Сельское хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства

К.т.н. Пикмуллин Г. В., к.т.н. Булгариев Г. Г., Мухаметшин И. С.

Казанский государственный аграрный университет, Россия

Комбинированное почвообрабатывающее орудие

для минимальной обработки почвы

с ротационными рыхлителями

Традиционная обработка почвы с применением отвального плуга требует больших ресурсо- и энергозатрат, а в условиях постоянно растущих цен становится практически нецелесообразной и невыгодной. Кроме того, многократные проходы сельскохозяйственной техники, а также регулярная обработка почвы отвальными плугами провоцирует возникновение уплотненного слоя ниже пахотного горизонта, что ухудшает способность почвы накапливать влагу [1, 2].

В связи с этим в последнее время все большее внимание уделяется минимальной обработке почвы вплоть до ее полного исключения (нулевая обработка). Применение минимальной обработки резко сокращает затраты энергии, труда и времени, кроме того снижая вредное влияние механической обработки на структуру почвы. Учитывая эти факты, основательное исследование параметров рабочих органов орудий (машин) минимальной (поверхностной) обработки почвы представляет как теоретический, так и практический интерес.

Существующие серийно выпускаемые машины не в состоянии в полной мере обеспечить создание мелкого комковатого мульчированного поверхностного слоя, гарантирующего стабильный тепловой и водовоздушный режим для семян и растений; массовое вычесывание всходов сорняков в стадии их развития; возможность предпосевной обработки почвы при влажности ее до 40%; ресурсосбережение по агротехническим срокам и энергетическим затратам; достижение высокой степени выравненности поля и существенного снижения тягового сопротивления [3].

Принимая во внимание недостатки существующих комбинированных культиваторов, в Казанском ГАУ разработан и изготовлен комбинированный стерневой культиватор, оснащенный новыми плоскорежущими рабочими органами, а также ротационными рыхлителями, выполненными в виде турбодисков. Рыхлители размещены двухследно и кинематически связаны между собой. Такое конструктивное исполнение исключает недостатки существующих культиваторов и позволяет более качественно обрабатывать почву [4].

Конструктивная схема культиватора (рисунок 1) представляет собой серийный культиватор КПЭ-3,8, который содержит раму, выполненную в виде поперечного бруса и двух секций – верхней и нижней. Секции шарнирно установлены на брусе и связаны с ним посредством гидроцилиндра. На секции смонтированы рабочие органы с механизмом регулирования их положения по высоте. На секции установлены два ряда ротационных рыхлителей. Для регулирования положения рыхлителей по высоте механизм снабжен пружинными элементами и регулировочными отверстиями. Рыхлители выполнены в виде турбодисков, свободно установленных на оси со ступицами, на каждый из которых закреплена пружина кручения и регулятор ее жесткости. Пружина, расположенная со стороны наружного торца одного из крайних дисков, соединена с осью. С целью упрощения конструкции и снижения металлоёмкости свободный конец каждой из пружин прикреплен к ступице смежного диска, а ступица второго крайнего диска соединена посредством пружин кручения с осью.

Рисунок 1 – Комбинированный стерневой культиватор

Рабочий орган культиватора (рисунок 2) содержит стойку 1, закрепленную на ней универсальную лапу 2, режущие кромки 3 с зубьями 4. Рабочая поверхность лапы имеет подрезающую 5 и рыхлящую 6 части и выполнена в виде плавного сопряжения участков логарифмической спирали. Режущая кромка лапы 2 имеет выпуклый контур 7 логарифмической кривой, причём передняя кромка 8 каждого зуба имеет прямолинейную форму, и размещены под углом скользящего резания к продольной оси лапы и с перекрытием в поперечном направлении передней кромки расположенного впереди зуба, а тыльная кромка 9 каждого зуба выполнена прямолинейной и расположена перпендикулярно к касательной, соответствующей точке контура 7. Такое исполнение рабочего органа обеспечивает процесс резания пласта почвы со скольжением, что снижает тяговое сопротивление при сохранении качества обработки [4, 5, 6].

Рисунок 2 – Рабочий орган культиватора: а) вид сбоку; б) вид сверху

Работа комбинированного орудия происходит следующим образом. При движении данного культиватора, лапы обрабатывают почву на установленную глубину, а рыхлители частично рыхлят её на глубину заделки семян, а именно при работе культиватора по обрабатываемой площади, лапы подрезают пласт почвы режущей частью выступов (зубьев), выполненной по логарифмической кривой выпуклостью вниз. Под действием выступов, зоны, деформации которых смыкаются, разрываются связи почвы в межвыступовом пространстве. Почвенный пласт поступает на волнистую крошащую поверхность лапы, где под действием знакопеременных поперечных и продольных усилий интенсивно крошится с просыпанием мелких частиц почвы на дно борозды. Вырезы в крошащей части лапы способствуют быстрому сходу почвы с лапы.

Рыхлители вращаются за счет силы трения, возникающего при сцеплении с почвой и дном борозды, обрабатывают верхний слой, выравнивают его в продольном и поперечном направлении и одновременно осуществляют рыхление.

Разработанное техническое решение наряду с невысокими энергетическим затратами позволяет получить поверхность обработанной почвы, имеющую высокую однородность почвенных комков, что обеспечивает создание оптимальных условий для развития и роста сельскохозяйственных растений.

Литература

1. Мухаметшин И. С., Валиев А. Р. Совершенствование орудий для основной комбинированной обработки почвы // Аграрная наука XXI века. Актуальные исследования и перспективы: Труды международной научно-практической конференции. – Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2015. – С. 71–77.

2. Мухаметшин И. С., Валиев А. Р. Анализ агротехнических способов предупреждения деградации почв // Научное сопровождение агропромышленного комплекса: теория, практика, перспективы: Материалы международной научно-практической конференции Института механизации и технического сервиса. – Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2015. – С. 253–258.

3. Вилде А. А. Комбинированные почвообрабатывающие машины / А. А. Вилде, А. Х. Цесниекс, У. Э. Моритис и др. – Л.: Агропромиздат, 1986.

4. Пикмуллин Г. В. Разработка и обоснование параметров рабочих органов культиватора для предпосевной обработки почвы: Автореф. дис. к.т.н.: 05.20.01. / Г. В. Пикмуллин. – Чебоксары, 2011.

5. Пикмуллин Г. В. Методика проектирования формы рабочего органа культиватора для предпосевной обработки почвы / Г. В. Пикмуллин, Г. Г. Булгариев // Вестник Казанского ГАУ. – 2011. – №1. – С. 107–109.

6. Пикмуллин Г. В., Мухаметшин И. С. К выбору формы и параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин // «Nastolení moderní vědy –2014»; Materiály X mezinárodní vědecko-praktická conference, 27.09.2014–05.10.2014. – Praha: Publishing house Education and Science s.r.o., 2014. – Str. 53–55.