Спецвозможности
Техника и оборудование

Чизельный плуг: техническое обеспечение процессов глубокорыхления почвы

07.09.2017
94492
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
«Зерновые технологии-2018» завершили выставочный сезон для аграрной отрасли, ведь скоро - открытие нового сезона, полевого. Для УПЭК, владельца предприятия «Лозовские машины», одного из флагманов отечественного сельскохозяйственного... Подробнее
КАБП
Благодаря проведению реформ, Украина сегодня имеет самый большой за последнее время инвестиционный потенциал. К важнейшим международным партнерам Украины принадлежит Канада.

1
0