CC BY
37
Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh, aspirantov i studentov [Youth and Innovations. Materials XIV All-Russian scientific-practical conference of young scientists, graduate students and students], Cheboksary, 2018.pp.178-181.
20. Yutkin L. A. Elektrogidravlicheskij effekt i ego primenenie v promyshlennosti [Electro-hydraulic effect and its application in industry], Leningrad: Mashinostroenie, 1986. 253 p.
Submitted 23.08.2018; revised 26.09.2018.
About the authors: Alexander A. Belov, Dr. Sci. (Engineering), Senior Researcher
Address: Federal State Budgetary Institution «Federal Scientific Agro-Engineering Center VIM», 109428, Russian Federation, Moscow, 1-st Institute Passage, 5 E-mail: [email protected] Spin-код: 7360-5859
All authors have read and approved the final manuscript.
05.20.01
УДК 634.7: 631.31
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФРЕЗЕРНОГО КУЛЬТИВАТОРА ДЛЯ ПЛАНТАЦИИ МАЛИНЫ
© 2018
Виктор Николаевич Ожерельев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры «Технические системы в агробизнесе, природообустройстве и дорожном строительстве» Брянский государственный аграрный университет, Кокино (Россия) Марина Викторовна Ожерельева, доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры «Экономика, организация производства, управление» Брянский государственный технический университет, Брянск (Россия)
Аннотация
Введение: в статье отражен опыт нескольких отечественных научных коллективов по созданию почвообрабатывающей техники, предназначенной для работы на ягодниках. Показано, что в условиях отсутствия искусственного орошения альтернативы содержанию их междурядий под черным паром нет.
Материалы и методы: авторами установлено, что традиционный для России набор почвообрабатывающих орудий не обеспечивает выровненность поперечного профиля поверхности междурядий ягодных кустарников, что связано с перераспределением почвы дисковыми орудиями в сторону оснований кустов. Описана конструкция модернизированной дисковой бороны, которая исключает заброс почвы внутрь рядов. Сформулирована технологическая концепция обработки почвы в междурядьях с ее дифференциацией на обработку основной части междурядья и прикустовой зоны.
Результаты: для обработки последней целесообразно использовать фрезерные рабочие органы. Обосновано технологическое преимущество фрез с вертикальной осью вращения при выполнении этой операции. Проанализированы варианты компоновочных решений машин, в том числе - на базе высококлиренсного шасси яго-доуборочного комбайна.
Обсуждение: предложена компоновочная концепция фрезы, как сменного модуля в составе комбинированного модульного агрегата, предназначенного для выполнения (кроме обработки почвы) операций ограничения высоты ряда малины и подготовки скважин под установку шпалерных столбов.
Заключение: в результате многолетнего практического использования машины в фермерском хозяйстве и ряда модернизаций синтезирован вариант конструкции с регулируемым наклоном оси вращения ротора не только вперед по ходу агрегата, но и в сторону трактора, снабженной отбойным щитком. Кроме оптимизации процесса поперечного перераспределения почвы по ширине междурядья при этом достигается эффект частичного самоочищения вращающегося ротора от сорняков и исключается возможность повреждения стеблей ягодных растений.
Ключевые слова: борона дисковая, культиватор фрезерный, малина, междурядная обработка почвы, орошение малины, содержание междурядий, ягодоводство.
Для цитирования: Ожерельев В. Н., Ожерельева М. В. Опыт разработки и практического использования фрезерного культиватора для плантации малины // Вестник НГИЭИ. 2018. № 11 (90). С. 112-123.
Viktor Nikolaevich Ozherelev, Dr. Sci. (Agriculture), professor, professor of the chair «Technical systems in agribusiness, environmental engineering and road construction» Bryansk State Agrarian University, Kokino (Russia) Marina Viktorovna Ozhereleva, Dr. Sci. (Economy), professor, professor of the chair «Economics, organization of production, management» Bryansk State Technical University, Bryansk (Russia)
Introduction: in this article an experience of several Russian scientific teams on the creation of soil-cultivating machinery for berry growing is shown. It is shown that in the absence of artificial irrigation, there is no alternative to keeping space between rows under weed free fallow.
Materials and methods: the authors found that traditional for Russia set of soil-cultivating tools does not ensure leveling of transverse profile of the space between the rows of berry bushes, which is connected with the redistribution of soil by disk implements towards the bases of bushes. The design of the modernized disc harrow, which excludes throwing of soil inside the rows, is described. The technological concept of soil cultivation in space between rows with its differentiation for processing of the main part of it and the zone near the row is formulated.
Results: it is reasonable to use milling tools to handle the zone near the row. The technological advantage of mills with a vertical axis of rotation in performing this operation is substantiated. The variants of the layout solutions of the machines, including those based on the high-clearance chassis of the berry harvesting machine, are analyzed. Discussion: the layout concept of the mill is proposed as a replacement module in a combined modular unit designed to perform operations (except for tillage) to limit the height of a row of raspberries and prepare wells for installing trel-lised poles.
Conclusion: as a result of many years of practical use of the machine in the farm and a number of upgrades, a variant of the design with an adjustable inclination of the axis of rotation of the rotor not only forward in the course of the machine, but also in the direction of a tractor equipped with a baffle plate, has been synthesized. In addition to optimizing the process of transverse soil redistribution along the width of the space between the row, the effect of partial self-cleaning of the rotating rotor against weeds is achieved, and the possibility of damaging the stems of berry plants is excluded. Key words: disc harrow, milling cultivator, raspberry, cultivation of soil between rows, raspberry irrigation, maintenance of space between rows, berry growing.
