CC BY
18
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-41 ROLLER SHREDDER FOR STUBBLE RESIDUES OF HIGH-STEMMED CROPS
I. B. Borisenko, D. V. Skripkin, M. V. Meznikova, V. V. Timoshenko, A. J. Elbakyan
Volgograd State Agrarian University, Volgograd
Received 21.02.2022 Submitted 29.04.2022
The work was carried out within the framework of the implementation of the grant of the Volgograd region, provided under the agreement on the provision of grants from the regional budget in the form of subsidies in accordance with paragraph 4 of Article 78.1 of the Budget Code of the
Russian Federation No. 8 of10.12.2020.
Abstract
Introduction. The sunflower crop is widespread due to its high profitability and the unique nutritional value of food made from the raw material base of this crop. In the Russian Federation, sunflower production occupies a leading place in the agroindustrial complex of the country. To prevent soil depletion and to continuously obtain high and stable sunflower yields, it is necessary to strictly observe the agrotechnological rules of sunflower cultivation. However, the technologies of sunflower production are quite costly and complicated. Object. During active vegetation, sunflowers consume a significant amount of minerals from the soil, and the agro-technology includes operations for feeding the crop. In this case, the substances received go both to the seeds and cumulated in the leafy mass of the plant. The technical solution proposed in this article allows effective shredding of crop residues, which accumulate a large amount of valuable minerals. Reducing the size of field residues after the passage of the shredder improves the process of decomposition of field residues and contributes to the accumulation of minerals in the soil for subsequent feeding of cultivated plants. The technological process of shredding crop residues of high-stemmed crops is the object of the research. Materials Methods. To extract the substances accumulated in the stems of plants it is necessary to crush them and mix with the upper layers of the soil for their decomposition and saturation of the soil with minerals. In doing so, the shredded stems and crop residues mixed with the soil help reduce foci of diseases and infections. However, the sunflower stalks left «standing" in the post-harvest period not embedded or not harvested, have a negative impact on tillage machines carrying out preparatory operations for the subsequent use of these areas in the farm rotation. As a result, these stems clog the working bodies of tillage tools, violating the agrotechnical requirements of cultivation. To combat this phenomenon, the industry produces implements that provide rolling of stalks with simultaneous crushing and embedding them into the surface layers of the soil. These units are made as thick-walled cylindrical working tools with a diameter of 450 to 800 mm and placed on the outer surface of longitudinally installed knives. At the same time during the operation of these units not all stubble remains of high-stemmed crops are qualitatively crushed and embedded in the soil. It is connected with the longitudinal position of the cutting tools. Results and conclusions. The paper presents the construction of a roll chopper of high-stemmed sunflower stubble residues allowing high-quality shredding of "standing" stems with simultaneous shredding of stubble residues. The suggested design of the roller chopper of high-stemmed crops increases the productivity of tillage units, improves the quality of shredded residues, and allows one to achieve their compliance with agro-technical and dimensional indicators. In this case, the energy and economic costs in the technology of cultivation of high-stem crops on the example of sunflower are reduced.
Key words: high-stemmed crops, sunflower, shredding technology, crop residues, shredder.
Citation. Borisenko I. B., Skripkin D.V., Meznikova M. V., Timoshenko V. V., Elbakyan A. J. Roller shredder for stubble residues of high-stemmed crops. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 2(66). 329-339 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-41.
Author's contribution. All authors of this research study were directly involved in the development, planning and analysis of the obtained data. All authors have read and approved the received version of the article.
Conflict of interest. The authors declare no conflicts of interest.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 631.353.6:631.874.3
КАТКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ ПОЖНИВНЫХ ОСТАТКОВ ВЫСОКОСТЕБЕЛЬНЫХ СЕЛЬХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
И. Б. Борисенко, доктор технических наук, профессор Д. В. Скрипкин, кандидат технических наук М. В. Мезникова, кандидат технических наук В. В. Тимошенко, кандидат технических наук А. Ж. Элбакян, магистрант
Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград Дата поступления в редакцию 21.02.2022 Дата принятия к печати 29.04.2022
Работа выполнена в рамках выполнения гранта Волгоградской области, предоставленного по соглашению о предоставлении из областного бюджета грантов в форме субсидий в соответствии с пунктом 4 статьи 78.1 Бюджетного кодекса Российской Федерации № 8 от 10.12.2020 г.
