На правах рукописи - Мичуринский государственный аграрный

РЯЗАНОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ
«ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ПУТЕМ
РАЗРАБОТКИ И ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ
АГРЕГАТА ДЛЯ ПОДПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ»
05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства
технические науки
ДМ 220.041.03
Мичуринский государственный аграрный университет
393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101
тел. 5-31-37
Дата защиты диссертации – 10 декабря 2009 года
На правах рукописи
РЯЗАНОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ПУТЕМ
РАЗРАБОТКИ И ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ
АГРЕГАТА ДЛЯ ПОДПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ
Специальность 05.20.01 – «Технологии и средства механизации
сельского хозяйства».
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Мичуринск – Наукоград РФ 2009
2
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении Белгородская государственная сельскохозяйственная академия на кафедре
«Механизация сельского хозяйства».
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор,
почетный работник высшего
профессионального образования РФ
Булавин Станислав Антонович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Тишанинов Николай Петрович
кандидат технических наук, профессор
Курочкин Иван Михайлович
Ведущая организация:
ГНУ Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
РАСХН
Защита состоится « 10 » декабря 2009 года в 11-00 на заседании диссертационного совета ДМ 220.041.03 в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мичуринский
государственный аграрный университет» по адресу: 393760, Тамбовская обл., г.
Мичуринск, ул. Интернациональная, 101, зал диссертационного совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мичуринского государственного аграрного университета.
Объявление о защите и автореферат размещены на сайте ФГОУ ВПО
МичГАУ http://www.mgau.ru
Автореферат разослан «___» __________ 2009 года
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат технических наук, доцент
Н.В. Михеев
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Еще академик Прянишников Д.Н. указывал, что:
«как бы не велико было производство минеральных удобрений, навоз никогда
не потеряет своего значения, как одно из главнейших удобрений в сельском хозяйстве». Использование жидкого навоза в качестве органического удобрения
является одним из эффективных способов повышения плодородия почв, поскольку ценность жидкого навоза как органического удобрения известна.
Проблема рационального использования огромных объемов жидкого навоза животноводческих комплексов требует совместных усилий научноисследовательских и опытно конструкторских организаций, комплексного рассмотрения всех взаимосвязанных между собой факторов: экологического, экономического и социального характера.
В результате анаэробного сбраживания навоза разрушается клетчатка,
значительное количество белкового азота переходит в аммиачный, доступный
растениям, коагулирует органическое вещество. Кроме того, в процессе сбраживания ускоряется процесс разложения навоза, при этом гибнут семена сорных растений, гильменты, снижается порог запаха. Основное преимущество
анаэробного сбраживания заключается в сохранении почти всего азота и переход значительной части его в легкоусвояемую растениями форму. Применение
сброженной массы позволяет повысить урожайность полевых культур на
30…40%.
Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что наиболее рациональным способом использования жидкого навоза в качестве органического
удобрения, является непосредственное внесение его на поля в переработанном
виде, методом подпочвенного внесения.
Цель работы. Повышение эффективности использования жидких органических удобрений путем совершенствования агрегата для подпочвенного внесения.
Объект исследования. Технологический процесс переработки и внесения
4
жидкого органического удобрения в почву мобильным агрегатом.
Предметом исследования является установление закономерностей взаимодействия рабочих органов агрегата с жидкими органическими удобрениями.
Методы исследований. В качестве основных методик использовались:
теория планирования эксперимента, методы математического моделирования и
анализа. Исследование физико-механических, технологических свойств и процесса подпочвенного внесения проводились в соответствии с ГОСТ и по частным методикам на лабораторных установках.
Научную новизну составляют:
- обоснование процесса подпочвенного внесения жидких органических
удобрений за счет использования рабочих органов распределителя и дисков
мобильного агрегата;
- теоретическое описание процесса переработки жидкого навоза;
- математическое описание процесса распределения и внесения с обоснованием параметров мобильного агрегата.
