Анотація до роботи:

Катюха Д.А. Обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів робочих органів знаряддя для міжрядного обробітку овочевих культур на крапельному зрошенні – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. – Таврійська державна агротехнічна академія, Мелітополь, 2007.

Дисертаційна робота присвячена рішенню науково-прикладної задачі підвищення якості міжрядного обробітку ґрунту в посівах овочевих культур на крапельному зрошенні шляхом розробки нової конструкції робочого органу культиватора і обґрунтування його параметрів на основі моделювання розподілу вологості по ширині міжряддя.

Розроблені динамічна модель зміни вологості ґрунту в залежності від відстані до зрошувальної трубки та математична модель руху бур'яну по лезу криволінійної культиваторної лапи в умовах змінної вологості ґрунту. Встановлені теоретичні закономірності стабільності руху культиваторної лапи по глибині в залежності від розподілу бур'янів по ширині міжряддя. Обґрунтована безпечна траєкторія руху криволінійної поворотної лапи в процесі заглиблення. Визначені раціональні параметри робочого органу знаряддя для міжрядного обробітку овочевих культур на крапельному зрошуванні. Економічно доведена доцільність використання культиваторів з розробленими робочими органами для боротьби з бур’янами в міжряддях на крапельному зрошуванні.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення науково-практичної задачі підвищення якості міжрядного обробітку в посівах овочевих культур на крапельному зрошенні на підставі розкриття сукупного впливу фізико-механічних властивостей та розподілу вологи в ґрунті і конструктивно-технологічних параметрів лап з криволінійним лезом на ефективність підрізання бур’янів.

1. В результаті аналізу засобів боротьби з бур'янами в міжряддях овочевих культур на крапельному зрошенні встановлено, що серійні знаряддя не мають можливості обробки міжрядь без пошкодження зрошувальної трубки та не відповідають існуючим вимогам по якості роботи (не враховують змінну вологість по ширині захвату), тому доцільно використовувати знаряддя, робочі органи яких мають можливість повороту і заходу під трубку та забезпечують більш високу якість підрізання бур’янів за рахунок використання лап криволінійної форми.

2. В результаті проведених статистичних досліджень розподілу бур’янів по ширині міжряддя встановлено, що розподіл бур’янів по ширині міжряддя підкоряється розподілу Вейбула. Ступень узгодження емпіричного розподілу з теоретичним оцінюється довірчою ймовірністю, рівною 0,9709. Проведений кореляційний аналіз показав, що інтенсивність росту бур’янів та вологість ґрунту по ширині міжряддя мають пряму кореляційну залежність з коефіцієнтом кореляції 0,79, що надало можливості зробити наступне допущення: так як в період обробітку бур’яні мають нітеєвідний стебель та знаходяться у суцільному ґрунтовому середовищі, то коефіцієнт тертя бур’янів о лезо чисельно рівний коефіцієнту тертя ґрунту о лезо лапи.

3. На підставі розробленої динамічної моделі зміни вологості ґрунту визначено, що при сталому режимі зрошення вологість ґрунту на глибині обробітку становить: під зрошувальною трубкою - 28%, біля рядку рослин – 24%. Виходячи з допустимого інтервалу вологості для обробітку (W_a=15…20%) в умовах півдня України, міжрядний обробіток можна починати через t_н =16 годин після відключення зрошення, та закінчувати в момент часу t_к =22 год, коли вологість ґрунту біля носка лапи досягне нижньої границі допустимого інтервалу. При експлуатаційній продуктивності W=0,97 га/год агрегат зможе провести міжрядний обробіток до висихання ґрунту на площі 5,8 га.

4. Теоретичними дослідженнями встановлено, що узагальненим показником, який визначає траєкторію руху бур'яну в ґрунті при впливі на нього лапи культиватора можна вважати приведений кут тертя. Значення його змінюється від ц_пр=37до ц_пр=57 при віддаленні від носка лапи, внаслідок збільшення питомої кількості бур'янів на лезі й підвищення вологості ґрунту.

