Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Значение хмелеводства для народного хозяйства 10
1.2. Проблема разуплотнения почвы в междурядьях хмельников 14
1.2.1. Основные причины, вызывающие переуплотнения почв и их последствия 14
1.2.2. Значения глубокого рыхления 20
1.2.3. Анализ существующих орудий для глубокой безотвальной обработки почвы 22
1.2.4. Чизельные орудия для основной обработки почвы 25
1.2.5. Орудия для безотвальной обработки почвы с наклонными и криволинейными стойками в поперечной плоскости 30
1.2.6. Итоги аналитического обзора глубокорыхлителей 36
1.3. Цель и задачи исследования 37
2. Теоретическое обоснование конструкционных параметров и режимов работы глубокорыхлителя 38
2.1. Взаимодействие рабочего органа глубокорыхлителя с почвой 38
2.2. Морфологические особенности корневой системы хмеля 54
2.3. Обоснование формы и параметров рабочего органа с зигзаго-образной стойкой 58
2.3.1. Обоснование глубины обработки 58
2.3.2. Обоснование поперечного профиля стойки 59
2.3.3. Обоснование продольного профиля стойки 65
2.3.4. Обоснование высоты рабочего органа 69
2.3.5. Обоснование параметров долота 71
2.3.6. Обоснование параметров наклонных площадок стойки 80
2.4. Расстановка рабочих органов на раме орудия 86
2.5. Выбор скорости движения РОЗС. .92
3. Силовой анализ РОЗС и экспериментального орудия 94
3.1. Определение тягового сопротивления рабочего органа 94
3.2. Определение составляющих тягового сопротивления РОЗС 110
3.2.1. Определение тягового сопротивления верхней вертикальной части стойки и верхней наклонной площадки 110
3.2.2. Определение тягового сопротивления средней наклонной площадки...
3.2.3. Определение тягового сопротивления нижней наклонной площадки 114
3.2.4. Определение тягового сопротивления нижней вертикальной части стойки и долота 116
3.3. Определение точки приложения равнодействующей силы к рабочему органу 117
3.4. Определение тягового сопротивления экспериментального орудия с РОЗС... 121
4. Программа и методика экспериментальных исследований 125
4.1. Программа экспериментальных исследований 125
4.2. Описание конструкции экспериментальной установки 125
4.3. Методика проведения экспериментальных исследований 128
4.3.1. Методика определения состояния почвы в междурядьях хмельников и участка поля 129
4.3.2. Исследование распространения наклонных боковых корней растений хмеля в междурядьях хмельника 131
4.3.3. Исследование состояния почвы до и после обработки экспериментальным рабочим органом и серийным рабочим органом плуга ПЧ-2,5 131
4.3.4. Исследование вспушенности поверхности обработанного участка поля 132
4.3.5. Определение скорости движения и тягового сопротивления на крюке 133
4.4. Методика определения площади сечения деформированной почвы 135
4.5. Планирование многофакторного эксперимента. 137
4.6. Методика обработки экспериментальных данных 138
4.7. Методика определения погрешностей результатов опытов 139
5. Результаты экспериментальных исследований 142
5.1. Основные результаты исследований размещения наклонных корней хмеля в междурядьях хмельника 142
5.2. Результаты исследования твердости почвы в междурядьях хмельника 143
5.3. Основные результаты полевых испытаний экспериментального рабочего органа 145
5.3.1. Результаты первого этапа экспериментальных исследований 145
5.3.2. Результаты второго этапа экспериментальных исследований 149
5.4. Агротехнические показатели работы рабочих органов 153
6. Показатели экономической эффективности 162
Общие выводы 169
Список использованной литературы 172
Приложения. .185
- Основные причины, вызывающие переуплотнения почв и их последствия
- Обоснование поперечного профиля стойки
- Определение точки приложения равнодействующей силы к рабочему органу
- Агротехнические показатели работы рабочих органов
Введение к работе
Основными направлениями реализации Продовольственной программы в Российской Федерации на период до 2005 года и на другие периоды являются пропорциональное и сбалансированное развитие всех отраслей агропромышленного комплекса, их интенсификация, внедрение достижений науки, технического прогресса и передового опыта.
