CC BY
8
УДК 631.3
АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГРЕБНЕВИДНОГО ПОЧВЕННОГО ФОНА С ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫМ ПО СЛОЯМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД РАЗВИТИЕ КАРТОФЕЛЯ В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
СЕМЕНОВ Д. О.,
аспирант ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» ШАРДИНА Г.Е.,
кандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».
МАРЧЕНКО А.П.,
кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».
НЕСТЕРОВ Е.С.,
кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»
Реферат. Известное определение Саратовской области как зоны рискованного земледелия в связи с существующими в данном регионе почвенно-климатическими условиями обуславливает необходимость при создании технологий и машин по возделыванию сельскохозяйственных культур учета представленной в области географической специфики, что не является исключением для картофелеводческой отрасли областного аграрного производства. Разрабатываемые технологические приемы и технические средства для подготовки почвенной среды под возделывание картофеля должны при своей реализации обеспечивать максимально возможную для растений в имеющихся производственных условиях оптимальность воздушно-водного и питательного режимов, что в свою очередь требует всестороннего анализа совокупности биологических особенностей растений картофеля в сопряжении с природно-климатическими факторами зоны возделывания. Авторы спроектировали способ подготовки почвенной зоны под развитие картофеля и устройство для его осуществления. Аналитическое рассмотрение созданного устройства выявило пути улучшения выполнения технологического процесса подготовки почвы к возделыванию картофеля результатом чего явилась разработка схемы агрегата для формирования гребневидного почвенного фона с дифференцированным по слоям распределением минеральных удобрений под развитие картофеля в Саратовской области.
Ключевые слова: Саратовская область, картофель, минеральные удобрения, оптимальное распределение, рыхлительная лапа-удобритель, нож-удобритель, вертикальная фреза
AGGREGATE FOR SURFACE BACKGROUND FORMING WITH THE DIFFERENTIATED BY THE LAYER DISTRIBUTION OF MINERAL FERTILIZERS FOR POTATOES DEVELOPMENT IN THE SARATOV REGION
SEMENOV D^.,
postgraduate, Federal State Budgetary Educational University of Higher Education "Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov"
SHARDINA G.E.,
Ph.D., prof., Federal State Budgetary Educational University of Higher Education "Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov"
MARCHENKO A.P.,
Ph.D., Assistant Professor, Federal State Budgetary Educational University of Higher Education "Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov"
NESTEROV E.S.,
Ph.D., Assistant Professor, Federal State Budgetary Educational University of Higher Education "Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov"
Essay. The well-known definition of the Saratov region as a zone of risky farming in connection with the soil and climatic conditions existing in the region makes it necessary to create technologies and machines for growing agricultural crops in the field of geographic specificity, which is no exception for the potato industry of regional agricultural
production. Developed technological methods and technical means for preparing the soil environment for the cultivation of potatoes should, in its implementation, ensure the optimality of the air-water and nutrient regimes as possible for plants in the existing production conditions, which in turn requires a comprehensive analysis of the biological features of potato plants in conjunction with natural climatic factors of the cultivation zone. The authors designed a method for preparing the soil zone for the development of potatoes and a device for its implementation. Analytical consideration of the device created revealed ways to improve the performance of the technological process of preparing the soil for potato cultivation, which resulted in the development of a scheme of the aggregate to form a comb-like soil background with a differentiated distribution of mineral fertilizers for the development of potatoes in the Saratov region.
Keywords: Saratov region, potatoes, planting depth, mineral fertilizers, optimal distribution, ripper fertilizer, fertilizer knife, vertical milling cutter.
Введение. Известное определение Саратовской области как зоны рискованного земледелия [1 - 5] в связи с существующими в данном регионе почвенно-климатическими условиями обуславливает необходимость при создании технологий и машин по возделыванию сельскохозяйственных культур учета представленной в области географической специфики, что не является исключением и для картофелеводческой отрасли областного аграрного производства. Разрабатываемые технологические приемы и технические средства для подготовки почвенной среды под возделывание картофеля должны при своей реализации обеспечивать максимально возможную для растений в имеющихся производственных условиях оптимальность воздушно-водного и питательного режимов, что в свою очередь требует всестороннего анализа совокупности биологических особенностей растений картофеля в сопряжении с природно-климатическими факторами зоны возделывания. Проведенный коллективом авторов данный анализ позволил спроектировать способ подготовки почвенной зоны под развитие картофеля и устройство для его осуществления. Аналитическое рассмотрение созданного устройства выявило пути улучшения выполнения технологического процесса подготовки почвы к возделыванию картофеля результатом чего явилась разработка схемы агрегата для формирования гребневидного почвенного фона с дифференцированным по слоям распределением минеральных удобрений под развитие картофеля в обозначенном регионе Российской Федерации.
