CC BY
60
Колосович Е.К., Корнеев Е.А., Голованов Д.А., Демчук Е.В. Сравнительный анализ технико-эксплуатационных характеристик культиваторов // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№1 (8) январь - март. - URL http://e-joumal.omgau.ru/index.php/2017/m5-statya-2017-1/769-00296. - ISSN 2413-4066
УДК 631.316.4
Колосович Екатерина Константиновна
Магистрант
ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Корнеев Егор Александрович
Магистрант
ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Голованов Дмитрий Александрович
Кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Демчук Евгений Владимирович
Кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск ev. [email protected]
Сравнительный анализ технико-эксплуатационных характеристик культиваторов
Аннотация: обработка почвы является наиболее важной и энергоёмкой технологической операцией при возделывании сельскохозяйственных культур, на неё расходуется до 40% всей энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. С целью сокращения энергозатрат и снижения себестоимости производства продукции растениеводства все чаще применяются нулевые и минимальные технологии возделывания.
Наибольшее распространение при минимальной и поверхностной обработке почвы получили культиваторы. В настоящее время существует большое разнообразие культиваторов, как отечественного, так и зарубежного производства, что создает определенные трудности в выборе конкретной модели.
Целью исследования является выявление наиболее подходящих культиваторов, для возделывании зерновых культур в условиях Западной Сибири.
Ключевые слова: культиватор, рабочая скорость, ширина захвата, производительность, расход топлива.
Введение
Сельское хозяйство является одним из приоритетных направлений экономического развития страны, а продовольственная безопасность - одним из главных направлений
обеспечения национальной безопасности. Основной задачей производства продукции растениеводства является получение высоких урожаев с хорошим качеством зерна [1, 2, 3].
Повышение эффективности производства продукции растениеводства возможно лишь путем интенсификации, предусматривающей рост урожайности и снижение себестоимости производства возделываемых культур за счет рационального использования удобрений, внедрения высокоурожайных сортов и улучшения агротехники их возделывания [4, 5, 6].
Зерновое производство требует освоения и внедрения ресурсосберегающих технологий, включающих комплекс мероприятий по оптимизации структуры использования пашни, применению средств защиты растений, более производительных посевных и почвообрабатывающих орудий, адаптированных к почвенно-климатическим условиям региона [7]. Одна из важнейших задач ресурсосбережения в современных условиях - сохранение плодородия почвы, поскольку пашня является главным ресурсом в земледелии. В последние десятилетия наблюдается значительная потеря гумуса и связано это не только с недостатком ресурсов, нередко снижение плодородия почвы вызвано значительным ее переуплотнением ходовыми системами энергонасыщенных машин [8, 9].
Важным звеном в системе мероприятий по обеспечению высокой культуры земледелия, повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур является рациональная обработка почвы. Обработка почвы является наиболее важной и энергоёмкой технологической операцией при возделывании сельскохозяйственных культур, на неё расходуется до 40 % всей энергии, потребляемой в сельском хозяйстве [10].
Наибольшее распространение при поверхностной обработке почвы получили культиваторы. В настоящее время существует большое разнообразие культиваторов, как отечественного, так и зарубежного производства, что создает определенные трудности в выборе конкретной модели. Из вышеизложенного следует, что обоснование использования культиваторов в конкретных почвенно-климатических условиях является важной научной и производственной задачей.
Материалы и методы
Исследования, проводились на основании протоколов испытаний на ФГБУ «Сибирская государственная зональная машиноиспытательная станция».
Результаты исследований
В ходе исследований рассмотрены назначение, общее устройство, принцип работы и регулировки пяти разновидностей культиваторов применяемых в Омской области [11], проанализированы их технико-эксплуатационные характеристики (табл. 1).
Культиватор почвообрабатывающий комбинированный КПК-5,6 (рис. 1) предназначен: с плоскорежущими лапами - для предпосевной обработки почвы (рыхления, выравнивания, уплотнения) и обработки паровых полей; - с рыхлителями - для рыхления почвы под зябь и обработки залежных земель. Культиватор КПК-5,6 можно использовать на почвах всех земледельческих почвенно-климатических зон, кроме почв, засоренных камнями.
