CC BY
21
УДК 631.316
А.Н. Куваев, И.В. Токарев
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОРУДИЯ РСП
КОСТАНАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ А. БАЙТУРСЫНОВА, КОСТАНАЙ,
РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН КОСТАНАЙСКИЙ ФИЛИАЛ ТОВАРИЩЕСТВА С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР АГРОИНЖЕНЕРИИ», КОСТАНАЙ,
РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
A.N. Kuvaev, I.V. Tokarev METHOD OF DETERMINING THE MAXIMUM ALLOWABLE SPEED OF MOVEMENT
OF THE RSP IMPLEMENT KOSTANAY STATE UNIVERSITY NAMED AFTER A. BAITURSYNOV, KOSTANAY, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN KOSTANAY BRANCH OF LIMITED LIABILITY PARTNERSHIP «SCIENTIFIC PRODUCTION CENTER OF AGRICULTURAL ENGINEEREING», KOSTANAY, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Антон Николаевич Куваев
Anton Nicolaevich Kuvayev
магистр сельскохозяйственных наук
1989_antoxa_30@mail.ru
Аннотация. Северный Казахстан является регионом, который подвержен ветровой эрозии, применяемые технологии возделывания сельскохозяйственных культур, в первую очередь почвозащитная, должны обеспечивать защиту верхнего почвенного слоя от негативного воздействия воздушных потоков (выдувания). Повысить устойчивость почв к ветровой эрозии позволяет сохранение на ее поверхности стерни и других растительных остатков, которые создают у поверхности поля так называемый «штилевой эффект». Однако добиться указанного эффекта возможно только при достаточном количестве стерни на единицу площади поверхности поля. Применение плоскорежущих рабочих органов обеспечивает достаточное крошение почвенного слоя с сохранением на поверхности большей части растительных остатков. Широкое распространение в данном регионе нашли плоскорежущие орудия серии РСП. Достоинством данных орудий является лучшее качество крошения почвенного слоя на почвах с тяжелым физико-механическим составом. Как известно, скорость движения агрегата оказывает непосредственное влияние на показатели агротехнической оценки. В частности, увеличение скорости движения плоскорежущего орудия уменьшает процент сохраненной стерни. В связи с этим в статье предложена методика для определения максимально допустимой скорости движения орудия серии РСП, которая состоит из экспериментальных и теоретических исследований. При проведении экспериментальных исследований на почвенных участках, имеющих типичные для рассматриваемого региона физико-механические характеристики, был установлен характер изменения сохранности стерни в относительных единицах в зависимости от скорости движения и исходного количества пожнивных остатков. Установлено, что исходное количество пожнивных остатков не оказывает существенного влияния на сохранность стерни - полученный коэффициент вариации составил не более 7,2 %. Основное влияние на сохранность стерни оказала скорость движения. На основании полученных экспериментальных зависимостей предложена формула для определения абсолютного значения сохраненной стерни для требуемого поля при различной скорости движения. Сопоставляя полученные абсолютные значения с минимально допустимым количеством, делаем вывод о допустимой скорости движения. В рассматриваемом случае при ПО = 313 шт/м2 максимальная скорость
Иван Владимирович Токарев
Ivan Vladimirovich Tokarev магистр сельскохозяйственных наук usilok5kvt @mail.ru
движения, при которой обеспечивается устойчивость поверхностного слоя почвы к распылению, составит 8 км/ч.
Ключевые слова: сохранность стерни, скорость движения, ветровая эрозия, плоскорежущее орудие серии РСП.
Abstract. Northern Kazakhstan is a region that is vulnerable to the wind erosion. The applied agricultural cultivation technologies, primarily soil-protective, should provide protection of the top soil layer from the negative effects of the air currents (blowing). Soil resistance to the wind erosion can be increased by retaining stubble field and other plant residues on its surface; they create the so-called "calm effect" near the surface of the field. However, this effect can only be achieved if there is enough stubble per unit of the field surface area. The use of flat-cutting working tools ensures sufficient crumbling of the soil layer with most of the crop residues remaining on the surface. Subsurface flat-cutting plows of the RSP series are widely used in this region. The advantage of these implements is that it is more effective in crushing the soil layer on soils with heavy physical and mechanical composition. It is known that the speed has a direct impact on agrotechnical indices. In particular, an increase in the speed of the flat-cutting plow reduces the percentage of stubble preserved. In this regard, a method for determining the maximum allowable speed is proposed in the work, which consists of the experimental and theoretical studies. Conducting the experimental studies in soil areas that have physical and mechanical characteristics typical to the region under consideration, the nature of the stubble conservation in relative units depending on the speed of movement and the initial amount of crop residues was established. It was found that the initial amount of crop residues does not significantly affect stubble conservation, the obtained coefficient of variation was no more than 7.2%. The main influence on stubble conservation was the speed. Based on the obtained experimental dependencies the formula for determining the absolute value of the conserved stubble for the required field at different speeds is offered. By comparing the obtained absolute values and the minimum allowed amount, the conclusion about the allowable speed is made. In this case, at Pо = 313 pcs/m2, the maximum speed at which the topsoil layer is resistant to pulverization will be 8 km/h.