Практическая ценность работы заключается в разработке конструкции и
обосновании оптимальных параметров агрегата для подпочвенного внесения
жидких органических удобрений, позволяющих повысить эффективность использования жидких органических удобрений и улучшения экологической обстановки.
Реализация результатов исследования. Разработанный агрегат для подпочвенного внесения жидких органических удобрений прошел опытнопроизводственную проверку в ООО «БелАгроУчхоз» Белгородского района
Белгородской области.
Предложенная конструкция агрегата для внесения жидких органических
удобрений прията к внедрению Департаментом агропромышленного комплекса
Белгородской области и заводом ОАО «Белагромаш-Сервис» г.Белгород.
Апробация. Результаты докладывались на: международных научнопроизводственных конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» в Белгородской государствен5
ной сельскохозяйственной академии с 2005 по 2009 г.г.; международной форуме молодежи «Молодежь и сельскохозяйственная техника в XXI веке» в Харьковском государственном техническом университете сельского хозяйства,
2009г.; научно-практической конференции профессорско-преподавательского
состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской работы за 2008г.
«Совершенствование средств механизации для производства сельскохозяйственной продукции» в Курской государственной сельскохозяйственной академии, 2007 г.; научной конференции профессорско-преподавательского состава
секции МПиППЖ Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2008г.; научно-практической конференции работников агропромышленного комплекса Белгородской области, 2009г.
Публикации результатов работы. Основные положения диссертации
опубликованы в 11 научных работах, в том числе 2 входит в перечень ВАК РФ,
1 в зарубежном издании. Общий объем публикаций составляет ХХ п.л, из которых ХХ принадлежит лично соискателю. Техническая новизна работы подтверждена 2 патентами РФ на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений.
Общий объем диссертации составляет 150 страницы, включая 34 рисунка и
19 таблиц. Список литературы состоит из 109 наименований
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены цель, научная новизна и практическая ценность проведенных исследований.
В первой главе «Машины и приспособления для внесения жидких удобрений» проведен анализ существующих способов внесения жидких удобрений.
Значительный вклад в исследование процессов внесения жидкого навоза
на поля внесли Е.Г. Алехин, А.Д. Альтшуль, Г.Я. Андерсон, М.П. Андрианов,
А.М. Артюшин, В. Баадер, Н.М. Банников, И.Н. Бацанов, М.А. Белявский, Н.Н.
Белянчиков, Е.А. Вагин, Г.П. Варламов, В.А. Васильев, Л.И. Грачева, Н.А. До6
кучаев, А.И. Завражнов, Х. Зибер, В.А. Калинин, В.Г. Коба, Л.Г. Колпаков, Г.И.
Личман, Н.М. Марченко, С.В. Мельников, С.И. Назаров, В.Н. Письменов, Б.А.
Рунов, М.С. Текучев, М.Ф. Харитонов, Л.К. Эрнст, А.П. Юфин, В.И. Якубаускас и другие.
На основании проведенного анализа была разработана технология уборки,
переработки и утилизации жидких органических удобрений.
Во второй главе «Предлагаемая система удаления, переработки и утилизации жидкого навоза» представлена технология уборки, переработки и утилизации жидких органических удобрений.
Она состоит: из животноводческого помещения 1 (рисунок 1); зоны содержания животных 2; дельта скребкового транспортера 3; поперечного канала 4;
1 – животноводческое помещение, 2 –
зоны содержания животных, 3 – дельта
скребковый транспортер, 4 – поперечный канал, 5 – навозоприемник, 6, 8 –
насосы, 7, 9 – трубопроводы, 10 – метантенки, 11 – насос, 12 – лагуна, 13 –
прорезиненная ткань, 14 – емкость агрегата, 15 – агрегат для подпочвенного
внесения навоза, 16 – газораспределительная станция, 17 – перекрытие лагуны.
Рисунок 1 - Система удаления, переработки и утилизации жидкого навоза.
