Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследований 10
1.1. Агротехнические требования, предъявляемые к почвообрабатывающим орудиям для выполнения мелкой мульчирующей обработки почвы . 12
1.2. Почвообрабатывающие орудия, применяемые для мелкой обработки почвы. 15
1.2.1. Лемешно-отвальные орудия 15
1.2.2. Культиваторы-плоскорезы 16
1.2.3. Дисковые бороны и дискаторы 16
1.2.4. Комбинированные агрегаты 19
1.3. Технологические процессы, выполняемые почвообрабатывающими орудиями для мелкой обработки почвы. 23
1.3.1. Плуг-лущильник 23
1.3.2. Культиваторы-плоскорезы 25
1.3.3. Дисковые бороны и дискаторы 27
1.3.4. Комбинированные агрегаты 30
1.4. Анализ результатов исследований рассмотренных почвообрабатывающих орудий 3 8
1.5. Перспективное направление развития почвообрабатывающих орудий для мелкой обработки. 42
Выводы. Цель и задачи исследований 46
2. Теоретические исследования технологического процесса мелкой мульчирующей обработки почвы и почвообрабатывающего орудия для его выполнения 49
2.1. Разработка рационального технологического процесса мелкой мульчирующей обработки почвы 49
2.1.1. Анализ процесса образования мульчирующего слоя известными комбинированными почвообрабатывающими орудиями 50
2.1.2. Принципиальная схема рационального мульчирующего слоя 56
2.1.3. Схема рационального технологического процесса создания мульчирующего слоя 58
2.2. Конструктивно-технологическая схема нового рабочего органа и принципиальная схема почвообрабатывающего орудия 59
2.2.1. Анализ схем расстановки рабочих органов 59
2.2.2. Конструктивно-технологическая схема нового рабочего органа 68
2.2.3. Принципиальная схема почвообрабатывающего орудия 73
2.2.4. Условия прямолинейного движения рабочего органа 76
2.3. Обоснование основных параметров нового рабочего органа и почвообрабатывающего орудия 79
2.3.1. Обоснование основных параметров нового рабочего органа 79
2.3.2 Конструктивно-технологическая схема нового почвообрабатывающего орудия 96
2.3.3. Условия прямолинейного движения почвообрабатывающего орудия 97
2.3.4. Тяговое сопротивление почвообрабатывающего орудия 99
Выводы по разделу 101
3. Программа и методика экспериментальных исследований 104
3.1. Программа экспериментальных исследований 104
3.2. Объект исследования 104
3.3. Технические средства, используемые для экспериментальных исследований 104
3.4.Экспериментальные почвообрабатывающие орудия 111
3.5 Методика лабораторно-полевых исследований технологического процесса, выполняемого экспериментальным почвообрабатывающим орудием с комбинированными рабочими органами 115
3.5.1 Определение качественных показателей технологического процесса, выполняемого экспериментальным почвообрабатывающим орудием с комбинированными рабочими органами 117
3.5.2. Определение энергетических показателей технологического процесса, выполняемого почвообрабатывающим орудием с комбинированными рабочими органами 121
3.5.3. Эксплуатационная оценка работы почвообрабатывающего орудия с комбинированными рабочими органами 125
3.5.4. Оценка надежности работы почвообрабатывающего орудия с комбинированными рабочими органами 126 3.6. Методика обработки результатов исследований 126
4 Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований технологического процесса выполняемого экспериментальными рабочими органами и почвообрабатывающим орудием 128
4.1. Результаты и анализ лабораторно-полевых исследований выполнения технологического процесса новыми почвообрабатывающими орудиями с экспериментальными рабочими органами. 128
4.1.1 Результаты и анализ выполнения технологического процесса экспериментальными рабочими органами . 128
4.1.2 Результаты и анализ качественных показателей технологического процесса мелкой мульчирующей обработки почвы. 135
4.1.3 Результаты и анализ энергетических показателей технологического процесса 137 Выводы по разделу. 142
5 Исследование эффективности применения предлагаемых почвообрабатывающих орудий и их экономическая оценка 145
