CC BY
9
УДК 631.312.3
Н.В. Лаптев, Ю.В. Полищук
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЩЕЛЕРЕЗА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ ПОЧВЕННЫХ УСЛОВИЙ СЕВЕРНОГО РЕГИОНА КАЗАХСТАНА
КОСТАНАЙСКИЙ ФИЛИАЛ ТОВАРИЩЕСТВА С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР АГРОИНЖЕНЕРИИ», КОСТАНАЙ, РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
N.V. Laptev, Yu.V. Polishchuk ESTIMATION OF PARAPLOUGH PARAMETERS AND TRAVEL SPEED FOR SOIL
CONDITIONS IN THE NORTHERN REGION OF KAZAKHSTAN KOSTANAI BRANCH LIMITED LIABILITY PARTNERSHIP «SCIENTIFIC PRODUCTION CENTER OF AGRICULTURAL ENGINEEREING», KOSTANAI, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Николай Владимирович Лаптев
Nikolaj Vladimirovich Laptev магистр сельского хозяйства [email protected]
Юрий Владимирович Полищук
Yurij Vladimirovich Polishchuk кандидат технических наук [email protected]
Аннотация. Эффективность использования орудия для ще-левания старовозрастных трав зависит от правильного, обоснованного выбора параметров рабочего органа щелевателя. Рабочим органом щелевателя являются щелерез, от геометрических параметров которого зависит не только выполнение агротехнических требований, предъявляемых к щелеванию, но и тяговое сопротивление машины. Большинство существующих конструкций щелевателей дальнего и ближнего зарубежья работоспособны при твердости почвы до 3,5-4,0 МПа, для их качественной работы в более жестких условиях Северного региона Казахстана требуется снижение скорости движения, что соответственно приводит к снижению производительности. Такие щелеватели находят применение лишь на легких почвах. Основными параметрами, влияющими на качество и энергоемкость выполнения технологического процесса, являются толщина стойки щелереза, ширина и угол установки долота.
Проведены экспериментальные исследования по оценке влияния параметров щелереза и скорости движения на агротехнические показатели и тяговое сопротивление. Полученные результаты агротехнической оценки показали, что для тяжелых почвенных условий Северного региона республики Казахстан, где твердость почвы под старовозрастными многолетними травами может достигать 8-10 МПа, а влажность - ниже 12%, лучшие показатели по качеству выполнения щелевания обеспечивают долото с шириной 50 мм с углом крошения 20 град. Ширину щели обеспечивает долото шириной 50 мм, со скоростью движения 7,2 км/ч (не более 3 см). Нормативный показатель повреждения растений обеспечивает долото 50 мм, со скоростью движения 7,2 км/ч (не более 10%). Толщина стойки не оказывает существенного влиянияна ширину щели, ширину разрыхленной полосы и на повреждение культурных растений. Результаты тягового сопротивления показали, что увеличение угла крошения с 10 до 20 градусов приводит к снижению тягового сопротивления, дальнейшее увеличение угла крошения с 20 до 40 градусов ведет к росту тягового сопротивления. Минимальное тяговое сопротивление достигается при угле крошения долота 20 градусов.
Введение. Самым распространенным видом из всех произрастающих в Северном регионе Казахстана многолетних трав является житняк. По данным ТОО «НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева», при высоком уровне агротехники житняк в местных условиях может давать урожаи сена от 22 до 30 ц/га. Максимальной продуктивности он достигает на второй-третий год
Ключевые слова: щелерез, ширина щели долота и разрыхленной полосы, повреждение культурных растений.