Актуальность. Сельскохозяйственная культура подсолнечник имеет широкое распространение благодаря высокой рентабельности производства и уникальной пищевой ценности продуктов питания, изготавливаемых из сырьевой базы данной культуры. В Российской Федерации производство подсолнечника занимает лидирующее место в АПК страны. Для предотвращения истощения почвы и постоянного получения высоких и стабильных урожаев подсолнечника необходимо строго соблюдать агротехнологические правила при его возделывании. Однако технологии производства подсолнечника довольно затратны и сложны. Объект. При активной вегетации подсолнечник потребляет из почвы значительное количество минеральных веществ, при этом агротехнология включает в себя операции по подкормке данной культуры. При этом полученные вещества как поступают к семенам, так и аккумулируются в листостебельной массе растения. Техническое решение, предложенное в данной статье, позволяет эффективно измельчать пожнивные остатки, которые накапливают большое количество ценных минеральных веществ. Уменьшение размеров полевых остатков после прохода измельчителя улучшает процесс разложения полевых остатков и способствуют накоплению минеральных веществ в почве для последующей подкормки культурных растений. Объектом исследования является технологический процесс измельчения пожнивных остатков высокостебельных культур. Материалы методы. Для извлечения накопленных в стеблях растений веществ необходимо их измельчить и перемешать с верхними слоями почвы для их разложения и насыщения почвы минеральными веществами. При этом измельченные стебли и пожнивные остатки растений, перемешанные с почвой, способствуют снижению очагов болезней и инфекций. Однако стебли подсолнечника, остающиеся в послеуборочный период «стоячими», не заделанными или не убранными, оказывают негативное воздействие на почвообрабатывающие машины, проводящие подготовительные операции для последующего использования данных площадей в севообороте хозяйства. В результате эти стебли забивают рабочие органы почвообрабатывающих орудий, нарушая агротехнические требования, предъявляемые к обработке. Для борьбы с этим явлением промышленность выпускает орудия, обеспечивающие прикатывание стеблей с одновременным измельчением и заделкой их в поверхностные слои почвы. Данные агрегаты выполнены в виде толстостенных цилиндрических рабочих органов диаметром от 450 до 800 мм с размещенными на наружной поверхности продольно установленных ножей. При этом в процессе работы данных агрегатов не все пожнивные остатки высокостебельных культур качественно измельчаются и заделываются в почву. Это связанно с продольным расположением режущих рабочих органов. Результаты и выводы. В работе представлена конструкция каткового измельчителя высокостебельных пожнивных остатков подсолнечника, позволяющая производить высококачественное измельчение «стоячих» стеблей с од-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
новременным измельчением пожнивных остатков. Предложенная конструкция каткового измельчителя высокостебельных культур способствует повышению производительности почвообрабатывающих агрегатов, улучшению качественных показателей измельченных остатков, а также позволяет добиваться их соответствия агротехническим и размерным показателям. При этом снижаются энергетические и экономические затраты в технологии возделывания высокостебельных культур на примере подсолнечника.
Ключевые слова: высокостебельные культуры, подсолнечник, технологии измельчения, пожнивные остатки, катковые измельчители.
Цитирование. Борисенко И. Б., Скрипкин Д. В., М.В. Мезникова М. В., Тимошенко В. В., Эл-бакян А. Ж. Катковый измельчитель пожнивных остатков высокостебельных сельхозяйствен-ных культур. Известия НВ АУК. 2022. 2(66). 329-339. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-41.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. Подсолнечник как сельскохозяйственная культура имеет очень широкое распространение в области сельского хозяйства в связи с использованием его производных веществ в пищевой промышленности. Во всем мире подсолнечником занята третья часть площадей. Эта культура в сельском хозяйстве России занимает особое место и является основной для производства растительного масла и его производных.
Технология возделывания подсолнечника является затратной и сложной. Для получения постоянных и стабильных урожаев подсолнечника необходимо строго придерживаться агротехнологических требований и правил его возделывания. Эта культура очень требовательна к теплу, влаге и освещению, при этом плодородие почвы имеет немаловажное значение. Поэтому посевные площади, выделяемые для подсолнечника, должны иметь высокий уровень питательных веществ и гумуса, а также почвы, имеющие хорошее увлажнение и имеющую нейтральную (6,6 < рН < 7,2) кислотность. Подсолнечник в период активной вегетации требователен к минеральной подкормке, для этого необходимо вносить нужное ее количество и следить за наличием в почве легкоусваиваимых питательных веществ перед посевом. Основу минерального питания растений подсолнечника составляют фосфор, калий и азот. Фосфор и калий вносят в осенний период при основной обработке почвы, а азот вносят в весенний период во время проведения предпосевной культивации [1, 7].
Принимая во внимание свойство листостебельной массы подсолнечника аккумулировать высокое количество питательных веществ, включая калий, важно применять такие агротехнологии, которые способствуют сокращению истощения почвы с возможностью восстановления. После уборки урожая подсолнечника оставшиеся пожнивные остатки и стебли растений необходимо заделывать в почву. Это способствует быстрому разложению остатков и быстрому насыщению почвы питательными веществами, улучшая тем самым её свойства. При этом в почве складываются благоприятные условия для повышения урожая последующих культур севооборота.
Материалы методы. Пожнивные остатки подсолнечника содержат в себе следующие минеральные вещества: азот - 1,56%, фосфор - 0,76%, калий - 4,52% [4], а также другие питательные вещества (калий, сера и др.). При этом концентрация данных элементов в пожнивных остатках именно подсолнечника выше, чем в зерновых. Однако из-за замедленного их разложения при низких температурах окружающей среды все вышеперечисленные элементы не способны перейти в доступные
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
формы для питания последующей культуры. Например, при выращивании пропашных высокостебельных культур часто применяется ресурсосберегающая технология No-till. Отличительной особенностью технологии является отсутствие обработки пожнивных остатков, которые после уборки урожая остаются в вертикальном положении. Осенью они не разлагаются даже после обработки деструкторами. В таких условиях обходятся в небольшом объеме вносимого азота 5-10 кг на 1 т. Пожнивных остатков. А оставшуюся необходимую норму удобрений вносят весной при возобновлении вегетации растений [3].
Быстрое разложение пожнивных остатков растений снижает распространение инфекционных очагов и болезней, являясь еще одним условием своевременной заделки и разложения пожнивных остатков.
Практика хозяйств США показывает, что оставленные в поле вертикально стоящими пожнивные остатки являются хорошим средством защиты почвы от эрозии [11, 12]. Оставляемые на поверхности поля остатки высокорослых стеблей сельскохозяйственных культур способствует лучшему снегозадержанию.
Например, стерня пшеницы высотой 0,3 м снижает скорость ветра до 80% на высоте 0,15 м в сравнении с участком, где пожнивные остатки были удалены. Остающиеся в поле стебли подсолнечника в вертикальном положении способны снижать скорость ветра не хуже оставленной стерни зерновых (рисунок 1). А сниженная скорость ветра над поверхностью почвы минимизирует ветровую эрозию, поэтому пожнивные остатки зерновых культур и кукурузы препятствуют эрозии посевов подсолнечника, а остатки листостебельной массы подсолнечника в последующем благоприятно влияют на накопление влаги в почве и снижают эрозию почвы на посевах зерновых [6, 9].
Рисунок 1 - Вид оставшихся стеблей после уборки подсолнечника Figure 1 - View of the remaining stems after sunflower harvesting
Таким образом, защита почвы от эрозии заключается в постоянном круглогодичном укрытии почвы пожнивными остатками и листостебельной массой произрастающих растений на возделываемых участках. С этой целью необходимо переходить со стандартной технологии возделывания сельскохозяйственных культур на ресурсосберегающие технологии (No-till, Strip-till или Mini-till).
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Однако остающиеся «стоячими» после уборки стебли подсолнечника, в последующем при весенней обработке почвы будут оказывать негативное воздействие на агротехнологические показатели качества её обработки, накапливаться и обволакивать рабочие органы почвообрабатывающих машин и агрегатов. В сложившейся ситуации необходимо предпринимать действия по прикатыванию стоячих стеблей, их измельчению и равномерному распределению на поверхности пожнивных остатков. Для решения данной задачи промышленностью выпускаются агрегаты по сваливанию и измельчению пожнивных остатков [10]. Это катки-измельчители, состоящие из полого цилиндра диаметром от 450 до 800 мм, выполненного из стали, с закрепленными с наружней части на одинаковом расстоянии по окружности креплениями для ножей, выполненных из высокоуглеродистой стали и имеющих специальную наплавку для самозатачивания.
Результаты и обсуждения. Рассмотрим выпускаемые модели данных агрегатов.
Каток-измельчитель пожнивных остатков КИПО-6Н (рисунок 2), изготовлен из трубы 0 480 мм с толщиной стенки 6 мм. На наружной поверхности трубы закреплены 8 рядов ножей, установленные елочкой по окружности рабочего органа. Ножи выполнены из высоколегированной стали, способной к самозатачиванию. С целью улучшения технологических показателей рабочего процесса измельчения в торцах рабочего органа предусмотрены заглушки для наполнения его балластом (водой, песком).
Рисунок 2 - Каток-измельчитель пожнивных остатков КИПО-6Н Figure 2 - KIPO-6H crop residue chopper roller
Конструкция рамы КИПО-6Н выполнена из профильной трубы 150х100х8мм конструкционной стали 09Г2С. Катки измельчителя крепятся к раме при помощи поводков, на осях которых установлены самоустанавливающиеся подшипники.
Перевод измельчителя КИПО-6Н в рабочее и транспортное положение осуществляется с помощью гидроцилиндров, соединенных с гидравлической системой трактора. В транспортном положении измельчитель опирается на два пневматических колеса марки 10.0/75-15.3. Колеса являются важной частью каткового измельчителя, обеспечивают максимальное сцепление с поверхностью почвы и обеспечивают минимальное уплотнение.
Устройство измельчителя КИПО-6Н универсально, измельчающие секции КИПО-6Н можно заменить на секции зубчатого или шпорового катков, выпускаемых предприятием ООО Завод «Автотехнологий».
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Измельчитель КИПО-6Н с шириной захвата 6 м и весом 2100 кг (без воды 1740кг) агрегатируется трактором МТЗ-82 (класс 1.4). У аналогичного агрегата-дискатора БД-2.7, агрегируемого с тракторами такого же класса, ширина захвата 2.7 м, тем временем ширина захвата КИПО-6 составляет 6м. Из этого следует, что при одинаковых затратах на топливо и амортизацию тягового агрегата почти вдвое увеличивается обрабатываемая поверхность поля и соответственно уменьшается время проведения технологической операции.
КИПО-6Н, осуществляя измельчение пожнивных остатков, одновременно равномерно распределяет их по поверхности поля. Измельченные остатки растений, частично перемешанные с почвой, снижают выход влаги и предотвращают нагрев верхних почвенных слоев, замедляют вегетацию сорных растений, снижают ветровую эрозию при насыщении ее питательными веществами.
Измельчитель КИПО-6Н применяют для измельчения пожнивных остатков после уборки подсолнечника, кукурузы, на стерне и соломе озимых и яровых культур.
Агрегат для измельчения пожнивных остатков высокостебельных культур ИПО-4,5 "Ураган" применяют для наклона, деформирования и измельчения листосте-бельной массы высокостебельных растений сельскохозяйственных культур (кукуруза, подсолнечник и др.) (рисунок 3).
Рисунок 3 - Измельчитель пожнивных остатков ИПО-4,5 «Ураган» Figure 3 - Stubble shredder IPO-4,5 «Uragan»
Измельчитель ИПО-4,5 «Ураган» состоит из цилиндрической трубы с приваренными к ней ножами, закрепленной на раме в подшипниках. Детали конструкции измельчителя выполнены цельносварными, а подвижные узлы соединены при помощи пальцевых соединений, позволяющих осуществлять быструю замену вышедших из строя узлов. Рама выполнена цельносварной с предусмотренными местами установки балластных ящиков или грузов. Конструкция механизмов опорных колес включает в себя П-образную рамку, гидроцилиндр и опорные колеса. Перевод в транспортное и рабочее положение осуществляется гидросистемой трактора.
