CC BY
315
УДК 631.1
ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПОЧВУ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ
С.В. ЩИТОВ, доктор технических наук, профессор П.В. ТИХОНЧУК, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Н.В. СПИРИДАНЧУК, кандидат технических наук, доцент
Дальневосточный ГАУ E-mail: spiridanchuk.n@mail.ru
Резюме. Выявлены зависимости коэффициентов уплотнения почвы, увеличения твердости почвы после проходов тракторов в зависимости от их класса тяги.
Ключевые слова: техногенное воздействие, плотность почвы, твердость почвы, класс тяги трактора.
Применяемые технологии возделывания сельскохозяйственных культур включают операции, выполнение которых требует большого числа проходов по полю тракторов, комбайнов, автомобилей и другой техники. Движители трактора, воздействуя на почву, уплотняют ее и ухудшают структуру, состав, пористость и объемную массу.
Плотность почвы - наиболее важная характеристика, от которой зависит весь комплекс физических факторов, водный, воздушный и тепловой режимы и, следовательно, условия биологической деятельности растений. Оптимальная величина этого показателя зависит от минералогического состава, влажности, вида возделываемых культур и др. Для нормального развития большинства культур она колеблется в довольно узких пределах: для суглинистых и глинистых почв - 1,0...1,3 г/см3, легкосуглинистых -1,1.. .1,4 г/см3. При этом установлено [1], что увеличение или уменьшение плотности почвы от оптимального значения на 0,1.. .0,3 г/см3 приводит к снижению урожая на 20.40 %.
Еще один из важнейших физических параметров почвы, характеризующих уровень ее сопротивления механической обработке, - твердость. От величины этого показателя во многом зависят энергозатраты на обработку почвы.
Цель наших исследований - наметить пути снижения техногенного воздействия на почву ходовых систем колесных тракторов.
Условия, материалы и методы. Для достижения поставленной цели были изготовлены приспособления для установки сдвоенных колес и треугольный движитель на колесный трактор.
При проведении посевных работ величина плотности почвы может варьировать от 0,8 до 1,3 г/см3. Ряд авторов [2...5] предлагают определять уровень влияния системы машин на окружающую среду по отклонению фактической плотности почвы от оптимальной, а для сравнительного анализа ее состояния после прохода трактора использовать коэффициент уплотнения
1,4 £ 3" Єі,з і ^ 12 1,1 1 4,.
'4 ■
4
■9- 0,9
0,8-0,9 0,9-1,0 1,0-1,1 1,1-1,2 1,2-1,3 ПЛОТНОСТЬ почвы рп
Рис. 1. Зависимость коэффициента уплотнения от исходной плотности почвы.
допустимого значения Ку для того или иного состояния почвы предлагается использовать график, учитывающий зависимость коэффициента уплотнения от исходной плотности почвы (рис.1) [6], согласно которому при увеличении исходной плотности почвы с 0,9 до 1,3 г/см3, допустимый коэффициент ее уплотнения снижается с 1,44 до 1. Таким образом, при выборе трактора для выполнения сельскохозяйственных работ необходимо знать коэффициент уплотнения почвы после его прохода. Для этого мы провели экспериментальные исследования с использованием колесных тракторов, наиболее часто встречающихся в сельском хозяйстве Амурской области марок.
Для анализа изменения твердости почвы после прохода машинно-тракторных агрегатов использовали коэффициент Кт, который определялся отношением средних значений величины твердости почвы по следу энергетического средства и вне его.
Конструктивно-технологические решения способов снижения техногенного воздействия колесных тракторов на почву
Снижение давления в пятне контакта
давления в шинах
Увеличение числа колес на оси (сдваивание)
Применение накладного бандажа
Погусеничный и гусеничный ход
Использование колес с увеличенным диаметром и шириной
Увеличение числа осей
Распределение массы по осям
Сокращение проходов по следу
Вынос передней оси вперед
Расстановка колес на разную колею
Применение дополнительной оси
деформационных свойств шин
Ку, который характеризуется отношением плотности почвы до и после прохода машины. Для определения границ Рис. 2. Способы снижения техногенного воздействия колесных тракторов на почву. Достижения науки и техники АПК, №6-2012 ____________________________________________________
Таблица 1. Коэффициент уплотнения почвы после прохода тракторов [2, 3, 4]
Класс тяги Наименование МТА Коэффициент уплотнения
1,4 МТЗ-82 1,32...1,36±006
3 Т-150К 1,12...1,14±005
б Buhler Versatile 2425 1,1б.1,18±005
К-701 1,26.1,29±005
К-744 1,24.1,28±005
Снижение воздействия на почву возможно в случае принятия комплексных мер и выбора оптимальных вариантов сочетания факторов, обеспечивающих уменьшение отрицательных последствий механизации земледелия по следующим направлениям: сокращение кратности воздействия; использование комбинированных сельскохозяйственных агрегатов; конструирование и производство новых машин и их движителей; модернизация ходовых частей существующих систем.
