Технологические и технические решения производства элитных семян зернобобовых культур
Скачать 0.53 Mb.
|
На правах рукописи РОДИМЦЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛИТНЫХ СЕМЯН ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2008 Работа выполнена в ГНУ ГНЦ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (ВНИИЗБК), ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» (ОрелГАУ) и ГНУ ВНИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ) Научный консультант – заслуженный изобретатель РФ, доктор технических наук Дринча Василий Михайлович Официальные оппоненты – заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Туаев Мурат Викторович доктор технических наук, профессор Авдеев Аркадий Викторович член-корреспондент РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Горбачев Иван Васильевич Ведущая организация - Научно-исследовательский институт сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны (НИИСХ ЦРНЗ) Защита состоится: 25 июня 2008 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.056.03 при ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет» по адресу: 143900, г. Балашиха-8 Московской области, РГАЗУ, в корпусе общежития №6. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет». Автореферат разослан _____ мая 2008 г. Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор Мохова О.П. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Выведение новых и возобновление используемых сортов на научной основе невозможны без полевой стадии их отработки на селекционно-опытных делянках. В свою очередь, эффективность и интенсификация селекционно-семеноводческих процессов в значительной степени зависят от оснащенности селекционных учреждений средствами технического обеспечения. В настоящее время в России действует около 750 опытных сельскохозяйственных учреждений. Оснащенность их средствами механизации работ в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве зерновых и зернобобовых культур находится на уровне 40…45%, изношенность парка селекционных машин составляет 65…70%. Общая потребность селекционно-семеноводческих учреждений в специальной технике составляет от 350 до 1400 единиц, в зависимости от наименования машины. Новый вызов прогресса знаний убеждает в необходимости разработки и внедрения средств комплексной механизации селекционно-семеноводческих процессов на качественно новом уровне. Создание нового поколения машин должно осуществляться с учетом достигнутого технического уровня и конструктивных решений, реализующих направление ресурсосбережения и наиболее полного учета агробиологических особенностей объектов машинного воздействия. Последнее наиболее важно в отношение зернобобовых культур, для которых разработка вопросов механизации селекционно-семеноводческой работы осложняется целым рядом агробиологических особенностей. В связи с вышеизложенным, проблема научного обоснования и создания новых технологических и технических решений, обеспечивающих интенсификацию производства элитных семян зернобобовых культур и высокие показатели технологической эффективности за счет оптимизации воздействия рабочих органов на обрабатываемый материал, является актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение. Исследования проводились в соответствии с производственными заданиями НИР и ОКР календарного плана выполнения работ по Государственному контракту ГНТР/ГК ВНИИ Зернобобовых и крупяных культур, по следующим основным разделам: 06.04.02; 08.06.04; 08.06.05 и др., а также по тематическим научно-прикладным планам НИР и НИРС кафедры “МТП в АПК” ФГОУ ВПО «ОрелГАУ». Объект исследований. Технологические процессы возделывания, уборки и послеуборочной обработки семян зернобобовых культур в селекции и первичном семеноводстве, экспериментальные образцы новых рабочих органов и машин. Предмет исследований. Закономерности влияния конструктивных, кинематических и динамических параметров рабочих органов машин на качественные показатели их работы. Цель работы. Разработка теоретических основ высокоэффективного машинно-технологического комплекса для целей селекции, сортоиспытания и первичного семеноводства зернобобовых культур, создание, исследование и внедрение рабочих органов и машин в производство. Задачи исследований: - Систематизация элементов перспективного машинно-технологического комплекса и обоснование альтернативной системы машин для селекционно-опытных работ по выведению новых сортов зернобобовых культур; - Изучение физико-механических и посевных свойств семян перспективных сортов гороха и фасоли, определение степени влияния на них матриакальной разнокачественности; - Разработка математических моделей зависимости критической скорости соударения рабочего органа с обмолачиваемым материалом, а также кинематики движения свободного зерна на поверхности обмолачивающей лопасти, с