Значительное место в дальнейшем развитии пищевой промышленности принадлежит хмелю. Хмель - ценная сельскохозяйственная культура, шишки хмеля являются незаменимым сырьем для пивоварения. Без применения хмеля не обходится медицинская, парфюмерная и косметическая промышленности.
Основным хмелепроизводящим регионом России является Чувашская Республика [92]. За последние 12 лет (1990 - 2001гг.) 66,8% плодоносящих площадей хмелеплантаций в Российской Федерации приходилось на Чувашию. За это время валовой сбор чувашского хмеля составил 72% российского. В 90-е годы хмелеводство Чувашии претерпело рекордный подъем и небывалый спад производства хмеля.
Кризисные явления последних лет в экономике республики привели к снижению ресурсного обеспечения отрасли и, как следствие, к спаду объема производства хмеля, сокращению площади хмельников почти в 3 раза.
С целью сохранения и развития производственного потенциала, а также обеспечения роста сельскохозяйственной продукции Кабинет Министров Чувашской Республики своим постановлением утвердил целевую программу «Развитие агропромышленного комплекса Чувашской Республики на 2001 -2003 годы» [87]. В свою очередь коллегия Министерства сельского хозяйства Российской Федерации в целях создания необходимых условий для стабилизации и увеличения производства хмеля, перевода хмелевого рынка в легализованный режим функционирования утвердила отраслевую целевую Программу обеспечения устойчивого производства и развития хмеля в
7 Российской Федерации на 2003 - 2005гг. и на период до 2010 года (Программа «Хмель») [92].
В соответствии с Программой «Хмель» предусмотрено довести объем ежегодного производства хмеля в Чувашской Республике к 2005 году до 1,623 тыс. тонн, что составит 84,4% от общего объема производства хмеля в РФ.
В связи с этим планируется расширение производства хмеля на основе дальнейшей интенсификации отрасли: создания и внедрения в производство новых высокоурожайных сортов, современных технологий и технических средств по возделыванию и переработке продукции. В целом на развитие хмеля планируется выделить за период с 2003 по 2005 гг. 530,32 млн. рублей.
Хмель - не только ценная культура, имеющая большое народнохозяйственное значение, но и экономически выгодная, особенно в тех хозяйствах, где применяют научно - обоснованную технологию возделывания и прогрессивную организацию труда. В 70 - 80-е годы прошлого столетия во многих хозяйствах Чувашской Республики хмелеплантации занимали всего 0,3 - 0,6% от площади пашни, а доходы от реализации хмеля перекрывали убытки в растениеводстве и животноводстве вместе взятые. В целом по республике в этот период рентабельность его производства в среднем составила 60%.
Интенсификация отрасли хмелеводства предусматривает максимальную механизацию технологических процессов при производстве и переработке хмеля.
Специфическая особенность технологии возделывания хмеля заключается в том, что в течение сезона проводится до 20.. .30 механизированных операций по уходу, подкормке, борьбе с вредителями [34,72]. При этом движение ходовых устройств используемой мобильной техники приходится на одни и те же площади междурядья хмельника и кратность проходов достигает до 20 и более раз [88].
Известно, что основными технико-экономическими показателями тракторов являются их тягово-сцепные свойства, определяемые конструктивными параметрами ходовой части и физико-механическими
8 свойствами почвы. При взаимодействии движителя трактора с почвой, а также опорных колес сельхозмашин, происходит её деформация, которая остается в виде колеи, т.е. почва уплотняется, что сказывается на урожайности. И.Б. Ревут [113] отмечает, что увеличение или уменьшение объемной массы почвы от оптимальной на ОД-0,3 г/см приводит к снижению урожая на 20-40 %,
С уплотнением почвы: усиливаются эрозионные процессы, за счет снижения инфильтрации; ухудшается аэрация; создаются неблагоприятные условия для развития корневой системы растения; увеличивается энергозатраты на обработку почвы.
