CC BY
7
УДК 631.3.06:636.085/.087
НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГОТОВКИ КОРМОВ САМОХОДНЫМИ КОРМОУБОРОЧНЫМИ КОМБАЙНАМИ НА ГУСЕНИЧНОМ ХОДУ
Some Problems of Fodder Laying-in by Self-Propelled Forage Tracked Harvesters
Лапик В.П., докт. техн. наук, доцент, e-mail: v.p.lapick@mail.ru Агешин Д.Н., магистрант, Русаков Ю.В., магистрант Лапик П.В., инженер, e-mail: pasha_lapik@mail.ru
Lapik V.P., Ageshin D.N., Rusakov Yu.V., Lapik P.V.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»
Bryansk State Agrarian University
Реферат. Заготовка кормов - один из наиболее трудоемких процессов сельскохозяйственного производства. Следует учитывать, что на качество заготовляемого материала влияют короткими сроками уборки. Нередко заготовка кормов происходит в период обильного выпадения атмосферных осадков, что вызывает переувлажнение почвы и затрудняет проходимость кормоуборочной техники. Поэтому на пойменных лугах необходим гусеничный движитель с резинокордными траками, который еще оказывает и щадящее воздействие на низшие слои почвы. Для работы гусеничных машин в условиях пахотных полей предлагается усовершенствованная конструкция резиноармированных гусениц, которая позволит увеличить жесткость ленты и тем самым снизить пиковые давления под опорными катками.
Summary. Fodder laying-in is one of the most laborious agricultural processes. It should be taken into account that the quality of the harvested fodder depends on short cleaning periods. The fodder laying-in is often carried out in the period of abundant rainfalls, causing waterlogging of the lands and hampering pass cross-country ability of the harvesters. Therefore, caterpillar movers with rubber-cord tracks should be used in flood meadows. Besides, it has a sparing effect on the lower soil layers. An improved design of rubber-reinforced tracks is proposed to operate the tracked vehicles in the conditions of arable fields. It will improve the belt stiffening and thereby reduce the peak pressures under the track rollers.
Ключевые слова: гусеничный движитель, резинокордные траки, резиноармированные гусеницы, пойменные почвы, эпюры давления, опорные катки, колея.
Keywords: caterpillar mover, rubber-cord tracks, rubber-reinforced tracks, flood soils, pressure profiles, track roller, rut.
Введение. Заготовка кормов является одним из трудоемких процессов сельскохозяйственного производства. Это обусловлено короткими сроками уборки, влияющими на качество заготовляемого материала. Период уборки (заготовки) кормов обычно связан с обильным выпадением атмосферных осадков, вследствие чего почвы имеют переувлажненное состояние. В современных условиях корма заготавливают в основном из сеяных трав и в некоторых случаях на пойменных лугах, если позволяют условия для проходимости кормоуборочной техники.
Причиной переувлажнения пойменных почв является их периодическое затопление весенним половодьем и выходом воды из берегов рек, а также выход на поверхность грунтовых вод.
Биологическая продуктивность основной надземной биомассы сенокосных пойменных лугов при выполнении необходимых агроприемов в разные годы может быть от 37 до 80 ц/га, также пойменные луга отличаются высоким разнообразием трав, достигающим до 40 видов высших растений на 1 м2, широким спектром почвенных беспозвоночных животных, наземно-гнездящихся птиц, насекомых опылителей и специализированных луговых грибов[1].
Ценность травостоя пойменных лугов заключается не только в разнообразии видов, но и от присутствия аллювиальных наносов, приносящихся разливом рек.
Из-за затопления пойменных лугов, почвы переувлажняются и обладают слабой несущей способностью, что затрудняет своевременную уборку трав, а в некоторых случаях и вообще уборку.
Отсутствие ухода за пойменными лугами, прекращение сенокошения приводит к понижению видового разнообразия травостоя, зарастанию большинства лугов центральной и притеррасной пойм древесно-кустарниковой растительностью, увеличению сорного разнотравья и выходу биологической продуктивности не более 20...25 ц/га [2,3]. На рисунке 1 показано состояние пойменного луга, на котором длительное время не проводилось сенокошение. Зарастание луга кустарниками представляет
угрозу сохранения этих экосистем.
Рисунок 1 - Состояние пойменного луга, на котором не проводится сенокошение
Главная особенность гидрологии пойменных почв - неразрывная связь грунтовых вод с водами самой реки. Уровень грунтовых вод устойчиво держится около поверхности почвы (рисунок 2) [4].
Рисунок 2 - Уровень грунтовых вод пойменных лугов
Установлено, что около 30% площади пойменных лугов с близким к поверхности залеганием грунтовых вод не подвергаются уборки из-за слабой проходимости современной колесной и гусеничной уборочной техники.
