close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Совершенствование процесса высева крупных лесных семян лесопитомниковой сеялкой

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Попов Владимир Сергеевич Шифр научной специальности: 05.21.01 - технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства Шифр диссертационного совета: Д 212.034.02 Название организации: Воронежская государственная лесотехническая академ
На правах рукописи
Попов Владимир Сергеевич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫСЕВА
КРУПНЫХ ЛЕСНЫХ СЕМЯН ЛЕСОПИТОМНИКОВОЙ СЕЯЛКОЙ
05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Воронеж - 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (ВГЛТА).
Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,
доктор технических наук, профессор
Пошарников Феликс Владимирович
Официальные оппоненты: Свиридов Леонид Тимофеевич,
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой технологии конструкционных материалов ФГБОУ ВПО "Воронежская государственная лесотехническая академия"
Василенко Сергей Владимирович,
кандидат технических наук,
доцент кафедры механики ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I"
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный
университет леса"
Защита диссертации состоится "22" мая 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.02 при ФГБОУ ВПО Воронежской государственной лесотехнической академии (394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, зал заседаний - аудитория 240).
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО "ВГЛТА".
Автореферат размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ http://vak.ed.gov.ru/
Автореферат разослан "20" апреля 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного советаСкрыпников А. В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Неистощительное лесопользование для такой многолесной державы, как наша страна, требует постоянного воспроизводства лесных ресурсов. Основные объемы лесовосстановительных работ выполняются за счет посадки сеянцами или саженцами, которые выращивают в лесных питомниках. Многие ценные породы леса имеют крупные семена. К ним относятся различные виды дуба, каштана, бука и др. Высевают в лесных питомниках и некоторые породы, в плодах которых содержаться относительно крупные косточки - это слива, абрикос, алыча, персик и др.
Среди высеваемых в питомниках семян особенно следует выделить семена дуба (жёлуди), поскольку дуб является наиболее ценной породой, древесина которого используется для изготовления дорогостоящей мебели, ответственных деталей в строительстве, в отделочных работах и даже в машиностроении. В связи с резким сокращением древостоев дуба весьма актуальным становиться проблема воспроизводства дубрав, в том числе за счет выращиваемых в питомниках сеянцев. Также востребованы и другие породы, включая каштан, бук, плодовые породы с крупнокосточковыми семенами. Высев этих семян выполняется теми же высевающими аппаратами, которые высевают желуди.
Выход и качество посадочного материала указанных пород в значительной степени зависит от равномерности распределения семян в посевных бороздках. При равномерном распределении семян каждому вырастающему сеянцу обеспечивается одинаковая площадь питания, что позволяет выращивать стандартный посадочный материал, при этом достигается экономия дорогостоящих лесных семян и снижается выбраковка сеянцев.
Однако используемые как в универсальных, так и в специальных сеялках высевающие аппараты и способы регулирования нормы высева не позволяют обеспечить достаточно высокую степень равномерности распределения семян. Поэтому возникла острая необходимость в разработке высевающего аппарата, который при совместной работе с семяпроводами позволяет обеспечить требуемую равномерность распределения семян в посевной борозде при различных нормах высева.
Работа выполнена в соответствии с госбюджетной темой НИР кафедры технологии и оборудования лесопромышленного производства (ТОЛП) ФГБОУ ВПО ВГЛТА на 2006...2011 гг. "Разработка ресурсо- и энергосберегающих технологий лесозаготовок, лесоразработки и лесовостановления на базе компьютеризации и рыночного мониторинга". Научный руководитель - д.т.н., профессор Пошарников Ф.В.
Степень разработанности проблемы. Исследованию равномерности распределения семян по площади посева посвящены работы многих авторов, в том числе и работы С.В. Кардашевского, В.Б. Басина, П.М. Василенко, С.Д. Полонецкого, А.Б. Лурье, М.Н. Летошнева, А.Н. Семенова, В.В. Баранова, И.В. Казакова, В.И. Александрова, П.И. Рябова, Ф.В. Пошарникова и многих других.
Из анализа процесса высева крупных лесных семян, следует, что для достижения наилучшей равномерности распределения семян необходимо производить посев в бороздки, шириной 10...12 см, при этом ширина рабочей части высевающего аппарата должна соответствовать ширине посевной бороздки.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является совершенствование процесса высева крупных лесных семян на основе установления закономерностей равномерного истечения и распределения семян при совместной работе высевающего аппарата и семяпроводов с разработкой конструкции нового высевающего аппарата.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи:
1. Получить аналитические зависимости для более точного определения параметров траекторий перемещения семян с учетом их движения по лопасти катушки высевающего аппарата.