Глубина распространения деформации в почве от воздействия ходовых систем машин, как показали отечественные исследования последних лет, значительно превосходит величину пахотного слоя и достигает 0,60...1,20 м и более в зависимости от свойств почвы, массы и тягового усилия трактора, а также числа проходов по одному следу.
Вследствие чрезмерного уплотнения почвы в колее затрудняется равномерное распределение корневой системы по всему междурядью хмельников, в результате чего искусственно сокращается площадь питания растения хмеля.
Культурные растения могут нормально расти и развиваться только при благоприятных физических, химических и биологических условиях. Поэтому содержание почвы в рыхлом состоянии при определенной плотности имеет решающее значение для получения высокого, устойчивого урожая и достижения высокой рентабельности.
Следовательно, проблема разуплотнения почв, в особенности на хмельниках, является актуальной.
Одним из способов поддержания рыхлого состояния в 0,50 м слое почвы междурядий хмельников является глубокая безотвальная обработка почвы.
Выпускаемые нашей промышленностью машины для глубокой безотвальной обработки почвы на хмельниках обеспечивают рыхление почвы на глубину лишь 0,30 м, что недостаточно для устранения остаточных
9 деформаций от ходовых колес трактора и плужной подошвы. Для рыхления почвы на глубину более 0,30 м рекомендуют изготовить щелерезы, представляющие собой стойку и нож, наклонно поставленные по ходу движения орудия [5].
Пока не разработан рабочий орган орудия, позволяющий проводить рыхление почвы с качественным крошением пласта, с минимальным повреждением боковых наклонных корней хмеля и с минимальным нарушением выровненности поверхности поля
Настоящая работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию и обоснованию параметров и режимов работы рабочего органа для глубокой безотвальной обработки почвы в междурядьях хмельника.
На основе анализа существующих орудий для глубокого рыхления почвы, учета специфического строения корневой системы хмеля была выбрана конструкция рабочего органа, защищенная авторским свидетельством на изобретение [1].
Принципиальной особенностью рабочего органа является послойное разрушение пласта почвы долотом и стойкой. Стойка, состоящая из трех косо поставленных наклонных площадок с определенными углами крошения, создает напряженно-деформированное состояние пласта, при котором возможно его разрушение с меньшей энергоемкостью.
Научно-практические результаты исследований, выносимые на защиту:
1. Методика теоретического и экспериментального обоснования
оптимальных параметров и режимов работы рабочего органа с зигзагообразной
стойкой (РОЗС).
2. Графоаналитический метод определения геометрических параметров
наклонной площадки рабочего органа.
Методика определения тягового сопротивления рабочего органа (РОЗС).
Обоснование расстановки РОЗС на раме орудия для обработки почвы на хмельниках с различной шириной междурядий хмеля.
Результаты производственной проверки экспериментального орудия.
Основные причины, вызывающие переуплотнения почв и их последствия
Одним из приемов защиты почвы и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур является увеличение влагопоглощающеи способности почвы путем применения плоскорезной обработки, лункования, вспашки с почвоуглублением или кротованием, щелевания, вертикального мульгирования и глубокого рыхления чизельными и другими орудиями.
Наиболее эффективным способом разуплотнения почвы является глубокое рыхление чизельными орудиями.
Чизелевание - это безотвальная обработка почвы чизельными орудиями с рыхлительными или стрельчатыми лапами, установленными на раме орудия, с недорезом пласта по ширине захвата [130].
При глубокой обработке почвы чизельными или другими орудиями плужная подошва разрушается (см. рис. 1.2эв). В результате создаются благоприятные условия для оптимального водно-воздушного режима. В острозасушливый период корни культурных растений могут проникать глубже (см. рис. 1.2,г) и доставать почвенную влагу из нижних слоев, а при изобилии осадков лишняя влага из верхних слоев почвы может поступать в нижние слои. При этом испарение влаги из верхних слоев почвы резко сокращается, создаются благоприятные соотношения между воздухом и влагой в почве и вместе с тем оптимальные условия для роста культурных растений.
Следовательно, основная задача чизельной обработки почвы - улучшить условия выращивания культур настолько, чтобы все микробиологические процессы в почве, питательный режим возделываемых культур, а также пористость и влажность почвы находились в оптимальной взаимосвязи. Кроме того, в процессе обработки почва разрыхляется после уплотнения, вызванного как природными условиями, так и в результате применения сельскохозяйственной техники. Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, показали, что глубокое чизелевание является эффективным и надежным приемом обработки почвы, позволяет поднять урожайность сельскохозяйственных культур с меньшими затратами труда и средств, чем при обычной отвальной вспашке. Проблемы переуплотнения почв сельскохозяйственной техникой характерны также для многих развитых стран Европы и США [120,129,143]. В Германии рыхление уплотненных почв рекомендуется проводить на глубину 0,7 — 0,8 м с расстоянием между стойками рыхлительных органов 0,8 м. Двукратное рыхление уменьшает твердость почвы в слое 0,3 - 0,8 м с 6,0 -7,0 МПа до 2,5 - 4,5 МПа, обеспечивает увеличение массы корней в слое 0,45 -0,65 м в 1,5 раза. Урожайность повышается на 10...20% [121,149,150]. В поливной зоне США эффективным методом борьбы с засолением считается глубокое рыхление, которое дает прибавку урожая до 10% [153Д55].В Великобритании для борьбы с уплотненными прослойками и "плужной подошвой" широко применяется глубокое рыхление и щелевание на глубину от 0,45 до 0,7 м [151]. Роль глубокого рыхления почвы в междурядьях хмельников огромна. Известно, что многоразовое воздействие ходовой части сельскохозяйственной техники при возделывании хмеля сильно уплотняет почву, что приводит к формированию малообъемной корневой системы. В результате значительная часть питательных веществ для растений недоступна. В опытном хозяйстве «Вересы» в 1982-1985 г.г. были проведены опыты по изучению влияния глубокого рыхления почвы хмельников на рост и продуктивность растений [39]. Почва опытного участка - дерново-подзолистая. Глубокое рыхление почвы осуществляли с помощью щелевателя ЩЛ-000 на разную глубину от 0,35 до 0,60 мис различной периодичностью по годам. Результаты исследования подтвердили эффективность такой обработки. В результате ежегодного рыхления междурядий на глубину 0,55 - 0,60 м влагозапасы в метровом слое были на 250-300 м /га выше, что соответствует одной поливной норме. Технологическая спелость пахотного слоя в ранневесенний период наступала на 5-7 дней раньше. Улучшение физических условий активного слоя при ежегодном рыхлении способствовало формированию более объемной корневой системы. Поскольку основным механизмом корневого питания растения является корневой перехват, то есть питательные вещества поглощаются при проникновении корневой системы в определенный объем почвы, это соответственно сказывается на общей массе и структуре надземной части хмеля. Производственная проверка перспективности ежегодного глубокого рыхления междурядий хмельников на глубину 0,55...0,60 м подтвердила данные, полученные в условиях полевого опыта, - прибавка урожая составила 2.1 ц/га, качество шишек не ухудшилось. Эффективность применения глубокого рыхления почвы отражена в работах [6,34,64,73,74,82,89,99,118,128,133]. В севооборотах могут быть применены различные виды чизелевания (рис. 1.4). Чизелевание на глубину 0,20...0,45 м проводят главным образом при основной обработке почвы, частично заменяя отвальную вспашку лемешными плугами, а безотвальную обработку плоскорезами-глубокорыхлителями, а также при перепашке слитных почв по отвальной зяби весной и при уходе за парами. Кроме того, чизелевание почвы на глубину до 0,45 м может применяться как дополнительная операция в сочетании с отвальной вспашкой или поверхностной обработкой. Чизелевание на глубину 0,60 м и более, как наиболее энергоемкую операцию, проводят периодически один раз в ротацию севооборота на почвах с переуплотненным пахотным горизонтом, а также на тяжелых почвах с поверхностным избыточным переувлажнением. На переуплотненных почвах глубокое чизелевание применяют для снижения плотности сложения и окультирования пахотного слоя; на почвах, подверженных поверхностному переувлажнению, - для сброса влаги из пахотного горизонта в низлежащие слои. Полосное чизелевание проводят на глубину до 0,60 м взамен щелевания для предотвращения стока талых и дождевых вод на склонах. Кроме того, полосное чизелевание (щелевание) применяют для улучшения естественных пастбищ и сенокосов. Поверхностное чизелевание на глубину 0,10-0,16 м выполняют при предпосевной подготовке почвы: обработке паров, обработке почвы после вспашки или дискования; лущении стерни на тяжелых глинистых почвах с повышенной твердостью.
