Анотація до роботи:

Пащенко В.Ф. Механіко-технологічні засоби еколого-економічного удосконалення процесів обробітку ґрунту. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за фахом 05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. ХНТУСГ імені Петра Василенка. – Харків, 2005.

Дисертаційна робота направлена на розв’язання науково-технічної проблеми підвищення еколого-економічної ефективності вирощування сільськогосподарських культур шляхом зменшення витрат енергії на обробіток ґрунту та зниження негативної дії на нього засобів механізації.

Створено теорію математичного моделювання процесів взаємодії з ґрунтом робочих органів на основі використання прямих методів варіаційного числення для рішення задач землеробної механіки у дво- і тримірних просторах для визначення їх раціональних профілів з точки зору мінімальної енергоємності при заданих параметрах якості обробітку.

Розроблено засоби еколого-економічного обробітку ґрунту, які за один прохід забезпечують створення у ньому оптимальних агрофізичних властивостей для проростання насіння та розвитку рослин. Визначені якісні й енергетичні показники машин із запропонованими робочими органами.

Визначені методи еколого-економічного удосконалення технології вирощування просапних культур з використанням колісних тракторів класу 3 т і високопродуктивних сільськогосподарських машин і знарядь.

Одною з причин малоефективного використання земельних ресурсів в Україні є застосування ґрунтообробної техніки, яка не забезпечує раціональної дії на ґрунт з точки зору досягнень сучасної агрономічної науки та еколого-економічних вимог.

Використовуючи комплексний підхід, вирішена наукова проблема зменшення енергоємності ґрунтообробних робочих органів із заданими параметрами якості обробітку ґрунту, створення еколого-економічних технологічних процесів оптимізації агрофізичних властивостей ґрунту, еколого-економічного удосконалення технологій вирощування просапних культур із застосуванням інтегральних тракторів тягового класу 3.

1. Аналіз результатів досліджень сучасної агрономічної науки показав, що забезпечення вимог агротехніки та оптимізація в ґрунті агрофізичних умов створюється при диференціації орного шару за щільністю та структурним складом:

- у зоні розвитку кореневої системи щільність ґрунту повинна бути в залежності від його типу та виду сільськогосподарської культури в межах 1,0...1,3 г/см³, а в наднасіннєвому прошарку необхідно створити ущільнений прошарок (1,1...1,2 гсм³) для зменшення непродуктивних витрат вологи;

- в насіннєвому прошарку розмір грудочок повинен бути в межах 0,25...10 мм, а наднасінневому прошарку – 5...20 мм.

2. Для створення рослинам в ґрунті оптимальних агрофізичних і еколого-економічних умов робочі органи підрізаючого типу необхідно обладнати пристроєм кришіння та сепарації його за структурним складом. Створення в поверхневому шарі (до 4 см) ущільненого прошарку, а також розпушування ґрунту з мінімальним його перемішуванням можливе при застосуванні робочого органу з гнучким елементом у вигляді дроту або троса.

3. Зниження на 15...30 % енергоємності обробітку ґрунту за заданими параметрами якості його проведення забезпечується удосконаленням профілів робочих органів із застосуванням методів прямого варіаційного числення. При цьому рішення задач землеробної механіки в тримірному просторі спрощується при апроксимації шуканої поверхні з використанням методу кінцевих елементів.

4. Технологічна надійність і мінімальна енергоємність розпушуючо-сепаруючих робочих органів машин для оптимізації агрофізичних властивостей ґрунту забезпечуються наступними параметрами:

- відстань між направляючими дисками повинна бути, в залежності від глибини ходу, не менше 0,05...0,10 м, винос осі їх обертання щодо носка лемеша – 0,04...0,05 м;

- кут входження ножа ротора в грунт повинен становити менше 40⁰;

- профілі ножа ротора з точки зору зниження витрат енергії на привід із врахуванням зменшення можливості забивання його рослинними рештками доцільно виконувати у відповідності з рівняннями (21) і (22):

5. Покращення технологічної надійності, якості виконання технологічного процесу і зменшення енергоємності робочого органу з гнучким елементом для обробітку поверхневого прошарку ґрунту забезпечується наступними його параметрами:

- діаметр поперечного розрізу гнучкого елемента 0,03...0,05 м;

- кути, під якими гнучкий елемент кріпиться до передніх і задніх стояків, знаходяться із трансцендентного рівняння (27) і відповідно дорівнюють 81 та 45⁰;

- довжина гнучкого елемента визначається з рівняння (27) і становить 2,36 м;

- відстані між стояками в повздовжньому та поперечному напрямках знаходяться з рівнянь (29) і (30) і дорівнюють, відповідно, 1,96 та 1,78 м;

- швидкість руху агрегату – до 2,5 м/с;

- профіль стояка слід виконувати у відповідності з рівнянням (31).

