CC BY
11Технические науки
-Cj
Bachurin Aleksey Nicolaevich, candidate tehnichesnauk, Associate Professor, Dean of the Faculty of Engineering, Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostycheva, bachurin62@mail.ru
Performing technical object of predefined functions is highly dependent on the accuracy of the geometric shape and location of executive surfaces. Violation of kinematics components leads to poor technical and economic parameters of the engine. To implement the objectives of the study been developed the experimental facilities. Finds an interconnection of friction losses with elasticity of piston rings and gap in conjugation. Shows the influence the mechanical capacities losses on fuel consumption and the effective power of the engine. Established the dependence between the volume of crankcase gas, the degree of compression and leak tightness conjugation cylinder sleeve-piston. Key words: quality, assembling, accuracy, working capacity, engine.
References
1 Osipov, K.N. Sovershenstvovanie priemosdatochnykh ispytaniy DVS /K.N. Osipov, Е.А. Pervukhina, Ju.L. Rapaczkiy // Dvigateli vnutrennego sgoraniya. - 2012. - № 1. - S. 99-103.
2. Vagabov, N.M. Issledovanie tochnosti sborki sudovogo malorazmernogo dizelya I razrabotka sposobov umen'sheniya otkloneniy makrogeometriicilindrov: avtoref. dis. kand. tekhn. nauk / N.M. Vagabov. -Makhachkala, 2012. - 22 s.
3. Ivanov, R.V. Diagnostirovanie DVS po parametru moshchnosti mekhanicheskikh poter': avtoref. dis. kand. tekhn. nauk/R.V. Ivanov. - Volgograd, 2010. - 19 s.
4. Ginczburg, B.Ya. Teoriya porshnevogo kol'cza /B.Ya. Ginczburg. - M.: Mashinostroenie, 1979. - 271 s
5. Ivanov, R.V. Diagnostirovanie DVS po parametru moshchnosti mekhanicheskikh poter': aftoref. dis.... kand. tekhn. Nauk/R.V. Ivanov. - Volgograd, 2010. -19 s.
6. Ginczburg, B.Ya. Teoriya porshnevogo kol'cza/B.Ya. Ginzburg. - M.: Mashinostroenie, 1979. - 271 s.
УДК 631.331.5
РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ГРЕБНЕВОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР
КУРДЮМОВ Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, Заслуженный изобретатель РФ
ЗЫКИН Евгений Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, докторант Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина
В статье рассмотрены основные требования к разработке средств механизации гребневой технологии возделывания пропашных культур. Отражены основные пути энергосбережения. Предложены гребневая технология возделывания пропашных культур и средства механизации для ее осуществления. Гребневая сеялка при движении выполняет за один проход предпосевную культивацию, посев, образование гребней почвы над высеянными семенами и их прикатывание. Применение пропашного культиватора позволяет с высоким качеством выполнить уход за посевами пропашных культур с полным уничтожением сорных растений в защитных зонах рядков без применения экологически небезопасных гербицидов. При использовании гребневого способа возделывания за один проход агрегата выполняются несколько технологических операций, что снижает энерго- и ресурсозатраты, сохраняет плодородие почвы и улучшает экологическую обстановку.
Ключевые слова: гребень почвы, пропашные культуры, сошник, посев, каток, комбинированные агрегаты, сеялка.
Введение
В последние годы в мировой практике ярко прослеживается тенденция к увеличению объемов нулевой обработки почвы и прямому посеву [1, 2, 3]. Однако известно, что при таком способе возделывания сельскохозяйственных культур повышается засоренность полей, что требует применения гербицидов и других средств защиты растений, стоимость которых существенно удорожает про-
изводство продукции.
При возделывании сельскохозяйственных культур большое значение придают разработке и внедрению почвозащитных технологий [4] и комплексов противоэрозионных машин и орудий. Для снижения эксплуатационных затрат и сроков выполнения технологических операций приобретают широкозахватную почвообрабатывающую и посевную технику, а также комбинированные ма-
© Курдюмов В. И. ,Зыкин Е. С.,2014г.
шины и агрегаты. Немаловажное значение для сохранения плодородия почвы и экологической безопасности имеет минимальное использование гербицидов или полный отказ от них.
