Сельскохозяйственные науки

Красовский В.В.

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Академия биоресурсов и природопользования

Оценка энергетической эффективности использования косилки для скашивания сидератов в междурядьях садов и виноградников

За серийными косилками наблюдается неспособность удовлетворительно скашивать полеглые и примятые стебли. Полеглость стеблей отрицательно влияет на качество скашивания травостоя. Так, при большом угле полеглости α (Рис. 1) стебель находится ниже уровня среза h и ножи не могут осуществить срез растения, что приводит к пропускам. Высота среза l напрямую зависит от угла полеглости α (Рис. 1). Степень полеглости, спутанности и примятости травостоя в междурядьях многолетних насаждений велика, также стебли прикатывается колесами трактора, выполняющего агротехнические операции. Все это обуславливает большое количество нескошенных (частично скошенных) растений. Пропущенные (нескошенные) стебли продолжают свой рост.

Рис. 1 – Схема расположения стеблей при различных углах полеглости α

По агротребованиям траву необходимо скашивать до определенной стадии вегетации. Достижение высоты стебля более 40 см приводит к осложнению скашивания и измельчения, повышается потребление питательных элементов из почвы и увеличивается нагрузка на культурные растения. Сидераты подавляют рост сорняков, а для того, чтобы они сами не стали сорняками, необходимо скашивать их до образования семян [1]. Большое количество пропусков приводит к необходимости повторного прохода косилки, или увеличения количества операций скашивания за сезон, что влечет повышение затрат.

Предлагаемая конструкция косилки-измельчителя (Рис. 2) состоит из рамы, присоединяемой к навесному устройству 1 на опорных колесах. На раме установлен кожух 3 с двумя роторами 5, каждый ротор помещен в кожух в форме улитки 4. Привод рабочих органов механический от ВОМ трактора через карданный вал и систему конических редукторов 2. Рабочие ножи 6 установлены шарнирно и способны отклоняться при встрече с посторонними предметами. Роторы с ножами вращаются в противоположных направлениях, что снижает вибрацию машины и ее занос во время работы. Ножи снабжены лопастями 7. Боковые противорезы исключают забивание рабочих органов скошенными растениями. В кожухе имеются выходные отверстия 8. Навешивание, эксплуатация, обслуживание и текущий ремонт машины осуществляет один человек (тракторист-машинист). Регулируемая система навески машины позволяет проводить скашивание как по оси движения трактора, так и со смещением в любую сторону до 500мм.

Усовершенствованный рабочий орган создает воздушный поток, который поднимает примятые стебли, уменьшая угол полеглости α и высоту среза l (Рис.2), что положительно влияет на качестве кошения в целом.

Технологический процесс происходит следующим образом: при движении агрегата по междурядью, зеленая масса скашивается и благодаря боковым противорезам и неоднократному перерезанию скошенная масса измельчается. При вращении ножей с установленными на них лопатками криволинейной формы возбуждается воздушный поток, который поднимает примятый травостой, способствуя улучшенному качеству кошения, геометрия кожуха направляет воздушный поток в выходное отверстие, выбрасывая измельченную массу в приствольную полосу. Выходные отверстия кожухов роторов направлены в противоположные стороны и позволяют выбрасывать массу в правый и левый ряд соответственно по ходу движения агрегата.

Рис. 2 — Косилка-измельчитель для скашивания травостоя и мульчирования смежных полос

Расчет эффективности предлагаемой технологии с использованием косилки с условной маркой КВР-М для скашивания сидератов в междурядьях садов и виноградников (Рисунок 2) проведен в сравнении с используемой в интенсивном саду ООО «Сады Бахчисарая» косилкой-измельчителем КВР по результатам производственных испытаний 2014 года. Предполагается, что основной эффект должен быть получен от изменения количества получаемой продукции (при мульчировании приствольных полос происходит увеличение урожайности на 8-10 % по сравнению с содержанием их под черным или гербицидным паром [2]).

