CC BY
43
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЯ
Г." {
В.И. Беляев, В.О. Татарников, А.А. Зуборев
Одной из важнейших проблем современного растениеводства является повышение эффективности отдачи гектара пашни, совершенствование технологических процессов обработки почвы, конструкций машинно-тракторных агрегатов (МТА) путем обоснования их параметров и режимов работы при соблюдении требований качества обработки почвы и посева.
• В настоящее время появляется большое количество новой почвообрабатывающей техники. Поэтому актуальным является обоснование параметров и режимов работы агрегатов применительно к конкретным условиям отдельных полей и в целом региона, оценка их влияния на конечный результат производства - урожайность сельскохозяйственных культур.
Таким образом, комплексное исследование взаимосвязей элементов системы «почва - орудие - трактор - урожай», обоснование параметров и режимов работы агрегатов является важным аспектом снижения энергозатрат на реализацию технологий и увеличения производства зерна.
В качестве входных переменных принимаем условия работы агрегатов, а выходными являются совокупность параметров, определяющих агротехнические, энергетические и технико-экономические показатели.
На основании исследований предлагается в качестве основного оценочного показателя работы агрегатов использовать математическое ожидание секундного расхода топлива двигателя трактора. Установлено, что применительно к заданным условиям эксплуатации расход топлива двигателей тракторов в составе МТА является функцией связи ширины захвата машин-орудий, глубины обработки почвы и рабочей скорости движения.
Применительно к почвообрабатывающим орудиям сплошной обработки с изменяющейся шириной захвата, то есть с различным числом рабочих органов уравнение имеет вид:
От = Ото + Ео*к*Ьк * п* И*Ур2, (1)
где Сто - математическое ожидание расхода топлива на самопередвижение агрегата и потерь в передаточных механизмах системы, г/с;
Н - математическое ожидание глубины обработки почвы, м;
Vр - математическое ожидание рабочей скорости движения агрегата, м/с;
Ьк - конструктивная ширина рабочего органа, м; . и .
п ~ количество рабочих органов, шт.;
к - коэффициент, учитывающий рабочую ширину захвата одного рабочего органа;
Ео ~ коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние состояния почвы, режимов работы МТА и типа рабочих органов машин-орудий на расход топлива, гс/м4.
Преобразуя уравнение (1), для условий полосовой обработки (типа чизельных орудий) получим следующее:
От - Ото + Ео * к * 1р * (п -1) * /г * Vр2, (2) где 1р - расстояние между центрами рабочих органов чизельного плуга, м;
гг = 2.. т- количество рабочих органов,
шт.
Данные уравнения представляют собой энергетическую характеристику агрегата в целом при воздействии его на почву. Совокупные затраты топлива двигателя можно разделить на две части:
1) непроизводственные, включающие потери на самопередвижение агрегата и в передаточных механизмах системы;
2) производительные, обусловленные отмеченными выше факторами и затрачиваемые на совершение полезной работы.
Из анализа уравнений следует, что приоритетными путями повышения производительности и снижения расхода топлива на единицу обработанной площади являются уменьшение затрат топлива на самопередвижение агрегата, глубины обра-
ботки почвы и применение рабочих органов машин-орудий с меньшим удельным тяговым сопротивлением, а также увеличение загрузки тракторов по тяге посредством увеличения ширины захвата при снижении рабочих скоростей движения агрегатов.
Используя раннее приведенные функции связи, на первом этапе теоретических исследований оценивались эксплуатационные показатели работы МТА на базе тракторов Т-402,Т-404 и Т-250.
С учетом агротехнических требований на основную обработку почвы по скорости движения, которая находится в пределах от 1,39 до 1,95 м/с (от 5 до 7 км/ч), в допускаемый интервал попадает большое количество значений ширины захвата при различной глубине обработки. Для обоснования рациональных составов агрегатов получены уравнения связи расхода топлива на единицу обработанной площади и чистой производительности;
а) агрегат Т-402 + чизельный плуг:
\Уч = 6,05 - 8,9411 + 1,63Вр - 0,17Вр2, И. = 0,99; (3) gra= 1,28 + 1,3611 - 0,36Вр + 0,04Вр2, К = 0,99; (4)
б) агрегат Т-404 + чизельный плуг:
\!Уч = 5,26 - 7,6611 + 1,40Вр - 0,14Вр2, Я = 0,99; (5) ёг9- 1,47 + 1,6011 - 0,42Вр + 0,04Вр2, И = 0,99; (6)
в) агрегат Т-250 + чизельный плуг:
У/ч = 6,05 - 7,6611 + 1,40Вр - 0,14Вр2, К = 0,99; (7)
1,28 + 1,3611 - 0,36Вр + 0,04Вр2, К - 0,99; (8)
С учетом параметров чизельного плуга и режимов работы на основной обработке почвы с тракторами ОАО «Алттрак» установлены следующие рациональные составы МТА: Т-402 + ПЧ-5; Т-404 + ПЧ-4,0; Т-250 + ПЧ-6.
Сравнительный анализ выходных показателей МТА показывает преимущества агрегата Т-250 + ПЧ-6 по производительности при различных глубинах обработки. Оценивая агрегаты по расходу топлива на единицу обработанной площади, наименьший расход топлива имеет агрегат Т-402 + ПЧ-5.
Для подтверждения результатов теоретических исследований были заложены опыты с различными приемами основной обработки почвы осенью 2001 г. в с-зе «Чистюньский» по агрофону стерни пшеницы в следующих вариантах: поле было разбито на 8 делянок с осени, которые об-
рабатывались соответственно агрегатами для основной обработки: К-701 + ПГ-3-5, К-701 + ПЧ-4,5, К-701 + КТС-10-2, К-701 + ПН-8-35 и К-701 + КПШ-9/11. В весенний период 2002 г. на поле проводилось закрытие влаги, а затем выполнялся посев вдоль основной обработки почвы агрегатом Т-4 А + СП-16 + 4СЗП-З,6 (предварительно уча-, сток культивировался агрегатом К-701 + КТС-7,0). Вторая половина поля, которая была под паром, также засеяна пшеницей.
Анализ выходных показателей МТА при закладке опытов показывает, что максимальный погектарный расход топлива у агрегата К-701 + ПЧ-4,5 (16,8 кг/га) при средней глубине обработки 30,7 см, по отвальной обработке агрегатом К-701 + ПН-8-35 в среднем он на 4% ниже (16,1 кг/га), но при этом чизельная обработка на глубину, равную 23,9 см, имеет такой же (16,3 кг/га) и даже меньший расход (13,6 кг/га) в зависимости от скорости движения. Значительно меньшее значение погектарного расхода топлива у агрегата К-701 + ПГ-3-5 (10,9 кг/га), а минимальный погектарный расход топлива у агрегата К-701 + КТС-10-2 (6,6 кг/га) и у агрегата К-701 + КПШ-9/11 (5,3 кг/га). Наибольшая чистая часовая производительность у агрегатов К-701 + КПШ-9/11 и К-701 + КТС-10-2, а у остальных агрегатов она ниже практически в 2 раза.
В результате замеров средней плотности почвы по слоям горизонта до и после обработки на опытном поле установлено, что с увеличением глубины почвенного горизонта до 35 см наблюдается увеличение средней плотности почвы. Причем в слоях 10-35 см интенсивность прироста невелика и составляет 0,02 г/см3 на каждые 10 см, а от 0-15 см средняя плотность одинакова. В слое же 40-45 см идет снижение плотности — в среднем на 5,4% по сравнению со слоями 10-35 см. В слоях от 20 до 35 см явно просматривается более уплотненный слой (подплужная подошва), которую необходимо разрушить.
Сравнение значений фракционного состава почвы даёт основания считать, что максимальное количество эрозионноопасных частиц соответствует отвальной обработке плугом ПН-8-35, культивато-
ром-плоскорезом КПШ9/11 и плоскоре-зом-глубокорыхлителем ПГ-3-5 (16-19%), а также обработке культиватором КТС-10-2 (15-17%). Минимальное количество эро-зионно-опастных частиц наблюдается после обработки чизелем ПЧ-4,5 (9-11%). При увеличении скорости обработки количество эрозионно-опасных частиц возрастает.
Анализ данных характеристик дна борозды по чизельной обработке показывает, что средняя глубина обработки по всей ширине захвата орудия составляет 30,7 см, а коэффициент вариации составляет 4%. Средняя высота гребней дна борозды составляет 25,2 см при коэффициенте вариации 10%. Ширина щели равна 7,1 см при коэффициенте вариации 17%, а ширина между щелями составляет 36,4 см при коэффициенте вариации 8%.
Средняя глубина заделки семян пшеницы по различным обработкам существенно различалась. Величина коэффициента вариации составляла 20-39%. Минимальный коэффициент вариации составляет по пару и отвальной обработке (20-21%), а максимальный - по глубокой чизельной обработке 39%.
Анализ динамики влаги по опытным делянкам выявил, что по состоянию на 29 мая приемы основной обработки почвы обусловили незначительное различие в запасах влаги по слоям горизонтов в метровом слое (от 27,6% до 33%) при вариации 4,9-13,9%. При этом максимальная средняя влажность почвы соответствует слоям 10-25 см, а минимальная в поверхностном
слое 0-5 см и в слое 90-95 см. Максимальные запасы влаги в метровом слое соответствовали основным обработкам КПШ-9/11 и ПЧ-4,5 при 1-12 = 23,9 см (305,9-317,9 мм), а также по делянке со стерней и пару (308,9 и 306 мм соответственно). ;Г
По состоянию на 22 августа средняя влажность почвы составляла от 12,6% до 18,2% в слоях 0-25 см с тенденцией на постепенное увеличение к слою 90-95 см (27,3%). Вариация влажности по слоям горизонтов в метровом слое значительно возросла и составляла от 10 до 17,5%. А наибольшие запасы влаги наблюдались по обработкам ПЧ-4,5 (И = 30,7 см), ПН-8-35 и варианту по стерне (239,9; 232,8 и 237,7 мм соответственно).
Наибольшая урожайность получена на делянке с посевом по пару (42,9 ц/га), а наименьшая - по обработке ПЧ-4,5 на глубину 24 см (15,9 ц/га) и без основной обработки (16,7 ц/га). Незначительные отличия имеют делянки с мелкой плоскорезной обработкой КПШ-9/11, обработкой КТС-10-2 и чизельной обработкой на глубину 31 см (25,3; 27,2 и 26,9 ц/га соответственно). Более высокую урожайность показали делянки с отвальной и глубокой плоскорезной обработкой (по 32 ц/га).
В результате анализа полученных данных установлено, что по условиям года величина эксплуатационных затрат на центнер произведенной продукции при возделывании пшеницы с применением чизельной обработки почвы на 4,5-8,6% выше, чем при использовании поверхностных обработок.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПОСЕВНЫХ АГРЕГАТОВ я
В.И. Беляев, А*А. Зуборев, В.О. Татарников
• Одной из важнейших проблем современного растениеводства является совершенствование посева зерновых культур, повышение эффективности отдачи гектара пашни путем обоснования параметров и режимов работы почвообрабатывающих посевных агрегатов при соблюдении требований качества посева.
Существующие методики расчетов, позволяющие определять параметры и режимы работы агрегатов при обработке почвы и посеве сельскохозяйственных культур, не полностью удовлетворяют условиям эксплуатации комбинированных МТА. Мало изучено влияние параметров и режимов работы почвообрабатывающих по-
