CC BY
2УДК 623.437.42
Шекихачев Ю. А., Мишхожев В. Х., Шекихачева Л. З., Мишхожев К. В.
Shekikhachev Y. A., Mishkhozhev V. H., Shekihacheva L. Z., Mishkhozhev K. V.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ПЛОСКОРЕЗА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ГОРНЫХ КОРМОВЫХ УГОДИЙ
SCIENTIFIC BASIS FOR PARAMETERS AND OPERATING MODES OF THE MODERNIZED SUBSURFACE CULTIVATOR FOR INCREASING THE PRODUCTIVITY OF THE FORAGE LANDS
Механизация кормопроизводства в горных условиях до последнего времени базировалась на применении ограниченного спектра средств механизации, главным образом были механизированное скашивание травостоя и транспортировка готовой продукции (сена). Для улучшения деградированных или находящихся в процессе деградации горных кормовых угодий в настоящее время используются те же средства механизации, которые применяются повсеместно для обработки почвы, т.е. не приспособлены к горной специфике, что является сдерживающим фактором в деле их использования при улучшении продуктивности горных кормовых угодий.
Увеличение кормового потенциала горных угодий в настоящее время решается преимущественно агрохимическими методами: внесением минеральных и органических удобрений; удалением вредных, непоедаемых или малопродуктивных растений (делается это, в основном, вручную); подсевом ценных в кормовом отношении видов растений с использованием для этого как наземных средств, так и авиации.
Изложенное показывает, сколь актуальна задача разработки технологии и специальных средств механизации, которые позволили бы восстановить и повысить продуктивность ценных кормовых растений, имеющихся в травостое, за счет уничтожения ныне доминирующих вредных, ядовитых и малопродуктивных видов растений, в том числе чемерицы.
Причиной ухудшения состояния пастбищных кормовых угодий является ряд организационно-правовых аспектов проблемы:
- отсутствие правовой защиты горных кормовых угодий;
- неудовлетворительная организация государственного контроля за охраной и регулированием почвенного плодородия горных угодий;
Mechanization of fodder production in the mountains until recently was based on the use of a limited range of mechanization tools, mainly the mechanized cutting of grass stand and transportation of finished products (hay). For the improvement of degraded or degrading mountain forage lands, the same mechanization tools are currently used, which are commonly used for tillage, i.e. not adapted to mountain specificity, which is a limiting factor in their use in improving the productivity of mountain forage lands.
The increase in the forage potential of mountain lands is currently reached mainly by agro-chemical methods: the introduction of mineral and organic fertilizers; removal of harmful, non-eatable or unproductive plants (this is done mainly by hand); sowing of plant species valuable in fodder using both land based equipment and aviation.
Given above shows how urgent the task is to develop technology and special mechanization tools that would restore and increase the productivity of valuable forage plants present in the herbage due to the destruction of the currently dominant harmful, poisonous and unproductive plant species, including hellebore.
The reason for the deterioration of the pasture forage lands is a number of organizational and legal aspects of the problem:
- lack of legal protection of mountain forage lands;
- unsatisfactory organization of state control over the protection and regulation of soil fertility of mountain lands;
- отсутствие средств механизации для восстановления их продуктивности;
- отсутствие научных основ рекультиваци-онных работ, проводимых для улучшения кормовых угодий в условиях горных пастбищ.
Настоящая работа посвящена выявлению рациональных параметров и режимов работы плоскореза для улучшения горных кормовых угодий.
Ключевые слова: плоскорез, кормовые угодья, пастбище, сенокос, травы, улучшение.
- lack of mechanization to restore their productivity;
- the lack of scientific foundations of reclamation work carried out to improve forage lands in the conditions of mountain pastures.
This paper is devoted to the identification of rational parameters and modes of operation of the subsurface cultivator to improve mountain forage lands.
Key words: flat land, forage land, pasture, hay, grass, improvement.
Шекихачев Юрий Ахмедханович -
доктор технических наук, профессор кафедры технической механики и физики, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, г. Нальчик Тел.: 8 928 077 33 77 Е-шай: shek-fmep@mail.ru
Мишхожев Владислав Хасенович -
кандидат технических наук, доцент кафедры механизации сельского хозяйства, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, г. Нальчик Тел.: 8 903 490 00 55
Шекихачева Людмила Зачиевна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры землеустройства и кадастров, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, Нальчик
Мишхожев Каземир Владиславович -
студент направления подготовки «Агроинже-нерия», ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, Нальчик
Shekikhachev Yuri Akhmedkanovich -
Doctor of Technical Sciences, Professor of Department of Technical Mechanization and Physics, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU Тел.: 8 928 Oll 33 ll E-mail: shek-fmep@mail.ru
Mishkhozhev Vladislav Hasenovich -
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Department of Agricultural Mechanization, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik
Shekihacheva Lyudmila Zachievna -
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of Department of Land Management and Cadastre, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik
Mishkhozhev Kazemir Vladislavovich -
student areas of training «Agroengineering», FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik
Введение. Существенным фактором, который оказывает влияние на качество обработки почвы и степень уничтожения сорняков, считается устойчивость хода плоскорежущего рабочего органа и самого технического средства в горных условиях.
