Энергосберегающие технологии при обработке почвы

Техническое обеспечение сельского хозяйства

УДК 665.662.9 ГРНТИ 68.85.29

В.В. Мяло, В.В. Мазуров

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПОЧВЫ

В современном мире понятие обработки почвы в интенсивном земледелии определяется прежде всего тем, как и насколько успешно создается оптимальная среда для получения высокого урожая при применении в почвообработке энергосберегающих технологий. На основании исследований многих ученых сделан вывод: от качественной обработки почвы зависит формирование урожая до 25 %. Связана обработка почвы со значительным расходом топливно-смазочных материалов (от 12 до 38 % общих затрат на топливо в сельском хозяйстве). Поэтому разработка и внедрение в производство энергосберегающих систем при обработке позволят во многом снизить затраты на производство и обеспечить значительный экономический эффект. Сегодня в отечественной и мировой практике к наиболее перспективным экономичным энергосберегающим и одновременно почвозащитным приемам относят минимальную и нулевую обработки почвы, существенно сокращающие агротехнические операции. Внедрение современных ресурсосберегающих технологий представляется весьма актуальным также с точки зрения экологии, ввиду сильного снижения запасов энергопроизводящего сырья. Недооценка экологических факторов уже привела к неблагоприятным изменениям в экологической обстановке, переуплотнению почвы, снижению ее плодородия, загрязнению окружающей среды газами, которые получаются в процессе сгорания топлива. Для улучшения плодородия почв необходимо применение энергосберегающих технологий, использование новых машин и комплексов, позволяющих сократить количество технологических воздействий, универсальных, менее энергозатратных.

Ключевые слова: энергосберегающие технологии, почва, культиватор, эффективность, качество.

V. V. Myalo, V. V. Mazurov

ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES IN SOIL TREATMENT

In today's world of tillage concept in intensive agriculture it is determined, above all, how and how su c-cessfully creates the optimum environment for high yield, by applying energy-saving technologies in tillage. Based on the research of many scientists concluded that due to the quality soil treatment depends on the formation of the harvest to 25 %. Tillage is associated with considerable consumption of fuel and lubricants, which reaches 12 to 38 % of the total cost of fuel in agriculture. Therefore, the development and introduction of energy saving tillage systems will greatly reduce production costs and provides significant economic benefit. In the current domestic and world practice the most promising cost-effective energy-saving and soil conservation techniques include both the minimum and zero tillage, substantially reducing agricultural processes. The introduction of modern resource-saving technologies is highly relevant also from an environmental point of view, due to the strong reduction of stocks of energy producing materials. The underestimation of environmental factors have led to a very unfavorable changes in environmental conditions, soil compaction, reduced soil fertility, environmental pollution gases, which are obtained in the process of combustion. In order not to reduce the favorable soil fertility rates are more intense and more intense was the use of energy-saving technologies. To date, the new machines must be purchased that reduce costs, as well as facilities and equipment, it is necessary to select a universal, maintainability, less energy-intensive equipment, capable of performing a number of different jobs, easy to operate, with a large resource of reliability and cheap as possible.

Keywords: energy-saving technologies, soil cultivator, efficiency, quality.

Введение

Одна из важнейших задач ресурсосбережения в современных условиях - сохранение плодородия почвы, поскольку пашня является главным ресурсом в земледелии. В последние десятилетия наблюдается значительная потеря гумуса, связано это не только с недостатком

© Мяло В.В., Мазуров В.В., 2016

ресурсов, нередко снижение плодородия почвы вызвано ее значительным переуплотнением ходовыми системами энергонасыщенных машин. Уплотненная почва не способна в достаточной мере обеспечивать питательный режим растений. Снижение в почве гумуса, изменение физико -химических и физических свойств ведут к существенному снижению урожайности культур.

Применение современных посевных комплексов зачастую предполагает использование тяжелых тракторов; многократные проходы сельскохозяйственной техники усиливают процессы деградации. Кроме того, переуплотнение значительно увеличивает удельное сопротивление почвы, приводит к дополнительным затратам энергетических ресурсов. Немалый урон плодородию почв наносят неверно выбранная в конкретных почвенно-климатических условиях технология либо отклонения от необходимой технологии, несоблюдение севооборотов, низкие дозы удобрений либо их полное отсутствие.

В настоящее время в сельском хозяйстве России преобладают экстенсивные технологии, ориентированные на использование естественного плодородия почв без применения средств химизации или с ограниченным их использованием. Однако, по мнению ведущих ученых, они бесперспективны вследствие низкой урожайности, неудовлетворительного качества продукции, развития процессов деградации почв.

