CC BY
44
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.312.021.631.51.01
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ПОЛОСНОЙ ГЛУБОКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
И. Б. Борисенко, доктор техн. наук, ст. науч. сотрудник; М. В. Соколова, аспирант
ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», Россия, т. 8 (442) 41-15-18, e-mail: marina_roxette@mail.ru
Рассмотрены принципиальные отличия технологических схем работы известных рабочих органов и предлагаемого для полосной обработки почвы, показано влияние долота чизеля и глубины резания диска на площадь деформации почвы. Конкретизирован основной недостаток известных рабочих органов для полосной обработки почвы применительно к пропашным культурам. Предложено техническое решение в виде рабочего органа для глубокой полосной обработки почвы, позволяющее использовать вертикальное объемное рыхление с учетом отзывчивости растений на глубину обработки. Конструкция, предложенная авторами, позволяет довольно простым путем производить объемную полосную обработку почвы. Совокупность конструктивных различий рассматриваемых рабочих органов изменяет технологии процессов рыхления и соответственно агротехнические показатели. Предлагаемый рабочий орган позволяет обрабатывать почву на большую глубину по сравнению с известными аналогами, что способствует повышению качества обрабатываемой полосы в соответствии с отзывчивостью пропашных культур на глубину обработки.
Ключевые слова: полосная глубокая обработка почвы, рабочий орган, ресурсосбережение, объемное рыхление, зона деформации почвы.
Введение. На современном этапе развития науки и техники особую актуальность приобретают ресурсосберегающие технологии и технические средства для их выполнения [1].
Более 30 лет за рубежом (США, Аргентина, Канада, Германия, Австралия) успешно внедряется ресурсосберегающая полосная технология возделывания с.-х. культур (Strip-till), основанная на системе точного земледелия [2-5]. Данная технология характеризуется тем, что обрабатывается только полоса шириной 20-25 см на глубину до 25 см, а остальная часть поля остается необработанной, покрытой растительными остатками, что позволяет улучшить структуру сложения пахотного горизонта, заметно снизить эрозионные процессы, восстановить естественное плодо-
родие. Все это в конечном итоге повышает урожайность с.-х. культур, а экономия ГСМ и минеральных удобрений при этом позволяет получать более высокую прибыль относительно традиционной технологии [6-8].
В настоящее время к технологии Striptill появился интерес и в России. Преимущественно для пропашных культур данная технология применяется в хозяйствах Самарской, Волгоградской и Белгородской областей, Ставропольского края, Республики Башкортостан, Казахстана. Наибольшее распространение нашли рабочие органы фирм Orthman (1 tRIPr) и KRAUSE (GLADIATOR), производимые в Германии [9, 10].
Глубина обработки известных рабочих органов [11, 12, 13] определяется техническими возможностями, а не оптимальными
// 1 1
у /Ь У
Рис. 1. Схема послойной обработки почвы по технологии strip-till
агротехнологическими показателями и составляет 25 см. Но пропашные культуры экономически отзывчивы на большую глубину обработки - до 35 см [14, 15].
Рассмотрим технологический процесс объемного вертикального рыхления почвы наиболее распространенных рабочих органов для технологии Б^р-ИП. Вертикальное объемное рыхление по данной технологии сводится к трем обязательным операциям:
1. Выемка и рыхление почвы на глубине Ид (рис. 1) с формированием посевной полосы шириной Ь;
2. Чизелевание рабочим органом с долотом шириной Ьдол на глубину Ич и шириной деформации Ьч, не превышающей ширины полосы Ь, обработанной дисками
Для упрощения расчетов принимаем, что форма обработанного пласта дисковыми рабочими органами прямоугольная (со сторонами Ь и Ид). Тогда площадь рыхления
Бд=Ь Ид. (2)
Ширина полосы деформации от чизеля определяется [4, 16] выражением
b4=2 h4tg в +ЪдоЛ.
(3)
(Ьч < b)
(1)
3.Закрытие обрабатываемой полосы дисковыми рабочими органами с последующим прикатыванием.
Определим зоны деформации почвы в поперечно - вертикальной плоскости по технологическим процессам.
Учитывая, что угол бокового скалывания почвы в= 90° [16, 17] и чизель работает до критической глубины рыхления, выражение (3) можно упростить:
Ьч=2 Ич+Ьдол. (4)
При условии (1) из выражения (4) определяется допустимая максимальная глубина чизелевания относительно глубины работы дисков:
Ь-Ьдол
hv <
2
(5)
300
Рис. 2. Влияние ширины долота Ьдол чизеля на площадь деформации почвы
Нива Поволжья № 3 (32) 2014 45
Рис. 3. Схема послойной обработки почвы по заявке на патент РФ № 2013120648 от 06.05.2013 г.
По исходным данным Ь = 25 см, Ьдол = 3 см получается, что глубина обработки по «операции 2» не может превышать 11 см (Ьч < 11 см).
Общая глубина обработки Н = 25 см, следовательно, глубина работы дисков относительно общей глубины обработки («операция 1») определяется их разностью. В нашем случае Нд = Н - Нч= 14 см. Рассчитанное значение показателя используется при обосновании размерности дискового узла «операции 1». Глубина работы дисков будет ограничена этой величиной.