целью установления закономерностей процесса и оптимизации конструктивно-технологических параметров МСУ, улучшающих условия зональной сепарации; - Разработка теоретических основ и исследование динамических факторов процессов бороздообразования лаповыми сошниками и клиновидными формирователями направляющих борозд, разравнивания почвенных гребней ротационными рабочими органами шнеко-лопастного типа, равномерного распределения гербицида заделывающими устройствами; - Разработка машинно-технологического комплекса для двухпоточной системы сепарации и очистки биологически ценных семян; изготовление и исследование в лабораторных и полевых условиях рабочих органов и машин для обмолота, посева и ухода за растениями, определение их технологических и энергетических показателей; - Теоретическое обоснование и разработка методического комплекса и лабораторного оборудования для оценки пригодности селекционного материала к механизированному возделыванию и уборке; - Определение технико-экономической эффективности предлагаемых технологических процессов. Методика исследований. Теоретические исследования базируются на основополагающих законах земледельческой механики: теории упругости, теории удара, механики разрушения, теории подобия. Физико-механические и биологические свойства растительного материала определены с использованием методик, разработанных ГНУ ВИМ, ОАО ВИСХОМ, а также частных теоретических и прикладных методик. Качество работы экспериментальных рабочих органов машин, параметры технологических процессов исследовались в лабораторных и полевых условиях с помощью стандартных и специально разработанных и изготовленных оборудовании и стендах, опытных образцах машин. Полевые испытания проводились по ОСТ 70.5.1-74, ОСТ 10.8.1-99, агротехническим и исходным требованиям на селекционные молотилки, разработанными лабораторией механизации работ в селекции и первичном семеноводстве ГНУ ВИМ, а также по специально разработанным требованиям к качеству обмолота с фракционным разделением зернового вороха. Достоверность результатов теоретических и экспериментальных исследований, подтверждена актами о проведении полевых испытаний технологий и машин. Ошибка в определении контролируемых показателей не превышала 10%. Адекватность теоретических положений подтверждена экспериментальными исследованиями по критериям согласия К. Пирсона, А.Н. Колмогорова, Р. Фишера. Научную новизну представляют: - Классификация и ранжирование доминирующих факторов, определяющих работу комплекса машин для селекции и первичного семеноводства зернобобовых культур; - Статистические распределения физико-механических свойств семян гороха и фасоли и закономерности влияния на локализацию семян ранних сроков образования на материнском растении и качественные параметры обмолота; - Методика расчета коэффициента формы и состояния поверхности семян зернобобовых культур, позволяющая получить комплексную оценку физиологической выполненности семян; - Полученные математические модели критической скорости соударения рабочего элемента со свободным зерном и методика установления закономерностей его перемещения по обмолачивающей лопасти МСУ; - Установленные теоретические закономерности, описывающие процессы деформации почвы и распределения рабочей жидкости рабочими органами машин для посева и междурядной обработки, а также энергетические показатели процесса бороздообразования. Практическую ценность представляют: - Технология производства элитных семян зернобобовых культур с применением новой высокоэффективной техники; - Технологические и конструктивно-компоновочные схемы машин для посева, ухода за растениями и обмолота зернобобовых культур и методика расчета конструктивно-технологических, кинематических и динамических параметров их рабочих органов; - Номограмма для определения конструктивно-технологических параметров аксиального конического МСУ шнеко-лопастного типа, обеспечивающая оперативное определение оптимальных технологических режимов его работы в производственных условиях; - Статистические данные по физико-механическим свойствам перспективных сортов гороха и фасоли, рекомендуемые для сравнительной оценки новых сортов в селекционно-семеноводческом процессе и в производстве; - Схемы локализации на материнском растении семян ранних сроков образования, позволяющие использовать данный признак при поиске эффективного показателя комплексного критерия механического разделения семенных партий; - Комплекс методических рекомендаций и лабораторное оборудование для оценки пригодности селекционного материала к механизированному возделыванию и уборке урожая. Новизна технических решений, полученных в результате исследований, защищена четырнадцатью патентами Российской Федерации. Реализация результатов исследований. Созданы, прошли лабораторные и хозяйственные испытания на опытных полях ГНУ ГНЦ ВНИИЗБК