Каток-измельчитель пожнивных остатков ИР «ДАСТЕР» заваливает и измельчает пожнивные остатки, выравнивает почву для работы зерновой сеялки, экономит топливо, достаточно обработки в один след (рисунок 4).
Ножи самозатачивающиеся, изготавливаются по специальной технологии из термообработанной стали с повышенной износостойкостью марки 65Г, размер ножа: 1000*100*80 мм. Прочная рама выполнена из стали марки С245 толщина профиля 10 мм. В основе конструкции продольная балка и боковые секции - крылья. Места крепления и подвесы усилены ребрами жесткости. За счет большого веса и инерции ножи катка имеют большее давление и легко перерубают толстые стебли подсолнечника, даже в условиях повышенной влажности и на заросших сорняком полях.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Диаметр катка ИР "Дастер" 0,84 м (с учетом ножей). Это позволяет катку эффективно работать на любых неровностях, не теряя качества обработки, в том числе по окученному подсолнуху на 20-30 см.
Рисунок 4 - Каток-измельчитель пожнивных остатков ИР «ДАСТЕР» Figure 4 - Roller-shredder of stubble residues IR «DASTER»
Каток-измельчитель пожнивных остатков серии КИД-6 включает в себя пять отдельных секций, закрепленных на раме. Каждая измельчающая секция смонтирована в подшипниковых опорах. На катках, являющихся рабочими органами, установлены ножи, выполненные из термообработанной стали 65Г (рисунок 5). Для надежной работы КИД-6 его катки можно заполнять водой или песком.
Рисунок 5 - Каток-измельчитель пожнивных остатков серии КИД-6 Figure 5 - KID-6 series crop residue shredder roller
Рама катка-измельчителя КИД-6 выполнена шарнирной. Ее конструкция обеспечивает перевод машины из транспортного в рабочее положение и обратно. Для надежной фиксации в транспортном положении рама снабжена стяжками.
Перевод катков измельчителя в рабочее и транспортное положение осуществляется гидроцилиндрами, подключенными к гидросистеме трактора через штуцеры. Штуцер имеет дроссельное отверстие 02.1мм, для снижения скорости перемещения.
КИД-6 агрегатируется с трактором через дышло, установленное на снице кат-кового измельчителя. Для облегчения агрегатирования КИД-6 на снице предусмотрена опора, имеющая два фиксированных положения. В транспортном положении КИД-6 опирается на два пневматических колеса установленных конических подшипниках.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Проведя анализ конструкций известных катков-измельчителей, мы выявили ряд недостатков. К ним относятся: сниженное качество измельчения пожнивных остатков, сложность конструкции, конструктивное расположение рубящих ножей в виде елочки, вызывающее снижение ударной нагрузки на пожнивные остатки высокостебельных культур.
На основании вышеописанных проблем коллективом авторов были проведены исследования в данном направлении [2, 5, 8], в результате которых была предложена конструкция каткового измельчителя высокостебельных пожнивных остатков сельскохозяйственных культур КИПО (рисунок 6). Катковый измельчитель пожнивных остатков высокостебельных сельхозкультур выполнен в виде толстостенного катка 1, снабженного горизонтальной осью 2. На поверхности толстостенного катка 1 жестко смонтированы ножевые сегменты 3 и 4, они установлены параллельно к оси поперечного сечения на всю длину катка с шахматным размещением по его окружности. Смещаемые в шахматном порядке по радиусу полого катка 1 продольные ножевые сегменты 3 и 4 в поперечной плоскости образуют зазоры, в которые установлены закрепленные на катке поперечные ножи 5, высота которых соответствует высоте продольных ножевых сегментов 3, 4.
Рисунок 6 - Катковый измельчитель пожнивных остатков высокостебельных сельскохозяйственных культур КИПО
Figure 6 - KIPO roll chopper of stubble residues of high stemmed crops
Катковый измельчитель высокостебельных пожнивных и листостебельных остатков сельскохозяйственных культур КИПО работает следующим образом.
