CC BY
15
сельского хозяйства
УДК 631.316.022
С. В. Ляшенко, В. В. Падалка, М. В. Чумак
ТОРСИОННО-УДАРНЫЙ ЩЕЛЕВАТЕЛЬ ПОЧВЫ ДЛЯ ПРИУСАДЕБНЫХ УЧАСТКОВ
ПОЛТАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ, УКРАИНА
S. V. Liashenko, V. V. Padalka, M. V. Chumak TORSION AND SHOCK CHAPPER OF THE SOIL FOR PERSONAL PLOTS POLTAVA STATE AGRARIAN ACADEMY, UKRAINE
Аннотация. Приусадебное земледелие является значительным подспорьем в производстве сельскохозяйственной продукции для обеспечения продуктами питания населения страны. Постоянно повторяющиеся обработки почвы приводят к её неравномерному переуплотнению в разных слоях, нарушается водный и воздушный баланс. Предложено орудие для улучшения поверхностного слоя, проведены основные технические расчеты для его агрегатирования с энергетическими машинами малой механизации.
Ключевые слова: приусадебный участок, почва, воздушно-водный баланс, щелеватель, малая механизация.
Summary. Homestead agriculture is considerable help in production of agricultural production for providing with food of the population of the country. Constantly repeating processings of the soil lead to its uneven reconsolidation in different layers, the water and air balance is broken. The tool for surface layer improvement is offered, the main technical calculations for its connection with power machines of small-scale mechanization are carried out.
Keywords: personal plot, soil, aero-aquatic balance, chapper, small-scale mechanization.
Сергей Васильевич Ляшенко
Sergey Vasilyevich Lyashenko кандидат технических наук
Вячеслав Викторович Падалка
Vyacheslav Viktorovich Padalka
кандидат технических наук, доцент
Е-mail: slava1974@ukr.net
Марина Васильевна Чумак
Marina Vasilyevna
Chumak
магистрант
Введение. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур возможно за счет увеличения в осенне-зимний период количества накопленной в почве влаги, (в горизонте ниже уровня корневой системы растений), а также междурядного рыхления почвы в период активной вегетации растений. Существующие технологии обработки почвы приусадебных участков не позволяют накапливать влагу в необходимом количестве и сохранять ее во время вегетации растений. Предложено техническое решение проблемы с помощью средств малой механизации, которые оснащены торсионно-ударным рабочим органом с активным воздействием на почву и имеют улучшенные энергетические показатели.
За последнее время климатические условия на территории Украины и Полтавской области, в частности, существенно изменились в сторону повышения среднегодовой температуры. Подтверждением этого являются малоснежные зимы и жаркие иссушающие летние периоды, во время которых температура воздуха достигает в отдельных регионах об-
ласти +350С. Как следствие, хозяева приусадебных участков сталкиваются с проблемой недостаточного увлажнения почвы, что непосредственно влияет на урожайность районированных сельскохозяйственных культур. Одним из решений проблемы является искусственный полив, негативным последствием которого является переуплотнение поверхности почвы, образование корки на ее поверхности, а также интенсивное испарение (до 40 % влаги) в первые 15-30 минут после полива, что ведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Использование средств малой механизации (мотоблоков, мотокультиваторов), которые комплектуются фрезами, приводит к образованию уплотненного подпочвенного слоя. В результате этого ухудшается проникновение влаги в нижние почвенные горизонты, в почве нарушается водно-воздушный баланс и ухудшается среда жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому накопление влаги в зимние и весенние периоды в верхнем плодородном слое, а также ее сохранение на протяжении всего периода вегетации сельскохозяйственных культур, рацио-
60
Научный журнал
Вестник Курганской ГСХА
нальное ее использование, остается основной проблемой владельцев приусадебных участков.
Методика. В последнее время внимание научной общественности привлекает проблема переуплотнения почвы. Работы ведутся в направлении безотвальной её обработки с целью разрушения подпочвенного уплотненного слоя. Такие технологические операции направлены на экономию энергетических и трудовых ресурсов, улучшение физико-механических свойств почвы.
Изучив результаты научных исследований известных ученых, в частности академиков И. И. Артоболевского [1], В. О. Желиговского, П. М. Василенко [2], докторов технических наук О. В. Верняе-ва, Л. Ф. Бабицкого, И. М. Панова, П. П. Карпуши, Г. О. Рябцева, М. В. Краснощокова и многих других, нами предложена конструкционная схема [3] торсионно-ударного щелевателя почвы (рисунок).