Объекты и методы

Под понятием объекта исследования в данном случае понимают использование энергосберегающих технологий при обработке почв. В современном мире уровень механизации процессов в земледелии достаточно высок и развит, в том числе и при обработке почвы. Подготовку почвы под посев различных культур проводят главным образом однооперационными орудиями за несколько проходов, это не совсем отвечает современным требованиям по энергосбережению и охране почвы и окружающей среды. Многие считают, что оптимальное решение данной задачи в совмещении технологических операций, при сокращении количества проходов техники по полю, уменьшении расхода горюче-смазочных материалов и других энергоресурсов, снижении материалоемкости, повышении качества обработки почвы. Но совмещение нескольких операций обработки почвы, реализуемое комбинированными машинами (агрегатами), не всегда приводит к нужному результату, снижая качество продукции.

Энергосберегающая технология сельскохозяйственного производства - совокупность физических, механических и химических воздействий на растения, почву и окружающую среду с целью получения оптимального урожая с наименьшими затратами труда и средств. Многообразие базовых технологий сведено в Федеральный реестр (авторы - АН. Каштанов, Н.В. Крас-нощеков, В.И. Кирюшин).

В современной отечественной и мировой практике к наиболее перспективным, экономичным, энергосберегающим и одновременно почвозащитным приемам относят минимальную и нулевую обработки почвы, существенно сокращающие агротехнические операции. При нулевой вспашка и культивация отсутствуют, интенсивнее используются средства защиты растений.

Таким образом, технологии традиционной обработки почвы включают десять, а возможно и более основных агротехнических операций. При минимальной - семь операций, а при нулевой - только пять [5]. Отсутствие или полный отказ от отвальной вспашки приводит к перемещению питательных веществ в верхние слои почвы, а при недостатке влаги это серьезное препятствие к полноценному питанию растений [6]. Для снижения тягового сопротивления плугов и других почвообрабатывающих орудий весьма эффективно применение вибраций рабочих органов (колебания высокой частоты и малой амплитуды).

В целях обеспечения необходимой продуктивности полей, а также рационализации затрат труда и энергии при возделывании сельскохозяйственных культур необходимо обоснованно подходить к выбору и чередованию способов обработки почвы с вариантами химической защиты растений. Следует учитывать возможность естественного разуплотнения при замерзании насыщенной влагой почвы [6].

Разработка и применение новых технологий в земледелии - насущная проблема настоящего периода, настолько значительная, что ее рассматривали на заседании Государственного совета Российской Федерации - «О роли современных технологий в устойчивом развитии АПК России». Позже, 18 октября 2004 г. последовало поручение Президента Российской Федерации В.В. Путина по этому вопросу (.№ 1686).

По словам В.М. Ступина, не снижая урожайности, внедрение ресурсосберегающих технологий в сельскохозяйственное производство позволяет сократить энергетические затраты в пять раз, потребность в горючем - в четыре, в рабочей силе - в три раза по сравнению с традиционной технологией. В конечном счете именно ресурсоэнергоэкономичность обеспечит биологизацию, экологизацию и адаптивную основу интенсификационных процессов в агросис -темах с гарантией их высокой и устойчивой продуктивности, экологической безопасности и рентабельности производства. Современные достижения в развитии и создании новых синтетических материалов уже сейчас дают прекрасные результаты.

Для того чтобы энергосбережение было еще выше в конструкцию сельскохозяйственных машин вносят изменения, снижающие ряд важных показателей, например, тяговое сопротивление, и многие другие. Для снижения тягового сопротивления используются новейшие технологии и принципиально новые конструкции рабочих органов, специальное лакокрасочное, пластиковые покрытия с добавлением специальных примесей, которые позволяют снизить трение рабочей поверхности с почвой. Такие синтетические материалы, как фторопласт, тефлон и другие, напыленные на поверхность отвала и лемеха, обладают важными свойствами - отталкивают от себя почву при любой ее влажности, тем самым уменьшая трение скольжения пласта по лемеху и отвалу и снижая тяговое сопротивление плуга на 20-35 %.

Сдерживающий фактор в применении таких материалов в плугостроении - их низкая износостойкость и высокая стоимость. Интересным направлением в борьбе за снижение тягового сопротивления плуга является поиск путей замены трения скольжения трением качения. Есть заслуживающие внимания находки.

Венгерский изобретатель Иштван Сабо предложил такую конструкцию плуга, у которого часть отвала отрезана и заменена вращающимся пневматическим резиновым роликом, вместо полевой доски применен такой же ролик. Плуг был закуплен в ВНР и проходил испытания на машиноиспытательных станциях РФ. Испытания показали, что у плуга тяговое сопротивление на 17 % ниже, чем у обычного [1].