Рисунок 1. Культиватор КПК-5,6
Культиватор состоит из средней и крайних рам, соединенных между собой шарнирно, прицепного устройства и гидросистемы. На продольных брусьях рам установлены транспортные оси, рычаги для присоединения катков и кронштейны для регулировки положения катков. Передние катки диаметром 450 мм предназначены для опоры культиватора в работе, производят - крошение, уплотнение поверхностного слоя и выравнивание поверхности поля с образованием верхнего мульчирующего слоя. Катки задние диаметром 250 мм. извлекают подрезанные сорняки из почвы и распределяют их равномерно по поверхности поля. Выравниватели устанавливаются на рамах позади рабочих органов и предназначены для выравнивания взрыхленной поверхности поля после рабочих органов. Глубина хода рабочих органов устанавливается путем перестановки упора по кронштейну регулировки по высоте опорного колеса и перестановки упорных пальцев на кронштейне регулировки положения катков.
Агрегат почвообрабатывающий посевной полуприцепной АПП-7,2-02 (рис. 2) с плоскорежущими лапами предназначен для ухода за парами, предпосевной подготовки почвы, с рыхлителями - для рыхления почвы под зябь, обработки старопахотных земель и паров. Агрегат АПП-7,2-02 можно использовать на почвах всех земледельческих почвенно-климатических зон, кроме почв, засоренных камнями. Агрегат АПП-7,2-02 имеет переднюю, среднюю и боковые рамы, прицепное устройство, транспортные и опорные колеса, гидросистему для выглубления рабочих органов из почвы и перевода орудия в транспортное положение и обратно.
Рисунок 2. Агрегат почвообрабатывающий посевной полуприцепной АПП-7,2-02
На передних и средних поперечных брусьях рам установлены плоскорежущие лапы, на задних брусьях - дисковые выравниватели. На средней раме установлены три гидроцилиндра, один из которых соединен с кронштейном оси транспортных колес и служит для подъема агрегата, два других гидроцилиндра связаны с боковыми рамами и предназначены для складывания агрегата в транспортное положение. Катки двухрядные диаметром 450 и 240 мм присоединены к рамам тягами. Требуемая глубина обработки достигается переустановкой фиксирующих штырей в отверстиях кронштейнов над брусьями опорных колес и над тягами прутковых катков. Для увеличения глубины обработки штыри переставляются на верхние ряды отверстий. Для максимального заглубления штыри опорных колес переставляются в любые отверстия кронштейнов под брус вилки опорных колес.
Культиватор полуприцепной «Степняк-7,4» (рис. 3) предназначен для обработки паров, предпосевной обработки почвы под яровые и озимые культуры, обработки полей после высокостебельных пропашных культур и трав, а также осенней обработки стерневых полей.
Рисунок 3. Культиватор полуприцепной «Степняк-7,4»
Культиватор «Степняк-7,4» предназначен для работы в районах с почвами, подверженными ветровой эрозии. Культиватор состоит из центральной рамы, двух боковых секций, прицепного устройства, транспортных и опорных колес, опорных и прикатывающих катков, рабочих органов и гидросистемы. На центральную раму и боковые секции посредством кронштейнов и болтов устанавливаются рабочие органы, труба подъема с транспортными колесами, опорные колеса, опорные и прикатывающие катки. Боковые секции соединяются с центральной рамой с помощью осей. Рабочий орган состоит из стойки, к которой, при помощи лемешных болтов, закреплена плоскорежущая лапа, предназначенная для рыхления и подрезания почвы на заданной глубине. Требуемая глубина обработки достигается переустановкой фиксирующих штырей в отверстиях кронштейнов над брусьями опорных колес и над тягами опорных катков. Катки - двухрядные диаметром 400 и 300 мм присоединены к рамам тягами. Опорные катки прутковые разбивают крупные комки почвы. Прикатывающие катки пластинчатые, делают структуру почвы мелкокомковатой, а также вычесывают сорняки.