9 – трубопровод, 10 – метантенки, 11,
17 – насосы, 16 – переливной трубопровод, 18 – трубопровод, 19 – форсунки, 20 – газгольдер, 22 – газовый
трубопровод, 23 – трубопровод горячей воды.
Рисунок 2 - Поперечный разрез двухкаскадных метантенок.
навозоприемника 5; насосов 6, 8; трубопровода 7, 9; метантенки 10; насос 11;
лагуны 12; прорезиненной ткани 13; емкости агрегата 14 и агрегата для подпоч7
венного внесения навоза 15; газораспределительной станции 16; гибкое перекрытие лагуны 17.
Навоз из зоны содержания животных 2 с помощью транспортера 3 поступает в поперечный канал 4 и самотеком в навозоприемник 5 при этом, навоз
имеет влажность 97-98%.
Насосом 6 через трубопровод 7 происходит смыв канала 4 водой от
остатков навоза. Насос 8 через трубопровод 9 подает навоз в метантенки 10, а
насос 11 из метантенок 10 подает навоз в лагуну 12. Емкость агрегата 14 наполняется навозом из лагуны 12 и производится подпочвенное внесение навоза.
Подпочвенное внесение навоза обеспечивается агрегатом для подпочвенного
внесения навоза 15.
В двухкаскадные метантенки 10 (рисунок 2) по трубопроводу 23, подается горячая вода, для обеспечения мезофильного и термофильного процесса
сбраживания навоза. Трубопровод 16 соединяет нижнюю часть первой метантенки с верхней частью второй метантенки. Насосом 17 через трубопровод 18
навоз подается к форсункам 19, обеспечивая предотвращение навозной корки в
верхней части метантенка 10. Насос 21 (рисунок 2) перекачивает переработанный навоз в лагуну 12 (рисунок 1). Метантенки работают следующим образом.
Выделившийся метановый газ собирается в газгольдере 20 (рисунок 2), а затем
поступает к газораспределителю.
Газораспределители соединены между собой трубками 22 и соединяются с газовой подстанцией. Суточная порция навоза, поступающий из животноводческого помещения 1 (рисунок 1), после заполнения метантенок на 13 день
по трубопроводу 9 в метантенк 10, вытесняет по принципу сообщающихся сосудов часть навоза по трубопроводу 16 в метантенк второй ступени. Процесс
переработки навоза в метантенке второй ступени аналогичен с процессом, протекающим в метантенке первой ступени. Заполнение метантенка 10 производят
в течение 12 дней. По трубопроводу 23 подают горячую воду к нагревательному устройству для нагревания навоза до температуры 33-54˚С.
На рисунке 3 изображен агрегат для подпочвенного внесения жидких ор8
ганических, на рисунке 4 – дисковый рабочий орган агрегата. Патент
№2352095, положительное решение о выдаче патента РФ №2008113885/131.
Агрегат состоит из трехсекционной рамы 1, которая является основным
несущим элементом конструкции, включает продольные и поперечные брусья.
К центральной секции рамы шарнирно присоединена ходовая тележка 2. Гидроцилиндры 3 предназначены для осуществления перевода агрегата в транспортное положение. Для регулирования заглубления первого ряда дисков предназначена винтовая стяжка 4, установленная на сцепном устройстве 5. Для синхронного изменения угла атаки дисков предусмотрен винтовой механизм 6, который шарнирно связан с рейкой 7, а она связана с планками поворота 8.
Рисунок 3 – Агрегат для подпочвенно- Рисунок 4 – Рабочий орган агрегата
го внесения жидких органических внесения жидких органических удобудобрений.
рений.
Изменением угла атаки дисков предусмотрена регулировка глубины обработки почвы и заделка ЖОУ, а также рабочая ширина захвата каждого диска.
Агрегат для внутрипочвенного внесения удобрения ЖОУ содержит цистерну 16, напорный трубопровод 17, переключающее устройство 18, напорный
1
При разработке принял участие к.т.н. Ветров В.А.
