CC BY
13
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 3 (83)
the provision of an effective soil cultivation process. The design, kinematic and technological parameters of the operation of rotary agricultural machines significantly affect the energy intensity and quality of the tillage process. The purpose of the study is the substantiation of power loads acting on the developed combined rotary two-disc working body. The experiments were carried out on the installation, which includes the working body, the power unit, the regulatory and control part. The structural and circuit diagram of the installation is considered. To build the analytical dependences of the work of a two-disk rotary working body, the actions of the forces for the passive and active disc are considered separately, and analytical dependencies for the joint work of the disks are developed. The power loads acting on the developed combined rotary two-disc working body are substantiated. Kinematic and structural parameters were determined at which the furrow bottom flatness is observed up to 80 %. Justified by the decrease in the specific energy consumption of milling compared to serial machines by 11 - 17 %.
Key words: soil, processing, rotary machine, working body.
-♦-
УДК 631.31:631.43(470.63)
Энергетические показатели крошения почвы при обработке в пропашном звене севооборота в зоне Центрального Предкавказья
Ю.А. Кузыченко, д-р с.-х. наук
ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ
Операции по основной обработке почвы, выполняемые орудиями отвального и безотвального типов, характеризуются как показателем удельных энергозатрат на формирование определённого структурного состава почвы на единицу площади поверхности агрегатов, так и удельными топливными затратами, связанными с изменением глубины обработки почвы и с изменяющейся влажностью пахотного слоя. Тяговые испытания плугов с различными типами отвалов и ряда безотвальных орудий при глубине обработки 20 - 22 см и 25 - 27 см, а также при различной влажности пахотного слоя, проведены на чернозёме обыкновенном среднесуглинистом в агрегате с трактором Т-150К, оборудованным установкой ЭМА-ПМ. По результатам испытаний и расчётов снижение удельной мощности на крошение почвы при обработке стойками СибИМЭ в сравнении со вспашкой с культурными отвалами составило 22 и 26 % при влажности почвы 14 и 19,5 % соответственно. При увеличении глубины обработки до 25 - 27 см удельный расход топлива повысился в среднем по видам обработки на 1,6 кг/га, при меньшем среднем его расходе при обработке безотвальными орудиями на 3,9 кг/га в сравнении со вспашкой. При влажности пахотного слоя почвы 18,5 % отмечается меньший средний расход топлива (14,5 кг/га) при обработке отвальными и безотвальными орудиями, наиболее значимое снижение по расходу топлива в сравнении с отвальной вспашкой отмечается при обработке плоскорезом - 9,9 кг/га и безотвальными стойками типа «Параплау» - 6,5 кг/га.
Ключевые слова: энергетические показатели, обработка почвы, крошение пласта, пропашное звено, Центральное Предкавказье.
При работе агрегатов, выполняющих операции по основной обработке почвы орудиями отвального и безотвального типов, удельные энергозатраты на формирование структурно-агрегатного состава почвы на единицу площади поверхности разделов почвенных агрегатов зависят от различных агрофизических условий обрабатываемого слоя почвы [1 - 3]. При рассмотрении удельного расхода топлива почвообрабатывающими агрегатами как одного из элементов энергозатрат установлено, что увеличение глубины обработки почвы приводит к повышению топливных затрат [4, 5].
По данным нормативных материалов, увеличение удельного расхода топлива пахотным агрегатом Т-150К + плуг ПЛН-5-35 с изменением глубины основной обработки от 20 - 22 до 27 - 30 см для разных групп норм на пахотные работы (IV - VII) составляет 27,7 - 26,5 % [6]. При этом тяговое сопротивление орудий, а соответственно и удельный расход топлива напрямую связаны с влажностью почвы, находящейся в
упругопластичном или вязкопластичном состоянии [7, 8].
Цель исследования - оценка удельных энергозатрат на формирование структурного состава почвы и топливных затрат при основной обработке почвы орудиями отвального и безотвального типов под пропашные культуры в зависимости от глубины обработки и влажности пахотного слоя почвы.