Полевой полуприцепной культиватор Salford 580-40 (рис. 4) предназначен для обработки паров, предпосевной обработки почвы под яровые и озимые культуры, обработки после высокостебельных пропашных культур и трав. Также может быть использован для осенней обработки после зерновых культур.
Рисунок 4. 5 Полевой полуприцепной культиватор Salford 580-40
Культиватор состоит из следующих сборочных единиц и систем: рамы культиватора состоящей из трёх секций, соединенных между собой шарнирно; прицепного устройства, соединенного с передним брусом центральной секции, и предназначенного для агрегатирования с энергосредством и регулировки положения рамы культиватора в продольно-горизонтальной плоскости; ходовых колес, установленных на стойках с балансирами и служащих для транспортирования культиватора, а также установки рамы в поперечно-горизонтальной плоскости при помощи винтовых тяг; копирующих колес, установленных с помощью опор на переднем брусе центральной и боковых секций, предназначенных для установки глубины обработки, посредством винтовой стяжки; рабочих
органов, представляющих собой С-образную подпружиненную стойку, на которой установлена стрельчатая лапа для подрезания и рыхления почвы на заданную глубину обработки; пружинных борон и ребристо-вычесывающих катков, установленных на заднем брусе рамы для выравнивания поверхности поля после прохода рабочих органов и выноса сорных растений на поверхность почвы; механизма контроля глубины, для окончательной установки глубины обработки почвы; - двухконтурной гидравлической системы: один контур служит для перевода культиватора из рабочего положения в положение ближний транспорт и обратно, второй - для перевода из положения дальний транспорт в положение ближний транспорт и обратно.
Культиватор полуприцепной «Степняк-5,6» (рис. 5) предназначен для обработки паров, предпосевной обработки почвы под яровые и озимые культуры, обработки полей после высокостебельных пропашных культур и трав, а также осенней обработки стерневых полей.
Культиватор «Степняк-5,6» предназначен для работы в районах с почвами, подверженными ветровой эрозии. Культиватор имеет сборную рамную конструкцию и соединяется с трактором посредством сницы. Рама культиватора состоит из центральной и боковых секций (левой и правой), соединенных шарнирно с помощью осей. К секциям рамы приварены кронштейны для крепления: рабочих органов, гидроцилиндров подъема боковых секций, гидроцилиндра подъема транспортных колес, опорных колес и балок катков, а также гребенки регулировки глубины обработки. Рама культиватора и сница соединяются между собой осями. На снице установлен кронштейн для регулировки её наклона с помощью талрепа. К центральной секции рамы культиватора крепится труба механизма подъема транспортных колес. К трубе приварены кронштейны для установки гидроцилиндра и центральной тяги, а также балки, на которые устанавливаются транспортные колеса.
Рисунок 5. Культиватор «Степняк-5,6»
На задней части рамы крепятся балки опорных катков, к ним присоединяются опорные катки, на трубы которых устанавливаются кронштейны крепления прикатывающих катков. Опорные катки прутковые диаметром 400 мм, прикатывающие - пластинчатые диаметром 300 мм. Катки имеют левую и правую закрутки прутков и пластин. На передней части рамы крепятся металлические опорные колеса. Рабочий орган культиватора состоит из стойки и стрельчатой лапы. Для крепления рабочего органа в кронштейны на раме культиватора используются установочный болт и срезной болт. Лапа крепится к стойке двумя лемешными болтами и предназначена для подрезания и рыхления почвы на заданную глубину обработки. Перемещением фиксаторов в гребенках опорных катков и колес устанавливается глубина обработки, выставляется горизонтальность рамы.
Таблица 1.
