийного рабочего органа катка 3ККШ-6 представлен в таблице Г.10. Как показывают результаты анализа данных таблицы Г.10, средние значения количества комков
фракцией свыше 50 мм составляют 5,6-8,4 % от общей массы пробы, а количество комков фракцией менее 25 мм составляет 51,2-55,7 % от общей массы пробы.
Таблица Г.10 - Агрегатный состав прикатанной почвы серийным рабочим органом
катка 3ККШ-6 (глубина взятия пробы 0-0,05 м)
Скорость рабочего органа, м/с Фракции, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,6 0,727 7,8 0,783 8,4 3,038 32,6 4,768 51,2 9,316 100
1,0 0,581 6,1 0,686 7,2 3,197 33,5 5,074 53,2 9,538 100
1,4 0,439 4,5 0,546 5,6 3,335 34,2 5,432 55,7 9,752 100
В таблице Г.11 представлен полученный агрегатный состав прикатанной почвы после прохода экспериментального рабочего органа планчатого почворежущего катка при массе груза 42 кг.
Таблица Г.11 - Агрегатный состав обработанной почвы экспериментальным
рабочим органом планчатого почворежущего катка (глубина взятия пробы 00,05 м)
Скорость рабочего органа, м/с Фракции, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
0,6 0,091 0,98 0,194 2,1 1,898 20,52 7,065 76,4 9,248 100
1,0 0,067 0,71 0,093 0,98 2,034 21,51 7,260 76,8 9,454 100
1,4 0 0 0 0 2,202 22,8 7,455 77,2 9,657 100
Анализ данных таблицы Г.11 показал, что после прохода экспериментальным рабочим органом планчатого почворежущего катка средние значения фракции комков размером свыше 100 мм составляют 0-0,98 % от общей массы пробы, а количество комков фракцией менее 25 мм составляет 76,4-77,2 % от общей массы пробы.
Приложение Д
Результаты анализа агрегатного состава почвы после прохода исследуемых почвообрабатывающих технических средств в полевых
условиях
Показатели агрегатного состава почвы серийного культиватора КПЭ-3,8 при обработке почвы на глубину 0,05 м представлены в таблице Д. 1.
Таблица Д.1 - Агрегатный состав обработанного стерневого фона почвы при глубине 0,05 м серийным культиватором КПЭ-3,8
Рабочая скорость агрегата, км/ч Среднее а\ рифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
8 0,769 10,5 0,967 13,2 1,436 19,6 4,156 56,7 7,328 100
10 0,676 8,8 0,991 12,9 1,421 18,5 4,594 59,8 7,682 100
12 0,557 6,5 0,977 11,4 1,431 16,7 5,604 65,4 8,569 100
Анализ данных агрегатного состава обработанного стерневого фона почвы серийным культиватором КПЭ-3,8 показал, что глыбистость находится в диапазоне 6,5-10,5 %, а степень крошения составляет 56,7-65,4 %. При этом значения степени крошения возрастают за счет увеличения скорости движения культиватора.
Полученный агрегатный состав обработанной почвы после прохода экспериментального культиватора КПС-3,8 представлен в таблице Д.2.
Из анализа данных таблицы Д.2 видно, что агрегатный состав почвы, полученный при эксплуатации исследуемых рабочих органов с маятниковыми ударниками экспериментального культиватора КПС-3,8 имеет большую степень крошения, которая находится в диапазоне 60,3-67,5 %, полученную за счет более интенсивного ударного воздействия модернизированных элементов конструкции рабочих органов о скалываемый почвенный пласт.
Таблица Д.2 - Агрегатный состав обработанного стерневого фона почвы при глубине 0,05 м экспериментальным культиватором КПС-3,8
Рабочая скорость агрегата, км/ч Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-1 [00 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
8 0,460 6,4 0,760 10,6 1,620 22,7 4,300 60,3 7,140 100
10 0,382 5,2 0,631 8,4 1,733 23,2 4,687 63,2 7,433 100
12 0,317 3,8 0,523 6,3 1,854 22,4 5,609 67,5 8,303 100
Полученный агрегатный состав обработанного стерневого агрофона почвы после прохода серийного культиватора турбодискового КТД-1050Л представлен в таблице Д.3.
Таблица Д.3 - Агрегатный состав обработанного стерневого агрофона почвы при глубине 0,1 м обработки серийным культиватором турбодисковым КТД-1050Л
Рабочая скорость агрегата, км/ч Среднее арифметическое значение ф ракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-1 [00 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
12 1,634 8,7 2,610 13,9 5,352 28,5 9,183 48,9 18,779 100
15 1,317 6,8 2,847 14,7 5,190 26,8 10,013 51,7 19,367 100
18 1,279 6,4 1,978 9,9 4,836 24,2 11,891 59,5 19,984 100
Как показывают результаты анализа данных таблицы Д.3, средние значения количества комков размером свыше 100 мм составляют 6,4-8,7 % от общей массы пробы, а количество комков размером менее 25 мм составляет 48,9-59,5 % от общей массы пробы.