2. Разработать математическую модель функционирования высевающего аппарата, описывающую процесс контактирования семян с рабочими поверхностями сеялки.
3. Установить зависимости равномерности распределения крупных лесных семян при совместной работе высевающего аппарата и семяпровода.
4. Обосновать оптимальные параметры выбросного окна высевающего аппарата при нижнем высеве крупных семян.
Предмет и объект исследования. Предметом исследования является процесс высева крупных лесных семян лесопитомниковой сеялкой и влияние её параметров работы на равномерность распределения семян по дну посевной бороздки. Объектом исследования является лесопитомниковая сеялка CПП-3Ш с разрабатываемым универсальным высевающим аппаратом и семяпроводом с плоскими стенками.
Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. Теоретические исследования базировались на методах имитационного моделирования процессов, возникающих при загрузке семян в межлопастное пространство катушки и выпадения семян из него, а также движения активного слоя семян по дну коробки высевающего аппарата, проводимых с помощью ЭВМ, математического анализа и прикладной механики. В экспериментальных исследованиях нашли применение методы дисперсионного анализа, теории вероятностей и математической статистики. Эмпирической базой исследования являются эксперименты, проведенные методом сравнения и выявления оптимальных параметров, влияющих на равномерность распределения семян по дну посевной бороздки при работе сеялки в лабораторных и полевых условиях с широким использованием измерительного оборудования и ЭВМ.
Научные результаты, выносимые на защиту:
1. Аналитические зависимости для определения траекторий перемещения крупных лесных семян, позволяющие более точно определить параметры траекторий при верхнем и нижнем способах высева.
2. Математическая модель функционирования нового высевающего аппарата, позволяющая учитывать вязкостно-упругие свойства при контактировании семян с рабочими поверхностями сеялки.
3. Зависимости равномерности распределения крупных лесных семян от параметров и режимов работы высевающего аппарата и семяпроводов, позволяющие учитывать влияние ширины выбросного окна, нормы высева и скорости перемещения сеялки.
4. Оптимальные параметры выбросного окна высевающего аппарата, позволяющие учитывать размеры семян при нижнем высеве.
Научная новизна результатов исследования:
1. Получены аналитические зависимости для более точного определения траекторий перемещения семян от высевающего аппарата до дна посевной бороздки, отличающиеся учетом движения семян по лопасти катушки высевающего аппарата.
2. Разработана математическая модель функционирования высевающего аппарата, отличающаяся тем, что при контактировании семян с рабочими поверхностями сеялки учитываются их вязкостно-упругие свойства.
3. Определены зависимости равномерности распределения крупных лесных семян от параметров и режимов совместной работы высевающего аппарата и семяпровода, отличающиеся учетом ширины выбросного окна, нормы высева и скорости перемещения сеялки.
4. Обоснованы оптимальные параметры выбросного окна высевающего аппарата, отличающиеся учетом размеров семян при нижнем высеве.
Теоретическая значимость результатов диссертационной работы заключается в разработке теоретического определения качества высева крупных лесных семян лесопитомниковой сеялкой с возможностью моделирования этого процесса. Для удобства моделирования разработана компьютерная программа "Программа для моделирования сеялки питомниковой" на языке Object Pascal в интегрированной среде программирования Borland Delphi 7. Программа предназначена для имитационного моделирования работы сеялки питомниковой с целью определения оптимальных конструктивных и технологических параметров высевающего аппарата.
Практическая ценность. Полученная в диссертационной работе методика определения оптимальных факторов, влияющих на качество посева крупных лесных семян, позволяет провести исследования по определению оптимальных конструктивно-технологических параметров рабочих органов сеялки. Разработанная конструкция катушечно-лопастного высевающего аппарата, а также обоснованные оптимальные режимы процесса высева крупных лесных семян, позволяют решить задачу повышения качества высева и равномерности распределения крупных лесных семян по дну посевной бороздки. Разработанный высевающий аппарат может быть использован при конструировании сеялок для лесных питомников с последующим внедрением на предприятиях лесного комплекса и для модернизации существующих универсальных сеялок, заменяя установленный в них высевающий аппарат для высева средних и крупных лесных семян.
