Научная статья на тему 'Совершенствование картофелепосадочных машин с целью их адаптации к биологизированным технологиям возделывания картофеля'

Совершенствование картофелепосадочных машин с целью их адаптации к биологизированным технологиям возделывания картофеля Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
115
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
биологизированная технология / картофелепосадочная машина / качество посадки / почва / сошниковая группа / biologized technology / soil / potato planting machine / opener group / planting quality

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Калинин Андрей Борисович, Теплинский Игорь Зиновьевич, Теймуров Теймур Ширван Оглы

Введение. Одним из направлений повышения эффективности производства картофеля является переход на биологизированные технологии, в которых широко применяются сидеральные культуры. Однако переход на биологизированную технологию сдерживается сложностью использования современных картофелепосадочных машин, оснащенных стандартными сошниковыми системами с тупым углом вхождения сошника в почву, не обеспечивают требуемое качество по глубине посадки. Материалы и методы. Для совершенствования сошниковой системы картофелепосадочных машин с целью их адаптации к посадке картофеля в биологизированной технологии возделывания картофеля была разработана схема технологического процесса работы сошниковой системы и выполнен анализ ее взаимодействия с почвой. По результатам анализа была предложена усовершенствованная конструкция сошниковой группы машины, составлена модель её функционирования и изготовлен макет установки для проведения полевых экспериментальных исследований. Результаты и обсуждение. На основании анализа результатов сравнительных исследований машины с базовой и усовершенствованной конструкцией сошниковой системы было установлено, что нестабильность входных воздействий не позволяет обеспечить качество выполнения технологической операции по глубине посадки картофеля. Установка в усовершенствованной конструкции стрельчатых лап на жесткой стойке перед сошниками позволила существенно снизить неравномерность глубины посадки картофеля за счет предварительного рыхления почвы и отвода в стороны растительных остатков. Полученные оценки показателя качества посадки картофеля в виде вероятности сохранения допуска показали существенное улучшение качества посадки с помощью усовершенствования конструкции сошниковой группы. Обсуждение. По результатам обработки реализаций входных и выходных процессов были получены эмпирические уравнения линейной регрессии моделей функционирования базовой и усовершенствованной сошниковых систем. Статистический анализ экспериментальных данных показал, что при усовершенствовании конструкции сошниковой системы отмечается заметное снижение влияния входных воздействий на качество работы. Заключение. Разработанная конструкция сошниковой системы картофелепосадочной машины позволяет использовать ее в биологизированной технологии возделывания картофеля.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Калинин Андрей Борисович, Теплинский Игорь Зиновьевич, Теймуров Теймур Ширван Оглы

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Improvement of potato planters in order to adapt them to biological potato growing technologies

Introduction. One of the ways to increase the efficiency of potato production is to switch to biologized technologies, in which cover crops are widely used. The transition to biologized technology ensures the complexity of using modern potato-planting machines equipped with standard opener systems with an obtuse angle of entry of the opener into the soil does not provide the required quality in terms of planting depth. Materials and methods. In order to improve the potato planter system in order to adapt them to potato planting in the biological potato growing technology, a scheme was developed for the process of the sash system and an analysis of its interaction with the soil was carried out. As a result of the analysis the improved design of the machine's opener group was proposed a model of its functioning was made. Prototype of potato planter with improved design of opener group was made for field research trials. Results. Based on the analysis of the results of comparative studies of the machine with the basic and improved design of the opener system, it was found that the instability of the input influences does not allow to ensure the quality of the technological operation in terms of the potato planting depth. Installation in an improved design of duckfoot shares on a rigid tine in front of the openers made it possible to significantly reduce the unevenness of the planting depth of potatoes due to preliminary loosening of the soil and removal of plant residues to the sides. The obtained estimates of the quality indicator of potato planting in the form of the probability of maintaining the tolerance showed a significant improvement in the quality of planting by improving the design of the opener group. Discussion. Based on the results of processing the realizations of the input and output processes, empirical linear regression equations for the models of the functioning of the basic and improved coulter systems were obtained. Statistical analysis of the experimental data showed that with the improvement of the design of the coulter system, there is a noticeable decrease in the influence of input field condition on the quality of work. Conclusion. The developed design of the opener system of the potato planting machine makes it possible to use it in the biologized technology of potato growing.

Текст научной работы на тему «Совершенствование картофелепосадочных машин с целью их адаптации к биологизированным технологиям возделывания картофеля»

_05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА _

05.20.01 УДК 631.332.71

DOI: 10.24412/2227-9407-2021-7-5-15

Совершенствование картофелепосадочных машин с целью их адаптации

к биологизированным технологиям возделывания картофеля

А. Б. Калинин1, И. З. Теплинский2, Т. Ш. Тейтуров3

12 Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Санкт-Петербург, Россия

* andrkalinin@yandex.ru 3 Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства,

филиал ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация

Введение. Одним из направлений повышения эффективности производства картофеля является переход на биологизированные технологии, в которых широко применяются сидеральные культуры. Однако переход на биологизированную технологию сдерживается сложностью использования современных картофелепосадочных машин, оснащенных стандартными сошниковыми системами с тупым углом вхождения сошника в почву, не обеспечивают требуемое качество по глубине посадки.