Материал и методы исследования. Тяговые испытания и расчёты по оценке удельных энерго-и топливных затрат при основной обработке под кукурузу на зерно различными почвообрабатывающими орудиями отвального и безотвального типов проводились на опытном полигоне ФГБНУ «Ставропольский НИИСХ». Почва: чернозём обыкновенный среднесуглинистый, гумус в обрабатываемом слое почвы - 2,7 %, подвижный фосфор - 20,6 мг/кг, обменный калий - 208 мг/кг. Диапазон влажности обрабатываемого слоя почвы при испытаниях равен 14 - 24 %. Испытания про-
водились агрегатом в составе трактора Т-150К, оборудованного электронной установкой ЭМА-ПМ, с орудиями: плугом с различными типами отвалов, плоскорезом-глубокорыхлителем, безотвальными орудиями с чизельными стойками, стойками СибИМЭ и «Параплау» при глубине обработки 20 - 22 и 25 - 27 см. Площадь поверхности разделов определяли по формуле:
„ а1 а2 а Л /1Ч
Sp = 0,02261 — +-+... + — I, (1)
^ D1 D2 D)
где а1... а - содержание частиц определённого диаметра, %;
DL.. D - диаметр частиц, см.
Зная тяговую мощность трактора и суммарную площадь поверхности разделов образующихся комков, рассчитывали удельный расход мощности на единицу поверхности разделов комков почвы по формуле:
Бр = N / g, (2)
где g - удельный расход мощности на 1 м2 поверхности разделов, образующихся комков, кВт/м2;
N - тяговая мощность трактора, кВт;
Бр - площадь поверхности разделов комков,
м2..
Результаты исследования. Установлено снижение удельной мощности на крошение почвы при влажности 14 % при обработке стойками СибИМЭ и «Параплау» в сравнении со вспашкой с культурными отвалами на 22 и 20 %. При повышении влажности пахотного слоя почвы до 19,5 % отмечалось меньшее значение удельной мощности при обработке стойками СибИМЭ и чизельными стойками плуга ПЧ-4,5 на 0,15 и 0,14 кВт/м2 в сравнении со вспашкой (табл. 1).
Тяговые испытания орудий на различных глубинах основной обработки почвы с расчётом
удельных показателей расхода топлива показали значимое возрастание этих показателей с увеличением глубины обработки различными орудиями от 20 - 22 до 25 - 27 см на 1,6 кг/га. При этом отмечалось существенное снижение средних значений удельного расхода топлива при обработке чизельным плугом (- 4,5 кг/га) и стойками типа «Параплау» (-5,9 кг/га) в сравнении со вспашкой при практически равных затратах при обработке стойками СибИМЭ (табл. 2).
В процессе основной обработки почвы при различной влажности пахотного слоя установлено значимое увеличение удельного расхода топлива при обработке плугом с винтовыми отвалами (+5,4 кг/га) и снижение средних значений при обработке чизельным плугом (- 4,3 кг/га), плоскорезом (-9,9 кг/га) и стойками типа «Параплау» (-6,5 кг/га) в сравнении с контролем (табл. 3; рис. 1). Не установлено значимых изменений
30
25
20
15
10
/
. V Л- >
/
- Плуг с культурными отвалами
— Плуг с винтовыми отвалами
- Стойки СибИМЭ
-- Чизель ПЧ-4,5
— Плоскорез ПГЗ-3-100
Стойки «Параплау»
13 15 17 19
21 23
25 М, %
Рис. 1 - Удельный расход топлива в зависимости от влажности пахотного слоя почвы (№), кг/га
1. Удельная мощность на крошение почвы при различной влажности пахотного слоя, кВт/м2
5
Орудия основной обработки Влажность пахотного слоя, %
14,0 19,5
тяговая мощность, кВт степень крошения (фракции < 50 мм), % площадь поверхности разделов, м2 удельная мощность, кВт/м2 тяговая мощность, кВт степень крошения (фракции < 50 мм), % площадь поверхности разделов, м2 удельная мощность, кВт/м2
