Комбинированное орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы

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

4. Рассмотрены составляющие агрохимической системы и их функциональные связи, позволившие обосновать показатели, характеризующие повышение эффективности процесса обработки почвы и внесения удобрений.

5. Проведенный функциональный анализ процесса обработки почвы и внесения удобрений позволил получить передаточные функции и показать, что на их чувствительность влияют способы обработки почвы и дозы внесения удобрений.

Литература

1. Дорохов, А.П. Анализ технологий возделывания и уборки картофеля / А.П. Дорохов // Мат-лы науч.-техн. конф. ЧГАУ. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 1989. - С.39-47.

2. Запевалов, М.В. Повышение плодородия почвы за счет применения органо-минеральных удобрений / М.В. Запевалов // Мат-лы междунар. науч.-техн. конф. ЧГАУ. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2008. - Ч.2. - С.18-22.

3. Завора, В.А. Пути совершенствования механизированной технологии возделывания картофеля в условиях Алтая / В.А.Завора. - Барнаул, 1995. - 59 с.

4. Шпаар, Д. Выращивание картофеля / Д. Шпаар, П. Шуман. - М.: Россельхозакадемия, 1997. - 246 с.

5. Исследование рабочего процесса вибровысевающего устройства / А.П. Дорохов [и др.] // Вестн. ЧГАУ. - Челябинск, 1996. - Т. 14. - С. 80-85.

УДК 631.431 Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин

КОМБИНИРОВАННОЕ ОРУДИЕ ДЛЯ МЕЛКОЙ ОСЕННЕЙ ПОЛОСОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Предлагается орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы, выполняющее не только ее механическое разуплотнение, но и создающее благоприятные условия для эффективного влагонакопления в наиболее уплотненном поверхностном слое почвы с минимальными энергозатратами, которые обеспечивают естественное разуплотнение почвы промораживанием. Снижение энергозатрат достигается благодаря полосовому рыхлению, с оставлением неразрыхленных участков с ненарушенной капиллярной сетью, по которой будет подниматься влага к фронту промораживания почвы с наступлением заморозков.

Приведена методика и результаты экспериментальной энергетической оценки орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы.

Ключевые слова: почва, промораживание, полосовая обработка почвы, влагонакопление, орудие, неразрыхленные участки, лемех, рыхляще-мульчирующий элемент.

Yu.A. Saveliev, P.A. Ishkin COMBINED TOOL FOR THE SHALLOW AUTUMN STRIP TILLING

A tool for the shallow autumn strip tilling, realizing not only its mechanical thinging, but making favourable conditions for the effective moisture-retention in the most solid upper soil layer with minimum power inputs which provide natural soil thinging by freezing is offered. Power inputs reduction is achieved owing to the strip cultivation with the conservation of the unloosened plots with the untouched capillary network through which moisture will arise to the freezing soil during frost. The technique and the results of the experimental energetic tool estimation for the shallow autumn strip tilling are conducted.

Key words: soil, freezing, strip tilling, moisture-retention, tool, not loosened plots, plowshare, loosening-mulching element.

Одной из основных задач, решаемых осенней обработкой почвы, является ее разуплотнение. При этом сплошная обработка, проводимая в осенний период, направлена в основном на механическое разуплотнение почвы, что делает ее энергоемкой операцией. При такой обработке не в полной мере используется возможность естественного разуплотнения почвы промораживанием.

Нами предлагается орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы, выполняющее не только ее механическое разуплотнение, но и создающее благоприятные условия для эффективного влагонакопле-ния в наиболее уплотненном поверхностном слое почвы с минимальными энергозатратами, которые обес-

печивают естественное разуплотнение почвы промораживанием. Снижение энергозатрат достигается благодаря полосовому рыхлению, с оставлением неразрыхленных участков с ненарушенной капиллярной сетью, по которой будет подниматься влага к фронту промораживания почвы с наступлением заморозков.

Орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы (рис.1), состоит из рамы 1, опорнорегулировочных колес 2 и рабочих органов. Основные рабочие органы выполненны в виде закрепленных на стойках право- и левообрабатывающих лемехов 3. Лемеха размещены на раме в два ряда в шахматном порядке. Первый ряд образован правообрабатывающими лемехами, второй - левообрабатывающими. Позади и вдоль каждого ряда лемехов размещены ряды односторонних рыхлительных лапок 4. Сзади к орудию шарнирно крепится каток 5 с рыхлящее-мульчирующими элементами 6, расположенными по окружности и размещенными с одинаковым интервалом по образующей катка.

1 2

Рис 1. Орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы (вид сбоку):

1 - рама; 2 - опорно-регулировочное колесо; 3 - право- и левообрабатывающие наклонные лемеха;

4 - односторонние рыхлительные лапки; 5 - мульчирующий каток; 6 - рыхляще-мульчирующий элемент

Орудие работает следующим образом. При движении первый ряд правообрабатывающих наклонных лемехов 3 (см. рис. 1) и следом движущийся первый ряд правообрабатывающих односторонних рыхлитель-ных лапок 4 подрезает и рыхлит пласт почвы на глубину Н (рис. 2), формируя левые боковые стенки разрыхляемых полос 1. Вслед за первыми рядами правообрабатывающих лемехов 3 (см. рис. 1) и односторонних рыхлительных лапок 4 продвигаются вторые ряды левообрабатывающих лемехов и левообрабатывающих односторонних рыхлительных лапок, формирующих правые стенки разрыхляемых полос 1 (рис. 2). Каток 5 (см. рис. 1), своими рыхляще-мульчирующими элементами 6 крошит крупные комки на разрыхленных участках, измельчает и перемешивает солому с почвой на неразрыхленных межполосовых интервалах, образуя при этом выровненный мульчированный слой почвы.