Материалы и методы. Для совершенствования сошниковой системы картофелепосадочных машин с целью их адаптации к посадке картофеля в биологизированной технологии возделывания картофеля была разработана схема технологического процесса работы сошниковой системы и выполнен анализ ее взаимодействия с почвой. По результатам анализа была предложена усовершенствованная конструкция сошниковой группы машины, составлена модель её функционирования и изготовлен макет установки для проведения полевых экспериментальных исследований.

Результаты и обсуждение. На основании анализа результатов сравнительных исследований машины с базовой и усовершенствованной конструкцией сошниковой системы было установлено, что нестабильность входных воздействий не позволяет обеспечить качество выполнения технологической операции по глубине посадки картофеля. Установка в усовершенствованной конструкции стрельчатых лап на жесткой стойке перед сошниками позволила существенно снизить неравномерность глубины посадки картофеля за счет предварительного рыхления почвы и отвода в стороны растительных остатков. Полученные оценки показателя качества посадки картофеля в виде вероятности сохранения допуска показали существенное улучшение качества посадки с помощью усовершенствования конструкции сошниковой группы.

Обсуждение. По результатам обработки реализаций входных и выходных процессов были получены эмпирические уравнения линейной регрессии моделей функционирования базовой и усовершенствованной сошниковых систем. Статистический анализ экспериментальных данных показал, что при усовершенствовании конструкции сошниковой системы отмечается заметное снижение влияния входных воздействий на качество работы. Заключение. Разработанная конструкция сошниковой системы картофелепосадочной машины позволяет использовать ее в биологизированной технологии возделывания картофеля.

Ключевые слова: биологизированная технология, картофелепосадочная машина, качество посадки, почва, сошниковая группа.

Благодарности: Авторы выражают глубокую признательность руководству и специалистам ССПК «Сибирские овощи» (Красноярский край) за организацию и техническую помощь в проведении полевых экспериментальных исследований на полях своего предприятия.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

© Калинин А. Б., Теплинский И. З., Тейтуров Т. Ш., 2021

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

Для цитирования: Калинин А. Б., Теплинский И. З., Тейтуров Т. Ш. Совершенствование картофелепосадочных машин с целью их адаптации к биологизированным технологиям возделывания картофеля // Вестник НГИЭИ. 2021. № 7 (122). С. 5-15. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-7-5-15

Improvement of potato planters in order to adapt them to biological potato growing technologies

A. B. Kalinina , I. Z. Teplinskyb, T. S. Teiturovc

a b Saint Petersburg State Agrarian University, Saint Petersburg, Russia * andrkalinin@yandex.ru c Institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production, branch of FNATS VIM, Saint Petersburg, Russia

Abstract

Introduction. One of the ways to increase the efficiency of potato production is to switch to biologized technologies, in which cover crops are widely used. The transition to biologized technology ensures the complexity of using modern potato-planting machines equipped with standard opener systems with an obtuse angle of entry of the opener into the soil does not provide the required quality in terms of planting depth.

Materials and methods. In order to improve the potato planter system in order to adapt them to potato planting in the biological potato growing technology, a scheme was developed for the process of the sash system and an analysis of its interaction with the soil was carried out. As a result of the analysis the improved design of the machine's opener group was proposed a model of its functioning was made. Prototype of potato planter with improved design of opener group was made for field research trials.

Results. Based on the analysis of the results of comparative studies of the machine with the basic and improved design of the opener system, it was found that the instability of the input influences does not allow to ensure the quality of the technological operation in terms of the potato planting depth. Installation in an improved design of duckfoot shares on a rigid tine in front of the openers made it possible to significantly reduce the unevenness of the planting depth of potatoes due to preliminary loosening of the soil and removal of plant residues to the sides. The obtained estimates of the quality indicator of potato planting in the form of the probability of maintaining the tolerance showed a significant improvement in the quality of planting by improving the design of the opener group.

Discussion. Based on the results of processing the realizations of the input and output processes, empirical linear regression equations for the models of the functioning of the basic and improved coulter systems were obtained. Statistical analysis of the experimental data showed that with the improvement of the design of the coulter system, there is a noticeable decrease in the influence of input field condition on the quality of work.

Conclusion. The developed design of the opener system of the potato planting machine makes it possible to use it in the biologized technology of potato growing.

Key words: biologized technology, soil, potato planting machine, opener group, planting quality.

Acknowledgements: The authors express their deep gratitude to the management and specialists of the SSPK «Siberian Vegetables» (Krasnoyarsk Territory) for the organization and technical assistance in conducting field experimental studies in the fields of their enterprise.

The authors declare no conflict of interest.