Keywords: stubble conservation, speed, wind erosion, subsurface flat-cutting plows of the RSP series.
Введение. Скорость движения почвообрабатывающего агрегата - это основной показатель, оказывающий влияние на показатели эксплуатационно-технологической и экономической оценок. С другой стороны, скорость движения оказывает непосредственное влияние на качество выполнения технологического процесса. В условиях Северного Казахстана, с характерным для этого географического региона недостаточным количеством влаги и сложными почвенно-климатическими условиями, наиболее оптимальной является почвозащитная система земледелия. Отличительной чертой данной системы является применение плоскорезных рабочих органов, обеспечивающих высокий процент сохранения стерни. Одним из таких рабочих органов, нашедшим широкое распространение в регионе, является рабочий орган орудия серии РСП (РСП-4,2, РСП-5,4, РСП- 6,6) [1]. Его преимуществом является обеспечение качественного выполнения технологического процесса в соответствии с агротехническими требованиями при твёрдости почвы до 9 МПа.
Известно, что увеличение скорости движения агрегата с плоскорежущими рабочими органами увеличивает степень крошения обрабатываемого почвенного слоя [2] и уменьшает процент сохраненной стерни на поверхности поля. Последнее обстоятельство особенно важно для Северного Казахстана, поскольку недостаточное количество растительных остатков на поверхности поля способствует развитию ветровой эрозии почвы.
В соответствии с рекомендациями академика Бараева [3], для придания устойчивости поверхностному слою почвы к распылению (ветровой эрозии) количество стерни на поверхности поля должно составлять не менее 175-200 шт/м2. Следовательно, зная исходные характеристики обрабатываемого участка (количество стерни, шт/м2) и сохранность стерни при различной скорости движения, можно определить максимальный скоростной режим, при котором обеспечивается соответствие качества обработки агротехническим требованиям.
В связи с этим цель данного исследования -разработать методику для определения максимальной скорости движения для конкретного поля, при которой обеспечивается достаточная для предотвращения ветровой эрозии сохранность стерни на примере плоскорежущего орудия РСП-5,4.
Методика. Для того чтобы установить характер изменения сохранности стерни при различной скорости движения, было запланировано проведение экспериментальных исследований, в результате которых было определено сохранение стерни на по-
верхности поля (СС, %) при различной скорости движения (V, км/ч) на участках, имеющих типичные для рассматриваемого региона физико-механические характеристики почвы и различное исходное количество пожнивных остатков (ПО, шт/м2). Методика определения СС (%) и V (км/ч) - по ГОСТ 33736 [4]. Методика определения физико-механических показателей почвы - по ГОСТ 20915 [5].
Для определения количества пожнивных остатков (ПО, шт/м2) на конкретном поле случайным образом выбиралось 10 участков, на которые до прохода агрегата накладывалась рамка (ширина - 1,0 м, длина - 1,0 м). В пределах рамки производился подсчет прямостоячей, наклонной стерни и стерни, потерявшей связь с почвой. Количество пожнивных остатков для конкретного поля вычислялось по формуле:
(1)
где Nс - количество стерни на ьм участке рассматриваемого поля, шт/м2; п - количество участков на рассматриваемом поле.
Для оценки однородности и устойчивости полученной совокупности значений сохранности стерни на полях с различным исходным количеством пожнивных остатков при одинаковой скорости агрегатирования использовался коэффициент вариации, и. Методика определения в соответствии с положениями статистического анализа данных [6].
Зная характер изменения сохранения стерни на различных скоростных режимах (СС(У), %), можно теоретически определить абсолютное значение сохраненной стерни для требуемого поля для различных скоростных режимов по следующей зависимо-
CTИ(CAE(V), шт/м2):
(2)
Сопоставляя полученные значения С.сл.. с минимально допустимым количеством стерни на поверхности поля, можно сделать вывод о максимально допустимой скорости агрегатирования для конкретного поля.
Результаты. Экспериментальные исследования проводились в осенний период в Костанайской области на стерневом поле после уборки овса. Состояние обрабатываемых участков характеризовалось показателями, приведенными в таблице 1.
Таблица 1 - Среднее значение физико-механических показателей почвы в период проведения
экспериментальных исследований
Почвенный слой, см Определяемый показатель
влажность, % твердость, МПа плотность, г/см3
0-15 15,1 2,9 1,2
Коэффициент вариации, (и, %) 5,5 4,8 6,3
15-30 17,3 6,2 1,3
Коэффициент вариации, (и, %) 7,1 6,2 5,3
В период проведения глубокой плоскорезной обработки представленные физико-механические характеристики почвы являются типичными для рассматриваемого региона.
Вид агрегата в работе представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид почвообрабатывающего агрегата К-744Р3 + РСП-5,4
Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 2.
Глубина обработки во всех вариантах составляла 25-27 см.
