CC BY
98
УДК 631.312
ТЕХНИКА ДЛЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
С.Л.ДЁМШИН, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
НИИСХ Северо-Востока им. Н.В.Рудницкого E-mail: [email protected]
Резюме. Представлены результаты исследований по разработке и совершенствованию конструктивно-технологической схемы комбинированного орудия для основной обработки почвы со сменными рабочими органами. Ключевые слова: вспашка, безотвальная обработка почвы, дискование почвы, плужные корпуса, плоскорезные лапы, дисковые рабочие органы.
Для севера лесостепи и таёжно-лесной зоны СевероВосточного региона России оптимальные системы основной обработки почвы состоят из различных комбинаций вспашки и безотвального или плоскорезного рыхления [1]. Ежегодная вспашка, помимо высокой энергоёмкости, имеет ряд других существенных недостатков: ускоряется разложение органического вещества в почве, образуется «плужная подошва», усиливается водная эрозия. Частично устранить эти негативные процессы, можно с помощью безотвальной обработки, но при ее ежегодном применении увеличивается засорённость полей, снижается плодородие почвы в нижнем слое пахотного горизонта [2]. Поэтому целесообразно использование комбинированной системы, при которой в зависимости от севооборота через один-два года безотвального рыхления проводится вспашка.
Большинство орудий для основной обработки почвы предназначены для выполнения одного из двух упомянутых технологических процессов. Поэтому для ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы, заключающейся в чередовании вспашки и безотвального рыхления, нужен комплекс соответствующих орудий, что обременительно для экономики сельскохозяйственных предприятий, в особенности занимающихся растениеводством в небольших объёмах. В связи с этим актуальна разработка недорогого, простого в изготовлении и обслуживании комбинированного орудия для основной обработки почвы, способного выполнять оба рассмотренных технологических процесса.
Цель нашей работы - создание почвообрабатывающего орудия для ресурсосберегающей комбинированной системы основной обработки почвы адаптированной к почвенно-климатическим условиям Северо-Восточного региона европейской части России. В задачи исследования входили разработка конструктивно-технологической схемы и обоснование оптимальных параметров орудия для основной обработки почвы, способного осуществлять как вспашку, так и безотвальную обработку, проведение его эксплутационно-технологических испытаний, а также подтверждение эффективности технологии безотвальной обработки с одновременным дискованием её поверхностного слоя.
Условия, материалы и методы. Предварительные исследования показали, что в качестве базы для комбинированного орудия можно использовать раму навесного лемешно-отвального плуга. Кроме того, оно должно обладать сменными рабочим органами для вспашки и плоскорезной обработки. Для снижения выноса нижних слоев Достижения науки и техники АПК, №07-2010 __
почвы и повреждения стерни ширина захвата плоскорезной лапы должна вдвое превышать ширину захвата плужного корпуса, что одновременно позволяет решить проблему загрузки эксплуатационной мощности тяговых средств из-за меньшей энергоёмкости (до 30 %) безотвальной рыхления. Для стабилизации глубины обработки, в качестве дополнительного опорного элемента, можно использовать жёстко фиксированную относительно рамы дисковую секцию.
Для определения влияния основных параметров рабочих органов комбинированного орудия на эффективность его работы при безотвальном рыхлении почвы реализован трехуровневый план эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка. В качестве факторов были взяты угол раствора плоскорезной лапы 2у (х1), град.; скорость движения агрегата V (х2), км/ч; вид дисков (х3), характеризуемый числом ножей 2н (шт.) и их высотой Ин (м); угол атаки дисковой секции а (х4), град.; влажность почвы W (х5), % при следующих пределах варьирования: 2у=95°±25° мм; V=5,75±1,49 км/ч; 2н=8±4 шт. при Ин=0,06±0,06 м; а=150±50; W=19,0±5,5 %. В качестве критериев оптимизации приняты содержание фракции почвы 0.. .50 мм У1 (%) и удельный расход топлива У2 (кг/га).
Опыты проводили на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве после уборки яровых зерновых культур. Глубина обработки плоскорезными лапами составляла !л= 0,2 м, дисковой секцией - ^иск= 0,1 м.
Приёмочные испытания плуга-плоскореза ППН-3-35/
Рисунок. Плуг-плоскорез ППН-3-35/2-70 со сменными рабочими органами: а - для вспашки; б - для безотвальной обработки почвы
Таблица. Техническая характеристика комбинированных орудий для основной обработки почвы со сменными рабочими органами
Показатель ППН-3-35/2-70
плоскорезные лапы плужные корпуса
Производительность, га/ч до 1,3 до 0,9
Рабочая скорость, км/ч 4... 9
Глубина обработки, см до 25
Ширина захвата, м 1,42 1,05
Число рабочих органов, шт. 2 3
Ширина захвата рабочего
органа, м 0,72 0,35
Число дисковых секций, шт. 1 -
Габаритные размеры, мм:
длина 2450 2500
ширина 2200 1400
высота 1250 1250
Масса орудия, кг 550 450
Средняя трудоемкость пе-
реоборудования, чел.-ч. не более 2,0
2-70 проводили на Кировской МИС [6].
Для подтверждения эффективности технологического использования орудия был проведен полевой эксперимент по определению способов зяблевой обработки клеверного пласта, обеспечивающих наиболее благоприятные условия для развития растений яровой пшеницы при минимуме энергозатрат. В ходе опыта вспашку на глубину 20...22 см (контроль) сравнивали со вспашкой на 14...16 см, плоскорезной обработкой на 14.16 см и безотвальной обработкой на 16.18 см с одновременным дискованием поверхностного слоя. Все виды вспашки и безотвальную обработку проводили плугом-плоскорезом ППН-3-35/2-70, плоскорезную обработку - КПГ-250.