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечена проведением системного анализа проблемы улучшения качества высева крупных лесных семян в питомниках с применением современных методов многофакторного дисперсионного анализа, теории вероятностей и математической статистики, математического и имитационного моделирования; положительными результатами лабораторно-полевых исследований, а также сходимостью экспериментальных и теоретических данных.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Полученные научные результаты соответствуют п. 5 "Обоснование и оптимизация параметров и режимов работы лесозаготовительных и лесохозяйственных машин" паспорта специальности 05.21.01. - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.
Апробация результатов работы. В полном объеме диссертация докладывалась на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО "Воронежская государственная лесотехническая академия "(2008 -2011 гг.).
Предлагаемая конструкция высевающего аппарата и технология посева крупных лесных семян предусмотрена для универсальных лесопитомниковых сеялок, в частности планируется выпускать модифицированную сеялку CПП-3Ш с разработанным высевающим аппаратом для высева средних и крупных лесных семян. Разработанная технология посева крупных лесных семян, повышающая качество выхода посадочного материала, апробирована и внедрена в производство в учебно-опытном лесхозе ВГЛТА и в областном государственном учреждении "Лесная охрана" "Сомовское лесничество", а также включена в учебные программы ФГБОУ ВПО "ВГЛТА". Экономическую эффективность от применения данной методики и высевающего аппарата подтверждают расчетные данные.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 10 научных работ, 3 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы составляет 205 страниц, из них 163 страницы основного текста и 42 страницы приложений. Работа включает 56 иллюстраций, 7 таблиц и 150 наименований используемых источников.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснованна актуальность темы диссертационной работы, изложены цель, задачи, научная и практическая значимость результатов исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
В первом разделе рассмотрено состояние вопроса, касающееся особенностей механизированного высева крупных лесных семян в лесных питомниках. Из-за небольших площадей лесных питомников в основном нужно ориентироваться на универсальные сеялки, с использованием которых можно будет высевать преимущественно семена всех видов. Однако высев крупных лесных семян таких, как семена дуба (желуди), каштана имеют свои особенности. В отличие от мелких и средних семян крупные семена высевают через верхнюю щель высевающего аппарата (верхний высев), при этом размер щели регулируют заслонкой. Учитывая, что для крупных семян на дне бороздки должна обеспечиваться большая площадь питания, то большое значение приобретает ширина посевной бороздки. Большинство исследователей пришли к выводу об эффективности посева в бороздки шириной 10...15 см, так как именно в таких бороздках создаются наиболее благоприятные условия для произрастания сеянцев.
Обзор конструкций сеялок для высева крупных лесных семян в питомниках привел к выводу о том, что целесообразней использовать универсальную сеялку CПП-3Ш, модернизируя её с целью улучшения качества высева семян.
Проведенный анализ высевающих аппаратов показал, что для высева крупных лесных семян лучше применять широко распространённый апробированный катушечно-лопастной высевающий аппарат, модернизация которого позволит обеспечить качественный высев крупных лесных семян. В частности необходимо привести в соответствие размеры выбросного окна высевающего аппарата и бороздки.
Анализ существующих конструкций семяпроводов и распределителей привел к выводу о том, что для универсальных лесопитомниковых сеялок при высеве крупных лесных семян предпочтительнее (из-за простоты изготовления) цельнокроеные семяпроводы с плоскими стенками. Они целесообразны и в тех случаях, когда высеваются семена нескольких типов, в том числе и семена, имеющие склонность к забиванию (крылатые и со средой стратификации).
С учетом вышеизложенного была сформулирована цель и поставлены задачи исследований, обоснован выбор объекта исследования, определены методы решения поставленных проблем.
Во втором разделе приводятся теоретические исследования процесса высева крупных лесных сеян. При высеве катушечно-лопастным высевающим аппаратом (а.с. № 105116) можно выделить две траектории движения семени: начало первой после схода с лопасти катушки, а второй - от края коробки высевающего аппарата при верхнем и нижнем высеве.
Более сложную задачу для определения начальных условий необходимо было решить для случая схода семени с лопасти катушки. Семя в этом случае совершает сложное движение, перемещаясь вместе с лопастью со скоростью, равной её окружной скорости, при этом она меняется, поскольку семя одновременно перемещается по лопасти к выбросному окну. Были получены дифференциальные уравнения движения точки относительно неподвижных декартовых осей x, y при нижнем и верхнем способе высева (рисунок 1):
; (1)
Здесь - сила трения, N - нормальная реакция - являются силами переменными.
