НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ВНУТРИПОЧВЕННОМУ ВНЕСЕНИЮ ЖИДКИХ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.333:631.812.2

НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ВНУТРИПОЧВЕННОМУ ВНЕСЕНИЮ ЖИДКИХ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ

ГАЙБАРЯН Михаил Арутюнович, канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник, [email protected] ГАПЕЕВА Наталья Николаевна, канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник, [email protected] СИДОРКИН Владимир Иванович, ст. науч. сотрудник, [email protected]

Институт технического обеспечения сельского хозяйства - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», СОРОКИН Константин Николаевич, канд. техн. наук, заместитель директора, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» [email protected]

Внутрипочвенное внесение жидких гуминовых удобрений - высокоэффективный агротехнологиче-ский прием, позволяющий повысить коэффициент использования питательных веществ из удобрений и почвы, улучшить ее агрохимические и физические показатели, ускорить процессы разложения и гумификации растительных остатков. Анализ рынка показал, что ассортимент технических средств для внутрипочвенного внесения жидких удобрений достаточно скуден, ряд моделей имеют существенные недостатки. В связи с этим разработка машин такого типа является весьма актуальным и перспективным направлением. Целью работы являлось повышение эффективности использования гуминовых удобрений путем создания технических средств для их применения. На основании проведенных ранее теоретических расчетов основных параметров узлов и агрегатов было сформировано техническое задание на разработку конструкторской документации на техническое средство для внутрипочвенного внесения жидких, в том числе гуминовых удобрений. По разработанным чертежам был изготовлен экспериментальный образец технического средства, выполняющего одновременно несколько технологических операций: измельчение корневых и пожнивных остатков, рыхление почвы, уничтожение сорняков и сплошное внутрипочвенное внесение жидких удобрений. Данное техническое средство представляет собой набор вертикальных пальцевых фрез, расположенных на раме машины и получающих вращательное движение от ВОМа трактора, а также систему дозированного внутрипочвенного внесения жидких удобрений, осуществляющую их подачу непосредственно внутрь вращающейся фрезы через полый вал. Проведенные производственные испытания разработанного технического средства показали устойчивую работоспособность всех его узлов и агрегатов. Таким образом, предлагаемое нами техническое средство позволяет проводить не только сплошное внутрипочвенное внесение жидких удобрений на глубину до 20 см, но и тщательно рыхлить почву, измельчать корневые и пожнивные остатки. Ключевые слова: гуминовые удобрения, плодородие почв, сельскохозяйственные машины, внутри-почвенное внесение удобрений, технические средства.

Введение

На сегодняшний день перед сельскохозяйственной наукой наиболее остро стоит вопрос восстановления почвенного плодородия. Интенсивное ведение аграрного производства, ограниченное применение органических удобрений, нарушение или отказ от севооборотов - все это приводит к отрицательному балансу гумуса, а, следовательно, к снижению уровня плодородия пахотных почв. Использование в сельскохозяйственном производстве экологически чистых недорогих и эффективных гуминовых удобрений во многом способствует решению этой актуальной проблемы [1, 2, 3].

Практикой ведения сельского хозяйства доказано, что именно способ внесения удобрения является ключевым фактором увеличения эффективности его применения [4].

В этой связи внутрипочвенное внесение жидких удобрений, в том числе гуминовых, имеет ряд существенных преимуществ. Оно позволяет вносить гуминовые удобрения непосредственно в корневую зону растений, что способствует активизации ферментативных процессов, развитию естественной микрофлоры растений и почвы, улучшает по© Гайбарян М. А., Гапеева Н. Н.

глощение питательных веществ корнями растений. При этом количество вносимых удобрений можно снизить на 15-20% без ущерба для урожайности [5]. Кроме того, улучшаются физические и агрохимические свойства почвы, ускоряются процессы разложения и гумификации растительных остатков [6, 7].