Обеспечение энерго- и ресурсосбережения -обязательное требование, относящееся не только к технологиям, но и к почвообрабатывающей и посевной технике. Новая техника должна требовать меньшего расхода ресурсов как в процессе производства, так и при ее эксплуатации. Но немаловажной причиной, сдерживающей широкое и качественное освоение энерго- и ресурсосберегающих технологий, является отсутствие шлейфа машин и орудий отечественного производства для предпосевной подготовки почвы и посева.
Внедрение в России новых зарубежных технологий и техники - это весьма сложный и противоречивый процесс. Многие считают, что применение импортных комбинированных средств механизации обработки почвы и посева позволит снизить затраты труда на выполнение соответствующих операций, а также уменьшить потребление тракторами дизельного топлива. Однако такие средства механизации сложнее и дороже, а их техническая и технологическая надежность может оказаться ниже, чем у традиционных одно-операционных машин. Все это приводит к увеличению затрат предприятий на содержание такой техники: амортизацию, техническое обслуживание и ремонт. Причем большинство таких предприятий становится заложниками фирм, поставляющих запасные части и комплектующие к импортной почвообрабатывающей технике и оборудованию.
Объекты и методы
Одним из главных условий успешной реализации эффективных технологий возделывания является применение сельскохозяйственных машин более высокого технического и технологического уровней, позволяющих коренным образом изменить традиционные агротехнологии. Следовательно, необходимо разрабатывать и внедрять комбинированные почвообрабатывающие и посевные машины и агрегаты отечественного производства; учитывая, что в настоящее время происходит масштабное импортозамещение практически во всех отраслях промышленности Российской Федерации [5], это приобретает наибольшую актуальность.
Таким образом, с учетом ряда мнений [6, 7, 8], требования к разработке средств механизации гребневого возделывания пропашных культур можно представить в виде схемы (рисунок 1).
Как видно из рисунка 1, все требования взаимосвязаны и практическая реализация операций одной технологии пересекается с другой технологией; в конечном счете, все они направлены на достижение общих целей: сокращение затрат, сохранение плодородия почвы и повышение урожайности возделываемых культур.
В свою очередь, каждый блок этих требований характеризуется определенным набором параметров.
1. Технологические - максимально возможное совмещение технологических операций с одновременным сохранением плодородия.
2. Эксплуатационные - безопасность; высокая маневренность, способность работать на полях с резко изменяющимся рельефом; максимальная производительность; высокое качество выполнения технологических операций; широкий
диапазон регулировок; техническая надежность почвообрабатывающих и посевных агрегатов.
3. Технические - простота конструкции; взаимозаменяемость комплектующих узлов и деталей; доступность ко всем узлам и механизмам при техническом обслуживании и ремонте; минимальная длина и масса агрегата; максимально возможная рабочая ширина захвата агрегата.
4. Требования энергосбережения - минимальное тяговое сопротивление агрегата; минимально необходимое количество дизельного топлива на технологические операции.
5. Требования ресурсосбережения - минимально необходимое количество тракторов, средств механизации и обслуживающего персонала; минимальная металлоемкость средств механизации.
6. Экономические - минимальные стоимость средств механизации почвообрабатывающих и посевных машин и эксплуатационные затраты.
Несомненно, добиться сокращения затрат энергии и материальных и трудовых ресурсов можно при проведении агрохимических, технических и организационно-экономических мероприятий, таких как совершенствование севооборотов, исключение «лишних» технологических операций, применение более экономичной техники. Однако необходимо учитывать, что исходным компонентом любой технологии возделывания пропашных культур является качественная подготовка поля с целью создания условий для последующей заделки семян, стимулирования роста и развития корневой системы. При этом механическая обработка должна не разрушать оптимальную структуру почвы, а сохранить ее почвенное плодородие, предохранить от эрозийных процессов и максимально сохранить влагу [2, 3, 9, 10].
Практическая реализация этих условий с учетом научно-обоснованных приемов комбинированной обработки почвы, посева и ухода за посевами обеспечит увеличение урожайности при наименьших эксплуатационных затратах и позволит разработать абсолютно новую, высокоэффективную и малозатратную гребневую технологию возделывания пропашных культур [11,12]. В конечном счете, все вышеперечисленное дает реальный эффект от комплексного подхода при внедрении энерго-, ресурсосберегающей технологии и технических средств за счет сокращения затрат на реализацию технологии и периода окупаемости затрат без при-
мририма 01/пппгмиег^и гопрлм! ил пгт
Рис. 1 - Разработка средств механизации гребневого возделывания пропашных культур
Экспериментальная часть
Для реализации гребневого способа посева пропашных культур разработана гребневая сеялка [13] и усовершенствованный пропашной культиватор [14]. Новизна разработанного гребневого способа возделывания пропашных культур и средств механизации для его осуществления подтверждена патентами РФ (более 100) на изобретения и полезные модели.
