CC BY
144
УДК 631.1
ЭНЕРГОЗАТРАТЫ КАК КРИТЕРИЙ ВЫБОРА ТРАКТОРА
С.В. ЩИТОВ, доктор технических наук, профессор П.В. ТИХОНЧУК, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Н.В. СПИРИДАНЧУК, кандидат технических наук, доцент
Дальневосточный ГАУ E-mail [email protected]
Резюме. Выявлено влияние переуплотнения почвы после прохода по ней тракторов на величину потерь урожая и энергозатраты от переуплотнения почвы. Для анализа состояния почвы после прохода тракторов в качестве критерия использовали коэффициент уплотнения.
Ключевые слова: трактор, класс тяги, коэффициент уплотнения, энергозатраты.
Тракторный парк, используемый в хозяйствах Амурской области, весьма разнообразен и представлен большим количеством марок и модификаций. Это позволяет сельхозпроизводителю маневрировать при выборе техники. Критериями оценки работы могут выступать такие показатели, как производительность, тягово-сцепные свойства, затраты труда, расход топлива, капитальные вложения и др. Мы предлагаем использовать полные энергозатраты, которые напрямую влияют на себестоимость произведенной продукции.
Цель наших исследований - определить влияние переуплотнения почвы после прохода по ней тракторов на величину потерь урожая и энергозатраты.
Условия, материалы и методы. Формирование полных энергозатрат МТА на посеве согласно методике [5] можно определить из выражения:
Е = Е + Е + Е (1)
П ПР Ж ТМ’ ' '
где ЕП - полные или совокупные энергозатраты МТА;
ЕПР- прямые затраты энергии МТА; ЕЖ - энергозатраты живого труда; ЕТМ - удельная энергоемкость МТА.
На наш взгляд, при оценке работы посевной техники очень важно учитывать такие агротехнологические показатели, как сроки посева, глубина заделки семян, травмированность семян, качество посева, плотность почвы после прохода МТА и состояние поверхности почвы. Отсюда формулу (1) можно представить следующим образом
Е = Е + Е + Е + Е =
П ПР Ж ТМ АГ
+ Е + Е
блюдения глубины заделки; ЕС - энергозатраты от несоблюдения сроков посева; ЕД - дополнительные энергозатраты; ЕН- энергозатраты от незаделки семян в почву.
Современная высокопроизводительная техника ввиду расширения ее функциональных возможностей отличается большим количеством сборочных узлов и соответственно большей массой, что ведет к повышению механического воздействия ходовых систем на почву и, как следствие, к ее переуплотнению и другим негативным эффектам. Кроме того, возделывание сельскохозяйственных культур сопровождается многократными проходами техники по обрабатываемому полю, число которых при подготовке почвы, посеве, уходе за растениями и уборке варьирует от 5 до 15 [1...3]. Суммарная площадь следов, уплотняемая ходовыми системами, достигает площади обрабатываемого поля, а иногда и превышает ее. Причем наибольшие отклонения от оптимального значения наблюдаются в слое 0...0,1 м, то есть наиболее сильно уплотняется верхний плодородный горизонт [4].
В общем случае энергозатраты от снижения агро-технологических показателей можно охарактеризовать как энергозатраты от потерянного урожая:
ЕАГ = Е ■ П, (3)
АГ уд ’ ' '
где Еуд - энергосодержание единицы продукции; П - объем потерянной продукции.
ЕПР
+ Е
+ Е + Е
Ж ТМ
+ Е
-Ж ТМ УПЛ
, + Е„ + ЕД + Е,
С
где ЕА
+ Е +
ТР
(2)
АГ энергозатраты от снижения агротехно-логических показателей, ЕУПЛ - энергозатраты от переуплотнения почвы; Е - энергозатраты от трав-
Кпасс
'У \
W05 1 Щч
О28--»005 Р6%5 Ч Ч
А V Ч ш
\mi7JQQ5 7 л : увщ05 005 \ ч \
ВД5 feSics Ък
0.9 ч
5 3 14
Ч ч Ч Ч \\ \ \ Ю 3 ю з •щ
Ч yj/ / Ч Уj&/ / ::yW ч / \Х Ч \\ \ V \ \ 10 \
\ 15 \
Пп, m \ \
Р r/c>v
Рисунок. Номограмма для определения потерь урожая и энергозатрат от переуплотнения почвы в зависимости от класса тяги трактора: 1 - МТЗ-82- сдвоенные колеса; 2 - МТЗ-82 - полугусеничный; 3 - МТЗ-82 - серийный вариант; 4 - Т-150К - серийный вариант; 5 -Т-150К - сдвоенные колеса; 6 - К-701 - сдвоенные колеса; 7 - К-700А - сдвоенные колеса; 8 - BuhlerVersatile 2425 - сдвоенные колеса; 9 - К-744 - сдвоенные колеса; 10 - К-701 - серийный вариант.
Достижения науки и техники АПК, №9-2012
75
Энергозатраты от переуплотнения почвы на основании зависимости полученной в работе [4] будут равны
ЕУПЛ = Е ■ П = К ■ у ■ Е , (4)
УПЛ уд п у } уд ’ ' '
где Ку - коэффициент снижения урожайности от переуплотнения почвы; Пп - потери урожая от переуплотнения почвы; у - урожайность культуры.
В работе [5] была установлена зависимость урожайности сои от плотности почвы для Амурской области: у = -3,91 р + 6,6, (5)
где р - плотность почвы.
С учетом формулы (5) объем потерянной продукции можно определить как:
Пп=3,9(Рд - РопЬ (6)
где роп - оптимальная плотность почвы до прохода агрегата; рд - действительная плотность почвы после прохода агрегата.
Таким образом, величина энергозатрат от потерянного урожая зависит от плотности почвы и объема потерянной продукции
ЕП = f (р, П). (7)
Площадь уплотнения ходовыми органами при выполнении одной операции на поле длиной I и шириной Ь будет равна
^ПЛ = Ьш ■ 1 ■ п (8)
где Ьш - суммарная ширина опорных поверхностей движителей МТА, м; п - число проходов МТА по полю, равное п = Ь/Ва; Ва - ширина захвата агрегатам.
Тогда формулу (8) можно представить как:
^ПЛ = (Ьш ■ 1 ■ Ь)/й. (9)
С учетом формулы (9) энергозатраты от уплотнения будут равны
ЕУПЛ = ЕУд ■ П((Ьш ■ 1 ■ Ь)/Ва). (10)
При проведении посевных работ плотность почвы различных полей может варьировала от 0,8 до
1,3 г/см3. Ряд авторов [6, 7] предлагают для сравнительного анализа состояния почвы после прохода тракторов использовать коэффициент уплотнения Ку, который определяется отношением плотности почвы до и после прохода МТА. С этой целью необходимо определить границу допустимого значения Ку для того или иного состояния почвы. Так, с увеличением
исходной плотности с 0,9 до 1,3 г/см3, он снижается с 1,44 до 1.
Результаты и обсуждение. Для решения практической задачи по определению величины энергозатрат от переуплотнения почвы после прохода тракторов на заданном поле мы предлагаем воспользоваться номограммой, для построения которой использованы результаты исследований по определению уплотнения почвы после прохода по ней тракторов разного класса тяги: 1,4 (МТЗ-82) - 1,32...1,36±006, 3 (Т-150К) -1,12...1,14±0 05, 5 (ВиИ!е^ег8а1Не2425) - 1,15...1,18±005, К-701 - 1,26...1,29±0 05, К-744 - 1,24...1,28±0 05 [8...10] (см. рисунок).
