Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1 Характеристика основных приемов и технологий улучшения естественных кормовых угодий 10
1.2 Обзор технических средств для улучшения естественных кормовых угодий 18
1.3 Влияние глубины заделки семян сельскохозяйственных культур на их урожайность 30
1.4 Цель и задачи исследований 40
2 Теоретические исследования рабочего процесса фрезерного сошника 42
2.1 Динамические процессы фрезерного сошника 42
2.2 Совершенствование конструктивно - технологической схемы фрезерного сошника комбинированной сеялки для полосного посева семян трав в дернину 45
2.3 Теоретические выражения, определяющие область оптимальных установочных параметров щитка - делителя при работе комбинированной дернинной сеялки 49
3 Программа, методика исследований и оборудование
3.1 Задачи и программа экспериментальных исследований 59
3.2 Лабораторно - полевая установка 62
3.3 Методика определения основных свойств почвы 65
3.4 Методика определения связности дернины 69
3.5 Методика определения распределения потока почвы на погонный метр и гранулометрического состава по высоте кожуха фрезерной секции позади рабочих элементов 70
3.6 Методика определения влияния конструктивно установочных параметров щитка - делителя на глубину заделки семян трав t в дернину 74
4 Результаты экспериментальных исследований 78
4.1 Исследование сравнительных характеристик работы экспериментального фрезерного сошника с различными рабочими органами 78
4.1.1 Влияние линейной скорости комбинированной дернинной сеялки на массу почвы в приёмных ячейках многоуровневой ловушки 78
4.1.2 Влияние линейной скорости комбинированной дернинной сеялки на степень крошения почвы 89
4.2 Определение рациональных параметров и режимов работы экспериментального фрезерного сошника 97
4.2.1 Выбор факторов и критериев оптимизации 97
4.2.2 Определение рациональных параметров и режимов работы фрезерного сошника со щитком - делителем комбинированной сеялки 99
4.2.3 Влияние конструктивных параметров на массу почвы на одном метре обработанной полосы Q »
4.2.4 Влияние конструктивных параметров на коэффициент вариации глубины заделки семян i()6"
трав
4.3 Результаты влияния линейной скорости движения комбинированной дернинной сеялки и глубины обработки полос на равномерность заделки семян трав в дернине.. 114
5 Технико - экономическая эффективность использования комбинированной дернинной сеялки 118
5.1 Сравнительные исследования агротехнических показателей работы семейства сеялок СДК с различными видами фрезерных сошников 118
5.2 Экономическая эффективность использования комбинированной сеялки с экспериментальными рабочими органами. 122
Общие выводы 129
Литература
- Обзор технических средств для улучшения естественных кормовых угодий
- Совершенствование конструктивно - технологической схемы фрезерного сошника комбинированной сеялки для полосного посева семян трав в дернину
- Методика определения основных свойств почвы
- Влияние линейной скорости комбинированной дернинной сеялки на степень крошения почвы
Введение к работе
Актуальность темы. Непременным условием ускоренного социально -экономического развития нашей страны должно стать дальнейшее укрепление и повышение эффективности агропромышленного комплекса Предстоит завершить перевод сельского хозяйства на индустриальную основу, повсеместно внедрить научные системы ведения хозяйства, улучшить использование и повысить плодородие земли, добиться значительного роста урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства, укрепить кормовую базу, обеспечить устойчивость сельскохозяйственного производства
Естественные сенокосы и пастбища представляют собой важнейший резерв в укреплении кормовой базы животноводства и требуют существенного повышения продуктивности, в том числе и за счет формирования и поддержания на них научно обоснованных фитоценозов
Успешная реализация мероприятий по уходу за дерниной этих угодий возможна при наличии необходимых средств механизации с соответствующими рабочими органами Такими рабочими органами являются фрезы Они имеют как неоспоримое превосходство над другими рабочими органами для технологии посева семян трав и внесения минеральных удобрений в дернину сенокосов и пастбищ, так и недостатки большую энергоемкость, неудовлетворительное выполнение некоторых агротехнических процессов В связи с этим разработка и совершенствование рабочих органов комбинированной сеялки для посева семян трав в дернину сенокосов и пастбищ является актуальной
Работа выполнена в соответствии с планом научно - исследовательских работ ФГУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия», номер государственной регистрации 01 2 006 - 09891 - плана НИР Академии на 2006 -2010 гг
Цель исследований. Восстановление и повышение продуктивности естественных кормовых угодий путем повышения качества посева семян трав комбинированной сеялкой в дернину сенокосов и пастбищ
