CC BY
62
2014 г. №3(23)
УДК 631.312.6 ББК П072.2
О.И. Опиев, Т.В. Манджиева, П.В. Букаджинов, Б.С. Элешов,
А.Ю.Бюрчиев
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ПОДНЯТОГО ПЛАСТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СКВАЖНОСТИ И УЛУЧШЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЧВЫ
Аннотация. Существующие сельскохозяйственные машины для обработки почвы не предполагают использование потенциальной энергии поднятого пласта. Существующие аналоги КПГ-2-150.
Ключевые слова. Глубокорыхлитель, осенне-зимнее накопление влаги, плодородие, сопротивление почвы, отвальная обработка, лемешная часть плуга, отвал плуга.
O.I. Opiev, TV. Mandzhieva, P.V. Bukadzhinov, B.S. Eleshov,
A.Y Byurchiev
USING THE POTENTIAL ENERGY OF THE RAISED RESERVOIR TO INCREASE THE DUTY CYCLE AND IMPROVE SOIL STRUCTURE
Abstract. Existing agricultural machinery for tillage did not involve the use of the potential energy of the raised seam. There is an analogy of the KKE-2-150.
Keywords. Chisel, autumn and winter, the accumulation of moisture, fertility, soil resistance, moldboard processing part Reversible plow, plow blade.
Для решения проблемы основной обработки почвы на аридных территориях возникает необходимость рыхления и структуризации почвы с сохранением стерни на поверхности.
Оборачивание - это изменение взаимного расположения по вертикали верхних и нижних слоев почвы. При применении культурной вспашки срезают верхнюю часть задернелого слоя и сбрасывают на дно борозды [1]. Задернелый слой, или стерня, внутри почвы полезен для будущих растений, так как растительные остатки используются как органическое удобрение. Также при этом улучшается структура почвы, что способствует лучшей влагопроницаемости.
При оборачивании пласта, таким образом, происходит рыхление, то есть, изменение размеров почвенных комков и расстояния между ними, в результате чего улучшается водо- и воздухопроницаемости почвы, а также ее биологическая активность. Степень рыхления оценивают отношением толщины взрыхленного слоя к его первоначальной толщине. При рыхлении это отношение больше единицы.
Комплекс технологических операций или процессов, используемых при возделывании сельскохозяйственных культур, составляют, как известно, систему обработки почвы. В зависимости от почвенно-климатических условий и технологии возделывания растений применяют отвальную, безотвальную и минимальную системы [3].
На юге России, в частности в Калмыкии, из-за сильных ветров, быстро, за один-два сезона, выдувающих плодородный слой довольно небольшой толщины, уже десятилетия используется безотвальная, а в последние годы, и минимальная системы. Один раз в три года почву необходимо подвергать отвальной обработке. Рабочий процесс плуга предполагает перемещение в почве корпуса с криволинейной
55
• ВЕСТНИК КАЛМЫЦКОГО УНИВЕРСИТЕТА •
поверхностью, который отрезает пласт, поднимает его, деформирует, крошит, оборачивает до соприкосновения с ранее отваленным пластом и устанавливает в наклонное положение. При этом должно соблюдаться определенное соотношение между толщиной пласта и шириной борозды. Пласт не должен обратно падать в борозду после прохода плуга. Это возможно только в том случае, когда линия действия силы тяжести пласта проходит правее точки его опоры. Предельный наклон пласта (неустойчивое равновесие) соответствует такому положению, при котором диагонали располагаются вертикально. Это условие соблюдается, если фактическая глубина вспашки и угол наклона пласта не превышают предельно допустимые значения.
Безотвальный корпус предназначен для рыхления почвы в ветроэрозионных и засушливых районах. Пласт, подрезанный лемехом и поднятый уширителем, переваливается через верхний обрез уширителя и падает на дно борозды. В результате деформации пласта лемехом, уширителем и от удара его о дно борозды пласт крошится, но незначительно перемешивая слои. Эти процессы не способствуют улучшению структуры почвы.
Рассмотрим силы тягового сопротивления почвы при отвальной обработке. Удельные силы сопротивления резко возрастают при изменении угла наклона отвала к 90 град. и являются также функцией глубины залегания точки сопротивления. Из эпюр сил удельного сопротивления почвы явствует, что основные силы сопротивления почвы приходятся на отвал плуга. В лемешной части плуга идет процесс резания почвы с одновременным подъемом пласта культурного горизонта на высоту кромки лемеха, при незначительных колебаниях удельных сил сопротивления почвы, что в общей составляющей тягового сопротивления всего корпуса плуга составляет примерно треть.
С целью энергосбережения при основной обработке почвы мы отказываемся от отвала, таким образом, мы отсекаем основные силы тягового сопротивления. Но геометрия отвала обеспечивает оборот и крошение пласта, что повышает плодородие и улучшает структуру культурного горизонта и в связи с этим возникает задача компенсировать отсутствие отвала.
В условиях недостатка влаги и угрозы ветровой эрозии есть рекомендации перехода на безотвальную обработку почвы. Сохранение стерни на поверхности с одновременным улучшением структуры, повышением пористости и влагоемкости почвы — всё это - задачи плоскорезной обработки [4]. С нашей точки зрения современные орудия плоскорезной обработки недостаточно эффективно используют потенциальную энергию поднятого пласта при вспашке. Мы предлагаем для более эффективного использования этой энергии «устроить жесткую встречу» падающего с кромки плоскореза пласта на ребра-крошители.
Нами предлагается устройство дополнительного крошения пласта при плоскорезной обработке почвы.
Устройство относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для обработки почвы.
Существующие аналоги, как то КПГ-2-150, при обработке почвы поднимают культурный пласт на высоту равную ширине рабочего органа умноженный на синус угла подъема рабочего органа. В результате чего нарушается целостность культурного пласта. Поднятый пласт столбцами, ориентированными по задней кромке рабочего органа опускается, падает на нижний срез почвы. Вследствие того, что срез почвы ровный, крошения столбцов недостаточно, поэтому, основным недостатком плоскорезной обработки по сравнению с традиционной отвальной вспашкой является недостаточное крошение, хотя имеется существенная экономия энергозатрат [1].
С целью увеличения степени измельчения частиц почвы, мы предлагаем устройство для дополнительного крошения обрабатываемого горизонта, в виде ребер-крошителей,
56
2014 г. №3(23)
жестко закрепленных к лемехам лап в направлении движения агрегата. Фрагменты почвы, ниспадая с верхней задней кромки лемеха, ударяются о верхние поверхности нашего устройства. При контакте с поверхностью ребер столбцы почвы раскалываются в вертикальном направлении параллельно движению. Таким образом, ребра-крошители дополнительно контактируя с культурным слоем почвы, обеспечивают необходимую степень крошения обрабатываемого пласта. Дополнительно ребра-крошители образуют щели, повышающие общую пористость почвы, тем самым увеличивают влагоемкость, что важно для накопления влаги в осенне-зимний период.
Ребра-крошители предназначены для дополнительного крошения почвы при минимальных затратах энергии, поэтому они размещаются позади лемеха под поднятым пластом почвы. Для крошения используется потенциальная энергия поднятого пласта на высоту верхней кромки рабочего органа плоскореза [5].
Е =P*h
р
где Ер - потенциальная энергия поднятого пласта,
Р - вес пласта,
h - высота верхней кромки рабочего органа над срезом пласта.
Форма и размеры устройства в зависимости от состояния обрабатываемой почвы могут иметь дополнительные неровности и разную геометрию.
К серийному рабочему органу плоскореза жестко прикрепляем наши ребра-крошители посредством болтов с потайной головкой, ребра- крошители включают в себя гайки. Также есть вариант сварного соединения рабочего органа с ребром. В этом случае ребро впереди имеет форму винта, соединяющую ребро с рабочим органом с помощью сварки. Сварное соединение желательно производить с помощью наплавочных электродов типа сормайт [2].
Усовершенствованный рабочий орган состоит из собственно рабочего органа, болт крепления и ребра-крошителя.
Таким образом, установка ребер-крошителей на рабочий орган глубокорыхлителя позволит увеличить степень крошения почвы, увеличивает скважность почвы как повышением рыхлости почвы, так и образованием дополнительных щелей самим телом ребер-крошителей. Почва, обработанная глубокорыхлителем с ребрами-крошителями, имеет значительно большую влагоемкость и лучшую структуру, что является решающим фактором при осенне-зимнем накоплении влаги и существенно повышает плодородие в условиях аридных территорий.
Вывод
Представленные рекомендации по модернизации плоскореза с ребрами-крошителями позволяют на базе КПГ-2-150 получить дополнительное крошение пласта и достаточно эффективную технику для безотвальной обработки почвы.
Список литературы
1. Дариков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. - М.: Высшая школа, 1969, 734с.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1990, 399с.
3. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - М.: Агропромиздат, 1989, 527с.
4. Зайцев Н.В., Акимов А.П. Эксплуатация и ремонт машинно-тракторного парка. - М.: Колос, 1993, 349с.
5. Яблонский А.А. Теоретическая механика. - М.: Высшая школа, 1994, 289с.
57