Обоснование поперечного профиля стойки
Возделываемый в производстве хмель относится к виду хмель обыкновенный. Это многолетняя двудомная вьющаяся лиана с однолетними (монокарпи-ческими) побегами. Многолетняя (функционирующая в течение 20 лет и более) у хмеля только подземная часть растения. Надземные органы (вегетативные и генеративные) ежегодно весной отрастают из почек возобновления, за вегетацию проходят весь цикл, а на зиму отмирают.
Особенности развития корневой системы хмеля имеют большое значение для правильного выбора расстановки рабочих органов почвообрабатывающих машин и локального внесения минеральных удобрений. Так, при проведении междурядных обработок необходимо не только обеспечить получение хорошего качества крошения почвы и выровненной поверхности междурядий, но и правильно выбрать ширину зоны обработки и глубину рыхления почвы, минимально повреждая корневую систему хмеля.
Характерной особенностью корневой системы хмеля, как отмечают многие авторы: Александров Н.А. [5], Ефимов А.А. [35], Колесников АЛ. [58], Курса-нов АЛ. [68], Либацкий ЕЛ. [72], Морозов B.C. [83] и Прочев ВЛ. [107], является значительное распространение горизонтальных и боковых корней в междурядьях хмельника.
На рисунке 2.10 показана подземная часть растения хмеля. Горизонтальные корни 2 расположены почти параллельно поверхности почвы (отклонение до 20). Глубина залегания горизонтальных корней зависит от места их формирования, типа почвы, способа закладки хмельника, сорта, возраста растений и др. Горизонтальные корни, образующиеся на главном корневище 3, называют маточными, а на вертикальных корнях 4 — этажными. Горизонтальные корни обладают большой способностью разветвляться, вплоть до седьмого порядка, поэтому густо пронизывают слои почвы. Однако основная масса горизонтальных корней у культурного хмеля размещается в пахотном горизонте.
Наклонные корни 1 растут под углом к горизонту 20,..60 . Они проникают в более глубокие почвенные слои, охватывают большой объем почвы и обеспечивают растения водой и элементами питания.
Главное корневище занимает промежуточное положение между корнями и подземной частью растений хмеля. По своему происхождению корневище представляет видоизмененный разросшийся в земле стебель с расположенными на нем почками и листьями в виде маленьких чешуек. Глубина залегания главного корневища растения составляет 0Д3...0Д8 м [72]. У взрослых растений диаметр главного корневища достигает ОД 5 м. Основные функции главного корневища — сохранение живой меристематическои ткани в течение зимнего периода, что обуславливает продолжение роста подземной части, а также быстрое и раннее образование подземной массы.