следующие машины: молотилка сноповая коническая с фракционным разделением зернового вороха МСК-1Ф (Протокол №1, от 28.02.07г); зерноуборочный комбайн для обмолота зернобобовых и крупяных культур с МСУ шнеко-лопастного типа (отчет о НИР (заверш.) №ГР 01200215097); зерновая сеялка широкополосного посева, оборудованная комбинированными лаповыми сошниками с тупым углом вхождения на паралелограммной подвеске (Отчет №14-20-2003 (4210102), от 29.12.03г); формирователи направляющей борозды полозовидного и отвально-каткового типов (Протокол №1, от 25.11.02г); культиватор-разравниватель гребневых посевов. Методика и лабораторное оборудование для определения усилий вымолота семян сельскохозяйственных культур центрифугированием, а также способ и прибор для экспериментальной оценки физиологической выполненности семян нашли применение при оценке пригодности селекционного материала к механизированному возделыванию и уборке урожая. Внедрение в производство предложенных технических решений подтверждены 10-ю актами об использовании изобретений ГНУ ГНЦ ВНИИЗБК (г. Орел), справками и актами о внедрении НИР в ГНУ ВИМ (г. Москва), ОАО «ГСКБ «Зерноочистка» (г. Воронеж), ОАО «Автосельмаш» (г. Орел), НИИСХ ЦРНЗ (Московская обл.), рекомендациями ФГУ ЦЧ МИС (г. Курск). Научно-методические разработки по обоснованию параметров рабочих органов машин и изучению физико-механических свойств семян сельхозкультур внедрены в учебный процесс по направлениям 110301 “Механизация сельского хозяйства”, 110201 “Агрономия”, 110203 “Агроэкология” (Акт “О выдаче грифа УМО” №07-8а/52, от 7.07.04г; протоколы научно-методического Совета ФГОУ ВПО «ОрелГАУ» №3, от 21.11.06г и №4, от 13.12.06г). Работы по созданию и внедрению в производство новой сельскохозяйственной техники и комплекса лабораторного оборудования отмечены Дипломом победителя конкурса молодых ученых Администрации Орловской обл. 1999г и Свидетельством Администрации г. Орла о присвоении звания “Лучший изобретатель г. Орла 2004г”. Положения, выносимые на защиту: - Классификационные схемы машинно-технологического комплекса для производства элитных семян зернобобовых культур; - Теоретические положения процесса взаимодействия элементов хлебной массы с рабочими органами шнеко-лопастного МСУ, теория и методы его расчета; - Общие закономерности и оптимизация процессов взаимодействия с почвой комбинированных лаповых сошников, формирователей направляющей борозды, ротационных гребнеразравнивателей; - Конструктивно-технологические схемы рабочих органов, машин и лабораторного оборудования; - Результаты производственных испытаний, технико-экономические и энергетические показатели функционирования разработанных технических средств. Личный вклад автора. Все результаты представленные в работе получены при непосредственном личном участии автора в период с 1998 по 2007гг, в результате научных исследований, проведенных на базе ГНУ ГНЦ “Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур”, а также ФГОУ ВПО “Орловский государственный аграрный университет”. Апробация работы. Основные положения доложены и обсуждены на научных конференциях ОрелГАУ и ОрелГТУ (Орел, 1998-2008гг.), научно-практической конференции Рязанского СХИ (Рязань, 1999г), 12-й всемирной конференции по механизации полевых экспериментов (Санкт-Петербург, 2004г), IV-ой и V-ой Международных научно-практических Интернет-конференциях “Энерго- и ресурсосбережение – XXI век” (Орел, 2005, 2007гг), Международной научно-практической конференции “Инновации в области земледельческой механики” (Москва, 2008г), научно-практической конференции “Аграрная наука – сельскому хозяйству” Самарской ГСХА (Самара, 2007г), II-й Международной выставке-Интернет-конференции “Энергообеспечение и безопасность” (Орел, 2007г); заседаниях Ученого Совета ГНЦ ГНУ ВНИИЗБК (Орел, 2004-2005гг). Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 63 научных работах. Общий объем публикаций составляет 62,14 п.л. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 478 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы, содержащей 387 источников, в том числе 64 иностранных и приложений. В диссертации содержится 113 рисунков и 47 таблиц. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность решаемой научно-технической проблемы, формулируются цель работы и задачи исследований. В Главе 1 “Анализ состояния проблемы механизации селекционно-семеноводческого процесса зернобобовых культур. Обоснование задач исследования” рассматривается современное состояние отрасли зернобобовых культур в мире и в России. Выполнен анализ и освещены тенденции развития технологий и средств технического обеспечения селекционно-семеноводческого процесса, рассмотрены морфолого-анатомические особенности и физико-механические свойства семян зернобобовых культур, в применение их к конструктивно-режимным параметрам рабочих органов машин. Резкое снижение посевных площадей зернобобовых культур, в частности, гороха и фасоли, являющихся важной и специфической составляющей зернового комплекса России, обусловлено их требовательностью к качеству проведения технологических операций и необходимостью обеспечения специализированной техникой для опытных работ. Оснащенность селекционных учреждений средствами механизации составляет 40…50%. Поэтому, экономически целесообразно наладить разработку и выпуск селекционной техники, позволяющей существенно расширить масштабы селекционной работы, повысить ее достоверность, снизить затраты и, тем самым, ускорить выведение новых, более урожайных сортов. Производство элитных семян включает ряд механизированных операций. При выполнении каждой из них на селекционный материал воздействуют рабочие органы машин, изменяя его состояние и создавая определенные условия его развития. Поэтому, решение проблемы механизации опытных работ должно быть комплексным, учитывающим все значимые факторы улучшения селекционно-семеноводческого материала. Приоритетными направлениями при этом, следует считать использование в качестве посевного материала биологически ценной фракции семян, свободных от механических повреждений и повышение эффективности механизированных операций, особенно, посева и уборки, как наиболее ответственных в общем комплексе механизированных работ. В разработке системы машин и средств механизации в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве зерновых и зернобобовых культур в разные годы участвовали ведущие отечественные ученые - Н.Н. Ульрих, В.И. Анискин, И.Ф. Алдошин, Ю.А. Космовский, Ю.Ф. Некипелов, А.А. Губанов, Е.Н. Конюшков, И.П. Кунцевич, Ю.В. Ермаков, Ю.Л. Бланк, П.К. Никонов, А.С. Рохлин, В.П. Балашов, И.В. Горбачев, Б.В. Чесноков, Л.И. Гайфулин, В.М. Дринча, В.П. Пьяных, а также зарубежные исследователи - L.J. Clark, H.-U.Hege, E. Johansson, T. Leuchovius, E. Oyjord и др. Исследованию анатомических и физико-механических свойств семян зернобобовых культур, в применение их к механо-технологическим процессам посвятили свои работы Н.Н Ульрих, В.И. Тарушкин, В.М. Халанский, В.Н. Шмигель, И.Г. Строна, П.М. Заика, С.Д. Птицын, А.И. Пьянков, А.Ф. Соколов, Н.В. Калашникова, J. Sadowska, C.D. Bormuth, W.K. Bilanski, B. Szot и др. В развитие исследований технологического процесса обмолота и сепарации, закономерностей влияния физико-механических свойств семян на конструктивно-технологические схемы и режимы работы молотильных устройств и сепарирующих рабочих органов большой вклад внесли В.П. Горячкин, Н.М. Летошнев, В.Г. Антипин, М.А. Пустыгин, Э.И. Липкович, Э.В. Жалнин, Н.И. Кленин, А.И. Русанов, С.А. Алферов, Ю.Ф. Лачуга, М.В. Туаев, А.В. Авдеев, F. Bieganowski, K.A. Dreszer, J. Gieroba, J. Jech и др. Исследованием процесса сепарации физиологически полноценных семян на этапе обмолота занимались К.Г. Колганов, П.А. Черномаз, С.Х. Багиров, А.П. Тарасенко. Изучению и оптимизации параметров рабочих органов машин для посева и ухода за растениями посвящены работы Г.Н. Синеокова, И.С. Верникова, М.Е. Мацепуро, А.П. Грибановского, А.С. Бурякова, А.Н. Зеленина, Н.И Мокроусова, В.А. Желиговского, В.И. Жигана, А.А. Мухина, Б.А. Нефедова, В.Е. Ковтуна, В.А. Шмонина, С.А. Ивженко, Д.Т. Харапьяк. В трудах этих и ряда других авторов решались как общие, так и частные вопросы теории и расчета рабочих органов машин для посева, ухода за растениями, уборки и послеуборочной обработки, проблемы повышения их производительности, технологической эффективности, снижения энергоемкости, оптимизации параметров рабочих органов. Обобщенный анализ состояния проблемы совершенствования производства элитных семян зернобобовых культур, позволяет сделать следующие выводы: - Отсутствует общепринятая модель предмета деформации, описывающая анатомическое строение, физико-механические и реологические свойства семян зернобобовых культур. Технологическими приемами, снижающими травмирование семян являются дифференцированный обмолот, увеличение зоны активной сепарации, снижение влияния окружной скорости на величину травмирования, за счет использования эффекта “косого” удара влет по свободному зерну; - Существующая машинная технология подготовки семян не позволяет распознавать “полноценные” семена, отличающиеся большей продуктивностью и выравненностью. Одним из косвенных признаков комплексного критерия оценки семян по степени биологической выполненности являются усилия связи с плодоэлементом или работа на вымолот семян. Фракционное разделение по данному признаку возможно только на этапе обмолота, т.к. впоследствии семена “обезличиваются”. Техническим решением задачи может стать зональная сепарация в аксиальном (тангенциально-аксиальном) МСУ гиперболического или конического типов; - Равномерное распределение семян по площади питания и глубине заделки, совмещение предпосевной культивации и посева способно обеспечить применение лаповых сошников на параллелограммной подвеске. Повышение качества их работы и снижение тягового сопротивления достигается локализацией зоны разрушения почвы и скользящим лобовым резанием наклонных стойки и установленного в вертикальной плоскости ножа, перенесенных к носку лапы, исключением приращения площади лобовой проекции сошника, при копировании микрорельефа; - Величина защитных зон рядков, обусловленная совокупным допуском среднеквадратических отклонений поперечных смещений тягового средства может быть существенно уменьшена использованием клиновидных направляющих борозд. Обоснование геометрических параметров лобовой части формирователей направляющих борозд позволит снизить тяговое сопротивление на 18…23%; - Равномерность внесения и эффективность применения почвенных гербицидов может обеспечить оптимизация параметров защитного кожуха рабочего органа; - Эффективность и качество разравнивания почвенных гребней могут быть улучшены разработкой и применением ротационных разравнивателей; - Принципы проведения лабораторных исследований селекционного материала не всегда эффективны. Ускорению испытания новых сортов и селекционных номеров способствует снижение погрешностей результативных оценок и повышение производительности опытной работы разработкой и внедрением новых методических лабораторных комплексов и оборудования. Все вышеуказанное позволяет сформировать общую модель перспективного машинно-технологического комплекса для целей селекции и первичного семеноводства зернобобовых культур и указать возможные пути, способствующие решению проблемы повышения эффективности селекционно-семеноводческого процесса, при производстве элитных семян зернобобовых культур. В |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | 1. Свойства почвы. Гранулометрический состав, влажность, кислотность... Печатается по решению Центрального координационно-методического совета Казанского государственного медицинского университета | | Реферат по дисциплине " Технологические процессы микроэлектроники... Технология производства полупроводниковых приборов – это техническая наука, занимающаяся изучением физико-химических основ технологических... |
| Внедрение технологии размножения семян перспективных сортов самоопыляющихся... Госреестр до прихода семян элиты в семеноводческие хозяйства, что не способствует своевременному использованию преимуществ сорта | | Лекция для студентов и слушателей фпк «вредители зернобобовых культур» Разработал: Бояр Д. М, ассистент кафедры энтомологии и биологической защиты растений, кандидат биологических наук |
 | План Введение I. Технические и технологические вопросы производства Мгц (на проходившей с24 по 28 апреля в Москве выставке Comtec был представлен компьютер с тактовой частотой процессора 120 Мгц, что... | | Урока, сроки Тема урока Что должен знать Техника уборки картофеля и овощных культур. Отбор семенников, сбора семян овощных культур |
| Качество семян сосны обыкновенной на лсп забайкальского края Правдин, 1963, Проказин, 1962) выход полнозернистых семян, масса 1000 штук семян, энергия прорастания и техническая всхожесть на... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «прорастание семян», помочь учащимся в ходе процесса их учебной деятельности выделить главные условия прорастания семян; отметить... |
| Кунжут относится к семейству сезамовых, и второе его название сезам (sesame). Кунжут Кунжут является одной из главнейших и старейших масличных культур. Масло Сандала изготовляется из разных семян (белых, серых, черных),... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Чтз/ Регламенты/ Технические решения/ Решения о закупках/ Планы-графики/ Формы документов/ Проектные административные решения |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Изучили состав семян, выработали практические умения по обнаружению питательных веществ в семени, на основе опытов выяснили, какие... | | Программа «Современная школа столицы» Технические решения, разработанные компанией «открытый мир», позволяют в оперативном режиме проводить совещания, педагогические и... |
| Федеральное агентство по образованию Преподавание иностранных языков и культур: проблемы, поиски, решения (Лемпертовские чтения – VII). Материалы Международного научно-методического... | | Образовательный стандарт высшего профессионального образования Алтгту Наземные транспортно-технологические средства, специализация «Технические средства агропромышленного комплекса», код дисциплины В.... |
| Исследование взаимосвязи гидролиза фитина семян злаковых культур... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | В реферате должен быть приведен перечень ключевых слов и указана... Научно обоснованные технические, экономические или технологические разработки и их внедрение 6 |
