Спецвозможности
Техника и оборудование

Чизельный плуг: техническое обеспечение процессов глубокорыхления почвы

07.09.2017
129468
Чизельный плуг: техническое обеспечение процессов глубокорыхления почвы фото, иллюстрация

Весьма ощутимой проблемой производства продукции растениеводства сегодня остается устойчивая тенденция к уплотнению, деградации почв и обострению проявлений эрозий земель аграрного назначения на всей территории Украины.

 

Главными факторами является использование устаревших методов и подходов к механической обработке почвы, монокультивирование, значительная засоренность сельхозугодий химическими веществами и сорняками, почти полное отсутствие органических удобрений, засилье сверхтяжелой техники и др. Решение этой проблемы предполагает переход от традиционных методов обработки почвы к ресурсосберегающим технологиям, основанных на использовании чизельных комбинированных орудий, измельчителей растительных остатков, комбинированных многооперационных машин, посевных систем для технологий прямого высева, машин для локального внесения удобрений в почву и тому подобное. Именно внедрение перспективных технологий и использование новых конструктивных решений при реализации всего комплекса сельхозработ позволит не только замедлить деградацию почв, но и благодаря реализации системы почвозащитных технологий восстановить почвообразующий процесс и повысить плодородие.

Поблема уплотнения почвы: причины возникновения и влияние на производительность почвы

Одной из самый затратный операций, с точки зрения расхода топлива и времени на ее осуществление, является основная обработка почвы. Традиционная полицевая вспашка, которая на сегодня является едва ли не самым распространенным приемом основной обработки в большинстве фермерских хозяйств Украины, приводит к созданию переуплотненной подпахотной подошвы, а следовательно — ухудшению влаго- и воздухообмена в плодородном слое.

Сферические диски дисковых борон, лущильников, дискаторы при взаимодействии с почвой оказывают на нее еще более интенсивное действие, как следствие — повышается степень измельчения структурных элементов, ускоряет разрушение агротехнически-ценных агрегатов. Именно механическое воздействие этих рабочих органов привело к тенденции снижения урожаев и существенному влиянию на урожайность количества осадков в вегетационный период. Поэтому вопрос разрушения подпахотной подошвы и проведению основной обработки без повреждения агротехнически ценных агрегатов почвы в условиях ресурсосберегающих технологий является актуальным.

Уплотнение почвы происходит под действием собственного веса, растений и воды, которые находятся на поле, а также в результате высушивания грунта. К этим факторам добавляются внешние: уплотнение мобильными агрегатами и рабочими органами. В результате плотность почвы увеличивается, снижается микропористость, что приводит к ухудшению инфильтрационных свойств.

Различают два вида уплотнения почвы: поверхностное — до 30 см и подпахотного переуплотнения — на глубину более 30 см. Уплотнение почвы — кумулятивный процесс, который сопровождается повышением плотности, уменьшением пористости, снижением аэрации, что негативно сказывается на развитии корневой системы и биологической активности микроорганизмов. Уменьшение просачивания влаги через почву способствует водной эрозии и приводит к затоплению земель аграрного назначения на длительный срок. Содержание в почве гумуса — главный фактор, определяющий степень уплотнения, и его уровень в пахотных почвах Украины снижается с каждым годом.

Чизельные плуги глубокорыхлители — альтернатива полицевой вспашке 

Очевидной альтернативой полицевой вспашки и дискования является проведение нулевой или минимальной обработки почвы. Основой минимальной обработки является безполицевое глубокое разрыхление, которое можно осуществлять чизельными глубокорыхлителями. Чизелевание позволяет существенно увеличить ширину захвата машин по сравнению с вспашкой, снизить расход топлива на основную обработку (до 40-50%), разрушить уплотненную подпахотную подошву и др. Однако во время выполнения этой операции можно отметить и некоторые недостатки, среди которых неполное подрезание сорняка, невозможность получения в результате обработки сплошного дна борозды, низкий уровень заделки пожнивных остатков, семена сорняков и удобрений, образование на поле больших глыб и тому подобное.

Еще одним проблемным моментом широкого внедрения операций чизельной обработки является неполная адаптация имеющихся машин в сложных почвенно-климатических условиях Украины, поскольку значительное их количество производится зарубежными фирмами — Gaspardo, Amazone, John Deere, Lemken, Great Plains или по их лицензиям, а основные рабочие органы не проверялись в реальных полевых условиях. Именно приведенные факторы приводят к ограниченному использованию чизельных орудий, хотя мировые тенденции показывают, что в недалеком будущем операции глубокого рыхления полностью заменят полицевою вспашку. Так, в США и Канаде еще в 2000 году на безполицевые способы обработки переведены 70% посевных площадей, а в 2020 планируется перевести 100%.

Чизельные плуги глубокорыхлители на рынке сельхостехники Украины

Среди технических средств для глубокого рыхления на рынке Украины широко представлены глубокорыхлитель компаний John Deere, Wil-Rich (США), Hatzenbichler (Австрия), Gregoire Besson (Франция), Gaspardo (Италия) и др (фото 1).

Чизельные плуги глубокорыхлители этих производителей, кроме неполной адаптации к тяжелым суглинистым и глинистым почвам, характеризуются невозможностью агрегатирования с отечественными тракторами более раннего производства, дорогими и дефицитными запасными частями и в отдельных случаях — сложностью самой конструкции и регулировки глубины обработки и режимов работы. Например, у плугов глубокорыхлителей фирмы Gaspardo (фото 1д) положение катков и глубина обработки чизельными лапами регулируются гидросистемой, что затрудняет их использование на полях многих фермерских хозяйств Украины. Кроме этого, многие образцы зарубежной техники для безотвальной обработки имеют повышенную металлоемкость, а вспомогательные рабочие органы способны обеспечить агротехнические требования по показателю качества измельчения грунта.