Результаты и обсуждение. Предложенная конструктивно-технологическая схема комбинированного орудия для основной обработки почвы со сменными рабочими органами апробирована на базе навесного трёхкорпусного плуга. Этот частный случай наиболее труден для реализации, так как при установке плоскорезных лап для достижения перекрытия смежных проходов орудия необходимо дополнительно смещать раму относительно трактора в сторону обработанного поля, что усложняет конструкцию и обусловливает увеличение разворачивающего момента. Для снижения такого негативного эффекта дисковая секция выполнена на всю ширину захвата орудия и вынесена в сторону обработанного поля. В соответствии с предложенной технологической схемой разработан плуг-плоскорез навесной ППН-3-35/2-70 (см. рисунок), который предназначен для проведения вспашки или безотвальной обработки почвы с одновременным дискованием её поверхностного слоя. В зависимости от вида обработки орудие комплектуется различными ра-
бочими органами. Для вспашки на его раму устанавливают три плужных корпуса, для безотвальной обработки почвы - две плоскорезные лапы и дисковую секцию (см. табл.).
Для надежной работы орудия при безотвальной обработке предложен новый способ регулировки угла установки плоскорезных лап, при котором они крепятся к кронштейнам рамы посредством эксцентриковых шайб или шпилек [3, 4].
В результате эксперимента по определению основных параметров рабочих органов были получены адекватные математические модели регрессии рабочего процесса: У=75,08 + 9,60-х+3,40-х+1,91-х-18,19-х-
1 ’ ’ 1 ’ 2 ’ 4 ’ 5
8,44-х12-0,72-х1 -х3+1,29-х1- х4+3,13-х2-х3-2,60-х2-х4-5,20-х2-х5-8,41-х32+3,03-х3 -х4-2,13-х3- х5-3,79-х44-3,87-х4-х5-7,96-х52; (1)
У2=9,40+0,12-х1+1,93-х2+0,14-х3+0,23-х4+4,23-х5+0,16-х12-0,87-х-х-1,90-х-х+0,28-х 2-0,29-х-х+0,79-х -х+-
’ 14’ 15’ 2’ 23’ 25
1,15-х32 + 0 , 58-х3 •х4-1,28-х3- х5+1,16-х42+1,24-х4 -х5+5,49-х52. (2)
Анализ этих зависимостей показал, что при безотвальной обработке дерново-подзолистой почвы на глубину 14.22 см, наилучшее крошение почвы с минимальным расходом топлива обеспечивается при угле раствора плоскорезных лап 2у=110° и угле атаки дисковой секции с вырезными дисками (8 ножей высотой Ин=0,06 м) - 15°.
Агротехническая оценка в ходе приемочных испытаний показала, что орудие как с плужными корпусами, так и с плоскорезными лапами устойчиво обеспечивает рабочую ширину захвата и установочную глубину обработки. Эксплуатационно-технологическая экспертиза подтвердила, что плуг-плоскорез ППН-3-35/2-70 универсальная машина, выполняет вспашку и безотвальную обработку почвы с коэффициентом надёжности технологического процесса 0,99 и коэффициентом готовности 1,00.
Результаты двухлетнего изучения эффективности различных способов обработки клеверного пласта под яровую пшеницу показали, что уменьшение глубины вспашки и безотвальные обработки не оказывают отрицательного влияния на почвенные условия, позволяя получить урожайность на уровне контроля. Благодаря экономии топлива наилучший коэффициент энергетической эффективности равный 2,36.3,19 отмечен при зяблевой безотвальной обработке с одновременным дискованием.
Выводы. В результате проведённых исследований разработана конструктивно-технологическая схема комбинированного орудия для основной обработки почвы со сменными рабочими органами, которую можно использовать для создания типоразмерного ряда соответствующих орудий. Эффективность применения предложенной технологии безотвальной обработки почвы с одновременным дискованием её поверхностного слоя подтверждена результатами полевого опыта.
Литература.
1. Кирюшин В.И. Минимизация обработки почвы: перспективы и противоречия // Земледелие. - 2006. - №5. - С.12-14.
2. Система ведения агропромышленного производства Кировской области / Под ред. В.А. Сысуева. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. С.91-93.
3. Патент №2315457 РФ. Комбинированное орудие для основной обработки почвы. - Опубл. БИ №3, 2008.
4. Патент №2356203 РФ. Комбинированное орудие для основной обработки почвы. - Опубл. БИ №15, 2009.
5. Протокол № 06-41-2005 (1010022) приемочных испытаний плуга-плоскореза навесного ППН-3-35/2-70. - Оричи: Киров. гос. зонал. машиноиспытат. ст. МИС., 2005. - 53 с.
TECHNICS FOR ECONOMICALLY EFFECTIVE TECHNOLOGY OF THE BASIC CULTIVATION OF SOIL S.L. Diomshin
Summary. The results of research on working out and perfection constructive-technological scheme of the combined implement for the basic cultivation of soil with replaceable working bodies are shown.
Key words: ploughing, non-moldboard cultivations of soil, plough, blade cultivator, disk harrow.
68 ---------------------------------------- ___________ Достижения науки и техники АПК, №07-2010