а) б)
Рисунок 1 - К анализу траекторий движения семян по лопасти катушки высевающего аппарата при нижнем (а) и верхнем высеве(б).
В результате интегрирования были получены уравнения абсолютной скорости точки в момент выпадения жёлудя для нижнего высева семян (рисунок 1, а):
; (2)
; (3)
и для верхнего высева семян (рисунок 1, б):
; (4)
. (5)
Данные скорости позволяют найти траекторию движения желудя после схода с лопасти катушки и необходимы для дальнейшего компьютерного моделирования процесса высева семян.
Для обоснования параметров предлагаемого высевающего аппарата разработана и исследована его математическая модель. Моделирование высевающего аппарата основано на методах классической механики. В рамках модели представлены желуди (их форма, механические свойства, движение в пространстве, взаимодействие друг с другом, высевающим аппаратом и почвой), а также сам высевающий аппарат и рабочие органы сеялки (бункер, лопастная катушка, корпус высевающего аппарата, семяпровод).
В рамках модели каждый желудь считается состоящим из трех одинаковых шарообразных твердых тел (элементов), центры которых расположены на одной прямой, а расстояние между соседними элементами составляет DЖ/2, где DЖ - диаметр желудя. В соответствии с этим подходом и указанными методами, каждый желудь разбили на три шарообразных элемента диаметром dв = 1,5 см (рисунок 2).
Расчет сил, действующих на элементы желудя, производится следующим образом. Каждый элемент i испытывает силовое воздействие со стороны окружающих его элементов j (рисунок 3):
, (6)
где FУij и FВij - силы упругого и вязкого взаимодействия элементов i и j; FИi - сила, возникающая вследствие изгиба желудя; NЭ - общее количество элементов в модели.
Рисунок 2 - Представление желудя (а) в модели в виде совокупности трех шаров (б).
Рисунок 3 - Схемы для расчета упругих сил при взаимодействии элементов желудя При расчете сил для каждой пары элементов предварительно вычислялось расстояние rij между их центрами Si(xi, yi, zi) и Sj(xj, yj, zj) (рисунок 3, а):
. (7)
Декартовы составляющие FУxij, FУyij, FУzij упругой силы FУij вычислялись следующим образом:
(8)
Здесь cВ - коэффициент жесткости контакта желудей.
Декартовы составляющие вязких сил рассчитывались следующим образом:
(9)
Здесь vxi, vyi, vzi и vxj, vyj, vzj - декартовы составляющие скоростей i-го и j-го элемента; kВ - коэффициент демпфирования (коэффициент вязкого трения).
В соответствии со вторым законом Ньютона были записаны уравнения движения i-го элемента:
(10)
Здесь mЭ - масса элемента; t - время; g - ускорение свободного падения.
В модели также была корректно воспроизведена сложная геометрическая форма и движение отдельных частей высевающего аппарата и рабочих органов сеялки: бункер, лопастная катушка, корпус высевающего аппарата, семяпровод. В рамках конечно-элементного подхода поверхности сложной формы обычно заменяются большим количеством плоских фигур. Как правило, в качестве элементарной фигуры используют треугольники, так как они легко стыкуются между собой и позволяют воспроизводить поверхность любой формы. Поэтому в рамках разрабатываемой модели поверхности высевающего аппарата представляются в виде совокупности множества элементарных треугольников. Для описания процесса высева в целом выражения для отдельных элементов модели объединяются в общую систему дифференциальных и алгебраических уравнений. Количество уравнений в системе зависит от количества желудей, участвующих в компьютерном эксперименте.
В третьем разделе изложена программа и методика проведения экспериментальных исследований и описано применяемое оборудование.
Для проведения лабораторных исследований был разработан и построен стенд, позволяющий устанавливать на нем различные типы высевающих аппаратов и проводить исследования их работы совместно с семяпроводами (рисунок 4).
1 - рама стенда; 2 - подвижная лента; 3 - бункер с высевающим аппаратом; 4- многоступенчатый редуктор; 5 - коробка переменных передач; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель.
Рисунок 4 - Стенд для проведения лабораторных исследований работы высевающих аппаратов.