Зная показатель исходной плотности почвы, мы можем определить допустимое значение коэффициента уплотнения почвы. Например, при исходной плотности почвы 1,0 г/см3 оно варьирует от 1,1 до 1,2. В таких условиях сельхозпроизводитель может использовать на посеве сои несколько МТА. Однако в вариантах с тракторами класса 1,4 на полугусеничном ходу и К-744 на сдвоенных колесах потери урожая составили 3,5 и
0,6 т соответственно, а энергозатраты от переуплотнения почвы - 57,8 и 9,9 МДж. Таким образом, при коэффициенте уплотнения равном 1,1...1,2, наиболее целесообразно применение К-744 на сдвоенных колесах. Анализ номограммы в целом показывает, что при заданных исходных условиях минимальные энергозатраты от переуплотнения почвы на посеве сои возможны при работе трактора Т-150К на сдвоенных колесах - 7 МДж и К-701 - 5,5 МДж.
Выводы. Таким образом, в результате исследований разработана номограмма, использование которой позволяет выявить степень влияния переуплотнения почвы после прохода по ней тракторов на величину потерь урожая и, как следствие, на энергозатраты от переуплотнения. Анализ номограммы показывает, что наибольшие потери урожая при плотности почвы
1,3 г/см3 (максимальное значение для благоприятного произрастания растений в условиях Амурской области) возникают в случае использования на посеве сои трактора МТЗ-82 в серийном варианте - 18,2 т с 50 га, наименьшие - при работе К-701 - 5,1 т с 50 га..
Литература.
1. Ногтиков А.А. Уплотнение почвы ходовыми системами машинно-тракторных агрегатов //Достижения науки и техники. -2004. - № 3. - С.34-36.
2. Кряжков В.М., Лопарев А.А. Методы снижения уплотняющего воздействия на почву движителей энергетических средств // Техника в сельском хозяйстве. - 2003. - № 1. - С. 7-10.
3. Щитов С.В. Пути повышения агротехнической проходимости колесных тракторов в технологии возделывания сельскохозяйственных культур Дальнего Востока: дис...докт. техн.наук. - Благовещенск, 2009. - 325 с.
4. Кашпура Б.И., Захарова Е.Б., Немыкин А.А. Почвозащитные элементы технологии в растениеводстве //Дальневосточный аграрный вестник. - 2008. - Вып.2 - С.25-30.
5. Захарова Е.Б. Зависимость урожайности сои и агрофизических показателей плодородия от плотности сложения почвы // Пути воспроизводства плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур в Приамурье: сб. науч. тр. ДальГАУ. - Благовещенск, 2003. - Вып. 9. - С.10-14.
6. Аникин А.С., Миркин С.Н. Влияние кратности проходов движителей по одному следу на деформацию и плотность почвы // Улучшение агротехнической проходимости машин: сб. науч. тр. Саратов. ГСХА. - Саратов, 1991. - С. 4-12.
7. Бондарев А.Г., Сапожников П.М., Уткаева В.Ф., Щепотьев В.Н. Изменение физических свойств и плодородия почв при их уплотнении движителями сельскохозяйственной техники // сб. науч. тр. ВИМ. - М., 1988. - Т. 118. - С. 46-57.
8. Щитов С.В. Пути снижения техногенного воздействия колесной энергетики в условиях Дальнего Востока: монография. -Благовещенск: ДальГАУ, 2004. - 117 с.
9. Щитов С.В., Митрохина О.П., Чурилова К.С. Оптимизация работы МТА на предпосевной обработке почвы и посеве с.-х. культур: монография. - Благовещенск: ДальГАУ, 2010. - 166 с.
10. Щитов С.В., Тихончук П.В., Спириданчук Н.В. Техногенное воздействие на почву колесных тракторов // Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 6. - С.73-74.
ENERGY CONSUMPTION AS A CRITERION FOR CHOOSING THE TRACTORS S.V. Shitov, P.V. Tikhonchuk, N.V. Spiridanchuk
Summary. Influence of soil revealed after walking the overcrowding, the tractors at the amount of crop losses and energy from the overcrowding of the soil. To analyze the soil after the passage of the tractors was used as a criterion for compressing ratio.
Key words: tractor, the density of soil, tractive force class of the tractor, power inputs.
7б
Достижения науки и техники АПК, №9-2012