For citation: Kalinin A. B., Teplinsky I. Z., Teiturov T. S. Improvement of potato planters in order to adapt them to biological potato growing technologies // Bulletin NGIEI. 2021. № 7 (122). P. 5-15. (In Russ.). DOI: 10.24412/22279407-2021-7-5-15

Введение

Картофель является одной из ключевых сельскохозяйственных культур, определяющих продовольственную безопасность страны. В последнее

время высокие урожаи картофеля обеспечиваются за счет реализации интенсивных технологий производства, предусматривающих многократное воздействие на почву со стороны машинно-тракторных

агрегатов [1, а 25], которое приводит к переуплотнению верхнего корнеобитаемого слоя, его разрушению и существенному ускорению эрозионных процессов [2, с. 6]. По этой причине многие специализированные картофелеводческие предприятия испытывают зависимость от влияния неблагоприятных погодных условий при ведении хозяйственной деятельности ввиду того, что при выпадении значительного объема осадков переуплотненная почва не способна впитать выпавшую влагу, которая начинает стекать по уклонам, унося с собой мелкие частицы почвы, а при длительном отсутствии осадков большие потери вызваны невозможностью корневой системе растений проникать в нижние слои почвенного горизонта [3, с. 120; 4]. Одним из путей повышения эффективности производства картофеля за счет получения плановой урожайности с заданными показателями качества является глубокое рыхление почвы [5, а 22], переход на использование биологизированных технологий, в которых максимально используется биологический потенциал сидеральных и промежуточных культур [6, с. 28], растительная масса которых заделывается в верхний слой почвы. Такие технологии позволяют снизить интенсивность антропогенного воздействия на почву, улучшить её фитосанитарное состояние, повысить уровень почвенного плодородия [7, с. 17].

Особенностью биологизированной технологии с использованием сидеральных и промежуточных культур является отказ от применения лемешных плугов, используемых для заделки значительного объема растительной массы. Наличие растительных остатков в верхнем слое почвы позволяет удерживать в нем большее количество влаги [8, с. 394], что обуславливает более поздние сроки наступления фазы готовности поля к началу выполнения посадочных работ.

Необходимо отметить, что в технологии возделывания картофеля немаловажную роль играет операция по посадке семенных клубней, т. к. от нее в значительной мере зависит урожай картофеля [9, с. 8]. При оценке качества работы картофелесажалок существенное внимание уделяют равномерности глубины посадки, т. к. от этого зависит равномерность появления всходов и качество выполнения уборочных работ [10]. Предварительная оценка качества выполнения посадочных работ показала, что при использовании современных картофелепо-

садочных машин, оборудованных килевидными сошниками с тупым углом вхождения в почву [11, а 68], показала, что качество посадки не отвечает агротехническим требованиям по параметру поддержания заданной глубины размещения семенных клубней, что приводит не только к повышению количества зеленых клубней в убранном ворохе, но и значительно ухудшает условия работы систем очистки уборочных машин из-за сложности точной настройки глубины хода подкапывающих лемехов [12, с. 318].

Килевидная форма сошника картофелепосадочных машин обеспечивает условия для формирования плотного посевного ложа на дне борозды для укладки семенных клубней, однако при повышенном содержании растительных остатков происходит самовыглубление рабочего органа. Поэтому практическое применение биологизированных технологий сдерживается отсутствием картофелепосадочных машин, адаптированных к условиям повышенного содержания растительных остатков. Отсюда следует необходимость повышения эффективности технологического процесса посадки картофеля в биологизированной технологии возделывания за счет совершенствования сошниковой группы картофелепосадочной машины [13, с. 102-103; 14, с. 29].

Материалы и методы

При выполнении исследований, направленных на совершенствование сошниковой системы картофелепосадочных машин для их адаптации к работе в биологизированной технологии возделывания картофеля, в соответствии с методикой, представленной в работе [15, с. 7], была построена модель технологического процесса функционирования сошников, схема которой представлена на рис. 1. На входе данной модели на сошник 1 действуют случайные в вероятностно-статистическом смысле возмущающие воздействия в виде твердости почвы R(t) и профиля поверхности поля Zп(t). При определенной настройке на глубину посадки На данные возмущающие воздействия преобразуются в случайный процесс угловых колебаний сошника hc(t) в продольно-вертикальной плоскости. Под действием этих колебаний, а также неконтролируемых динамических реакций со стороны почвы O(t) в элементе 2 - почве формируется случайный процесс глубины посадки семенных клубней ak (0.