9
рукав 19, трубу-коллектор 20, и разливочные патрубки с дефлекторными насадками 21, установленные за каждым вырезным диском второго ряда.
Агрегат работает следующим образом. При помощи трактора цистерну и
закрепленный на ней дисковый почвообрабатывающий агрегат перемещают по
полю. Из кабины трактора включают вал отбора мощности и центробежный
насос, которым захватывают жидкий навоз из цистерны 17 и подают его по
напорному трубопроводу 17 к переключающему устройству 18, от которого через напорный рукав 19 жидкость подают по трубе - коллектору 20 к разливочным патрубкам с дефлекторными насадками 21 и равномерно выливают в почву за каждым вырезным диском второго ряда. Вырезные диски третьего и четвертого рядов перемешивают ЖОУ с почвой, попеременно смещая слои почвы
влево и вправо.
Вырезные диски под действием массы агрегата врезаются в почву, вращаются и во время движения подрезают растительные остатки и крошат обрабатываемый слой почвы, мульчируя ее поверхность.
Разливочные патрубки с дефлекторными насадками расположены за выпуклой поверхностью каждого вырезного диска и предназначены для регулировки по высоте в зависимости от глубины заделки удобрений. Агрегат предназначен для внесения ЖОУ ленточным способом, но в связи с тем, что вырезные
диски третьего и четвертого ряда интенсивно смещают слои почвы соответственно «вразвал» и «всвал» ЖОУ распределяются по всей ширине захвата.
Для равномерного вылива площадь сечения напорного коллектора должна быть
равна сумме площадей разливочных патрубков. Дозу внесения жидкого навоза
регулируют с помощью распределителя и переключающего устройства 19 и изменением скорости движения агрегата.
Агрегат применяется в составе комплекса машин в системе основной и
предпосевной обработки почвы по энерго- и ресурсосберегающим технологиям
под зерновые, технические и кормовые культуры.
В третьей главе «Теоретические исследования процессов переработки и
подпочвенного внесения жидкого навоза» представлены теоретические основы
10
переработки жидких стоков. Основными факторами влияющими на процесс
брожения являются: температура, содержание кислот РН; ингибиторы; питательные средства, состав газа; концентрация твердых частиц и состав исходного материала.
Наиболее перспективным способом внесения стоков является пунктирное
внесение, которое исключает эмиссию азота в атмосферу.
Объем жидких стоков вносимый за один оборот бегунка распределителя, определяют через конструктивные параметры распределителя;
V  d p [ f ж  z  П (d k  C )  C ] ,
(1)
где: dр - диаметр выходного отверстия распределителя; fж - площадь одного отверстия распределителя; z - число отверстий на распределителе; dk диаметр расположения отверстий распределителя; C - площадь поперечного сечения распределителя, м.
dp 
П  Д в Q
Q

 A,
10 4  i    [ f ж  z  П (d k  C )  C ] i
(2)
А также, был проведен расчет гидравлических сопротивлений при движении массы в кольцевых и прямолинейных каналах распределителя.
В общем случае потери напора в распределителе складываются из потерь,
связанных с сужением потока при входе на рабочее водило (потери на удар),
потерь при прохождении массы в кольцевых по воротах, потерь при прохождении массы в кольцевых каналах! между вращающимися рабочим водилом и
корпусом диска, потерь при движении массы в отверстиях рабочего диска т. е.
Н  НУ  Н П .  Н К  Н О
(3)
где:  Н - общие потери напора в распределителе;  Ну - потери, связанные с сужением потока при входе в отверстия рабочего диска;  Нп - потери
напора при движении массы в кольцевых поворотах;  Нк - потери на трение в
кольцевых зазорах между рабочим, бегунком и корпусом распределителя;  Но
- потери при движении массы в отверстиях распределителя.