Для внутрипочвенного внесения жидких гуминовых удобрений используют различные типы сельскохозяйственных машин и агрегатов: культиваторы - растениепитатели и удобрительные комплексы, комбинированные посевные и посадочные агрегаты, стерневые культиваторы и агрегаты для полосовой обработки почвы.

Проведенный анализ показал, что ассортимент технических средств для внутрипочвенного внесения жидких удобрений, представленных в настоящее время на рынке сельскохозяйственной техники, не отличается богатым разнообразием. В основном они осуществляют локально-ленточное или рядковое внесение жидких удобрений. В качестве рабочих органов применяются стрельчатые лапы или дисковые сошники, которые не обеспечивают эффективного рыхления почвы и измельчения растительных и пожнивных остатков.

, Сидоркин В. И., Сорокин К. Н., 2018г.

Большинство технических средств для вну-трипочвенного внесения жидких удобрений, имеющихся в хозяйствах, морально и физически устарели, а агрегаты, выпускаемые отдельными отечественными производителями, значительно уступают по функциональности и эффективности зарубежным аналогам [8].

В связи с этим разработка новых технических средств для внутрипочвенного внесения жидких удобрений остается весьма актуальной.

Материалы и методы Целью работы являлось повышение эффективности использования жидких удобрений, в т.ч. гуминовых, путем разработки и создания технических средств для их внутрипочвенного внесения.

Для этого были проведены теоретические расчеты основных параметров данного агрегата, которые составили основу для формирования технического задания на разработку конструкторской документации. Предлагаемое нами техническое средство, состоящее из вертикальных пальцевых фрез и системы впрыскивания удобрений, выполняет одновременно три технологические операции: измельчение и рыхление почвы, уничтожение сорняков и внутрипочвенное внесение жидких

удобрений, в т. ч. гуминовых.

Результаты исследований

После глубокого и всестороннего изучения конструкций существующих отечественных и зарубежных почвообрабатывающих машин, а также машин и агрегатов для внутрипочвенного внесения жидких удобрений, было принято решение: за основу такого технического средства принять ротационный культиватор РКЕ-300, как базовую машину, и на него установить разработанный нами комплект оборудования для внутрипочвенного внесения гуминовых и других жидких удобрений. Рабочие органы данного агрегата представляют собой вертикальные фрезы, состоящие из дисков, установленных на вертикальном валу и оснащенных двумя, тремя или четырьмя ножами-рыхлителями.

После ознакомления с конструкцией выбранной базовой машины и наблюдения за ее работой непосредственно в поле было принято решение провести ее модернизацию - установить рабочие органы (фрезы) не в горизонтальный ряд, а в виде треугольника с симметричным углом наклона линии их размещения к оси движения агрегата с двух сторон (рис. 1).

а аг — ширина захвата агрегата; 11 - расстояние между рабочими органами; Д - диаметр рабочих органов; а -ширина перекрытия; ф - угол между линией расположения рабочих органов и направлением движения агрегата; К - длина крыла; I - ширина агрегата по осям крайних фрез; в - длина рабочей части агрегата Рис. 1 - Схема расположения рабочих органов

Преимуществом такого расположения рабочих органов является то, что в этом случае уменьшается тяговое сопротивление агрегата, отпадает необходимость установления рабочих органов в два ряда, как при расположении в горизонтальный ряд, уменьшается количество рабочих органов, упрощается кинематическая схема и повышается надежность агрегата.

Как было сказано выше, данная машина одновременно выполняет три технологические операции: измельчение-рыхление почвы, уничтожение сорняков и внутрипочвенное внесение гуминовых и других жидких удобрений. В соответствии с этим в конструкцию машины включены два взаимосвязанных устройства, работающих синхронно -техническое средство для обработки почвы и си-

стема дозированного внутрипочвенного внесения гуминовых удобрений.

Общая компоновочная схема технического средства после установки системы внутрипочвен-ного внесения гуминовых удобрений представлена на рисунке 2.