Центральная часть поймы подвержена постоянной закочкованности, а прирусловая - образованию песчаных валиков от выноса наилка из русла реки при весенних разливах, а также встречается огромное количество неровностей поверхности, характерные естественным лугам, где не производится поверхностная обработка почвы, в отличие полей с посевами (рисунок 3). Все это вместе составляют вертикальные препятствия для уборочной техники, негативно влияющие на технологический процесс уборки.
Рисунок 3 - Вертикальные препятствия на пойменных лугах.
Для сложных условий заготовки кормов на пойменных лугах более приемлемой является уборочная техника на гусеничном ходу, которая по проходимости превосходит колесную, что и подтверждают многочисленные исследования.
Современные модели таких кормоуборочных комбайнов для заготовки кормов на переувлажненных почвах представлены на рисунке 4.
Технологическая часть таких уборочных машин (жатка, молотильное устройство, копнитель, измельчающий аппарат и др.) оказывает большое влияние на динамику гусеничных движителей. Технологические элементы машины во время работы создают широкий спектр различных по амплитуде и частоте динамических нагрузок на движитель, который не имеет места в других типах машин. Причем эти динамические нагрузки в определенной закономерности передаются на опорное основание, усложняя характер взаимодействия гусеничного движителя с этим основанием.
а) б)
Рисунок 4 - Самоходные гусеничные кормоуборочные комбайны с накопительной емкостью: а) комбайн выпускаемый заводом ОАО « Дальсельмаш»; б) комбайн выпускаемый заводом ОАО «Гомсельмаш»
Представленные гусеничные движители на уборочных комбайнах (рисунок 4) не решают проблему описанную выше.
Воздействие гусеничного движителя с резиноармированными гусеницами на почву оценивается по давлению на почву, сохранению ее структуры в результате колееобразования и растительного покрова (рисунок 4 б). Экспериментальные исследования давления на почву показали, что давление по сравнению с металлическими траками на почву в слое 0,1...0,2 м уменьшается на 30 %, а в сравнении с резинокордными траками выше на 12%. Уменьшение глубины колеи сохраняет структуру почвы, но при этом, вследствие буксования и наличия увеличенных размеров грунтозацепов, в процессе передвижения по переувлажненным почвам происходит выдавливание поверхности почвы в разных направлениях, что приводит к разрушению структуры почвы и уничтожается растительный покров вместе с корневой системой. Уменьшение размеров грунтозацепов влечет снижение тягово-сцепных свойства машины.
Экспериментально подтверждено, что для заготовки кормов на пойменных лугах необходим гусеничный движитель с резинокордными траками, который оказывает более щадящее воздействие на низшие слои почвы, чем с металлическими (рисунок 5) [5]. Относительное уплотнение почвы в
прирусловой части поймы в слое почвы от 0 до 0,1м уменьшилось в 1,6 раза, а в слое от 0,1 до 0,2 м -в 2,8 раза. Максимальное напряжение в почве на глубине 0,5м снизилось в 4,6 раза. Глубина колеи на притеррасной части поймы с влажностью 65% уменьшилась в 1,9 раза, а коэффициент сопротивления качению движителя снизился на 27%, что эквивалентно повышению производительности уборочной машины на 9%. При этом коэффициент неравномерности распределения давления по длине гусеничного движителя уменьшился на 56%.
Рисунок 5 - Конструкция резинокордного трака
Гусеничный движитель с резиноармированными гусеницами распределяет давление на переувлажненные почвы с низкой несущей способностью более равномерно в 1,36 раза, чем движитель с металлическими траками, но в 1,15 раза коэффициент неравномерности КН выше, чем у движителя с резинокордными траками. Исследования глубины колеи гусеничного движителя с резиноармирован-ными гусеницами показали, что сплошная лента гусеницы выдавливает переувлажненную почву только лишь по бокам гусеницы, в то время как у гусеничного движителя с траками, почва проходит между ними. Резиноармированные гусеницы создают, таким образом, гидростатическое давление в почве, которое, удерживая гусеничную машину, уменьшает при этом глубину колеи.
Гусеничный движитель с резинокордными траками уменьшает вредное воздействие на растительный покров и его корневую систему в отличие от металлических траков. На прирусловой части поймы после прохода гусеничного движителя с резинокордными траками сохраняется оптимальная высота и густота травостоя, тогда как после прохода металлических траков она снижается на 10% по сравнению с естественным травостоем. На центральной и притеррасной частях поймы, где почвы переувлажнены, сохраняется необходимая высота травостоя, но густота снижается на 15%. Металлические траки и резиноармированные гусеницы полностью разрушают корневую систему травостоя, а отрастания растений в течение 30 дней не наблюдалось.