Объект исследования. Комбинированная сеялка для прямого полосного посева семян трав в дернину лугов и пастбищ с усовершенствованными рабочими органами
Методы исследований. При выполнении работы использовались серийно выпускаемые и вновь разработанные технические средства для механизации технологических процессов и разработанные экспериментальные установки, методы и средства анализа физико-механических свойств дернины сенокосов и пастбищ, рекомендуемые ГОСТами и предложенные вновь, методы планирования экспериментов с обработкой данных на ПЭВМ
Научная новизна. Предложена конструктивно - технологическая схема комбинированной сеялки с фрезерными сошниками для прямого полосного посева семян трав в дернину со щитком - делителем и с многоуровневой ловушкой, новизна которой подтверждена патентами РФ на изобретения № 2283564, № 2283565, № 2283566, № 2310310 Получены математические зависимости, позволяющие определять перемещение, скорость и ускорение частиц почвы при дви-
жении по поверхности ножа фрезы, место схода частиц почвы с поверхности ножа и области разделения почвы для постановки щитка - делителя, соударения и отражения частицы почвы от внутренней поверхности кожуха фрезерной секции
Практическая значимость. Разработана конструктивно - технологическая схема комбинированной сеялки с фрезерными сошниками со щитком-делителем и с многоуровневой ловушкой, определены оптимальные конструктивно - технологические параметры щитка-делителя
Реализация результатов исследований. Разработанная комбинированная сеялка для прямого полосного посева семян трав в дернину с усовершенствованными рабочими органами внедрена в ОНО «Кировская лугоболотная опытная станция»
Материалы исследований и описания разработанных установок используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА», «Чувашская ГСХА» и аграрно-технологическом институте ГОУ ВПО «Марийский государственный университет» Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях Вятской государственной сельскохозяйственной академии 51-ая научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета «Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики» (Киров, 2004 г), 52-ая научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета «Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики», посвященная 75 - летию Вятской государственной сельскохозяйственной академии (Киров, 2005 г), 53-я научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета «Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики» (Киров, 2006 г), 1-я Всероссийская научно-практическая конференция «Наука-Технология-Ресурсосбережение» и 54-ая научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава и аспирантов инженерного факультета «Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики», посвященная 55-летию инженерного факультета (Киров 2007 г ), на научно-практической конференции «Совершенствование технологий и средств механизации производства продукции растениеводства и животноводства» НИИСХ Северо-Востока имени Н В Рудницкого (Киров, 2006 г.), на ежегодных научно-практических конференциях ОНО «Кировская лугоболотная опытная станция» (п Юбилейный, Оричевского района Кировской области 2005 2007 гг), на 10 Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», посвященная 120-летию академика В.П Мосолова (Йошкар-Ола, 2008 г), на 5-й городской конференции аспирантов и соискателей (Киров, 2005 г.).
Защищаемые положения:
- конструктивно - технологические схемы комбинированной сеялки для прямого полосного посева семян трав в дернину с усовершенствованными фре-
зерными сошниками, оборудованными щитком-делителем и многоуровневой ловушкой,
аналитические зависимости, описывающие движение частиц почвы при фрезеровании;
результаты экспериментальных исследований работы комбинированной сеялки для прямого полосного посева семян трав в дернину с усовершенствованными фрезерными сошниками, оборудованными щитком - делителем и многоуровневой ловушкой,
экономическая эффективность использования усовершенствованных рабочих органов комбинированной сеялки для прямого полосного посева семян трав в дернину
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 14 публикациях, в том числе в одной статье в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Минобразования и науки РФ (Тракторы и сельскохозяйственные машины) и в 4 патентах РФ на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 124 наименований и приложений Работа содержит 196 страниц, включает 143 страницы основного текста, 48 рисунков, 12 таблиц и 7 приложений
Обзор технических средств для улучшения естественных кормовых угодий
Важнейшими преимуществами улучшения лугов при минимальной обработке являются возможность быстрого включения обновленных угодий в систему использования, лучшая сохранность почвенной влаги, высокая экономическая эффективность.