В своих исследованиях Прочев В.П. [107] пишет, что хорошо развитое здоровое растение хмеля имеет до десяти и более главных корней, проникающих на глубину 2,5...3 м; разветвление корней в горизонтальном направлении в радиусе от главных корневищ составляет 2,0...2,5 м, а в исследованиях Либацко-го Е.П. [72] отмечено проникновение корневой системы на глубину до 4 м и в ширину до 3 м. Такие же результаты получены Юрьевым В.И. [147] при исследовании корневой системы хмеля, где все технологические операции по возделыванию хмеля выполнялись вручную. Там корневая система хмеля развита сильно, метровый слой почвы пронизан сетью корней хмеля. На рисунке 2.11,а показано расположение наклонных корней хмеля сортов Ранний и Смолистый в хмельниках, где хмель возделывается с преобладанием ручного труда, т.е. с малой механизацией производственных процессов, В этом случае наклонные корни уходят в глубь под малым углом к горизонту.
Распространение боковых корней хмеля сортов Ранний и Смолистый в хмельниках с интенсивной технологией возделывания хмеля показано на рисунке 2.11,6. Юрьев В.И. отмечает, что за счет многократных проходов машинно-тракторных агрегатов за вегетационный период почва в зоне расположения корневой системы сильно уплотняется, вследствие чего основные боковые корни, доходя до критической зоны уплотнения, вынужденно уходят в глубь или растут вдоль ряда под разными углами.
Следовательно, на хмельниках, где хмель возделывается по интенсивной технологии, значительная часть плодородного слоя почвы (из-за переуплотнения) становится недоступной корневой системе хмеля. В этом случае эффективность от применения удобрений заметно снижается, в итоге затраты на единицу продукции хмеля значительно возрастают, а прибавка урожая от применения удобрений незначительна.
Из выше изложенного можно сделать вывод, что для получения стабильных высоких урожаев хмеля необходимо создать нормальные условия для роста и развития корневой системы хмеля. Одной из операций по созданию нормальных условий для развития корневой системы хмеля в технологи и её возделывания является применение глубокой безотвальной обработки почвы с применением рабочих органов РОЗС.
Процесс создания рабочего органа на начальном этапе предусматривает, как правило, анализ агротехнических требований с целью выделения показателей, максимально влияющих на форму рабочей поверхности.
К основным агротехническим требованиям для глубокой безотвальной обработки почвы в междурядьях хмельников относятся: глубина обработки, коэффициент полноты рыхления, крошение почвы и выровненность поверхности междурядий хмельника.
Определение точки приложения равнодействующей силы к рабочему органу
В целом хмельнике состояние почвы по глубине лучше характеризует ее плотность. Определение плотности почвы процесс трудоемкий и продолжительный по времени, поэтому для определения состояния почвы по глубине нами предлагается использовать твердомер Ревякина. Многие исследователи при проведении опытов, связанных с почвообработкой, ограничивались определением лишь твердости почвы, т.к. твердость и плотность почвы находятся в прямой зависимости при постоянной влажности почвы [20,73,99].
Учитывая расположение корневой системы, что изложено выше, твердость почвы в междурядьях хмельника со схемами посадки 2,5x1 м или 3x1 м замерялась с расстояния Lj=0,45 м от ряда растения хмеля с интервалом между замерами 0,10 м до середины междурядий и на глубину /г 0,50 м (рис. 4.4).