Согласно исследованиям [4, 16], площадь рыхления от долота чизеля определяется выражением
X, =фч+ Ьдол) К (6)
Общая площадь деформации почвы в поперечно-вертикальной плоскости равна
сумме выражений (2) и (6).
8=8д+Хч=ЬНд+(Ьч+ Ьдол) К (7)
Технологическим недостатком рассматриваемых рабочих органов является ограничение возможности регулировки зоны деформации почвы.
На рисунке 2 показан график зависимости влияния ширины долота Ьдол чизеля на площадь деформации почвы в поперечно-вертикальной плоскости, построенный согласно выражению (7).
Для решения данной технической задачи по увеличению глубины обработки полосы и повышения качества объемного вертикального рыхления нами разработан рабочий орган для полосной глубокой обработки почвы, который позволяет регулировать глубину обработки в пределах величины критической глубины рыхления.
5' 900
о
5 10 15 20 25 СМ ¡1д1
Рис. 4. Влияние глубины резания диска на площадь деформации почвы
Технологический процесс (рис. 3) объемного вертикального рыхления [2] сводится к резанию почвы дисковыми ножами с ограничением зоны распространения деформации почвы от долота чизеля [18]. То есть, площадь деформации почвы исследуемого рабочего органа зависит от глубины работы дисков Нд1. При глубине рыхления 35 см и ширине долота рыхлителя 5 см глубина работы дисков Нд1 составляет 25 см.
Площадь рыхления от долота чизеля определяется аналогично выражению (6). Соответственно общая площадь деформации почвы в поперечно-вертикальной плоскости равна:
8=8д+8ч=Ькд1+(К+ Ьдол) К (8)
На рисунке 4 показана зависимость влияния глубины резания диска Нд1 предлагаемого рабочего органа на площадь деформации почвы, построенная согласно выражению (8).
Таким образом, проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что совокупность конструктивных различий рассматриваемых рабочих органов изменяет технологии процессов рыхления и, соответственно, агротехнические показатели. Предлагаемый рабочий орган позволяет обрабатывать почву на глубину до 35...40 см, в то время как аналог только до 25 см.
Литература
1. Drincha, V. M. Agrotekhnicheskie aspekty razvitiia pochvozashchitnykh tekhnologii / V. M. Drincha, I. B. Borisenko, lu. N. Pleskachev, V. M. Kriazhkov, 2004; Submission Date: 2013.
2. Борисенко, И. Б. Технология и технические средства полосной глубокой обработки почвы / И. Б. Борисенко, В. П. Зволинский, М. В. Соколова // Социально-экономическое формирование и функционирование территории северного прикаспия. - М.: Вестник РАСХН, 2013. - С. 195-197.
3. Сафиуллин, М. Р. STRIP-TILL в России / М. Р. Сафиуллин // Ресурсосберегающее земледелие. - 2012. - № 4. - С. 13-16.
4. Борисенко, И. Б. Совершенствование ресурсосберегающих и почвозащитных технологий и технических средств обработки почвы в острозасушливых условиях Нижнего Поволжья: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / И. Б. Борисенко. - Чебоксары, 2006. - 42 с.
5. http://strip-till. ru
6. Майнель, Т. Strip till: Инновация в земледелии Казахстана / Т. Майнель // Поле деятельности. - 2013. - № 11. - С. 55-57.
7. Сафин, Х. М. Доказано жизнью / Х. М. Сафин // Поле деятельности. - 2014. - № 1. - С. 18-21.
8. Херманн, В. Технология Strip-till: полосное рыхление при возделывании сахарной свеклы, рапса и кукурузы / В. Херманн [Электронный ресурс]. URL: http://agropraktik. ru/blog/Strip_till/383. html
9. http://www. orthmanag. com
10. http://www. kuhn. com
11. http://www. dawnequipment. com
12. http://www. agrohimmash. ru
13. Халилов, М. Б. Анализ технологий и обоснование технических схем машин для обработки почвы в условиях республики Дагестан / М. Б. Халилов, Т. С. Байбулатов, Ш. М. Халилов // Научное обозрение. - 2011. - № 1. - С. 4-8.
14. Плескачев, Ю. Н. Совершенствование способов основной обработки почвы при выращивании подсолнечника / Ю. Н. Плескачев, И. Б. Борисенко, А. Н. Сидоров // Научная жизнь. - 2012. - № 1. - С. 144.
15. Совершенствование способов обработки темно-кащтановых почв и внесения азотных удобрений под подсолнечник / И. Б. Борисенко, Ю. Н. Плескачёв, В. Ю. Мисюряев, А. Н. Сидоров // Плодородие. - 2012. - № 2. - С. 24-25.
16. Труфанов, В. В. Глубокое чизелевание почвы / В. В. Труфанов / Всесоюз. акад. с.-х. наук им. В. И. Ленина. - М.: Агропромиздат, 1989. - 140 с.