Abstract. Efficiency of tool use for the crevice of old-age herbs depends on the correct, justified choice of parameters of the para-plough. The paraplough is a crevice, the geometry of which determines not only the fulfilment of the crevice requirements, but also the traction resistance of the machine. The majority of the existing constructions of paraplough of the far and near abroad are able to work at soil hardness up to 3,5-4,0 MPa, for their qualitative work in more severe conditions of the Northern region of Kazakhstan it is required to reduce the speed of movement, which, accordingly, leads to a decrease in productivity. The main parameters affecting the quality and energy intensity of the technological process are the thickness of the slit trestle, width and angle of the bit installation. Experimental studies have been conducted to assess the impact of a couple of metres of slot and speed on agricultural performance and traction resistance. The results of the agrotechnical evaluation showed that for heavy soil conditions in the Northern region of the Republic of Kazakhstan, where the soil hardness under old perennial grasses can reach 8-10 MPa, and humidity - less than 12%, the best indicators in terms of quality of slot performance are provided by a bit with a width of 50 mm and a cutting angle of 20 degrees. The width of the slot provides a bit width of 50 mm, with a speed of 7.2 km/h (not more than 3 cm). The slot width provides a 50 mm wide chisel with a travel speed of 7.2 km/h (max. 3 cm). The standard plant damage rate provides a 50 mm wide chisel with a travel speed of 7.2 km/h (not exceeding 10%). The thickness of the stand does not significantly affect the width of the slot, the width of the loosened strip or the damage to cultivated plants. The results of the traction resistance showed that an increase in the cutting angle from 10 to 20 degrees leads to a reduction in traction resistance, while a further increase in the cutting angle from 20 to 40 degrees leads to an increase in traction resistance. The minimum traction resistance is achieved with a cutting angle of 20 degrees.
Keywords: paraplough, width of the bit slot and loosened strip, damage to cultivated plants.
жизни, однако в дальнейшем его продуктивность снижается [1, 2].
Значительное влияние на этот процесс оказывает уплотнение почвы. Исследования показали, что одним из важных приемов, способствующих устранению отрицательных последствий на старовозврастные многолетние травы, является щелевание. В целом щелева-
ние разуплотняет корнеобитаемый слой почвы, улучшает ее физические свойства, увеличивает водопроницаемость, способствует накоплению влаги, тем самым создаются условия для использования биологического потенциала травостоев, управления процессами самовозобновления [3-6].
В Республике Казахстан предлагаются различные щелеватели, выпускаемые на заводах сельскохозяйственного машиностроения дальнего и ближнего зарубежья. Основными недостатками является высокая стоимость их приобретения, большие затраты на запасные части и неадаптированность к почвенным условиям Северного региона Казахстана. В связи с этим разработка отечественного щелевателя с адаптированными параметрами рабочего органа к почвенным условиям Северного Казахстана является актуальной.
Методика. Эффективность использования орудия для щелевания старовозрастных трав зависит от правильного, обоснованного выбора параметров щелереза. Основными параметрами, влияющими на качество и энергоемкость выполнения технологического процесса, являются толщина стойки щелереза, ширина и угол установки долота.
При проведении экспериментальных исследований в основу методики выбора участка для проведения исследований, определения условий проведения исследований и качества работы положены основные требования ГОСТ Р 20915, ГОСТ 33736 [7, 8]. Тяговое сопротивления определялось в соответствии с ГОСТ Р 52777 [9]. Измерение проводилось помощью тензоме-трического оборудования ZET017-T8 производства компании ZETLAB (рисунок 1).
1 - тензометрическое звено; 2 - тензометрическая станция; 3 - переносной ПК; 4 - преобразователь напряжения 12-220 В Рисунок 1 - Общий вид тензометрического оборудования
При поведении экспериментальных исследований использовались стойки щелереза с толщиной 20 и 30 мм, долота с шириной 40; 50 и 60 мм и углом крошения 10; 20; 30; 40 мм и лабораторная установка с трактором МТЗ-80 (рисунок 2, 3).
Рисунок 2 - Лабораторная установка для определения основных параметров щелереза
а)
б)
в)
г)
д)
а) Щелерез 20 и 30; долота шириной: 40, 50, 60 мм угол крошения: б) 10 град; в) 20 град; г) 30 град; д) 40 град Рисунок 3 - Стойка для щелевания старовозрастных трав и варианты долот
Цель исследований - влияния ширины и угла крошения долота, толщины стойки щелереза, скорости движения агрегата на агротехнические показатели и тяговое сопротивление.
Все полученные данные экспериментальных исследований обработаны методом математической статистики [10].
Результаты. При проведении лабораторных исследований твердость почвы составля-
ла 8 Мпа,влажность - 6,3 %, объемный вес -1,49 г/см3, толщина дернины - 15 см, задернение пласта - 12 г/дм3, связность дернины - 0,03 Н/см2.
Результаты исследований показали, что долото 40 ммс увеличением скорости движения от 6,1 до 10,6 увеличивает ширину разрыхленной полосы от 10 см до 18 см (рисунок 4а), в соответствии с агротехническими требованиями не более 35 см [6].
--стойка - 20 мм; — —--стойка - 30 мм
ширина: а) 40 мм; б) 50 мм; в) 60 мм скорость движения: 1 - 6,1 км/ч; 2 - 7,2 км/ч; 3 - 8,7 км/ч; 4 - 10,6 км/ч Рисунок 4 - Влияние скорости движения,ширины долота угла крошения и толщины стойки на
ширину разрыхленной полосы
Долото 50 мм с увеличением скорости движения от 6,1 до 7,2 увеличивает ширину разрыхленной полосы от 25 см до 33 см (рисунок 4б). Дальнейшее увеличение скорости движения увеличивает ширину разрыхленной полосы, что превышает допустимое агротехническое значение (не более 35 см). Долото с шириной 60 мм практически по всем вариантам превышает допустимое агротехническое значение (рисунок 4в). Толщина стойки не оказывает
существенное влияние на ширину разрыхленной полосы.
Ширина щели по рекомендациям исходных требований на технологическую операцию ще-левание должна быть не более 3 см [6]. Щелерез с шириной долота 40 мм обеспечивает требуемый показатель на скорости движения 6,1 км/ч и углах крошения долота 10 и 20 градусов (рисунок 5а). Такой же результат достигается при ширине долота 50 мм, рисунок 5б.
■ - стойка - 20 мм; — —--стойка - 30 мм
ширина: а) 40 мм; б) 50 мм; в) 60 мм скорость движения: 1 - 6,1 км/ч; 2 - 7,2 км/ч; 3 - 8,7 км/ч; 4 - 10,6 км/ч Рисунок 5 - Влияние скорости движения, ширины долота, угла крошения и толщины стойки
на ширину щели
Долото 60 мм, установленное на щелерез, рисунок 5в, на всех вариантах опытов формирует щель, ширина которого превышает агро-
техническое значение (не более 3 см). Толщина стойки не оказывает существенного влияния на ширину щели.
Поврежденных культурных растений на поле после проведения щелевания должно быть не более 10% [6]. Долото 40 и 50 мм на скоростях движения 6,1 и 7,2 км/ч соответствует агротехническим требованиям (рисунок 6а и б). Доло-
то шириной 60 мм, установленное на щелерез, рисунок 6в, на всех вариантах опытов повреждает количество культурных растений. Толщина стойки не оказывает существенного влияния на повреждение культурных растений.
■ - стойка - 20 мм; — —--стойка - 30 мм
ширина: а) 40 мм; б) 50 мм; в) 60 мм скорость движения: 1 - 6,1 км/ч; 2 - 7,2 км/ч; 3 - 8,7 км/ч; 4 - 10,6 км/ч Рисунок 6 - Влияние скорости движения, угла крошения и ширины долота на повреждение
культурных растений
Результаты влияние скорости движения, угла крошения и ширины долота на тяговое сопротивление щелереза показали, что увеличение угла крошения долота с 10 до 20 град снижается, дальнейшее увеличение угла крошения
РъкН 9 8 7 6 5
Выводы. Анализ полученных данных по результатам исследований показал:для почвенных условий Северного региона Казахстана рекомендуется использовать долото 50 мм на скорости движения до 7,2 км/ч. Ширина разрыхленной полосы, сформированной щелерезом, должна быть максимально приближена к величине, заложенной в исходных требованиях (не более 35 см). Только в этом случае эффективность технологической операции будет максимальной.
с 20 до 40 градусов способствует увеличению тягового сопротивления (рисунок 7а, б). Щелерез с толщиной стойки 30 мм имеет идентичный характер, при этом тяговое сопротивление на 13-15% ниже, чем у стойки с толщиной 30 мм.
Долото шириной 50 мм рыхлит полосу шириной 27-34 см. Долото, установленное на щелерез, должно располагаться под углом крошения - 20 град, при этом обеспечивается минимальное тяговое сопротивление. Толщина стойки щелереза (20 и 30 мм) не оказывает существенного влияния на качество выполнения технологического процесса щелевания. Стойка толщиной 30 мм создает тяговое сопротивление на 15 % выше стойки толщиной 20 мм.
