CC BY
33
Совершенствование обработки почвы приствольных полосах интенсивных садов
Improvement of tillage in row strips intensive gardens
Профессор К.А. Манаенков, (Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра стандартизации, метрологии и технического сервиса
доцент М.С. Колдин,
(Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра транспортно-технологических машин и основ конструирования
доцент Ж.А. Арькова (Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства, тел. 8-905-047-07-91 E-mail: ingfakfe.mgau.ru
Professor К.А. Manaenkov, (Michurinsk State Agrarian University) chair of standardization, metrology and technical service
Associate Professor M.S. Ivoldin,
(Michurinsk State Agrarian University) chair of transport technological machines and bases of designing
Associate Professor Z.A. Arkova
(Michurinsk State Agrarian University) chair of technology of production, storage and processing of plant products, tel. 8-905-047-07-91 E-mail: ingfakfemgau.ru
Реферат. Машины с отклоняющимися секциями для обработки приствольных полос в интенсивных садах, разработанные без должного обоснования, не обеспечивают качественную обработку и нерационально расходуют ресурсы. Цель исследований - уменьшение площади поверхности огрехов в обработке приштамбовой зоны. В работе проанализировано движение отклоняющейся секции рабочих органов при обходе штамба плодового дерева или опорного столба прямоугольного сечения. Определены составляющие площади поверхности возникающего огреха и её зависимость от конструктивных и технологических параметров: длины отклоняющейся секции и положения ее оси поворота относительно линии ряда. Результаты расчетов площади поверхности огреха в относительных единицах представлены в виде зависимости изменения обшей площади огреха от удаления оси поворота отклоняющейся секции от линии ряда, выраженного отношением (к) длины поворотной секции к ширине обрабатываемой полосы. Показано, что площадь поверхности огреха у штамба уменьшается более чем в 2,7 раза при изменении к от 0,1 до 0,9. Проведено сравнение заданной плошади обрабатываемой полосы с площадью поверхности огреха для нескольких вариантов компоновки отклоняющейся секции и технологических условий. Анализ полученных результатов показывает, что рабочие органы, обрабатывающие приствольную полосу за два прохода, снабженные отклоняющимися секциями в половину ширины захвата, образуют полный огрех у штамба величиной 4,7...26,0 % площади обрабатываемой полосы в зависимости от шага посадки деревьев в ряду. Более длинные отклоняющиеся секции образуют значительно больший огрех, особенно в загущенных посадках. А секции, обрабатывающие ряды за один проход, в загущенных насаждениях вообще не пригодны для использования из-за нарушения технологического процесса и образования сплошного огреха по всей длине обрабатываемого ряда. Предложена наиболее рациональная схема машины, обрабатывающей ряд за два смежных прохода рабочими органами с короткими отклоняющимися секциями, обеспечивающими компенсацию неточностей вождения и посадки деревьев в ряду.
© Манаенков К.А., Колдин М.С., Арькова Ж.А., 2017
Summary. Machines with deviating sections treatment fluid bands in intensive gardens designed without due justification, do not provide high-quality processing and irrationally spend resources. The purpose of research - a decrease in area of flaws in the processing bole zone. The paper analyzes the movement of the tiltable section of the working elements when traversing the trunk of the tree or the fruit of the support column of rectangular section. The components of the area arising blemish and its геБапсе on structural and technological parameters: the length of the diverging section and the position of its axis of rotation relative to the line number. The results of calculations of the blemish area in relative units are represented as depending on changes in the general area of blemish removal from the axis of rotation of the tiltable section of the line number, expressing the ratio (k) of the articulated section of length to width of the strip. It is shown that in the trunk area of the blemish is reduced by more than 2.7 times when changing from 0.1 to 0.9. A comparison of a given area of the strip with an area of several options to blemish the tiltable section layout and process conditions. Analysis of the results shows that the working bodies that handle strip tree trunks in two passes provided with deviating sections of half the working width, form a complete flaw in the trunk size of 4.7 ... 26.0 % of the area of the strip depending on the step of planting trees row. Longer deviate sections form a significantly larger blemish, especially in dense plantation. A section of the processing rows in a single pass, in the thickened plantations in general are not suitable for use due to a violation of the process of continuous education and blemish on the entire length of the processed row. A more rational scheme of processing a number of machines for the passage of two adjacent working bodies with short deviating sections, providing compensation of inaccuracies driving and planting trees in a row.
Ключевые слова: интенсивный сад, приствольная полоса, обработка почвы, отклоняющаяся секция, огрех.
Keywords: intensive garden, row strip, tillage, reclining section, flaw.
В промышленном садоводстве плодовые растения размещают рядами. Ширина междурядий определяется диаметром крон плодоносящих деревьев и расстоянием, необходимым для прохода энергетического средства (трактора) при выполнении различных технологических операций.
По ширине в междурядье выделяют следующие зоны: приствольная полоса, расположенная в проекции крон деревьев; свободная часть междурядья, обеспечивающая проход трактора без повреждения ветвей. В интенсивных садах практикуется залужение свободной части междурядий многолетними травами, благодаря чему создается технологическая основа для передвижения рабочих машин и транспортных агрегатов. Приствольные полосы периодически обрабатывают, так как здесь расположена основная часть корневой системы деревьев. В зависимости от вида обработки сорную растительность удаляют механически, с помошью гербицидов либо скашивают, не давая ей осеменяться [2, 3, 5].
Рис. 1. Гербииидная штанга для обработки приствольных полос серии ЗУБР НШ «ГЕРБИ 2» (Разработчик и изготовитель - ООО «СелАгро»)
Рабочие органы машин для этих целей при поступательном движении агрегата по свободной части междурядья, должны находиться в ряду плодовых деревьев и «обходить» штамбы при встрече с ними. В существующих конструкциях их размещают со смещением от продольной оси агрегата на отклоняющихся (смещающихся, поворотных) секциях (рис. 1). Такие машины, разработанные без должного обоснования, не обеспечивают качественную обработку приствольных полос, повреждают культурные растения, нерационально расходуют ресурсы.
Цель исследований - уменьшение площади поверхности огрехов в обработке приштамбовой зоны. Рассмотрим схему обхода отклоняющейся секцией рабочих органов штамба или опорного столба (опоры) прямоугольного сечения (рис. 2).
Можно выделить несколько этапов движения [1]. До встречи с препятствия-
9 ш
ми секция длинои / движется вдоль ряда со скоростью а, равной поступательной скорости машины. Ось А удалена на расстояние а от линии ряда. При встрече с опорой секция отклоняется и скользит по ней. На втором этапе ось поворота
&
продолжает движение со скоростью а вдоль ряда, а наружный край секции скользит по опоре. На третьем этапе секция совершает сложное движение: посту-
,9
пателыю движется вместе с машинои вдоль ряда со скоростью а и поворачивается в исходное положение вокруг шарнира А под действием исполнительного механизма (пружины, гидроцилиндра и т.п.).
Общая площадь поверхности слагается из шести участков (рис. 3).
У
К
Л
Л
\
у
5..
5;
Рис. 2. Схема обхода отклоняющейся секцией опорного столба
Рис. 3. Составляющие площади поверхности огреха при обходе прямоугольной опоры
На первом участке площадью происходит повторная обработка. На втором и третьем участках, площадью 1<2 и /-з нарушение равномерности обработки происходит из-за отклонения секции от нормального положения. Четвертый F4 и пятый Рз участки остаются в зоне недосягаемости рабочих органов. Шестой участок обрабатывается неравномерно из-за быстрого поворота секции в исходное положение.
Площадь поверхности отдельного участка огреха [4]:
= 0,5/2 {К - 2ф|^(г/2 + я/4]]+ }
К2 =0,5&-/2л/1-£2
(1) (2)
>
/ч = 0,1Р(0,9-/с),
/7 = 0,75/2(1 - /г}\/1 - к'
И =К + А/2 л/1 - к
(3)
(4)
(5)
(6)
где у*= агссоз(а//) - конечное положение секции в момент совпадения ее крайней точки с точкой упора, рад; к = а/1- параметр.
Общая площадь поверхности огреха равна сумме площадей составляющих:
Уравнения (1)-(6) показывают, что площадь огреха при обходе штамба или опорного столба зависит от длины отклоняющейся секции и положения ее оси поворота относительно линии ряда.
