CC BY
18
Н.И. Селиванов, И.А. Васильев // Сельский механизатор. - 2017. - № 4. - С. 8-9.
7. Moessmer A. Die Traktor - Technikgeschichte Glühkopf, Allrad und Elektronik - Hirn / A. Moessmer // GeraMond, 2011. - 144 p.
8. Тракторы «Versatile» серии 2000. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. -М. : ТО ООО «Ростсельмаш», 2016. - 376 с.
9. Система земледелия Красноярского края на ландшафтной основе : науч.-практич. рекомендации / под общ. ред. С.В. Брылева. - Красноярск, 2015. - 224 с.
10. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства / Г.М. Кутьков. -М. : Колосс, 2004. - 504 с.
11. Самсонов В.А. Основы теории мобильных сельскохозяйственных агрегатов / В.А. Самсонов, А.А. Зантиев, Ю.Ф. Лачуга. - М. : Колос, 2000. - 248 с.
Селиванов Николай Иванович, д-р техн. наук, проф., Красноярский ГАУ, zaprudskii@list.ru; Макеева Юлия Николаевна, канд. техн. наук, доц., Ачинский филиал, Красноярский ГАУ, ulya.makeeva1982@yandex.ru; Аверьянов Виктор Владимирович, аспирант, Красноярский ГАУ, v-averyanov@bk.ru.
N.I. Selivanov, I.A. Vasilev // Sel'skiy mehanizator. -2017. - № 4. - S. 8-9.
7. Moessmer A. Die Traktor - Technikgeschichte Glühkopf, Allrad und Elektronik - Hirn / A. Moessmer, // GeraMond, 2011. - 144 p.
8. Traktoryi "Versatile" serii 2000. Tehniches-koe opisanie i instruktsiya po ekspluatatsii. - M. : TO OOO "Rostselmash", 2016. - 376 s.
9. Sistema zemledeliya Krasnoyarskogo kraya na landshaftnoy osnove : nauch.-praktich. rekomendat-sii / pod obsch. red. S.V. Bryileva. - Krasnoyarsk, 2015. - 224 s.
10. Kut'kov G.M. Traktoryi i avtomobili. Teo-riya i tehnologicheskie svoystva / G.M. Kutkov. - M. : Koloss, 2004. - 504 s.
11. Samsonov V.A. Osnovyi teorii mobilnyih selskohozyaystvennyih agregatov / V.A. Samsonov, A.A. Zantiev, Yu.F. Lachuga. - M. : Kolos, 2000. -248 s.
Selivanov Nikolay Ivanovich, Doc. Techn. Sci., Prof., Krasnoyarsk SAU, zaprudskii@list.ru; Makeeva Yuliya Nikolaevna, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Achinsk branch, Krasnoyarsk SAU, ulya.makeeva1982@yandex.ru; Averyanov Viktor Vladimirovich, Postgraduate, Krasnoyarsk SAU, v-averyanov@bk.ru.
УДК 631.31
А.А. СПОДАНЕЙКО, Д.Е. КУЗЬМИН, А.Ю. ГОЛОВИН, А.М. ЛОЩИНИНА, П.В. ЧУПИН
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
ОСОБЕННОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОРУДИЙ ДЛЯ РОМБОВИДНОЙ ВСПАШКИ
Почва является уникальным природным телом, характеризующим плодородие земли. Состоит из твердых частиц, почвенной воды, воздуха и живых организмов. Служит объектом изучения многих наук, каждая из которых исследует ее со своих позиций. В земледельческой механике почву необходимо рассматривать как объект механической обработки. Как и в любой другой отрасли производства, в земледелии нельзя создавать совершенные почвообрабатывающие машины и тракторы, разрабатывать прогрессивную агротехнику различных сельхозкультур без систематического изучения физико-механических и технологических свойств почвы. Многообразие ее свойств создает определенные трудности при исследовании и испытании почвообрабатывающих орудий, поэтому чрезвычайно важно знать основные, необходимые как при оценке результатов работы орудия или машины, так и при их теоретическом обобщении. Также при разработке новых рабочих органов следует учитывать множество особенностей почвы, в которой их будут применять. Наиболее стабильные почвенные характеристики для классификации - генетический тип и механический состав. Влажность как физический фактор может резко изменить механические свойства почвы. Влияет влажность почвы на проходимость и тягово-сцепные свойства тракто-
© Споданейко А.А., Кузьмин Д.Е., Головин А.Ю., Лощинина А.М., Чупин П.В., 2019
ров, на расход энергии и качество производимых полевых работ. В зависимости от влажности изменяются: способность почвы крошиться под действием рабочих органов, величина сил трения, возникающих между рабочими органами машин и почвой, вероятность залипания этих рабочих органов почвой. Статья посвящена исследованиям по уменьшению тягового сопротивления при основной обработке почвы путем применения новых рабочих органов.