Плуг ПЛН-5-35 с культурными отвалами 58,1 67,2 108,2 0,54 68,6 74,8 120,4 0,57
Плуг ПЛН-5-35 с винтовыми отвалами 60,7 67,0 107,9 0,56 70 68,3 109,9 0,64
Плоскорез ПГ-3-100 60,3 57,6 92,7 0,65 53,1 61,6 99,2 0,54
Чизельный плуг ПЧ-4,5 51,6 58,5 94,2 0,56 52,4 75,9 122,2 0,43
Стойки СибИМЭ 44,3 64,3 103,5 0,42 51,8 77,1 124,1 0,42
Стойки типа «Параплау» 40,4 58,2 93,7 0,43 49,5 58,7 94,5 0,52
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 3 (83)
2. Удельный расход топлива в зависимости от глубины основной обработки почвы, кг/га
Глубина обработки, см (фактор А) Орудия основной обработки (фактор А) Разница средних значений по фактору (В)
плуг с культурными отвалами ПЛН-5-35 (контроль) плуг со стойками СибИМЭ плуг чизельный ПЧ-4,5 плуг со стойками «Параплау»
20 - 22 20,9 19,1 15,2 15 17,5
25 - 27 21,6 21 18,2 15,7 19,1
Разница с контролем (средние), +/- 21,2 - 1,2 - 4,5 - 5,9 + 1,6
НСР05 фактора А = 1,76 кг/га; F^, = 22 > F, = 3,1; НСР05 фактора В = 1,25 кг/га; F^, = 8,1 > FT = 4,3;
3. Удельный расход топлива в зависимости от влажности пахотного слоя почвы, кг/га
Влажность, % (фактор В) Орудия основной обработки почвы (фактор А) Разница средних значений по фактору (В)
плуг с культурными отвалами ПЛН-5-35(контроль) плуг с винтовыми отвалами ПЛН- 5-35 стойки СибИМЭ плуг чизельный ПЧ 4,5 плоскорез ПГ-3-100 плуг со стойками «Параплау»
14,0 21,7 26,5 19,2 16,1 10,6 13,4 17,9
18,4 16,2 22,5 15,3 13,8 8,0 11,3 14,5
19,5 16,4 23,0 15,7 14,0 8,3 11,6 14,8
20,6 18,3 24,3 17,4 14,7 9,0 12,4 16,0
24,0 25,0 28,2 24,0 17,4 11,8 16,1 20,4
Разница с контролем (средние), +/- 19,5 +5,4 - 1,2 - 4,3 - 9,9 -6,5
НСР05 фактора А = 1,8 кг/га; F^ = 68 > Fт = 2,3 НСР05 фактора В = 1,65 кг/га; F^, = 15 > Fт = 2,5
удельного расхода топлива в среднем по всем системам основной обработки при влажности пахотного слоя 18,4 и 19,5 %.
Выводы
1. Установлено снижение удельной мощности на крошение почвы (влажность обрабатываемого слоя 14 и 19,5 %) при обработке стойками Си-бИМЭ в сравнении со вспашкой с культурными отвалами на 22 и 26 % соответственно.
2. Увеличение глубины обработки различными орудиями до 25 - 27 см повысило удельный расход топлива в среднем на 1,6 кг/га, при меньшем среднем его расходе при обработке безотвальными орудиями - на 3,9 кг/га в сравнении со вспашкой с культурными отвалами.
3. Наименьший средний расход топлива (14,5 кг/га) по отвальным и безотвальным об-
работкам установлен при влажности пахотного слоя 18,5 %, при этом наиболее значимое снижение расхода топлива в сравнении с отвальной вспашкой отмечается при обработке плоскорезом - 9,9 кг/га.
Литература
1. Алексеев В.В., Максимов И.И., Сякаев И.В. Энергетическая оценка механического воздействия на почву почвообрабатывающих машин и орудий // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2012. № 3 (28). С. 70- 72.
2. Сироткин В.М., Сироткин В.В. Энергетическая оценка состояния почвы и степени влияния на неё почвообрабатывающей техники // Учёные записки Казанского государственного университета. Т. 150. Серия 4. Казань, 2008. С. 98 - 107.
3. Старовойтов С.И., Старовойтова Н.П., Чемисов Н.Н. О крошении суглинистой почвы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 3. С. 30 - 34.
4. Российская технология обработки почвы и посева на основе собственных конкурентоспособных инновационных машин
/ Н.К. Мазитов, Я.П. Лобачевский, P.C. Рахимов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 7. С. 68 - 70.