Для реализации перечисленных мер возможно использование различных конструктивно-технологических решений (рис. 2).
Рис.3. Коэффициент уплотнения почвы после прохода трактора: 1 - МТЗ-82 (сдвоенные колеса); 2 - МТЗ-82 (полугусеничный); 3 - МТЗ-82 (серийный вариант); 4 - Т-150К (сдвоенные колеса); 5 - Т-150К (серийный вариант); б - К-701 (сдвоенные колеса); 7 - К-700А (сдвоенные колеса); 8 - Buhler Versatile 2425 (сдвоенные колеса); 9 - К-744 (сдвоенные колеса); 10 - К-701 (серийный вариант).
Наиболее эффективный способ снижения коэффициента уплотнения почвы для условий Амурской области - использование сдвоенных колес и постановка полугусеничного хода [7].
Результаты и обсуждение. Исследования по определению коэффициента уплотнения почвы после
после прохода по ней тракторов: 1 - МТЗ-82 (полугусеничный); 2 - МТЗ-82 (сдвоенные колеса); 3 - МТЗ-82 (серийный вариант); 4 - К-701 (сдвоенные колеса); 5 - К-701 (одинарные колеса).
прохода тракторов показали, что при использовании энергетических средств всех изученных марок его величина превышает единицу. Наибольшее техногенное воздействие на почву оказывают трактора марки МТЗ-82 класса 1,4, поэтому их лучше всего применять при плотности почвы 0,90.0,97 г/см3. Использование энергетических средств марок Т-150К, Buhler Versatile 2425, К-701 и К-744 эффективно при следующих предельных значениях плотности почвы: соответственно
0,90.1,15, 0,90.1,11, 0,90.1,02 и 0,90.1,03 г/см3.
Полугусеничный ход и постановка дополнительных колес позволили снизить коэффициент уплотнения почвы колесными тракторами класса 1,4 на 6 и 16 % соответственно. Для тракторов класса 3 при использовании сдвоенных колес величина этого показателя уменьшилась на 7 %, класса 5 и 6 - в среднем на 10 % (рис. 3).
Наибольшее увеличение твердости почвы отмечено после прохода серийных тракторов К-701 и МТЗ-82 (рис. 4). Установка сдвоенных колес позволила снизить коэффициент увеличения твердости почвы для энергетических средств класса 1,4 на 22 %, класса 5 - на 21 % в среднем. Использование полугусеничного хода у трактора класса 1,4 уменьшило коэффициент увеличения твердости после прохода машины на 27 %.
Вывод. Результаты экспериментальных исследований показали, что в условиях Амурской области для снижения техногенного воздействия на почву для тракторов класса 1, 4 целесообразно применение полугусеничного хода и сдвоенных колес, класса 3, 5 и 6 - постановка дополнительных колес.
Литература.
1. Ревут Б.И. Физика почв. - Л.: «Колос», 1972. - 368 с.
2. Аникин А.С., Миркин С.Н. Влияние кратности проходов движителей по одному следу на деформацию и плотность почвы // Улучшение агротехнической проходимости машин: сб. науч. тр. Саратов. ГСХА. - Саратов, 1991. - С. 4-12.
3. Бондарев А.Г., Сапожников П.М., Уткаева В.Ф., Щепотьев В.Н. Изменение физических свойств и плодородия почв при их уплотнении движителями сельскохозяйственной техники // сб. науч. тр. ВИМ. - М., 1988. - Т. 118. - С. 46-57.
4. Водяник И.И. Работа колеса при многократных проходах по одному следу// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1982. - № 2. - С. 34-36.
5. Климанов А. В. Уплотняющее воздействие ходовых систем машин на почвы среднего Поволжья: учеб. пособие. - Куйбышев: УСХИ, 1989. - 60 с.
6. Щитов С.В. Пути снижения техногенного воздействия колесной энергетики в условиях Дальнего Востока: монография. - Благовещенск: ДальГАУ, 2004. - 117 с.
7. Щитов С.В. Пути повышения агротехнической проходимости колесных тракторов в технологии возделывания сельскохозяйственных культур Дальнего Востока: дис...докт. техн.наук. - Благовещенск, 2009. - 325 с.
ANTHROPOGENIC IMPACT ON SOIL BY WHEELED TRACTORS S. V. Shitov, P.V. Tikhonchuk, N.V. Spiridanchuk
Summary. In this paper, the dependencies of coefficients of soil compaction and increase of hardness of the soil after being passed over by tractors with a different tractive force are revealed .
Key words: anthropogenic impact, the density of soil, soil hardness, tractive force class of the tractor.
74 ____________________________________________________ Достижения науки и техники АПК, №6-2012