Чизельные плуги глубокорыхлители украинского производства: достоинства и недостатки 

Сегодня техника отечественная и производства стран ближнего зарубежья конструктивно мало отличается от зарубежных аналогов, однако качество ее исполнения и материалов, из которых изготовлены рабочие органы, сокращают срок ее эксплуатации. На основе научных исследований в направлении технологий безотвальной обработки почвы на кафедре сельхозмашиностроения Кировоградского национального технического университета разработана конструкция универсального комбинированного чизеля, адаптированного к имеющимся почвенно-климатическим условиям Украины (фото 2). Производство таких комбинированных чизельных плугов глубокорыхлителей на заказ налажено в «ЧП Савицкий», в поселке Новое, что на Кировоградщине.

Основным рабочим органом чизельного плуша является чизельная лапа, которая состоит из стояка, долота, зуба для измельчения крупных комков и крыльев (фото 3). Вспомогательный рабочий орган — сдвоенный зубчатый каток (фото 2), который, помимо функции регулировки глубины обработки, проводит к разбиванию больших комков, заделке растительных остатков в нижние горизонты, на глубину до 15 см. Минимальная толщина зубов катка способствует лучшему проникновению их в почву и дополнительному его рыхлению на большую глубину. К тому же чизель может иметь меньшую конструктивную массу по сравнению с зарубежными аналогами, которая выгодно отличается простотой регулирования общей глубины обработки и интенсивности работы переднего и заднего катков.

Во время рыхления почвы чизельной лапой долото скалывает сплошную среду, зуб измельчает поднятые долотом крупные комки, а крылья, кроме подрезания сорняков, дополнительно крошат почву и, в зависимости от высоты их расположения на стояке, могут уменьшать высоту гребней дна борозды. Изменение положения крыльев относительно дна борозды происходит путем перестановки последних в отверстиях на стояке и закрепления болтовыми соединениями. Г-образная форма крыльев, по сравнению с криволинейной, обеспечивает их плотное прилегание к стойкам и способствует снижению тягового сопротивления на перемещение всего рабочего органа в почве (фото 1д).

Чизельные плуги глубокорыхлители: результаты полевых испытаний

Испытания комбинированных чизелей проводились в течение 2013-2015 годов на полях Новоукраинского, Компаниевского, Кировоградского районов Кировоградской области. Условия проведения испытаний соответствовали средним в регионе. Механический состав почвы — тяжелый и средний суглинок. Твердость почвы составляла: в слое 0-10 см — 2-3,5 МПа; 10-20 см — 3,5-6,5; 20-30 см — 6-10 МПа. Абсолютная влажность почвы находилась в пределах 12-16%.

Техническая характеристика семейства разработанных комбинированных чизельных глубокорыхлителей позволяет оценить их конкурентоспособность по сравнению с лучшими зарубежными аналогами (таблица).

Объектом исследования был технологический процесс комбинированного чизельного глубокорыхлителя (фото 4). После выполнения безотвальной обработки проводили оценку эффективности работы по коэффициенту качества измельчения грунта и равномерности глубины обработки. Показателем качества считался процент грунтовых агрегатов, размеры которых не превышали 50 мм в общей массе обработанного грунта. Кроме того, проводили оценку влияния скорости агрегата на качественные показатели и эффективность работы катков. Опыты проходили с пятикратной повторяемостью, а результаты представлены по средним значениям.

Результаты экспериментальных исследований по определению качественного показателя рыхления оценивали при глубине обработки h = 32-40 см, при этом высота гребня, который образуется между смежными проходами чизельных лап на дне борозды, составляла h1 = 18-20 см. Максимальная скорость движения ограничивалась тяговой способностью средств агрегатирования без пробуксовки приводных колес. Анализ полученных результатов показывает, что низкое качество измельчения грунта достигается при работе чизель без катков-измельчителей — это отношение меняется от 49 до 60%. Повышение рабочей скорости способствует улучшению качественного показателя. Аналогичная картина наблюдается при работе чизеля с одним катком (работа с одним катком достигается изменением положения регулировочного винта 5, фото 2), но качественные показатели работы агрегата значительно выше: k = 55-69%. Наиболее качественно почва обрабатывается при полной комплектации чизеля при работе с двумя катками, на скорости 7-8 км/ч. При таких условиях качественный показатель измельчения грунта составляет 70-75%, что превышает аналогичные показатели некоторой зарубежной техники (например, в условиях тяжелых черноземов для Artiglio S 250-500 Gaspardo - k = 55-60%, для Cenius 400/18 AMAZONE - k = 58-65%). Отклонение реальной глубины обработки от заданной в эксперименте не превышало 2%.

В. Са­ло, д-р тех. на­ук, про­фе­ссор,

С. Ле­щен­ко, канд. техн. на­ук, до­цент,

Киро­во­градс­кий националь­ный технический универ­си­тет

Интервью
Ірина Чернишова
Сейчас стремительные изменения, прежде всего в технической сфере, охватили даже аграрный сектор, имеющий репутацию едва ли не самой консервативной отрасли экономики. Неудивительно, что часто усилия владельцев хозяйств, направленные на... Подробнее
Раиса Вожегова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент НААН Украины, директор Института орошаемого земледелия
Институт орошаемого земледелия НААН Украины занял 1-е место среди экспортеров наукоемкой продукции и получил Международный сертификат «Экспортер года». Его руководителя - доктора сельскохозяйственных

1
0