Использование вибраций в современной системе обработки почвы - не совсем ново. Попытки их использования были давно, но конкретных положительных результатов не удалось добиться. По теории вибрации будет снижаться тяговое сопротивление. Макеты рабочих органов культиватора проходили испытания на разных типах почв, с разной степенью уплотненности. Результаты проведенных исследований показывают, что тяговое сопротивление в сравнении с обычными рабочими органами снижается примерно на 12-18 %.

Результаты исследований

Опыт, полученный на основании экспериментов, и опыт производственный показывают, что минимальная обработка почвы в соответствующих климатических условиях обеспечивает практически такой же урожай зерновых, что и при традиционной вспашке. Минимальная обработка почвы в два раза снижает энергоемкость. Расход горючего на гектар пашни снижается до 10-15 кг, это при нынешних ценах на горючие и смазочные материалы немаловажно.

При минимальной обработке почвы под озимые культуры в особо засушливые годы урожайность повышается примерно на 1,5-5,2 ц/га по сравнению с проведением вспашки отвальными плугами на 20-22 см. Применение плугов в степной зоне ограничено.

Основными недостатками минимальной обработки следует считать существенное увеличение засоренности посевов, причем этот показатель увеличивается от срока использования. Ряд негативных последствий минимальной обработки почвы может быть устранен при строгом соблюдении всех научных рекомендаций, применительно к конкретным почвенно-климатичес-ким условиям.

При нулевой обработке почвы необходимо учитывать особенности и свойства почвы, ее устойчивость к уплотнению, дренированность, содержание гумуса и многие другие. Без учета особенностей при применении нулевой технологии система может представлять определенный риск и привести к отрицательным агрономическим, экономическим и главное - к отрицательным экологическим результатам.

Применяя нулевую обработку почвы, необходимо предусмотреть более высокие затраты на химические средства защиты растений от сорняков, вредителей и болезней; дополнительные

затраты на содержание специальной техники для традиционной системы обработки, поскольку не все участки пашни соответствуют требованиям для нулевой обработки; соблюдение более высоких требований по применению средств защиты растений. Кроме того, не все культуры дают при нулевой обработке почвы высокий урожай.

Оптимальная плотность почвы - одно из основных условий получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Применение тяжелой техники, химических удобрений и средств защиты растений способствует переуплотнению почвы, нарушению ее водного, воздушного и теплового режимов. Анализ затрат, применяемых технологий производства пшеницы в одном из хозяйств степной зоны Омской области за 2011-2013 гг. показал, что затраты на химическую защиту растений в три раза превосходят затраты на механическую обработку почвы. Урожайность пшеницы при проведении осенней глубокой обработки оказалась выше на 5 ц/га, а на отдельных участках - до 7 ц/га.

Учитывая положительные и отрицательные факторы минимальной и нулевой обработок почвы, следует все же отметить: в современном земледелии и при нынешнем развитии процессов обработки почвы применение этих приемов и систем обработки позволяет снизить воздействие на почву отрицательных факторов, таких как уплотнение почвы, разрушение структуры, нарушение водного режима.

Заключение

Эффективным направлением снижения энергоемкости при производстве продукции растениеводства является дальнейшее совершенствование применяемых технологий, отказ от слепого копирования «положительного» иностранного опыта, без учета конкретных почвенно-климатических условий хозяйства.

Анализ затрат применяемых технологий при производстве зерновых и масличных культур в хозяйствах степной зоны Омской области за 2011-2013 гг. показал, что затраты на химическую защиту растений в три раза превосходят расходы на механическую обработку почвы, это наносит существенный урон экологии, способствует переуплотнению, снижению плодородия почв. Назрела необходимость, появились первые попытки возврата к глубокому рыхлению, щелеванию и чизелеванию полей.

Значительные энергетические затраты на глубокое рыхление почвы и поверхностную обработку можно сократить, используя вибрации рабочих органов (колебания высокой частоты и малой амплитуды). Применение колебаний при обработке почвы - достаточно перспективный и недостаточно исследованный процесс.

Для достижения экономической эффективности необходимы научно обоснованный подход к почвозащитным, малоэнергоемким технологиям, рациональный баланс между использованием удобрений и пестицидов, оптимальным применением механической обработки почвы и севооборотов.

Список литературы

1. Козырев Б.М. Энергосберегающие технологии и машины для поверхностной обработки почвы : дис. ... канд. техн. наук. Казань, 2001.

2. Панов И.М., Шмонин В.А. Плуги с комбинированными рабочими органами // Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства. 1968. С. 12-135.

3. Клюшин П.В., Цыганков А.С. Энергосберегающие технологии возделывания полевых культур в южных районах России // Успехи современного естествознания. 2003. № 7. С. 55-57.

4. Ревякин Е.Л., Табашников А.Т., Самойлен-ко Е.М., Драгайцев В.И. Ресурсосберегающие технологии: состояние, перспективы, эффективность. М. : ФГБНУ «Росинформагротех», 2011. 156 с.

5. Совершенствование орудий для влагосбере-гающей обработки почвы / В.В. Мяло, А.С. Союнов, Е.В. Демчук, Д.А. Голованов // Достижения науки и техники АПК. 2015. № 1. С. 52-54.

References

1. Kozyrev B.M. Energy-saving technologies and equipment for surface tillage : Dis. kand. tehn. nauk. Kazan 2001.

2. Panov I.M. Ploughs with combined working organs // Mechanization and electrification of the social. Agriculture. 1968. pp. 12-135.

3. Klyushin P.V. Energy-saving technologies of cultivation of field crops in the southern regions of Russia // The successes of modem science. 2003. № 7. S. 55-57.

4. Revyakin E.L., Tabashnikov A.T., Samojlen-ko E.M., Dragaytsev V.I. Resource-saving technologies: condition, prospects, efficiency // Scientific. izd.- FGBNU "Rosinformagroteh", 2011. 156 p.

5. Improving the tools for water saving tillage / V.V. Myalo, A.S. Soyunov, E.V. Demchuk, D.A. Golova-nov // Advances in science and agribusiness technology. 2015. № 1. S. 52-54.

6. Окунев Г.А., Рахимов Р.С. Зональные проблемы ресурсосберегающих технологий в земледелии (на примере зернового комплекса ОАО «Птицефабрика Челябинская») // Фундаментальные основы научно-технической и технологической модернизации АПК: все-рос. науч.-практ. конф. 2013.

Мяло Владимир Викторович, кандидат техн. наук, доцент, Омский ГАУ; Мазуров Виталий Владимирович, аспирант, Омский ГАУ, vv.mazurov@omgau.org.

6. Okunev G.A., Rakhimov R.S. Zonal problems saving technologies in agriculture (for example, the grain complex of OJSC "Chelyabinsk Poultry") // Fundamental principles of scientific, technical and technological modernization of the APK: All-Russian scientific-practical conference. 2013.

Myalo Vladimir Viktorovich, Postgraduate, Omsk SAU; Mazurov Vitaly Vladimirovich, PhD student, vv.mazurov@omgau.org.

Статья поступила в редакцию 27 февраля 2016 г.

УДК 621.43 ГРНТИ 55.57.13

С.А. Корнилович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВЫХ ГРУПП ДВИГАТЕЛЕЙ

ПРИ РЕМОНТЕ МАШИН

Рассматривается проблема обеспечения качества поверхностей трения цилиндропоршневых групп двигателей тракторов, комбайнов и автомобилей, эксплуатируемых в сельском хозяйстве. Указаны возможные неисправности, вызываемые износом деталей цилиндропоршневой группы. Приведены литературный обзор и анализ характеристик препаратов металлоплакирующих, полимерсодержащих и ме-таллокерамических составов с целью определения возможности их применения для приработки цилин-дропоршневых групп двигателей. Излагается методика стендовых и эксплуатационных испытаний ре-монтно-восстановительного состава. Обоснована целесообразность использования металлокерамическо-го состава для приработки цилиндропоршневых групп двигателей.

Ключевые слова: приработочный износ, интенсивность изнашивания, эксплуатационные свойства, долговечность, цилиндропоршневая группа.

S.A. Kornilovich

IMPROVEMENT OF WEARING-IN EFFIENCY OF CYLINDER-PISTON PARTS OF ENGINES DURING TECHNICAL SERVICE

The problem of provision with quality of rubbing surfaces of cylinder-piston groups of tractor, combine, automobile engines, operating in agriculture are considered in flus article. Possible disrepaiv caused by wearing of cylinder-piston group parts are pointed out .

Litcratuse survey and the analyses of devices characteristics of clad metallic polymer contained and ceramic metal compounds with the aim to define the possibilities of their usage for wearing-in of cylinder- piston groups of engines are listed.

Method of stand and operating tests of repairing compounds is also expounded. Expediency of metallic ceramic compound usage for wearing-in of cylinder piston droups of engines has based.

Keywords: breaking-in wear, intensity of wearing, operating property, long operating life, cylinder-piston

group.

Введение

Долговечность машин сельскохозяйственного назначения определяется многими эксплуатационными свойствами: износостойкостью, поверхностной контактной статической и динамической прочностью, коррозионной стойкостью, прочностью неподвижных посадок, усталостной прочностью и др. Наиболее сложным и важным агрегатом является двигатель внут-

© Корнилович С.А., 2016