Количество точек замера в зависимости от ширины междурядья хмеля L (рис.4.4) определяем по формуле; где п - количество точек замера; L - ширина междурядья хмельника, м; Lj -расстояние от центра ряда до первой точки замера, м. Чтобы исключить влияние корней растения на показания твердомера, выбирали по возможности места, где росли молодые саженцы, посаженные на месте вымерших растений хмеля. Твердомер Ревякина позволяет сделать замеры на глубину до 0,25 м, поэтому замер твердости почвы проводили в два последовательных этапа. На первом этапе замеры твердости проводили в необходимых точках до глубины 0,25 м, а затем снимали слой почвы толщиной 0,25 м. И вторым этапом замеряли твердость почвы с глубины 0,25 м до 0,50 м (рис. 4.5). Численное значение величины твердости почвы определяли по формуле: P hcpql(f;/s , где Р - твердость почвы, мПа; kCP - величина средней ординаты диаграмм твердости, мм; q .масштаб пружины, І-1/мм; s - площадь поперечного сечения плунжера, мм\ Середнюю ординату определяли планиметрированием диаграммы и под-очитывагш по формуле: При проведении лабораторно-полевых испытаний в основу методики определения условий проведения опытов был положен ГОСТ 20915-75 [25]. Участки поля выбирали согласно ОСТ 70.4.1-80 [91] для испытания машин и орудий для глубокой обработки почвы. В ходе опытов согласно ОСТ 70.4.2-80, 70.4.1-80 и ГОСТ 20915-75 замерялись агротехнические показатели: влажность и плотность почвы, глубина обработки, твердость до и после обработки, а также вспушенность обработанного поля. Качество крошения почвы рабочим органом определяли характером перемещения наконечника твердомера Ревякина. Плавное погружение наконечника твердомера в обработанную почву, при заметном снижении сопротивления на погружение, соответствует хорошему крошению почвы. При замере твердости почвы, имеющей крупные не раскрошенные комки, диаграмма твердомера отражает скачкообразное движение наконечника. Глубину обработки, вспушенность, твердость почвы определяли в пяти местах при каждом проходе агрегата. Пробы на влажность и плотность брали в местах, по диагонали участка в пятикратной повторности из слоев 0...0,10 м, 0,10...0,20 м, 0,20...0,30 м, 0,30...0,40 м, 0,40...0,50 м. На рисунке 4.6 показана схема замера твёрдости почвы после прохода агрегата. Надпись «Сторона А» на рисунке соответствует зоне почвы, деформируемой средней наклонной площадкой, а надпись «Сторона Б» - зоне почвы, деформируемой верхней и нижней наклонными площадками. По показаниям твердомера до и после обработки почвы определяли зону деформации почвы и поперечный профиль дна борозды. Для определения вспушенности обработанной почвы экспериментальным и серийным рабочими органами был изготовлен профиломер (рис. 4.7). На деревянной планке 2 просверлены отверстия на расстоянии 0,05 м друг от друга и установлены свободно стержни 3. Планка профиломера 2 устанавливается на двух штырях-стойках 1 на определенной высоте от дневной поверхности необработанного поля. Штыри 133 стойки 1 устанавливались в пяти местах на расстоянии 10 м до прохода агрегата и одновременно являлись ориентиром при управлении агрегатом во время прохода контрольного участка. При установке профиломера обращали особое внимание на касание штырей 3 поверхности поля, для этого использовалось выравнивание поверхности поля в местах установки профиломера.
После прохода агрегата фиксировалось положение штырей относительно планки профиломера. Данные записывались в специальную таблицу, где обязательно фиксировались правая и левая сторона обработанного участка относительно следа рабочего органа. Вспушенность почвы относительно следа рабочего органа равна соответственно среднему значению вспушенности за опыт.
Агротехнические показатели работы рабочих органов
Качество крошения почвы рабочими органами можно проследить при замере твердости почвы обработанного участка. На рисунке 5.10 показаны диаграммы изменения усилия Р при вдавливании в почву наконечника твердомера площадью основания 1 см2 на различных расстояниях от следа рабочих органов. Все четыре диаграммы изменения усилия Р, полученные при исследовании участка, обработанного РОЗС, отличаются плавным изменением силы Р. Следовательно, обработанный слой почвы состоит из мелко разрушенных частиц почвы.
Диаграммы изменения усилия Р при вдавливании в почву наконечника твердомера на участке, обработанном рабочим органом плуга ПЧ-2,5 (рис. 5.10), отличаются скачкообразными движениями. Это свидетельствует о том, что обработанный слой содержит крупные неразрушенные комки почвы.