Саратовская область, которая согласно итогам последних лет, является по показателям потребления картофеля одним из передовых регионов Российской Федерации [6] имеет при этом относительно низкий уровень развития индустриального картофелеводства, несмотря на значительные ресурсы земельных угодий сельскохозяйственного назначения.
Одной из причин сложившейся ситуации в данной сфере регионального аграрного производства выступают сложности возделывания картофеля на тяжелых, имеющих высокую степень уплотняемости почвах в склонных к засушливости в летнее время климатических условиях. Природно-почвенные особенности области делают применение повсеместно используемых традиционных технологий и технических средств по выполнению операций возделывания данной сельскохозяйственной культуры не целесообразным для получения приемлемого для развития настоящей региональной отрасли сельского хозяйства уровня рентабельности, что, в свою очередь, вытекает в актуальность поиска технологических и тех-
нических решений, способных вывести положение промышленного картофелеводства Саратовской области как низкоэффективной отрасли регионального сельского хозяйства в позицию, предполагающую устойчивую тенденцию ее прогресса с получением приемлемых для рынка урожаев качественного товарного картофеля.
К числу фундаментальных операций по выращиванию картофеля следует отнести подготовку почвенной среды под развитие культурных растений, что включает в себя и как собственно нужную для формирования клубней обработку почвы, где обеспечивается требующийся механический состав последней и внесение удобрений, что предполагает организацию питательного режима для последующего развития растений картофеля. При этом, в подготовке, нацеленной на получение достойного урожая картофеля при его надлежащем качестве, должны находить свое отражение обоснованность практикуемых видов обработки почвы, рациональность применяемых на полях возделывания технологий внесения в почву удобрений, питательные вещества которых должны быть легкодоступны развивающимся культурным растениям [7].
Материал и методика исследования. В течение 2016-2017 гг. выполненные коллективом авторов соответствующие исследования [8] в русле возможности обеспечения в почвенно-климатических условиях Саратовской области максимально возможного оптимального порядка почвенной среды при ее подготовке к возделыванию картофеля позволили разработать способ подготовки почвенной зоны под развитие картофеля и устройство для его осуществления [9].
Результаты исследования. Предложенная схема устройства в действительность требует детального анализа конструктивных и функциональных особенностей устройства в целом и его рабочих органов в отдельности, их взаимного расположения в процессе выполнения рабочего процесса, предусмотрение для достижения оптимальности осуществления разработанного способа подготовки почвы под возделывание клубней необходимых регулировок и их исполнительных механизмов.
Одной из особенностей компоновки своих рабочих органов, которые можно разделить на нижний и верхний ярусы, анализируемое устройство имеет расположение ножей-удобрителей 1 (рисунок 1) вне зоны падения приподнятого поверхностями 2 башмака с расположенными на этих поверхностях треугольными рыхлительными выступами 3 пласта почвы, что исключает участие данного процесса падения разрыхленной почвы в перемешивании в вертикальном направлении вносимых ножа-
ми-удобрителями 1 минеральных удобрений. В результате примененной на устройстве позиции ножей-удобрителей 1 внесенные через туконаправительные пластины 4 минеральные удобрения перемешиваются с почвой и распределяются по ее объему ножами почвообрабатывающих вертикальных фрез 5 только в горизонтальном направлении, группируясь в объеме обработанной почвы в виде лент, что, в свою очередь, является отклонением от обозначенного в ранее проведенных исследованиях [6 - 10] оптимального для возделывания картофеля распределения туков в почве и снижает эффективность внесенных минеральных удобрений, а, следовательно и урожайность картофеля [11].
Вместе с тем, компоновка ножей-удобрителей 1 (рисунок 2) своей продольной осевой линией на оси вращения вертикальных почвообрабатывающих фрез 2 усложняет конструкцию и ухудшает надежность работы конических редукторов привода фрез 2.
