Библиографическое описание:

Джабборов Н. И., Максимов Д. А., Устроев А. А., Захаров А. М. Оценка качества работы многооперационных рабочих органов универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата // Молодой ученый. — 2016. — №22. — С. 29-35.



В статье приведены результаты экспериментальных исследований по определению и оценке показателей качества работы многооперационных рабочих органов для разуплотнения дернового слоя без оборота пласта на глубину до 10–15 см, сепарации верхнего слоя почвы (поверхностного рыхления с отделением сорных растений и их корневищ от почвы), вырывания с поверхности поля сорных растений и дискования почвы (при необходимости). При установке угла атаки рабочих органов в пределах 0–5º рабочий орган выполняет операцию уплотнения верхнего слоя на легко и среднесуглинистых почвах.

Ключевые слова: обработка почвы, многооперационный рабочий орган, качества обработки, степень рыхления почвы, глубина обработки, степень уничтожения сорняков

Выбор способа и технических средств обработки почвы определяется агроклиматическими особенностями зоны земледелия, состоянием растительного покрова, типом почвы, ее гранулометрическим составом и другими агрофизическими свойствами.

Система обработки почвы включает состав, последовательность и сроки проведения конкретных приемов рыхления или уплотнения почвы, технологию их выполнения, которые определяют в большей мере физико-химические свойства почвы, ее микробиологическую активность.

Обработка почвы должна быть подчинена решению главной задачи — обеспечению культурных растений водой, воздухом, элементами питания, рациональному использованию потенциального плодородия почвы. С помощью различных приемов обработки почвы вносятся удобрения, создаются условия для нормального прорастания семян, ведется уход за посевами в период вегетации возделываемых культур, борьба с вредителями, болезнями и сорняками. Любой конкретный прием обработки почвы должен быть строго целенаправлен, а их комплекс и технология выполнения в данных конкретных условиях должны обеспечивать нужное изменение определенных качественных параметров почвы, на которых он применяется.

Совмещение или замена операций с помощью комбинированных машин (агрегатов) является перспективным направлением совершенствования технологических процессов обработки почвы. Эффект от совмещения операций заключается в повышении производительности труда, снижении энергоемкости технологических процессов и стоимости продукции, сокращении обслуживающего персонала и числа проходов агрегатов по полю.

В Федеральном государственном бюджетном научном учреждении Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ФГБНУ ИАЭП) были разработаны и изготовлены экспериментальные образцы многооперационного рабочего органа для обработки почвы [3].

Экспериментальные образцы многооперационного рабочего органа при проведении настоящих исследований были установлены на дополнительной раме универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата УКПА-2,4 [1], разработанного ранее в ФГБНУ ИАЭП в 2010–2015 гг.

Рабочий орган [3] предназначен для разуплотнения дернового слоя без оборота пласта на глубину до 10–15 см, сепарации верхнего слоя почвы (поверхностного рыхления с отделением сорных растений и их корневищ от почвы), вырывания с поверхности поля сорных растений и дискования почвы (при снятии кольца). При установке угла атаки рабочих органов в пределах 0–5о рабочий орган выполняет операцию уплотнения верхнего слоя на легко и среднесуглинистых почвах.

Многооперационный рабочий орган для обработки почвы выполнен в виде кольца в форме усеченного конуса, закрепленного посредством пяти кронштейнов на стандартном вырезном сферическом диске (рисунки 1 и 2).

Рис. 1. Многооперационный рабочий орган: 1 — кольцо, 2 — сферический диск, 3 — кронштейн крепления

Подробное обоснование конструктивно-технологических параметров и функциональные особенности многооперационного рабочего органа изложены в работах [2, 4, 5].

Экспериментальные исследования проводились на полях опытного хозяйства ФГБНУ ИАЭП (ранее ЛПООС) в сентябре 2016 года. Общий вид поля до обработки представлен на рисунке 3.

Условия проведения экспериментальных исследований:

– температура воздуха — 12,9 оС;

– облачность значительная (70 %);

– атмосферное давление — 761 мм. рт. ст.;

– влажность воздуха — 70 %;

– ветер северо-восточный — 1 м/с;

– средняя длина гона — 400 м;

– засоренность камнями — 0,005 шт/м2;

– средний размер камней — 350 мм;

– тип почвы — дерново-подзолистый, среднесуглинистый на моренном суглинке;

– рельеф — 1–2о.