17. Плющев, В. Г. Исследование процесса глубокого рыхления почвы и выбор оптимальных параметров рабочего органа пропашного культиватора-глубокорыхлителя для южной орошаемой зоны земледелия: автореф. дис. ... канд. наук / В. Г. Плющев. - М., 1974.
18. Соколова, М. В. Способ глубокой обработки почвы и орудие для его осуществления / М. В. Соколова // Наука и молодежь: новые идеи и решения: мат-лы VII Междунар. науч.-практ. конф. молодых исследователей, г. Волгоград, май 2013 г. Часть I. - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, ИПК «Нива», 2013. - С. 151-154.
Нива Поволжья № 3 (32) 2014 47
UDK 631.312.021.631.51.01
TECHNOLOGICAL SCHEME OF OPERATING BODY FOR DEEP STRIP SOIL TILLAGE
I.B. Borisenko, doctor of technical sciences, senior researcher; M.V. Sokolova, post graduate
FSBEE HPT «Volgograd state agrarian university», Russia, telephone: 8 (442) 41-15-18, e-mail: marina_roxette@mail.ru
The article deals with principle differencies between technological working schemes of well-known operating bodies and offered new scheme for strip soil tillage. The influence of chisel point and cutting depth on the area of soil deformation is shown in the article. The main disadvantage of well-known operating bodies for the strip soil tillage has been concretisized concerning arable crops. Technical solution was offered as an operating body for deep strip soil tillage which enable to use vertical volume hoeing taking into consideration plants response toward tillage depth. The construction offered by the authors enables to make volume strip soil tillage easily. The combination of constructive differences of the considered working bodies changes the process of loosening and accordingly agronomic indexes. The offered operating body enables to till the soil deeper than well-known analogs. This provides raising quality of tilled strip concerning plants response toward tillage depth.
Key words: deep strip soil tillage, operating body, resource saving, volume hoeing, zone of soil deformation.
References:
1. Drincha, V. M. Agrotekhnicheskie aspekty razvitiia pochvozashchitnykh tekhnologii / V. M. Drincha, I. B. Borisenko, lu. N. Pleskachev, V. M. Kriazhkov, 2004; Submission Date: 2013.
2. Borisenko, I. B. Methods and technical means deep strip soil tillage / I. B. Borisenko, V. P. Zwolinsky, M. V. Sokolova // Social-economic formation and functioning of the territory of the Northern Pre-Caspian area. - M: Vestnik of RAAS 2013. - P. 195-197.
3. Safiullin, M. R. STRIP-TILL in Russia / M. R. Safiullin // Resussosberegayusheye zemledeliye. -
2012. - № 4. - P. 13-16.
4. Borisenko, I. B. Improvement of resource saving and soil conservation technologies and technical means of tillage in arid areas conditions of the Lower Volga region: Abstract of dis. ... doctor of technical sciences / I. B. Borisenko. - Cheboksary, 2006. - 42 p.
5. http://strip-till. ru
6. Mainel, So Strip till: Innovation in agriculture of Kazakhstan / T. Mainel // Pole deyatelnosti. -
2013. - № 11. - P. 55-57.
7. Safin, H.M. Proved by life / H.M. Safin // Pole deyatelnosti. - 2014. - № 1. - P. 18-21.
8.Hermann, V. Methods of Strip-till: strip hoeing in sugar beet, rape and maize cultivation / V. Hermann [Electronic resource]. URL: http://agropraktik. ru/blog/Strip_till/383. html
9. http://www. orthmanag. com
10. http://www. kuhn. com
11. http://www. dawnequipment. com
12. http://www. agrohimmash. ru
13. Khalilov, M. B. Analysis of technologies and substantiation of technical schemes of machines for soil cultivation in conditions of Dagestan Republic / M. B. Khalilov,T.S. Baibulatov, Sh. M. Khalilov // Nauchnoye obozreniye. - 2011. - № 1. - P. 4-8.
14. Pleskachev, Yu. N. The improvement of methods of primary soil tillage for growing sunflower / Yu. N. Pleskachev, I. B. Borisenko, A. N. Sidorov // Nauchnaya zgizn - 2012. - № 1. - P. 144.
15. Improvement of tillage methods of dark chessnut soil and nitrogen fertilizers application under sunflower / I. B. Borisenko, Yu. N. Pleskachev, V. Yu. Musurayev, A. N. Sidorov // Plodorodiye. - 2012. - № 2. - P. 24-25.
16. Trufanov, V.V. Deep soil chiseling / V.V. Trufanov / All-Union Academy of Sciences in the name of Lenin. - M: Agropromizdat, 1989. - 140 p.
17. Plyushev, V.G. Examining the process of deep loosening soil and the choice of optimal parameters of operating body of row-crop cultivator-deep hoer for southern irrigated agricultural zone: Abstract dis. ... cand. sciences / V.G. Plushev. - M, 1974.
18. Sokolova, M. V. Method of deep soil tillage and implements for its implementation / M.V. Sokolova // Science and youth: new ideas and solutions: materials of the VII international. scientific and practical conference of young researchers, Volgograd, May 2013, Part I. - Volgograd: FSBEE HPTVolgo-grad SAU, IPK "Niva", 2013. - P. 151-154.