При обработке почвы на глубину 0,5 м с углом установки РОЗС ро 65 удельная энергоемкость составила в среднем 76 кДж/м3, что на 4% меньше удельной энергоемкости, полученной рабочим органом плуга ПЧ-2,5 (приложение 17). Глыбистость обработанной поверхности участка поля РОЗС меньше на 50% участка поля обработанного рабочим органом плуга ПЧ-2,5. Результаты эксперимента подтвердили правильность теоретических исследований и полученных выражений по определению силовых и энергетических параметров РОЗС (см. рис.5.6 и 5.7). Изменения тягового сопротивления Итяг, удельного тягового сопротивления куд9 потребной тяговой мощности Nmfls и площади сечения деформированной почвы F по теории и эксперименту в целом подчиняются одной закономерности, но по абсолютной величине имеются расхождения в среднем: Е-тяг - до 9%; куд - до 14%; NmHZ - до 9%; F-до 6%. Необходимо отметить две основные причины расхождения теоретических и экспериментальных данных. Первая причина, при аналитическом определении площади сечения деформированной почвы нами сделано допущение, что поперечная линия скалывания почвы проходит по прямой линии под постоянным углом цґ (см. рис. 3.1), а на опыте линия скалывания почвы проходит по кривой второго порядка (см. рис. 5.9). Вторая причина. Непрерывное изменение физико-механических свойств почвы приводит к изменениям величины трения почвы по стали % а также величины внутреннего трения почвы р. В аналитических расчетах значения (р и р взяты постоянными. Оценка согласия опытного распределения теоретических данных в соответствии с ГОСТ 11.006-84 [29] через критерий , показала, что такое расхождение несущественно. Так для графика изменения удельного тягового сопротивления рабочего органа по теории и эксперименту: расчетное значение /мсч 5,64, табличное =7,78 при числе степеней свободы v=4 и вероятность 0,90. Как видно, tfpQC4 $тавя Расчет экономической эффективности произведен для глубокого рыхления хмельника площадью 10 га с междурядьем 2,5 м глубокорыхлителем с двумя рабочими органами РОЗС в агрегате с трактором ДТ-75М. За основу приняты методика, изложенная в книге Российской академии сельскохозяйственных наук [145], и рекомендации работ[81]. Нами для сравнения принята существующая технология возделывания хмеля, при которой рыхление междурядий хмельников осуществляют плугом ПРВМ-ЗХ в агрегате с трактором ДТ-75М на глубину 0,18 - 0,20 м. Годовой экономический эффект за счет влияния комплексных факторов определяется по формуле: где Эс;?-годовой экономический эффект, руб.; Ци, Щ- цена реализации продукции по новому и базовому вариантам, руб. за 1 т; Аи, А#- годовой объем произведенной сельскохозяйственной продукции по новому и базовому вариантам, т; Сн, Се себестоимость производства всей продукции по новому и базовому вариантам, руб. Цена реализации продукции за 1 т в ценах 2003 г. составляет 65000 руб. При определении годового объема производства хмеля по базовому варианту Аб, нами взяты средние показатели урожайности хмеля за последние три года. Средняя урожайность хмеля составляет 6,4 ц/га [92]. Тогда, А 6,4 т. Новая технология возделывания хмеля позволит увеличить урожайность на 1,8 ц/га. Следовательно Ап = 8,2 т. Себестоимость хмеля по базовому варианту с учетом ставки банковского кредита составляет 57439 руб. на 1 га [92]. Себестоимость высокая за счет более высоких расходов на саженцы хмеля для восстановления хмельников. Себестоимость хмеля по новому варианту Сн будет отличаться от базовой Се на величину равной разнице эксплуатационных затрат на выполнение рыхления междурядий хмеля по старой технологии и новой. И тогда себестоимость Сн выражается зависимостью: где Зэи - эксплуатационные затраты по новому варианту, руб.; Зэб - эксплуатационные затраты по базовому варианту, руб. Эксплуатационные затраты на выполнение рыхления междурядий хмеля рассчитываем по машинно-тракторному агрегату в целом. Затраты на эксплуатацию каждой машины определяем по формуле:
