Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса и задачи исследований
1.1. Агротехнические и технологические основы совмещения операций предпосевной обработки почвы и внесения удобрений 10
1.2. Способы внесения минеральных удобрений и технологические основы локального размещения их в почве 12
1.3. Конструктивные особенности рабочих органов для локального внесения удобрений 31
1.4. Обзор комбинированных машин, совмещающих операцию внесения удобрений в почву 39
1.5. Экологические аспекты локального размещения удобрений в почве в виде вертикального экрана и совмещения операций внесения удобрений и предпосевной обработки почвы 48
1.6. Выводы. Цель и задачи исследования 51
ГЛАВА II. Теоретические исследования
2.1. Уравнения движения рабочего органа 54
2.2. О показателе кинематического режима работы ротационного органа 57
2.3. Оценка степени скольжения дисков ротационного органа 58
2.4. Исследование процесса взаимодействия ротационного органа с почвой 61
2.4.1. Исследование скорости воздействия точек рабочей поверхности дискового органа на почву 61
2.4.2. Исследование процесса отбрасывания почвы дисковым рабочим органом 62
2.5. Обоснование диаметра дискового рабочего органа 69
2.6. Определение количества тукотранспортирующих лотков 73
2.7. Обоснование размеров кармашек 78
2.8. Определение уравнения движения частиц по тукотранспорти-рующему лотку 81
ГЛАВА III. Программа и методика экспериментальных исследований
А. методика лабораторных исследований
3.1. Цель и программа лабораторных исследований 91
3.2. Методика определения физико-механических свойств почвы 91
3.3. Методика исследований по обоснованию рациональных конструктивных параметров ротационного рабочего органа 92
3.4. Лабораторная экспериментальная установка, измерительные приборы и аппаратура 93
3.5. Методика определения равномерности распределения удобрений по глубине внесения 98
3.6. Методика обработки результатов лабораторных исследований 99
Б. Методика полевых исследований
3.7. Цель и программа полевых исследований 100
3.8. Планирование экспериментальных исследований по обоснованию рациональных параметров ротационного рабочего органа 101
3.9. Методика исследования агротехнических показателей работы рабочего органа и комбинированных машин 103
3.10. Методика энергетической оценки рабочего процесса 106
3.11. Методика обработки результатов полевых исследований 108
3.12. Определение погрешностей измерений и повторности экспериментов 109
ГЛАВА IV. Результаты экспериментальных исследований и их анализ
А. Результаты лабораторных исследований
4.1. Обоснование режущей кромки ротационного рабочего органа 112
4.2. Определение угла установки отражателей и исследование равномерности распределения удобрений по глубине внесения 117
Б. Результаты лабораторно-полевых и полевых исследований
4.3. Технологический процесс предпосевной обработки почвы и локального внесения удобрений в почву с расположением их в виде вертикального экрана 120
4.4. Исследование и обоснование параметров рабочего органа 124
4.5. Оценка энергетических показателей рабочего процесса, выполняемого комбинированными агрегатами 127
4.6. Сравнительные исследования агротехнических показателей работы экспериментальных агрегатов 128
4.7. Исследования влияния концентрированных очагов удобрений на формирование корневых систем растений 132
ГЛАВА V. Оценка технико-экономической эффективности комбинированных агрегатов для предпосевной обработки почвы и локального внесения основной дозы минеральных удобрений с расположением их в почве в виде вертикального экрана
5.1. Результаты производственных испытаний и их анализ 134
5.2. Расчет технико-экономических показателей использования машин с комбинированными рабочими органами 140
Общие выводы по работе 147
Список использованной литературы 150
Приложения 167
- Способы внесения минеральных удобрений и технологические основы локального размещения их в почве
- Оценка степени скольжения дисков ротационного органа
- Лабораторная экспериментальная установка, измерительные приборы и аппаратура
- Исследование и обоснование параметров рабочего органа
Введение к работе
Основой дальнейшего повышения плодородия почв, и следовательно, урожайности сельскохозяйственных культур является повышение эффективности использования применяемых удобрений. За счет внесения их в почву получают около 50 % прибавки урожая. Однако применение минеральных удобрений связано с большими энергетическими затратами, а эффективность их в значительной степени снижается из-за широкого применения примитивных способов их внесения.