11
e
c
s
d
е



R
с

d
A
т

r
о
2
о
1

B
R
1

r
I - момент начала открытия отверстий;
II - момент полного открытия отверстий; III - момент начала закрытия отверстий; е - отверстие в бегунке; c, d отверстия в корпусе распределителя; ω
- угловая скорость бегунка; φ - угол
между отверстиями; R - радиус расположения отверстий.
Рисунок 5 - Схема расположения отверстий распределителя.
c, d - отверстия в корпусе распределителя, е
- отверстие в бегунке; S - площадь проходного сечения отверстий; r - радиус отверстий; α - угол сектора; φ - угол между радиусами ограничивающими площадь сектора; R - радиус расположения отверстий.
Рисунок 6 - Схема расположения отверстий
распределителя в момент открытия.
Для выявления общих закономерностей рассмотрим характер изменения
площади проходного сечения отверстий распределителя.
Переменная площадь проходного сечения отверстий меняется от Smin т. е.
начало открытия до Smах =  т2 , когда отверстия полностью открыты. Переменная площадь определяется выражением:
S n =S e -S  ,
(4)
где:S  - переменная площадь; S e - площадь сектора 02В mA; S  - площадь
треугольника АВОа.
Была построена диаграмма изменения площади проходного сечения отверстий распределителя за один цикл (рисунок 7).
Была выявлена осредненная площадь проходного сечения отверстий распределителя.
r3
4 2
2 sn
S

0857
n
S  ar S n 
n
R1 ,
3
2 , или
,
(5)
где: n – число отверстий; R – радиус отверстий; R1- радиус расположения отверстий.
12
2
S,м
е
с
80
60
е




а)
б)
40
S1
S2
20
S4
0

0
S3
40
30
20
10
0
10
20
30
40

0
S1 , S 2 - площади от начала открытия отверстий до закрытия; S 3 , S 4 - площади об-
разованные смежными отверстиями разносчика и направляющих колец; еотверстие направляющей; с, d –отверстия разносчика, а - момент открытия; б момент закрытия отверстий.
Рисунок 7 - Диаграмма изменения площади сечения отверстий распределителя за один цикл.
Были выявлены гидравлические потери напора связанные с сужением потока.
Q2
H    m
2 g (0,857nr 3 / R1 ) 2 .
(6)
где:  m -коэффициент местного сопротивления; Q – расход (подача) массы.
Были выявлены гидравлические потери напора в кольцевых поворотах.
H п  
d
Q2
[0, 2  0, 001(100 )8 ]
R2
2 g ( r 2 )2
.
(7)
 - параметр зависящий от центрального угла поворота трубы,   1,33 ; λ -
коэффициент гидравлического трения зависит от числа Рейнольдса и относительной шероховатости:


  f  Rc ;
Кэ 
,
d 
(8)
где: K э -эквивалентная равномерно-зернистая абсолютная шероховатость;
13
d  диаметр трубопровода.
Р1, Р2 - давление на входе и выходе рас-
l
пределителя; S0 - площадь отверстий; Sс - плоh
Sс
щадь сжатой струи; Sк - площадь подходящего
S0
потока; R1 - радиус расположения отверстий; r -
r
r4
P2
r3
S0
R2
Sп
r2
R
P1
R2
радиус отверстий; r2, r3 - радиус выделенных
элементарного слоя; r4 - радиус разносчика; R2 радиус подвода жидкости; h - толщина слоя; l длина консоли; R - радиус трубопровода;
Рисунок 8 -Схема к расчету гидравлических потерь в распределителе.
Потери напора на трение в кольцевых зазорах между бегунком и распределителем
u22 r32
H k 
(  1)
8 g r22
.
(9)
U - окружная скорость бегунка.
Были выявлены гидравлические потери напора в отверстиях распределителя.
H 0 
8l Q
1
( 3   r0 )
R R
3 .
(10)
где l - длина канала;  - коэффициент динамической вязкости.
