Обоснование параметров орудий для разуплотнения загипсированных почв

В статье приведены результаты экспериментальных исследований по обоснованию рациональных параметров орудия для разуплотнения загипсированных прослоек почвы.

Ключевые слова: гипс, рыхлительный рабочий орган, чизель-рыхлитель, междуследия, тяговое сопротивление.

Results of experimental researches on interpretation of rational parameters of tools for the consolidation of gypsum layers of the ground are given in the article.

Keywords: gypsum, reappearing work- organ, chisel-ripper, interspaces, traction strength.

Главным направлением дальнейшего развития сельского хозяйства является интенсификация сельскохозяйственного производства за счёт повышения урожайности сельскохозяйственных культур при сокращении трудовых затрат на единицу получаемой продукции путем применения прогрессивных приёмов обработки почвы и возделывания сельскохозяйственных культур на базе комплексной механизации и автоматизации процессов сельскохозяйственного производства.

Исследование многих ученых показывают, что традиционные агромелиоративные и технологические приёмы возделывания сельскохозяйственных культур на «трудномелиорируемых» почвах в большинстве случаев не дают ожидаемого эффекта.

Исследованием [1] установлено, что количество гипса в гипсоносных почвах Голодностепской подгорной равнины зависит от гранулометрического состава почвогрунтов и подчиняется закону гамма-распределения.

Интегральные кривые гамма-распределения гипса в зависимости от механического состава и коэффициентов фильтрации гипсовых почвы приведены на рис.1.

Рис. 1. Интегральные кривые гамма-распределения гипса в гипсоносных почвах.

Подборный характер накопления гипса в почвах в зависимости от механического состава во многом объясняется сложением почв, распределением солевых растворов по профилю, пористостью почв и их капиллярными свойствами. Варьирование коэффициентов фильтрации гипсоносных почв подчиняется законам гамма-распределения. Анализ литературных данных показывает, что накопление гипса в почвах приводит к снижению коэффициента фильтрации почвы. Поэтому для улучшения плодородия гипсосодержащих почв необходимо проведение глубокого чизелевания, промывного полива и внесение требуемого количества органических и минеральных удобрений.

Для этой цели в хлопкосеющих хозяйствах применяются различные орудия и приспособления [2]. Однако они не обеспечивают качественной обработки почвы подпахотного слоя.

Следует отметить, что в настоящее время нами разработаны орудия для разуплотнения загипсированных прослоек почв.

Орудия обеспечивают обработку почвы до критической глубины () рыхления рыхлительными лапами, образование почвенной стружки, которая скалывается под углом к горизонту (рис.2).

а) поперечный профиль; б) продольный профиль.

Рис. 2. Воздействие рыхлящего рабочего органа на загипсированную прослойку почвы.

Для обработки загипсированной прослойки почвы, носок рыхлящего рабочего органа для разрушения слоя толщиной  должен перемещаться ниже этого слоя на величину . Врезание на глубину  происходит в блокированных условиях, поэтому загипсированный слой почвы будет подниматься по поверхности рабочего органа, образуя на ней почвенный нарост определённой толщины. Этот нарост может быть столь устойчивым и прочным, что при дальнейшее работе сам разрезает почву. Ввиду меньшего угла трения и меньшей липкости твёрдых загипсированных частиц, этот нарост получается незначительным и им можно пренебречь.

Можно предположить, что не следует стремиться к непрерывному деформированию загипсированного слоя, достаточно ограничиться лишь его разрушением носком рыхлительного рабочего органа при наползании слоя. Для проектирования и обоснования параметров рабочего органа энергосберегающего чизеля-рыхлителя, существенное значение имеет высота стойки рабочих органов от опорной плоскости до нижней плоскости рамы. Минимальную высоту от нижней плоскости рамы до поверхности вспушенной почвы во время работы, с учётом радиуса опорного колеса, можно принять 0,3 м. Высоту стойки рабочих органов можно определить, учитывая условия, при которых исключается забивание рабочих органов орудия почвой и растительными остатками. Ширина захвата почвообрабатывающих машин и орудия должна определяться, исходя из агротехнических и энергетических требований, с учётом конструктивных возможностей. Схемы размещения рабочих органов можно рассматривать (при двухрядной схеме размещения рабочих органов на раме орудия) в последовательном порядке, исходя из свободной зоны деформации почвы под воздействием рыхлительных лап второго ряда так, чтобы зона деформация не достигала стойки переднего ряда (рис. 3).

При работе орудия, рабочие органы должны расставляться на раме орудия с такой шириной междуследия, чтобы зоны распространения деформации почвы с боковых сторон пересекались.

Для проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях, были изготовлены рабочие органы с прямой и криволинейной стойкой, в ходе экспериментов были изучены продольная и боковая деформации, углы продольного и бокового скалывания почвы.

Проведенные экспериментальные исследования показывают, что с увеличением площади взрыхленной зоны, тяговое сопротивление энергосберегающего чизеля-рыхлителя увеличивается, а удельное сопротивление уменьшается (рис. 4).

Рис. 3. Графическое обоснование схемы размещения рабочих органов на раме орудия.

Рис. 4. Тяговое и удельное сопротивление орудия:  — удельное сопротивление;  — общее тяговое сопротивление; ______ — теоретическое; —-------- — экспериментальное.

Рациональные значения параметров и режима работы энергосберегающего чизеля-рыхлителя определены методом математического планирования многофакторного эксперимента. Результаты проведенных экспериментальных исследований показывают, что основными факторами, оказывающими наибольшее влияние на агротехнические и энергетические показатели работы являются: R- радиус кривизны, м; L- вылет стойки, м; по -ширина захвата рабочих органов, м и -скорость движения агрегата, м/c таблица 1.

Таблица 1

Уровни факторов и интервалы их варьирования

Установлено, что при обработке до глубины 0,40 м, при скорости движения орудия 1,65 м/с, в качестве оптимальных параметров для волнообразных рыхлительных рабочих органов можно принять следующие значения: R=0,230 м; L=0,210 м; =0,150 м при угле вхождения рабочего органа =27⁰.

На основании экспериментальных исследований, нами была разработана экспериментальная установка. Образцы экспериментальной установки изготовлены в Акционерном обществе «Бухараремонт». Экспериментальная установка состоит из рамы и установленных в последовательном порядке семи рабочих органов, а также навесного устройства (рис.5).

Рис. 5. Экспериментальное орудие в рабочем процессе.

По результатам проведенных исследований, можно сделать следующие выводы:

-          наличие гипсовой прослойки в подпахотном горизонте отрицательно влияет на урожайность хлопчатника и других сельскохозяйственных культур;

-          разрушение гипсовых прослоек способствует лучшему развитию корневой системы хлопчатника и повышает его урожайности на 6…10 %.

Применение предлагаемого энергосберегающего чизеля-рыхлителя с оптимальными параметрами позволить снизить прямые эксплуатационные затраты на 18,5 % и повысить производительность агрегата на 16,3 %, обеспечивает меньшую энергоёмкость при высоких (в 1,1…1,3 раза) качественных показателях работы.

Литература:

1.         Гафуров Б. М. Обоснование оптимального водного режима глубокораз-рыхленных гипсовых почв голодной степи при орошении хлопчатника. Автореф. дисс. на соискание ученной степ. к.т.н. Т., 1993, с. -27.

2.         Жўраев Ф.Ў. Энергияресурстежамкор чизелли юмшатгични қўллаш техника ва технологияси. //Ўзбекситон Республикаси Фанлар академияси «ФАН» нашриёти. Ташкент 2012. -104 б.