Техническое средство для обработки почвы представляет собой набор вертикальных пальчатых фрез, расположенных на раме машины и получающих вращательное движение от вала отбора мощности трактора через конический редуктор.

Особенность конструкции этой машины заключается в том, что распылитель, подающий жидкость в почву, расположен внутри вращающейся фрезы.

____/ 1250 * ' _

у, jJ-

1 - рама рыхлителя; 2 - рама системы впрыскивания; 3 - бак для удобрений; 4 - подвеска трехточечная; 5 - редуктор конический; 6 - вал карданный привода фрез; 7 - вал карданный системы впрыскивания; 8 - каток уплотнительный; 9 - картер коробки передач; 10 - фреза рабочая ножевая (перьевая); 11 - шестерня коробки передач; 12 - муфта храповая; 13 - муфта предохранительная; 14 - рикционная муфта свободного хода; 15 - насос диафрагменный; 16 - регулятор давления Рис. 2 - Общая компоновочная схема технического средства для внутрипочвенного внесения

гуминовых удобрений

Для установки на данное техническое средство собность всех узлов и агрегатов. Все фактические

был разработан рабочий орган для внутрипочвен-ной подачи удобрений (рис. 3). Принцип работы данного устройства следующий. Жидкость через штуцер 1 под давлением насоса поступает в полый вал 2, жестко закрепленный на раме машины, далее через отверстие в полом валу попадает в распылитель 6 и факелом, равным ширине борозды, поступает в почву. Борозда для впрыскивания жидкого удобрения нарезается юбкой 7, закрепленной на концах пальцев 5 ротора и имеющей форму усеченного конуса.

Юбка вращается вместе с ротором 9, получающим вращательное движение от ВОМ трактора через шестерню 8. На поверхности юбки имеются насечки 10, расположенные по периметру окружности большего диаметра юбки, под углом 45о к ее поверхности.

При вращении ротора вместе с юбкой его пальцы рыхлят почву, а юбка своими насечками приподнимает почву и, за счет поступательного движения агрегата, образуется борозда, куда распылителем 6 впрыскивается жидкое удобрение. Закрытие борозды после впрыскивания жидкости осуществляется насечками, оказавшимися в это время за факелом.

Обсуждение и заключение

Для проведения экспериментальных исследований и производственных испытаний была изготовлена не вся машина с шириной захвата 4,3 м и количеством рабочих органов (фрез) 15 шт., а экспериментальная установка с тремя рабочими органами на одной раме (рис. 4).

Производственные испытания технического средства для внутрипочвенного внесения гуми-новых удобрений проводили на базе экспериментально-опытного производства ФГБНУ ВНИМС согласно разработанной и утвержденной программе и методике. Они показали устойчивую работоспо-

значения технических параметров экспериментального образца соответствуют проектным, что обеспечивает заложенную в технической документации производительность агрегата и оптимальный расход рабочей жидкости.

1 - штуцер входной жидкостный; 2 - полый вал подачи жидкости; 3 - картер; 4 - подшипниковый узел ротора; 5 - режущая фреза; 6 - распылитель; 7 - юбка; 8 - шестерня привода ротора; 9 - ротор; 10 - насечки Рис.3 - Схема рабочего органа для подачи удобрений в почву

а б

а - экспериментальный образец технического средства для внутрипочвенного внесения жидких удобрений в цехе экспериментально-опытного производства, б - экспериментальный образец технического средства для внутрипочвенного внесения жидких удобрений на открытой площадке экспериментально-опытного производства Рис. 4 - Производственные испытания технического средства для внутрипочвенного внесения

жидких гуминовых удобрений

Выводы

Таким образом, разработанное техническое средство обеспечивает сплошное вну-трипочвенное внесение жидких удобрений на глубину до 20 см, тщательно рыхлит почву, измельчает корневые и пожнивные остатки, тем самым значительно ускоряя процесс их гумификации по сравнению с ленточным внесением.