For citation: Ozherelev V. N., Ozhereleva M. V. Experience of development and practical use of milling cultivator for raspberry plantation // Bulletin NGIEI. 2018. № 11 (90). P. 112-123.
EXPERIENCE OF DEVELOPMENT AND PRACTICAL USE OF MILLING CULTIVATOR FOR RASPBERRY PLANTATION
© 2018
Abstract
В настоящее время производство ягод (особенно малины) сосредоточено в России преимущественно в хозяйствах населения. Отчасти это обусловлено тем, что в стране отсутствует полностью адаптированная к нашим условиям технология производства, гарантирующая рентабельное ведение бизнеса. На фоне заметных успехов отечественных селекционеров [1] практически отсутствует достаточное обеспечение потенциальных производителей ягод необходимой специализированной техникой.
Введение
Между тем авторы являлись владельцами крупнейшего в стране фермерского хозяйства, специализировавшегося на протяжении четверти века на производстве ягод малины (КФХ «Ягодное» Вы-гоничского района Брянской области). На базе хозяйства был разработан и успешно использовался необходимый комплекс машин, позволивший примерно в два раза увеличить производительность труда на операциях ухода за плантацией малины. Одной из проблем, которую удалось успешно решить, является разработка и модернизация почво-
обрабатывающей техники, наиболее соответствующей условиям работы на плантации малины. В частности, разработан и успешно использовался фрезерный культиватор, сочетающий операции по рыхлению почвы и уничтожению сорняков с ограничением ширины ряда и выравниванием поперечного профиля междурядья. К сожалению, опыт, накопленный отечественными учеными за несколько десятилетий работы, остается незамеченным и невостребованным производством. Странно выглядят, например, публикации в Интернете, где потенциальным фермерам предлагаются способы обработки почвы в междурядьях малины, бывшие актуальными в 1970-х годах [2; 3]. Поскольку в рамках прогрессирующего импортозамещения в АПК появляется интерес и к организации товарного производства ягод малины, следует считать актуальной задачей доведение до начинающих ягодоводов информации о реальных достижениях отечественной науки, опираясь на которые только и можно надеяться на успех нашего малого аграрного предпринимательства.
Анализ тенденций развития способов содержания междурядий
Содержание междурядий в ягодниках, виноградниках и интенсивных садах является одной из актуальных проблем аграрной науки. Поверхность междурядья испаряет большое количество влаги, которой может не хватать культурным растениям. Поэтому традиционно принято содержать междурядья на плантациях многолетних культур под черным паром [4]. Разрушение капиллярных структур поверхностного слоя почвы при ее периодической механической обработке резко уменьшает интенсивность испарения влаги.
Однако чрезмерная разрыхленность поверхностного слоя междурядий создает опасность развития водной эрозии, являющейся следствием интенсивных летних дождей, особенно, если плантации расположены на склонах. Свести к минимуму возможные негативные последствия многократной обработки междурядий позволяет мульчирование их соломой [5; 6]. Способ апробирован на Кокин-ском опорном пункте (Брянская область) Всероссийского селекционно-технологического института садоводства и питомниководства (ВСТИСП) и в КФХ «Ягодное». В настоящее время он успешно используется владельцами небольших товарных плантаций малины в Белоруссии.
В последнее время в научной среде проявляется тенденция к биологизации земледелия. В результате предложен способ содержания междурядий под вегетирующей мульчой [7; 8]. Травянистые
растения в междурядьях прикатывают, не нарушая связи их корневой системы с почвой. Вследствие этого поверхность междурядья меньше нагревается солнцем и значительно лучше защищена от водной и ветровой эрозии.
Существует несколько вариантов аналогичных технологий, адаптированных к зональным условиям и культурам, в частности - к смородине [9]. Их главной проблемой, однако, является то, что покрывающие междурядья травянистые растения испаряют большее количество влаги, чем поверхность черного пара. В связи с этим, преимущества агробиологического характера, приобретаемые в результате утилизации растительности и уменьшения эрозии, не идут в сравнение с ущербом, наносимым урожайности недостатком влаги. Так, по данным белорусских ученых, в условиях Брестской области увеличение предполивного порога с 60 до 80 % минимальной влагоемкости почвы увеличивает урожайность малины ремонтантных сортов с 1,66 до 3,06 т/га [10]. При этом отмечено, что в летний период обеспеченность ягодных культур естественной влагой варьируется в пределах от 40 до 60 %, что не позволяет полностью реализовать потенциал урожайности ягод, заложенный селекционерами. Указанные результаты хорошо согласуются с данными, ранее полученными В. И. Торбовским для условий Ростовской области [11]. Таким образом, с точки зрения обеспечения максимальной продуктивности плантации содержанию междурядий ягодных культур под черным паром реальной альтернативы не существует, поскольку организация орошения в реальных производственных условиях не всегда возможна, в частности, ввиду отсутствия источника дешевой воды.
Для малины механическая обработка почвы в междурядьях актуальна и в связи с необходимостью удаления излишних побегов, выходящих за пределы оптимальной ширины ряда. То есть, обработка почвы может быть совмещена с операцией нормировки густоты стеблестоя, которую необходимо выполнять даже при мульчировании междурядья соломой. В связи с этим, задача исследования заключается в том, чтобы свести к минимуму негативные последствия от воздействия рабочих органов почвообрабатывающих машин на поперечный профиль поверхности междурядья и продольный профиль дна борозды, оптимизировав характер их взаимодействия с почвой. Кроме того, важно синтезировать такой способ агрегатирования почвообрабатывающей машины с энергетическим средством и ее компоновочное решение, которые были бы оптимальными с точки зрения экономической эффективности их ис-
пользования в небольшом специализированном хозяйстве.