1 0(f)

¿nit) I holt)

1 1 2

R(ti | -

1__ На

Рис. 1. Модель функционирования сошниковой системы картофелепосадочной машины Fig. 1. Model of the functioning of the opener system of the potato planter Источник: разработано автором

Анализ представленной модели показал, что стабильность хода сошников по глубине а(\) определяется почвенными условиями, которые формируются при выполнении предпосадочной подготовки почвы. Для более детального анализа техно логического процесса функционирования сошников картофелепосадочной машины составлена схема их взаимодействия с почвой (рис. 2, а). При работе сошника в базовой комплектации картофелепосадочной машины передняя его грань АВ во время движения на заданной глубине посадки встречает сопротивление со стороны почвы в виде равнодействующей R, которая может быть разложена на нормальную N и касательную Т составляющие [16, с. 212]. Воздействие касательных сил уравновешивается силой трения Проекция силы трения в вертикальной плоскости уравновешивается суммой сил О, составленной из веса самого сошника и усилия сжатия пружины. Очевидно, что при работе сошника суммарное усилие О должно увеличиваться по мере увеличения глубины посадки картофеля. Наличие в почве растительных остатков способствует повышению силы трения сошника о почву в несколько раз, что требует увеличения жесткости пружин для удержания сошников на требуемой глубине посадки. В связи с особенностью конструкции системы подвески сошников установка усиленных пружин требует значительного изменения конструкции сошниковой системы картофелепосадочных машин, усиления ее конструктивных элементов, а повышенная нагрузка на рабочие органы приводит к ускорению их износа.

С целью снижения влияния возмущающих воздействий, способных отрицательно повлиять на процесс глубины посадки а^), предложено существенно снизить твердость почвы и высоту контактного слоя непосредственно перед сошниками за счет установки перед ними стрельчатых лап на жесткой стойке (рис. 2, б). Стрельчатая лапа, установленная на глубину, превышающую глубину посадки семенных клубней на 2-3 см, выполняет рыхление почвы перед сошниками картофелепосадочной машины, тем самым существенно снижая воздействие на сошник со стороны почвенного массива [17, c. 18]. При взаимодействии с почвой стрельчатой лапы по следу жесткой стойки остается бороздка за счет сдвига почвенных элементов в стороны от центра рядка. Таким образом, сошник перемещается по рыхлому следу стрельчатой лапы в слое почвы, высота которого меньше настроечного значения глубины посадки. Кроме этого необходимо отметить, что корневая система и стебли растительных остатков, которые находятся в поверхностном слое, также сдвигаются стрельчатой лапой в стороны, что исключает их контакт с сошником и минимизирует силу трения рабочей поверхности о почву. Предварительное рыхление на глубину посадки, уменьшение высоты почвенного пласта, контактирующего с сошником, а также удаление из зоны контакта растительных остатков значительно снижает вертикальное усилие, действующее на сошник со стороны почвы, которое гарантированно уравновешивается усилием сжатия пружин и весом сошника.

Рис. 2. Схема сил, действующих на сошник картофелепосадочной машины а - базовый вариант; б - с рыхлительной лапой Fig. 2. Diagram of the forces acting on the opener of the potato planter a - basic version; b - with a duckfoot share on a rigid tine Источник: разработано автором

После установки рыхлительной лапы перед сошником картофелепосадочной машины модель функционирования сошниковой системы можно представить в виде схемы, показанной на рисунке 3.

На усовершенствованную сошниковую систему при настройке стрельчатых лап на глубину Нал также действуют входные возмущающие воздействия в виде твердости почвы R(t) и профиля

поверхности поля Z„(t), которые преобразуются в случайные процессы твердости почвы и профиля поверхности поля ZWl(t) с учетом особенностей почвенного состояния Ол(Х). Выходные показатели стрельчатой работы лапы действуют на сошник, настроенный на определенную глубину Нас, который, двигаясь в предварительно разрыхленной почве с определенными свойствами Ос^), формирует процесс глубины посадки ak(t).

Рис. 3. Модель функционирования усовершенствованной сошниковой системы картофелепосадочной машины Fig. 3. Model of the functioning of the improved opener system of the potato planter

Источник: разработано автором

С целью получения операторов модели сошниковой системы, позволяющих описывать преобразование входных возмущающих воздействий в показатели качества выполнения технологической операции, были проведены полевые эксперимен-

тальные исследования. Для этой цели на базе навесной картофелесажалки GL 32Е был изготовлен макетный образец, на котором можно было устанавливать стрельчатую лапу на жесткой стойке с возможностью регулировки глубины (рис. 4).

Рис. 4. Макетный образец картофелесажалки со стрельчатой лапой на жесткой стойке перед сошником Fig. 4. A prototype of a potato planter with a duckfoot share on a rigid tine in front of the opener

Источник: разработано автором

Измерение твердости почвы выполнялось по длине гона электронным перетрологгером, регистрирующим сопротивление почвы при погружении конусного деформатора с одновременной фиксацией глубины [18, с. 218]. Глубина посадки регистрировалась с помощью металлической линейки. Шаг измерений равен 1 м, количество точек при регистрации входного и выходного процессов составляло 100 шт., что обеспечивало достоверность оценок их статистических характеристик. Полевые исследования проводились в хозяйственных условиях ССПК «Сибирские овощи» Красноярского края на посадках семенного картофеля.