В результате экспериментальных исследований установлено, что количество пожнивных остатков не оказывает существенного влияния на сохрг нение стерни. Полученный коэффициент вариации ^ < 10 %, что говорит о незначительной изменчивости рассматриваемого вариационного ряда. Основное влияние на сохранение стерни оказывает скорость движения. Повышение скорости с 6 до 10 км/ч привело к ухудшению оцениваемого агротехнического показателя -процент сохраненной стерни сократился на 33,7 процентных пунктов (с 68,8 % до 45,6 %).
Полученные экспериментальные зависимости были использованы для теоретического определения абсолютного значения сохраненной стерни для поля, имеющего схожие физико-механические показатели при ПО = 313 шт/м2.
Таблица 2 - Влияние скорости движения и количества пожнивных остатков на сохранение стерни
Количество пожнивных остатков ПО, шт/м2 Сохранение стерни (СС, %)
Скорость движения (V, км/ч)
6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
178 65,8 65,3 56,7 49,7 50,1
215 67,0 63,7 61,3 55,8 47,5
296 69,7 61,4 58,7 51,7 42,2
350 72,1 59 59,6 54,3 46,9
401 69,4 62,3 55,6 52,1 41,4
Среднеарифметическое значение, Сс, % 68,8 62,3 58,4 52,7 45,6
Стандартное отклонение, а 2,8 2,7 1,9 2,7 3,3
Коэффициент вариации, и 4,1 4,4 3,3 5,1 7,2
Результаты расчетов представлены на рисунке 2. вила 8 км/ч. В этом случае количество сохраненной
В рассматриваемом случае при ПО = 313 шт/м2 стерни составляет САБ = 183 шт/м2 при минимально
максимальная скорость движения, при которой обе- допустимом количестве -САБт|п = 175 шт/м2. спечивается соответствие агротребованиям, соста-
а) относительное значение
б) абсолютное значение
Рисунок 2 - Влияние скорости движения на сохранение стерни после обработки орудием РСП-5,4
Выводы. Предложена методика для определения максимальной скорости движения орудия серии РСП (РСП-5,4), которая предусматривает предварительное проведение экспериментальных исследований. Цель экспериментальных исследований - установить характер изменения сохранения стерни при различной скорости агрегатирования и различном количестве пожнивных остатков на участках, имеющих типичные для рассматриваемого региона физико-механические характеристики почвы. Зная характер изменения сохранения стерни на различных скоростных режимах, можно теоретически определить значение сохраненной стерни в абсолютных единицах (шт/ м2) для требуемого поля при различных скоростях движения. Далее, сопоставляя полученные значения сохраненной стерни в абсолютных единицах с минимально допустимым, делается вывод о максимальной скорости движения указанного орудия.
Список литературы
1 Дерепаскин А.И., Полищук Ю.В., Куваев А.Н., Токарев И.В. Новые отечественные орудия для основной обработки уплотненных почв северных регионов Казахстана // Научное обеспечение интенсивного развития животноводства, кормопроизводства и ветеринарии в свете реализации государственной программы развития АПК Республики Казахстан: сб. науч. докладов. Петропавловск, 2017. С. 33-36.
2 Дерепаскин А.И., Куваев А.Н. Результаты агротехнической и энергетической оценок сменных рабочих органов для послойного внесения основной дозы минеральных удобрений // Вестник Курганской ГСХА. 2014. № 4. С. 61-63.
3 Бараев А.И. Почвозащитное земледелие. М.: Колос., 1975. 304 с.
4 ГОСТ 33736-2016. Техника сельскохозяйственная. Машины для глубокой обработки почвы. Методы испытаний. М.: ФГУП "Стандартинформ", 2017. 39 с.
5 ГОСТ 20915-2011. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2013. 23 с.
6 Козлов А.Ю. Статистический анализ данных в MS Excel. М.: ИНФРА-М, 2017. 320 с.
List of references
1 Derepaskin A.I., Polischuk Yu.V., Kuvaev A.N., Tokarev I.V. New domestic tools for the main treatment of the compacted soils of the northern regions of Kazakhstan // Scientific support of the intensive development of animal husbandry, fodder production and veterinary medicine in the light of the state program of development of the agroindustrial complex of the Republic of Kazakhstan: a collection of scientific reports. Petropavlovsk, 2017. Pp. 33-36.
2 Derepaskin A.I., Kuvayev A.N. Results of agrotechnical and power estimates of shifting working bodies for layer-by-layer introduction main dose of mineral fertilizers // Vestnik Kurganskoy GSKhA. 2014. № 4. Pp. 61-63.
3 Baraev A.I. Conservation agriculture. M.: Kolos. 1975. 304 p.
4 GOST 33736-2016. Agricultural machinery. Machines for deep tillage. Test methods. М.: FGUP "Stand-artinform", 2017. 39 p.
5 GOST 20915-2011. Testing agricultural tractors and machines. Procedure for determines test conditions. M.: FGUP "Standartinform", 2013. 23 p.
6 Kozlov A.Y. Statistical analysis of data in MS Excel: Training manual. M.: INFRA-M, 2017. Pp. 320.