В.П. Горячкин, принимая за основу клин, заложил научные основы обеспечения динамической устойчивости технических средств для обработки почвы [2, 3].
Устойчивость рабочих органов сельхозмашин рассмотрена в исследованиях таких ученых, как Л.А. Желиговский, Г.Н. Синео-ков, Ю.К. Киртбая и др. [1-4].
Основным фактором, влияющим на устойчивость хода плоскорежущих лап, является
сопротивление почвы. В связи с этим дальнейшее совершенствование рабочих органов сельхозмашин, улучшение их конструкции, повышение экономических и динамических показателей, увеличение их долговечности необходимо рассматривать в неразрывной связи с исследованием сил сопротивления, которые действуют на рабочий орган [1-6].
Методы или методология проведения работ. Площадь кормовых угодий в Российской Федерации составляет более 1,9 млн. га, из которых в КБР площадь горных пастбищ и сенокосов составляет более 350 тыс. га. В настоящее время около 75% угодий нуждаются в коренном или поверхностном улучшении.
В соответствии с результатами исследований К.А. Ерижева [8], в Центральной части Северного Кавказа травостой горных пастбищных и сенокосных угодий насчитывает около 480 видов растительности. Из них около 260 видов пригодны для поедания животными, а 220 видов считаются ядовитыми и вредными.
Наукой и практикой для уничтожения зарослей чемерицы на пастбищных и сенокосных угодьях рекомендуется использование ручного труда [8].
В мероприятиях по улучшению естественных кормовых угодий в зарубежных странах с горным рельефом можно выделить следующие направления: подсевание трав в дернину с использованием специальных технических средств [8].
Специальными исследованиями, проведенными на естественных кормовых угодьях Киргизии, Кабардино-Балкарии и др. установлено, что при применении гербицида Гар-лон 4 Е (доза 2-4 л/га) 99,7% чемерицы погибает [8].
Экспериментальная база, ход исследования. Серийный плоскорез возможно использовать в качестве базовой модели при создании технических средств, улучшающих горные кормовые угодья. Вместе с тем данный процесс не в полной мере обеспечивает улучшение пастбищных и сенокосных угодий из-за особенностей почвообработки и подрезания корней растений, в особенности чемерицы.
В связи с этим нами предлагается рабочий орган (рис. 1), состоящий из плоскорежущей лапы 1, прикрепленной к стойке 2.
Рисунок 1 - Конструктивно-технологическая схема рабочего органа плоскореза
На плоскорежущей лапе 1 закреплены ножи 3, лобовая накладка 4, оси поворота ножей 5, снабженные регулировочным стержнем 7 с регулировочными шайбами 8, которые, в свою очередь, зажаты между ножом 5 и лапой 1 посредством гайки 9. В плоскорежущей лапе 1 имеется отверстие 10, предназначенное для перемещения регулировочного стержня 7. Стойка 2 снабжена отверстием 11, предназначенным для того, чтобы прикрепить ее к раме плоскореза.
Результаты исследования. Общее сопротивление (кН), которое возникает в результате взаимодействия плоскореза с почвой, определяется выражением [2]:
Ко - + Яг + Я, + Як + Кн,
(1)
где:
Я - сопротивление от веса почвенного пласта;
Я - сопротивление от инерционной силы почвенного пласта, кН;
Я - сопротивление от внедрения лапы плоскореза в слой почвы, кН;
Я - сопротивление от особенностей рабочей поверхности плоскореза, кН;
Я - сопротивление резания почвенного
пласта и корней сорной растительности, кН.
Сопротивление от инерционной силы почвенного пласта (кН) можно рассчитать по выражению:
в2 Р
^ (2)
Я -
где:
Р - объемная масса почвенного пласта, Н/м3.
Значение от инерционной силы почвенного пласта равно:
Кт = / тп„
(3)
где:
/° - среднее ускорение, которое сообщается почвенным частицам, м/с2 ;
тп - масса почвенного пласта, кг. Из рисунка 2 видно, что:
V. = 2 V • sva.aH,
(4)
где:
а / 2 - угол, под которым к горизонтали двигается почвенный пласт.