5.1 Исследование эффективности применения предлагаемых почвообрабатывающих орудий 145
5.2 Внедрение почвообрабатывающих орудий ПБК-3,3 и ПБК-5,4 с комбинированными рабочими органами 150
5.3 Расчет экономической эффективности применения почвообрабатывающего орудия с комбинированными рабочими органами 152
5.4. Экономические показатели, формирующие основные параметры эффективности 153
5.5. Экономическая эффективность использования новых орудий 155
Выводы по разделу 156
Общие выводы 158
Библиографический список 161
Приложения 174
Введение
- Агротехнические требования, предъявляемые к почвообрабатывающим орудиям для выполнения мелкой мульчирующей обработки почвы
- Анализ процесса образования мульчирующего слоя известными комбинированными почвообрабатывающими орудиями
- Технические средства, используемые для экспериментальных исследований
- Результаты и анализ выполнения технологического процесса экспериментальными рабочими органами
Введение к работе
Основная обработка почвы является самой ресурсозатратной и энергоемкой операцией при производстве продукции сельского хозяйства. На ее долю приходится около половины всех энергоресурсов, используемых в растениеводстве. Вместе с тем, основная обработка существенно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур [1,30,37,84,90].
В последние 20-30 лет многие передовые ученые и практики у нас и за рубежом пришли к заключению, что классическая система механической обработки почвы с частыми и глубокими отвальными вспашками не способствует повышению плодородия и сохранению почвы, а также характеризуется большой трудоемкостью и высокими энергозатратами. Систематическая отвальная обработка способствует развитию ветровой эрозии почвы, быстрой потере почвенной влаги весной [3, 5, 14, 15].
В настоящее время при производстве зерновых культур наблюдается тенденция перехода на мелкую мульчирующую обработку почвы [39, 75, 82,83,96,107,114]. Появление мелкой мульчирующей обработки вызвано тем, что отвальная вспашка лишала почву защитного мульчирующего слоя из растительных остатков. Пожнивные остатки и мульча на протяжении вегетационного периода хорошо сохраняют почвенную влагу независимо от климатических условий и испарения, а замульчированная почва имеет влажность в 1,5 — 2 раза выше, чем незамульчированная. Однако, как показывают исследования, технология мелкой мульчирующей обработки значительно отличается и во многом сложнее традиционного технологического процесса, выполняемого плугами общего назначения. Толщина верхнего мульчирующего слоя должна быть одинаковой в любом месте обрабатываемого пласта почвы и не должна превышать 5 см. Глубина обработки пахотного слоя должна составлять 10-16 см, при этом мульчирующий слой почвы не должен быть перемешан с нижележащим раскрошенным слоем почвы [37,40,106,116,119].
Необходимость восстановления в земледелии природной модели почвообразования и использования для защиты почв мульчей из растительных остатков еще в конце XIX века было предложено И.Е.Овсинским. Он выступает против отвальной обработки почвы плугом, а признает необходимость рыхления поверхностного слоя почвы. По его словам необходима мелкая пахота на глубину 5-8 см для уничтожения сорняков. Высокая стерня, оставленная на поверхности почвы, способствует накоплению в почве в осенне-зимний период влаги и ее лучшему сохранению в весенне-летний период [44].
В своих работах Т.С. Мальцев рекомендует не использовать отвальную обработку почвы, а проводить ее поверхностное лущение. Он утверждает, что наличие рыхлого верхнего слоя почвы ослабит испарение влаги с ее поверхности, при этом выпавшие осадки будут легко им улавливаться, а мощная корневая система и стерня, расположенная в верхнем слое будут защищать почву от ветровой эрозии. По словам Т.С. Мальцева: «Заделанная в почву стерня делает верхний слой более рыхлым и пористым, и он служит в известной мере как бы мульчей, предохраняющей влагу от испарения, а поле от ветровой эрозии» [40].