Ключевые слова: ромбовидная вспашка, косоугольная вспашка, обработка почвы, модернизация орудий.
При вспашке пересохших почв происходит образование крупных глыб [1]. Сухие почвы после вспашки требуют дополнительной обработки боронами, катками или другими орудиями [2]. Отрицательные результаты дает и вспашка увлажненных и переувлажненных почв [3]. При обработке таких почв (относительная влажность > 80%) пласт, сохраняя форму сплошной ленты, остается слабо взрыхленным, его поверхность после оборота блестит, так как отвал зализывает пласт, в результате почва после про-сыхания непригодна для последующих операций [4].
При определенной оптимальной влажности физико-механические свойства почвы становятся наилучшими для обработки [5], так как почва легче режется, крошится и скользит по рабочей поверхности рабочего органа [6]. Наиболее благоприятные условия для работы почвообрабатывающих орудий создаются, если почва находится в состоянии «спелости», т.е. при ее относительной влажности 50-70%.
Влажность и механический состав почвы в немалой степени влияют на удельное сопротивление [7]. При вспашке под удельным сопротивлением почвы понимают удельное сопротивление плуга (Н/см2) с культурной лемешно-отвальной поверхностью на скорости 6 км/ч. О влиянии влажности почвы на удельное сопротивление плуга можно судить по графику (рис. 1), приводимому С.А. Иофиновым [8]; видно, что при определенной влажности почвы удельное сопротивление плуга почти неизменно и минимально. Этот диапазон влажности определяет механическую «спелость» почвы. У каждого почвенного типа и почвенной разновидности, при присущей им оптимальной влажности, свой количественный показатель удельного сопротивления, свои минимум и максимум. Из рис. 1 видно, что удельное сопротивление плуга на всех типах почв с ухудшением условий для механической обработки увеличивается по криволинейной зависимости, причем интенсивность увеличения на тяжелых почвах выше, чем на легких.
I
I
1 §
и 120 т
170
105 100
\
\
ч /
\ /
12 % 16
20 22 2^ 26 28
I к II ¡1 1 1 1
£ 1
Влажность почвы, %
Рис. 1. Влияние абсолютной влажности почвы на удельное сопротивление плуга (за 100% принято удельное сопротивление на почве нормальной влажности)
По разнообразию типов почв территория Омской области делится на почвенные зоны: лесостепную, южную, таежно-лесную и степную. Наибольшую часть территории Омской области (около 51%) занимает лесостепная зона. В ее почвенном покрове преобладают черноземно-луговые, лугово-черноземные и луговые почвы, а также комплексы солонцовых почв. Среднее содержание гумуса колеблется в пределах 4-5%. Под сельскохозяйственные нужды в данной зоне освоено 3744 тыс. га земель, из них 56% занимает пашня.
Таежно-лесная зона наиболее ограничена по площади сельхозугодий (600 тыс. га). Эта зона ниже всех относительно уровня океана, а также заболочена и как следствие переувлажнена; грунтовые воды залегают на глубине до 3 м. Земельный фонд по большей части представлен луговыми, подзолистыми, болотными почвами, в большинстве своем маломощными, кислыми, с низким запасом гумуса (не более 3%), фосфора и азота.
Степная зона территориально занимает около 9% площади Омской области, но в ней наиболее развито сельскохозяйственное производство: обработанные земли в отдельных хозяйствах достигают 95%. В земельном фонде степной зоны преобладают обыкновенные и южные черноземы, а также карбонатные и солонцовые черноземы. Количество гумуса - в пределах 4-9%.
