CC BY
16
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И
ПРОИЗВОДСТВ В АПК И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ЗДК 633.584.1-035.26.003.12:631.354.23
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ РАСЩЕПЛЕНИЯ СТЕБЛЕЙ СОЛОМЫ КАК КРИТЕРИЯ КАЧЕСТВА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НЕЗЕРНОВОЙ ЧАСТИ УРОЖАЯ КОМБАЙНОВЫМ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕМ
С. А. Родимцев*, М.Ю. Ягельский**
*ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина»
**000 «Технодом»
Аннотация. Одним из значимых факторов ускорения процесса гумификации растительных остатков и снижения требований к качеству технологического процесса измельчения соломы, при использовании ее как органического удобрения, является степень разрушения стеблей. В данной работе предложена методика оценки степени продольного расщепления стеблей соломы при измельчении, как одного из требований к агротехническим показателям работы соломоизмельчительных аппаратов зерноуборочных машин. Методика устанавливает сравнительное определение степени расщепления стеблей по количеству впитанной влаги навеской измельченной соломы определенной длины. Результаты предварительного методического эксперимента по степени достоверности и практичности использования предложенного способа определения степени расщепления стеблей соломы методом влагонасыщения показали положительные результаты. Предложенная методика отличается простотой, точностью, отсутствием требований к специальному оборудованию. С использованием коэффициента влагонасыщения установлено, что степень измельчения стеблей, сошедших с измельчителей зерноуборочных комбайнов Дон-1500, Acros 550 и John Deere W650, составляет 34,2... 57,8% для различных сельскохозяйственных культур. Сформулировано требование к качеству выполнения технологической операции по измельчению и распределению соломы по поверхности поля, заключающееся в том, что величина продольного расщепления стеблей должна составлять не менее 30%.
Ключевые слова: уборка урожая, зерноуборочный комбайн, измельчитель-разбрасыватель, солома, агротехнические требования, методы оценки.
Введение. Комбайновая уборка с использованием соломы в качестве органического удобрения - один из элементов биологизированного земледелия. Важным условием успешной реализации такой технологии является длительность разложения соломы в почве. Известно [1-7], что степень продольного расщепления стеблей при измельчении оказывает положительное влияние на процесс гумификации соломы. Расщепление соломин вдоль волокон, наличие "размочаленных" концов ускоряет процесс минерализации измельченных частиц до полного разложения в 7...8 раз [2; 6]. Доказано [8], что степень расщепления стеблей соломы вдоль волокон положительно влияет на процесс гумификации. Это позволяет существенно увеличить длину резки (до 150 мм), при измельчении. В свою очередь, становится возможным снизить требования к фракционному составу измельченных частиц, упростить конструкцию рабочих органов измельчителей уборочных машин, снизить их массу и энергоемкость.
Цель исследований. В наших исследованиях [10; 11] изучались степень и характер расщепления стеблей соломы некоторых культур при измельчении соломоизмельчителями комбайнов отечественного и иностранного производства. Задачами исследования являлись разработка методики оценки продольного расщепления стеблей растений, а также обоснование агротехнического требования по необходимой величине продольного расщепления стеблей при измельчении незерновой части урожая зерноуборочными комбайнами.
Материалы, методы и условия. Степень расщепления торцов измельченной соломы определялась по аналогии с методикой, предложенной в работе [9] для оценки степени разрушения клеточной структуры грубого корма.
Новая методика оценки степени расщепления стеблей соломы основана на сравнительном определении степени продольного разрушения стеблей по количеству впитанной влаги навеской измельченной соломы определенной длины. Ее алгоритм заключается в последовательной реализации следующих этапов. Перед началом исследований из исследуемой партии образцов измельченной соломы, в случайном порядке, отбираются стебли длинной не более 10 см, общей массой 5.10 г. Для обеспечения репрезентативности опыта осуществляется отбор образцов в количестве 5 навесок. Определяется и фиксируется в рабочем журнале точная масса каждой контрольной навески. Далее навески укладываются в кюветах, заливаются водой и закрываются крышкой. Время замачивания стеблей в равных условиях составляет 20 мин. После замачивания навески извлекаются из кювет и выдерживаются 3 минуты на фильтровальной бумаге для удаления излишней влаги. Затем навески взвешиваются с точностью до ±0,1 г.
Т.к. влагонасыщение стебельного материала определяется величиной разрушения клеточной структуры, степень торцевого расщепления измельченной соломы определяется по коэффициенту кв впитывания влаги:
та - тг
ь =_Ч_к.
ьв ~
тс
где Шв - масса соломы с впитавшейся влагой, г;
Шс - масса сухой соломы, г.
Данный способ определения степени разрушения стебельных материалов достаточно прост, точен и не требует специального оборудования.
Результаты и обсуждение. Результаты предварительного методического эксперимента по степени достоверности и практичности использования предложенного способа определения торцевого расщепления стеблей соломы методом влагонасыщения показали положительные результаты. Как видно из таблицы 1, независимо от культуры и состояния материала, для неразрушенных, с чистым срезом торцов стеблей, коэффициент влагонасыщения кв в 2,7.2,9 раза меньше, чем для плющенных, с расщеплением продольных волокон. Отмечено, что большее влагонасыщение имеют стебли гречихи, меньшее - озимой пшеницы. Последнее объясняется более плотной структурой стебля пшеницы и отсутствием пористой поверхности, более характерной для овса и, особенно, для гречихи.
Таблица 1. - Оценка степени расщепления стеблей некоторых сельскохозяйственных культур, с помощью коэффициента влагонасыщения кв_
Культура Целые стебли Плющенные стебли Стебли, измельченные при комбайновой уборке
Лего8 550 Ростсельмаш 1оЬп Бееге W650 Дон 1500
Пшеница озимая 1,04 2,81 1,61 1,64 1,60
Овес яровой 1,16 3,23 1,23 1,27 1,20
Гречиха 1,29 3,72 1,38 1,44 1,29
Исследование степени расщепления частиц (незерновой части урожая) рабочими органами сравниваемых измельчителей-разбрасывателей зерноуборочных комбайнов, показало следующее.
Современные комбайновые измельчители-разбрасыватели не обеспечивают полного продольного расщепления стеблей. Внешний вид измельченных частиц НЧУ (рис. 1) демонстрирует расщепление волокон преимущественно в торцовых частях стеблей. Коэффициент влагонасыщения для частиц НЧУ, измельченных базовыми комбайновыми измельчителями, составил 1,02...1,64 в зависимости от культуры. Большая степень торцового разрушения отмечена для стеблей пшеницы, меньшая - для стеблей овса. Принимая за 100% значение kB для стеблей с полным расщеплением продольных волокон, можно заключить, что степень измельчения стеблей, сошедших с измельчителей зерноуборочных комбайнов, составляет для пшеницы -57,8%, овса - 38,7%, гречихи - 37,1%.
Значение коэффициента влагонасыщения для стеблей соломы, отобранной от измельчителя-разбрасывателя зерноуборочного комбайна Дон-1500 было несколько меньше, чем для аналогичного показателя работы измельчителей более современных машин. Так, при уборке пшеницы, овса и гречихи комбайном Дон-1500, kB составил 1,60; 1,2 и 1,29 - соответственно. По сравнению с коэффициентом kB для частиц, измельченных базовыми измельчителями комбайнов Acros 550 и John Deere W650, это в 1,03.1,1 раза меньше. Относительно значения kB для стеблей с полным расщеплением продольных волокон, степень измельчения стеблей соломоизмельчителем-разбрасывателем комбайна Дон-1500 составляет для пшеницы - 56,2%, овса - 37,2%,
Как показали исследования, предложенная методика позволяет с высокой степенью достоверности оценивать степень
торцевого расщепления стеблей при
измельчении комбайновыми измельчителями-разбрасывателями. Это позволяет контролировать выполнение данного показателя, как одного из требований к качеству выполнения технологической
57
гречихи - 34,4%.
Рисунок 1 - Общий вид расщепления стеблей соломы пшеницы, при измельчении комбайновым измельчителем
операции комбайновой уборки зерновых и других культур с измельчением НЧУ. Исходя из фактических данных по качеству выполнения технологической операции измельчения, полученных в полевых условиях, приемлемая величина продольного расщепления стеблей при измельчении соломы соломоизмельчителями-разбрасывателями зерноуборочных комбайнов должна составлять не менее 30%.
Выводы.
1. Известные критерии оценки качества выполнения технологических операций измельчения и разбрасывания соломы не учитывают количественную характеристику наличия существенно влияющих на процесс гумификации соломы деформаций стебля (продольного расщепления и "размочаленных" концов).
2. Коэффициент влагонасыщения для частиц НЧУ различных культур, измельченных базовыми комбайновыми измельчителями составил 1,02.1,64, что соответствует 37,1.57,8% продольного расщепления стеблей. Величина продольного расщепления стеблей измельчителем зерноуборочного комбайна Дон-1500 составляет 34,2.56,2%; современные зерноуборочные машины обеспечивают более полное расщепление стеблей и деформацию торцов соломистых частиц.
3. На основании выполненных собственных исследований, а также учитывая известные ранее работы, можно сформулировать следующие требования к качеству выполнения технологической операции по измельчению и распределению соломы по поверхности поля: - величина продольного расщепления стеблей - не менее 30%.
Список использованных источников:
1. Ловчиков, А.П. Биологизация земледелия в ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур [Текст] / А.П. Ловчиков, В.П. Ловчиков, Е.А. Поздеев // Международный научно-исследовательский журнал. - №1(43). - Часть 2. - 2015. - С.44-47.
2. Мохнаткин, В.Г. Результаты испытаний модернизированной косилки-измельчителя [Текст] / В.Г. Мохнаткин, В.Н. Шулятьев, Л.В. Тючка-лов, Д.Ю. Красиков // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2004. - №7. - С. 13-14.
3. Присяжная, ИМ. Обоснование технологических и конструктивных параметров измельчителя соевой соломы [Текст] / ИМ. Присяжная, С.П. Присяжная, М.М. Присяжный // Дальневосточный аграрный вестник. - 2011. - №2. - С.20-23.
4. Скорляков, В.И. Качество измельчения и разбрасывания соломы при уборке зерновых культур: анализ требований и
достижений [Текст] / В.И. Скорляков, Т.А. Юрина, О.Н. Негреба // Агроснабфорум. - №2. - 2013. - С.23-28.
5. Скорляков, В.И. Показатели качества измельчения и разбрасывания соломы зерноуборочными комбайнами ведущих фирм /
B.И. Скорляков, В.В. Сердюк, О.Н. Негреба // Техника и оборудование для села. - 2013. - № 3. - С.30-33.
6. Спирин, А.П. Минимальная мульчирующая обработка почвы [Текст] / А.П. Спирин, А.Ю. Измайлов, О.А. Сизов // Техника в сельском хозяйстве. - 2008. - N1. - С.27-32.
7. Шаповалов, В.И. Анализ и пути совершенствования конструкций соломоизмельчителей к зерноуборочным комбайнам [Текст] / В.И. Шаповалов, Н.В. Филатов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1968. - №10. - С.12-14.
8. Ангилеев, О.Г. Комплексная утилизация побочной продукции растениеводства. М.: Росагропромиздат. - 1990. - 160с.
9. Некрашевич, В.Ф. Оценка качества обработки грубого корма [Текст] / В.Ф. Некрашевич, В.М. Ульянов, А.И. Ковалев, В.В. Лященко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1998. - N4. - С.17.
10. Ягельский, М.Ю. Некоторые предпосылки для актуализации агротехнических требований к соломоизмельчителям зерноуборочных комбайнов / М.Ю. Ягельский, С.А. Родимцев // Агротехника и энергообеспечение. 2015. - №3(7). - С.239-247.
11. Ягельский, М.Ю. Оценка качества работы соломоизмельчителя зерноуборочного комбайна / М.Ю. Ягельский,
C.А. Родимцев // Тракторы и сельхозмашины. - 2013. - №6.- С.47-49.
Родимцев Сергей Александрович, доктор технических наук, доцент, Россия, Орел, ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина»;
Ягельский Михаил Юрьевич, соискатель, коммерческий директор компании ООО «Технодом», Россия, Орел
EVALUATION OF THE DEGREE OF OF STRAW STEMPS DECOMPOSITION AS THE CRITERIA OF QUALITY OF CRUSHING THE STRAW BY THE CHOPPER FOR COMBINE HARVESTER Rodimtsev S.A., Yagelsky M.Yu.
Abstract. One of the important factors for accelerating the process of humification of plant residues and reducing the quality requirements for the technological process of chopping straw, when using it as an organic
fertilizer, is the degree of destruction of the stems. In this paper, we propose a technique for estimating the degree of longitudinal splitting of straw stems during grinding. This is one of the requirements for agrotechnical indicators of the operation of straw choppers of grain harvesters. The method establishes a comparative determination of the degree of splitting of the stems. This is the amount of moisture absorbed by the hanging of crushed straw of a certain length. The results of the preliminary methodical experiment showed positive results. The proposed method for determining the degree of splitting of stalks of straw by the method of moisture saturation is reliable and practical in use. The proposed method is simple, accurate, and there is no requirement for special equipment. Using the moisture saturation coefficient, it is established that the degree of grinding of the stems that descended from the Don-1500 combine harvesters, the Acros 550 and John Deere W650, is 34.2 ... 57.8%. This is for different crops. A requirement is formulated for the quality of the technological operation for grinding and distributing straw over the surface of the field. It consists in the fact that the longitudinal splitting of the stalks must not be less than 30%.
Key words: harvesting, combine harvester, chopper-spreader, straw, agrotechnical requirements, assessment methods.
Rodimtsev S.A., assistant professor, Doctor of Technical Science, Yagelsky M.Yu., graduate student, rodimcew@yandex.ru, Russia, Orel, "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin"