Положительные результаты по посеву трав в дернину природных лугов были получены в опытах Всероссийского института кормов, ВИМ, НИИСХ Северо — Востока имени Н.В. Рудницкого, Башкирского НИИСХ, Казахского НИИ лугопастбищного хозяйства и других научно-исследовательских учреждений в разных природно-климатических зонах [55, 120, 103, 117].
В зарубежной литературе по луговодству в качестве синонима термина «минимальная обработка дернины» часто применяют термин «прямой посев» (direct drilling) [54]. Он включает в себя три самостоятельных технологических процесса: сплошное перезалужение сенокоса или пастбища; улучшение путем полосного посева; посев трав по стерне зерновых культур (обычно в севообороте).
На затопляемых пойменных сенокосах в целях защиты почвы от водной эрозии нельзя проводить сплошную обработку дернины. В этом случае более целесообразна полосная обработка с одновременным посевом семян трав [45, 112].
Подсев трав называют по-разному: «подсевом в травостой», «непосредственным высевом», «поверхностным подсевом», «бороздным севом», «прямым посевом». Все эти термины относятся к методу высева семян трав при частичном повреждении существующей растительности. Успех посева зависит, прежде всего, от способности проростков укореняться в условиях конкуренции со старой дерниной в отношении света, питательных веществ и влаги.
Для осуществления операции посева у нас в стране и за- рубежом используются различные способы, удовлетворяющие в большей или меньшей мере агротехническим требованиям. В хозяйствах страны еще нередко посев семян лугопастбищных трав производят вразброс различного рода сеялками, а также приспособленными для этого разбрасывателями удобрений с последующей заделкой семян катками или боронами. Разновидностью разбросного способа посева является гидропосев на пастбищах и авиационный подсев на пойменных лугах, однако они не дают возможность повысить урожай трав в тот же год [89]. Однако, разбросной способ посева в необработанную дернину без заделки семян не дает желаемого результата из-за низкой доли прорастаемых семян. Часто ростки высеянных семян трав оказываются неконкурентоспособными в борьбе с существующей растительностью. Эффективность этого способа может быть повышена высевом семян трав не на поверхность луга, а в узкие бороздки, прорезанные в дернине [31].
В Белорусской сельскохозяйственной академии под руководством К.К. Курловича на протяжении ряда лет успешно ведутся работы, сочетающие полосную фрезерную обработку дернины с посевом семян лугопастбищных трав [21].
Для повышения продуктивности такыров Институт пустынь Академии наук Туркменской республики предложил способ полосного их улучшения путем нарезания полос шириной 0,5 м через каждые 10 м и посев в них травосмесей [62].
Одним из существенных недостатков предложенных способов является то, что для их осуществления требуются значительные энергозатраты на нарезание полос (борозд).
В Английской научно - исследовательской организации по сорным растениям разработан способ бороздкового посева семян злаковых и бобовых многолетних трав, суть которого заключается в том, что семена трав и удобрения высевают в прорезанную в дернине до минеральной почвы бороздку шириной 0,025 м и глубиной до 0,040 м. При этом способе полоска дернины удаляется из бороздки, а кромки бороздки обрабатываются гербицидами лентой шириной 0,070 м [114, 116]. Недостатком данного способа является то, что вырезанные полоски дернины остаются на поверхности пастбищ, что затрудняет выполнение других работ текущего ухода за пастбищами, а применение гербицидов вызывает опасность отравления животных.
В Англии, Голландии, Болгарии, США проведены опыты, включающие посев трав сплошным способом в дернину, обработанную контактными гербицидами [19]. Недостатком способа сплошного применения гербицидов является использование сильнодействующих ядохимикатов, нарушающих экологию среды, а также проведение дополнительных работ, связанных с удалением высохшей дернины.
Улучшенный метод создания хороших травостоев в США заключается в использовании ленточного высева семян. В большинстве штатов рекомендуется хотя бы часть минеральных удобрений заделывать лентой ниже семян, отделяя их тонким слоем почвы. Этот метод позволяет предохранить семена от ожога удобрениями и расширяет их дозу внесения [66].
В Новой Зеландии и ряде других стран высевают семена трав в ленту почвы, разрыхленную рабочим органом чизельного типа [53]. Недостатком этого способа является то, что при разрыхлении почвы вырываются комья дернины, поверхность пастбища получается неровной, что затрудняет другие работы текущего ухода за пастбищами.
Во Франции посев бобовых и злаковых трав проводят рано весной, обычно в сочетании с осенней или весенней обработкой улучшаемого травостоя глифосатом (5 л/га) или паракватом (6 л/га). Перед посевом проводят рыхление почвы на глубину 0,05...0,06 м. Посев проводят обычно бобово - злаковыми травосмесями [52].
В Шотландском институте механизации сельского хозяйства разработан способ ленточного посева трав в травостой многолетних сенокосов и пастбищ. Его осуществляют следующим образом: проводится полосная обработка почвы фрезой, затем высеваются семена трав при сохранении 2/3 площади травостоя. Преимущество данного- посева заключается в быстром введении в травостой бобового компонента. Затраты на данный способ по сравнению с коренным залужением сокращаются почти в три раза. Скашивание и стравливание трав проводят в год посева. Рост урожайности при осеннем сроке посева составляет 30%, при весеннем -достигает 80% по сравнению с неулучшенными угодьями [52].
Анализ результатов исследований отечественных и зарубежных ученых позволяет заключить, что поверхностное улучшение малопродуктивных и малоценных в кормовом отношении травостоев в большинстве случаев необходимо и эффективно [13].
Полосной посев бобовых и бобово - злаковых трав способствует значительному улучшению видового состава травостоя, качества корма, продуктивности пастбищ и сенокосов. Образующийся в результате азотфиксации биологический азот по действию на урожай и качество корма равноценен применению 100...200 кг/га минерального азота. Это обуславливает значительную экономию дефицитных минеральных удобрений при сохранении объемов сбора полноценного белка [122].
Огромное влияние на продуктивность естественных кормовых угодий оказывает недостаток влаги в отдельные фазы развития многолетних трав, вызванный неравномерным распределением осадков. Даже в районах с достаточным увлажнением почти ежегодно бывают 3...4 бездождевых периода длительностью по 10...20 дней. Поэтому для нормального роста и развития трав требуется, кроме всего прочего, орошение [16].
Совершенствование конструктивно - технологической схемы фрезерного сошника комбинированной сеялки для полосного посева семян трав в дернину
Внедрение ножа фрезы в почву и движение частицы почвы по его поверхности- Движение частиц почвы по поверхности ножа фрезы рассмотрено вработах [46; 47, 109]. Оказывается, что сила нормального давления ;со стороны ножа остаётся почти постоянной во времящвижения, частицы по ножу и доля в, ней от силы.тяжести несущественна (при со 20 рад/с):. Выражения, рассмотренные в данных работах позволяют лишь определить направление траектории = движения частицы при малых углах а 20 , и позволяют, в конечном итоге, определить, что режущую кромку ножа, для улучшения: схода почвы,,следует выполнять перпендикулярно траекториям движения частиц. Сход частицы почвы с поверхности ножа и свободный ее полет. Траектория движения частиц почвы под действием ножей фрезы зависит от формы и размеров рабочих органов, угла резания ножей, режима фрезерования, состава, влажности и задернелости почвы, размера и формы почвенной стружки и т.д.
Чтобы определить связь некоторых параметров, влияющих на силу сопротивления отбрасыванию частиц почвы, принимались следующие допущения: - элемент почвенной стружки после отрезания при сходе с рабочего органа движется с абсолютной скоростью, равной скорости ножей, и переносной поступательной скоростью фрезы; - движение рассматриваемого элемента почвы не зависит от движения соседних элементов. Установить аналитически действительную траекторию почвенной стружки очень сложно.
На основе проведенных исследований учёными НИИСХ Северо-Востока можно утверждать, что траектория движения частиц почвы до соударения с кожухом имеет прямолинейный характер. Она в большей мере зависит от начальной скорости V полета и в меньшей мере - от скорости Ve витания частиц почвы.