Для решения задачи по выявлению оптимальных параметров работы сеялки и высевающего аппарата методом активного планирования эксперимента необходимо выбрать один, наиболее общий критерий оптимизации. Таким критерием является V - коэффициент вариации, характеризующий равномерность распределения семян по дну посевной бороздки.
, (11)
где - среднеквадратическое отклонение количества семян в одной бороздке; тср - среднее количество семян в исследуемой бороздке.
При проведении запланированного многофакторного эксперимента за управляемые факторы принимаем: норма высева q, определяемая частотой вращения вала высевающего аппарата; длина рабочей части катушки В и скорость движения сеялки v. Вследствие того, что влияние отдельных факторов на качество высева семян нам заранее неизвестно, то для получения математической модели процесса могут быть использованы четкие аналитические формулы, например, в виде полиномов второго порядка вида:
V(B, q, v) = a1∙B2 + a2∙q2 + a3∙v2 + a4∙B∙q + a5∙B∙v +
+ a6∙q∙v + a7∙B + a8∙q + a9∙v + a10, (12)
где V - коэффициент вариации (VВ или VН); a1...a10 - коэффициенты многочлена.
Для удобства моделирования разработана компьютерная программа "Программа для моделирования сеялки питомниковой" на языке Object Pascal в интегрированной среде программирования Borland Delphi 7. Программа предназначена для имитационного моделирования работы сеялки питомниковой с целью определения оптимальных конструктивных и технологических параметров высевающего аппарата.
В четвертом разделе представлены результаты экспериментальных исследований. В частности было установлено влияние на равномерность распределения семян, характеризующаяся коэффициентом вариации, варьируемых факторов - ширины выбросного окна B, скорости движения ленты v и нормы высева на один погонный метр посевной строки q.
При анализе лабораторных исследований можно сделать вывод, что на коэф-фициент вариации оказывает значительное влияние ширина выбросного отверстия высевающего аппарата, при этом для всех случаев она критична при 6см (рисунок 5).
а) б)
Рисунок 5 - Графики зависимости коэффициента вариации от ширины выбросного окна при нижнем (а) и верхнем (б) высеве.
При 8см наилучшие показатели достигаются при верхнем высеве. И оптимальным значением является ширина выбросного окна - 10см, т.к. именно при ней при всех скоростях сеялки и различных нормах высева достигаются наименьшие значения коэффициента вариации (8 - 11%) (рисунок 5). Скорость движения сеялки оказывает наименьшее влияние на коэффициент вариации и в большей степени зависит от способа высева семян. В наименьшей степени также влияет и норма высева семян.
При анализе результатов имитационного моделирования качество высева оценивали по распределениям желудей в полосе высева, спектрам продольного распределения желудей в полосе высева, коэффициенту вариации. Спектры продольного распределения желудей в полосе высева F(x) рассчитываются следующим образом:
(13)
где x и x1 - координата центра желудя вдоль полосы высева; L - длина контрольного участка полосы высева; ρ(x) - зависимость линейной плотности желудей вдоль полосы высева от координаты; i - мнимая единица.
Полученные результаты подтвердили выводы сделанные при анализе лабораторных исследований о том, что оптимальная ширина выбросного окна - 10...12 см, при этом она должна соответствовать ширине посевной бороздки. Кроме этого, имитационное моделирование позволило рассмотреть дополнительно влияние ещё одного фактора - зазора между лопастями катушки и дном коробки высевающего аппарата.
Оптимальной с точки зрения качества высева является величина зазора около 25 мм. В этом случае желуди равномерно распределяются по полосе высева (рисунок 6, а), спектр распределения не имеет статистически значимых пиков (рисунок 6, б), а коэффициент вариации поперечного распределения V имеет приемлемое значение: около 10 %. Если учесть, что средний диаметр желудя составляет около 16 мм, оптимальная величина зазора составляет 25/16 ≈ 1,56 слоя желудей.
а) б) Рисунок 6 - Распределения желудей по полосе высева (а) и спектры продольного их распределения (б) в зависимости от зазора d между лопастями катушки и дном коробки высевающего аппарата.