Результаты исследований В результате проведения полевых экспериментальных исследований были получены ансамбли реализаций входных и выходных процессов модели функционирования картофелепосадочной машины в базовом исполнении сошниковой системы. После статистической обработки полученных данных были получены оценки статистических характеристик (математическое ожидание т, средне-квадратическое отклонение а и коэффициент вариации V) [19, с. 423-425] процессов твердости поч-

вы Я(^) и глубины посадка а^), которые представлены в таблице 1.

Анализ данных, представленных в таблице 1, показал, что почва по длине гона на исследуемом участке поля имеет неоднородную структуру, т. к. ее твердость Л(^) имеет высокий коэффициент вариации, равный 25 %. При движении сошника картофелепосадочной машины, настроенного на глубину посадки Нс =10 см, по почве с неоднородными свойствами происходят значительные колебания сошников по глубине, которые приводят к высокой неравномерности процесса глубины посадки а(\), о чем свидетельствует высокий показатель оценки коэффициента вариации, равный 26,5 %. При подробном анализе процесса глубины посадки картофеля а({) установлено, что несмотря на то, что оценка математического ожидания глубины посадки та не отклоняется от настроечной глубины Нс более допускаемого значения А = ±2 см, вероятность сохранения допуска (относительная длительность нахождения процесса в поле допуска) РА при работе сошниковой системы в базовом исполнении картофелепосадочной машины на скорости 1,9 м/с равна РА = 0,56. Полученное значение ниже допускаемого РАдоп = 0,7.

Таблица 1. Оценки статистических характеристик входных и выходных показателей модели сошниковой системы в базовой комплектации картофелепосадочной машины

Table 1. Estimates of the statistical characteristics of the input and output parameters of the opener system model in the basic configuration of the potato planting machine

Показатель / Indicator Оценки статистических характеристик / Estimates of statistical characteristics

m a V, %

Твердость почвы R(/), Мпа / Soil cone index, MPa 0,7 0,18 25

Глубина посадки a(l), см / Depth of planting, cm 10,4 2,76 26,5

Источник: составлено автором на основании статистической обработки результатов экспериментальных исследований

В результате статистической обработки входных и выходных процессов, имеющих место при работе сошниковой системы картофелепосадочной машины в базовой комплектации, методом идентификации [20, с. 141-143] был получен оператор модели в виде уравнения линейной регрессии (1), описывающего влияние возмущающего воздействия R(t) на показатель глубины посадки a(t).

a(t)= 3,7^(0 + 7,81. (1)

Коэффициент взаимной корреляции исследуемых процессов в данной модели составил р2 = 0,74, что свидетельствует о высоком влиянии входного возмущения на показатель качества выполнения технологического процесса.

Полевые экспериментальные исследования выполнялись также с макетным образцом картофелепосадочной машины, оборудованной стрельчатой лапой, установленной перед сошником (рис. 4). Результаты статистической обработки массивов опытных данных, полученных при выполнении экспериментальных исследований, приведены в таблице 2.

Анализ данных, представленных в таблице 2, показал, что, несмотря на высокие значения коэффициента вариации VR = 27 % случайного процесса

твердости почвы R(t) на входе модели, процесс глубины посадки а{\) отличается большей стабильностью, о чем свидетельствуют низкие значения коэффициента вариации VR = 7,5 % при сохранении настроечного значения глубины посадки На = 10 см. Более глубокий анализ процесса глубины посадки картофеля при оснащении картофелепосадочной машины стрельчатыми лапами на жесткой стойке перед сошниками показал, что вероятность сохранения допуска на глубину посадки РА = 0,71, что обеспечивает заданное качество выполнения технологической операции по показателю глубины посадки.

На основании статистической обработки входных и выходных процессов, имеющих место при работе усовершенствованной сошниковой системы картофелепосадочной машины, было получено эмпирическое уравнение регрессии (2), описывающее преобразование возмущающих воздействий R(t) в показатель процесса глубины посадки a(t).

a(l)= 6,87^(0 + 5,89. (2)

Корреляционный анализ входного и выходного процессов данной модели показал низкие значения оценки коэффициента взаимной корреляции р2 = 0,35.

Таблица 2. Оценки статистических характеристик входных и выходных показателей модели сошниковой системы при установке стрельчатой лапы на жесткой стойке

Table 2. Estimates of the statistical characteristics of the input and output indicators of the opener system model when installing the duckfoot share on a rigid tine

Показатель / Indicator Оценки статистических характеристик / Estimates of statistical characteristics

m a V, %

Твердость почвы R(t), Мпа / Soil cone index, MPa 0,7 0,19 27

Глубина посадки a(t), см / Depth of planting, cm 10,5 0,79 7,5

Источник: составлено автором на основании статистической обработки результатов экспериментальных исследований

Обсуждение

Результаты расчета оценок статистических характеристик данных, полученных при выполнении экспериментальных исследований картофеле-

посадочной машины в базовом и экспериментальном исполнениях сошниковой системы, показали, что проведение обработки почвы непосредственно перед сошником обеспечивает стабилизацию про-