Материалы и методы
Обработка почвы в междурядьях ягодных кустарников в отечественном ягодоводстве традиционно базировалась в 1960-1980-е годы на использовании дисковой бороны БДН-1,3А, агрегатиро-вавшейся с трактором класса 0,6 (в тот период -Т-25А) [3]. Разработанный для этой же цели культиватор КМК-2,6, оборудованный стрельчатыми лапами, широкого распространения не получил, в частности, ввиду большей чувствительности к степени засоренности междурядий. Для виноградников был характерен плуг-рыхлитель ПРВМ-3, агрегати-ровавшийся с гусеничным трактором Т-54В. По сути, тот же набор рекомендуемых почвообрабатывающих машин представлен и в одной из последних публикаций сибирских ученых [12].
Конструкция указанных машин отработана многими десятилетиями практической эксплуатации, что не исключает свойственных им технологических недостатков. Главная проблема заключается в неизбежности выноса почвы из центра междурядья в прикустовую зону. В результате поперечный профиль поверхности междурядья принимает корытообразную форму, что способствует увеличению испарения влаги, водной эрозии и препятствует эффективному использованию ягодоуборочной техники [6; 13; 14].
При использовании традиционных почвообрабатывающих машин предполагалось, что перемещаемую в сторону оснований рядов почву должны возвращать обратно в соответствующие междурядья пассивные приставки типа плоских подрезающих лезвий, однако их эффективной работы достичь не удалось. Отчасти это обусловлено тем, что на плантации малины отсутствует достаточно жесткая основа для надежного копирования плодовой стенки.
Результаты
Подробное изучение процесса и его моделирование позволили сделать вывод о том, что ориентироваться следует не на возврат почвы, отброшенной дисковой бороной к основанию кустов, а на исключение ее отброса или, во всяком случае, сведение его к минимуму. С этой целью дисковую борону снабдили отбойным щитком, оптимальные параметры которого были получены в результате математического моделирования процесса движения пласта почвы, подрезаемого крайним диском [15]. Многолетнее практическое использование модернизированной дисковой бороны в КФХ «Ягодное» свидетельствует об эффективности указанного технического решения.
Модернизация дисковой бороны не исключила необходимости обработки полосы почвы, находящейся в непосредственной близости от основания кустов. Отчасти, это обусловлено необходимостью механизированного ограничения ширины ряда малины (нормировки густоты стеблестоя), отчасти -невозможностью абсолютно точного вождения агрегата с дисковой бороной при ее навешивании на заднее навесное устройство трактора. Следовательно, необходимо предусматривать защитную зону, исключающую повреждение дисками плодоносящих стеблей. Таким образом, была сформулирована концепция раздельной обработки основной части междурядья и прикустовых зон [6; 14; 16]. Для выполнения последней операции предполагалось использовать такие рабочие органы, которые способны возвращать в междурядье из прикустовой зоны излишки почвы, перемещенные в нее при предшествующих обработках.
Выбор компоновочного решения агрегата зависит от принятой концепции технического обеспечения производства и его технологии в целом. В частности, важное значение имеет способ уборки ягод. При ориентации на их механизированную уборку существует возможность использовать шасси ягодоуборочного комбайна для агрегатирования с ним машин и орудий, предназначенных для выполнения операций по уходу за плантацией.
Изначально принятая во ВСТИСП компоновочная концепция фрезерного культиватора, предназначенного для обработки прикустовых зон в ягодниках, была сориентирована на его агрегатирование с высококлиренсным энергетическим средством [17]. При этом предполагалось, что рабочие органы обрабатывают прикустовые зоны одного из рядов с двух сторон одновременно. Ученым ВСТИСП удалось полностью реализовать указанную компоновочную концепцию в конструкции сменно-модульного комбайна КСМ-5, предназначенного для уборки ягод смородины и ухода за ее плантацией [18; 19]. В качестве сменного модуля для обработки почвы при этом используется пропашной фрезерный культиватор КФ-4, рабочими органами которого являются фрезы с горизонтальной осью вращения. В результате поддерживается стабильной ширина необработанной полосы, то есть, самой плодовой стенки малины или оснований кустов смородины.
Этой концепции мы придерживались на первом этапе работы над фрезерным культиватором для малины, используя в условиях отсутствия вы-сококлиренсного шасси универсальный трактор. Рабочие органы были размещены по обе стороны
ряда малины посредством арки, навешиваемой на заднее навесное устройство энергетического средства [20].
В отличие от фрезерного культиватора КФ-4 в качестве рабочих органов были использованы два ножевых ротора с вертикальными осями вращения. За счет этого упрощается их привод, а, кроме того, они (в отличие от горизонтальной фрезы) более эффективно перемещают почву в сторону междурядья [21]. Нужного направления перемещения почвы можно достичь отклонением оси вращения ротора в соответствующем направлении.
Практический опыт ухода за плантацией малины в КФХ «Ягодное» показал, что концепция поддержания стабильной ширины обрабатываемой полосы (ряда малины) не вполне соответствует реальному характеру агрофона. Достичь минимальной ширины необработанной полосы без повреждения культурных растений проще при визуальном копи-
ровании одной стороны ряда. Последнее обстоятельство особенно важно для первого и второго года эксплуатации плантации, поскольку существенно уменьшает трудоемкость ручной прополки в рядах малины [6; 22; 23]. Кроме того, двухроторная машина, обеспечивающая фиксированную ширину необработанной полосы (плодовой стенки), оказывается чрезмерно сложной и дорогой для условий реальных производителей ягод, владеющих небольшими плантациями.