Рисунок 2 - Силы, действующие на плоскорез
При действии клина плоскореза происходит изменение скорости движения точек почвенного пласта от V = 0 до V = а . В связи с
этим величину ускорения, которое сообщается почвенному пласту, можно рассчитать по выражению:
. V - V V
(5)
V ' = ■
¿2 ^
Г
где:
(¿2 - ^) - время, за которое почвенная частица, которая двигается со скоростью Уг по поверхности плоскореза, проходит путь (?
(средняя длина продольного сечения крыла лапы).
Учитывая, что t = / V, выражение запишется так:
• о V2 • /о 1 = 2---svaa /2.
^ О 1
1ср
(6)
Ускорение jo сообщается всем точкам почвенного пласта. С целью определения массы почвенного пласта можно воспользоваться выражением:
Б2 • Н • Р
т = —-^. (7)
4 • Я • Я
Подставив в выражение (3) значения 1 и тп из (6) и (7), имеем:
„ Б2 •Н• Р •V2 . /0 ^ =-*--Бта/ 2.
2 • Я • 1ср • Я
(8)
В случае, когда почва не содержит камни и прочные корни, сопротивление внедрению острого лезвия лапы плоскореза в слой почвы следует определять с учетом сопротивления деформации почвы [1, 7].
С целью оценить степень влияния основных параметров модернизированного плоскорезного рабочего органа на величину тягового сопротивления с использованием ПЭВМ получены зависимости тягового сопротивления агрегата от глубины обработки почвы при работе на I, II, III и IV передачах и с разным количеством рабочих органов (рис. 3-6) .
и.
к.Н 40
ЗО
20
Ю
У У
У
11, м
О 0,1 О, 2 О,3 0,4 О,5
Рисунок 3 - Зависимость удельного сопротивления плоскорезного агрегата от глубины обработки почвы при работе на I передаче с одним (1), двумя (2) и тремя (3) рабочими органами
кН
40
30
20
10
У
У
у г"' тяг1г~г~
м
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Рисунок 4 - Зависимость удельного сопротивления плоскорезного агрегата от глубины обработки почвы при работе на II передаче с одним (1), двумя (2) и тремя (3) рабочими органами
:Н
40
ЗО
20
Ю
О
У
л* л
1»,
О, 1 О, 2 О, 3 О, 4 О, 5
Рисунок 5 - Зависимость удельного сопротивления плоскорезного агрегата от глубины обработки почвы при работе на III передаче с одним (1), двумя (2) и тремя (3) рабочими органами
Полученные графики подтверждают правильность полученных теоретических зависимостей и то, что они верно описывают процесс плоскорезной обработки почвы.
С целью оптимизировать глубину обработки кормовых сельхозугодий при использовании плоскореза установлены особенности распределения луковиц чемерицы в слое поч-
вы. В результате проведенных раскопок на глубину до 30 см со снятием каждый раз слоя в 5 см на площадках по 1 м2 установлено, что в слое 11-20 см располагается более 60% луковиц чемерицы. С учетом того, что значение средней высоты луковицы равно 4,2 см, установлено рациональное значение заглубления плоскореза - 20 см.
кН
40
30
20
10
О
У /
у /
У
И, м
0,3 0,4 0,5
0,1 О, Рисунок 6 - Зависимость удельного сопротивления плоскорезного агрегата от глубины обработки почвы при работе на IV передаче с одним (1), двумя (2) и тремя (3) рабочими органами
Результаты исследований показали, что при заглублении плоскореза на глубину меньше, чем на 10 см на участках плотной дернины, происходит ее разрыв и образование вертикально расположенных почвенных пластов, препятствующих в дальнейшем эффективному скашиванию травостоя.
Область применения результатов. Результаты исследования могут быть использованы сельскохозяйственными предприятиями.
Вывод. Установлены рациональные параметры и режим работы модернизированного плоскореза: глубина обработки - 0,15-0,2 м; скорость передвижения - 2,4-3,0 м/с; ширина захвата - 0,9-2,7 м.
Литература
1. Фисун М.Н., Каскулов М.Х., Магомедов К.Г., Мишхожев В.Х. Борьба с чемерицей на горных кормовых угодьях // Кормопроизводство. 1999. №2. С. 12-13.
КеГегепее8
1. ¥1тп Ы.Ы., Ка$ки1оу Ы.КН., Magome-К.О., Mishkhozhev У.КН. Borba s chemerit-sej ш gornykh kormovykh ugodyakh // Kormo-proizvodstvo. 1999. №2. S. 12-13.