Повышение эффективности использования удобрений это, прежде всего, внедрение в производство более совершенных способов и технических средств их внесения с целью удешевления производства и увеличения выхода растениеводческой продукции на единицу туков, улучшения качества, сокращения физических потерь питательных веществ, устранение опасности отрицательного влияния удобрений на окружающую среду.
Эти задачи нельзя решить при существующей технологии разбросного внесения основной массы удобрений, располагающий чрезмерно большой неравномерностью распределения их по площади поля и ограниченным выбором способов заделки в почву (глубоко - плугом или мелко - орудиями предпосевной обработки почвы). Тем более, почвообрабатывающие орудия не имеют агротехнических условий заделки удобрений в почву.
Зарубежная практика, результаты многолетних исследований и производственный опыт многих хозяйств свидетельствуют о целесообразности перехода к более совершенной технологии - внутрипочвенному локальному внесению минеральных удобрений. Внутрипочвенное локальное внесение основных доз минеральных удобрений значительно повышает коэффициент использования питательных элементов. В связи с этим оптимальные дозы удобрений при локальном внесении оказываются на 25...50% ниже, чем при разбросных способах.
Новый способ внесения удобрений имеет большое значение для охраны окружающей среды и является наиболее экологически целесообразным приемом.
Высокий уровень химизации земледелия часто приводит к потерям питательных веществ из удобрений и, в связи с этим, к повышению содержания их в грунтовых водах. Применение относительно невысоких доз удобрений позволяет значительно снизить их расход при сохранении высокого уровня урожайности сельскохозяйственных культур и уменьшить опасность загрязнения окружающей среды.
Кроме этого в почве создаются очаги, где длительное время сохраняются повышенная концентрация питательных веществ, полнее поглощаются растениями. Оптимальная позиционная доступность удобрений для корневой системы сельскохозяйственных культур затрудняет использование питательных веществ сорной растительностью и подавляет ее развитие, улучшая в то же время условия питания для культурных растений. В связи с этим при новом способе внесения удобрений возможно применение более легкой системы защиты растений с невысокими дозами пестицидов.
Значительное место в комплексе приемов экологически сбалансированных технологий занимает рациональное использование водных запасов почвы. Внутрипочвенное локальное внесение удобрений обеспечивает более экономное по сравнению с разбросным, расходование почвенной влаги, что способствует также повышению засухоустойчивости растений.
Одним из условий, обеспечивающих повышение эффективности удобрений при локальном внесении, является то, что в этом случае появляется возможность разместить туки в пределах корнеобитаемого слоя почвы, сблизить удобрения со сферой деятельности корней. Это имеет большое значение в питании растений, так как малоподвижные питательные элементы поглощаются корнями лишь из окружающего их тонкого слоя почвы, равного примерно длине корневых волосков, в то время подвижные - из всей ризосферы.
Поэтому перспективным способом является внутрипочвенное локальное внесение удобрений, где появляется возможность питания растений в соответствии с биологическими потребностями корневой системы и органогенеза их развития.
В настоящее время возрастает и комплексное негативное воздействие на
8 почву мобильных почвообрабатывающе-посевных агрегатов. Технологии возделывания большинства сельскохозяйственных культур, как правило, требует многократных проходов по полю тяжелых тракторов, транспортных средств и другой техники. Только в период предпосевных обработок и сева по влажной почве ходовые системы машин "покрывают" до 80% поверхности поля. Интенсивная обработка почвы с использованием тяжелых орудий и машин ухудшает агрофизические свойства почвы - плотность, воздухопроницаемость, а это приводит к существенному изменению направленности биологических процессов в почве и ее физико-химических свойств. В результате уплотнения уменьшается урожайность на 15...60%, в зависимости от культуры и типа почв, увеличивается плотность пахотного горизонта на 10...40 %, и глубина уплотнения горизонта достигает 40...60 см., ухудшается структура пахотного слоя, уменьшается в 2-5 раза его водопроницаемость, увеличивается испаряемость влаги до 1 мм/га в сутки, увеличиваются на 12...90% энергозатраты при обработке уплотненной почвы, а также количество не усвоенных минеральных удобрений - до 5%. Кроме того, интенсификация сельскохозяйственного производства требует ограничить сроки выполнения операций подготовки почвы и соблюдение оптимальных сроков сева.
Однако более широкое внедрение этого способа в сельскохозяйственное производство сдерживается из-за отсутствия специальной техники, особенно такой, которая позволяет сочетать внутрипочвенное локальное внесение удобрений одновременно с предпосевной обработкой почвы.
Одним из приемов улучшения эффективности минеральных удобрений, особенно азотных является приближение сроков внесения удобрений к активному росту и периоду максимального поглощения растениями, что ограничивает деятельность денитрифицирующих бактерий.
Поэтому важное народнохозяйственное значение имеет разработка комбинированных орудий для предпосевной обработки почвы с одновременным внутрипочвенным локальным внесением минеральных удобрений, которые одновременно позволяют достичь качественной обработки почвы и обеспечить
9 питание растений в соответствии с биологическими потребностями фенологической фазы их развития.
Настоящая работа посвящена изысканию, разработке и обоснованию параметров рабочего органа для совмещения операций предпосевной обработки почвы и локального внесения минеральных удобрений с расположением в почве в виде вертикального экрана, обеспечивающего повышение эффективности вносимых удобрений и урожайности возделываемых культур.
На защиту выносятся следующие научные и практические положения:
Технологический процесс совмещения операций предпосевной обработки почвы и локального внесения минеральных удобрений с размещением их в почве в виде вертикального экрана путем применения агрегатов с комбинированными рабочими органами.
Конструктивно-технологические схемы ротационного рабочего органа для локального внесения минеральных удобрений с размещением их в почве в виде вертикального экрана.
3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по
обоснованию:
кинематических и конструктивных параметров дискового рабочего органа для внесения минеральных удобрений;
конструктивных параметров комбинированных агрегатов с ротационными рабочими органами для совмещения операций.
4. Агротехнические и технико-экономические показатели работы комбинированных машин для предпосевной обработки почвы и локального внесения минеральных удобрений с расположением их в почве в виде вертикального экрана.
По материалам исследований опубликовано 9 научных статей и 1 информационный листок.
Новизна рабочего органа подтверждается авторским свидетельством СССР №1738111 и патентом РФ на изобретение по заявке РФ №2001106846/13 07009) с приоритетом от 13.03.2001 г.
Способы внесения минеральных удобрений и технологические основы локального размещения их в почве
В последние годы в сельском хозяйстве наметились значительные сдвиги в совершенствовании технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Традиционные технологии, предусматривающие выполнение операций с разрывом во времени, начинают уступать технологиям совмещения операций, выполняемым за один проход агрегата. Это позволяет сократить количество проходов агрегата, повысить культуру земледелия, снизить затраты труда и увеличить урожайность возделываемых культур.
В повышении эффективности использования удобрений, особенно азотных, большое значение имеют сроки их внесения. Важно вносить удобрения в такое время, когда растения могут оптимально использовать элементы питания. В сельскохозяйственной практике азотные удобрения под озимые зерновые культуры частично вносят осенью и частично весной в подкормку, под яровые культуры - весной перед посевом. Осеннее внесение удобрений на почвах рекомендуется на том основании, что за осенний период удобрения способствуют разложению пожнивно-корневых остатков после уборки предшествующих культур севооборота. При этом создаются лучшие условия питания последующих культур, а потери азота от вымывания при этом незначительны. Кроме этого, осеннее внесение удобрений снижает напряженность сельскохозяйственных работ в весенний период. Однако при осеннем внесении азотных удобрений возможны значительные газообразные потери азота, так как в осенний период в почве продолжают протекать микробиологические процессы, в том числе и процессы денитрификации азота вносимых удобрений.
Известно, что все процессы превращения вносимых удобрений, особенно азотных тесно связаны с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов, и в первые 20...30 дней после их внесения, пока растения не начнут активно поглощать корневой системой азот, азотные удобрения подвергаются воздействию почвенной микрофлоры, образуя газообразные потери. Один из резервов повышения эффективности азотных удобрений - сокращение потерь, которые в основном обуславливаются процессами биологической денитрификации и в меньшей степени - процессами нитрификации.
Во Всесоюзном научно-исследовательском институте удобрений и аг-ропочвоведения (ВИУА) были проведены комплексные агрохимические и микробиологические исследования по влиянию сроков внесения азотных удобрений на баланс азота. Выяснено, что одним из приемов эффективного использования азотных удобрений является приближение сроков внесения азота к активному росту и периоду максимального поглощения азота растениями, что ограничивает деятельность денитрифицирующих бактерий [134].
В исследованиях научно-производственного объединения Подмосковья доказана наибольшая эффективность локального допосевного внесения минеральных удобрений перед другими способами. Внесение удобрений с осени не изменило характера влияния способов обработки на урожайность пшеницы и ячменя. Допосевное локальное их внесение выровняло урожайность пшеницы по обработкам, а урожайность ячменя на плоскорезной обработке оставалось ниже на 1,9 центнеров с гектара [111].
При сравнении способов применения удобрений следует отметить значительное (в 1,5...2 раза) преимущество локального внесения их перед посевом в сравнении с поверхностным разбрасыванием осенью перед обработкой почвы.
Внесение азотно-фосфорного удобрения осенью под основную обработку почвы повышало содержание нитратов в пахотном слое в среднем на 42%, а внесение их весной локально - в среднем на 70%) [102].
Наиболее эффективным сроком внесения азотных удобрений является начало активного роста растений. При этом повышается коэффициент использования азота удобрений на 10...48%), снижаются газообразные потери на 20...38%. Ранневесеннее внесение азотных удобрений по таломерзлой почве приводит к потерям азота не только в результате промывания почвы талыми водами (7... 17%), но в большей степени за счет высоких газообразных потерь (4...38%) [134].
В связи с вышеизложенным возникает необходимость внесения основных доз минеральных удобрений перед предпосевной культивацией. Однако при разбросном внесении орудия предпосевной обработки не рассчитаны для качественной заделки удобрений в почву. Кроме того, неизбежный технологический разрыв во времени вследствие водной, ветровой эрозии и под действием солнечных лучей сводит на нет изрядное количество внесенных туков, нанося экологический вред окружающей среде и достаточно большой экономический урон землепользователям.
Поэтому наиболее эффективным и перспективным представляется совмещение операций предпосевной обработки почвы с прогрессивными способами внесения удобрений в едином технологическом процессе путем применения комбинированных машин и агрегатов.
Опыт мирового земледелия показывает, что применение минеральных удобрений - одно из основных средств интенсификации сельского хозяйства, повышения его продуктивности. Минеральные удобрения, наряду с органическими, являются решающим фактором роста плодородия почв.
Основным содержанием интенсивной технологии возделывания сельскохозяйственных культур является внедрение в производство более совершенных способов и технических средств внесения удобрений с целью удешевления выхода растениеводческой продукции на единицу туков, улучшения ее качества, сокращение физических потерь питательных веществ, устранение опасности отрицательного влияния удобрений на окружающую среду [126].
Высокий и сбалансированный по основным питательным веществам уровень использования минеральных удобрений, дальнейшее увеличение которого экономически не выгодно, позволяет сосредоточить внимание в ряде стран Европы, США, Японии на проблеме наиболее эффективного их применения в соответствии с принципами не только экономической, но и экологической обоснованности. Задача решается путем расширения ассортимента удобрений, агротехнических приемов по рациональному их использованию [118, 134].
Одним из факторов, ограничивающих эффективность удобрений, является несовершенство способов и технологий их внесения. От выбора способа и срока внесений зависит длительность взаимодействия туков с почвой, меняется объем почвы, с которым соприкасаются удобрения, в разной степени изменяются агрохимические свойства почвы. При неодинаковом распределении и заделке удобрений в различные условия будут поставлены и растения в отношении концентрации питательных веществ и наличия удобрений в зонах распространения корневой системы. Все эти условия в значительной степени влияют на коэффициент использования удобрений и их эффективность.
Оценка степени скольжения дисков ротационного органа
Научными и конструкторскими организациями накоплен значительный опыт по механизации внутрипочвенного внесения минеральных удобрений. Представляет практический интерес изыскания по разработке комбинированных рабочих органов и машин.
Однако все эти разработки носили, в основном, экспериментальный характер и не выходили за рамки опытных моделей и образцов. Кроме того, отсутствие обоснованных агротехнических требований на технологический процесс локально-ленточного и локально-объемного внесения удобрений создавало значительные трудности перед конструкторскими организациями при их разработке.
Целиноградский завод сельхозмашиностроения выпускает культиваторы-плоскорезы-удобрители КПГ-2,2 и ГУН-4, которые предназначены для внутрипочвенного внесения основного удобрения в виде горизонтального экрана одновременно с безотвальной обработкой почвы. На раме машины установлен туковой ящик вместимостью 500 кг с дозаторами и две плоскорежущие лапы. Стойка лапы имеет тукопровод, а в подлаповом пространстве закреплен тукораспределитель. При движении агрегата по полю лапы рыхлят почву, не оборачивая пласт. Удобрения из тукового ящика подаются дозаторами в тукопроводы, туда же поступает струя воздуха от вентилятора. Частицы удобрения, разогнанные воздушным потоком до необходимой скорости, попадают на тукораспределитель, равномерно рассеиваются им в подлаповом пространстве и покрываются почвой, сходящей с рабочей поверхности лапы. Глубина обработки почвы и внесения удобрений регулируется в пределах 15...30 см [22, 90].
Прицепной агрегат конструкции НПО ВИСХОМ АПУ-5 с шириной захвата 4,4 м, который агрегатируется в тяжелых условиях с трактором К-701, совмещает основную обработку с внесением полной дозы удобрений, а также заменяет два агрегата (агрегат АКП-5 и удобритель- плоскорез ГУН-4) и по величине технико-экономических показателей отвечает требованиям интенсификации производства [74].
Замена глубокорыхлителя-удобрителя ГУН-4 целесообразна по ряду причин. Под озимые сельскохозяйственные культуры эффективна мелкая основная обработка на 12...16 см, а не глубокая (20...25 см), на которую рассчитан глубокорыхлитель-удобритель ГУН-4. Последний имеет навесную конструкцию и поэтому вместимость его бункера ограничивается (950 дм - 900 кг удобрений). При такой вместимости требуется частая заправка, что снижает производительность труда. ГУН-4 не обеспечивает за один проход качественной подготовки почвы под посев озимых сельскохозяйственных культур. В то же время доказано, что заделка удобрений на глубину 10... 15 см не менее эффективна, чем на глубину 20...22 см.
Чизель-культиватор-удобритель ЧКУ-4 предназначен для обработки почвы на глубину 12...25 см с одновременным внесением минеральных удобрений под хлопчатник и другие пропашные культуры. Он обеспечивает высев удобрений в дозах до 10 ц/га. Удобрения подаются в туковые сошники, расположенные в заднем ряду рабочих органов с интервалами 40 см [159].
К вышеназванному агрегату среднеазиатским научно-исследовательским институтом механизации и электрификации сельского хозяйства (НИИМЭСХ) предложена новая конструкция сменных туковых сошников. В отличие от обычных такие сошники размещают удобрения не узкими лентами, а полосами шириной 20 см [159].
Прицепная комбинированная машина МКП-4 состоит из бункера для удобрений, туковысевающего аппарата, тукозаделывающих рабочих органов и приспособления для выравнивания и прикатывания почвы. За один проход машина выполняет культивацию на глубину 10...15 см, рыхление, локально-ленточное внесение минеральных удобрений и выравнивание поверхности. Расстояние между лентами 25 см, ширина ленты удобрений 6...8 см, производительность за один час основного времени составляет 3,6 га [119].
Промышленностью до недавнего времени выпускался сменный агрегат АВМ-8 к энергетическому средству ЭСВМ-7 (трактор-шасси на базе Т-150К), который выполнял операцию внутрипочвенного ленточного внесения основной дозы минеральных удобрений. Глубина обработки составляла 8... 15 см, ширина ленты удобрений - 2...4 см, расстояние между лентами - 30 см [119, 194].
Агрегат АВМ-8 с пневмотранспортировкой удобрений к сошникам имел ряд конструктивных, а также технологических недостатков выполнения операций, поэтому в настоящее время он снят с производства.
Стерневая зернотуковая сеялка СЗС-2,1 производительностью 1,1 га в час, способна внести удобрения на глубину до 12 см, как на обработанном поле, так и на стерневых фонах. Одновременно, сеялка выполняет операции предпосевной обработки почвы, посева зерновых, бобовых культур, внутри-почвенного внесения гранулированных удобрений и послепосевного прикатывания.
Сеялка оснащена комбинированными сошниками в виде стрельчатых лап с полой стойкой, которая служит тукосемяпроводом. Удобрения высеиваются широкополосным способом с интервалами между центрами полос 22,8 см. [89, 90].
Идентичная с сеялкой-культиватором СЗС-2,1 Л отличаются от СЗС-2,1 лишь конструкцией рабочих органов и прикатывающих катков. Сошник выполнен трубчатым с культиваторной лапой и рассекателями.
Широкой практикой в СССР и за рубежом была выявлена высокая эффективность стартового (рядкового) способа внесения удобрений, что производится одновременно с посевом. С этих позиций разработаны сеялки-культиваторы СЗС-6, СЗС-12 (взамен СЗС-2,1 + СП-16), отличающиеся одна от другой числом секций и некоторыми сборочными единицами вносят удобрения на меньшую глубину - до 9 сантиметров с такими же интервалами, как и СЗС-2,1.
Сеялки имеют преимущество перед разработанными стерневыми сеялками с централизованным бункером и пневмовысевом СЗС-8, СЗС-14. Прочная рама сеялок-культиваторов СЗС-6 и СЗС-12 позволяет увеличить вместимость семенных ящиков и, следовательно, уменьшить время, необходимое на дозаправку семян и удобрений, что ведет к повышению производительности посева. Сеялки-культиваторы СЗС-6, СЗС-12 в отличие от сеялок-культиваторов СЗС-8, СЗС-14, имея емкость для семян и удобрений на раме почвообрабатывающей части (обеспечивается вертикальная нагрузка около 600 кг/м), могут широко применяться на прямом посеве пожнивных культур, на пересеве озимых на слабоуплотненных почвах. В отличие от комбинированных культиваторов со съемным посевным механизмом и отдельной емкостью для семян и удобрений с пневмовысевом сеялки-культиваторы СЗС-6, СЗС-12, имеющие меньшую ширину захвата секции (2,2 м), хорошо копируют рельеф. Это немаловажно для совмещенных операций культивации и посева [112,113, 115,185].
Лабораторная экспериментальная установка, измерительные приборы и аппаратура
Целью лабораторных исследований является проверка достоверности полученных аналитических зависимостей и теоретических выводов, а также изучение процесса взаимодействия разработанного рабочего органа с почвой для выявления важнейших его закономерностей. На основании поставленных задач и обзора литературных источников были разработаны программа и общая методика исследований. Программой лабораторных исследований были предусмотрены: 1. Определение некоторых физико-механических свойств почвы. 2. Определение влияния скорости поступательного движения рабочего органа на силу сопротивления почвы и энергоемкость рабочего процесса. 3. Определение рациональных углов атаки рабочего органа. 4. Обоснование рациональной формы режущей кромки ротационного рабочего органа. 5. Проверка полученных аналитических зависимостей для определения важнейших конструктивных параметров рабочего органа. 3.2. Методика определения физико-механических свойств почвы При проведении исследований физико-механические свойства почвы определялись согласно ОСТ 70.2.15 - 73 [144].
Для определения влажности и плотности почвы применялся трехкамер-ный цилиндр-бур, объем между отсекателями которого составлял 200 см , аналитические весы ВЛТК-500 и электрический сушильный шкаф с термометром ШСС-80. Твердость почвы определялось твердомером конструкции Ю. Ревякина. Исследование прочностных свойств почвы проводилось на приборе ГГП-30 путем определения сопротивления сдвигу. Образцы почвы были взяты из пахотного слоя на дерново-подзолистых почвах среднего и тяжелого механического состава.
При разработке рабочего органа любой конструкции возникают вопросы, связанные в первую очередь с физико-механическими свойствами обрабатываемой среды.
Относительно быстрое и надежное решение их лежит через теоретический анализ с последующим подтверждением их экспериментальными исследованиями.
В целях сведения к минимуму затрат материалов, времени и рабочей силы и получения надежных результатов, лабораторные исследования были проведены в полевых условиях согласно схемы, представленной выше, с использованием специально разработанных экспериментальных установок.
Лабораторные исследования по обоснованию режущей кромки ротационного рабочего органа проводились в почвенном канале кафедры сельхозмашин Казанского СХИ. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистого механического состава, влажностью в слое 0...20 см 18...20 % и объемной массой 1,05...1,12 г/см . Согласно разработанной программы и с учетом результатов теоретических исследований были изготовлены и исследованы различные формы режущих кромок ротационного органа, наиболее часто применяемые в почвообрабатывающих машинах [94, 115, 124, 138], а именно: трапецеидальная, сплошная (гладкая), треугольная, овальная (волнистая).
Эксперименты проводились по плану согласно таблице 3.1. За основу оценки эффективности принималась коэффициент скольжения диска. Далее для выбранного рабочего органа на различных скоростях поступательного движения определялись оптимальные углы установки дисков, при этом за основу оценки их работы принимались горизонтальные профильные и вертикальные составляющие реакции почвы, производилась проверка правильности теоретических зависимостей, определяющих его важнейшие конструктивные параметры при работе в эксплуатационных режимах.
Завершающим циклом данного этапа исследований было определение влияния роста поступательной скорости рабочего органа на тяговые сопротивление при его различных заглублениях.
Для экспериментального исследования и обоснования формы режущих кромок ротационного органа была разработана и изготовлена лабораторная установка (рис. 3.1), оснащенная системой для тензометрирования.
Установка состоит из прикрепленной к раме тележки почвенного канала тензометрической стойки. На стойку крепится исследуемый рабочий орган. Глубина хода его определяется расположением рамы тележки, которую можно изменять в вертикальной плоскости с помощью штанги с регулировочными отверстиями. Стойка для получения продольных и вертикальных составляющих реакции почвы представляет собой круглую трубу из стали 40 ХН ГОСТ 4543-71, на внешнюю поверхность которой наклеены проволочные тензорезисторы на бумажной основе 2ПКБ-20-200ГВ ГОСТ 21616-76. Место наклейки тензорези-сторов для определения силы сопротивления в направлении движения устанавливалось таким образом, чтобы плоскость проходящая через геометрическую ось стойки и ось симметрии датчиков, была параллельна линии действия измеряемой силы.
