CC BY
81
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.333.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Д.В. Скрипкин, кандидат технических наук, доцент В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор
Волгоградский государственный аграрный университет
Разработаны технологии и конструкции глубокорыхлителей-удобрителей, обеспечивающих внутрипочвенное внесение удобрений, значительно снижающих тяговое сопротивление при обработке и эксплуатационные затраты.
Ключевые слова: плоскорез, дисковый нож, напорное внесение, лемехи, вентилятор, туковысевающий аппарат.
Основная обработка почвы является одной из самых трудоемких технологических операций в растениеводстве. Значительное снижение трудоемкости может быть обеспечено при использовании комбинированных орудий, позволяющих выполнять совмещение технологических операций [6].
В зависимости от почвенно-климатических условий и технологии возделывания сельскохозяйственных культур применяют отвальную и безотвальную обработку почвы.
Отвальная обработка почвы производится плугом-удобрителем, обеспечивающим одновременно обработку почвы с оборотом пласта и внесение в пахотный горизонт минеральных удобрений [4].
Конструкция плуга-удобрителя представлена на рис. 1.
На раме 1 плуга-удобрителя, имеющего навесное устройство 2, установлен высоконапорный вентилятор 3 с воздухопроводом 4, который имеет патрубки 5. Над отвальными корпусами на раме 1 установлены туковысевающие аппараты 6. Корпус плуга-удобрителя состоит из отвала 7 и лемеха 8. За отвалом 7 корпуса установлен туко-провод 9. Между лемехом 8 и отвалом 7 выполнена щель 10, направленная по касательной к отвалу 7. Лемех 8 с отвалом 7 закреплены с помощью стойки 11 к раме 1 плуга. Привод туковысевающих аппаратов 6 выполнен от вала 12 отбора мощности трактора, а вентилятора 3 - от гидромотора. Перед щелью 10 на лемехе 8 предусмотрены рыхлительные клинообразные выступы 13, продолжение которых над щелью выполнено в виде зубьев.
Тукопровод 9 сопряжен со щелью 10 по радиусу и имеет герметичное уплотнение.
Плуг-удобритель работает следующим образом.
При движении плуга в заглубленном состоянии лемех 8 подрезает пласт почвы в горизонтальной плоскости, который перемещается по лемеху на отвал. В это время вентилятор 3 создает напор в воздухопроводе 4 и патрубках 5. Удобрения от туковысевающих аппаратов 6 подаются в тукопроводы 9, сюда же подается и воздух из патрубков 5. Воздух смешивается с удобрениями и направляется в щель 10. Подрезанный лемехом 8 пласт поступает на клинообразные выступы 13 и разрыхляется. Как только разрыхленный пласт перемещается над щелью 10, он взаимодействует с потоком воздуха, насыщенным удобрениями. При этом между отвалом 7 и пластом почвы образуется воздушная подушка, насыщенная удобрениями. Удобрения в этом случае проникают между раз-
рушенными комочками почвы и насыщают весь пахотный горизонт. В то же время воздушная подушка между почвой и отвалом 7 снижает тяговое сопротивление плуга.
Рисунок 1 - Плуг-удобритель:
1 - рама; 2 - навесное устройство; 3 - вентилятор; 4 - воздухопроводы;
5 - патрубки; 6 - туковысевающие аппараты; 7 - отвал; 8 - лемех; 9 - тукопровод;
10 - щель; 11 - стойка; 12 - вал отбора мощности; 13 - рыхлительные зубья
Почва, равномерно насыщенная удобрениями, обеспечивает благоприятные условия для роста и развития культурных растений, что значительно повышает их урожайность.
Результатами экспериментальных исследований плуга-удобрителя установлено, что качество вспашки соответствует агротехническим требованиям, коэффициент вы-ровненности, характеризующий равномерность вспашки по глубине не менее 95 %. Отклонение среднего арифметического значения фактической глубины вспашки от заданной не превышает ± 5 %, а на неровных участках ± 10 %, отклонение фактической ширины захвата от конструктивной не более ± 10 %. Заделка растительных остатков, сорных растений и удобрений не менее 95 %.
Отклонение фактической дозы внесения удобрений от заданной не более ± 5%. Равномерность распределения удобрений по пахотному горизонту 93...95 %.
Безотвальная обработка почвы выполняется почвообрабатывающим орудием с комбинированным рабочим органом [1], конструкция которого представлена на рисунке 2.
На раме 1 почвообрабатывающего орудия установлена клинообразная стойка 2, вертикальная сверху и закругленная по радиусу снизу. К задней части стойки 1 закреплен кожух тукопровода 3 с помощью хомутов 4. К средней части стойки 2 закреплены горизонтальные П-образные планки 5, а к раме 1 - вертикальные П-образные планки 6. В нижней части стойки 2 установлены лево- и правооборачивающие лемехи 7. Горизонтальные и вертикальные планки 5 и 6 служат для монтажа дискового ножа 8 с помощью подшипников качения 9.
Крепление дискового ножа 8 с помощью П-образных планок позволяет производить установку на диск ограничительных реборд и использовать его как опорное колесо, обеспечивающее заданную глубину обработки.
Рисунок 2 - Комбинированный рабочий орган почвообрабатывающего орудия:
1 - рама; 2 - стойка; 3 - кожух тукопровода; 4 - хомуты; 5 - горизонтальные планки;
6 - вертикальные планки; 7 - лемехи; 8 - дисковый нож; 9 - подшипники;
10 - наплавка; 11 - тукопровод; 12 - башмак; 13 - распределительный тукопровод;
14 - направляющие лопатки; 15 - делитель потока; 16 - окна
Лезвийная часть лемехов 7 имеет в нижней части наплавку 10 твердым сплавом.
В задней части стойки профрезерован паз, который вместе с кожухом 3 образует тукопровод 11. Устойчивость крепления лемехов 7 к стойке 2 обеспечивается башмаками 12. К башмакам 12 крепится распределительный тукопровод 13, который имеет направляющие лопатки 14 с переменным углом установки к направлению движения, величина которого увеличивается от оси стойки 2 к периферии лемехов 7 3]<32. Высота направляющих лопаток 14 увеличивается от оси стойки к периферии лемехов. В сопряжении питательного
11 и распределительного 13 тукопроводов предусмотрен делитель потока 15. Для подачи удобрений в разрыхляющийся слой почвы предусмотрены окна 16.
Комбинированный рабочий орган почвообрабатывающего орудия работает следующим образом.
При установившемся движении по поверхности поля лезвийная часть вертикального дискового ножа 8 разрезает корнесодержащий пласт почвы на необходимую глубину обработки, что предотвращает обволакивание стойки 2 растительными и корневыми остатками и снижает тяговое сопротивление орудия. Лемехи 7 подрезают пласт в горизонтальной плоскости, при этом наплавленная часть 10 лемехов обеспечивает полное подрезание корней сорняков за счет их самозатачивания. Благодаря углу крошения лемехов 7 пласт почвы поднимается и разрушатся, а под лемехами 7 образуется свободное пространство. В нем размещен распределительный тукопровод 13. Порошкообразные и гранулированные удобрения совместно с воздушным потоком, создаваемым вентилятором орудия (на схеме не показан), подаются по тукопроводу 11 в распределительный тукопровод 13. Делитель потока 15 направляет смесь воздуха с удобрениями в правую и левую половины распределительного тукопровода 13. Смесь удобрений с воздухом, проходя по распределительному тукопроводу 13, отбрасывается направляющими лопатками 14 в выходные окна 16. В этом случае удобрения равномерно распределяются в пахотном горизонте, а воздушный поток способствует разрушению комков почвы и образованию мелкокомковатой структуры, повышающей плодородие.
Применение комбинированного рабочего органа позволит снизить тяговое сопротивление и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Рабочим органом почвообрабатывающего орудия является плоскорежущая лапа, состоящая из двух лемехов. Установленные под углом к горизонтальной плоскости, они имеют клинообразную форму, поэтому в основе теоретических исследований должна быть теория клина и наклонной плоскости. Плоскорежущая лапа имеет угол раствора 2 у и угол наклона а к горизонтальной плоскости. Экспериментально установлено, что с увеличением угла у тяговое усилие Р, необходимое для перемещения рабочего органа, возрастает. Одним из важнейших параметров плоскорежущей лапы является угол а к горизонтальной плоскости, который обеспечивает крошение пласта.
Анализом скоростей движения пласта, сошедшего с рабочей грани лапы установлена траектория его движения, которая описывается уравнением параболы:
^ * gx2
Z=xtga------5---—,
2Vn2 cos4 a
где Z - вертикальная координата траектории; x - горизонтальная координата траектории; Vn - переносная скорость движения плоскорежущей лапы.
Сила Р1 сопротивления пласта определяется из уравнения:
Р1 =N1sin(a+9),
где N1 - нормальная реакция воздействия лемеха на пласт с учетом силы трения; ф - угол трения почвы о рабочую грань лемеха.
Дисковый нож 8 разрезает пласт в вертикальной плоскости и на него действуют силы сопротивления почвы смятию лезвием и силы трения почвы о его боковые поверхности (рис. 2). Равнодействующая силы сопротивления почвы R лезвию ножа приложена примерно в середине рабочей дуги АВ лезвия ножа и направлена через ось вращения диска [1, 3].
Составляющая Rr представляет собой тяговое сопротивление ножа и создает момент, обеспечивающий вращение диска. Составляющая RB представляет собой выталкивающую силу, препятствующую заглублению ножа. Эта составляющая является суммой проекций нормальных давлений N, действующих на щеки заостренной части диска, и сопротивления почвы внедрению лезвия.
Если учесть силы трения о щеки, то нормальные реакции будут N1, а их проекция - на ось диска RN.
В этом случае выталкивающая сила будет Rв = R.„+RN.
Из схемы (рис. 2) можно записать RN =N1 sin(a+ф).
п .rsin(a + ^)
Так как N =-------, то KN = N----------, а выталкивающая сила
cos ф cos ф
R = R + N
cosф
Из практики установлено, что Rв ~ 1,2 Rr
При этом Rr зависит от показателя кинематического режима лезвия ножа.
ю • г
х=-
Vм
где ю - угловая скорость, г - радиус диска, Vм - скорость движения почвообрабатывающей ма-
шины.
Чем больше X, тем меньше Rr. Установка дисковых ножей перед каждым рабочим органом снижает тяговое сопротивление на 3,8...6,5 %, однако при этом несколько ухудшается заглубляемость, и глубина обработки уменьшается на 1...2 см.
№ г (so) 2oi3
Библиографический список
1. Горячкин, В.П. Собрание сочинений в трех томах [Текст] / В.П. Горячкин. - M.: Изд-во «Колос», 19б5. - Т. 2. - 459 с.
2. Комбинированный рабочий орган почвообрабатывающего орудия. [Текст] : патент 22б8574 Российская Федерация С1 MПК A0№ 7/20, A0№ 49/04. / Aбезин В.Г., Карпунин В.В., Сердюков ДА., Салдаев A.M., Цепляев A.H., Шапров M.H., Бороменский В.П. Заявка 2004120б19/12. Заявлено 05.07.2004. Опубл. 27.01.200б. Бюл. № 3.
3. Mашины для механизации технологических процессов в овощеводстве и бахчеводстве [Текст]: учебное пособие / A.C Овчинников, В.Г. Aбезин, A.H. Цепляев, M.H. Шапров /ФГОУ ВПО Волгоградская rcXA. - Волгоград, 2009. - 232 с.
4. Плуг-удобритель [Текст] : патент 2384032 Российская Федерация С1 MПК A0№ 17/00, A0№ 19/0б. / Aбезин В.Г., Цепляев A.H., Бороменский В.П. Заявка 2008142925/12. Заявлено 29.10.2008. Опубл. 20.03.2010. Бюл. № 8.
5. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины [Текст]/ Под общ. ред. Г.Е. Листопада. - M.: «Колос», 197б. - 752 с. ил.
6. Цепляев, A.H. Aгрономические и технические решения по совершенствованию возделывания бахчевых культур в неорошаемом земледелии [Текст]: дис. д.с.-х.н. / A.H. Цепляев. - Волгоград, 1998. - 375 с., ил.
E-mail: mshaprov@bk.ru