Список литературы

1 Гуминовые препараты как факторы повышения плодородия почв и эффективности сельскохозяйственного производства [Текст] / К. Н. Сорокин, М. А. Гайбарян, Э. И. Смышляев [и др.] // Влагоак-кумулирующие технологии, техника для обработки почв и использование минеральных удобрений в экстремальных условиях: науч. изд. / ГНУ ВИМ; ГНУ ВНИМС, - Рязань : ГНУ ВНИМС , 2014. - С. 89-108.

2 Гуминовые препараты и их применение в растениеводстве и животноводстве [Текст] : материалы Всероссийской науч.-практ. конф. (17-19 мая 2005 г.). - Рязань : РГСХА им. П. А. Костычева, 2005. - 104 с.

3 Предложения ученых ФГБНУ ВНИМС для решения проблем повышения плодородия почв

NEW ENGINEERING SOLUTIONS FOR SUBSURFACE INJECTION OF LIQUID HUMIC FERTILIZERS

Gaybaryan Mikhail A., candidate of technical sciences, leading researcher, [email protected]

Gapeeva Natalya N., candidate of biological science, leading researcher, [email protected] Sidorkin Vladimir I., senior researcher, [email protected]

Institute of Technical Support of Agriculture - branch of the Federal Scientific Agricultural Engineering Center VIM

Sorokin Konstantin N., Deputy Director, Federal State-financed Institution «Federal Scientific Agricultural Engineering Center VIM», [email protected]

Subsurface injection of humic fertilizers is a highly efficient agrotechnological practice enabling to increase the coefficient of utilization of nutrients contained in fertilizers and soil, to improve agrochemical and physical properties of soil, to accelerate the processes of decomposition and humification of root and plant residues. The

[Текст] / Н. Т. Сорокин, Э. И. Смышляев, К. Н. Сорокин, Т. Г. Солдатова // Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства : сб. науч. тр. / ФГБНУ ВНИМС. - Рязань, 2017. - С. 108-118.

4 Соловьева, Н. Ф. Жидкие удобрения и современные методы их применения [Текст] / Н. Ф. Соловьева. - М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2010. - 76 с.

5 Трапезников, В. К. Локальное питание растений [Текст] / В. К. Трапензников, И. И. Иванов, Н. Г. Тальвинская - Уфа : Гилем, 1999. - 260 с.

6 Перминова, И. В. Гуминовые вещества - вызов химикам XXI века [Текст] // Химия и жизнь. -2008. - №1. - С. 50-55.

7 Орлов, Д. С. Свойства и функции гуминовых веществ [Текст] // Гуминовые вещества в биосфере. - М. : Наука, 1993. - С.16-27.

8 Ушаков, О. В. Гуматы и механизация их применения [Текст] / О. В. Ушаков, Н. Н. Гапеева // Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства : сб. науч. тр. / ФГБНУ ВНИМС. - Рязань, 2015. - С. 74-80.

market analysis had demonstrated scarce assortment of equipment for subsurface injection of liquid fertilizers, as well as significant deficiencies in a range of the existing modifications. In this context, the development of new technical equipment of this type represents a topical and promising direction. The aim of the undertaken research was to increase the efficiency of using humic fertilizers through creating a new machine for their application. Theoretical calculations of the essential parameters of nodes and units carried out previously formed a basis for elaboration of the Terms of Reference for developing design documentation for equipment for subsurface injection of liquid fertilizers, including humic. An experimental machine performing a range of technological operations, including grinding root and plant residues, soil loosening, weed extirpation, overall subsurface application of liquid fertilizers, has been manufactured in compliance with the created engineering drawings. The equipment comprises a set of rotary finger milling cutters mounted vertically on a machine frame and driven by the power take-off of a tractor, and a system of proportional subsurface injection of liquid fertilizers that provides their supply directly into a rotating milling cutter through a hollow shaft. Performance testing of the developed equipment has demonstrated stable working capacity of all its nodes and units. Thus, the proposed equipment enables to perform overall subsurface injection of liquid fertilizers to a depth of up to 20 cm, as well as soil loosening and grinding root and plant residues.