цесса посадки картофеля и соблюдение качества. Об этом свидетельствует снижение оценок коэффициентов вариации Vai с 26,5 до 7,5 % и повышение вероятности сохранения допуска РАа на глубину посадки с 0,56 до 0,71 при настроечном значении скорости движения, равном 1,9 м/с. Снижение коэффициента взаимной корреляции между процессами твердости почвы R(t) и глубины посадки a(t) с 0,74 до 0,35 показал, что предварительное рыхление почвы и устранение препятствий в виде растительных остатков перед сошником минимизирует зависимость внешних воздействий на процесс посадки картофеля по показателю соблюдения глубины. Из вышесказанного следует, что дополнительное оснащение базовой картофелепосадочной машины позволяет качественно выполнять посадку картофеля в самых сложных почвенно-климатических условиях.

Заключение Анализ результатов выполненных теоретических исследований показал, что на стабильность хода по глубине сошниковой системы картофелепосадочных машин в большой степени влияют твердость почвы и степень насыщения верхнего слоя растительными остатками. При работе картофелепосадочных машин, используемых в базовом оснащении, в биологизированной технологии с наличием значительного объема растительных остатков в

верхнем слое почвы, требуется увеличение жесткости пружин, удерживающих сошники на заданной глубине, а также применение более массивных элементов сошниковой системы. Для снижения нагрузки на рабочие органы со стороны почвы рекомендуется выполнить предварительное рыхление непосредственно перед проходом сошниковой системы по всей ширине сошника. Для этой цели более всего подходит стрельчатая лапа, установленная на жесткой стойке.

Полевые экспериментальные исследования, выполненные в хозяйственных условиях, показали, что при посадке картофеля в биологизированной технологии установка стрельчатых лап на жесткой стойке позволила обеспечить стабильность размещения семенных клубней по глубине, снизив коэффициент вариации с 26,5 до 7,5 %. Низкое значение коэффициента взаимной корреляции для оператора модели сошниковой системы, оборудованной жесткой стойкой, полученное в результате статистической обработки входных и выходных процессов, позволяет сделать вывод о том, что выполненное усовершенствование позволяет минимизировать влияние процесса твердости почвы на качество посадки по показателю глубины, о чем свидетельствует высокий показатель вероятности сохранения допуска Рл = 0,71.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Маслов Г. Г., Малашихин Н. В., Лаврентьев В. П. Эффективные направления снижения уплотнения почвы для сохранения ее плодородия // Научный журнал КубГАУ. 2019. № 146 (02). С. 24-37.

2. Байшанова А. Е., Кедельбаев Б. Ш. Проблемы деградации почв. Анализ современного состояния плодородия орошаемых почв Республики Казахстан // Научное обозрение. Биологические науки. 2016. № 2. С. 5-13.

3. Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия. М. : Колос, 1996. 367 с.

4. Плотников А. А., Иванчик В. А. Влияние применения различных доз минеральных удобрений на урожайность и качество клубней картофеля на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах Костромской области // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 5. С. 33-36.

5. Теплинский И. З., Калинин А. Б. Алгоритм настройки чизельных плугов на глубину обработки // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1997. № 2. С. 22-24.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Астафьев В. Л., Бобков С. И., Алексенцев К. И. Орудия для заделки сидератов в поверхностный слой почвы в технологии органического земледелия // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 6. C. 3-7.

7. Калинин А. Б., Сидыганов Ю. Н. Система обработки почвы в энергосберегающих технологиях // Аграрная наука. 2004. № 1. С. 17-18.

8. Kalinin A., Teplinsky I., Ustroev A. Substantiation of tillage methods aimed at rational usage of water resources // Proceeding Engineering for Rural Development. 17th International Scientific Conference. 2018. Р. 392-399.

9. Постников Н. М., Беляев Е. А., Кан М. И. Картофелепосадочные машины. М. : Машиностроение, 1981. 229 с.

10. Федосеев А. В. К вопросам исследования картофелесортировальных машин для фермерских хозяйств // Инновации. Наука. Образование. 2020. № 16. С. 239-243.

11. Кулинич А. А., Дорофеев Д. А. Обзор конструктивных и технологических особенностей сошниковых систем картофелепосадочных машин // Вестник Студенческого научного общества. 2017. Т. 8. № 2. С. 66-68.

12. Галлямов Ф. Н. Влияние соблюдения технологий возделывания на возможность комбайновой уборки картофеля // Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье. Уфа, БГАУ, 1998. С. 317-321.

13. Шпаар Д., Быкин А., Дрегер Д и др. Картофель / Под редакцией Д. Шпаара. Торжок : ООО «Вариант», 2004. 466 с.

14. Касаткин С. А., Шишкина С. В. Сравнительная оценка способов использования сидератов под картофель // Владимирский земледелец. № 3 (85). 2018. С. 28-31. doi:10.24411/2225-2584-2018-00026

15. Лурье А. Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. М. : Колос, 1981. 382 с.