В Омской области постоянно проводится агрохимический контроль состояния почв. Контролируется содержание гумуса в почве, уровень кислотности, обеспеченность почв фосфором и калием, уровень загрязненности тяжелыми металлами, а также химическими элементами. По статистическим данным областной агрохимической службы, около 87% обрабатываемых пахотных земель нуждаются в периодическом дополнительном внесении фосфоросодержащих веществ в комплексе с удобрениями. Содержание калия в почвах области значительно выше в процентном отношении. В степной зоне и южной лесостепи около 98% земель имеют высокую обеспеченность калием. Минимально его содержание в северной зоне (87%). Средние ежегодные потери гумуса в результате земледелия - 0,4 т/га. По данным исследований, на сегодняшний день произошло снижение валовых запасов гумуса в сельскохозяйственных почвах до 1015% от первоначальных показателей (от начала освоения земель), особенно на юге Омской области.
Также почвы недостаточно обеспечиваются и органическими удобрениями, необходимыми для поддержания ее плодородия. Во многих районах Омской области в связи с сокращением количества предприятий отрасли животноводства уже несколько лет подряд органические удобрения перестали вносить в почву. В Омской области насчитывается более 3 млн га земель, предрасположенных к развитию эрозионных и дефляционных процессов, из них уже подвержено разрушению и требуют восстановления около 17% от всех сельхозземель. Процессы эрозии почвы наиболее сильно проявляются в степной и южной лесостепной зонах Омской области.
Основные элементы почвообрабатывающих машин - их рабочие органы, от их рациональной конструкции зависят качество и энергоемкость выполняемых технологических операций и эффективность работы орудия в целом. Основной рабочей частью корпуса плуга является его лемешно-отвальная поверхность.
Тяговое сопротивление лемешно-отвальной поверхности, в зависимости от конструктивных параметров, условий и режима работы агрегата, определяется в основном экспериментальным путем. Поэтому для выявления влияния конструктивных параметров корпуса плуга на сопротивление некоторыми исследователями строился ряд корпусов, отличающихся между собой, затем проводились их сравнительные исследования в разных эксплуатационных условиях [9].
Уменьшение качества крошения почвы с уменьшением вылета направляющей кривой становится понятным, если принять во внимание
L = R(1 - sin si), (1)
где R - радиус направляющей кривой отвала, мм; s1 - угол постановки лемеха ко дну борозды, град.
С уменьшением L уменьшается и радиус R. Уменьшение R приводит к возникновению больших изгибающих сил, которые производят более интенсивное крошение почвы [10].
Обработка поля традиционными плугами все менее эффективна и более затратна в сравнении с плугами для ромбовидной вспашки. Особенностью данных плугов является форма поперечного сечения пласта - параллелограмма или ромба, за счет данной особенности при обороте пластов они не мешают друг другу, благодаря чему возможно уменьшение межкорпусного расстояния (рис. 2); за счет этого уменьшается габарит плуга по длине, это обеспечивает большую устойчивость его хода по ширине захвата и глубине обработки.
Рис. 2. Схема поперечного сечения пласта почвы, оборачиваемого корпусом плуга
для ромбовидной вспашки
На рис. 3 показано, что за счет изменения угла наклона полевого обреза отвала можно улучшать процесс резания пласта при отделении его от монолита почвы и выбирать оптимальные значения ширины борозды (Вш, Ву), снижать при необходимости энергозатраты за счет уменьшения подъема ДИ центров С1, С2 масс пласта.
Важнейшим фактором развития плугов является экономическая целесообразность их использования. Улучшений данного показателя можно добиться несколькими методами, которые также являются особенностями при использовании плугов для ромбовидной вспашки:
1. Снижение тягового сопротивления дает экономию топлива. В случае с плугами для ромбовидной вспашки снижение тягового сопротивления достигается за счет повышения устойчивости движения трактора и плуга. Это повышает качество обработки почвы, а также сокращает огрехи в виде необработанных и дважды обработанных участков.