Показатели технических характеристик культиваторов
Значение показателей
Показатели Предпосевная обработка почвы Обработка пара
трактор Т-150К Т-150К К-701 Versatile 2375 Джон Дир 6920
культиватор КПК 5,6 АПП 7,2-02 «Степняк 7,4» Salford 58040 «Степняк 5,6»
рабочая скорость движения, км/ч 11,8 10,2 10,5 11,43 10,1
рабочая ширина захвата, м 5,2 7,2 7,27 11,85 5,58
средняя глубина обработки, см 7,3 6,5 7,0 5,0 8,5
производительность за 1 ч основного 6,1 7,34 7,63 13,54 5,64
времени, га
удельный расход топлива, кг/га 4,5 3,8 5,7 4,8 3,1
На основании представленных данных получены графические зависимости технических характеристик культиваторов.
Vp, км/ч
12,0 и
11,5-----
11,0--- -
10,5----- -
10,0--- - - - -
9,5--- - - - -
9,0 -I---1---1---1---1---1
КПК 5,6 АПП 7,2-02 «Степняк 7,4» Salford 580-40 «Степняк 5,6»
Рисунок 6. Рабочая скорость культиваторов
Анализируя полученные зависимости, можно сделать следующие выводы: рабочие скорости всех рассматриваемых культиваторов находятся в одном диапозоне и отличаются незначительно, минимальная рабочая скорость наблюдается у культватора «Степняк-5,6», (10,1 км/ч), а максимальная рабочая скорость у культватора КПК-5,6 (11,8 км/ч).
Вр, м
14,0 п
АПП 7,2-02 «Степняк 7,4» Salford 580-40 «Степняк 5,6»
Рисунок 7. Рабочая ширина захвата борон
Из рисунка 7 следует, что минимальная ширина захвата у культватора КПК-5,6, (5,2 м), а максимальная ширина захвата у Salford 580-40 (11,9 м).
W, га/ч
16,0 -
14,0 -12,0 -10,0 -8,0 -6,0 -4,0 -2,0 -0,0 -
АПП 7,2-02 «Степняк 7,4» Salford 580-40 «Степняк 5,6»
Рисунок 8. Производительность культиваторов Из рисунка 8 видно, что производительность меньше у культиватора «Степняк-5,6» (5,6 га/ч), а выше у Salford 580-40 (13,5 га/ч).
q, кг/га
5,0
2,0
КПК 5,6
АПП 7,2-02 «Степняк 7,4» Salford 580-40 «Степняк 5,6»
Рисунок 9. Удельный расход топлива культиваторов
Анализируя удельный расход топлива, можно сделать вывод, что наименьший показатель наблюдается у культиватора «Степняк-5,6» (3,1 кг/га), наибольший - у
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
КПК 5,6
КПК 5,6
6,0
4,0
3,0
1,0
0,0
культиватора «Степняк 7,4» (5,7 кг/га).
Заключение
Для более наглядной картины, представим показатели производительности рассматриваемых агрегатов в совокупности с потребляемым топливом за час работы (рис. 10).
Проанализировав полученные зависимости можно сделать следующие выводы:
- производительность культиватора КПК-5,6 меньше производительности культиватора АПП 7,2-02 на 20,3%, при этом удельный расход топлива культиватора АПП 7,2-02 меньше на 15,6%.
- производительность агрегата с культиватором «Степняк-7,4», в сравнении с АПП 7,2-02 выше на 4%, при этом удельный расход топлива выше на 50%.
- наибольшее значение производительности у агрегата с культиватором Salford 580-40, в сравнении с культиватором «Степняк-7,4» данный показатель выше на 77,5%, при этом расход топлива ниже на 15,8%.
- наименьший показатель производительности у агрегата с культиватором «Степняк-5,6», при производительности на 7,5 % меньшей в сравнении с культиватором КПК-5,6, расход топлива ниже на 31,1 %.