Дисковые бороны и дискаторы, которые применяют для мелкой обработки почвы, производят интенсивное крошение и перемешивание пахотного слоя, при этом происходит разрушение структуры почвы, значительное образование эрозийно-опасных частиц, иссушение почвы и создание благоприятных условий для быстрого размножения сорных растений [113].
Иностранные и отечественные комбинированные почвообрабатывающие орудия, состоящие из комбинации нескольких последовательно расположенных рабочих органов, не обеспечивают требуемого качества обработки почвы, производят перемешивание стерни и растительных остатков в обрабатываемом слое. Наблюдается неудовлетворительная заглубляемость этих машин на почвах высокой твёрдости, имеют высокое тяговое сопротивление [68,118].
В связи с этим возникает необходимость в разработке более совершенной технологии мелкой мульчирующей обработки почвы и почвообрабатывающих орудий для ее выполнения [120].
Целью настоящей работы является повышение качества и снижение энергоемкости мелкой мульчирующей обработки почвы за счет разработки нового почвообрабатывающего орудия с комбинированными рабочими органами.
Объект исследований. Технологический процесс мелкой мульчирующей обработки почвы выполняемый почвообрабатывающим орудием с комбинированными рабочими органами
Предмет исследований. Закономерности снижения энергоемкости и повышения качества мелкой мульчирующей обработки почвы при взаимодействии с обрабатываемым пахотным слоем почвообрабатывающим орудием с комбинированными рабочими органами.
Научная новизна. Разработан рациональный технологический процесс мелкой мульчирующей обработки почвы, обоснована конструктивно- технологическая схема нового комбинированного рабочего органа и почвообрабатывающего орудия для мелкой мульчирующей обработки почвы. Получены аналитические выражения, позволяющие определить основные параметры рабочих органов и почвообрабатывающего орудия.
Исследования выполнены в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» им. Н.И Вавилова по теме №4 «Разработка технического обеспечения аграрных технологий», раздел №4.2. «Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин для основной обработки почвы» и «Региональной программой развития сельского хозяйства Саратовской области до 2012 года» (№260 ПР распоряжение правительства Саратовской области).
На защиту выносятся следующие научные положения:
— рациональный технологический процесс мелкой мульчирующей обработки почвы;
— конструктивно-технологическая схема комбинированного рабочего органа и почвообрабатывающего орудия;
— аналитические зависимости для определения основных параметров комби нированного рабочего органа и почвообрабатывающего орудия.
Агротехнические требования, предъявляемые к почвообрабатывающим орудиям для выполнения мелкой мульчирующей обработки почвы
Анализируя вышеизложенное, было установлено, что обработка почвы с высоким качеством плугом-лущильником происходит, когда пахотный слой находится в оптимальном состоянии, то есть при оптимальном состоянии влажности и твердости почвы. При отклонении от оптимальных условий качество обработки снижается и не соответствует агротехническим требованиям, а тяговое сопротивление резко увеличивается. Плуг-лущильник заделывает стерню и растительные остатки на дно борозды. При этом образование на поверхности почвы мульчирующего слоя не наблюдается. Исследования в различных почвенно-климатических зонах нашей страны показали, что даже в благоприятные по увлажнению годы отвальная обработка не дает преимуществ по сравнению с мелкой мульчирующей, а в засушливых условиях мелкая мульчирующая обработка повышает урожайность озимых на 1,0-1,5 т/га [29,30,90,117].