5. Виходячи з умов ковзання буряну по лезу було отримане рівняння зміни кута атаки по ширині захвату (g=-1600b³+321,74b²-74,894b+52,027) та кривої леза лапи (b=-1,2719y²+1,2712y) відповідно. Порівняльні випробування показали, що застосування криволінійного леза в порівнянні із прямолінійним дозволить скоротити його довжину в 1,6 рази за умови відсутності залипання лап та однакової ширини захвату.

6. Для забезпечення стійкості руху культиваторної лапи по глибині було запропоновано використання лапи з хвостовиком та були визначені конструктивні параметри хвостовика – ширина 5 см, глибина ходу – 10 см.

7. В результаті експериментальних випробувань встановлено, що вплив швидкості руху при обробітку залежить від вибраного кута атаки культиваторних лап: при збільшенні значення кута з підвищенням швидкості якість підрізання поліпшується, при зменшенні – істотно не змінюється, що дозволяє довільно вибирати робочу швидкість з агротехнічно допустимого інтервалу.

8. Порівняльні випробування розроблених криволінійних лап з прямолінійними, проведені з метою визначення якості виконання технологічного процесу показали, що запропоновані лапи показали кращі показники по ступеню підрізання та приживлюваності бур’янів, перемішування ґрунту та тяговому опору в порівнянні з аналогічними показниками прямолінійних лап та поступили їм лише по ступеню кришення ґрунту.

9. Впровадження культиватора з криволінійними поворотними лапами дозволяє знизити прямі експлуатаційні витрати і одержати річний економічний ефект 30,5 грн./га в порівнянні з технологіями, що передбачають тільки ручну працю або боротьбу з бур'янами за допомогою гербіцидів. Строк окупності культиватора з розробленими робочими органами при річному завантаженні 10 га - 1,7 року.

Публікації автора:

1. Катюха Д.А. Використання технічних засобів механізації для міжрядної обробки овочевих культур на краплинному зрошенні.//Праці ТДАТА. Вип. 35 – Мелітополь: ТДАТА. – 2006. – С.139-142.

2. Катюха Д.А., Рогач Ю.П., Просвирнин В.И. Оперативное регулирование влажности почвы при выращивании овощных культур.//Праці ТДАТА. – Мелітополь: ТДАТА. – 2004. – С.75-80 (Автором запропоновано прогнозування вологості ґрунту за допомогою рівняння водного балансу)

3. Катюха Д.А. Побудова та аналіз динамічної моделі вологості ґрунту при краплинному зрошенні.//Вісник Тернопільського державного технічного університету. – Тернопіль: ТДТУ. Том 11 №2 – 2006. – С.82-87

4. Катюха Д.А. Аналіз розподілу бур’янів по ширині міжрядь овочевих культур при використанні крапельного зрошування.//Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім.П.Василенка – Вип.40 – Харків, 2005. – С.166-169

5. Катюха Д.А. Експериментальні дослідження процесу руху бур’яну по лезу лапи культиватора.//Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім.П.Василенка – Вип.41 – Харків, 2005. – С.435-440

6. Катюха Д.А. Мирненко Ю.П. Вплив системи агрегатування культиватора на точність руху в міжряддях. // Праці Таврійської державної агротехнічної академії – Вип.11- Мелітополь, 2003. – С.64-68 (Автором визначені величини бічних зсувів робочих органів культиватора в залежності від системи агрегатування)

7. Катюха Д.А., Мирненко Ю.П. Методика експериментального визначення силових характеристик ґрунтообробних знарядь. // Праці ТДАТА, Вип. 13. – Мелітополь, 2003. – С. 52-57 (Автором розроблені методи динамометрування ґрунтообробних машин без порушення кінематики механізмів)

8. Патент України №57350А МКИ А01В35/28, 39/00 Робочий орган культиватора / Рогач Ю.П., Катюха Д.А. - №2002097161 Заявл. 03.09.2002, Друк. 16.06.2003. Бюл.№6 (Автором розроблено конструктивну схему робочого органу культиватора з можливістю повороту плоскоріжучих лап)

9. Патент України №15721 МКИ А01В35/28, 39/00 Робочий орган культиватора / Шевченко І.А., Рогач Ю.П., Катюха Д.А. - №u200600215 Заявл. 10.01.2006, Друк. 16.07.2006. Бюл.№7 (Автором запропоновано конструкцію стійки робочого органу з підгортальником)