2. Фисун М.Н., Мишхожев В.Х. Создание травостоев на склонах высокогорий, подверженных денудации // Международный сельскохозяйственный журнал. 2011. №2. С. 63-65.
3. Хамоков Х.А., Бекаров А.Д., Мишхожев В.Х. Технологии и средства механизации для восстановления продуктивности горных кормовых угодий // Научно-практический журнал «КоуаЫО. Яи». 2016. Т. 1. №43. С. 25-31.
4. Хамоков Х.А., Бекаров А.Д., Мишхожев В.Х. Улучшение агрофизических свойств почвы на горных склонах путем механизированного омоложения травостоев // Научно-практический журнал «КоуаМо. Яи». 2016. Т. 2. № 42. С. 25-31.
5. Пат. 2154929 Российская Федерация, МПК7 А01В 35/26. Почвообрабатывающий рабочий орган / М.Х. Каскулов, М.Н. Фисун, В.Х. Мишхожев, Б.Я. Барагунов; заявитель и патентообладатель«Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия». № 98123054/13; заявл 22.12.1998; опубл. 27.08.2000; Бюл. № 24. 2 с.: ил.
6. Каскулов М.Х., Шекихачев Ю.А., Миш-хожев В.Х. Математическое моделирование процесса падения дождевой капли и ее воздействия на поверхностный слой почвы // Научный журнал «Известия Кабардино-Балкарского научного центра» РАН. 2000. №1. С. 77.
7. Хамоков Х.А., Бекаров А.Д., Мишхожев В.Х. Энергетическая эффективность плоскорезной обработки горных пастбищ // Научно-практический журнал «КоуаМо. Яи». 2016. Т. 1. № 43. С. 31-35.
8. Мишхожев В.Х. Обоснование параметров и режимов работы плоскореза для улучшения горных пастбищ в условиях Кабардино-Балкарской республики: дис. ... канд. техн. наук. Нальчик, 1999. 143 с.
2. Fisun M.N., Mishkhozhev V.Kh. Sozdanie travostoev na sklonakh vysokogorij, podver-zhennykh denudatsii // Mezhdunarodnyj selsko-khozyajstvennyj zhurnal. 2011. №2. S. 63-65.
3. Khamokov Kh.A., Bekarov A.D., Mishkhozhev V.Kh. Tekhnologii i sredstva mekhani-zatsii dlya vosstanovleniya produktivnosti gor-nykh kormovykh ugodij // Nauchno-praktiches-kij zhurnal «Novalnfo. Ru». 2016. T. 1. №43. S. 25-31.
4. Khamokov Kh.A., Bekarov A.D., Mishkhozhev V.Kh. Uluchshenie agrofizicheskikh svojstv pochvy na gornyh sklonakh putem me-khanizirovannogo omolozheniya travostoev // Nauchno-prakticheskij zhurnal «Novalnfo. Ru». 2016. T. 2. №42. S. 25-31.
5. Pat. 2154929 Rossijskaya Federaciya, MPK7 A01B 35/26. Pochvoobrabatyvayushchij rabochij organ / M.Kh. Kaskulov, M.N. Fisun, V.Kh. Mishkhozhev, B.Ya. Baragunov; zayavitel i patentoobladatel «Kabardino-Balkarskaya go-sudarstvennaya selskokhozyajstvennaya akade-miya». № 98123054/13; zayavl 22.12.1998; opubl. 27.08.2000; Byul. № 24. 2 s.: il.
6. Kaskulov M.Kh., Shekihachev Yu.A., Mishkhozhev V.Kh. Matematicheskoe modelirovanie protsessa padeniya dozhdevoj kapli i ee vozdej-stviya na poverkhnostnyj sloj pochvy // Nauch-nyj zhurnal «Izvestiya Kabardino-Balkarskogo nauchnogo tsentra» RAN. 2000. №1. S.77.
7. Khamokov Kh.A., Bekarov A.D., Mishkhozhev V.Kh. Energeticheskaya effektivnost ploskoreznoj obrabotki gornykh pastbisch // Na-uchno-prakticheskij zhurnal «Novalnfo. Ru». 2016. T. 1. №43. S. 31-35.
8. Mishkhozhev V.Kh. Obosnovanie para-metrov i rezhimov raboty ploskoreza dlya uluchsheniya gornykh pastbisch v usloviyakh Kabardino-Balkarskoj respubliki: dis. ... kand. tekhn. nauk. Nalchik, 1999. 143 s.