2. Возможность увеличения ширины захвата, это уменьшает количество проходов для обработки поля, следовательно, сокращает затраты топлива и времени. Увеличение ширины захвата плуга приводит к увеличению его длины, сказываясь на маневренности агрегата в целом. При использовании плугов для ромбовидной вспашки данная
особенность перестает быть критической, так как возможно уменьшение межкорпусного расстояния за счет того, что пласт приобретает форму ромба (параллелограмма), которая не создает помех обороту пласта соседнего корпуса. Таким образом становится возможным увеличение ширины захвата без значительного увеличения длины агрегата. Уменьшение межкорпусного расстояния плугов для ромбовидной вспашки возможно с 800 мм до 600 мм.
3. Увеличение скорости вспашки, что дает прирост экономической эффективности за счет возможности уложиться в агротехнические сроки обработки почвы и посева культур. Уменьшение времени вспашки дает возможность иметь экономическую эффективность за счет снижения финансовых затрат, также становится возможным использование трактора на других работах.
4. Также при использовании ромбовидных плугов за счет движения трактора по борозде управление становится проще, это снижает нагрузки на работника.
////////;;//////ТУ у//я??///// ууу
Рис. 3. Поперечное сечение пласта почвы, оборачиваемого корпусом плуга для ромбовидной вспашки, и открываемая борозда
По мнению некоторых специалистов, при движении трактора по борозде происходит уплотнение ее дна. Однако это уплотнение ниже уровня расположения корневой системы культурных растений и не будет оказывать значительного отрицательного влияния на урожайность. Кроме того, в результате замерзания почвы и ее оттаивания происходит естественное разуплотнение.
Рис. 4. Корпус плуга для ромбовидной вспашки
В последние годы наблюдается тенденция применения энергонасыщенных тракторов и как следствие возможность их использования в широкозахватных, более производительных агрегатах, что повышает затраты на горюче-смазочные материалы. Использование плугов для ромбовидной вспашки может снизить расход топлива, а также дает другие преимущества.
A.A. Spodaneyko, D.E. Kuzmin, A.Yu. Golovin, A.M. Loschinina, P.V. Chupin Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
Features of agricultural tools for ploughing diamond
The soil is a unique natural body that characterizes the fertility of the land. It consists of solid particles, soil water, air and living organisms. The soil is the object of study of many Sciences, each of which examines it from their positions. In agricultural mechanics, the soil must be considered as an object of machining. In agriculture, as in any other industry, it is impossible to create perfect tillage machines and tractors, to develop advanced agricultural machinery of various crops without systematic study of physical, mechanical and technological properties of the soil. The variety of soil properties creates certain difficulties in the study and testing of tillage tools, and therefore it is extremely important to know the main ones that are necessary both in assessing the results of the tool or machine, and in their theoretical generalization. Also, when developing new working bodies, it is necessary to take into account many features of the soil in which these working bodies will be used. The most stable soil characteristics by which classification occurs are the genetic type and mechanical composition. Humidity as a physical factor can dramatically change the mechanical properties of the soil. Soil moisture affects the permeability and traction properties of tractors, energy consumption and the quality of field work. Depending on the humidity change: the ability of the soil to crumble under the action of working bodies, the amount of friction forces that occur between the working bodies and machines soil, the probability of sticking of these working bodies soil. This article is devoted to research to reduce traction resistance in the main tillage through the use of new working bodies.
Keywords: diamond-shaped plowing, oblique-angle plowing, tillage, modernization of tools.
Список литературы
1. Механизация растениеводства : учеб. пособие / А.Ю. Головин [и др.]. - Омск : Изд-во ФГБОУ ВО ОмГАУ им. П.А. Столыпина, 2017. -198 с.
2. Демчук Е.В. Пути повышения урожайности зерновых культур / Е.В. Демчук, М.С. Чекусов, Д.А. Голованов // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития. -
2016. - С. 11-13.
3. Споданейко А.А. Плюсы и минусы использования плугов для ромбовидной вспашки / А.А. Споданейко, П.В. Чупин // Вестн. современных исследований. - 2018. - № 10.1. - С. 201-202.
4. Чупин П.В. Почвообрабатывающие, посевные и уборочные машины : учеб. пособие / П.В. Чу-пин. - Омск : Изд-во ФГБОУ ВО ОмГАУ, 2007.
5. Шмидт А.Н. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы / А.Н. Шмидт, А.С. Союнов // Сб. материалов XXIII науч.-техн. конф. обучающихся ФГБОУ ВО Омский ГАУ. - Омск : Изд-во ФГБОУ ВО ОмГАУ им. П.А. Столыпина, 2017. -С. 100-103.
6. Сравнительный анализ агротехнических характеристик посевных комплексов, оборудования дисковыми сошниками / Е.В. Демчук [и др.] // Электрон. науч.-метод. журн. Омского ГАУ. -
2017. - № 1(8). - С. 22.
7. Кузьмин Д.Е. Показатели и определение качества вспашки / Д.Е. Кузьмин, С.В. Бирков, А.С. Ишутко // Развитие науки и техника: механизм выбора и реализации приоритетов : Между-нар. науч.-практ. конф. (22.03.2018, г. Самара). В 3 ч. Ч. 2. - Стерлитамак. - С. 161-163.
8. Иофинов С.А. Эксплуатация машинно-тракторного парка / С.А. Иофинов. - М. : Колос, 1974. - 480 с.
9. Кузьмин Д.Е. Сравнительный анализ видов отвальной вспашки по форме отрезаемого пласта / Д.Е. Кузьмин, П.В. Чупин // Электрон. науч.-метод. журн. Омского ГАУ. - № 2(13). - 2018. -С. 6.
10. Two-Cotton Sowing Soundry of Grain Crops with Different Mineral Fertilizer Level / E.V. Demchuk et al // IOP Conference Series: IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering". - IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering", Published under licence by IOP Publishing Ltd, Volume 1059, conference 1, http://iopscien-ce.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1059/1/012009.
Споданейко Андрей Андреевич, магистрант, Омский ГАУ, aa.spodaneyko1734@omgau.org; Кузьмин Дмитрий Евгеньевич, аспирант, Омский ГАУ, de.kuzmin1634@omgau.org; Головин
References
1. Mekhanizaciya rastenievodstva : ucheb. po-sobie / A.Yu. Golovin [i dr.]. - Omsk : Izd-vo FGBOU VO OmGAU im. P.A. Stolypina, 2017. - 198 s.
2. Demchuk E. V. Puti povysheniya urozhajnosti zemovyh kul'tur / E.V. Demchuk, M.S. Chekusov, D.A. Golovanov // Nauchnoe i tekhnicheskoe obespe-chenie APK, sostoyanie i perspektivy razvitiya. -2016. - S. 11-13.
3. Spodanejko A.A. Plyusy i minusy is-pol'zovaniya plugov dlya rombovidnoj vspashki / A.A. Spodanejko, P.V. Chupin // Vestn. sovremennyh issledovanij. - 2018. - № 10.1. - S. 201-202.
4. Chupin P. V. Pochvoobrabatyvayushchie, posev-nye i uborochnye mashiny : ucheb. posobie / P.V. Chupin. - Omsk : Izd-vo FGBOU VO OmGAU, 2007.
5. ShmidtA.N. Resursosberegayushchie tekhno-logii obrabotki pochvy / A.N. Shmidt, A.S. Soyunov // Sb. materialov XXIII nauch.-tekhn. konf. obuchayu-shchihsya FGBOU VO Omskij GAU. - Omsk : Izd-vo FGBOU VO OmGAU im. P.A. Stolypina, 2017. -S. 100-103.
6. Sravnitel'nyj analiz agrotekhnicheskih harak-teristik posevnyh kompleksov, oborudovaniya disko-vymi soshnikami / E.V. Demchuk [i dr.] // Ehlektron. nauch.-metod. zhurn. Omskogo GAU. - 2017. -№ 1(8). - S. 22.
7. Kuz'min D.E. Pokazateli i opredelenie ka-chestva vspashki / D.E. Kuz'min, S.V. Birkov, A.S. Ishutko // Razvitie nauki i tekhnika: mekhanizm vybora i realizacii prioritetov : Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (22.03.2018, g. Samara). V 3 ch. Ch. 2. -Sterlitamak. - S. 161-163.
8. Iofinov S.A. Ehkspluataciya mashinno-traktornogo parka / S.A. Iofinov. - M. : Kolos, 1974. -480 s.
9. Kuz'min D.E. Sravnitel'nyj analiz vidov ot-val'noj vspashki po forme otrezaemogo plasta / D.E. Kuz'min, P.V. Chupin // Ehlektron. nauch.-metod. zhurn. Omskogo GAU. - № 2(13). - 2018. - S. 6.
10. Two-Cotton Sowing Soundry of Grain Crops with Different Mineral Fertilizer Level / E.V. Demchuk et al // IOP Conference Series: IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering". - IX International Scientific Practical Conference "Innovative Technologies in Engineering", Published under licence by IOP Publishing Ltd, Volume 1059, conference 1, http://iopscience.iop.org/ar-ticle/10.1088/1742-6596/1059/1/012009.
Spodaneyko Andrej Andreevich, student, Omsk SAU, aa.spodaneyko1734@omgau.org; Kuz-min Dmitry Evgen'evich, postgraduate, Omsk SAU, de.kuzmin1634@omgau.org; Golovin Aleksandr
Александр Юрьевич, ст. преподаватель, Омский ГАУ, ayu.golovin@omgau.org; Лощинина Алена Михайловна, канд. с-х. наук, доц., Омский ГАУ, am.loschinina@omgau.org; Чупин Павел Васильевич, канд. техн. наук, доц., Омский ГАУ, pv.chupin@omgau.org.
Yur'evich, senior lecturer, Omsk SAU, ayu.golo-vin@omgau.org; Loschinina Alena Michaylovna, Cand. Agr. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, am.loschini-na@omgau.org; Chupin Pavel Vasil'evich, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, pv.chupin@om-gau.org.
УДК 631.31
АН. ШМИДТ, Д.Е. КУЗЬМИН, ВВ. МЯЛО, АС. СОЮНОВ
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
ОСОБЕННОСТИ РАННЕВЕСЕННЕГО ВЛАГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Весна - самый ответственный период для работников аграрного сектора. После обильного снеготаяния почва насыщена большим количеством талой воды, необходимой для формирования дружных и крепких будущих всходов растений. Почва - относительно небольшая часть суши, состоящая из нескольких слоев разной толщины, кормящая многих своих обитателей, от мельчайших микроорганизмов до человека [1]. Чем толще верхний слой, тем почва плодородней, а плодородие формирует будущий урожай. Поэтому подготовка почвы под посев - один из важнейших этапов в земледелии [2]. За короткий промежуток времени, пока почва находится в физической спелости, рекомендуется проводить закрытие влаги с помощью борон, для разрушения трещин и корки на поверхности почвы, не давая влаге испаряться из нижних слоев под действием лучей весеннего палящего солнца [3]. Бороны представляют очень большую группу сельхозмашин с разным предназначением: от закрытия влаги весной (зубовые бороны) до разделки пластов почвы перед или после пахоты (дисковые бороны) способами агрегатирования (прицепные, навесные, полунавесные) и различными типами комплектования рабочими органами. Рассмотрено весеннее закрытие влаги на стерневом агрофоне. Проанализированы существующие виды борон, выявлены их достоинства и недостатки, на этой основе предложено новое конструктивное решение по усовершенствованию игольчатого дискового рабочего органа почвообрабатывающего орудия [4]. Предлагаемая модель рабочего органа позволяет улучшить качество обработки почвы, снизить металлоемкость, уменьшить расходы топлива при поверхностной обработке почвы.
Ключевые слова: обработка почвы, борона, рабочие органы, агрофон, сбережение влаги.
Пристальное внимание следует уделять типам рабочих органов (рис. 1), так как не каждая борона подходит именно для закрытия влаги [ 1 ].
I I ■ I I I f
Рис. 1. Тип рабочих органов борон [2]
© Шмидт А.Н., Кузьмин Д.Е., Мяло В.В., Союнов А. С., 2019