Соударение и отражение частицы почвы от внутренней поверхности кожуха фрезы. На основании исследований [65, 111, 102] можно принять, что скорость отбрасывания почвенных частиц близка к окружной скорости периферийной точки лезвия рабочего органа,- действием неударных сил (таких, как сила тяжести) за время удара можно пренебречь.
Свободный полет частицы почвы до падения на поверхность обработанной полосы. На частицу, движущуюся к дневной поверхности луга после соударения с кожухом, действует сила тяжести, направленная вниз, сила сопротивления воздуха, направленная противоположно скорости частицы. После проведенных теоретических изысканий можно утверждать, что траекто 45 рий движения частиц почвы после соударения с кожухом имеют криволинейную зависимость.
Уплотнение почвы в обработанных полосах прикатывающими катками. После измельчения фрезой луговая дернина будет иметь небольшую плотность, а высеянные семена трав не смогут нормально развиваться. Обработанную в полосах почву уплотняют прикатывающими катками до значений 0,9...1,1 г/см3 [24].
Таким образом, последовательное рассмотрение этапов движения частицы почвы при работе фрезерного сошника комбинированной сеялки для посева семян трав в дернину позволяет определить область теоретической работы, для описать рабочего процесса модернизированного фрезерного сошника, и обоснованно подойти к выбору основных параметров и режимов работы.
Основной частью сеялки является сошник, который подготавливает почву к посеву, локально вносит минеральные удобрения, осуществляет посев семян трав и прикатывание. Сошник должен обеспечить требуемые агротехнические и технологические параметры, адаптированной для условий Евро - Северо - Востока Российской Федерации схемы посева.
Наиболее значимо, для роста и развития семян трав, при работе сеялки семейства СДК, является соответствие глубины заделки семян трав агротехническим требованиям. Она определяется характером улучшаемого травостоя, его густотой, мощностью, связностью и другими физико - механическими свойствами дернины. Для условий пойменного луга, расположенного в Центральной зоне Кировской области, по данным НИИСХ Северо - Востока имени Н.В. Рудницкого [94], рекомендуемая глубина заделки семян трав в дернине составляет 2...3 см, для семян злаковых и большинства бобовых кльтур.
Таким образом, фрезерный сошник комбинированной дернинной сеялки при полосном посеве семян трав, для работы в условиях Северо - Восточного региона РФ, должен осуществлять подготовку полосы почвы в массиве дернины к посеву, внесение стартовой дозы минеральных удобрений, посев на глубину 2...3 см и послепосевное прикатывание за один проход агрегата с соблюдением следующих агротребований: - почвообрабатывающие рабочие органы машины должны осуществлять рыхление дернины твердостью до 3 МПа на глубину до 0,08 м [21, 24, 38]; - полное подрезание, измельчение и заделку сорняков, при этом комков почвы размерами менее 0,01 м должно быть не менее 50%, от 0,010...0,025 м - не менее 30% и более 0,025 м не больше 15% [22, 29, 99]; - при внесении минеральных удобрений неравномерность их высева не должна превышать 10% [78, 99]; - высев семян с неравномерностью для семян трав не более 5% при средней неравномерности высева между отдельными высевающими аппаратами не более 7% [78]; - обеспечивать равномерность распределения семян и удобрений в бороздках. Отклонения от заданной нормы высева трав не должны превышать 4%, гранулированных минеральных удобрений - 10%. Средняя неравномерность высева семян трав каждым сошником не должна превышать 8% [89]; - допускается отклонение от оптимальной глубины не более 15% [89]; - отклонение от установленной ширины междурядий не должно превышать 0,010 м, а стыковых междурядий - 0,025 м [89]; - после прикатывания почва должна быть выровнена и уплотнена при отсутствии комков более 0,03 м [99];
Методика определения основных свойств почвы
Масса болотной почвы в третьем и четвёртом уровнях изменяется незначительно, при увеличении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 3,75 км/ч, по причине отсутствия частиц торфяной почвы от 10 до 30 мм. Масса дерново-подзолистой почвы в третьем и четвёртом уровнях изменяется следующим образом: при повышении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 2,45 км/ч происходит увеличение массы почвы с 0,88 до 2,07 кг/м в третьем уровне, и с 0,82 до 1,57 кг/м в четвёртом уровне, за счёт увеличения количества частиц почвы размером 10...30 мм и более. Дальнейшее увеличение поступательной скорости агрегата Vp от 2,45 до 3,75 км/ч приводит к уменьшению массы в данных уровнях (в третьем уровне с 2,07 до 1,3 кг/м, в четвёртом уровне с 1,57 до 1,01 кг/м ), по причине перемещение частиц с высоким коэффициентом парусности и маленькой массой в другие уровни с увеличением поступательной скорости агрегата Vp.
