Сельское хозяйство / 2. Механизация сельского хозяйства

Д.т.н. Борисенко И.Б., к.т.н. Новиков А.Е.

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия (ВГСХА),

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ), Россия

Энергосбережение при основной обработке почвы

Развитие современной системы основной обработки почвы направлено на сокращение затрат на выполнение полевых работ, восполнение машинно-тракторного парка, улучшение качественных показателей почвы. Почвообрабатывающие орудия с рабочими органами чизельного типа применимы в различных климатических условиях, в том числе для сухого и орошаемого земледелия юга России. Различными специалистами установлено, что чизелевание равнинных и склоновых земель эффективнее традиционной лемешно-отвальной вспашки. Основное преимущество чизелевания почвы состоит в экономии энергоресурсов при её обработке, частичное предотвращение водной и ветровой эрозии на эродированных и склоновых землях, улучшение реологических свойств почвы, повышение плодородия.

Чизельную обработку можно проводить при бóльшем, чем вспашку и плоскорезное рыхление, диапазоне увлажнения осенью. При этом способе весной почва лучше противостоит уплотнению энергонасыщенным тракторам и тяжёлым сельскохозяйственным машинам. Вследствие меньшей энергоёмкости, высокой противоэрозионной эффективности чизельная вспашка незаменима в системе основной обработки почвы.

«Классические» чизели с прямыми или наклонными стойками после рыхления оставляют на поле до 80 % стерни. Ранее считалось, что это одно из главных преимуществ чизелей – это снегозадержание и частично предотвращается водная и ветровая эрозия. Однако надо учесть, что одновременно со стернёй на поле остаются и сорняки. Помимо этого «классические» чизели не способны заделывать в почву различные виды удобрений.

В самой простой интерпретации рабочий орган чизельного орудия – это прямая (рис. 1, а) или наклонная (рис. 1, б) стойки. Последняя снабжена накладным ножом для повышения эффективности резания, вычёсывания и заделки в почву сорняков (по крайней мере, с одной стороны).

Рисунок 1 – Схема рабочих органов чизеля и формируемая им борозда:

М – ширина междуследия; А – расстояние между стойками (); – расстояние между X-образными стойками (); В – ширина углубления борозды, равная ширине долота стойки; h – полная глубина чизелевания; – высота гребней борозды; – глубина углубления после прохождения долота

К простым стойкам можно отнести так называемые X-образные стойки (рис. 1, в), которые смонтированы на раме таким образом, что на виде спереди (или сзади) наклонные части раздваиваются. Благодаря этому стойки размещаются на раме весьма компактно. Количество стоек в одном орудии зависит от тяговых возможностей трактора. Главная особенность чизельного рыхления – гребнистое дно борозды (рис. 2, г), которое в принципе одинаково после прохождения орудий с прямыми, наклонными и X-образными стойками.

Из числа рабочих органов для чизельных орудий наиболее перспективными являются прямая (рис. 2, а) и наклонная стойки с отвалом (рис. 2, б). Режущая часть ножей отделяет и дополнительно рыхлит частично взрыхлённый пласт почвы отвалом и оборачивает её. Оптимальная глубина внедрения отвала во взрыхлённую почву 0,15-0,20 м. На тыльной стороне стойке прокладывают трубку для подачи в почву жидкого удобрения. При необходимости отвал легко демонтируется.

Рисунок 2 – Прямая (а) и наклонная (б) стойки с отвалом: В – ширина долота; b – толщина стойки; 1 – рама орудия; 2 – стойка; 3 – башмак; 4 – долото; 5 – отвал; 6 – пазы для переустановки по высоте отвала; 7 – рамка для крепления отвала; 8 – сменные ножи; I и II – возможные положения отвала

Почвообрабатывающие орудия и обработка почвы – даже в пределах одного региона – требуют не только модернизации, но и адаптации к конкретным условиям.

Пример новейшего модернизированного и адаптированного рабочего органа нашей разработки на основе чизельной стойки с отвалом показан на рис. 3.

Рисунок 3 – Модернизированный чизельно-отвальный рабочий орган:

1 – чизельная стойка; 2 – башмак; 3 – долото; 4 – кронштейны; 5 – отвал; 6 – подрезающие лапки

Рабочий орган характеризуется следующими данными: толщина стойки – 30 мм; ширина долота – 60 мм; долото установлено с наклоном и имеет скос впереди, что обеспечивает оптимальные углы резания и крошения почвы; возможен вариант с шириной долота 30 мм (равной толщине стойки), что «превращает» чизель в щелеватель; максимальная глубина рыхления почвы посредством долота 0,45 м; глубина действия отвала – 0,10-0,15 м, имеется техническая возможность внедрения отвала в почву (за счёт переустановки) на глубину до 0,25 м; глубина подрезания почвы посредством лап – до 0,40 м (с возможностью изменения угла крошения); расчётная максимальная ширина захвата одного рабочего органа (по фронту действия орудия) – 0,40 м, минимальная ширина захвата – 0,35 м.

Результаты приёмочных испытаний новых машинно-тракторных агрегатов показали, что потребная мощность на один чизельно-отвальный рабочий орган в полной комплектации составляет: 20-25 л.с. при агрегатировании орудия с гусеничным трактором и 25-35 л.с. – с колёсным трактором. В частности, при агрегатировании с гусеничным трактором класса 3 (ДТ-75М или ВТ-100) чизельно-отвальное орудие является пятикорпусным – снабжается пятью рабочими органами с общей шириной захвата до 2-х метров, но не менее 1,75 м.