Одним из критериев, позволяющих достоверно определить затраты сельскохозяйственного производства, не исключая стоимостных показателей, является энергоемкость [3]. Этот показатель наиболее объективен, не зависит от конъюнктуры рынка и характеризует собой технический уровень развития технологий.

Энергетические затраты Е, МДж/га, на выполнение технологического процесса, приходящиеся на единицу площади, определяются по формуле (1) [4]

Е=Е_п + Е₀ +[(Е_Ж + Е_т + Е_м + E₀)/W_эк], (1)

где: Еп - прямые затраты энергии, выраженные расходом топлива, МДж/га;

Е₀ - овеществленные затраты энергии на производство удобрений, ядохимикатов, семян, гербицидов, МДж/га (при выполнении рассматриваемого технологического процесса отсутствуют);

Е_ж - энергетические затраты живого труда, МДж/ч, расходы энергии обслуживающим персоналом, участвующим в технологическом процессе;

Е_т , Е_т и Е₀ - энергоемкость машин, сцепок и энергетических средств в единицу сменного времени, МДж/ч;

W"_0K - эксплуатационная производительность агрегата, га/ч.

За основной критерий энергетической оценки технологий принимают показатель энергетической эффективности - отношение энергии, содержащейся в конечном продукте, к энергии, затраченной на его производство:

R= а_п H/ Е, (2)

где: а_п - энергетический эквивалент продукции, МДж/т, ап =2,09 МДж/т (50 ккал на 100 г);

H - урожайность продукции, т/га. Средняя урожайность в 2014 году в ООО «Сады Бахчисарая» составила 8 т/га;

Е - полные энергетические затраты на выполнение технологического процесса, МДж/га.

Важным показателем сравнения новой и базовой технологий является отношение полных затрат энергии, приходящихся на 1 кг продукции [3,4]:

К=Е/Н, (3)

где H - урожайность продукции при данном технологическом процессе, кг/га.

Таблица 1

Результаты энергетического анализа

Наименование показателей	Единица измерения	Базовый вариант	Новый вариант
Энергетические затраты на выполнение технологического процесса, Е	МДж/га	1904,2	1908,1
Отношение полных затрат энергии на 1 кг продукции	МДж/кг	0,238	0,216
Показатель энергетической эффективности		0,0088	0,0097

Данные сравнения энергетической эффективности рассматриваемых технологий представлены в таблице 1. Их анализ показывает, что энергетические затраты на выполнение технологического процесса при использовании базового варианта косилки несколько ниже, чем у новой, но эффективность косилки для скашивания травы в междурядьях с одновременным мульчированием ею приствольных полос на 9,1 % выше, за счет повышения урожайности продукции. Кроме того, при использовании новой машины на 8,8% снижаются затраты энергии, приходящиеся на единицу продукции. Эффект достигается за счет снижения количества операций скашивания за сезон. Так при использовании новой косилки число технологических операций скашивания травостоя в междурядьях снизилось с 6 до 4 за сезон.

Выводы:

1. Несмотря на то, что энергетические затраты на содержание почвы в интенсивных садах под залужением междурядий при использовании базового варианта косилки несколько ниже, чем у новой, эффективность технологии мульчирования скошенной травой приствольных полос на 9,2% выше, чем у технологии, применяемой в настоящее время.

2. При использовании новой косилки затраты энергии, приходящиеся на единицу продукции, снижаются на 8,9% по сравнению с базовым вариантом.

Литература:

1. http://www.liveinternet.ru/users/tatiana_36/post319157752 [Электронный ресурс].

2. Алиев. Т.Г.-Г. Агробиологическое обоснование применения гербицидов в плодовых и ягодных насаждсниях[Текст]: автореферат на соискание ученой степени доктора с.х. наук./ Алиев Т.Г.-Г. - Мичуринск-наукоград. 2007. - 47 с

3. Догода П. А. Определение удельных совокупных затрат антропогенной энергии на производство винограда / П. А. Догода // Труды Крымской академии наук. - Симферополь : Таврия, 1998. - С. 69-79.

4. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. [Теист] - М., В ИМ, 1995. - 95 с.