[Введите текст]
На правах рукописи
Агейкин Алексей Викторович
Совершенствование технологического процесса и шлангового дождевателя для полива многолетних трав рулонных газонов на сложном рельефе
Специальность 05.20.01 - «Технологии и средства механизации сельского хозяйства»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Мичуринск-наукоград РФ
2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева» (ФГБОУ ВПО «РГАТУ»).
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Рязанцев Анатолий Иванович.
Официальные оппоненты:
Макаров Валентин Алексеевич доктор технических наук, профессор, Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства,
заместитель директора по научной работе Капустин Василий Петрович доктор технических наук, профессор федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет», профессор кафедры «Агроинженерия».
Ведущая организация: Мещерский филиал государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии».
Защита состоится «22» ноября 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.041.03 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО «МичГАУ»), по адресу 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101.
Автореферат разослан «19» октября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Ланцев В.Ю.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования
Снижение себестоимости производства многолетних трав рулонных газонов и повышение качества продукции актуально и востребовано, как в России, так и за рубежом. При этом эффективным этапом возделывания остается полив дождеванием.
В последние годы в стране наблюдается рост полосовых шланговых дождевателей различных конструкций и производителей. Их доля в структуре парка поливных машин Российской Федерации превышает 5% при площади полива более 100 тысяч гектаров. В перспективе данные машины могут обслуживать до 20% орошаемых земель.
Одним из основных требований по совершенствованию полосовых дождевателей является улучшение качественных характеристик искусственного дождя и достижение более равномерного его распределения по орошаемой площади, особенно на сложном рельефе.
Это актуально при внедрении в указанных условиях новой совершенной технологии создания рулонных газонов, благодаря которой в максимально короткий срок возможно получить на любом озеленяемом объекте качественный, уже через две недели готовый к эксплуатации газон, отвечающий всем необходимым техническим и эстетическим требованиям. Многолетние травы рулонных газонов нашли широкое применение в сельскохозяйственном производстве для устранения развития сорняков под деревьями в садах, питомниках; для укрепления и защиты от водной эрозии мелиоративных каналов оросительных и осушительных сетей, откосов автомобильных и железных дорог, мостов, эстакад; травяной газон служит покрытием при создании специализированных ландшафтных объектов; для уменьшения пылеобразования, поглощения шума, регулирования температуры, очищения воздуха, улучшения экологической обстановки.
При дождевании полосовыми дождевателями склонов с газонной травой зачастую наблюдается резкое снижение равномерности распределения дождя и возникновение ирригационной эрозии почвы, как в продольном направлении движения дождевальной тележки (за счет перепада геодезических высот), так и в поперечном, перпендикулярном движению тележки (за счет ее бокового сползания).
Исходя из изложенного, возникает задача исследования влияния на равномерность распределения дождя перепада геодезических высот в продольном и поперечном направлениях и разработки усовершенствованного регулирующего устройства, а для исключения бокового сползания тележки - противосползающих устройств.
Цель работы - повышение эффективности технологического процесса полива полосовым шланговым дождевателем многолетних трав рулонных газонов на сложном рельефе посредством разработки механико-технологических решений по автоматическому регулированию расходно-напорных характеристик дождевального аппарата тележки и ее противосползающих устройств.
Народно-хозяйственное значение работы заключается в том, что применение при усовершенствовании шлангового дождевателя для условий сложного рельефа регулирующего автоматического устройства расходно-напорных характеристик и противосползающих устройств позволяет снизить образование поверхностных стоков воды и, как следствие, возникновение водно-почвенной эрозии, обеспечить выход большего объема высококачественной товарной продукции и соответственно снижение ее себестоимости.
Объект исследования - процесс работы регуляторов давления дождевальных аппаратов и противосползающих устройств полосового шлангового дождевателя в условиях сложного рельефа на полях с многолетними травами рулонных газонов.
Методика исследований:
Теоретический анализ технологического процесса полива полосовым шланговым дождевателем в условиях сложного рельефа, регулирования расходно-напорных характеристик дождевального аппарата и работы противосползающих устройств полосового шлангового дождевателя проведен на основе математического моделирования.
Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных, лабораторно-полевых и полевых условиях с использованием стандартных и частных методик, с применением метода планирования эксперимента. Обработка экспериментальных данных производилась с помощью современного программного обеспечения.
Научную новизну работы составляют:
показатели технологического процесса полива полосовым шланговым дождевателем многолетних трав рулонных газонов в условиях сложного рельефа;
конструктивно-технологические схемы усовершенствованного регулятора давления дождевального аппарата и противосползающих устройств шлангового дождевателя;
теоретическое обоснование параметров усовершенствованного регулятора давления и противосползающих устройств шлангового дождевателя;
результаты экспериментальных исследований усовершенствованного шлангового дождевателя в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях.
Практическая ценность и реализация результатов исследований:
Значение данной работы заключается в повышении эффективности орошения участков со сложным рельефом полосовым шланговым дождевателем, его эксплуатационной надежности и, как следствие, в снижении себестоимости выращиваемой продукции (многолетних трав рулонных газонов).
Научная новизна технических решений, приведенных в работе, подтверждена патентами Российской Федерации на изобретение № 2381647 и на полезные модели №№ 74757, 76545, 86765, 90914, 92297, 96316, 99925, 103705, 105123.
Результаты исследований, приведенные в работе, могут быть использованы в сельскохозяйственных предприятиях АПК, применяемых для орошения площадей со сложным рельефом, полосовые шланговые дождеватели.
Реализация результатов работы:
По результатам теоретических и экспериментальных исследований усовершенствован технологический процесс полива шланговым дождевателем в условиях сложного рельефа с разработкой и изготовлением модернизированных образцов усовершенствованного регулятора давления и противосползающих устройств. Проведение лабораторно-полевых исследований, производственных испытаний и внедрение осуществлено в хозяйствах Коломенского района Московской области: совместном российско-голландском предприятии ООО «Квинс Грасс Тарф» и ЗАО «Сергиевское».
Апробация работы:
Основные результаты исследований доложены, рассмотрены и одобрены на научных конференциях ФГОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А.Костычева» в 2008…2013гг., ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» в 2008г., ГОУ ВПО «Московский государственный областной социально-гуманитарный институт» в 2007…2013гг., ФГНУ ВНПО «Радуга» в 2008г., ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства» в 2012г., на Всероссийской выставке «Золотая осень - 2012»
На защиту выносятся:
- усовершенствованный технологический процесс полива шланговым дождевателем многолетних трав рулонных газонов с использованием модернизированного регулирующего устройства дождевального аппарата дождевальной тележки и противосползающих устройств ее ходовых систем;
- закономерности регулирования расходно-напорных характеристик дождевального аппарата тележки шлангового дождевателя и поперечной устойчивости ее ходовых систем на сложном рельефе;
- параметры и режимы работы усовершенствованного регулятора давления и противосползающих устройств тележки шлангового дождевателя;
- результаты экспериментальных исследований усовершенствованного технологического процесса полива шланговым дождевателем многолетних трав рулонных газонов на сложном рельефе и экономические показатели его работы.
Публикации по теме диссертации:
Основные положения диссертации опубликованы в 35 работах, из которых 15 публикаций - в изданиях, рекомендованных ВАК, включая 5 статей, 1 патент РФ на изобретение № 2381647 и 9 патентов РФ на полезные модели №№74757, 76545, 86765, 90914, 92297, 96316, 99925, 103705, 105123.
Структура и объем работы:
Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов, приложений и списка использованной литературы, который включает 109 наименований. Работа изложена на 168 страницах, из которых основной текст содержит 139 страниц машинописного текста, в том числе 78 рисунков и 21 таблицу, включая приложения.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и задачи исследований, народно-хозяйственное значение работы и изложены основные положения, которые выносятся на защиту.
В первом разделе «Состояние вопроса и задачи исследования» дается характеристика орошаемых площадей по рельефу, приводится краткий обзор технических средств орошения для участков со сложным рельефом, определяются технологические особенности их полива полосовыми шланговыми дождевателеми и пути их совершенствования.
Исследованием процесса полива полосовыми шланговыми дождевателеми, в том числе на сложном рельефе, занимались Винникова Н.В., Гаврилица А.А, Гаджальска Н., Гринь Ю.И., Гусейн-заде С.Х., Кремнев Ю.А., Каштанов В.В., Лебедев Б.М., Митрюхин А.А., Рязанцев А.И., Параев А.Г., Поспелов Ю.А., Сандигурский Д.Н., Сидоренко А.М., Шумаков Б.Б.
В целом, в работах отмечается неудовлетворительная работа полосовых шланговых дождевателей в условиях пересеченного рельефа по качеству полива и устойчивости движения. При этом в отмеченных исследованиях отсутствуют предложения по техническим решениям и рекомендации по улучшению качественных показателей полива шланговым дождевателем в усложненных рельефных условиях.
Использование серийного исполнения полосового шлангового дождевателя при предварительной его настройке на необходимый напор на ровном рельефе, компенсирующей в определенной степени перепад геодезических высот, не позволяет обеспечить требуемые показатели равномерности полива на рельефе с отрицательными уклонами.
Проведен анализ существующих конструктивно-технологических схем регулирующих устройств, применяемых в различных гидросистемах, и противосползающих технических решений, используемых в машинах для горного земледелия.
На основании анализа состояния вопроса и выполненных исследований сформулированы цель и задачи исследования. Для достижения намеченной цели необходима постановка и решение следующих задач:
1. Обосновать показатели технологического процесса полива многолетних трав рулонных газонов полосовым шланговым дождевателем на сложном рельефе.
2. Разработать конструктивно-компоновочные схемы и теоретически обосновать параметры усовершенствованного регулятора расходно-напорных характеристик дождевального аппарата и противосползающих устройств ходовых систем полосового шлангового дождевателя с проведением исследований в лабораторных условиях.