Помимо возникновения сложности конструктивного исполнения и снижения надежности работы редукторов, размещение ножей-удобрителей 1 (рисунок 3, а) своей продольной осевой линией на оси вращения вертикальных почвообрабатывающих фрез своим более существенным негативным отражением будет иметь возможность обеспечения при осуществлении технологического процесса распределения вносимых ножами-удобрителями 1 туков только однократного по ходу движения работающего устройства и определенное направлением и скоростью вращения каждой из вертикальных фрез воздействие со стороны совершающего
поступательно-вращательное движение ножа 2 вертикальной почвообрабатывающей фрезы на внесенную в процессе движения устройства ножом-удобрителем 1 полосу минеральных удобрений в общем объеме подготавливаемой устройством для развития растений картофеля почвенной зоны, что не позволит качественно перемешать и распределить в подготавливаемой для клубней почвенной среде минеральные удобрения в горизонтальном направлении.
В целом, примененная на устройстве компоновка ножей-удобрителей по отношению к другим рабочим органам устройства делает низким потенциальное качество перемешивания с обрабатываемой почвой и распределения в последней вносимых минеральных удобрений по объему обработанного почвенного пласта в его вертикальном и горизонтальном направлениях.
Кроме обозначенных недостатков по компоновке ножей-удобрителей, расположение режущей кромки ножей почвообрабатывающих вертикальных фрез по центру ножа будет производить следующее: при вхождении ножей в послойные ленты внесенных ножами-удобрителями минеральных удобрений, часть удобрений, которая будет оказываться на стороне внешней грани от режущей кромки ножей будет отталкиваться данной внешней гранью режущей кромки за пределы зоны активного, за счет поступательно-вращательного движения ножей, воздействия вертикальных почвообрабатывающих фрез, что также снизит качество перемешивания и распределения в обрабатываемой устройством почве минеральных удобрений, а, следовательно, уменьшает урожайность картофеля.
2 Кща ищ|а 11рНИ(ШН1 ОГО ШИОЧИМИ'Н
ры*лнт1мьн<^),дтерн|1'льн1жла|ты почвы
Рисунок 1 - Схема обозначения зоны схода почвы с рабочего органа нижнего яруса устройства для подготовки почвенной зоны под развитие картофеля: 1 - ножи-удобрители; 2 - поверхности рыхлительно-удобрительной лапы; 3 - треугольные рыхлительные выступы; 4 - туконаправительные пластины; 5 - вертикальные почвообрабатывающие фрезы
вращательное движение ножен почвообрабатывающих фрез
Рисунок 2 - Схема компоновки рабочих органов верхнего яруса устройства:
1 - нож-удобритель; 2 - вертикальная почвообрабатывающая фреза; 3 - конический редуктор; 4 - полый вал с конической ведомой шестерней
а) б)
Рисунок 3 - Схема распределения удобрений в горизонтальном направлении при различном положении ножа-удобрителя относительно вертикальной почвообрабатывающей фрезы (вид сверху): а - распределение туков при однократном воздействии фрезы; б - распределение туков при двукратном воздействии фрезы; 1 - нож-удобритель; 2 - нож вертикальной почвообрабатывающей фрезы
Так же при осуществлении привода почвообрабатывающих вертикальных фрез от опорно-двигательных колес устройства на тяжелых, обладающих высоким сопротивлением обработке, почвах качество обработки и сопряженных с почвообработкой процессов перемешивания и распределения фрезами вносимых ножами-удобрителями минеральных удобрений будет ухудшаться с возрастанием сопротивления почвы вследствие возникновения проскальзывания опорно-двигательных колес по опорной поверхности почвы из-за высокой, связанной от фрез с колесами нагрузкой.
Учитывая произведенный анализ конструктивных и функциональных особенностей существующего в качестве изобретения устройства и опираясь на обосновании возможных решений устранения выявленных в ходе данного исследования недостатков анализируемого устройства, коллективом авторов через призму поч-венно-климатических условий определенного региона Российской Федерации предлагается следующая схема агрегата для формирования гребневидного почвенного фона с дифференцированным по слоям распределением минеральных удобрений под развитие картофеля в Саратовской области (рисунок 4).
режущая кромки нижи
Рисунок 4 - Схема агрегата для формирования гребневидного почвенного фона с дифференцированным по слоям распределением минеральных удобрений под развитие картофеля в Саратовской области: 1 - рама; 2 - бункер для минеральных удобрений; 3 - дозирующие устройство; 4 - вентилятор; 5 - клинообразная стойка; 6 - лемеха; 7 - долото; 8 - отвальные поверхности; 9 - треугольные рыхлительные выступы; 10 - тукорассеиватель; 11 -ножи-удобрители; 12 - туконаправительные пластины; 13 - почвообрабатывающие вертикальные фрезы; 14 - дисковые окучники
Агрегат для формирования гребневидного почвенного фона с дифференцированным распределением минеральных удобрений под развитие картофеля содержит раму 1 с опорно-приводными колесами, бункер 2 для минеральных удобрений с имеющим привод от опорно-приводных колес агрегата дозирующим устройством 3, вентилятор 4, клинообразную стойку 5, на которой установлен башмак с лемехами 6, долотом 7 и отвальными поверхностями 8, образующими увеличивающийся по направлению движения треугольный свод, где сверху установлены имеющие свое продолжение в виде зубьев за отвальными поверхностями 8 треугольные рыхлительные выступы 9, а внутри свода под тукопроводом установлен тукорассеиватель 10, связанный с дозирующим устройством 3 и вентилятором 4 соединительными магистралями.