В рамках принятой технологической концепции было синтезировано компоновочное решение однороторного фрезерного культиватора (рисунок 1). Машина является сменным модулем в составе комбинированного модульного агрегата, предназначенного для выполнения (кроме обработки почвы) операций ограничения высоты ряда (чеканки стеблей) и подготовки скважин под установку шпалерных столбов [6; 22; 24].
Рис. 1. Компоновочная схема фрезерного культиватора: 1 - привод задний; 2 - вал карданный; 3 - редуктор; 4 - трактор;
5 - рамка; 6 - гидроцилиндр; 7 - рукоять; 8 - ротор; 9 - ряд малины
Fig. 1. Layout diagram of milling cultivator: 1 - rear-wheel drive; 2 - cardan shaft; 3 - gearbox; 4 - tractor; 5 - frame;
6 - hydraulic cylinder; 7 - handle; 8 - a rotor; 9 - a number of raspberry
Рабочим органом машины является ножевой ротор 8, снабженный четырьмя L-образными наружу отогнутыми ножами. Ротор, ось вращения которого наклонена вперед по ходу агрегата, смонтирован (со-осно с коническим редуктором 3) на рукояти 7, соединенной посредством продольной оси с дополнительной рамкой 5, закрепленной под двигателем трактора 4. Посредством гидроцилиндра 6 рукоять 7 с ротором 8 и редуктором 3 может поворачиваться относительно рамки 5, осуществляя таким образом перевод рабочих органов в транспортное положение.
Крутящий момент на ротор 8 от заднего ВОМ трактора передает короткий карданный вал (на схеме не показан), соединенный с ведущим валом цепной передачи 1, смонтированной на заднем навесном устройстве энергетического средства. Ведомый вал цепной передачи 1 соединен длинным карданным валом 2 с коническим редуктором 3. Ротор 8 снабжен опорными колесами (поз. 18 на рисунке 2, а, б) позволяющими регулировать глубину обработки.
Практическая эксплуатация машины показала, что ее компоновочное решение приемлемо для
работы на плантации малины, но при работе на плантации смородины редуктор излишне травмирует ее раскидистые ветви. В связи с этим был предусмотрен вариант верхнего крепления конического редуктора 3 (на схеме не показано) на высоте 1,5 метра и его соединение с ротором 8 дополнительным телескопическим карданным валом. Место верхнего крепления редуктора было предусмотрено в рамках переналадки комбинированного модульного агрегата на чеканку стеблей, поэтому дополнительных изменений в конструкцию (кроме добавления еще одного карданного вала) вносить не пришлось [24]. Такое компоновочное решение оказалось оптимальным для плантации смородины. Это обусловлено тем, что ротор диаметром 400 мм с заглубленными ножами хорошо вписывается в габитус нижней части куста смородины, а вертикальный карданный вал не наносит повреждений ее раскидистым веткам, поскольку контактирует только с концами некоторых из них.
Обсуждение
Практическая эксплуатация машины способствовала ее совершенствованию, поскольку естественной реакцией на обноруженные проблемы является внесение изменений в конструкцию. Во-первых, было установлено, что многократная обработка прикустовой полосы ротором с наклоном оси его вращения вперед по ходу машины на угол в (рис. 2, а) способствует излишнему перемещению почвы в сторону междурядья и образованию вдоль рядов ложбин, местами практически обнажающих коневую систему малины. Дисковая борона возвращает часть почвы к основанию ряда, но полностью компенсировать процесс ее поперечного переноса в сторону междурядья ножами ротора не в состоянии. В результате теоретического анализа проблемы ее решение было найдено за счет дополнительного наклона оси вращения ротора в сторону трактора на угол а (рис. 2, в). Вследствие этого меняется траектория отброса почвы и форма поперечного профиля поверхности междурядья выравнивается. Поскольку почвенные условия нестабильны, как по годам, так и по периодам одного сезона, то было признано целесообразным предусмотреть возможность регулирования величины угла а с целью оперативного приведения технологического процесса в соответствие с конкретными условиями.
Определенные проблемы создавало наматывание отдельных крупных сорняков на ротор. При вращении последнего стебли хлестали по ряду малины, вызывая повреждения поверхности у молодых побегов, что способствовало развитию грибных
заболеваний путем инфицирования растений через их поврежденные участки. Проблема была решена за счет внесения в конструкцию двух изменений. Во-первых, опорные колеса 18 (рис. 2, а, б) были смонтированы впереди ножей ротора. В первом варианте конструкции они располагались за ротором, что мотивировалось тем, что обработанная поверхность более ровная, вследствие чего проще поддерживать стабильную глубину обработки. Перенос колес позволил наклонять вперед полосу растений шириной Ь (рис. 2, б), что исключило преждевременный контакт с ножами 2 их стеблей, обладающих повышенной способностью зависать на вращающихся деталях (рис. 2, а). Таким образом, ножи 2 в этом случае контактируют только с корневой системой, что способствует самоочищению ротора за счет центробежной силы.
Следует заметить, что полностью исключить захват сорняков ножами вращающегося ротора не представляется возможным, поэтому гарантией защиты для молодых побегов от повреждений их поверхности является специальный щиток 20, способный также исключить забрасывание внутрь рядов части почвы, что не исключается в его отсутствие, особенно при значительной величине угла а.
Таким образом модернизированный фрезерный культиватор [25] включает ротор 1, снабженный четырьмя L-образными наружу отогнутыми ножами 2, смонтированный на раме 3 с возможностью принудительного вращения посредством привода (конического редуктора 3 на рис. 1) относительно наклонной оси (поз. 4 на рис. 2, а). Ось вращения 4 ротора 1 наклонена вперед на угол в и в сторону трактора 5 на угол а (рис. 2, а, в). Рама 3 соединена с остовом трактора 5 посредством кронштейнов 6, продольной оси 7, поперечины 8, гидроцилиндра 9, а также консольного рычага 10 и дугообразных пластин 11 и 12, приваренных к раме 3 и рычагу 10, соответственно и соединенных болтами
13 (рис. 2, в). В совокупности детали 3, 10, 11 и 12 образуют рукоять (поз. 7 на рис. 1).
В пластинах 11 и 12 выполнены два вертикальных ряда отверстий (на схеме не показаны), позволяющих соединять их между собой в разных положениях друг относительно друга путем поворота вокруг общего центра кривизны 14 (рис. 2, в) вместе с рамой 3 и ротором 1. При этом пластины 11 и 12 сориентированы так, что их общий центр кривизны
14 расположен в продольной плоскости, содержащей ось вращений 4 ротора 1, а горизонтальная образующая цилиндрической поверхности составляет угол у с продольной осью трактора 5 (рис. 2, а).
25 20 1 2 3 15 18
4 I 11 10 8 6
21 22 20 3 1 19 1S
24 1 2 23 3 13 11 10 7 9
Рис. 2. Фрезерный культиватор после модернизации (привод не показан, обозначение позиций -в тексте): а - вид сбоку; б - вид сверху; в - вид спереди Fig. 2. The milling cultivator after the upgrade (motor not shown, the marking positions -in the text): a - side view; b - top view; c - front view
В кронштейнах 15 рамы 3 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси смонтирован рычаг 17 опорных колес 18. От самопроизвольного проворачивания рычаг 17 удерживает регулировочный винтовой механизм 19. При этом суммарная ширина Ь двух колес 18 примерно равна половине диаметра D ротора 1 (рис. 2, б). Кроме этого на раме 3 смонтирован отбойный щиток 20 криволинейной формы, установленный с поперечным наклоном в сторону трактора 5 на угол 5 (рис. 2, в). При этом задняя кромка щитка 20 смещена в сторону трактора 5 (рис. 2, б).
Приблизившись к ряду обрабатываемых растений 21, механизатор гидроцилиндром 9 опускают раму 3 с ротором 1 до касания ножей 2 поверхности почвы, после чего включают привод ротора, и он начинает вращаться по направлению стрелки 22 (против часовой стрелки на рис. 2, б). После этого, переместив соответствующий золотник гидрораспределителя трактора 5 в плавающее положение, начинают движение вдоль ряда растений 21 на первой или второй замедленной передаче трактора Т-25А. Ножи 2 ротора 1 заглубляются в почву до упора в нее опорных колес 18 (рис. 2, а). При этом винтовым механизмом 19 устанавливают высоту колес 18 относительно ротора 1 таким образом, чтобы нож 2 выглуб-лялся из почвы, не доходя 40-500 до крайней задней точки траектории его вращения. Вследствие этого отброс почвы ножами 2 происходит под острым углом к продольной оси агрегата, поэтому ее большая часть (рис. 2, б) остается в пределах ширины захвата В ротора 1 (поверхность ограничена пунктирной линией 23 на рисунке 2, в).
Часть почвы неизбежно получает импульс движения избыточной величины, но ее чрезмерную кинетическую энергию гасит отбойный щиток 20, полностью перекрывающий траекторию отброса. Ударившись об его наклонную поверхность, почва осыпается вниз, заполняя выемку 24 (рис. 2, в), временно образовавшуюся в прикустовой зоне за счет изъятия из нее почвы ножами 2 при вращении ротора 1.
Поскольку исходный профиль поверхности междурядья, влажность и твердость почвы, а также степень засоренности обрабатываемой полосы 25 могут варьироваться в широких пределах, иногда приходится изменять соотношения между углами поперечного и продольного наклона оси вращения ротора. Для этого достаточно отвернуть болты 13 и переместить пластины 11 и 12 друг относительно друга до совпадения между собой очередных четырех пар отверстий. После этого болты 13 устанавливают во вновь совпавшие отверстия, и производится их затяжка. Поскольку образующая поверхностей пластин 11 и 12 имеет наклон по отношению к продольной оси трактора на угол у, процесс присоединения фрезы к трактору 5 существенно упрощается. Трактор перемещается до упора пластины 11 в поверхность пластины 12, после чего достаточно поправить контактирующие поверхности вручную и вставить болты в совпавшие отверстия.
В связи с тем, что центр кривизны пластин 11 и 12 расположен в продольной плоскости, содержащей ось вращения 4 ротора 1, то при изменении угла ее наклона а положение карданного вала (поз. 2 на рис. 1), передающего крутящий момент на конический редуктор привода (поз. 3 на рис. 1) остается неизменным, что положительно сказывается на надежности работы привода.
Заключение
Результаты многолетнего практического использования модернизированной машины в КФХ «Ягодное» свидетельствуют о том, что кроме оптимизации процесса поперечного перераспределения почвы при этом достигается эффект частичного самоочищения ее вращающегося ротора от сорняков и исключается возможность повреждения стеблей ягодных растений в результате неизбежных при наматывании сорняков на рабочие органы соударений между ними. Таким образом, создаются оптимальные условия для роста ягодных растений и работы уборочных машин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Куликов И. М., Казаков И. В. Инновационные возможности повышения производства ягод малины в России // Садоводство и виноградарство. 2010. № 6. С. 14-16.
2. Технология фермерского выращивания малины [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://greenferma.ru/sad/malina/fermerskoe-virashivanie-malini.html.
3. Аниферов Ф. Е., Ерошенко Л. И., Теплинский И. З. Машины для садоводства. 2-е изд., перераб. и доп. Л. : Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. 304 с.
4. Казаков И. В. Малина. Ежевика. М. : ООО «Издательство АСТ»; Харьков : Издательство «Фолио», 2001. 256 с.
5. Казаков И. В. Малина и ежевика. М. : Колос, 1994. 141 с.
6. Ожерельев В. Н. Технологические процессы и средства механизации производства ягод малины : дис. ... докт. с.-х. наук: 05.20.01. Брянск, 2001. 312 с.
7. Петров В. С., Кузнецов Г. Я., Шадрина Ж. А., Панкин М. И. Плотность почвы и трансформация средств механизации различных технологий возделывания винограда // Научные труды Государственного научного учреждения Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. Т. 6. С. 79-83.
8. Петров В. С. и др. Пат. № 2459399 (РФ), МПК7 А01В 79/02. Способ содержания почвы в междурядьях виноградников. Опубл. 27.08.2012. Бюл. № 24.
9. Стазаева Н. В., Круглов Н. М. Технологические аспекты возделывания смородины чёрной в промышленных насаждениях // Садоводство и виноградарство. 2009. № 5. С. 42-45.
10. Волчек А. А., Рой Ю. Ф., Санелина Е. А. Эффективность капельного орошения малины ремонтантной в условиях юго-западной части Беларуси [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/effektivnost-kapelnogo-orosheniya-maliny-remontantnoy-v-usloviyah-yugo-zapadnoy-chasti-belamsi
11. Торбовский В. И. Режим и техника капельного орошения малины : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Новочеркасск, 1992.24 с.
12. Бартенев В. Д., Хабаров С. Н. Комплексная механизация возделывания насаждений ягодников и облепихи // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2011. № 7 (81). С. 96-98.
13. Никитин В. В. Улучшение качества обработки междурядий ягодных кустарников в условиях суглинистых почв повышенной влажности путем совершенствования конструктивно-режимных параметров дисковой бороны : дис. ... к.т.н.: 05.20.01. Брянск, 2009. 165 с.
14. Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Управление перераспределением почвы по ширине междурядья малины // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2011. № 4. С. 13-15.
15. Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Пат. № 2344586 (РФ), МПК7А01В 5/00, А01В 7/00. Приспособление к дисковому почвообрабатывающему орудию. Опубл. 27.01.2009. Бюл. № 3.
16. Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Особенности работы дисковой бороны в междурядьях ягодных кустарников при экстремальных условиях // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. № 6. С.29-30.
17. Блохин В. Н. Исследование процесса и рабочего органа для ухода за межкустовой зоной на ягодниках : Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1993. 22 с.
18. Бычков В. В. Специализированные технические средства для механизации трудоёмких процессов в садоводстве // Плодоводство и ягодоводство России. 2012. Т. 29. № 1. С. 83-90.
19. Бычков В. В., Кадыкало Г. И. Новые специализированные машины для механизации садоводства // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. № 1 (38). С. 52-56.
20. Блохин В. Н., Ожерельев В. Н., Цымбал А. А. Пат. № 1724040 (РФ), МПКА01В 59/04, А0Ш 46/28. Агрегат для ухода за высокостебельными культурами. Опубл. 07.04.1992. Бюл. № 13.
21. Блохин В. Н. Результаты исследования работы модели вертикально-фрезерного культиватора в междурядьях малины // Новое в ягодоводстве Нечерноземья. Сборник научных трудов. М., Изд. НИЗИСНП, 1990. С.145-151.
22. Ожерельев В. Н., Чвала С. В., Ожерельева М. В. Совершенствование агрегата по уходу за плантацией малины // Садоводство и виноградарство. 2006. № 5. С. 14-16.
23. Ожерельева М. В. Совершенствование технологии возделывания малины в условиях средней полосы России : дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.07. Брянск, 2001. 148 с.
24. Чвала С. В. Совершенствование технологии по уходу за товарной плантацией малины и разработка режущего аппарата для ограничения высоты стеблей : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Рязань, 2008. 26 с.
25. Ожерельев В. Н., Ожерельева Н. В., Ожерельева М. В. Пат. № 2466521 (РФ), МПКЧ0Ш 39/16, А01В 33/06. Ротационное почвообрабатывающее орудие. Опубл. 20.11.2012. Бюл. № 32.
Дата поступления статьи в редакцию 14.09.2018, принята к публикации 12.10.2018.
Информация об авторах: Ожерельев Виктор Николаевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
профессор кафедры «Технические системы в агробизнесе, природообустройстве и дорожном строительстве» Адрес: Брянский государственный аграрный университет, 243365, Россия, Брянская обл., Выгоничский р-н, с. Кокино, ул. Советская, 2а E-mail: [email protected] Spin-код: 3423-0991
Ожерельева Марина Викторовна, доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры «Экономика, организация производства, управление»
Адрес: Брянский государственный технический университет, 241035, Брянская область, город Брянск, бульвар 50 лет Октября, дом 7 E-mail: [email protected] Spin-код: 1714-1757
Заявленный вклад авторов:
Ожерельев Виктор Николаевич: общее руководство проектом, формулирование основной концепции исследования, окончательное редактирование текста.