На каждой посевной секции гребневой сеялки (рисунок 2) установлены лапа-сошник, два рабочих органа с плоскими дисками и каток-гребнео-бразователь. Гребневая сеялка одновременно рыхлит почву, уничтожает сорные растения, образует влажное уплотненное ложе, высевает семена с образованием над ними бугорка почвы, формирует гребень почвы требуемых размеров и плотности.
Обработку междурядий выполняют усовер-
шенствованным пропашным культиватором (рисунок 3), оснащенным комбинированными рабочими органами с правым и левым плоскими дисками. В зависимости от номера междурядной обработки устанавливают требуемые глубину хода рабочих органов в почве и угол атаки плоских дисков к направлению движения культиватора, учитывая при этом ширину защитной зоны рядка растений; крайние кромки крыльев стрельчатых лап расположены у нижнего основания гребня почвы. При движении культиватора стрельчатые лапы рыхлят почву и подрезают сорные растения. Плоские диски, установленные под острым углом к направлению движения культиватора, сдвигают слой почвы, сходящий с крыльев стрельчатых лап, в защитные зоны рядков растений, присыпая сорняки, тем самым подавляя их всходы, с одновременным окучиванием культурных растений.
Рис. 2 - Гребневая сеялка
Рис. 3 - Усовершенствованный пропашной культиватор
Результаты и обсуждение
Исследования средств механизации в производственных условиях показали, что при оптимальных параметрах, выявленных в процессе лабораторных исследований, гребень почвы образуется требуемых размеров. При этом высота гребня составила 6-8 см, ширина верхнего основания гребня почвы - 8-10 см, ширина нижнего основания гребня почвы - 25-30 см, а плотность почвы в гребне - 1090-1260 кг/м3, что соответствует агротехническим требованиям, причем большие значения относились к почве в основании гребня, а меньшие - в его вершине.
Окучивание культурных растений способствует образованию у них придаточных корней. При этом слой почвы толщиной 4-6 см при первой междурядной обработке и 6-8 см при второй позволяет засыпать всходы сорных растений, предотвращая их прорастание, без ущерба для культурных растений.
Всходы культурных растений, высеянных по гребневой технологии, появились дружнее и на 1-3 дня раньше, чем всходы культурных растений, посеянных по традиционной технологии на ровную поверхность поля, и развивались быстрее (рисунки 4, 5, 6).
Рис. 4 - Растения сои через 88 дней после посева
Рис. 5 - Растения подсолнечника через 45 дней после посева
В сравнении с традиционной технологией возделывания пропашных культур при предлагаемой гребневой технологии урожайность сои, подсолнечника и кукурузы увеличились на 20, 16 и 38 % соответственно.
Следовательно, использование разработанных нами перспективных энерго-, ресурсосберегающих средств механизации гребневого возделывания пропашных культур с оптимизированными конструктивными параметрами и режимами работы позволяет повысить урожайность пропашных культур до 38 % без применения экологически небезопасных гербицидов. За счет совмещения нескольких технологических операций за один проход агрегата эксплуатационные затраты на предпосевную обработку почвы, посев и уход за посевами снизились на 45 %.
Список литературы
1. Двуреченский, В. И. Особенности целостного сберегающего земледелия [Текст] / В. И. Двуреченский // Нивы Зауралья. - 2014. - № 1(112). - С. 63-65.
2. Козырев, Б. М. Энергосберегающие технологии и машины для поверхностной обработки почвы [Текст] : дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 / Б. М. Козырев. - Казань, 2003. - 366 с.
3. Крючин, Н. П. Обоснование ресурсосберегающих технологий рядового посева и совершенствование высевающих систем посевных машин [Текст] : дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 / Н. П. Крючин.- Самара, 2006. - 339 с.
4. Тепловая обработка зерна в установках контактного типа [Текст] / В. И. Курдюмов, А. А. Пав-лушин, Г. В. Карпенко, С. А. Сутягин. - Ульяновск : УГСХА им. П.А. Столыпина, 2013. - 290 с.
