Функциональный анализ процесса внесения удобрений

При всем многообразии конструкций орудий для внутрипочвенного внесения удобрений все они имеют одинаковый набор технических средств, основные из которых следующие: бункер (емкость) для удобрений, дозирующее и распределительное устройство (высевающий аппарат), рабочие органы для заделки удобрений в почву. Бункеры-накопители предназначены для хранения необходимого для высева удобрений (материалов). Причем они содержат не только запас необходимого материала, но и обеспечивают требуемый поток материала, истекающий через отверстия к дозирующим устройствам. Высевающий аппарат обеспечивает подвод и дозирование материалов из бункера-накопителя, а также транспортируют соответствующие порции материалов к рабочим органам для их внутрипочвенного распределения. Для анализа системы управления внесением удобрений представим технологический процесс как ряд последовательных операций (рис.2.14): подача материала на высевающий аппарат; дозирование удобрений; транспортировка материала к рабочему органу; внутрипочвенное распределение материала.

Рисунок 2.14 Функциональная модель процесса внесения удобрений

Входными воздействиями процесса внесения удобрений являются вектора подачи материалов Q_м(t), а также соответствующие управляющие вектора U_м(t). На величину Q_м(t) оказывают влияние параметры высевных окон бункеров (ящиков), размер отверстия, размер частиц, углы внешнего и внутреннего трений, высота свода материала, форма днища ящика и т. д. Проведенный анализ работ по дозированию удобрений показывает, что обеспечение равномерного дозирования материалов Q_мд(t)) является сложной научной задачей. Причиной тому является то, что данный процесс подвержен влиянию многих случайных воздействий: вида дозируемого материала и его физико-механических свойств, конструкции дозатора, площади дозирующего отверстия и т.д.

Сформированные входные потоки подачи материалов в дальнейшем подаются на высевающие аппараты, и на выходе получаются установленные дозы материалов Q_мд(t). Дополнительными параметрами, влияющими на постоянство этих величин, являются: изменение скорости движения агрегата, передаточное число механизмов привода, тип высевающего аппарата и т.д.

Для получения действительных доз внесения удобрений выполняется процесс транспортировки материалов к рабочим органам. Для обеспечения равномерного высева (внесения) материалов необходимо, чтобы скорость движения материалов на рассматриваемых этапах оставалась постоянной.

Окончательным этапом рассматриваемой модели является внутрипочвенное распределение материалов, которое зависит от способов их заделки, конструкции и типов рабочих органов и т.д. При этом требуется учет состояния почвенной среды Q_П(t).

Основными выходными показателями рассмотренной функциональной модели являются: требуемые нормы (дозы) высева материалов , , , , ); рабочая ширина рассева ; неравномерность распределения материалов по ширине и длине рассева материалов. Эти и другие параметры, которые определяются выполнением конкретного технологического процесса, должны отвечать агротехническим требованиям. Так, адаптация технологического процесса внесения удобрений достигается при соблюдении условий:

- для распределения удобрений по направлению движения агрегата х:

(2.32)

- для распределения удобрений по ширине захвата агрегата у:

(2.33)

где , , , - агротехнически необходимые дозы азотного (N), фосфорного (P), калийного (K) компонентов и микроэлементов (M);

, , , - действительные дозы азотного (N), фосфорного (P), калийного (K) компонентов и микроэлементов (M);

, и - предельные отклонения доз внесения соответствующих компонентов удобрения соответственно по направлению движения и ширине захвата агрегата.

Учитывая сложность описания процесса внесения удобрений с использованием только аналитических зависимостей, проведем их функциональный анализ. В качестве объекта исследования рассмотрим процесс подачи (движения) материалов (удобрений) от бункеров (ящиков) до рабочих органов для внутрипочвенного внесения удобрений (рис.2.14).

В общем случае входные потоки являются функциями требуемых норм (доз) внесения материалов () и зависят от ширины захвата () и скорости движения агрегата (). Применительно к рассматриваемым процессам величина () определяется физико-механическими свойствами материалов (), параметрами дозирующего устройства ( - шириной дозирующего окна, - высотой открытия дозирующей заслонки):

(2.34)

где - скорость перемещения материала: b - ширина выпускного окна, см; h - высота выпускного окна, см: γ – объемный вес удобрения, кг/м;

ВЫВОДЫ

Все вышесказанное позволяет сделать заключение, что построение теории технологического воздействия почвообрабатывающих органов на почву, раскрывающей явления уплотнения почвы в комьях и уплотнения дна борозды, является перспективным научным направлением в отрасли науки "Механизация сельскохозяйственного производства". Разработка и проектирование рабочих органов на основе этой теории ведет к снижению энергоемкости и повышению качества обработки почвы, к охране и повышения ее плодородия.

1. Проведен структурно-технологический анализ технологии возделывания картофеля, выделено пять этапов: основная обработка почвы, предпосадочная обработка почвы, посадка картофеля и внесение удобрений, уход за посадками и уборка урожая, а также определить основные показатели, влияющие на выполнения каждого этапа. Сформулирована задача и получена зависимость поэтапной оптимизации технологии возделывания и уборки картофеля.

2. Разработана обобщенная модель возделывания и уборки картофеля, включающая целевые функции (2.11 и 2.17) для определения максимального экономического эффекта и общих затрат на получение единицы продукции применяемой технологии. Рассмотрены ограничения на целевую функцию.

3. Определены основные направления совершенствования технологии возделывания и уборки картофеля.

4. Обосновано, что при любом способе обработки почвы и внесения удобрений объектами агрохимии должны быть почвенная среда, растение (семена) и удобрения, взаимодействующие друг с другом.

5. Предложена структурная модель агрохимической системы, включающая агробиологическую (АБС), механико-технологическую (МТС) техническую (ТС), агротехнологическую (АТС) и энергетическую (ЭС) системы.

6. Рассмотрены составляющие агрохимической системы и их функциональные связи, позволившие обосновать показатели, характеризующие эффективность процесса обработки почвы и внесения удобрений.

7. Проведенный функциональный анализ процесса обработки почвы и внесения минеральных удобрений позволил получить передаточные функции и показать, что на их чувствительность влияет порционность высева удобрений.

8. Для определения влияния технологических и конструктивных параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин на качество обработки почвы и качество высева удобрений целесообразно, разбивать каждый технологический процесс на несколько последовательных этапов.

 

Из

.