Для работы гусеничных машин в условиях пахотных полей нами предлагается усовершенствованная конструкция резиноармированных гусениц, которые включает дополнительные ребра жесткости расположенные в продольном направлении с промежутками между ними для более плавного изгиба ленты на ведущей звездочке и направляющем колесе. Данные ребра жесткости необходимо армировать, что позволит значительно увеличить жесткость ленты и снизить пиковые давления под опорными катками движителя. Между грунтозацепами установлено дополнительное сплошное ребро жесткости и сами грунтозацепы расположены под минимальным углом к основанию ленты, что также позволит увеличить жесткость опорного основания резиноармированных гусениц [6].
Фрагмент предлагаемой конструкции резиноармированных гусениц представлен на рисунке 6.
а) б)
Рисунок 6 - Фрагмент усовершенствованной конструкции резиноармированной гусеницы: а) нижняя протекторная часть ленты; б) внутренняя часть ленты;1- основание гусеницы, 2- грунтозацепы, 3 - дополнительное сплошное ребро жесткости, 4 - дорожка для перемещения ведущей звездочки, направляющего колеса и опорных катков, 5 - места для зацепления ведущей звездочки, 6 - дополнительны внутренние ребра жесткости
Выводы
Таким образом, для заготовки кормов на пойменных лугах необходим гусеничный движитель с резинокордными траками, который оказывает более щадящее воздействие на низшие слои почвы.
Для работы гусеничных машин в условиях пахотных полей нами предлагается усовершенствованная конструкция резиноармированных гусениц, что позволит увеличить жесткость ленты и тем самым снизить пиковые давления под опорными катками.
Библиографический список
1. Балабко П.Н., Сюняев Н.К., Кижапкин С.П. Современное состояние лугов и почв поймы рек Оки и Угры в природной зоне г. Калуги // Изменение и сохранение пойменных лугов: материалы международного совещания. Калуга, 2013.
2. Мониторинг экосистем пойменных лугов правобережья Средней Десны / Д.Е. Просянников, П.Н. Балабко, Е.В. Просянников и др. // Изучение и сохранение пойменных лугов. 2013.
3. Белоус Н.М., Шаповалов В.Ф. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв. Брянск, 2006. 432 с.
4. Ториков, В. Е. Практикум по луговому кормопроизводству: учебное пособие / В. Е. Ториков, Н. М. Белоус. - СПб.: Лань, 2017. - 264 с.
5. Лапик В.П. Механико-технологические основы взаимодействия гусеничных движителей кормоуборочных машин с переувлажненной пойменной почвой: дис. ... д-ра техн. наук. Брянск, 2015. 336 с.
6. Эластичный трак гусеницы транспортного средства: пат. 2554899 Рос. Федерация / Лапик В.П., Адылин И.П.; патентообладатель Брянский государственный аграрный университет. № 2012155435/11; заявл. 19.12.2012, Бюл. № 18.
7. Лапик В.П. Определение изгибной жесткости элементов резинокордного трака гусеничного движителя // Техника и оборудование для села. 2015. № 4 (214). С. 21-23.
References
1. Balabko P.N., Syunyaev N.K., Kizhapkin S.P. Sovremennoe sostoyanie lugov i pochvpojmy rek Oki i Ugry v prirodnoj zone g. Kalugi // Izmenenie i sohranenie pojmennyh lugov: materialy mezhdunarodnogo soveshchaniya. Kaluga, 2013.
2. Monitoring ehkosistem pojmennyh lugov pravoberezh'ya Srednej Desny / D.E. Prosyannikov, P.N. Balabko, E. V. Prosyannikov i dr. // Izuchenie i sohranenie pojmennyh lugov. 2013.
3. Belous N.M., Shapovalov V.F. Produktivnost' pashni i reabilitaciya peschanyh pochv. Bryansk, 2006. 432 s.
4. Torikov, V. E. Praktikum po lugovomu kormoproizvodstvu: uchebnoe posobie / V. E. Torikov, N. M. Belous. - SPb.: Lan', 2017. - 264 s.
5. Lapik V.P. Mekhaniko-tekhnologicheskie osnovy vzaimodejstviya gusenichnyh dvizhitelej kormouborochnyh mashin s pereuvlazhnennoj pojmennojpochvoj: dis. ... d-ra tekhn. nauk. Bryansk, 2015. 336 s.
6. Elastichnyj trak gusenicy transportnogo sredstva: pat. 2554899 Ros. Federaciya / Lapik V.P., Ady-lin I.P.; patentoobladatel' Bryanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet. №2012155435/11; zayavl. 19.12.2012, Byul. № 18.
7. Lapik V.P. Opredelenie izgibnoj zhestkosti ehlementov rezinokordnogo traka gusenichnogo dvizhitelya // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2015. № 4 (214). S. 21-23.