Ожерельева Марина Викторовна: формулирование технологической концепции исследования, сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Kulikov I. M., Kazakov I. V. Innovatsionnye vozmozhnosti povysheniya proizvodstva yagod maliny v Ros-sii [Innovative opportunities to increase the production of raspberry in Russia], Sadovodstvo i vinogradarstvo [Horticulture and viticulture], 2010, No. 6, pp. 14-16.
2. Tekhnologiya fermerskogo vyrashchivaniya maliny [Technology of raspberry farming] [Elektronnyj resurs]. Available at: http://greenferma.ru/sad/malina/fermerskoe -virashivanie-malini .html.
3. Aniferov F. E., Eroshenko L. I., Teplinskij I. Z. Mashiny dlya sadovodstva [Machines for gardening], 2-nd publ., Leningrad, Agropromizdat. Leningr. otd-nie, 1990, 304 p.
4. Kazakov I. V. Malina. Ezhevika [Raspberry. Blackberry], Moscow, OOO «Izdatelstvo AST», Harkov, Publ. «Folio», 2001, 256 p.
5. Kazakov I. V. Malina i ezhevika [Raspberry and blackberry], Moscow, Publ. Kolos, 1994, 141 p.
6. Ozherelev V. N. Tekhnologicheskie processy i sredstva mekhanizacii proizvodstva yagod maliny [Technological processes and means of mechanization of production of raspberry. Dr. Sci. (Agriculture) diss.], Bryansk, 2001, 312 p.
7. Petrov V. S., Kuznetsov G. Y., Shadrina Z. A., Pankin M. I. Plotnost pochvy i transformaciya sredstv mekhanizacii razlichnyh tekhnologij vozdelyvaniya vinograda [Soil density and transformation of means of mechanization of various technologies of grapes cultivation], Nauchnye trudy Gosudarstvennogo nauchnogo uchrezhdeniya Severo-Kavkazskogo zonalnogo nauchno-issledovatelskogo instituta sadovodstva i vinogradarstva Rossijskoj akademii sels-kohozyajstvennyh nauk [Scientific works Of the state scientific institution of the North Caucasus zonal research Institute of horticulture and viticulture of the Russian Academy of agricultural Sciences], 2014, Vol. 6, pp. 79-83.
8. Petrov V. S. i dr. Pat. No. 2459399 (RF), MPK7 A01B 79/02, Sposob soderzhaniya pochvy v mezhdu-ryad'yah vinogradnikov [Method of soil maintainance in the space between rowsof vineyards], Opubl. 27.08.2012, Byul. No. 24.
9. Stazaeva N. V., Kruglov N. M. Tekhnologicheskie aspekty vozdelyvaniya smorodiny chyornoj v promysh-lennyh nasazhdeniyah [Technological aspects of cultivation of black currant in industrial plantations], Sadovodstvo i vinogradarstvo [Horticulture and viticulture], 2009, No. 5, pp. 42-45.
10. Volchek A. A., Roj Y. F., Sanelina E. A. Effektivnost kapelnogo orosheniya maliny remontantnoj v uslo-viyah yugo-zapadnoj chasti Belarusi [Effectiveness of drip irrigation of remontant raspberry in the south-western part of Belarus] [Elektronnyj resurs]. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/effektivnost-kapelnogo-orosheniya-maliny-remontantnoy-v-usloviyah-yugo-zapadnoy-chasti-belarusi.
11. Torbovskij V. I. Rezhim i tekhnika kapelnogo orosheniya maliny [The regime and technique of drip irrigation raspberry. Ph. D. (Agriculture) thesis], Novocherkassk, 1992, 24 p.
12. Bartenev V. D., Habarov S. N. Kompleksnaya mekhanizaciya vozdelyvaniya nasazhdenij yagodnikov i oblepihi [Integrated mechanization of cultivation of plantings of berry and sea-buckthorn berries], Vestnik Altajs-kogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Altai state agrarian University], 2011, No. 7 (81), pp.96-98.
13. Nikitin V. V. Uluchshenie kachestva obrabotki mezhduryadij yagodnyh kustarnikov v usloviyah suglinis-tyh pochv povyshennoj vlazhnosti putem sovershenstvovaniya konstruktivno-rezhimnyh parametrov diskovoj borony [Improvement of the quality of maintainance of space between rows of berry bushes in conditions of loamy soils of high humidity by improving the constructive-regime parameters of the disc harrow. Ph. D. (Engineering) diss.], Bryansk, 2009, 165 p.
14. Ozherelev V. N., Nikitin V. V. Upravlenie pereraspredeleniem pochvy po shirine mezhduryadya maliny [Managing the redistribution of soil along the width of the space between rows of raspberry], Mekhanizatsiya i elektri-fikatsiya selskogo hozyajstva [Mechanization and electrification of agriculture], 2011, No. 4, pp. 13-15.
15. Ozherelev V. N., Nikitin V. V. Pat. No. 2344586 (RF), MPK7 A01B 5/00, A01B 7/00, Prisposoblenie k diskovomu pochvoobrabatyvayushchemu orudiyu [Accessory to the disc-type soil-cultivating tool], Opubl. 27.01.2009, Byul. No. 3.
16. Ozherelev V. N., Nikitin V. V. Osobennosti raboty diskovoj borony v mezhduryadyah yagodnyh kustarnikov pri ehkstremalnyh usloviyah [Peculiarities of the operation of disc harrows in the space between rows of berry bushes under extreme conditions], Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya selskogo hozyajstva [Mechanization and electrification of agriculture], 2007, No. 6, pp. 29-30.
17. Blokhin V. N. Issledovanie processa i rabochego organa dlya uhoda za mezhkustovoj zonoj na yagodnikah [Investigation of the process and working body for care of the intercostal zone on berry berries. Ph. D. (Engineering) diss.], Moscow, 1993, 22 p.