Таким образом, в почве формируется профиль с чередованием неразрыхленных межполосовых интервалов 2 (см. рис. 2) и разрыхленных полос 1, образуемых каждая одной парой лемехов и ответной ей

парой односторонних рыхлительных лапок, а выровненный мульчированный слой почвы обеспечивает хорошее впитывание и удержание влаги.

Рис. 2. Орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы (вид спереди):

Н - глубина разрыхленной полосы; 1 - разрыхленные полосы;

2 - неразрыхленные межполосовые интервалы

Для оценки энергозатрат на проведение обработки почвы предлагаемым орудием поведено теоретическое обоснование по определению тягового сопротивления рабочих органов и орудия в целом, а также выполнена экспериментальная энергетическая оценка орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы в зависимости от скорости движения и давления катка на почву.

Показатели определялись на четырех скоростных режимах работы от 1,7 до 2,75 м/с. Давление катка на почву изменяли в пределах от 900 до 1500 Н с шагом 200 Н.

Для проведения эксперимента орудие для мелкой осенней обработки агрегатировалось с трактором МТЗ-80, оснащенным следующими измерительными приборами ФГУ «Поволжская зональная МИС»: информационно-измерительной системой «Виса», путеизмерительным колесом, тензодатчиками и токосъемниками на валах полуосей задних ведущих колес трактора.

На поле были размечены делянки длинной по 50 м, при прохождении агрегатом которых регистрировались такие показатели, как время прохождения делянок и показания информационно-измерительной системы «Виса» (скорость движения, тяговое усилие, буксование и расход топлива).

Данные исследований, приведенные на рисунке 3, показывают, что при увеличении рабочей скорости тяговое сопротивление наклонных лемехов и односторонних рыхлящих лапок увеличиваются по нелинейной зависимости. Большая часть энергозатрат приходится на передний ряд наклонных лемехов в составе комбинированного орудия. На основной рабочей скорости (2,12 м/с) тяговое сопротивление переднего наклонного лемеха при глубине рыхления 0,16 м составляет 1400 Н.

Скорость движения, м/с

♦ Передний склонный лемех - - Передний наклонный лемех

Задний наклонный лемех ----Задний наклонный лемех

Односторонняя — - Односторонняя

рыхлительная лапка рыхлительная лапка

Рис. 3. Зависимость тягового сопротивления пассивных рабочих органов комбинированного орудия от скорости движения

На задний наклонный лемех приходится меньше энергозатрат, так как он движется в почве, частично обработанной передним наклонным лемехом. Его тяговое сопротивление на основной рабочей скорости при глубине рыхления 0,16 м составило 825 Н.

На одностороннюю |еыхлительаую лапку приходится меньше всего энергозатрат: на глубине рыхления 0,08 м ее тяговое сопротивление на основной рабочей скорости составило 510 Н.

При этом экспериментальные данные подтверждают теоретические расчеты с отклонением, не превышающим 5% на интервале рабочих скоростей от 1,7 до 2,75 м/с.

Энергозатраты на рыхляще-мульчирующий каток в основном зависят от силы давления катка на почву (рис. 4). Данные показывают, что тяговое сопротивление рыхляще-мульчирующего катка прямопропорционально его силе давления на почву. При давлении катка на почву 1200 Н на основной рабочей скорости его тяговое сопротивление составило 660 Н.

1000

900

800

х

• 000

х

о

g 600 s

I-

& 500

С

О

2 400

о

m

2 300

£

300

100 0

500 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1400

Сила давления катка на почву, Н

Общее тяговое сопротивление катка

Тяговое сопротивление гладкой поверхности

Тяговое сопротивление рыхляще-мульчирующих элементов

Общее тяговое сопротивление катка

Рис. 4. Зависимость тягового сопротивления рыхляще-мульчирующего катка комбинированного орудия от силы его давления на почву

Общие тяговое сопротивление экспериментального комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы в зависимости от рабочей скорости движения даны на рисунке 5. Тяговое сопротивление экспериментального комбинированного орудия нелинейно увеличивается с увеличением скорости движения. Его тяговое сопротивление при оптимальных технологических параметрах работы (глубина рыхления наклонным лемехом 0,16 м, глубина рыхления односторонней рыхлящей лапкой 0,08 м, сила давления катка на почву 1200 Н) составляет при скорости 2,12 м/с - 10300 Н, при 2,75 м/с - 10990 Н.

Анализ данных тягового баланса в составе трактора МТЗ-80 предлагаемого экспериментального комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки показал, что при рабочих скоростях от 2,12 до 2,75 м/с выполняется условие

12375...14000 Н > 10300...10990 Н.

у

4 * .

у

А У = 0,6465x - 114

у /

и *

л Y' k ^

У 0+

**

ш «

Скорость движения, м/с

♦ Экспериментальные данные ----Теоретическая зависимость

Рис. 5. Зависимость общего тягового сопротивления экспериментального комбинированного орудия

от скорости движения

В результате предлагаемое орудие в совокупности с механическим рыхлением уплотненной почвы с минимальными энергозатратами обеспечивает эффективное ее разуплотнение промораживанием, посредством наиболее полного влагонаколения в поверхностном наиболее уплотненном слое почвы.