Зная величину создаваемого напора на входе в распределителе или задаваясь требуемыми значениями можно вычислить напор, создаваемый распределителем посчитав его составляющие по вышеприведенным выражениям и в зависимости от его значения предусматривать технологическую схему подачи
измельченной массы, либо в цистерны, либо в другие технические средства по
использованию жидкого навоза.
В четвертой главе «Экспериментальные исследования переработки и утилизации жидких стоков в почву». В задачу экспериментальных исследований
входило проверка теоретических положений, выявление ряда физических величин и значений коэффициентов, а также обоснование оптимальных параметров
14
и режимов работы предложенного агрегата.
Экспериментальная установка состоит из емкости 1, крана 2, насоса 3,
распределителя 4, бегунка 5, сливных патрубков 6, емкости для сбора стоков 7,
входного патрубка 8 и гидравлического привода бегунка 9.
Работает установка следующим образом. Жидкие стоки заливаются в емкость 1, затем открывается кран 3 и включается насос 3.
Жидкие стоки через, патрубок 8, поступают в распределитель 4, а затем,
через сливные патрубки 6, выходят в измерительные емкости 7. Привод бегунка 9 приводит во вращение бегунок 5 который в процессе вращения перекрывает выходные патрубки 6, создавая пульсирующий способ выхода жидких стоков в измерительные емкости 7.
Количество жидких стоков замерялось в емкостях для сбора стоков 7, а
также велся отсчет количества пульсаций выхода стоков.
1
8
2
4
8
3
5
7
6
9
7
1 – емкость, 2 – кран, 3 – насос, 4 – распределитель, 5 – бегунок, 6 – сливные
патрубки, 7 – ёмкости для сбора стоков, 8 – входной патрубок, 9 – гидропривод
бегунка.
Рисунок 9 - Схема экспериментальной установки распределения жидких стоков.
Количество перекрываемых сливных патрубков регулировалось различной
конструкцией бегунков 5. С помощью секундомера замерялось время истечения
стоков, а также замерялось общее количество стоков дозировки всеми сливны15
ми патрубками 6. Обороты бегунка 5 замерялись тахометром.
В пятой главе «Результаты экспериментальных исследований» получены
результаты оптимизации конструктивно-режимных параметров распределителя
жидкого навоза в почву.
Таблица 1 - Значения факторов, при которых достигается максимальная
равномерность внесения жидких стоков в почву.
Уровни
Значения
фактора
факторов
X1 (обороты бегунка, 1/с)
2 < X1 < 6
3,543
X2 (диаметр входного отверстия, м)
0,1 < X2 < 0,3
0,239
X3 (диаметр выходных-сливных отверстий, м.)
0,03 < X3 < 0,08
0,0542
X4 (величина напора, м.)
2 < X4 < 4
3,236
X5 (количество перекрываемых отверстий, шт.)
4 < X5 < 10
6,412
X6 (скорость движения агрегата, м/с.)
10 < X6 < 16
12,361
X7 (влажность навоза, %)
87 < X7 < 95
93,342
X8 (количество отверстий распределителя, шт.)
12 < X8 < 32
30,421
После сравнения абсолютных значений коэффициентов регрессии и абсоФакторы
лютной величины их доверительного интервала мы получили следующие уравнение регрессии:
 =0,92+0,82x2+0,65x4+1,03x5+0,87x7+0,97x8+1,01x1x2+0,46x1x4+
+1,02x1x5+0,83x2x3+0,99x2x4+0,98x2x5+0,71x3x5+0,95x4x5+0,75x1x2x3+
+0,74x1x2x4+0,89x1x2x5+0,71x1x3x5+0.74x1x4x5+0,92x2x3x4+0,91x2x3x5+
+0,82x2x4x5+0,44x1x2x3x4+0,89x2x3x4x5+0,38x1x2x3x4x5 (5.5.2)
Визуализация влияния различных конструктивных параметров распределителя агрегата внесения жидкого навоза в почву, равномерность внесения
обеспечивается при помощи двух- и трехмерных сечений поверхности отклика
в центре эксперимента. Для большей наглядности закономерностей изменения
отклика и возможности прогнозирования их значений поверхности отклика
экстраполированы за пределы области эксперимента на рисунке 10.