18. Bychkov V. V. Specializirovannye tekhnicheskie sredstva dlya mekhanizacii trudoyomkih processov v sa-dovodstve [Specialized technical means for mechanization of labor-consuming processes in gardening], Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii [Fruit and berry growing in Russia], 2012, Vol. 29, No. 1, pp. 83-90.
19. Bychkov V. V., Kadykalo G. I. Novye specializirovannye mashiny dlya mekhanizatsii sadovodstva [New specialized machines for mechanization of gardening], Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka [Agricultural science of Euro-North-East], 2014, No. 1 (38), pp. 52-56.
20. Blokhin V. N., Ozherelev V. N., Cymbal A. A. Pat. No. 1724040 (RF), MPK A01B 59/04, A01D 46/28, Agregat dlya uhoda za vysokostebelnymi kulturami [Aggregate for the care of high-growth cultures], Opubl. 07.04.1992, Byul. No. 13.
21. Blokhin V. N. Rezultaty issledovaniya raboty modeli vertikalno-frezernogo kultivatora v mezhduryadyah maliny [Results of research on the work of the model of a vertical milling cultivator in the rows of raspberry], Novoe v yagodovodstve Nechernozem'ya [New in berry farming of non-Chernozem region], Sbornik nauchnyh trudov, Moscow, Publ. NIZISNP, 1990, pp. 145-151.
22. Ozherelev V. N., Chvala S. V., Ozhereleva M. V. Sovershenstvovanie agregata po uhodu za plantaciej ma-liny [Improvement of the plant to care for the raspberry plantation], Sadovodstvo i vinogradarstvo [Horticulture and viticulture], 2006, No. 5, pp. 14-16.
23. Ozhereleva M. V. Sovershenstvovanie tekhnologii vozdelyvaniya maliny v usloviyah srednej polosy Rossii [Improvement of technology of cultivation of a raspberry in the conditions of central part of Russia. Ph. D. (Agriculture) diss.], Bryansk, 2001, 148 p.
24. Chvala S. V. Sovershenstvovanie tekhnologii po uhodu za tovarnoj plantaciej maliny i razrabotka rez-hushchego apparata dlya ogranicheniya vysoty steblej [Improvement of technology to care for the raspberry plantation and the development of a cutting device to limit the height of the stems. Ph. D. (Engineering) thesis], Ryazan, 2008, 26 p.
25. Ozherelev V. N., Ozhereleva N. V., Ozhereleva M. V. Pat. No. 2466521 (RF), MPK7 A01B 39/16, A01B 33/06, Rotacionnoe pochvoobrabatyvayushchee orudie [Rotational tillage tool], Opubl. 20.11.2012, Byul. No. 32.
Submitted 14.09.2018; revised 12.10.2018.
About the authors:
Viktor N. Ozhereliev, Dr. Sci. (Agriculture), professor, professor of the chair
«Technical systems in agribusiness, environmental engineering and road construction»
Address: Bryansk State Agrarian University, 243365, Russia, Bryanskaya area, Vygonichskii district, Kokino,
Sovetskaya Street, 2a
E-mail: [email protected]
Spin-code: 3423-0991
Marina V. Ozhereleva, Dr. Sci. (Economy), professor,
professor of the chair «Economics, organization of production, management»
Address: Bryansk State Technical University, 241035, Russia, Bryanskaya area, Bryansk,
50 years of October Boulevard, 7
E-mail: [email protected]
Spin-code: 1714-1757
Contribution of the authors: Viktor N. Ozhereliev: managed the research project, developed the theoretical concept, writing the final text. Marina V. Ozhereleva: developed the technological concept collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text
Author have read and approved the final manuscript.
05.20.02
УДК 621.311.338
ПРОБЛЕМЫ И ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЁННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
© 2018
Александр Леонидович Куликов, доктор технических наук, профессор кафедры «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника» Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород (Россия)
Владимир Леонидович Осокин, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрификация и автоматизация» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия) Борис Васильевич Папков, доктор технических наук, профессор кафедры «Электрификация и автоматизация» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия)
Аннотация
Введение: процесс развития современной электроэнергетики происходит в соответствии с изменениями мирового энергетического уклада путём перехода от централизованной к клиентоориентированной распределённой интеллектуальной энергетике. Электроэнергетическая система будущего должна сочетать крупные (традиционные) источники генерации и распределённую генерацию на основе малых и возобновляемых источников энергии (ВИЭ). При формировании интеллектуальной системы с активно -адаптивной сетью важная роль отводится распределённой генерации (РГ) энергии, которая в ближайшие годы, вероятно, будет только расти.
Материалы и методы: проанализированы особенности внедрения и эксплуатации систем РГ с учётом ВИЭ и накопителей. Показаны востребованность РГ для отдельных предприятий удалённых и сельскохозяйственных регионов и, основные преимущества их развития. Определены главные факторы, стимулирующие развитие РГ. Поставлены конкретные задачи исследования РГ, включающие цели создания и внедрения РГ, принципы и критерии обоснования их развития с анализом и учётом живучести, качества планирования режимов в условиях рынка, правил оперативного управления генерирующими установками.
Результаты: рассмотрены основные причины, связанные с необходимостью сооружения систем РГ и проблемы, возникающие при их эксплуатации. Проанализированы особенности параллельной работы генерирующих установок систем РГ с основной сетью. Показана необходимость обеспечения устойчивой, надёжной и экономичной работы потребителей; необходимость учёта реверсивных потоков мощности и применения современ-