Торсионно-ударный щелеватель почвы состоит из рамы 1. На ней в вертикальной плоскости под углом 300 к горизонту в направлении движения рабочего орудия установлены правый 2 и левый 3 взаимозаменяемые ножи. Они изготовлены в зеркальном отображении относительно оси вращения. Также в своей верхней и нижней части они имеют рыхлители 4. При этом нижние части ножей смещены от вертикали на угол 30 один относительно другого. Ножи имеют возможность ограниченно ко -лебаться относительно горизонтальной оси 5, перемещение режущей кромки при этом может достигать 0,05 м. При прикосновении с ограничителем происходит удар. Пружинным элементом коле -бательной системы является торсионный вал 6, закрепленный на раме с помощью держателей 7. Уси -лие торсионного вала регулируется рычагом 8 (неподвижно закреплен на средней части торсиона) за счет перемещения гайки 9 по винту 10.
1 - рама; 2 - правый нож; 3 - левый нож; 4 - рыхлитель; 5 - ограничители колебательного движения; 6 - торсионный вал; 7 - держатель торсиона; 8 - рычаг; 9 - гайка; 10 - винт, 11 - ось вращения, 12 - энергетическая машина.
Рисунок - Схема предложенного торсионно-ударного щелевателя почвы
Анализ экспериментальных исследований показал, что в условиях опыта процесс нарезания щелей в почве имеет функциональную закономерность:
Р = 24875,00 ■ Н + 240,00 ■ V -1388,74, [Н]
где Р - тяговое сопротивление торсионно-ударного щелевателя;
Н - глубина обработки почвы ( Н = 0,09...0,35м);
V - скорость движения энергетического агрегата ( V = 0,1...0,3м).
с
Результаты. Преимущества конструкции -безотвальная обработка почвы; эффективное уничтожение уплотненного подпочвенного слоя; увели-
сельского хозяйства
чение накопления влаги в щелях, которые возникают вследствие ударного воздействия на почву; возможность загрузить энергетический агрегат до 80 % мощности при снижении тягового сопротивления до 18 % в сравнении с прототипом [7].
К недостаткам можно отнести:
1) повышенная вибрация, которая поступает на энергетический агрегат и работника во время выполнения технологической операции;
2) нарушение стабильности движения по глубине обработки почвы.
Полевые исследования показали, что при увеличении сопротивления почвы интенсивность колебаний повышается (за счет срабатывания торсионного вала). Таким образом, происходит автоматическое настраивание ножей торсионно-ударного щелевателя на необходимый режим работы в зависимости от сопротивления почвы и ее состава. В период повышения сопротивления почвы, нож отклоняется в сторону, противоположную направлению движения, одновременно закручивая торсионный вал, который накапливает в это время потенциальную энергию. В определенной фазе накопленная потенциальная энергия превышает силу сопротивления почвы, нож возвращается в исходное положение и своими сферическими выступами ударяется об выступы на раме. Освобождая при этом потенциальную энергию, которая передается на рыхлитель, создавая в почве скол впереди идущего ножа. Волна напряжений в почве распространяется от левого и правого ножей щелевателя, и, отражаясь от границ блока почвы, направлена в его середину. При наложении отраженных волн возникают напряжения, которые превышают предел прочности почвы, что вызывает возникновения многочисленных трещин.
Трещины, возникшие вследствие активного воздействия на почву, позволяют накапливать достаточно влаги, улучшают циркуляцию воздуха, тем са-
мым способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Выводы. Теоретический и экспериментальный анализ предложенной конструкции торсионно-ударного щелевателя показал его преимущества в сравнении с существующими аналогами.
Рабочий процесс торсионно-ударного щелевате-ля наиболее точно отвечает известным законам деформации почвы.
Полевые испытания показали, что энергетические затраты предложенного щелевателя в сравнении с прототипом снижаются на 15-18 %.
Доказано, что при эффективной глубине нарезания щелей Н = 0,09...0,35м, скорости движения V = 0,1...0,3м /с , тяговое сопротивление торсионно-ударного щелевателя составит Р = 874,00... 7390,00Н и даст возможность загрузить мобильный энергетический агрегат до 80 % его мощности.
Предполагается, что на картофельных участках использование торсионно-ударного щелевате-ля в осенний период, а также в период междурядной обработки на приусадебных участках, трудовые затраты снизятся до 25 %, а предложенная технология возделывания способствует повышению урожайности этой культуры до 20 % в сравнении с традиционной.
Список литературы
1 Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1988. - 639 с.
2 Василенко П. М. Теория движения частиц по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин. - Киев: УАСХН, 1960. - 284 с.
3 Пат. Украша, А01В 39/00. Торсюнно-ударний розпушувач грунту / С.В. Ляшенко (Украша). - № 61579; заявл. 12.12.10; опубл. 25.07.11, Бюл.
№ 14. - С. 31.