5. Энергетическая оценка культур и полевых севооборотов / А.П. Дробышев // Аграрная наука - сельскому хозяйству: III Междунар. науч.-практич. конф.: сб. статей. Барнаул, 2008. Кн. 1. С. 265 - 267.
6. Сборник нормативных материалов на работы, выполненные машинно-технологическими станциями (МТС). М. ФГНУ «Росинформагротех». 2001.190 с.
7. Кузыченко Ю.А. Топливно-энергетические показатели работы МТА при различных агрофизических условиях в пахотном слое почвы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 1 (75). С. 13 - 15.
8. Беляев В.И. Повышение эффективности обработки почвы и посева зерновых культур при использовании перспективных машинно-тракторных агрегатов: дис. ... д-ра техн. наук. Барнаул. 2000. 411 с.
Кузыченко Юрий Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук
ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный центр»
Россия, 356241, Ставропольский край, Шпаковский р-н, г. Михайловск, ул. Никонова, 49
E-mail: [email protected]
Energy parameters of soil crumbling on a treated plot of root-crop rotation in the process of cultivation in the zone of Central Predkavkazye
Kuzychenko Yuri Alekseevich, Doctor of Agricultum
North-Caucasian Federal Research Agrarian Center
49 Nikonov St., Mikhaylovsk, Shpakov district, Stavropol krai, 356241, Russia
E-mail: [email protected]
The primary tillage operations carried out by dump and non-dump type implements are characterized by both an indicator of specific energy consumption for the formation of a certain structural composition of soil per unit surface area of aggregates, and specific fuel costs associated with both a change in the depth of tillage and with varying humidity of the arable layer. Traction tests of plows with various types of dumps and a number of non-moldable implements with a processing depth of 20 - 22 cm and 25 -27 cm, as well as with different moisture of the arable layer, were carried out on ordinary medium loamy chernozem in an aggregate with a T-150K tractor equipped with an EMA-PM installation. According to the results of tests and calculations, the decrease in the specific power for crushing the soil during processing with SiblME stands compared to plowing with cultural dumps was 22 and 26 % with soil moisture of 14 % and 19,5 %, respectively. With an increase in processing depth to 25 -27 cm, specific fuel consumption increased by 1,6 kg/ha on average by type of treatment, with a lower average consumption when machining with non-blade tools by 3,9 kg/ha in comparison with plowing. At a moisture content of the arable soil layer of 18,5 %, lower average fuel consumption (14,5 kg/ha) is observed when processing with dump and non-moldboard implements, the most significant decrease in fuel consumption compared to dump plowing is noted when processing with a plane cutter - 9,9 kg/hectares and without waste racks of the Paraplau type - 6,5 kg/ha.
Key words: energy indicators, soil cultivation, crumbling, arable link, Central Ciscaucasia.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-188-191
-♦-
УДК 631.356.4
Определение конструктивных параметров консольно закреплённого колеблющегося прутка
И.Х. Масалимов1, канд. техн. наук; Р.Г. Ахмаров1, канд. техн. наук;
Р.Р. Ибрагимов1, канд. техн. наук; Э.Г. Балышева2; ст. преподаватель;
Д.А. Благов3, канд. биол. наук
1 ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ
2 ФГБОУ ВО Уфимский ГАТУ
3 Институт ТОСХ - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
Главной проблемой в процессе работы картофелекопателя на влажных почвах с пассивными рабочими органами остаётся их залипание почвой и обволакивание растительными остатками, что приводит к сгружи-ванию клубненосного пласта перед рабочим органом. Данную проблему частично можно решить, используя в конструкции колеблющиеся прутки. В статье рассмотрен вопрос совершенствования процесса уборки картофеля с помощью картофелекопателя. Рассмотрены два варианта изготовления прутков: прямоугольного и круглого сечений. Произведены расчёты и предложены аналитические зависимости для определения конструктивных параметров консольно закреплённых колеблющихся прутков разных форм сечений при уборке картофеля вильчатым подкапывающим органом, для создания автоколебаний с учётом неровности поверхности гребня. Установлено, что для прямоугольного сечения ширина прутка не влияет на частоту собственных колебаний.