В зоне схода почвенного пласта с отвальных поверхностей 8 башмака и установленных сверху этих поверхностей треугольных рыхлительных выступов закреплены два ножа-удобрителя 11, имеющие в нижней почвозаглубляющейся задней по направлению движения своей части боковой срез, в овальное отверстие которого установлены на разных уровнях и на минимальную вверху и максимальную внизу глубину внутрь ножа туконаправительные пластины 12. При этом ножи-удобрители 11 связаны с бункером 2 минеральных удобрений и дозирующим устройством 3 соединительными магистралями.
За ножами-удобрителями 11 на одноименных по ходу их движения осевых линиях на раме 1 установлены две почвообрабатывающие вертикальные фрезы 13, которые осуществляют свой привод от вала отбора мощности трактора (не показан на фигуре) и имеют на своих ножах расположение режущей кромки на наибо-
лее удаленном от оси вращения фрезы 13 краю полотна ножа.
После почвообрабатывающих вертикальных фрез на раме 1 закреплены дисковые окучники 14.
Агрегат работает следующим образом. В бункер 2, установленный на раме 1 с опорно-приводными колесами, засыпают минеральные удобрения. Туконаправительные пластины 12 установливают на минимальную вверху и максимальную внизу глубину внутрь ножа-удобрителя 11. Затем от движителя агрегат приводится в движение. При установившемся движении лемеха 6 и долото 7, подрезают в горизонтальной плоскости нижний пласт почвы, который затем попадает на наклонные к направлению движения отвальные поверхности 8 башмака с установленными на ней треугольными рых-лительными выступами 9, проходя по которым структура нижнего обрабатываемого слоя почвы становится рыхлой и мелкокомковатой. Пройдя поверхность башмака 8, за счет того, что треугольные рыхлительные выступы 9 имеют свое продолжение за его поверхностью в виде зубьев, структурированная почва частично осыпается вниз в промежутки между рыхлительными выступами 9, а частично после схода с них. Это обеспечивает лучшее перемешивание почвы с минеральными удобрениями, сходящими с тукорассеивателя 10, который за счет своей поверхности направляет их на осыпающуюся с башмака 8 почву. При этом большая часть удобрений, поступающая из бункера 2 через дозирующее устройство 3 по соединительным магистралям, увлечется на нижний уровень обрабатываемого слоя с постепенным уменьшением их содержания выше нижнего уровня.
Смонтированные в зоне схода почвенного пласта с отвальных поверхностей 8 башмака ножи-удобрители
11 вносят минеральные удобрения, поступающие из бункера 2 через дозирующее устройство 3 и соединительные магистрали под действием потока воздуха от вентилятора 4, в обрабатываемый верхний слой почвы на различных его уровнях посредством туконаправи-тельных пластин 12. При этом, за счет того, что ножи-удобрители 11 вносят удобрения в спадающую с отвальных поверхностей 8 башмака почву улучшается их перемешивание и распределение в вертикальном направлении.
Вертикальные фрезы 13 перемешивают внесенные ножами удобрителями 11 удобрения с почвой, и за счет направления своего вращения навстречу друг другу со стороны дисковых окучников 15 перемещают большую их часть в горизонтальной плоскости к центру формируемого окучниками 15 гребня. В результате образуется гребень, который имеет оптимальное для возделыва-
ния в нем картофеля размещение минеральных удобрений с качественным их перемешиванием и распределением по обработанному агрегатом объему почвенного пласта.
Вывод. Разработан способ подготовки почвенной зоны под развитие картофеля, который включает в себя обработку почвы, обеспечивающую необходимый механический состав последней и внесение удобрений, что предполагает организацию питательного режима для последующего развития растений картофеля. Обоснована схема агрегата для подготовки почвы под возделывание картофеля. Разработано устройство подготовки почвенной зоны под развитие картофеля, которое позволило существенно улучшить выполнение технологического процесса подготовки почвы к возделыванию картофеля.