Рису. 2. Общий вид экспериментального образца многооперационного рабочего органа

Рис. 3. Общий вид поля до обработки почвообрабатывающим агрегатом МТЗ-920+УКПА-2,4 с новыми многооперационными рабочими органами

Конструкция агрегата позволяет регулировать угол атаки рабочих органов в пределах от 0 до 25о.

Глубина обработки почвы регулируется изменением угла атаки рабочих органов. Чем больше угол атаки рабочих органов, тем больше глубина обработки почвы.

В соответствии с программой и методикой исследований проведены измерения твердости почвы (пенетрометром DICKEY — John), количества сорных растений до и после обработки, влажности почвы, гребнистость поверхности поля, степени рыхления, глубины обработки почвы.

Средние значения твердости почвы на разных горизонтах приведены в таблице 1.

Таблица 1

Средние значения твердости почвы на разных горизонтах

Глубина взятия проб, см

Твердость, фунт-сила на кв. дюйм, Ibs

(по английской системе мер)

Твердость почвы, кг/см2

(по технической системе мер)

Твердость почвы, МПа

(по метрической системе мер)

0–10

10,22

0,71

0,071

10–20

15,12

1,03

0,103

Экспериментальные данные были обработаны по методике, изложенной в работе [6].

Обработка данных показала, что среднее значение твердости почвы в горизонте 0–10 см составлял 0,71 кг/см2, а в горизонте 10–20 см — 1,03 кг/см2. Среднее значение количества сорных растений на 1 кв. метр составляло n = 88,16 шт. Влажность почвы в горизонте 0–10 см составляла W=19,60 %, а в горизонте 10–20 см — W=23,2 %. Выровненность (гребнистость) поля составляла — 8,78 см.

Экспериментальные данные, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о том, что при увеличении угла атаки многооперационных рабочих органов от 16о до 25о, степень уничтожения сорных растений увеличивается от 92,43 до 99,24 %.

Таблица 2

Степень уничтожения сорняков от угла атаки рабочих органов почвообрабатывающего агрегата ирасчетная формула для ее определения

п/п

Угол атаки рабочих органов , º

Степень уничтожения сорняков ,%

Расчетная формула

1

16

92,43

2

20

97,50

3

25

99,24

Закономерность изменения степени уничтожения сорных растений от угла атаки рабочих органов описывается эмпирической зависимостью, приведенной в таблице 2.

Эмпирическая зависимость (таблица 2) выражает собой закономерность изменения степени уничтожения сорных растений и справедлива в диапазоне изменения угла атаки рабочих органов и скорости движения почвообрабатывающего агрегата .

На рисунке 4 показана графическая зависимость степени уничтожения сорняков от угла атаки рабочих органов почвообрабатывающего агрегата с многооперационными рабочими органами.

Рис. 4. Зависимость степени уничтожения сорняков от угла атаки рабочих органов почвообрабатывающего агрегата с многооперационными рабочими органами

В результате математической обработки экспериментальных данных были получены зависимости степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата при угле атаки рабочих органов , и (таблицы 3–5).

Таблица 3

Степень рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата ирасчетная формула для ее определения (угол атаки рабочих органов )

п/п

Скорость движения , м/с

Степень рыхления почвы Ко,%

Расчетная формула

1

1,92

81,0

2

2,63

82,33

3

3,57

83,0

Так, в диапазоне изменения скорости движения почвообрабатывающего агрегата от 1,92 до 3,57 м/с, при установке угла атаки рабочих органов , среднее значение степени рыхления почвы увеличилось от 81 до 83 % (таблица 3). Закономерность степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата описывается эмпирической зависимостью (таблица 3), справедливой в диапазоне рабочих скоростей .

На рисунке 5 представлена графическая зависимость степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата (при установке угла атаки рабочих органов ).