Результаты расчетов площади поверхности огреха в относительных единицах представлены на рис. 4 в виде изменения общей площади поверхности огреха в зависимости от удаления оси поворота отклоняющейся секции от линии ряда, выраженного величиной к= а/1.
Г>/1:2.5
1.5
ч. 7
>■-< —. — 2
0.5
О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 к Рис. 4. Площадь поверхности огреха при обходе опоры: 1 - общая; 2 - за исключением ^
В целом площадь поверхности огреха у штамба уменьшается более чем в 2,7 раза при изменении к от 0,1 до 0,9.
Сравним заданную площадь обрабатываемой полосы с площадью поверхности огреха, рассмотрев несколько вариантов длины поворотной секции в зависимости от ширины обрабатываемой полосы (рис. 5), например: 1) 1\=Ъ\ 2) Ь=0,5Ь, 3) /з=0,25Ь. Примем шаг посадки деревьев: 1) ¿1=0,5Ь, 2) Ьа=Ь, 3) Ьз=1,5Ь, 4) Ы=2,0Ь, где / -длина поворотной секции, м; Ъ - ширина обрабатываемой полосы, м; I - шаг посадки деревьев в ряду, м.
Рис. 5. Анализу площади поверхности огреха в зависимости от ширины обрабатываемой полосы (Ь), шага посадки (Ь) и длины отклоняющейся секции (I)
Определим площадь поверхности у каждого дерева в зависимости от длины поворотной секции и шага посадки деревьев при постоянной ширине обрабатываемой полосы.
Вариант 1. Ширина обрабатываемой полосы равна длине поворотной секции [Ь=1). Ряд обрабатывается за один проход. Обрабатываемая площадь поверхности (Щ около каждого дерева составляет при заданном шаге посадки: И = ЬЬ\ = 0,5Р; П2= ЬЬг= Р; Яз = ЬЬ3 = 1,5Р; Я4 = ЪЫ=2,0Р.
Вариант 2. Ширина обрабатываемой полосы Ъ = 21. Ряд обрабатывается с двух сторон. Обрабатываемая площадь поверхности (Щ у штамба от каждого прохода составляет: Пь = 0,5ЬЬ]= Р, Пь= 0,ЪЫа = 2Р; П? = 0,5ЬЬз= ЗР; ГЬ= 0,5ЬЫ = 4 Р.
Вариант 3. Обрабатываемая полоса Ь = 41. Ряд обрабатывают с двух сторон. Обрабатываемая полоса площадью поверхности [Щ у штамба каждого дерева в пересчете на длину поворотной секции составит при различном шаге посадки: Я9 = 0,5ЬЬ1 = 4Р; Пю = 0,5Ыа = 8Р; Пи = 0,5ЬЬ3 = 12Р; ПХ2 = 0,5Ы4 = 16Р. Расчеты значений площади поверхности огреха у штамба в долях от площади обрабатываемой полосы в зависимости от конструкции отклоняющейся секции рабочих органов, шага посадки и показателя к представлены на рис. 6. Они наглядно представляют влияние технологических условий и конструктивных параметров отклоняющейся секции на соотношение площадей поверхности огреха и заданной полосы обработки.
Рис. 6. Общая площадь поверхности огреха в долях от площади обрабатываемой полосы: 1 - Ь = 41, Ь = 2Ь; 2 - Ь = 41, Ь = 1,5Ь; 3 - Ъ = 41, Ь = Ь; 4 - Ь = 41, Ь = 0,5Ь (или Ь = 21, Ь = 2Ь); 5-Ь = 21, Ь= 1,5Ь\ б - Ъ = 21, Ь = Ъ (или Ъ = I, Ь = 2Ь)\ 7 - Ь = I, Ь = 1,5Ь; 8 - Ь = 21, Ь = 0,5Ь (или Ь = I, Ь = Ь)
Анализ полученных результатов показывает, что рабочие органы, обрабатывающие приствольную полосу за два прохода, снабженные отклоняющимися секциями в половину ширины захвата, образуют полный огрех у штамба величиной 4,7...26,0 % площади обрабатываемой полосы при шаге посадки L, равном 2Ь и Ъ (Ь - ширина обрабатываемой полосы).