При оптимизации параметров работы лесопитомниковой сеялки для определения коэффициентов зависимости V(B, q, v) использовалась аппроксимация методом наименьших квадратов с использованием математического пакета MathCAD 14. Метод заключается в решении обратной задачи для определения таких коэффициентов a1...a10, при которых суммарное квадратичное отклонение аналитической зависимости от экспериментальных данных будет минимальным:
(14)
где i - номер эксперимента; NП - общее число экспериментов; Vаналит. - аналитическая зависимость показателя V от входных показателей; Viэксп. - экспериментальные значения показателя V в i-м эксперименте.
С помощью полученных функций V(B, q, v) (рисунок 7) и их "срезов", в качестве границ благоприятных областей которых были выбраны изолинии, соответствующие приемлемому уровню коэффициента вариации - 10 %, можно прогнозировать качество высева семян лесопитомниковой сеялкой в зависимости от ее параметров B, q, v.
В целом, для лесопитомниковой сеялки можно рекомендовать следующие оптимальные параметры, которые позволяют достигнуть достаточно высокой равномерности распределения крупных лесных семян в режимах как верхнего, так и нижнего высева: B = 10 см; q = 50 ... 150 г/пог.м; v = 0,8 ... 2,0 м/с.
Рисунок 7 - Поверхности отклика экспериментальной зависимости коэффициента VН(B, q, v) и их срезы с благоприятными областями (затемненные области).
В пятом разделе приведены результаты полевых исследований работы нового высевающего аппарата, который был установлен на одну из трёх посевных секций лесопитомниковой сеялки CПП-3Ш. Экспериментальный посев проводился в питомнике Правобережного лесничества учебно-опытного лесхоза ВГЛТА при высеве семян дуба и каштана. Контрольные измерения сеянцев показали, что при использовании нового высевающего аппарата, установленного на сеялке CПП-3Ш, при высеве крупных лесных семян увеличивается количество всходов на единицу длины приблизительно на 25 %, массовое появление всходов начинается раньше на 1-3 дня, высота всходов в среднем выше на 5-10 %, максимальная скорость роста сеянцев достигается на 1-2 дня раньше, обеспечивается густое и равномерное произрастание сеянцев.
Экономическая эффективность от внедрения нового высевающего аппарата при посеве крупных лесных семян (в сравнении со штатным катушечно-лопастным высевающим аппаратом, установленным на лесопитомниковой сеялке CПП-3Ш) составляет 860084,84 руб., при этом срок окупаемости дополнительных вложений составляет 0,13 года.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Применяемые технологические средства для посева крупных лесных семян в питомниках не позволяют получить высокого выхода качественного посадочного материала, поскольку они не обеспечивают равномерного распределения семян. Предложен новый высевающий аппарат, в котором ширина выбросного окна соответствует оптимальной ширине бороздки 10...12 см, что позволило существенно повысить равномерность распределения семян, а норму высева регулировать изменением частоты вращения лопастной катушки.
2. Проведенные теоретические исследования позволяют более точно определять параметры траекторий перемещения семян на основе учета их движения по лопастям катушки при нижнем и верхнем способах высева и установить их влияние на равномерность распределения семян.
3. Разработанная математическая модель взаимодействия крупных лесных семян с рабочими органами сеялки и программа для моделирования её работы на ЭВМ позволили установить зависимости распределения семян по дну посевной бороздки от рабочих параметров сеялки. В результате проведенного многофакторного эксперимента построены трехмерные графики зависимостей коэффициентов вариации распределения семян от параметров процесса с выявлением оптимальных режимов работы сеялки, при которых наблюдается наилучшая равномерность распределения семян по дну бороздки.
4. В ходе экспериментальных исследований были подтверждены результаты имитационного моделирования и определены оптимальные параметры работы лесопитомниковой сеялки. Было установлено, что набольшее влияние оказывает ширина выбросного окна с оптимальным значением - 10 см, т.к. именно при ней при всех скоростях сеялки и различных нормах высева достигаются наименьшие значения коэффициента вариации (8 - 11%). Скорость движения сеялки оказывает наименьшее влияние на коэффициент вариации и в большей степени зависит от способа высева семян. В наименьшей степени также влияет и норма высева семян.
5. В ходе полевых исследований было установлено, что при использовании нового высевающего аппарата, установленного на сеялке CПП-3Ш, при высеве крупных лесных семян увеличивается количество всходов на единицу длины приблизительно на 25 %, дружное появление всходов начинается раньше на 1-3 дня, высота всходов в среднем выше на 5-10 %, максимальная скорость роста сеянцев достигается на 1-2 дня раньше, обеспечивается густое и равномерное произрастание сеянцев.