В таблице Д.4 представлен полученный агрегатный состав обработанного стерневого агрофона почвы после прохода экспериментального турбодискового культиватора ТДКП-2,9.
Таблица Д.4 - Агрегатный состав обработанного стерневого агрофона почвы при глубине 0,1 м обработки экспериментальным турбодисковым культиватором ТДКП-2,9
Рабочая скорость агрегата, км/ч Среднее арифметическое значение ф ракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-1 [00 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
12 1,283 6,8 1,755 9,3 5,549 29,4 10,286 54,5 18,873 100
15 1,029 5,3 2,019 10,4 5,341 27,5 11,032 56,8 19,421 100
18 1,041 5,2 0,881 4,4 5,066 25,3 13,036 65,1 20,024 100
Анализ данных таблицы Д.4 показал, что после прохода экспериментальным турбодисковым культиватором ТДКП-2,9 средние значения количества комков размером свыше 100 мм составляют 5,2-6,8 % от общей массы пробы, а количество комков размером менее 25 мм составляет 54,5-65,1 % от общей массы пробы.
Полученный агрегатный состав обработанной почвы прохода серийного комбинированного культиватора КПЭ-3,8В представлен в таблице Д.5.
Таблица Д.5 - Агрегатный состав обработанного стерневого фона почвы при глубине экспериментального прохода для плоскорежущих лап культиватора Ьл - 0,05 м, для выравнивающих рабочих органов Ьв - 0,04 м серийного комбинированного культиватора КПЭ-3,8В
Рабочая скорость агрегата, км/ч Среднее а рифметическое значение ф ракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
8 0,67 7,9 0,585 6,9 0,627 7,4 6,595 77,8 8,477 100
10 0,5 5,7 0,615 7,0 0,685 7,8 6,979 79,5 8,779 100
12 0,48 5,3 0,435 4,8 0,734 8,1 7,413 81,8 9,062 100
Анализ данных таблицы Д.5 агрегатного состава обработанного стерневого фона почвы финишной системой серийного комбинированного культиватора КПЭ-3,8В показал, что после его прохода глыбистость находится в диапазоне 5,3-7,9 %, а степень крошения составляет 77,8-81,8 %.
Полученный агрегатный состав обработанной почвы прохода экспериментального комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8 «Сварог» представлен в таблице Д.6.
Таблица Д.6 - Агрегатный состав обработанного стерневого фона почвы при глубине экспериментального прохода для плоскорежущих лап культиватора Ьл -0,05 м, для выравнивающих рабочих органов Ьв - 0,04 м экспериментального комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8 «Сварог»
Рабочая скорость агрегата, км/ч Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
8 0,335 4,1 0,610 7,3 0,523 6,3 6,827 82,3 8,295 100
10 0,224 2,6 0,430 5,0 0,739 8,6 7,2 83,8 8,593 100
12 0,274 3,1 0,409 4,6 0,640 7,2 7,56 85,1 8,883 100
Анализ результатов данных таблицы Д.6 показывает, что агрегатный состав почвы, полученный при эксплуатации исследуемых выравнивающих рабочих органов, установленных на финишной системе комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8 «Сварог», имеет большую степень крошения, которая находится в диапазоне 82,3-85,1 %, образованной за счет более интенсивного вибрационного воздействия большей площадью контакта крыльев полосовидной формы при воздействии на срезаемый массив гребней, сформированных предыдущей обработкой почвы плоскорежущими рабочими органами.
Результаты сравнительных экспериментальных значений, полученных в полевых условиях по агрегатному составу обработанной почвы после прохода КПЭ-3,8В, а также экспериментального модернизированного комбинированного стерневого агрегата КСА-3,8М «Сварог», представлены в таблицах Д.7 и Д.8.
Таблица Д.7 - Агрегатный состав обработанного фона почвы прикатывающими секциями в составе комбинированного агрегата КПЭ-3,8В, при глубине обработки плоскорежущих лап Ьл = 0,05 м
Рабочая скорость агрегата, км/ч Среднее арифметическое значение фракций, мм Общая масса пробы
Свыше 100 50-100 25-50 Менее 25
кг % кг % кг % кг % кг %
8 0,763 8,1 0,744 7,9 0,547 5,8 7,371 78,2 9,425 100
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.