Перед началом работы агрегат с катковым измельчителем высокостебельных пожнивных остатков переводят в рабочее положение. При этом ножи 3,4 и 5 соприкасаются с поверхностью поля. При движении по обрабатываемому участку каток 1 с помощью оси 2, закрепленной шарнирно на раме агрегата, начинает движение. Пожнивные остатки высокостебельных сельскохозяйственных культур, в частности подсолнечника, прижимаются к почве и перерубаются ножами 3 и 4. А пожнивные остатки высокостебельных культур, оказавшиеся между ножевыми сегментами 3 и 4, перерезаются поперечными ножами 5. Таким образом, разработанное конструктивное исполнение каткового измельчителя пожнивных остатков высокостебельных сельхозкультур обеспечивает повышение качественные показатели измельчения высокостебельных пожнивных остатков сельскохозяйственных культур.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Процесс перерезания пожнивных остатков высокостебельных культур происходит при скользящем движении ножа. При перекатывании каткового измельчителя пожнивных остатков по поверхности пожнивные остатки, расположенные вдоль, разрезаются ножами 3, 4, а встречающиеся остатки поперек направления движения перерезаются ножами 5 и ориентируются в последующем вдоль под воздействия ножей 3,4.
Выделим главные сопротивления, которые преодолевают ножи измельчителя пожнивных остатков при резании.
Рассмотрим режущие кромки ножей как условный клин, у которого угол заострения у увеличен с каждой стороны на угол трения ф, считаем его одинаковым для обеих сторон (рисунок 7) ножа.
б)
Рисунок 7 - Силы, действующие на клин при резании стеблей и пожнивных остатков а - односторонним клином; б - симметричным клином
Figure 7 - Forces acting on the wedge when cutting stems and crop residues a - one-sided wedge; b - symmetrical wedge
Тогда нормальные давления, приложенные к граням условного клина, будут
равны
N
N
— и-—
cos< cos<
Найдем N =-
N
cos(x + <).
cos<
Тогда сопротивление резанию:
P = Po +
_N_
cos<
sin< + -
N
cos<
-sin(x + <)
или
P = P0 + N
sin(/ + 2<) cos2 <
(1)
где Р0 - сопротивление лезвия проникновению в стебель, которое зависит только от толщины лезвия и направлено перпендикулярно к нему; N и N1 - нормальные давления перерезанных и смятых волокон остатков и стеблей о щеки клина, в результате действия которых возникают на гранях клина силы трения.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
И для любого угла заточки yn:
Усилие резания двусторонним симметричным клином получим, рассуждая аналогично предыдущему:
P = Р + — sin [TL + Л (2)
cos^ v 2 J
Формулы (1) и (2) показывают, что чем меньше толщина лезвия и меньше угол Y, тем меньше сила Р и наоборот.
Полагая, что нормальное давление пропорционально сминаемому гранями клина объема материала. Тогда при резании тонких элементов стеблей и пожнивных остатков можно написать:
N tgyx
— - ^^ (3)
N tgy2 К )
Р - Р + NIMLl sin(^ + 2Л
1 n~ ^ 0 . ' 2 •
tgyl cos л
Уравнение (3) является расчетным. Для этого необходимо из опыта определить силу резания Р для двух любых углов заточки ножа и подставить в формулу (1). Получим два уравнения, из которых можно определить силы Ро и Ni.
Выводы. Предложенная конструкция каткового измельчителя пожнивных остатков высокостебельных сельхозкультур КИПО существенно повысит производительность агрегатов и качественные показатели измельчения высокостебельных пожнивных остатков сельскохозяйственных культур, в частности подсолнечника, их быстрому разложению и насыщению почвы питательными веществами. При этом данный измельчитель пожнивных остатков позволит осуществлять обработку полей после уборки за один проход, оставляя за собой измельченные пожнивные остатки, соответствующие предъявляемым агротехническим требованиям с одновременным снижением экономических и энергетических затрат на проведение данной технологической операции.