Обработка почвы с высоким качеством (на глубину до 16 см) культиваторами-плоскорезами с шириной захвата рабочего органа 970 и 410 мм может осуществляться только при нахождении пахотного слоя в оптимальном состоянии. При обработке почвы высокой твердостью (более 4 МПа) культиватором-плоскорезом КП—5С с шириной захвата рабочего органа 970 мм степень крошения почвы не удовлетворяет агротехническим требованиям. Обработка почвы высокой твердости (более 4 МПа) культиватором КПЭ-3,8 с шириной захвата рабочего органа 410 мм позволяет увеличить степень крошения по сравнению с плоскорезом КП-5С, однако достичь требуемого качества, удовлетворяющего АТТ, также не удается [20,34,52,82].
Во время работы культиваторы-плоскорезы производят рыхление обрабатываемого пласта с сохранением на поверхности вертикально расположенной стерни. Как показали исследования, вертикально расположенная стерня не в полном объеме защищает почву от водной и ветровой эрозии, а также не предотвращает ее от испарения [93,96,107]. Наряду с этим данная технология ведет к увеличению засоренности посевов и необходимости применения гербицидов и пестицидов для борьбы с сорными растениями.
Принимая во внимание вышеизложенное, можно сделать вывод, что обработка почвы культиваторами-плоскорезами не позволяет создавать на поверхности почвы защитный мульчирующий слой, а крошение не соответствует агротехническим требованиям (АТТ) вследствие применения безотвальных рабочих органов, выполненных в виде стрельчатой лапы.
Обработка дисковыми боронами и дискаторами способствует уничтожению стерневого фона и распылению почвы за счет неуправляемого процесса крошения, в результате чего возрастает ветровая эрозия. Интенсивное крошение почвы дискаторами, согласно исследованиям [9,113], приводит к значительному разрушению структуры и распылению почвы, а также к нарушению технологического процесса обработки при высокой влажности почвы из-за залипания дисков почвой и растительными остатками. На почве низкой влажности и высокой твердости диски не заглубляются. Наряду с этим стерня, растительные остатки и семена сорных растений распределяются по всей толщине пласта, не образуя при этом на поверхности мульчи и повышая засоренность полей.
В результате можно заключить, что однооперационные почвообрабатывающие орудия с одним типом рабочих органов, такие как плуг-лущильник, культиватор-плоскорез, дисковые бороны и дискаторы не создают на поверхности почвы защитного мульчирующего слоя требуемого качества.
Наряду с этим данные орудия не обеспечивают высокого качества обработки и высокой степени крошения почвы, находящейся в экстремальном технологическом состоянии. Поэтому для увеличения степени крошения почвы стали применять комбинированные орудия с различными последовательно установленными рабочими органами.
При работе комбинированных орудий происходит неуправляемый процесс крошения и нетехнологическое перемещение слоев почвы. Крошение твердой почвы (более 3,5 МПа) стрельчатыми лапами не соответствовало требованиям ATT. После прохода комбинированного орудия в верхнем слое почвы находилось большое количество пожнивных остатков, затрудняющих в дальнейшем соблюдение заданной глубины заделки семян сеялками [118]. Мульчирующий слой, образованный после прохода комбинированных орудий, имеет неравномерную толщину, а стерня и пожнивные остатки заделываются в пахотный слой на различную глубину.
При работе почвообрабатывающего орудия АКП-6 происходит разрушение структуры почвы дисковыми батареями, плоскорежущие лапы не обеспечивают высокого качества обработки, а применение катка не повышает степени крошения почвы.
При работе КПИР-7,2 также происходит недостаточное крошение почвы стрельчатыми лапами. Применение игольчатого ротора на почвах с высокой влажностью приводит к его залипанию, а на почвах с высокой твердостью - к недостаточной степени крошения и заглублению в почву. Стерня и растительные остатки остаются на поверхности пахотного слоя, а степень крошения мульчирующего слоя не удовлетворяет требованиям АТТ.
В результате анализа технологических процессов, выполняемых комбинированными орудиями, было установлено, что данные орудия разрушают структуру почвы, выполняют нетехнологическое перемещение ее слоев, производят заделку стерни на различную глубину, в то же время происходит неуправляемый процесс крошения пахотного слоя [114].