16. Лурье А. Б., Громбчевский А. А. Сельскохозяйственные машины. Л. : Машиностроение, 1977. 528 с.

17. Аниферов Ф. Е., Давидсон Е. И., Домарацкий П. И. и др. Справочник по настройке и регулировке сельскохозяйственных машин. Ленинград, 1980. 256 с.

18. Калинина В. А., Герасимова В. Е. Оценка параметров почвенного состояния при выполнении технологических процессов подготовки почвы в оригинальном семеноводстве картофеля // Техническое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве. Минск, 2020. С. 176-179.

19. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятностей и математической статистики. М. : Наука, 1965. 512 с.

20. Прикладной анализ случайных процессов. Под. ред. С. А. Прохорова. СНЦ РАН, 2007. 582 с.

Дата поступления статьи в редакцию 20.04.2021, принята к публикации 17.05.2021.

Информация об авторах: КАЛИНИН АНДРЕЙ БОРИСОВИЧ,

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Технические системы в агробизнесе»

Адрес: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, 196601, г. Санкт-Петербург, Пушкин,

Петербургское шоссе, 2

E-mail: andrkalinin@yandex.ru

Spin-код: 6759-2761

ТЕПЛИНСКИЙ ИГОРЬ ЗИНОВЬЕВИЧ,

кандидат технических наук, профессор, профессор кафедры «Технические системы в агробизнесе»

Адрес: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, 196601, г. Санкт-Петербург, Пушкин,

Петербургское шоссе, 2

E-mail: teplinskij .igor.zinovevich@gmail.com

Spin-код: 6759-8071

ТЕЙМУРОВ ТЕЙМУР ШИРВАН оглы,

аспирант Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиала ФНАЦ ВИМ

Адрес: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, 196625, г. Санкт-Петербург, Тярлево, Фильтровское шоссе, 3 E-mail: shagdigsxr@yandex.ru Spin-код: 9228-0590

Заявленный вклад авторов: Калинин Андрей Борисович: общее руководство проектом, анализ полученных результатов. Теплинский Игорь Зиновьевич: участие в обсуждении материалов статьи, анализ и дополнение текста статьи.

Теймуров Теймур Ширван оглы: проведение экспериментальных исследований, сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Maslov G. G., Malashikhin N. V., Lavrentiev V. P. Effektivnye napravleniya snizheniya uplotneniya pochvy dlya sohraneniya ee plodorodiya [Effective ways to reduce soil compaction to preserve its fertility], Nauchny zhurnal KubGAU [Scientific journalKubSAU], 2019. No. 146 (02), pp. 24-37.

2. Baishanova A. E., Kedelbaev B. Sh. Problemy degradacii pochv. Analiz sovremennogo sostoyania plodoro-dia oroshaemysh pochv respubliki Kazahstan [Soil degradation problems. Analysis of the current state of fertility of irrigated soils in the Republic of Kazakhstan], Nauchnoe obozrenie. Biologicheskie nauki [Scientific Review. Biological Sciences], 2016, No. 2, pp. 5-13.

3. Kiryushin V. I. Ecologicheskie osnovy zemledelia [Ecological foundations of agriculture], Moscow: Kolos, 1996. 367 p.

4. Plotnikov A. A., Ivanchik V. A. Vliyanie primeneniya razlichnyh doz mineral'nyh udobrenij na urozhajnost' i kachestvo klubnej kartofelya na dernovo-podzolistyh legkosuglinistyh pochvah Kostromskoj oblasti [The influence of the use of various doses of mineral fertilizers on the yield and quality of potato tubers on sod-podzolic light loamy soils of the Kostroma region], Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of the Agroindustrial complex], 2020, Vol. 34, No. 5, pp. 33-36.

5. Teplinsky I. Z., Kalinin A. B. Algoritm nastroiki chizelnyh plugov na glubinu obrabotki [Algorithm for adjusting chisel plows to the working depth], Traktory I selskohozaistvennye mashiny [Tractors and agricultural machines], 1997, No. 2, pp. 22-24.

6. Astafev V. L., Bobkov S. I., Aleksentsev K. I. Orudia dlya zadelki sideratov v poverhnostny sloi pochvy v technologii organicheskogo zemledelia [Implements for embedding of green manure into the surface soil in organic farming technology], Traktory I selskohozaistvennye mashiny [Tractors and agricultural machines], 2016, No. 6, pp. 3-7.

7. Kalinin A. B., Sidiganov Yu. N. Sistema obrabotki pochvy v energosberegaushih technologiah [Soil tillage system in energy-saving technologies], Agrarnay nauka [Agrarian science], 2004, No. 1, pp. 17-18.

8. Kalinin A., Teplinsky I., Ustroev A. Substantiation of tillage methods aimed at rational usage of water resources, Proceedings Engineering for Rural Development. 17-th International Scientific Conference, 2018, pp.392-399.