16
Рисунок 10 – Зависимость равномерности внесения жидких стоков от диаметра
входного отверстия и оборотов бегунка.
Рисунок 11 – Зависимость равномерности внесения жидких стоков от количества перекрываемых отверстий и оборотов бегунка.
Рисунок 12 – Зависимость равномерности внесения жидких стоков от
напора насоса и оборотов бегунка.
Проведя анализ рисунков и можно сделать вывод, что увеличение оборотов бегунка при уменьшении диаметра входного отверстия ведет к снижению
равномерности внесения жидкого навоза. При значениях диаметра диска 560
мм достигается максимальная равномерность внесения жидкого навоза.
17
В шестой главе «Производственная проверка результатов исследования,
экономическая эффективность применения агрегата для подпочвенного внесения жидких органических удобрений», представлены результаты производственной проверки в хозяйствах Белгородской области. В процессе изучения и
производственной проверки агрегата, определялись сравнительные техникоэкономические показатели.
В результате производственной проверки агрегата для внесения жидких
стоков в почву установлены следующие оптимальные конструктивнорежимные параметры.
Таблица 2 - Оптимальные значения конструктивно-режимных параметров
агрегата для подпочвенного внесения жидких удобрений.
Наименование фактора
Обороты бегунка, 1/с.
Диаметр входного отверстия, м.
Диаметр выходных отверстий, м.
Напор насоса, м.
Количество перекрываемых отверстий, шт.
Скорость движения агрегата, км/ч.
Влажность навоза, %.
Количество отверстий в распределителе, шт.
Обозначение
фактора
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
Величина
2…4
0,1…0,3
0,04…0,06
2…4
5…7
11…13
92…94
29…31
Была проведена сравнительная экономическая эффективность применения
МЖТ-16 и предлагаемого агрегата для внесения жидких органических удобрений в почву на лущении стерни.
Таблица 3 - Сравнительная экономическая эффективность двух агрегатов.
Показатели
1. Годовая экономия труда, чел-ч.
2. Годовой экономический эффект,
ЭГ, руб.
3. Экономический эффект за срок
службы Эсс, руб.
Значение
17,35
7608,85
30074,5
18
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Предлагаемая технология уборки, переработки и внесения жидкого
навоза позволяет получить обеззараживанные органические удобрения, дополнительный источник энергии (биогаз) и улучшить экологическую обстановку.
2. Определены значения относительного количества газа выдаваемого при
различных температурах бродильной камеры, и длительности процесса брожения, а также влияние температуры брожения и продолжительности процесса
брожения на выход и состав полученного газа. Получены зависимости значения
выхода газа в расчете на 1г сухого органического вещества при температуре
300С, а также состав выделившегося газа.
3. Аналитическим путем полученные выражения, которые позволяют выявить конструктивно- технологические параметры агрегата, а при применении
распределителя, с полученной диаграммой изменения площади сечения отверстий, позволит эффективно использовать пунктирный способ внесения жидких
органических удобрений. Определены гидравлические потери напора, связанные с сужением потока в кольцевых поворотах, зазорах и отверстиях.
4.Установлены
следующие
оптимальные
значения
конструктивно-
режимных параметров агрегата для подпочвенного внесения жидких органических удобрений: обороты бегунка - 3,0 1/с, диаметр входного отверстия - 0,2м,
диаметр выходного отверстия - 0,05м, величина напора -3,0м, количество перекрываемых отверстий - 6шт, скорость движения агрегата - 12км/ч, количество
отверстий распределителя -30шт.