Анализ процесса образования мульчирующего слоя известными комбинированными почвообрабатывающими орудиями
Анализируя зависимости (рис. 2.36) видно, что изменение тягового сопротивления не линейно изменяется в зависимости от скорости движения почвообрабатывающего орудия. При изменении скорости от 1,3 до 3,4 м/с тяговое сопротивление Р0 почвообрабатывающего орудия при глубине обработки 16 см находится в интервале значений 45,3-47,0 кН, а при глубине обработки а = 18 см 51,3-53,4 кН, то есть тяговое сопротивление нового почвообрабатывающего орудия соответствует тяговым и мощностным характеристикам тракторам тягового класса 5 [36].
Выводы по разделу 1. В результате анализа технологического процесса образования мульчирующего слоя известными комбинированными почвообрабатывающими орудиями КСН-3,0; АКП-6; КПИР-7,2 было установлено, что образующийся мульчирующий слой не имеет равномерной толщины и сплошности покрытия дневной поверхности почвы из-за образующихся борозд и промежутков. Заделка стерни и растительных остатков в пахотный слой происходит на различную глубину, а применение катков не способствует улучшению качества мульчирующего слоя. 2. На основании принципиальной схемы образования мульчирующего слоя (рис. 2.5) нами был разработан рациональный технологический процесс мелкой мульчирующей обработки, который включает: крошение обрабатываемого слоя почвы на глубину до 16 см, на котором находится стерня, измельченная солома и растительные остатки, затем образование на глубине 35 см мульчирующего слоя (рис. 2.6, г) с заделкой стерни в мульчирующий слой в наклонном положении. 3. Повысить степень крошения почвы и снизить удельные энергозатраты возможно за счет уменьшения ширины захвата рабочего органа до 280 мм, а применение вместо дисковых рабочих органов, используемых для образования мульчирующего слоя, части лемешно-отвальной рабочей поверхности плугов-лущильников, способствует образованию мульчирующего слоя высокого качества. 4. На основании полученных результатов и анализа схем расстановки рабочих органов было установлено, что новый рабочий орган должен состоять из стрельчатой лапы и мульчеобразователя, который является частью ле- мешно-отвальной рабочей поверхности плугов-лущильников, при этом комбинированные рабочие органы должны располагаться по аналогичной схеме, используемой при расстановке рабочих органов на плугах-лущильниках. 5. Принципиальная схема нового комбинированного рабочего органа должна состоять из следующих элементов: правого, левого и вертикального лемехов, мульчеобразователя и стойки. В результате анализа данной схемы было определено, что за счет продольного смещения лемехов стрельчатой лапы возможно повысить качество крошения почвы. Полученные результаты использовались для разработки вариантов конструктивно-технологической схемы комбинированных рабочих органов, представленных на (рис. 2.20). 6. Расстановка комбинированных рабочих органов по схеме, используемой при расстановке рабочих органов на плугах-лущильниках, приводит к увеличению габаритных размеров почвообрабатывающего орудия, поэтому целесообразно рабочие органы устанавливать по фронтальной четырехрядной схеме, обеспечивающей надежное выполнение технологического процесса мелкой мульчирующей обработки почвы и транспортные габариты. 