9. Postnikov N. M., Belyaev E. A., Kan M. I. Kartofeleposadochnye mashiny [Potato planting machines], Moscow: Mechanical Engineering, 1981, 229 p.

10. Fedoseev A. V. K voprosam issledovaniya kartofelesortiroval'nyh mashin dlya fermerskih hozyajstv [On the issues of studying potato sorting machines for farms], Innovacii. Nauka. Obrazovanie [Innovations. Science. Education], 2020, No. 16, pp. 239-243.

11. Kulinich A. A., Dorofeev D. A. Obzor konstruktivnyh I technologicheskih osobennostei soshnikivyh system kartofeleposadochnyh mashin Вестник Студенческого научного общества [A review of the design and technological features of the opener systems of potato planting machines], Vestnik studencheskogo nauchnogo obshestva [Bulletin of the Student Scientific Society], 2017, Vol. 8, No. 2, pp. 66-68.

12. Gallyamov F. N. Vlianie sobludenia technologii vozdelyvania na vozmoznost' kombainovoi uborki [The influence of compliance with cultivation technologies on the possibility of combine harvesting of potatoes], Problemy agropromyshlennogo kompleksa na uzhnom Urale I Povolzh'e [Problems of the agro-industrial complex in the South Urals and the Volga region], Ufa, BSAU, 1998, pp. 317-321.

13. Shpaar D., Bykin A., Draeger D et al. Kartofel [Potatoes], Pod redakciey D. Shpaara [Edited by D. Shpaar], Torzhok: LLC «Variant», 2004, 466 p.

14. Kasatkin S. A., Shishkina S. V. Sravnitelnaya otsenka sposobov ispolzovania sideratov pod kartofel' [Comparative assessment of the ways of using green manure for potatoes], Vladimirskii zemledelets [Vladimirsky agricultural worker], No. 3 (85), 2018, pp. 28-31. doi: 10.24411/2225-2584-2018-00026

15. Lurie A. B. Statisticheskaya dinamika sel'skohozaystvennyh agregatov [Statistical dynamics of agricultural aggregates], Moscow: Kolos, 1981, 382 p.

16. Lurie A. B., Grombchevsky A. A. Sel'skohozaystvennye mashiny [Agricultural machines], Leningrad: Mechanical engineering, 1977. 528 p.

17. Aniferov F. E., Davidson E. I., Domaratsky P. I. et al. Spravochnik po nastroike I regilirovke sel'skohozaystvennyh mashin [Handbook for tuning and adjusting agricultural machines], Leningrad, 1980, 256 p.

18. Kalinina V. A., Gerasimova V. E. Otsenka parametrov pochvennogo sostoyania pri vypolnenii technologicheskih processov podgotovki pochvy v original'nom semenovodstve kartofelya. [Assessment of the parameters of

the soil state when performing technological processes of soil preparation in the original seed production of potatoes], Tehnicheskoe obespechenie innovatsionnyh tehnologii v sel'skom hozyajstve [Technical support of innovative technologies in agriculture], Minsk, 2020, pp. 176-179.

19. Smirnov N. V., Dunin-Barkovsky I. V. Kurs teorii veroyatnoei I matematicheskoi statistiki [Course in Probability Theory and Mathematical Statistics], Moscow: Nauka, 1965, 512 p.

20. Prikladnye analiz sluchainyh processov [Applied analysis of stochastic processes], In S. A. Prokhorova (ed.), SNTs RAN, 2007, 582 p.

The article was submitted 20.04.2021, accept for publication 17.05.2021.

Information about the authors: KALININ ANDREY BORISOVICH,

Dr. Sci. OEngineering), Associate Professor, Professor of the chair «Technical Systems in Agribusiness»

Address: Saint Petersburg State Agrarian University, 196601, Russia, St. Petersburg, Pushkin, Petersburg shosse, 2

E-mail: andrkalinin@yandex.ru

Spin-code: 6759-2761

TEPLINSKY IGOR ZINOVIEVICH,

Ph. D. (Engineering), Professor, Professor of the chair «Technical Systems in Agribusiness»

Address: Saint Petersburg State Agrarian University, 196601, Russia, St. Petersburg, Pushkin, Petersburg shosse, 2

E-mail: teplinskij .igor.zinovevich@gmail.com

Spin-code: 6759-8071

TEYMUROV TEYMUR SHIRVAN oglu,

Postgraduate student of the Institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production -branch of FNATS VIM

Address: St. Petersburg State Agrarian University, 196625, Russia, St. Petersburg, Tyarlevo, Filtrovskoe shosse, 3 E-mail: shagdigsxr@yandex.ru Spin-code: 9228-0590

Contribution of the authors: Andrey B. Kalinin: managed the research project, analysis of the results.

Igor Z. Teplinsky: participation in the discussion of the materials of the article, analysis and supplementing the text. Teymur S. Teimurov: conducting experimental research, collecting and processing materials, preparing of the initial version of the text.

All authors have read and approved the final version of the manuscript.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.