Более длинные отклоняющиеся секции образуют значительно больший огрех, особенно в загущенных посадках. Например, огрех в насаждениях с шагом посадки L = 1,5Ъ достигает уже 69,3 % площади обрабатываемой полосы даже за два прохода. А секции, обрабатывающие ряды за один проход, в загущенных насаждениях вообще не пригодны для использования из-за нарушения технологического процесса и образования сплошного огреха по всей длине обрабатываемого ряда.
Величина огреха у штамба при обработке приствольной полосы отклоняющимися секциями рабочих органов зависит от длины отклоняющейся секции и положения оси ее поворота относительно линии ряда. Наиболее рациональной является обработка приствольных полос сада за два смежных прохода рабочими органами с короткими отклоняющимися секциями, обеспечивающими компенсацию неточностей вождения и посадки деревьев в ряду.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бросалин, В.Г. Исследование садовой гербицидной штанги для обработки приствольных полос [Текст] / В.Г. Бросалин, А.И. Завражнов, К.А. Манаенков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 10. - С. 8-11.
2. Завражнов, А.И. Комплекс машин для маточников вегетативно размножаемых подвоев и интенсивного сада [Текст] / А.И. Завражнов, К.А. Манаенков, В.Ю. Ланцев [и др.] // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 1. - С. 49-52.
3. Завражнов, А.И. Ресурсосберегающая технология ухода за почвой в многолетних насаждениях [Текст] / А.И. Завражнов, К.А. Манаенков, В.В. Миронов, В.Ю. Ланцев // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. -2008. - № 2. - С. 17-18, 97.
4. Завражнов, А.И. Совершенствование конструкции гербицидной штанги для обработки приствольных полос в саду [Текст] / А.И. Завражнов, К.А. Манаенков, В.Г. Бросалин // Вестник Челябинского государственного агроинженерного университета. - 2008. - № 52. - С. 66-70.
5. Завражнов, А.И. Совершенствование машин для ухода за садами [Текст] / А.И. Завражнов, К.А. Манаенков, В.Ю. Ланцев [и др.] / / Техника в сельском хозяйстве. - 2009. -№ 6. - С. 52-54.
REFERENCES
1. Brosalin V.G., Zavrazhnov A.I., Manaenkov К.А. Issledovanie sadovoj gerbicid-noj shtangi dlya obrabotki pristvol'nyh polos, Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva [Investigation garden herbicide rod treatment fluid bands], 2009, No 10, pp. 8-11 (Russian).
2. Zavrazhnov A.I., Manaenkov K.A., Lancev V.YU. i dr. Kompleks mashin dlya matochnikov vegetativno razmnozhaemyh podvoev i intensivnogo sada [Complex of machines for queen cells vegetatively propagated rootstocks and intensive garden], Dostizheniya nauki i tekhniki APK, 2009, No 1, pp. 49-52 (Russian).
3. Zavrazhnov A.I., Manaenkov K.A., Mironov V.V., Lancev V.YU. Resursos-beregayushchaya tekhnologiya uhoda za pochvoj v mnogoletnih nasazhdeniyah [Resource-saving technology in the care of the soil of perennial plantations], Vestnik Rossijskoj akademii sel'skohozyajstvennyh nauk, 2008, No 2, pp. 17-18, 97 (Russian).
Технолог
4. Zavrazhnov A.I., Manaenkov K.A., Brosalin V.G. Sovershenstvovanie kon-strukcii gerbicidnoj shtangi dlya obrabotki pristvol'nyh polos v sadu [mproving the design of the bar herbicidal treatment fluid bands in the garden], Vestnik CHelyabinskogo gosudarstvennogo agroinzhenernogo universiteta, CHelyabinsk: Izd-vo CHGAU, 2008, No 52, pp. 66-70 (Russian).
5. Zavrazhnov A.I., Manaenkov K.A., Lancev V.YU. i dr. Sovershenstvovanie mashin dlya uhoda za sadami [Improving machines for the care of gardens], Tekhnika v sel'skom hozyajstve, 2009, No 6, pp. 52-54 (Russian).