Существенное снижение тягового сопротивления чизельно-отвальных рабочих органов достигается за счёт блокированного резания почвы долотом – без выноса почвенной стружки на дневную поверхность. Вследствие этого происходит разуплотнение и частичное обрушение почвы впереди и по бокам стойки под углами с формированием гребнистого дна борозды. Отвалы, закреплённые на стойках, по ходу орудия переворачивают верхний взрыхлённый слой почвы на глубину 0,15-0,18 м, подрезают и заделывают на ту же глубину остатки стерни и сорняков, органические и минеральные удобрения.

Энергоёмкость и трудоёмкость такой безотвальной мелиоративной вспашки существенно снижается, для чизельных вариантов – даже при полной комплектации рабочих органов – уменьшение удельного расхода моторного топлива составляет 28-33 % при снижении эксплуатационных показателей МТА на 15-40 %. Эффект чизельно-отвальной обработки проявляется и за счёт разуплотнения и улучшения структуры почвы, накопления и длительного удержания почвенной влаги, предотвращения или заметного снижения водной эрозии почвы, повышения её плодородия и, в конечном итоге, увеличения урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур, прежде всего в засушливых условиях.

Особая конструкция нового рабочего органа предопределяет и уменьшение габаритов массы рамы орудия по сравнению с рамой серийного плуга.

Разработанное чизельно-отвальное орудие характеризуется широкими технологическими возможностями (рис. 4):

1) «классическое» чизелевание с формированием гребнистого дна борозды – при отсутствии на стойке отвала и подрезающих лап;

2) чизелевание с полным подрезанием сорняков (и дополнительным крошением верхнего слоя почвы) – при установке подрезающих лап в крайнее верхнее положение;

3) чизелевание с подрезанием внутрипочвенных гребней – при установке лап в крайнее нижнее положение (возможно и промежуточное положение лап);

4) чизелевание с оборотом и дополнительным крошением верхнего (взрыхлённого) слоя почвы на глубину 0,10-0,15 м – при установке отвалов (на рисунке условно показан один отвал);

5) чизелевание с оборотом на разной глубине (и дополнительным крошением) верхнего слоя почвы с формированием на поверхности противоэрозионных гребней – за счёт установки отвалов на разной высоте;

6) комплексная обработка и крошение почвы – с установкой отвалов на глубину 0,10-0,15 м и подрезающих лап в нижнее положение;

7) «классическое» щелевание почвы с установкой стоек на расстоянии м и заменой широкого долота (60 мм) на узкое долото (30 мм), при этом исчезает эффект формирования гребнистого дна борозды;

8) щелевание с полным подрезанием сорняков при расстановке стоек по примеру чизельного орудия, но с узким долотом, и наличием подрезающих лап в крайнем верхнем положении.

Новые рабочие органы чизельного типа при помощи широкого долота приподнимают и изгибают пласт почвы, растягивая его в продольном и поперечном сечениях. Под действием растягивающих усилий происходит интенсивное разрушение внутренних связей между частицами почвы, следствием чего является разуплотнение и частичное обрушение почвы с сохранением по бокам стоек нетронутой почвы в виде гребней. При необходимости гребни срезаются подрезающими лапами.

Рисунок 5 – Примеры использования модернизированного чизельно-отвального орудия (обозначения по тексту)

Разработанное чизельно-отвальное орудие не производит оборот обрабатываемого пласта почвы (осуществляет безотвальное рыхление), не образует, а разрушает «плужную подошву», исключая угнетение корней растений. Последействие такой обработки почвы сохраняется на протяжении трёх лет. В случае установки отвалов на стойках или подрезающих лап происходит дальнейшее крошение, разуплотнение и улучшение структуры верхнего, наиболее плодородного, слоя почвы. Отвалы обеспечивают и заделку в почву удобрений и органики (стерни, сорняков и т.п.).

Литература:

1. Дринча, В.М. Агротехнические аспекты развития почвозащитных технологий: Монография / В.М. Дринча, И.Б. Борисенко, Ю.Н. Плескачёв. – Под. Ред. Кряжкова В.М. – Волгоград: Перемена, 2004. – 145 с.

2. Коршиков, А.А. О глубоком рыхлении почвы / А.А. Коршиков, А.А. Михайлин // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2003. – № 4. – С. 28-30.

3. Новиков, А.Е. Эффективность чизельной обработки почвы при возделывании зернобобовых смесей на капельном орошении / П.И. Кузнецов, В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2009. – № 3. – С. 28-31.

4. Пархоменко, Г.Г. Машины для глубокой обработки почвы в засушливых условиях юга России / Г.Г. Пархоменко, В.Г. Рыков, В.И. Таранин // Техника и оборудование для села. – 2005. – № 9. – С. 15-16.

5. Борисенко И.Б. Комбинированные чизельно-отвальные орудия для основной обработки почвы / В.И. Пындак, И.Б. Борисенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2005. – № 10. – С. 35-36.

6. Ревякин, Е.Л. Чизелевание почвы: состояние, перспективы и проблемы / Е.Л. Ревякин, Т.П. Нино // Техника и оборудование для села. – 2005. – № 11. – С. 18-21; – № 12. – С. 26-29.

7. Труфанов, В.В. Глубокое чизелевание почвы / В.В. Труфанов. – М: Агропромиздат, 1989. – 140 с.