Анализируя представленные на рисунке 4.2 зависимости изменения массы почвы на одном метре профрезерованной полосы в приёмных ячейках многоуровневой ловушки (р,кг/м) от показателя линейной скорости движения комбинированной дернинной сеялки {Vp) и типа почвы, для двухдискового фрезерного рабочего органа, можно отметить, что на первом уровне, при увеличении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 3,75 км/ч, происходит уменьшение массы болотной почвы с 9,3 до 8,31 кг/м. Это объясняется тем, что при повышении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 3,75 км/ч, как и при работе дисковой фрезы с двусторонним расположением Г -образных ножей, наблюдается явление "выталкивание" дисковой фрезы из монолита дернины, вызванное высокой степенью задернения, характеризуемое увеличением "волнистости", неровности дна борозды. Однако по сравнению с дисковой фрезой с двусторонним расположением Г - образных но 82 жей, у двухдискового фрезерного рабочего органа данное уменьшение массы торфяной почвы имеет менее выраженный характер (дисковая фреза с двусторонним расположением Г - образных ножей уменьшение с 7,97 до 5,33 кг/м, двухдисковый фрезерный рабочий орган уменьшение с 9,3 до 8,31 кг/м). Это связано в первую очередь с тем, что в плоскости обрабатываемой полосы работает в два раза большее количество ножей, чем у фрезы с L и Г -образными ножами, поэтому подача на нож и толщина стружки в два раза меньше. Увеличение массы дерново-подзолистой почвы (с 8,44 до 9,39 кг/м), при увеличении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 3,75 км/ч, происходит за счёт перемещения частиц с высоким коэффициентом парусности и маленькой массой из других уровней.
Анализируя второй уровень на рисунке 4.2 можно сказать следующее. На болотных почвах, при увеличении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 3,75 км/ч, происходит уменьшение массы почвы (с 2,56 до 2,1 кг/м) по причине перемещения частиц с высоким коэффициентом парусности и маленькой массой из других уровней. Для дерново-подзолистой почвы графическое отображение массы почвы на одном метре обработанной полосы от поступательной скорости агрегата Vp имеет другую зависимость.
При увеличении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 3,75 км/ч, происходит увеличение массы почвы (от 3,19 до 3,75 кг/м) по причине увеличения количества частиц размером 10.. .30 мм и более.
Закономерности третьего и четвёртого уровня имеют ярко выраженный убывающий характер при увеличении поступательной скорости агрегата Vp от 1,2 до 2,45 км/ч, как для болотной, так и для дерново-подзолистой почвы (дерново-подзолистая почва убывает с 2,98 до 1,19 кг/м на четвёртом уровне и с 3,6 до 2,65 кг/м на третьем, болотная почва убывает с 1,8 до 0,31 кг/м на четвёртом и с 4,0 до 1,69 кг/м на третьем уровне). Это связано с перемещением частиц с высоким коэффициентом парусности и маленькой массой в другие уровни. Дальнейшее увеличение поступательной скорости агрегата Vp 1,2
Распределение массы почвы в приёмных ячейках в зависимости от линейной скорости агрегата при работе двухдисковыми рабочими органами: а - низинная болотная почва; б - дерново-подзолистая почва: 1-первый уровень; 2 - второй уровень; 3 - третий уровень; 4 - четвёртый уровень от 2,45 до 3,75 км/ч показывает, что закономерности третьего и четвёртого уровня изменяют ярко выраженный убывающий характер, и приобретают прямолинейную плавно возрастающую или убывающую зависимость. Данная прямолинейная зависимость определяется увеличением в фракционном составе частиц почвы размером 10.. .30 мм и более.
Полученные данные зависимости изменения массы почвы на одном метре профрезерованной полосы в приёмных ячейках многоуровневой ловушки (/?,кг/м) от показателя линейной скорости движения комбинированной дернинной сеялки (Vp) и типа почвы, для дисковой фрезы с двусторонним расположением L - образных ножей, представленные на рисунке 4.3, показывают, что закономерности изменения массы почвы от линейной скорости движения комбинированной дернинной сеялки (Vp) для низинной болотной и дерново-подзолистой почвы схожи с закономерностями, полученными для двухдискового фрезерного рабочего органа. Отличие будет заключаться лишь в том, что увеличение массы почвы во втором, третьем и четвёртом уровнях определяется увеличением частиц почвы более 10 мм как по причине увеличения толщины стружки при увеличении линейной скорости движения комбинированной дернинной сеялки (Vp), так и по причине того, что крыло ножа при отрезании почвы зажимает стружку с двух сторон и инициирует повышенное содержание почвенной фракции более 10 мм.
Влияние линейной скорости комбинированной дернинной сеялки на степень крошения почвы
После определения оптимальных параметров и режимов работы комбинированной дернинной сеялки оснащённой щитками-делителями перед нами появилась задача подтвердить повышение эффективности работы данной сеялки, связанной со стабилизацией глубины заделки семян трав в дернине. С этой целью в ОНО «Кировская лугоболотная опытная станция» в 2005 году были проведены полевые опыты, в ходе которых изучалась всхожесть подсеянных в дернину различных видов трав (клевер ползучий Юбилейный с нормой высева 5,2 кг/га, овсяница луговая с нормой высева 7,0 кг/га) в составе пастбищных травосмесей сеялкой СДКП-2,8 с различными видами фрезерных сошников.
Посев выполнялся на двух участках. На участках наблюдался разреженный пастбищный злаково-разнотравный травостой с преобладанием в группе разнотравья одуванчика лекарственного, тысячелистника обыкновенного, кульбабы осенней; в злаковой группе - лисохвоста обыкновенного, тимофеевки луговой, ежи сборной.
Почва первого опытно участка дерново-подзолистая, среднесуглини-стая, среднекислая (рН = 4,6), с содержанием 251,4 мг/кг подвижного фосфора, 224,2 мг/кг обменного калия, гумус 2 %, сера 9,3 мг/кг, цинк 1,8 мг/кг, бор 0,27 мг/кг, молибден 0,11 мг/кг, фтор 0,63 мг/кг [11]. На этом участке выполняли посев клевера. Почва второго опытного участка низинная болотная, слабокислая (рН = 5%), с содержанием 45,8 мг/кг подвижного фосфора, 61,5 мг/кг обменного калия, гумус 16,1 %, сера 31 мг/кг, цинк 6,9 мг/кг, бор 1,59 мг/кг, молибден 0,08 мг/кг, фтор 0,74 мг/кг. На втором участке выполняли посев овсяницы [50].
Условия проведения опытов следующие: влажность почвы соответственно 9,45...10,77, 8,52...21,46 %; твёрдость почвы соответственно 3,47, 3,92 МПа на глубине 0,07 м; плотность почвы соответственно 2,1...2,4, 1,5... 1,7 т/м , связность дернины соответственно 9,91, 6,29 кН/м , задернение пласта соответственно 4,0... 12,5, 9,0...20,0 г/дм .
Нормы высева компонентов рассчитывались от полных норм при сплошном способе посева с корректировкой на процент обрабатываемой площади (30 %).
На каждом из двух участков испытывались фрезерные сошники с дисковой фрезой, на которой установлены Г, L-образные ножи, а также с двухдисковыми фрезерными рабочими органами и дисковой фрезой, на которой установлены L-образные ножи со щитками-делителями.
В оценке разрабатываемых рабочих органов в виде фрезерных сошников со щитками-делителями дружность всходов играет весьма существенную роль. От неё зависят полевая всхожесть семян и урожайность сельскохозяйственных культур.
Как показывают результаты, интенсивность появления всходов семян после посева комбинированной дернинной сеялкой со щитками-де лите ля ми оказалась выше, как на первом, так и на втором опытных участках. Так на шестой день появления всходов на первом участке их количество составило 87,4 % или на 11,4 % больше чем при посеве просто с L-образными ножами, на 11,5 % больше чем при посеве с двухдисковым фрезерным рабочим органом, на 40,7 % больше чем при посеве Г-образными ножами. Полное же появление всходов завершилось раньше (приложение Г). При этом полевая всхожесть составила 98,4 %, то есть больше на 9,4; 7,2; 46 % соответственно. На втором опытном участке наблюдается такая же картина. Так на шестой день появления всходов их количество составило 87,4 % или на 9,6 % больше чем при посеве просто с L-образными ножами, на 10,2 % больше чем при посеве с двухдисковым фрезерным рабочим органом, на 29,1 % больше чем при посеве Г-образными ножами (рис. 4.23). При этом полевая всхожесть составила 95,9 %, то есть больше на 6,9; 5,7; 37,9 % соответственно [58].
Как показывают результаты, комбинированная дернинная сеялка со щитками-делителями, создаёт лучшие условия для прорастания семян, что благоприятно влияет на получение дружных всходов, повышение полевой всхожести и развитие растений.
Следовательно, можно сделать вывод, что теоретические предположения и экспериментальные исследования по оптимизации параметров и режимов работы комбинированной дернинной сеялки со щитками - делителями были верными, что и доказали данные полевые опыты.
Опытный образец комбинированной дернинной сеялки для прямого полосного посева семян трав в дернину, был внедрён и апробирован в ОНО «Кировская лугоболотная опытная станция» Оричевского района Кировской области на площади 5 гектар (приложение Д). Половина, 2,5 гектара низинная болотная почва, а остаток, дерново-подзолистая. На дерново - подзолистой почве, выполняли посев семян клевера ползучего (норма высева 5,2 кг/га), а на низинной болотной почве овсяницы луговой (норма высева 7,0 кг/га). Все работы проводились при оптимальных конструктивно - технологических режимах, полученных в результате лабораторно-полевых испытаний (приложение В).
Качественное размещение семян трав на заданной глубине при использовании опытного образца комбинированной дернинной сеялки для прямого полосного посева семян трав в дернину позволяет ускорить появление всходов, что создаёт реальные предпосылки для уменьшения норм высева и экономии высококачественного семенного материала. Сравнение показателей работы опытного образца комбинированной дернинной сеялки проводили с показателями работы серийной сеялки СДКП-2,8, работающей фрезами с Г-образными ножами. Производственные испытания опытного образца комбинированной дернинной сеялки показали тенденцию увеличения урожайности, как на дерново-подзолистой, так и на низинной болотной почве, в сред 122 нем на 20 % (сеялка СДКП-2,8 с Г-образными ножами 2,72 т/га, опытный образец комбинированной дернинной сеялки 3,40 т/га).
В результате полевых испытаний выявлено, что комбинированная дер-нинная сеялка осуществляет технологический процесс полосного посева семян трав в дернину, согласно агротехнических условий.
Технологии поверхностного улучшения сенокосов и пастбищ путём посева семян трав в дернину с использованием экспериментальных фрезерных сошников со щитками-делителями дернинных сеялок позволяют: в 1,7...2,0 раза повысить урожайность трав; улучшить ботанический состав травостоев и, соответственно, качество корма; прекратить или резко уменьшить водную эрозию почв; экономить семена трав и удобрения; в 2,5...3,0 раза уменьшить энергозатраты и расход топлива по сравнению с традиционными способами сплошного поверхностного улучшения естественных кормовых угодий.
Экономическая эффективность использования комбинированной сеялки для посева семян трав в дернину с использованием щитков—делителей внутри фрезерных секций При расчете экономической эффективности использования щитка-делителя в качестве базового варианта машины принята комбинированная сеялка для посева семян трав в дернину СДКП - 2,8 (СДКП - 2,8 серийно выпускается на ОАО ВМП «Авитек» г. Киров). В качестве нового варианта машины рассматривалась комбинированная сеялка этой же марки со щитками-делителями внутри фрезерных секций. Исходные данные для расчета экономической эффективности, годового экономического эффекта и показатели сравнительной экономической эффективности приведены в таблицах 1, 2, 3.