а) б)
а) стойка 20 мм; б) стойка 30 мм 1 - угол крошения 10 град; 2 - 20 град; 3 - 30 град; 4 - 40 град ширина: 1 - 40 мм; 2 - 50 мм; 3 - 60 мм скорость движения V= 7,2 км/ч Рисунок 7 - Влияние скорости движения, угла крошения и ширины долота на тяговое
сопротивление щелереза
Список литературы
1 Методические указания по проектированию противосолонцовых мелиораций в Казахской ССР (для зоны неполивного земледелия). Ч. 1. Технологии мелиорации и использования солонцовых почв. Алма-Ата, 1989. С. 10-12.
2 Столяров В.Л. Щелевание как прием повышения урожайности многолетних трав // Вопросы кормопроизводства: сб. науч. тр. Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1980. С. 48-51.
3 Жуламанов К.Р. Эффективность щеле-вания многолетних трав // Комплексная механизация производственных процессов в целинном земледелии: сборник научных трудов. Новосибирск. 1980. С.48-51.
4 Постоялков К.Д. Особенности создания и использования культурных пастбищ в степных районах Казахстана // Кормопроизводство на севере Казахстана: сборник научных трудов. Шор-танды: ВНИИЗХ, 1976. С. 5-25.
5 Сравнительная агротехническая и энергетическая оценки рабочих органов для щелева-ния многолетних трав / А.И. Дерепаскин [и др.] // Аграрная наука - основа инновационного развития АПК: материалы международной научно-практической конференции (19-20 апреля 2011 г.). Курган: Изд-во Курганской ГСХА, 2011. Т. 1. С. 335-339.
6 Анискин В.И., Артюшин А.А. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве. М.: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, 2005. 270 с.
7 ГОСТ 20915-2011. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний. М.: ФГУП Стандартинформ, 2013. 28 с.
8 ГОСТ Р 33736 - 2016. Машины для глубокой обработки почвы. М.: ФГУП Стандартин-форм, 2018. 39 с.
9 ГОСТ Р 52777 - 2007. Техника сельскохозяйственная. Методы энергетической оценки. М.: ФГУП Стандартинформ, 2007. 7 с.
10 Гутер Р.С., Овчинский Р.С., Гутер В.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. 436 с.
List of references
1 Methodological guidelines for the design of anti-salon reclamation in the Kazakh SSR (for the zone of non-lively agriculture). Part 1. Technologies of reclamation and use of salt soils. Alma-Ata, 1989. Pp. 10-12.
2 Stolyarov V.L. Slitting as a method of increasing the yield of multi-aircraft grasses // Questions of fodder production: a collection of scientific works. Novosibirsk: SO VASKHNIL, 1980. Pp. 48-51.
3 Zhulamanov K.R. Efficiency of slitting long-term grasses // Comprehensive mechanization of production processes in virgin agriculture: a collection of scientific works. Novosibirsk. 1980. Pp. 48-51.
4 Postoyalkov K.D. Features of the creation and use of cultural pastures in the steppe regions of Kazakhstan // Fodder production in the north of Kazakhstan: a collection of scientific works. Shortands: VNIIZH, 1976. Pp. 5-25.
5 Comparative Agricultural and Energy Assessments of Working Bodies for the Slitting of Perennial Herbs / A.I. Derepaskin [et al.] // Agrarian Science - the Basis for the Innovative Development of Agro-Industrial Complex: materials of the International Scientific and Practical Conference (April 19-20, 2011). Kurgan: Publishing House of the Kurgan State Agricultural Academy, 2011. T. 1. Pp. 335-339.
6 Aniskin V.I., Artyushin A.A. Initial requirements for basic machine technological operations in crop production. M.: Ministry of Agriculture of the Russian Federation, 2005. 270 p.
7 GOST 20915-2011. Agricultural machinery. Methods for determining test conditions. M.: FSUE Standardized, 2013. 28 p.
8 GOST R 33736 - 2016. Deep tillage machines. M.: FSUE Standardized, 2018. 39 p.
9 GOST R 52777 - 2007. Agricultural equipment. Energy assessment methods. M.: FSUE Standardized, 2007. 7 p.
10 Guter R.S., Ovchinsky R.S., Guter V.V. Elements of numerical analysis and mathematical processing of experience results. M.: Science, 1970. 436 p.