7. На базе анализа тягового сопротивления комбинированного рабочего органа установлено, что для обеспечения минимального тягового сопротивления рабочего органа ширина захвата правого лемеха Ь] = 160 мм, угол крошения правого лемеха (3Пр = 31, ширина захвата левого лемеха Ъ2= 150 мм, угол крошения левого лемеха рЛЕВ = 17, угол постановки лезвия правого лемеха к направлению движения упр = 38, угол постановки лезвия левого лемеха к направлению движения уЛЕВ = 36, величина продольного смещения правого лемеха относительно левого Д1 = 75 мм. 8. Разработана конструктивно-технологическая схема почвообрабатывающего орудия (рис. 2.34) для агрегатирования с тракторами тягового класса 5, которая включает раму, 19 рабочих органов, опорные колеса с механизмом регулирования глубины обработки почвы и навесное устройство. Ширина захвата почвообрабатывающего орудия составляет 5,4 м. Рабочие органы установлены по фронтальной четырехрядной схеме, при этом в условиях блокированного резания работает четыре рабочих органа установленных на первом ряду и один рабочий орган второго ряда, в условиях полублокированного резания работает четыре рабочих органа второго ряда и рабочие органы третьего ряда, а рабочие органы, расположенные на четвертом ряду работают в условиях открытого резания. Расстояние между параллельными поперечными рядами рабочих органов L2 = 550 мм, а между смежными рабочими органами В4 = 280 мм. 9. В результате расчета тягового сопротивления почвообрабатывающего орудия было установлено, что тяговое сопротивление находится в интервале значений 45,3 47,0 кН, при этом изменяется в зависимости от скорости движения по нелинейной зависимости и соответствует тяговым и мощностным характеристикам тракторов тягового класса 5. Для проверки и подтверждения теоретических предпосылок программой экспериментальных исследований предусматривалось: — в лабораторно-полевых условиях определение энергетических и качественных показателей работы экспериментального почвообрабатывающего орудия с комбинированными рабочими органами. — в лабораторно-полевых условиях определить качество выполнения рационального технологического процесса мелкой мульчирующей обработки почвы, выполняемого экспериментальным почвообрабатывающим орудием. — в хозяйственных условиях определение эксплуатационно- технологических показателей работы экспериментального орудия и сравнить с известными почвообрабатывающими орудиями, применяемыми для мелкой обработки почвы, а также дать оценку экономической эффективности применения сравниваемых орудий.
Технические средства, используемые для экспериментальных исследований
Исследования качественных показателей технологического процесса обработки почвы проводились в одинаковых условиях на типичных фонах, характерных для данной зоны. Поле выбирали с ровным рельефом и минимальными различиями физико-механических свойств почвы. Перед исследованиями определяли влажность в слоях 0...5, 5... 10, 10... 15, 15...20, по диагонали участка. Повторность взятия проб на влажность - пятикратная. Для определения влажности почвы высушивали навески проб при температуре 105 в течение 6 часов. Абсолютную влажность почвы (А) вычисляли по формуле: где -масса образца влажной почвы, г; масса образца сухой почвы, г. Взвешивание почвы производили с точностью до 0,01 г. Твердость почвы измеряли твердомером Ревякина. Полученные на миллиметровой бумаге динамограммы, обрабатываются с помощью планиметра. Расчет твердости почвы производили по формуле: где h -величина средней ординаты динамограммы плотности почвы, см; go-масштаб пружины, Н/см; //-площадь поперечного сечения плунжера, см2. Для испытаний почвообрабатывающего орудия разбивку опытного участка производили по схеме, представленной на рис.3.12. Длина опытного участка 100 м, ширина 5,4 м, интервал между участками 20 м. В начале и на конце опытного участка выполняем включение и выключение регистрирующей аппаратуры. Переключение рабочих передач производили после остановки трактора на конце участка. Время движения замеряем секундомером. Скорость движения агрегата (D) рассчитываем по общеизвестной формуле: где S-пройденный путь, м; t-время прохождения делянки, с. Рабочую ширину захвата измеряли на двух проходах орудия в 50 точках, расположенных с интервалом не менее 1 м по ходу движения агрегата на каждом учетном проходе. Для чего, до учетного прохода агрегата устанавливали 50 кольев