Key words: humic fertilizers, soil fertility, agricultural machinery, subsurface injection of fertilizers, technical equipment.

Literatura

1 Sorokin, K.N. Guminovye preparaty kak faktory povysheniya plodorodiya pochv i effektivnosti sel'skokhozyaystvennogo proizvodstva [Tekst] / K.N. Sorokin, M.A. Gaybaryan, E.I. Smyshlyaev i dr. // Vlagoakkumuliruyushchie tekhnologii, tekhnika dlya obrabotki pochv i ispol'zovanie mineral'nykh udobreniy v ekstremal'nykh usloviyakh: nauch. izd. /GNU VIM; GNU VNIMS, - Ryazan': GNU VNIMS, 2014. - S. 89-108.

2 Guminovye preparaty i ikh primenenie v rastenievodstve i zhivotnovodstve [Tekst]: materialy Vserossiyskoy nauch.-prakt. konf. (17-19 maya 2005 g.). - Ryazan': RGSKhA im. A.P. Kostycheva, 2005. - 104 s.

3 Sorokin, N.T. Predlozheniya uchenykh FGBNU VNIMS dlya resheniya problem povysheniya plodorodiya pochv [Tekst] / N.T. Sorokin, E.I. Smyshlyaev, K.N. Sorokin, T.G. Soldatova // Problemy mekhanizatsii agrokhimicheskogo obsluzhivaniya sel'skogo khozyaystva: sb. nauch. tr. /FGBNU VNIMS. - Ryazan', 2017.

- S. 108-118.

4 Solov'eva, N.F. Zhidkie udobreniya i sovremennye metody ikh primeneniya [Tekst]: nauchnoe izdanie / N.F. Solov'eva. - M.: FGNU «Rosinformagrotekh», 2010. - 76 s.

5 Trapeznikov, V.K. Lokal'noe pitanie rasteniy [Tekst]/ V.K. Trapenznikov, I.I. Ivanov, N.G. Tal'vinskaya -Ufa: Gilem, 1999. - 260 s.

6 Perminova, I.V. Guminovye veshchestva - vyzov khimikam XXI veka [Tekst] // Khimiya i zhizn'. - 2008.

- №1. - S. 50-55.

7 Orlov, D.S. Svoystva i funktsii guminovykh veshchestv [Tekst]//Guminovye veshchestva v biosfere. - M.: Nauka, 1993. - S.16-27.

8 Ushakov, O.V. Gumaty i mekhanizatsiya ikh primeneniya [Tekst] / O.V. Ushakov, N.N. Gapeeva // Problemy mekhanizatsii agrokhimicheskogo obsluzhivaniya sel'skogo khozyaystva: sb. nauch. tr. / FGBNU VNIMS. - Ryazan', 2015. - S. 74-80.

УДК 621.31

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

КАШИРИН Дмитрий Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение», [email protected]

ПАВЛОВ Виктор Вячеславович, аспирант кафедры «Электроснабжение», [email protected] УГЛАНОВ Михаил Борисович, д-р техн. наук, профессор кафедры «Эксплуатация машинно-тракторного парка»

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева МУРОГ Игорь Александрович, д-р техн. наук, профессор, директор Рязанского института (филиала) Университета машиностроения, [email protected]

ВОРОНОВ Владимир Петрович, соискатель кафедры «Техническая эксплуатация транспорта», Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

Огромное число потребителей электрической энергии постоянно нагружают электросеть реактивной составляющей потребляемой мощности, и эта нагрузка непрерывно растет. Реактивный ток, циркулирующий между генератором и потребителем, преобразуется в тепловую энергию в

_© Каширин Д. Е., Павлов В. В, Угланов М. Б., Мурог И. А., Воронин В. П., 2018г._