5. Исайчев, В. А. Технология производства, хранения и переработки продукции растениеводства [Текст] : учеб. пособие / В. А. Исайчев, Н. Н. Андреев, А. Ю. Наумов. - Ульяновск : УГСХА им.
П.А. Столыпина, 2013. - 500 с.
6. Возделывание сои в Ульяновской области: практические рекомендации [Текст] / А. В. Дозоров, А. Ю. Наумов, Ю. В. Ермошкин и др. - Ульяновск : УГСХА им. П. А. Столыпина, 2014. - 59 с.
7. Пат. 2443094 Российская Федерация, МПК А01В79/02, А0^1/00. Способ возделывания пропашных культур [Текст] / В. И. Курдюмов, Е. С. Зыкин ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА». - № 2010141211/13 ; заявл. 07.10.2010 ; опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6.
8. Пат. 2265305 Российская Федерация, МПК А01С7/00. Способ посева пропашных культур [Текст] / В. И. Курдюмов, Е. С. Зыкин; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА». - № 2004109411/12; заявл. 29.03.2004; опубл. 10.12.2005, Бюл. № 34.
9. Пат. 2435353 Российская Федерация, МПК А01С7/00, А01В49/06. Гребневая сеялка [Текст] / В. И. Курдюмов, Е. С. Зыкин; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА». - № 2010129256/13; заявл. 14.07.2010; опубл. 10.12.2011, Бюл. № 34.
10. Пат. 2507730 Российская Федерация, МПК А01В39/18. Пропашной культиватор [Текст] / В. И. Курдюмов, Е. С. Зыкин ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина». - № 2012137736/13 ; заявл. 04.09.2012 ; опубл. 27.02.2014, Бюл. № 6.
11. Пат. 2443094 Российская Федерация, МПК А01В79/02, А0^1/00. Способ возделывания пропашных культур / В.И. Курдюмов, Е.С. Зыкин; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА». - № 2010141211/13; заявл. 07.10.2010; опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6.
12. Пат. 2265305 Российская Федерация, МПК А01С7/00. Способ посева пропашных культур / В.И. Курдюмов, Е.С. Зыкин; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА».
- № 2004109411/12; заявл. 29.03.2004; опубл. 10.12.2011, Бюл. № 34.
10.12.2005, Бюл. № 34. 14. Пат. 2507730 Российская Федерация, МПК
13. Пат. 2435353 Российская Федерация, А01В39/18. Пропашной культиватор / В.И. Курдю-
МПК А01С7/00, А01В49/06. Гребневая сеялка / мов, Е.С. Зыкин; заявитель и патентообладатель
В.И. Курдюмов, Е.С. Зыкин; заявитель и патен- ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Сто-
тообладатель ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА». лыпина». - № 2012137736/13; заявл. 04.09.2012;
- № 2010129256/13; заявл. 14.07.2010; опубл. опубл. 27.02.2014, Бюл. № 6.
DEVELOPMENT MECHANIZATION TECHNOLOGY OF CULTIVATION OF ROW CROPS
Kurdyumov Vladimir Ivanovich, Zykin Evgeniy Sergeevich
Ulyanovsk state agricultural academy behalf of the P.A. Stolypin. Russia.
In article the basic requirements for the design of mechanization combed technology of cultivation of row crops. The main ways to save energy. Proposed trimming technology of cultivation of row crops and means of mechanization for its implementation. Trimming the seeder, performs a single pass cultivation before sowing, sowing, soil ridges over education seed grains and their packing. Apply till the machine allows you to run with high quality care of crops cultivated crops with the complete destruction of weeds in the protection zones of rows without the use of environmentally unsafe herbicides. When using the bed way of cultivation, for one pass unit performs several activities, which reduces energy costs and frees up your main processors, maintains the fertility of the soil and improves the environment
Key words: soil crest, propashny cultures, vomer, crops, a skating rink, the combined units, a seeder.
References
1. Dvurechenskiy, V.I. Osobennosti celostnogo sberegayushchego zemledeliya // Nivy Zaural'ya. - 2014.
- № 1(112). - S. 63-65.