Библиографический список
1. Борисенко И. Б., Шапров М. Н., Борисенко П. И. Агротехнические подходы при проектировании рабочего органа минимальной обработки почвы с полосным углублением // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2013. № 4 (32). С. 193-197.
2. Борисенко И. Б., Мезникова М. В. Обоснование конструктивных параметров орудий для выполнения полосовой обработки почвы в энергосберегающей системе земледелия // Вестник аграрной науки Дона. 2020. № 4 (52). С. 19-27.
3. Борисенко И. Б. Модульное почвообрабатывающее орудие // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 3 (63). С. 318-327.
4. Власенко О. А. Влияние пожнивных и корневых остатков на параметры плодородия агрочерноземов // Проблемы современной аграрной науки: материалы международной научной конференции. Красноярск, 2020. С. 6-10.
5. Камбулов С. И. Повышение уровня функционирования сельскохозяйственных почвообрабатывающих машин путем обоснования параметров стойки рабочего органа // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 1. С. 9-16.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
6. Майнель Т. Striptill: Инновация в земледелии Казахстана // Поле деятельности. 2013. № 11. С. 55-57.
7. Медведев Г. А., Екатериничева Н. Г.. Ткаченко А. В. Эффективность инновационных систем возделывания подсолнечника на южных черноземах Волгоградской области // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 3 (59). С. 116-124.
8. Регистр технологий производства зерновых, зернобобовых, крупяных и масличных культур в Волгоградской области / А. С. Овчинников, Ю. Н. Плескачев, И. Б. Борисен-ко, А. Н. Цепляев. Волгоград, 2012. С. 90-91.
9. Canales E., Bergtold J., Williams J. Modeling the choice of tillage used for dryland corn, wheat and soybean production by farmers in Kansas // Agricultural and Resource Economics Review. 2018. № 47 (1). P. 90-117.
10. Gal^zewski L., Jaskulska I. Strip-till technology - a method for uniformity in the emergence and plant growth of winter rapeseed (Brassica napus L.) in different environmental conditions of Northern Poland // ItalianJournalofAgronomy. 2018. № 13 (3). P. 194-199.
11. Ghasemzadeh H. R., Humburg D. Using fan nozzles with adjustable spray angle on long rods // Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 2016. Vol. 18. P. 80-92.
12. Methods and applications of new technologies used for reducing of chemical usage and controlling of pests (a review) / M. A. Ebrahimi, M. H. Khoshtaghaza1, S. Minaei1, B. Jamshidi // Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 2018. Vol. 20. No. 2. P. 144-154.
Информация об авторах Борисенко Иван Борисович, Заслуженный изобретатель РФ, доктор технических наук, старший научный сотрудник кафедры «Земледелие и агрохимия» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26), главный научный сотрудник, профессор, тел. +7 (8442) 41-12-48. E-mail: borisenivan@yandex.ru Скрипкин Дмитрий Владимирович, научный сотрудник «НИИ перспективных исследований и инноваций в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26), кандидат технических наук, тел. +7(8442) 41-15-10. Email: umka525@mail.ru
Мезникова Марина Викторовна, старший научный сотрудник «НИИ перспективных исследований и инноваций в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26), кандидат технических наук тел. +7 (8442) 41-12-48. Тимошенко Виктор Викторович, доцент кафедры «Технические системы в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, г. Волгоград, Университетский проспект, 26), кандидат технических наук, тел. +7(8442) 41-15-10.
Элбакян Анна Жораевна, магистрант кафедры "Земледелие и агрохимия" ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Волгоград, пр-т Университетский, 26).
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-42 SEED TREATMENT IN ELECTROMAGNETIC FIELD OF ULTRAHIGH FREQUENCY
S. N. Borychev1, D. E. Kashirin1, A. A. Simdyankin1, N. V. Limarenko1
Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev, Ryazan Received 17.02.2022 Submitted 25.05.2022
The studies were carried out as part of the state budget research.
Summary
To date, trends in presowing disinfection of seeds are aimed at finding the latest, rational and efficient technologies that will provide this process with a high degree of environmental friendliness and purity. One of the most promising methods is the treatment of seeds in an electromagnetic field of ultrahigh frequency (EMF microwave).