Список использованных источников
1. Картофель: Потенциал зоны рискованного земледелия [Электронный ресурс]: Режим доступа: https: // www.saratovne2ws.ru/newspape / article /2016/12/21/potencial-zony-riskovannogo-zemledeliya/ (21.01.2018)
2. Только орошение может вывести Саратовскую область из зоны рискованного земледелия [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.business-vector.info/vyacheslav-kitajchik-tol-ko-oroshenie-m/ (06.07.2017)
3. Приволжская оросительная система: Живой журнал в картинках [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://e-strannik.livejournal.com/340634.html. (19.12.2017)
4. Потенциал зоны рискованного земледелия [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://saratov.bezformata.ru/listnews/potentcial-zoni-riskovannogo-zemledeliya/53436570. (08.09.2017)
5. Особенности сельскохозяйственного природоиспользования Саратовской области [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://www.scienceforum.ru/2014/592/1448. (13.12.2017)
6. Картофель: Саратовская область - рынок сбыта, а не производитель [Электронный ресурс]: Бизнес-вектор: Агентство деловых новостей. Режим доступа: http://www.business-vector.info/?p=32611. (07.02.2018)
7. Солоничкин В. Оптимизация минерального питания картофеля // Картофельная система. - 2010. - № 4. - С. 20-22.
8. Построение фона почвы для возделывания картофеля / Д.О. Семенов, Г.Е. Шардина, А.П. Марченко, Е.С. Нестеров // Научное обозрение. 2016. - № 9. - С. 38 - 39.
9. Обоснование схемы агрегата для подготовки почвы под возделывание картофеля в Саратовской области / Д.О. Семенов, Г.Е. Шардина, А.П. Марченко, Е.С. Нестеров // Научное обозрение. - 2016. - № 11. - С. 133 - 137.
10. Способ подготовки почвенной зоны под развитие картофеля и устройство для его осуществления // Патент 2629283 Российская Федерация, МПК А 01 B 79/02, А 01 С 21/00, А 01 B 49/06, А 01 В 13/02, А 01 В 13/14, А 01 В 33/06.
11. Пигорев И.Я., Засорина Э.В. Технологические приемы возделывания картофеля // Аграрная наука. - 2005. -№ 8. - С. 19-23.
List of sources used
1. Potato: The potential risk farming zone [Electronic resource]: Access: https: // www.saratovne2ws.ru/newspape / article / 2016/12/21 / potencial-zony-riskovannogo-zemledeliya / (21.01.2018)
2. Only irrigation can deduce the Saratov region of risk farming zone [Electron resource]: Access: http://www.business-vector.info/vyacheslav-kitajchik-tol-ko-oroshenie-m/ (06.07.2017)
3. Privolzhskaya irrigation system: Live magazine in pictures [Electronic resource]: Access mode: https://e-strannik.livejournal.com/340634.html. (12/19/2017)
4. The potential risk farming areas [electronic resource]: Access: http://saratov.bezformata.ru/listnews/potentcial-zoni-riskovannogo-zemledeliya/53436570. (08/09/2017)
5. Peculiarities of agricultural nature management in the Saratov region [Electronic resource]: Access mode: https://www.scienceforum.ru/2014/592/1448. (12/13/2017)
6. Potatoes: Saratov region - market, not producer [Electronic resource]: Business vector: Agency of business news. Access mode: http://www.business-vector.info/?p=32611. (07/02/2018)
7. Solonichkin V. Optimization of the mineral nutrition of potatoes // Potato system. - 2010. - No. 4. - P. 20-22.
8. Construction of a background of soil for cultivation of a potato / D.O. Semenov, G.E. Shardina, A.P. Marchenko, E.S. Nesterov // Scientific Review. 2016. - No. 9. - P. 38 - 39.
9. Substantiation of the scheme of the aggregate for soil preparation for cultivation of potatoes in the Saratov Region / D.O. Semenov, G.E. Shardina, A.P. Marchenko, E.S. Nesterov // Scientific Review. - 2016. - No. 11. - P. 133 - 137.
10. The method of preparing potato soil zone under development and device for its implementation // Patent 2629283 Russian Federation, IPC A 01 B 79/02, A 01 C 21/00, A 01 B 49/06, A 01 B 13/02, A 01 B 13/14, A 01 B 33/06.
11. Pigorev I.Y., Zasorina E.V. Technological methods of potato cultivation // Agrarian science. - 2005. - №. 8. - Р. 19-23.