на ширину захвата плюс 1 м от края обработанной почвы. После каждого учетного прохода агрегата производили измерения рулеткой от каждого колышка до края обработанной почвы. Количество измерений не менее 100. Погрешность измерений ± 1 см. Ширину захвата вычисляли по разнице между замерами до прохода и после прохода агрегата. Полученные данные обрабатывали методом математической статистики с получением среднего значения ширины захвата и стандартного отклонения. Среднюю ширину захвата вычисляли с округлением до первого десятичного знака. Глубину обработки (взрыхленного слоя) определяли путем погружения линейки в почву до необработанного слоя. Для этого по каждой повторно- сти производят не менее 25 измерений. Измерения проводят по следу рабочего органа с интервалом 1 м по ходу движения агрегата. Если след рабочих органов предопределили, то измерения проводят на равном расстоянии по всей ширине захвата машины. За рабочими органами, образующими гребнистую поверхность, проводят парные измерения глубины на гребне и в борозде с последующими вычислениями средней из двух измерений. Повторность опыта четырехкратная (две по ходу движения, две по ходу обратно). Погрешность измерения глубины не более ±1.0 см. Данные измерений обрабатывали методом математической статистики с получением среднего значения глубины и среднего квадратического отклонения. Гребнистость поверхности поля определяли по результатам измерений высоты гребней. Высоту гребней определяли с помощью рейки и линейки. После прохода агрегата, по ширине захвата накладывают рейку на вершины гребней в местах, выбранных случайным образом. Измерения проводят от дна борозды между гребнями до нижней плоскости рейки. Погрешность измерений не более ±5мм. Всего измерений не менее 40. Полученные данные обрабатывались методом математической статистики. Крошение почвы определяли по пробам, отбираемым в четырех точках участка (две по ходу движения агрегата, две обратно) с площадок 0.25 м на глубину обработки не ранее, чем через час после прохода агрегата. Отобранные пробы разделяли на фракции, указанные в АТТ на испытываемую машину. Пробу переносят на специальный набор решет с диаметрами отверстий, соответствующими размерам фракции почвы. Просеивали. Затем содержимое каждого решета взвешивают с погрешностью не более ±50г. По результатам взвешивания вычисляли массовую долю i-той фракции комков Пк;, %. по формуле где nij-масса i-ой фракции в пробе, кг; ш-общая масса пробы, кг. Вычисления проводили до десятых долей процента. Подрезание растительных остатков определяли по массе подрезанных растительных остатков. Массу растительных остатков (стерни и сорняков) до прохода машины определяли путем их среза и взвешивания с площадок размером 1x1 м в десятикратной повторности по диагонали участка и пересчета на учетную площадь. Погрешность взвешивания ± 10 г. После прохода агрегата накладывали учетные рамки длиной 0,5 м и шириной, равной ширине захвата агрегата. Количество учетных площадок четыре, две в прямом направлении агрегата, а две в обратном. В пределах учетных площадок состригали и взвешивали неподрезанные растительные остатки. Подрезание растительных остатков О,,, %, определяли по формуле где gu-мacca растительных остатков до прохода, кг; g„—масса растительных остатков неподрезанных после прохода агрегата, кг. Для определения сохранения стерни до прохода агрегата на каждой повторности накладывают по две рамки длиной 0.5 м и шириной, равной ширине захвата машины. В пределах с каждой рамки собирали всю стерню и определяют ее массу с погрешностью взвешивания ±10 г. После прохода агрегата эти же рамки накладывают примерно в тех же местах первоначального расположения и учитывают оставшуюся в пределах рамки стерню. Стерню с каждой рамки взвешивают и полученные данные обрабатывают методом математической статистики.
Результаты и анализ выполнения технологического процесса экспериментальными рабочими органами
В 2008 году на полях Поволжского НИИСС Кинельского района Самарской области проводились испытания комбинированного почвообрабатывающего орудия ПБК-5,4 (протокол № 08-63-08 (4020482)). В результате проведения испытаний на Поволжской МИС на полях НИИСС было обработано 71 га пашни. Условия испытаний в 2008 году были характерными для зоны и отвечали агротехническим требованиям. Влажность почвы в обрабатываемом горизонте была 9,1-22,4 %, твердость 1,3-4,2 МПа. По типу почв и механическому составу участки, на которых проводились испытания, были однородными - чернозем обыкновенный среднесуглинистый, рельеф - ровный, микрорельеф - слабовыраженный. В качестве энергосредства использовались тензо-трактора К-701, К-744. Испытания почвообрабатывающего комбинированного орудия ПБК-5,4 проводились на основной отвальной обработке озимой пшеницы с тракторами К-701 (фон 1), К—744 (фон 2) Установочная глубина обработки (фон 1) составляла 16 и 20 см и (фон 2) 16 и 18 см.
В процессе работы комбинированное почвообрабатывающее орудие производило обработку почвы с высокой степенью надежности, и по результатам заключительной технической экспертизы опытный образец находится в работоспособном состоянии, и после проведения планового ТО орудие пригодно к дальнейшей эксплуатации.
Эксплуатационно-технологические показатели работы почвообрабатывающего орудия ПБК-5,4 представлены в таблице 5.1
Эксплуатационно- Анализ полученных данных (таблица 5.1) показывает, что почвообрабатывающее комбинированное орудие ПБК-5,4 при обработке почвы (фон 1 и 2) обеспечивает необходимую глубину обработки 18 см (по АТТ - до 24 см), со среднеквадратическим отклонением 1,3-1,6 см (по АТТ ±2 см). Качество крошения было хорошим. Комки почвы размером до 50 мм составляли 92,4-93,2 % (по АТТ - не менее 75 %). Гребнистость поверхности поля (1,61,7 см). Заделка стерни составляла 73,1-77,2 %. Подрезание пожнивных остатков было полным. Забивания и залипания рабочих органов растительными остатками не наблюдалось.
Орудие надежно выполняет технологический процесс. За время проведения контрольных смен затраты времени на устранение технологических неисправностей были незначительными. Коэффициент надежности техпроцесса был получен равным 0,99, что удовлетворяет требованиям АТТ (не менее 0,99). В работе агрегат обслуживался одним механизатором. Удельный расход топлива составил 9,22 кг/га. ФГУ «Поволжская МИС» рекомендует поставить почвообрабатывающее комбинированное орудие ПБК-5,4 на производство.
В связи с тем, что в зоне деятельности МИС в 2008 году отсутствовали аналогичные серийные почвообрабатывающие орудия, то для сравнения было использовано комбинированное почвообрабатывающее орудие Smaragd 9/500К (протокол №08-50-2003 (4020412). Испытания культиватора комбинированного Smaragd 9/500К проводились в 2003 году на тех же полях НИ- ИСС (Кинельского района Самарской области) на мелкой обработке почвы, что и ПБК-5,4. По типу почв и механическому составу участки, на которых проходили испытания, были однородными - чернозем обыкновенный сред- несуглинистый. Их рельеф имел ровную, а микрорельеф - средневыражен- ную характеристику. В качестве энергетического средства использовался трактора К-744. При проведении испытаний Smaragd 9/500К влажность почвы составляла 15,0-17,3 % , а твердость 1,3-2,1 МПа.В целом условия испытаний соответствовали требованиям, предъявляемым к агротехническому фону. Условия испытаний отвечали требованиям АТТ.
Как видно из представленных данных, почвообрабатывающие орудия ПБК-5,4 и Smaragd 9/500К обрабатывали одинаковую почву чернозем обыкновенный среднесуглинистый. Условия состояния пахотного слоя в 2008 году характеризовались повышенной влажностью и твердостью по сравнению с условиями, наблюдаемыми в 2003 году при испытаниях орудия Smaragd 9/500К. Наряду с этим высота сорных растений, растительных и пожнивных остатков в 2008 году больше чем в 2003 году.