2. Kozyrev, B.M. Ehnergosberegayushchie tekhnologii i mashiny dlya poverkhnostnoy obrabotki pochvy. 05.20.01 - Tekhnologiiisredstva mekhanizaciisel'skogo khozyaystva: dis. doktora tekhn. nauk/B.M. Kozyrev.
- Kazan', 2003. - 366 s.
3. Krjuchin, N.P. Obosnovanie resursosberegayushchikh tekhnologiyryadovogo poseva isovershenstvovanie vysevajushchikh sistem posevnykh mashin. 05.20.01 - Tekhnologii i sredstva mekhanizacii sel'skogo khozyaystva: dis. doktora tekhn. nauk /N.P. Krjuchin. - Samara, 2006. - 339 s.
4. Teplovaya obrabotka zerna v ustnovkakh kontaktnogo tipa /B.I. Kurdjumov, А.А. Pavlushin, G.V. Karpenko, S.A. Sutyagin. - Ulyanovsk: UGSKhA im. P.A. Stolypina, 2013. - 290 s.
5. Isaychev, V.A. Tekhnologiya proizvodstva, khraneniya i pererabotki produkcii rastenievodstva: uchebnoe posobie /V.A. Isaychev, N.N. Andreev, A.Ju. Naumov. - Ulyanovsk: UGSKhA im. P.A. Stolypina, 2013. - 500 s.
6. Vozdelyvanie soi v Ul'yanovskoy oblasti: prakticheskie rekomendacii / A.V. Drozdov, A.Ju. Naumov, Ju.V. Ermoshkin, M.N. Garanin, A.V. Voronin, Ju.M. Rakhimova. - Ulyanovsk: UGSKhA im. P.A. Stolypina, 2014.
- 59 s.
7. Pat. 2443094 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01B79/02, A01G1/00. Sposob vozdelyvaniya propashnykh kul'tur /V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayaviyel' i patentoobladatel' FGOU VPO «Ul'yanovkaya GSKhA». - № 2010141211/13; zayavl. 07.10.2010; opubl. 27.02.2012, Bjul. № 6.
8. Pat. 2265305 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01C7/00. Sposob poseva propashnykh kul'tur / V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayaviyel'ipatentoobladatel'FGOU VPO «Ul'yanovkaya GSKhA». - № 2004109411/12; zayavl. 29.03.2004; opubl. 10.12.2005, Bjul. № 34.
9. Pat. 2435353 Rossiyskaya Federaciya, MPKA01C7/00, A01B49/06. Grebnevaya seyalka/V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayaviyel' i patentoobladatel' FGOU VPO «Ul'yanovkaya GSKhA». - № 2010129256/13; zayavl. 14.07.2010; opubl. 10.12.2011, Bjul. № 34.
10. Pat. 2507730 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01B39/18. Propashnoy kultivator /V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayaviyel' i patentoobladatel' FGOU VPO «Ul'yanovkaya GSKhA im. P.A. Stolypina». - № 2012137736/13; zayavl. 04.09.2012; opubl. 27.02.2014, Bjul. № 6.
11. Pat. 2443094 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01B79/02, A01G1/00. Sposob vozdelyvaniya propashnykh kultur / V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayavitel' I patentoobladatel' FGOU VPO «Ul'yanovskaya GSKhA». - ? 2010141211/13; zayavl. 07.10.2010; opubl. 27.02.2012, Bjul. ? 6.
12. Pat. 2265305 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01C7/00. Sposob poseva propashnukh kul'tur / V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayavitel' I patentoobladatel' FGOU VPO «Ul'yanovskaya GSKhA». - ? 2004109411/12; zayavl. 29.03.2004; opubl. 10.12.2005, Bjul. ? 34.
13. Pat. 2435353 Rosskiyskaya Federaciya, MPK A01C7/00, A01B49/06. Grebnevaya seyalka / V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayavitel' I patentoobladatel' FGOU VPO «Ul'yanovskaya GSKhA». - ? 2010129256/13; zayavl. 14.07.2010; opubl. 10.12.2011, Bjul. ? 34.
14. Pat. 2507730 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01B39/18. Propashnoy kultivator /V.I. Kurdjumov, E.S. Zykin; zayavitel' I patentoobladatel' FGOU VPO «Ul'yanovskaya GSKhA im. P.A. Stolypina». - ? 2012137736/13; zayavl. 04.09.2012; opubl. 27.02.2014, Bjul. ? 6.