6. Экономическая эффективность от внедрения нового высевающего аппарата при посеве крупных лесных семян (в сравнении со штатным катушечно-лопастным высевающим аппаратом, установленным на лесопитомниковой сеялке CПП-3Ш) составляет 860084,84 руб., при этом срок окупаемости дополнительных вложений составляет 0,13 года.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:
В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России
1. Попов, В. С. Оборудование и методика проведения экспериментальных исследований высевающих аппаратов лесных сеялок [Электронный ресурс] / В. С. Попов // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 1. - Режим доступа: www.science-education.ru/101-5355 (дата обращения: 30.01.2012).
2. Пошарников, Ф. В. Результаты исследований нового высевающего аппарата лесной сеялки [Электронный ресурс] / Ф. В. Пошарников, В. С. Попов // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 1. - Режим доступа: www.science-education.ru/101-5354. (дата обращения: 30.01.2012).
3. Пошарников, Ф.В. Экспериментальная оптимизация режимов работы лесопитомниковой сеялки при высеве крупных лесных семян [Электронный ресурс] / Ф.В. Пошарников, В.В. Посметьев, В.С. Попов // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 3. Режим доступа: www.science-education.ru/103-6024 (дата обращения: 17.04.2012).
В изданиях центральной печати
4. Пошарников Ф.В. Высокоэффективные способы посева лесных семян в питомниках [Текст] / Ф.В. Пошарников, В.С. Попов, Ю.Н. Трофимов // Лесное хозяйство. Теоретический и научно-производственный журнал № 2 - Москва, 2012. - С. 44-46.
В авторских свидетельствах, патентах
5. Пат. на полезную модель № 105116 РФ, МПК A01C7/12. Универсальный высевающий аппарат [Текст] / Ф. В. Пошарников, В. С. Попов ; патентообладатель ГОУ ВПО "ВГЛТА". - № 2010153023/21 ; заявл. 23.12.2010 ; опубл. 10.06.2011.
В статьях и материалах конференций
6. Попов, В.С. Экспериментальный стенд для исследования аппаратов лесных сеялок [Текст] : информационный листок / В. С. Попов. - Воронеж : Воронежский ЦНТИ, 2012. - 4 с. - № 36-008-12.
7. Пошарников, Ф. В. Методы улучшения равномерности распределения лесных семян при высеве в питомниках [Текст] / Ф. В. Пошарников, В. С. Попов // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 4 (4). - С. 107-110. - Библиогр.: с. 110 (7 назв.).
8. Пошарников, Ф. В. Совершенствование технических средств для лесных питомников [Текст] / Ф. В. Пошарников, В. С. Попов, В. Г. Свиридов // Лесотехнический журнал. - № 4 (4) - 2011. - С. 110-118.
9. Свиридов, В. Г. Новый комбинированный агрегат для посева и ухода за посевами в лесных питомниках [Текст] / В. Г. Свиридов, В. С. Попов // Восстановление эколого-ресурсного потенциала агролесобиоценозов, лесоразведение и рациональное природопользование в Центральной лесостепи и на юге России : сборник научно-исследовательских работ по материалам школы-конференции / ВГЛТА. - Воронеж ; Сочи, 2007. - С. 145-147.
10. Цаплин, Е. Б. Обзор высевающих аппаратов для высева семян в лесных питомниках [Текст] / Е. Б. Цаплин, В. С. Попов // Лес. Наука. Молодежь - 2007: сборник материалов по итогам научно-исследовательской работы молодых ученых ВГЛТА за 2006-2007 гг. / под ред. проф. Л. Т. Свиридова; ФГУ высш. проф. Образования "ВГЛТА". - Воронеж, 2007. - С. 256-260.
Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.034.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями и гербовой печатью по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.
Телефон: 8-(473)-253-72-40, Факс: 8-(473)-253-84-61.
Попов Владимир Сергеевич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫСЕВА КРУПНЫХ ЛЕСНЫХ СЕМЯН ЛЕСОПИТОМНИКОВОЙ СЕЯЛКОЙ
05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Подписано к печати .........2012 г. Заказ №
Отпечатано в УОП ФГБГУ ВПО "ВГЛТА" 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева 10
Объем 1,0 усл. п. л. 1. Тир. 100 экз.
2
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
97
Размер файла
2 074 Кб
Теги
кандидатская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа