Регистрация / Вход
Прислать материал

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ПЛОДОРОДНОГО СЛОЯ ПОЧВЫ ПРИ УБОРКЕ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ В УСЛОВИЯХ ЦЧР

Общие сведения
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Название доклада
СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ПЛОДОРОДНОГО СЛОЯ ПОЧВЫ ПРИ УБОРКЕ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ В УСЛОВИЯХ ЦЧР
Исполнитель проекта
ФГБОУ ВО Мичуринский государственный аграрный университет
Докладчик (участник)
Участник
Кузнецов Павел Николаевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель исследования. Повышение качества очистки корнеплодов сахарной свеклы путем совершенствования устройства и предотвращение потерь плодородного слоя почвы.
Актуальность и новизна исследования
Одной из наиболее трудоемких операций при возделывании сахарной свеклы является уборка.
При определении сроков уборки нужно учитывать, что интенсивный рост корнеплодов и накопление в них сахара происходит со второй декады сентября. В условиях Центрального Черноземья данный срок наступает поздней осенью, который характеризуется ухудшением агрофизических свойств почвы (повышается влажность и липкость). В результате этого у выкапывающих и сепарирующих рабочих органов свеклоуборочных машин происходит залипание почвой, ухудшаются возможности очистки корнеплодов, что резко снижает качество уборки.
Проводимые исследования соответствуют Постановлению Правительства Российской Федерации № 717 от 14 июля 2012 г. «О Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013−2020 годы», а разработка высокоэффективного рабочего органа для очистки сахарной свеклы, адаптированного к условиям уборки в неблагоприятных погодных условиях, позволяющего снизить загрязненность выкопанных корнеплодов, неэффективные затраты на их транспортировку и предотвратить потери плодородного слоя почвы и гумуса, является весьма актуальной задачей.
Проведённые научные исследования подтвердили эффективность применения щёточных устройств.
Описание исследования

Уборочные комплексы, разработанные ранее и основанные на применении самоходных машин КС-6Б, РКС-6, тракторов МТЗ-80, МТЗ-82, Т-70С, позволяли механизировать процесс уборки сахарной свеклы. Но по качественным и эксплуатационно-технологическим показателям работы применяемые машины не соответствуют современным агротехническим требованиям, особенно в условиях повышенной влажности почвы (25 - 29%).

Использование в уборке зарубежных комбайнов и машин таких производителей, таких как GRIMME, ROPA, и др. позволяет добиться неплохих результатов при работе на любых почвах, однако это не решает проблем, связанных с загрязнением рабочих органов и потерей гумуса.

С повышением влажности увеличивается налипание почвы на рабочие поверхности выкапывающих органов и очистителя вороха, снижая их сепарирующую способность, что приводит к потерям корнеплодов на поверхности поля.

Рассматриваемые зарубежные машины [3, 4], с целью улучшения очистки корнеплодов, устанавливают роторные очистители (рисунок 1), которые достаточно хорошо справляются с процессом транспортирования и очистки, однако производственное использование показало, что через определенные промежутки времени, требуется их остановка на технологические перерывы. Это делается для очистки ограждения 3 звёзд 1 роторного очистителя от налипших примесей, которые снижают степень очистки корнеплодов при работе комбайна.

1 – звезда; 2 – центр поворотной оси; 3 – ограждение звёзд (решётки или просеивающие пружины); 4 – кронштейн крепления ограждения

Рисунок 1 – Роторные очистители свеклоуборочного комбайна ROPA

 

Первая звезда размером 170 см в диаметре, расположена под шарниром рамы и смонтирована по центру поворотной оси (рисунок 2) [4].

а)

б)

Рисунок 2 – Рабочий процесс очистки корнеплодов: а – при благоприятных; б – неблагоприятных условиях (с использованием просеивающих пружин)

Ограждение звезд (рисунок 2) состоит из решеток, или просевающих пружин (возможна комбинация), высота подъема которых регулируется гидравликой из кабины.

В условиях повышенной влажности почвы, происходит залипание рабочих органов и как следствие ухудшаются свойства их очистки, что приводит к увеличению загрязненности корнеплодов, снижается степень их очистки и значительным потерям плодородного слоя почвы и гумуса.

Нами предлагается совершенствование технологии очистки путем совершенствования конструкции сепарирующих звезд. Это заключается в применении цилиндрических щеток (в количестве трёх штук), которые крепятся вертикально горизонтальной плоскости расположения прутков звезды (рисунок 3). Один конец цилиндрической щётки закреплён на одном из концов прутка звезды, а другой конец щёток находится в полом кронштейне. Все щётки располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга по периферии звезды. Вторые концы щёток, расположенные в полом кронштейне закреплены между собой и свободно перемещаются в нём (рисунок 3).

1 – звезда; 2 – центр поворотной оси; 3 – ограждение звёзд (решётки или просеивающие пружины); 4 – кронштейн крепления ограждения; 5 – цилиндрическая щётка

Рисунок 3 – Схема усовершенствованного роторного очистителя с применением очищающих цилиндрических щёток

Данная усовершенствованная конструкция позволит щеткам взаимодействовать с загрязненной поверхностью ограждения звезд, улучшая их очищающую способность и исключая технологические перерывы на очистку при работе в неблагоприятных условиях.

Результаты исследования

Загрязненность корнеплодов после уборки значительно отражается на величине выручки от реализации сахарной свёклы, сданной на сахарный завод.

В таблице 1 представлена величина недополученной прибыли от реализации корнеплодов, вследствие их загрязненности.

 

Таблица 1 – Результаты расчета недополученной прибыли из-за загрязненности корнеплодов почвой

Показатель

Значение показателя

1. Средняя урожайность корнеплодов, т/га

50

2. Потери от загрязненности корнеплодов, %

10

3. Потери от загрязненности корнеплодов, т

5

4. Цена реализации 1 т корнеплодов, тыс. руб.

1,6

5. Недополученная выручка, тыс. руб./га

0,8

 

Анализируя данные таблицы 1, можно сделать вывод, что при загрязненности корнеплодов в пределах 10%, недополученная выручка от их реализации составит 0,8 тыс.руб./га.

Произведем расчет затрат на перевозку корнеплодов сахарной свёклы после уборки с использованием и без использования предлагаемого очищающего устройства.

Исходные данные для расчёта представлены в таблице 2.

Применение разработанного устройства снижает загрязненность до 70% по сравнению с серийными моделями уборочных машин. Следовательно, загрязненность корнеплодов свеклы составит 3%.

Количество рейсов для вывоза выращенного урожая с 1 га можно рассчитать по формуле:

                                              (1)

После подстановки найдём n ≈ 1,67 рейсов.

Таблица 2 – Исходные данные для расчета (по данным на 2014 год)

Показатель

Условное обозначение

Значение

Средняя урожайность сахарной свеклы, т/га

Uср

50

Грузоподъемность автомобиля с прицепом, т

q

30

Среднее расстояние перевозок, км

L

15

Стоимость перевозки 1 тонны корнеплодов на расстояние 1 км, руб.

С

5

Средняя стоимость перевозки 1 тонны корнеплодов, руб.

С

75

Загрязненность корнеплодов без применения разработанного устройства, %

З

10

Среднее содержание гумуса в черноземной почве, %

z

6

Неэффективные затраты на транспортировку урожая с 1 га без использования предложенного устройства составят

                                          (2)

где m – вынос почвы с урожаем корнеплодов при загрязненности 10%, т/га: без использования предложенного устройства – mвын = 5 т/га; с использованием разработанного устройства – mочист = 1,5 т/га.

Вынос гумуса с 1 га при уборке и транспортировке урожая определяется по формуле:

                                             (3)

Результаты расчёта представлены в таблице 3

Таблица 3 – Результаты расчета

Показатель

Значение показателя

без использования предложенного устройства для очистки

с использованием разработанного устройства для очистки

Вынос почвы с урожаем корнеплодов при загрязненности 10%, т/га

5

1,5

Неэффективные затраты на транспортировку урожая, руб./га

626,3

187,9

Вынос гумуса при транспортировке урожая, т/га

0,3

0,09

 

По представленным выше расчетам, с учётом результатов расчетов, представленных в таблицах выше окончательно получим экономическую эффективность, представленную в таблице 4.

 

Таблица 4 – Оценка эффективности использования устройства для удаления налипшей почвы при уборке в условиях повышенной влажности (28-32%)

Показатель

Очищающий рабочий орган

Базовый

Экспериментальный

Площадь, га

100

100

Вынос почвы с урожаем корнеплодов при загрязненности 10%, т/га

5

1,5

Неэффективные затраты на транспортировку урожая, руб./га

626,3

187,9

Вынос гумуса при транспортировке урожая, т/га

0,3

0,09

Себестоимость модернизации, тыс.руб.

-

283,3

Сокращение сроков уборки, дней

-

5

Удельная экономическая эффективность, тыс.руб./га.

-

7,1…12,6

Экономический эффект, тыс.руб.

-

709,9…1255,7

Коэффициент энергетической эффективности.

-

2,53…4,48

Срок окупаемости, лет.

-

0,4…0,22

 

Практическая значимость исследования
Использование предложенного устройства позволит снизить безвозвратные потери плодородного слоя почвы с 5 до 1,5 т/га, гумуса с 0,3 до 0,09 т/га и снизить неэффективные затраты на транспортировку урожая с 626,3 до 187,9 руб./га.