5.Экспериментально установлены зависимости: глубины и ширины бороздки, степени подрезания растительных остатков от угла атаки дисковых рабочих органов. Степень подрезания растительных остатков составила 97% при
угле атаки 180 . При этом равномерность внесения удобрений при работе агрегата составила 98%.
6. Подпочвенное внесение жидких органических удобрений оказывает
существенное влияние на рост, развитие, продуктивность и качество урожая
19
сельскохозяйственных культур, сокращает эмиссию азота в атмосферу на 9095%. Прибавка урожая озимой пшеницы составила 13,7 ц/га, при контроле 30
ц/га.
7. При использовании агрегата для подпочвенного внесения жидких органических удобрений, в сравнении с поверхностным внесением удобрений, мы
получим экономию эксплуатационных затрат на 6%, капиталовложений - на
4,25%, приведенных затрат - на 5,5 %, а экономию затрат труда в расчете на 1га
– 8,8 % по сравнению с МЖТ - 16. Годовой экономический эффект составит
7608,85 руб. Кроме того, экономический эффект от повышения урожайности
озимой пшеницы при подпочвенном внесении жидких органических удобрений
в расчете 40м³/га и рыночной стоимости тонны пшеницы 2500 руб. составил 1
миллион 918 тысяч рублей.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Издания, рекомендованные ВАК:
1. Булавин С.А., Ветров В.А., Путиенко К.Н., Рязанов М.В. Новое в технологии
уборки и утилизации жидких стоков. Техника в сельском хозяйстве. №3, 2009.
2. Булавин С.А., Ветров В.А., Рязанов М.В. и др. Энергосберегающая технология уборки и утилизации жидких стоков. - Сельскохозяйственные машины и
технологии., №6(7), 2008.
Зарубежные издания:
1. Булавин С.А.. Ветров В.А., Рязанов М.В. и др. Энергосберегающая технология уборки и утилизации жидких стоков. Материалы международного форума молодежи. «Молодежь и сельскохозяйственная техника в XXI
веке», Харьков, 2009.
20
Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций
1. Булавин С.А., Любин В.Н., Рязанов М.В. и др. Сельскохозяйственная техника Белогорья. – БелГСХА, 2005 г. с.400.
2. Рязанов М.В.. Булавин С.А., Любин В.Н. Региональные сельскохозяйственные машины (результаты испытаний). Монография. Бел. ГСХА, Белгород 2007.
3. Рязанов М.В. Булавин С.А., Рыжков А.В., Быков Д.В. Ресурсосберегающая
технология и система машин для выращивания зерновых культур с элементами
биологизации. – Бюллетень научных работ, Выпуск 15, Белгород. 2008.
4. Булавин С.А., Ветров В.А., Путиенко К.Н., Рязанов М,В. Расчет параметров
агрегата внесения жидких стоков в почву.- Бюллетень научных работ, Выпуск
№17, Белгород 2009.
5. Рязанов М.В. Определение площади проходного сечения отверстий распределителя при внесении жидких стоков. Бюллетень научных работ, Выпуск №17,
Белгород 2009.
6. Статья в Мичуринском сборнике Рязанов М.В., Булавин С.А. и др.
Патенты:
1. Патент 2352095 С1 Российская Федерация, МПК А01С 23/02 Комбинированный агрегат для обработки почвы и внесения жидких органических удобрений /
Рязанов М.В., Булавин С.А., Быков В.С.и др.; заявитель и патентообладатель
Белгородская
государственная
сельскохозяйственная
академия,
-
№
2007137408/12; заявл.09.10.2007; опубл. 20.04.2009. Бюл. №11-7с:ил.
2. Положительное решение о выдаче патента от 21.07.2009. Заявка №2008
113885/12 Система удаления, переработки и утилизации жидкого навоза. Булавин С.А., Ветров В.А., Рязанов М.В., Путиенко К.Н., Быков Д.В.
21
22
Подписано в печать _______________2009 г. Формат 60×84/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Уч. изд. л. – 1,0. Тираж 100. Заказ ____
23
24