6. Створення в ґрунті оптимальних агрофізичних властивостей забезпечується використанням розроблених робочих органів:

- розпушуючо-сепаруючих для обробітку орного шару ґрунту, які забезпечують, в порівнянні з паровими культиваторами, підвищення коефіцієнта структурності ґрунту приблизно у 2,5 рази, збільшення вологості ґрунту на 1...2%, значне зменшення забур’яненості.

- розпушуючо-сепаруючих для обробітку насіннєвого шару ґрунту, які сприяють збільшенню коефіцієнта структурності в 1,7 рази, кращому накопиченню та збереженню вологи, яка перевищувала контроль на 3…4%.

- у вигляді гнучкого елемента, використання якого із зубовою бороною, паровими та просапними культиваторами сприяє поліпшенню якості кришіння ґрунту і вирівненості мікронерівностей поверхні поля у 1,5...2,0 рази.

7. У традиційних технологіях вирощування сільськогосподарських культур на передпосівному обробітку та при догляді за паром зменшення кількості проходів агрегатів по полю приблизно у два рази, а також удосконалення процесів дії на ґрунт робочих органів шляхом часткової заміни кришення на сепарацію, що сприяє збереженню його родючості з одночасним зниженням витрат енергії, забезпечується використанням запропонованих машин для оптимізації агрофізичних властивостей ґрунту.

Зниження витрат праці – на 43,8%, пального – на 44,9%, економію прямих витрат в розмірі 3,49 грн на 1 га в порівнянні з традиційними знаряддями досягаються упровадженням у виробництво розробленої машини КПР-3,2, що оптимізує агрофізичні властивості орного шару ґрунту.

Результати теоретичних та експериментальних досліджень використані Інститутом машин і систем для розробки дослідно-конструкторської документації, Харківським тракторним заводом і Галещинським машзаводом для виготовлення дослідного зразка машини.

Визначено, що упровадження машин для вирощування кукурудзи і цукрового буряка у виробництво дозволяє в порівнянні з традиційними комплексами машин одержати в рік на одну машину відповідно 2838 і 23145 грн. За результатами досліджень Кіровоградським проектно-конструкторським інститутом виготовлена комбінована ґрунтообробна і посівна машина для вирощування кукурудзи, а на кафедрі механізації ХНАУ ім. В.В.Докучаєва – макети секцій для підготовки ґрунту під посів цукрових буряків.

8. Зниження витрат праці на 9,4%, пального – на 12,5%, прямих витрат – на 0,64 грн/га при передпосівному обробітку ґрунту забезпечується використанням на культиваторі КПС-4 гнучкого елемента замість зубових борін. Упровадження у виробництво робочого органу з гнучким елементом малого діаметра сприяє зменшенню розпилення ґрунту, проведенню обробітку з мінімальним його перемішуванням, кращому збереженню вологи та енергії. Конструкція ґрунтообробного робочого органу з гнучким елементом не складна. Він може бути виготовлений в умовах майстерні сільськогосподарського виробництва. Експериментальний робочий орган пройшов широку перевірку в господарствах Харківської області.

9. При виконанні ранніх весняних робіт зменшення питомого тиску ходової частини трактора на ґрунт до рівня гусеничного трактора і нижче, зменшення від 33 до 22% кількості рослин, ушкоджених ходовими системами трактора, площі ущільнення ґрунту та поліпшення їх умов розвитку за рахунок крайового ефекту, підвищення більш ніж у два рази продуктивності агрегатів на сівбі та міжрядних обробітках за рахунок збільшення ширини захвату та об’єднання технологічних операцій забезпечує „колійна” технологія вирощування цукрових буряків з використанням інтегрального орно-просапного трактора класу 3 і 18-рядкового комплексу машин.

Для забезпечення „колійної” технології засобами механізації розроблені технічні завдання для виготовлення сівалки ССТ-18М, УПС-18 та культиватора КУН-8,1.„Колійна” технологія вирощування цукрових буряків упроваджена з 2000 р. на площі близько 1500га у дослідному господарстві Інституту цукрових буряків „Пархомівське” Краснокутського району Харківської області з економічним ефектом 453,7 грн/га, з 2003 р. – у СТОВ „Дружба” Магдалинівського району Дніпропетровської області з економічним ефектом 643,5 грн/га.

Публікації автора:

1. Пащенко В.Ф. Моделирование взаимодействия с почвой рабочих органов сельскохозяйственных машин и орудий. Монография. – Х., 1994. – 134 с.

2. Слободюк П.И., Пащенко В.Ф., Ким В.В. Рыхлительно-сепарирую-щие рабочие органы комбинированной машины // Совершенствование рабочих органов с.-х. машин: Сб науч. тр. Харьк. с.-х. ин-та. – Т. 289. – Х., 1983. – С. 3-8.

3. Слободюк П.И., Пащенко В.Ф., Медведев В.В. Комбинированная обработка почвы // Техника в сел. хоз-ве. – 1984. – № 3. – С. 14-15.

4. Пащенко В.Ф., Дорожко И.Н. О параметрах рабочих органов комбинированной машины // Совершенствование конструкций, улучшение ремонта и эксплуатации сельскохозяйственной техники: Сб. науч. тр. Харьк. с.-х. ин-та. – Т. 312. – Х., 1985. – С. 15-19.

5. Слободюк П.И., Пащенко В.Ф., Хливняк Г.Г. и др. Рабочий орган для предпосевной обработки почвы в подсеменном слое // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 1986. – № 5. – С. 20-22.

6. Медведев В.В., Слободюк П.И., Пащенко В.Ф. Использование агрофизических свойств черноземов при разработке почвообрабатывающих машин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 1987. – № 3. – С. 6-8.

7. Слободюк П.И., Пащенко В.Ф., Нугис Э.Ю. Прямые инструментальные наблюдения уплотнения и напряжения в почвенном профиле // Переуплотнение пахотных почв. – М.: Наука, 1987. – С. 14-27.

8. Василенко П.М., Медведев В.В., Пащенко В.Ф. и др. Комбинированная машина // Госагропром СССР. ВНИИиТЭИ. АПК. – № 4. – М., 1987.

9. Слободюк П.И., Пащенко В.Ф., Медведев В.В.Маршрутизация движения МТА // Техника в сел. хоз-ве. – 1987. – № 11. – С. 15-17.

10. Евсюков Т.П., Пащенко В.Ф., Онишко М.И. Результаты исследований процесса работы рыхлительно-сепарирующего устройства комбинированной машины // Совершенствование конструкций рабочих органов сельскохозяйственной техники: Сб. науч. тр. Харьк. с.-х. ин-та. – Х., 1988. – С. 11-16.

11. Медведев В.В., Слободюк П.И., Пащенко В.Ф. и др. Маршрутизация движения МТА для снижения переуплотнения дерново-подзолистой почвы // Ресурсосберегающие технологии: Сб. науч. тр. ВАСХНИЛ. – Курск , 1989. – С. 43-48.

12. Медведев В.В., Слободюк П.И., Пащенко В.Ф., Цибулько В.Г. Проблема уплотнения почв ходовыми системами сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов и пути ее решения // Чтобы не убывало плодородие земли. – К.: Урожай, 1989. – С. 128-154.

13. Медведев В.В., Слободюк П.И., Пащенко В.Ф. и др. Механико–технологические основы оптимизации агрофизических параметров обрабатываемого слоя почвы // Совершенствование почвообрабатывающей техники агропромышленного комплекса целинного земледелия: Сб. науч. тр. Восточного отделения ВАСХНИЛ, “Целинсельхозмеханизация”. – Алма-Ата, 1989. – С. 43-47.

14. Пащенко В.Ф. Онишко М.И. Снижение энергоемкости комбинированной машины для обработки почвы и посева // Механизация и электрификация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. УНИИМЭСХ. Вып. 70. – К., 1989. – С. 17-20.

15. Пащенко В.Ф., Дорожко И.Н., Коровников И.Ф. К обоснованию параметров рабочего органа комбинированной машины для обработки почвы и посева // Вопросы механизации возделывания и уборки с.-х. культур: Сб. науч. тр. Харьк. с.-х. ин-та. – Х., 1990. – С. 10-17.

16. Пащенко В.Ф. Моделирование процессов взаимодействия рабочих органов машин и орудий с почвой // Материалы симпозиума по земледельческой механике. – Плоцк, 1991.

17. Пащенко В.Ф. О методике обоснования профиля поверхности почвообрабатывающих органов // Совершенствование технологического процесса и конструкций рабочих органов сельскохозяйственной техники: Сб. науч. тр. Харьк. гос. аграр. ун-та. – Х., 1992. – С. 4-9.

18. Пащенко В.Ф., Мацибурко Н.Г. Моделювання процесів взаємодії клина з ґрунтом // Механізація та електрифікація сільського господарства: Міжвід. тем. наук. зб. – 1997. – № 82. – С. 29-32.

19. Пащенко В.Ф. Моделирование взаимодействия с почвой рабочего органа с гибким элементом // Технология производства и конструирование сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. Харьк. гос. аграр. ун-та. – Х., 1997. – С. 12-22.

20. Пащенко В.Ф., Дорожко І.М., Гусаренко М.П та ін. Дослідження трактора ХТЗ–120/121 при обробітку цукрових буряків // Сільськогосподарська техніка України. – 1997. – № 1. – С. 3-4.

21. Пащенко В.Ф. Тракторы ХТЗ в современных технологиях возделывания пропашных культур // Тракторная энергетика в растениеводстве: Сб науч. тр. ХГТУСХ. – Х., 1998. – С. 299-303.

22. Пащенко В.Ф., Буденный Ю.В., Шевченко Н.В. Способы основной обработки почвы под посев озимой пшеницы // Техника АПК. – 1999. – № 6-7. – С. 48-49.

23. Корнієнко С.І., Пащенко В.Ф., Федоряка М.Ф. Харківська технологія виробництва цукрових буряків // Пропозиція. – 2001. - № 5. – С. 96-97.

24. Роїк М.В., Мазуренко А.М., Ґудзь С.П., Пащенко В.Ф. та ін. Переваги використання енергонасичених тракторів // Пропозиція. – 2001. - № 5. – С. 12-13.

25. Пащенко В.Ф. Обґрунтування профілю ножа машини для створення оптимальних фізико-механічних властивостей орного шару ґрунту // Вісник Сум. держ. аграр. ун-ту: Наук.-метод. журнал. – Вип. № 7. – 2001. – С. 140-145.

26. Пащенко В.Ф., Кармазин В.И. Обоснование профиля лемеха ножа ротора комбинированной машины // Технічний сервіс АПК, техніка та технології у сільськогосподарському машинобудуванні: Вісник Харк. держ. техн. ун-ту с. г. – Вип. 23. – Х., 2004. – С. 19-24.

27. А.с. 1069649 СССР. Почвообрабатывающее орудие / В.Ф.Пащенко, В.В.Медведев, П.И.Слободюк и др. // Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ. – 1984. – № 4.

28. А.с. 1077588 СССР. Орудие для обработки почвы и посева / В.В.Медведев, П.И.Слободюк, В.Ф.Пащенко и др.// Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ. – 1984.– Бюл. № 9.

29. А.с. 1158063 СССР. Орудие для обработки почвы и посева / В.Ф.Пащенко, В.В.Медведев, П.И.Слободюк и др.// Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ. – 1984. – Бюл. №20.

30. А.с. 1168116 СССР. Орудие для обработки почвы и посева / П.М.Василенко, В.В.Медведев, П.И.Слободюк, В.Ф.Пащенко и др.// Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ. – 1985. – Бюл. № 27.

31. А.с. 1202499 СССР. Орудие для обработки почвы и посева / В.В.Медведев, П.И.Слободюк, В.Ф.Пащенко и др.// Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ.– 1986.– Бюл. № 1.

32. А.с. 1218943 СССР. Почвообрабатывающее орудие / В.В.Медведев, В.Ф.Пащенко, П.И.Слободюк, и др.// Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ. – 1986. – Бюл. № 11.

33. А.с. 1386063 СССР. Комбинированная машина для обработки почвы и посева / В.В.Медведев, П.И.Слободюк, В.Ф.Пащенко и др.// Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ. – 1988. – Бюл. № 13.

34. А.с. 1498412 СССР. Способ внесения семян в почву и устройство для его осуществления / В.Ф.Пащенко, П.И.Слободюк, И.Н.Дорожко и др.// Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки: Офиц. бюл. Госкомизобретений ЦНИИПИ. – 1989. – Бюл. № 29.

35. Патент України. Спосіб внесення насіння в грунт та пристрій для його здійснення / В.Ф.Пащенко, І.М.Дорожко, П.І.Слободюк та ін. (Україна). – Опубл. 30.09.1996. – Бюл. № 3.

36. Патент України 8738, А01В13/16, А01В35/03. Спосіб обробітку ґрунту та пристрій для його здійснення / В.В. Медведєв, В.Ф.Пащенко та ін. (Україна). – Опубл. 30.09.1996. – Бюл. № 3.

37. Патент України 8739, А01В49/06. Зброя для обробітку ґрунту та посіву / В.В. Медведєв,П.І.Слободюк,В.Ф.Пащенко та ін. (Україна). – Опубл. 30.09.1996. – Бюл. № 3.

38. Патент України 19584, А01В49/02. Орудие для обработки почвы / М.Е.Тернюк, В.Ф.Пащенко, В.В.Медведев (Україна). – Опубл. 25.12.1997. –Бюл. № 6.

39. Методические рекомендации по изучению маршрутизации движения МТА при возделывании сельскохозяйственных культур с целью уменьшения площади уплотнения полей / Сост.: В.В.Медведев, П.И.Слободюк, В.Ф.Пащенко. (ВАСХНИЛ). – М., 1984. – 11 с.

40. Методики прогнозирования предрасположенности почв к уплотняющему воздействию машинно-тракторных агрегатов // Переуплотнение пахотных почв / В.В.Медведев,А.Г.Бондарев, П.И.Слободюк, В.Ф.Пащенко, Т.Н.Лактионова. – М.: Наука, 1987. – С. 194-198.

41. Медведев В.В., Слободюк П.И., Пащенко В.Ф. Результаты полевых испытаний комбинированной машины для обработки почвы и посева // Пути развития механизации производства зерна в Украинской ССР: Тез. докл. науч.-техн. конф. – Глеваха, 1988. – С. 61-62.

42. Научно обоснованная система земледелия Харьковской области: Монография / Госагропром УССР. – Х., 1988. – 347 с. (коллектив авторов 59 человек).

43. Медведев В.В.. Пащенко В.Ф. и др. Комбинированная почвообрабатывающая и посевная машина // Тез. Всесоюз. совещания по механизации обработки почв. – Волгоград, 1990. – С. 21.

44. Роїк М.В., Мазуренко А.М., Ґудзь С.П., Абдула С.Л., Пащенко В.Ф., Корнієнко С.І. Переваги використання енергонасичених тракторів // Цукрові буряки. – 1998. – № 5. – С. 12-13.

45. Пащенко В.Ф. Машина для оптимізації агрофізичних властивостей ґрунту // Вісник ХДАУ. Серія „Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство”. – 1998. – № 2. – Х.: С. 98-102.

46. Медведєв В.В. Пащенко В.Ф., Линдіна Т.Є. Технологія вирощування цукрових буряків в умовах Лісостепу України // Розробник – виробництву / УААН. – К: Аграр. наука, 1999. – С. 29-30.

47. Медведєв В.В., Пащенко В.Ф., Гусаренко М.П. та ін. Сільськогосподарське знаряддя для передпосівного обробітку ґрунту та внесення рідких мінеральних добрив при вирощуванні різних ярих культур // Розробник – виробництву / УААН. – К: Аграр. наука, 1999. – С. 27-28.

48. Медведєв В.В.,Пащенко В.Ф. Комбінована машина для оптимізації посівного шару грунт, внесення добрив і посіву // Розробник – виробництву / УААН. – К: Аграр. наука, 1999. – С. 33-34.

49. Медведев В.В., Пащенко В.Ф. и др. Эффективность нулевой обработки почвы с применением гербицидов раундап и харнес // Земледелие. – 1999. – № 2. – С. 32-33.

50. Пащенко В.Ф., Шиян В.Й. Порівняльна ефективність використання тракторів загального призначення виробництва різних країн // Пропозиція. – 2000. – № 12. С. 100-101.

51. Система ведення сільського господарства Харківської області та наукове супроводження „Комплексної програми розвитку сільського господарства Харківської області у 2001-2005 роках та на період до 2010 року”. – Х., 2001. – 286 с. (колектив авторів 103 особи).

52. Тодоров П.П., Роїк М.В., Пащенко В.Ф. та ін. Інтенсивні технології вирощування і збирання цукрових буряків з використанням тракторів типу ХТЗ-16131 ВАТ „ХТЗ” // Автомобіле- та тракторобудування: Вісник НТУ „ХПІ”. Зб. наук. пр. – Х: НТУ „ХПІ”. – 2004. – №16, С.105-112.