Исследование и обоснование параметров рабочего органа
Для комплексной оценки степени совершенства рабочего органа была проведена сравнительная агротехническая оценка его работы. Агротехнические исследования проводились на черноземных почвах среднесуглинистого механического состава колхоза «Чишма» Актанышского района Республики Татарстан и на черноземных почвах среднесуглинистого механического состава колхоза «Урал» Бавлинского района Республики Татарстан. В качестве объекта исследования служили опытные образцы комбинированных почвообраба-тывающе - удобрительных агрегатов на базе серийного противоэрозионного культиватора КПЭ-3,8 и комбинированного агрегата РВК-3,6. Для сравнения агротехнических показателей работы использовался противоэрозийный культиватор КПЭ-3,8 А. Опыты проводились по общепринятой методике согласно ГОСТам и ОСТам [58, 59, 67, 147]. Программа агротехнической оценки работы рабочего органа и машины в целом включала следующие вопросы: а) исследование пространственного размещения экрана и равномерности распределения минеральных удобрений по глубине обрабатываемого слоя почвы; б) исследование динамики и дружности всходов; в) определение урожая зерновых и пропашных культур и исследование его структуры. Окончательная оценка степени совершенства экспериментальной машины производилась сравнением агротехнических показателей ее работы, а также урожайности зерновых и пропашных культур. Исследование пространственного размещения экрана и равномерности распределения удобрений по глубине. С целью установления закономерностей пространственного распределения удобрений в почве в функции от скорости движения агрегата измерили глубину хода, длину зачетного участка и время прохождения рабочим органом, твердость почвы, ее влажность, количество массы гранулированных минеральных удобрений на соответствующих почвенных прослойках.
Ровный горизонтальный участок поля, на котором выполнялись опыты, приводились к соответствующему агротехническому фону. Затем участок поля размечали мелкими маркерными линиями и вешками, отмечая длину зачетного участка, проводили замеры плотности и влажности почвы. Эти параметры определялись по общепринятой методике в трехкратной повторности [45, 67].
Эксперименты проводили при работе агрегата на трех скоростных режимах в трехкратной повторности. Последовательность выполнения каждого эксперимента при соответствующем скоростном режиме агрегата следующая.
Бункер машины заполняли соответствующим количеством гранул минеральных удобрений (диаммонийфосфата). Высевающий аппарат агрегата устанавливали на максимально возможную норму высева. Рабочий орган выставляли на соответствующую глубину. После подачи сигнала тракторист включает передачу, соответствующую необходимому скоростному движению и агрегат начинает перемещаться. За границей зачетного участка рабочие органы выглубляли. Длина зачетного участка - 25 м. Время прохождения агрегата зачетного участка замерялось секундомером, а глубину хода рабочего органа - глубиномером.
Количество гранул минеральных удобрений на соответствующих почвенных прослойках через каждые 3...5 м в трёхкратной повторности. Учитывая их гигроскопичность, измеряли одновременно в нескольких участках в возможно минимальный срок после внесения. Для этого по периметру исследуемого участка 1 х 0,4 м вбивались в почву сквозная коробка из стальных листов шириной 0,05 м, а по углам забивались мерные линейки с рисками с интервалами 0,5 см. Затем, коробка забивалась на глубину 0,02 м. Слой почвы срезали острым лезвием, опираясь на стальные листы и вручную разделяли гранулы минеральных удобрений от почвы. Далее, аналогично вырезали следующий слой почвы и отделяли гранулы через каждые 0,02 м. Разделенные гранулы упаковали в влагонепроницаемые пакеты и нумеровали. По окончании опытов гранулы помещались в электрический сушильный шкаф с термометром ШСС-80 и измерялись аналитическими весами ВЛТК-500.
Исследование динамики всходов. Динамику всходов определяли на учетных площадках размером 0,5 х 0,5 м с момента их появления. Площадки закладывались до появления всходов по диагонали участка каждого варианта опыта. Учет появившихся растений вели ежедневно в одно и то же время. Наблюдения заканчивали, когда количество всходов на учетных площадках повторялось или увеличивалось на одно-два растения. По результатам относительной полевой всхожести, выраженной отношением количества всходов в день учета к количеству всхожих семян, строили графики. По данным динамики всходов определяли энергию прорастания и дружность появления всходов.