Ссылки на источники
1. Демчук Е.В. Пути повышения урожайности зерновых культур / Е.В. Демчук, М.С. Чекусов, Д.А.Голованов // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития: Сборник материалов Региональной научно - практической конференции, посвященной 65 - летию образования факультета ТС в АПК (Мехфак) ФГБОУ ВО Омский ГАУ [Электронный ресурс]. - Электрон.дан. - Омск: ФГБОУ ВО Омский ГАУ. - 1 электрон.опт.диск. 2016. С. 11-13.
2. Демчук Е.В. Сошник для разноуровневого высева семян и удобрений / Современное научное знание в условиях системных изменений : материалы Первой национальной научно -практической конференции. Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Тарский филиал. - 2016. - С. 200-202
3. Рудницкий А.А. Преимущества и недостатки нулевой технологии возделывания зерновых культур / А.А. Рудницкий, Е.В. Демчук // Новая наука: Теоретический и
практический взгляд: международное научно-периодическое издание по итогам Международной научно-практической конференции (04 декабря 2016 г, г. Ижевск). / в 3 ч. Ч.2 Стерлитакамск : АМИ. - 2016. № 117-2. С. 168-171.
4. Демчук Е.В. К вопросам совершенствования технологии посева зерновых культур / Е.В. Демчук, Д.А.Голованов, К.А. Янковский // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -№ 6. - 2016. - С. 45-48.
5. Демчук Е.В. Совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур / Е.В. Демчук, А.С. Союнов // Вестник Омского государственного аграрного университета - № 2 (22), 2016. - С. 45-48.
6. Демчук Е.В. Критерии оптимизации технологии посева зерновых культур / Е.В. Демчук, А.Г. Щербакова, А.С. Союнов // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития: Сборник материалов Региональной научно - практической конференции, посвященной 65 - летию образования факультета ТС в АПК (Мехфак) ФГБОУ ВО Омский ГАУ [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Омск: ФГБОУ ВО Омский ГАУ. -1 электрон. опт. диск. С. 7-10.
7. Кем А.А. Сравнительная оценка посевных комплексов при возделывании зерновых культур в западной Сибири / А.А. Кем, Л.В. Юшкевич // Вестник ОмГАУ. - 2015. - № 4. - С. 61-65.
8. Мяло В.В. Рабочий орган для прерывистого щелевания почвы на склонах / В.В. Мяло, Е.В. Демчук, А.С. Союнов // Научно-техническое обеспечение процессов и производств АПК: материалы науч.-прак. конф. с международным участием, посвященной 70-летию образования Инженерного института (Новосибирск, 28 октября 2014 г.) - Новосибирск : ИЦ «Золотой колос», 2014. - С. 96-98.
9. Мяло В.В. Совершенствование орудий для влагосберегающей обработки почвы / В.В. Мяло, Е.В. Демчук, А.С. Союнов, Д.А. Голованов // Достижения науки и техники АПК. - 2015. - №1. С.52-54.
10. Кобяков И.Д. Влияние формы дискового ножа на защемление материала / И.Д. Кобяков, А.В. Евченко, Е.В. Демчук // Тракторы и сельскохозяйственные машины - № 8. -2016. - С. 22 - 26.
11. http://sibmis.ru/images/stories/othet_kultivatory.pdf
Catherine Kolosovich
Master's Degree Student FSBEI HE OmskSAU, Omsk
Egor Korneev
Student
FSBEI HE Omsk SAU, Omsk Dmitry Golovanov
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor FSBEI HE Omsk SAU, Omsk
Eugene Demchuk
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Comparative analysis of technical - performance cultivators
Abstract: Soil Preparation is the most important and energy-intensive process step in the cultivation of crops on it consumes up to 40% of all energy consumed in agriculture. In order to reduce energy consumption and reduce the cost of crop production are increasingly being used to
zero and minimum cultivation techniques.
The most widely used cultivators at a minimum and superficial tillage. Currently, there are a wide variety of cultivators, both domestic and foreign production, which creates certain difficulties in choosing a particular model.
The aim of the study is to identify the most appropriate cultivators, for the cultivation of crops in Western Siberia.
Keywords: harrow, working speed, width, performance, fuel consumption.