Таблица 4

Степень рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата ирасчетная формула для ее определения (угол атаки рабочих органов )

п/п

Скорость движения , м/с

Степень рыхления почвы Ко,%

Расчетная формула

1

1,85

85,33

2

2,17

85,66

3

2,78

84,17

При установке угла атаки рабочих органов , с повышением рабочей скорости движения почвообрабатывающего агрегата от 1,85 до 2,78 м/с, степень рыхления почвы увеличилось от 85,33 до 85,66 % (при ), а при дальнейшем увеличении скорости до степень рыхления почвы уменьшилось до 84,17 %. Эмпирическая зависимость степени рыхления почвы, справедливая в диапазоне рабочих скоростей от 1,85 до 2,78 м/с, приведена в таблице 4.

Рис. 5. Зависимость степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата (угол атаки рабочих органов )

На рисунке 6 показана зависимость степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата и расчетная формула для ее определения (при установке угла атаки рабочих органов ).

Рис. 6. Зависимость степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата (угол атаки рабочих органов )

Таблица 5

Степень рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата ирасчетная формула для ее определения (угол атаки рабочих органов )

п/п

Скорость движения , м/с

Степень рыхления почвы Ко,%

Расчетная формула

1

1,85

86,33

2

2,78

90,0

3

3,12

87,33

При установке угла атаки рабочих органов , с повышением рабочей скорости движения почвообрабатывающего агрегата от 1,85 до 3,12 м/с, степень рыхления почвы увеличилось от 86,33 до 90,0 % (при ), а при дальнейшем увеличении скорости до степень рыхления почвы уменьшилось до 87,33 % (таблица 5). При этом закономерность изменения степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата описывается эмпирической зависимостью, которая приведена в таблице 5.

На рисунке 7 показана зависимость степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата и расчетная формула для ее определения (при установке угла атаки рабочих органов ).

Рис. 7. Зависимость степени рыхления почвы от скорости движения почвообрабатывающего агрегата (угол атаки рабочих органов )

В результате математической обработки экспериментальных данных методом аппроксимации с помощью интерполяционной формулы Лагранжа получены эмпирические зависимости (таблицы 3–8).

Полученные зависимости позволяют рассчитывать средние значения степени уничтожения сорных растений и рыхления почвы в пределах ограничений наложенных условиями проведенных экспериментов.

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что показатели качества работы многооперационных рабочих органов соответствуют установленным агротехническим требованиям и нормам, предъявляемым к технологическим операциям обработки почвы.

Рассмотренные закономерности изменения агротехнических показателей связаны с наиболее полным математическим описанием исследуемого процесса и будут использованы при обосновании оптимальных режимов работы новых многооперационных рабочих органов в составе почвообрабатывающих агрегатов.

Литература:

  1. Джабборов Н. И., Добринов А. В., Лобанов А. В., Федькин Д. С., Евсеева С. П. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат. Патент РФ на полезную модель № 130473. 2013.
  2. Джабборов Н. И., Добринов А. В. Проблемы восстановления запущенных земель в Северо-Западном регионе России и пути их решения / Международный агроэкологический форум 21–23 мая 2013 г. Санкт-Петербург. Том 1. С. 90–96.
  3. Джабборов Н. И., Ожегов Н. М., Добринов А. В., Федькин Д. С. Рабочий орган для обработки почвы. Патент РФ на полезную модель № 154915.
  4. Добринов А. В., Джабборов Н. И. Разработать исходные требования на почвообрабатывающий агрегат на основе изучения особенностей процесса механизированного восстановления необрабатываемых земель в условиях повышенного увлажнения. /ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. Отчет о НИР за 2013 г. № госрегистрации 01201255893. — 72 с.
  5. Джабборов Н. И., Федькин Д. С. Обоснование конструктивно-технологических параметров рабочего органа для поверхностной обработки почвы /Сборник научных статей. Таджикский аграрный университет им. Ш. Шотемур. Материалы международной научно-практической конференции на тему «Инновация — основа развития сельского хозяйства», посвященная 20-летию Конституции Республики Таджикистан 01 ноября 2014 года, Душанбе, 2014. С. 71–74.
  6. Валге А. М., Джабборов Н. И., Эвиев В. А. Основы статистической обработки экспериментальных данных при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства с примерами на STATGRAPHICS и EXCEL /главный редактор А. М. Валге; Калмыцкий государственный университет. Санкт-Петербург-Элиста, 2015. — 140 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle