Прикочувальні котки сівалок: конструкційні переваги, недоліки та перспективи розвитку

Основна мета агротехніки для висівання просапних культур — це створення оптимальних умов для проростання насіння і появи дружних сходів, тобто забезпечення їх необхідною кількістю тепла, вологи й повітря.

За точного висіву швидкість появи сходів та їхня рівномірність залежать не тільки від схожості насіння, а й від умов, створених для нього робочими органами сівалки. Сьогодні вже є сорти, що здатні забезпечувати схожість до 90% і вище. Але тільки якість посівного матеріалу не може в повному обсязі гарантувати отримання високих урожаїв. Лише сумісна дія головних факторів впливу на врожай — якості насіння та правильного виконання технологічного процесу для створення оптимальних умов для його росту — можуть дати очікуваний результат.

Вивчення ґрунтових умов проростання й схожості насіння просапних культур у лабораторних і польових умовах показало, що вони мають бути різними від­повідно до фаз появи сходів (рис. 1). Експериментально було доведено, що набухання й проростання насіння починається за вологості ґрунту 12–14%, і тільки за наявності понад 20% вологи проростає все життєздатне насіння. Тому, щоб отримати високу польову схожість, його слід розміщувати в насіннєвому шарі ґрунту з вологістю не нижче 20%. Причому шар ґрунту в ростковій зоні над насінням має бути оптимально розробленим, із розміром ґрунтових часток 1–5 мм. Крупніші частки ґрунту в насіннєвому шарі хоча й не зменшують рівень проростання, проте отримання сходів затримують.

• Також важливим аспектом отримання дружних сходів є вплив агрегатного складу ґрунту. Так, крупнічастки, 10–20 мм і більші, значно зменшують кількість сходів, кожен відсоток крупної фракції знижує схожість на 1–2%. До того ж крупногрудкувата поверхня ґрунту збільшує втрати вологи, що негативно впливає на одночасну появу рослин.

Багаторічні дослідження свідчать: що більша глибина загортання насіння, то нижча його польова схожість та піз­ніші й нерівномірніші сходи. В посівному шарі ґрунту достатня кількість вологи буває тільки рано навесні або після дощів. До того ж утримується вона дуже короткий час, особливо за стрімкого зростання температури та під упливом суховіїв. У таких умовах дуже ефективним є прийом прикочування висіяного насіння. Причому що якісніше його виконати, то ефективніше підтягуватиметься до поверхні капілярна волога, а відповідно, й швидше з’являться сходи. Але прикочування котком посівної сек­ції варто виконувати таким чином, щоб забезпечити максимально прийнятні умови для пришвидшення появи сходів. Це можливо, якщо ущільнення від дії прикочувального котка відбуватиметься по обидва боки насінини, а між зонами ущільнення буде пухкий шар ґрунту, що створюватиме сприятливий простір для вільного росту рослин.

Таким чином, насіння просапних культур слід висівати у вологий ґрунт на ущільнене насіннєве ложе, в якому потрібно забезпечити капілярне підтягування вологи з нижніх шарів. Зверху насіння має бути прикрите шаром розпушеного дрібногрудкуватого ґрунту, що забезпечує вільний доступ вологи, повітря й тепла до насіння й сприятиме кращому його проростанню.

За висіву серійними спеціалізованими сівалками фактичне розподілення насіння за глибиною далеке від оптимального. А оскільки вологість верхнього, паросткового, шару ґрунту завжди нижча від оптимальної і здебільшого навіть менша від мінімального її значення, то частина насіння, котра в результаті вертикальних коливань сошника потрапляє у верхній шар ґрунту, не дає сходів. Останні з’являються із запізненням тільки після опадів (дощу). Якщо насіння потрапляє в глибші шари ґрунту, то частина його також втрачає схожість через нестачу енергії проростання. Робочі органи мають забезпечувати потрібний контакт насіння з ґрунтом, особливо з нижніми шарами, не допускати перемішування верхніх сухих шарів із нижніми, вологішими, та прикочувати (ущільнювати) ґрунт з обох боків рядка.

Отже, вдосконалюючи конструкції основних робочих органів секції просапної сівалки, які безпосередньо впливають на формування умов проростання насіння (насіннєвий сошник і прикочувальний коток), можна створити ґрунтові умови, близькі до оптимальних, та підвищити динаміку проростання насін­ня просапних культур на 10–15%.

Основним ефективним прийомом пришвидшення появи сходів рослин просапних культур є прикочування насіння, висіяного й загорнутого вологими шарами ґрунту. Цей агроприйом поліпшує розподілення насіння за глибиною, зменшує випаровування вологи і сприяє її підтягуванню із нижніх шарів ґрунту. Однак конструкція прикочувального котка може значно впливати на умови проростання насіння й навіть змінювати їх. Про це свідчить і саме розмаїття виконання прикочувальних котків зарубіжними виробниками.

Найпоширеніші сівалки для просапних культур мають змінні робочі органи, які дають змогу використовувати їх для виконання процесів прикочування в різних ґрунтово-кліматичних умовах.

Секції сівалок таких фірм, як Monosem (фото 1), Amazonе (фото 2), Maschio Gaspardo (фото 3), Nodet Gougis (фото 4), Kuhn (фото 5), Franz Kleine (фото 6), комплектують набором різ­них варіантів котків: гладкими циліндричними металевими з гумовим покриттям, що різняться діаметром (від 200 до 300 мм) та шириною (від 60 до 200 мм), одинарними чи спареними; гладкими, з ребордами, прутковими; розташованими паралельно або під кутом один до одного (V-подібно). Відрізняються вони, в основному, лише використанням шин, які запобігають налипанню ґрунту. Проте представлені виробниками конструкції все ж таки неповною мірою задовольняють вимоги щодо створення оптимальних умов для проростання насіння та універсальності застосування.

• На основі спостереження й аналізу процесу роботи котків різних конструкцій було встановлено, що прикочування висіяного насіння циліндричним котком погіршує загальну пористість ґрунту (рис. 2). Щільність ґрунту після такого прикочування по всій глибині борозни становить 0,7–1,3 г/см3, тоді як величина оптимальної щільності за всією глибиною борозни не має перевищувати 0,9 г/см3, а дна борозни — не більш як 1,1–1,2 г/см3. Водночас використання котків, що складаються із двох конусних частин, може задовольнити вказаним вимогам. Таке тех­нічне рішення, своєю чергою, зменшує різницю між лабораторною й польовою схожістю насіння від 18–35 до 12–18%.

Також було встановлено, що конструктивні особливості загортальних робочих органів висівних секцій мають суттєвий вплив на агрофізичні властивості ґрунту в зоні розміщення насіння, оскільки здатні змінювати його водний і повітряний режими. Ущільнення поверхневого шару ґрунту після висіву насіння сприяє прискореній появі проростків просапних культур, але разом із цим перешкоджає виходу паростків на поверхню ґрунту. Тож було зроблено висновок, що сівалки для просапних культур мають загортати насіння без наступного ущільнення ґрунту в зоні розміщення насін­ня. У такому разі ущільнення ґрунту слід забезпечити в боковій зоні закладеного в посівне ложе насіння, а над ним створити порівняно пухкий шар ґрунту, що сприяє безперешкодному виходу насіннєвих паростків на поверхню ґрунту.

Досліджуючи роботу котків посів­них секцій сівалок різних конструкцій, можна зробити висновок, що якість ущільнення ґрунту зумовлюється його фізико-механічними властивостями й залежить від питомого тиску, швидкості руху й конструктивних параметрів прикочувальних котків.

У результаті досліджень було з’ясовано, що котки з увігнутим профілем робочої поверхні  зміщують ґрунт до середини обода, утворюючи колію випуклої форми, що погіршує схожість насіння.

• Циліндричні котки (рис. 3, варіанти 4, 5) під час виконання технологічного процесу не забезпечують суттєвих переваг порівняно з роботою гумового котка. Завдяки схожому профілю робочої поверхні, такі котки зміщують частки ґрунту в глибину і в боки від лінії розміщення насіння, залишаючи глибоку колію, що призводить до ускладнення проростання насіння.

Особливо слід відмітити недосконалість конструкції V-подібного котка (рис. 3, варі­ант 2), у результаті роботи якого під дією бокових сил відбувається переміщення ґрунтових часток на значну від­стань у поперечному напрямі борозни по сліду сошників. Крім того, зміщення часток ґрунту відбувається і в напрямі руху сівалки, що негативно впливає на проростання насіння. Найоптимальнішою можна вважати конструкцію спареного котка з конусними напівободами (рис. 3, варіант 1), що здатна значною мірою задовольнити умови агротехніки, що також підтверджується дослідами зарубіжних учених. Але поряд із перевагами є деякі недоліки такої конструкції: оскільки цей коток металевий, то якість його роботи погіршується за підвищеної вологості ґрунту (в такому разі для нормальної роботи необхідне додаткове навантаження котка), до того ж розміри робочого органу є дуже значними, що не дає можливості використання в сучасних конструкціях посівних секцій.

Для можливості подальшого вдосконалення конструкції прикочувальних котків сівалок для висівання просапних культур необхідно мати уяву, що відбувається в ґрунті після їхнього проходження, як деформується ґрунтове середовище й ущільнюються шари ґрунту вглиб. Із цією метою за допомогою методу фарбованих ґрунтових шарів були проведені лабораторні дослідження для з’ясування характеру розподілення полів деформацій ґрунту під упливом найпоширеніших конструкцій прикочувальних котків у складі секцій просапних сівалок. Результати експерименту подано на рис. 4.

Дані щодо характеру розподілення деформацій унаслідок дії котка еліптичного профілю (рис. 4, а) показали, що максимальні деформації утворюються точно по вершині еліпса профілю прикочувального котка, що, своєю чергою, спричинює збільшення величини щіль­ності ґрунту в зоні прямо над висіяним насінням. Такий прояв ущільнення негативно впливає на швидкість проростання насіння.

Оскільки V-подібний коток має таку конструкцію, що між сусідніми котками зберігається відстань не менш ніж 30 мм (її зменшення зумовлюватиме забивання котків ґрунтом, що зрештою призведе до непрацездатності ущільнювальних знарядь), то, як видно з рис. 4 б, максимальні деформації відбуваються в основному по краях найбільшого занурення профілів котків у ґрунт. У результаті цього посередині рядка між прикочувальними котками спостерігається зона мінімальних деформацій, що говорить про неущільнену ділянку значної ширини, що набагато більша за ширину рядка, в якому розміщене насіння. А це, своєю чергою, є відхиленням від вимог агротехніки щодо прикочування насіння просапних культур.

Аналіз розподілення зон деформацій під конічним котком (рис. 4, в) показав, що їхня конфігурація найповніше відповідає вимогам щодо прикочування посіву, позаяк утворює максимальні деформації на кінцях конічної поверхні прикочувального котка й мінімальні — в зоні проростання насіння. Тож коніч­ний коток утворює ділянки ущільнення з обох боків від висіяного насіння в безпосередній близькості від нього, що сприяє підтягуванню капілярної вологи безпосередньо до насінини.

Але разом із перевагами конічних котків вони мають і суттєвий недолік: зокрема, за збільшення навантаження на коток верхній шар ґрунту над насінням може переущільнюватися і таким чином перешкоджати швидкій появі сходів.

Для усунення негативних явищ під час прикочування сучасні конструктори-розробники, використовуючи переваги як V-подібних котків, так і циліндричних конструкцій, пропонують різноманітні прототипи робочих органів (рис. 5). Але, на жаль, виробники не поспішають використовувати отримані результати для вдосконалення сучасних зразків просапних сівалок, віддаючи перевагу класичним конструкціям.

Таким чином, на основі наведеного вище можна зробити висновок, що сьогодні основний недолік під час виконання прикочування насіння просапних культур — нерів­номірне й неоптимальне ущільнення ґрунту з обох боків від насінини та над нею — досі не усунутий, що свід­чить про потребу ведення подальшої пошукової роботи в цьому напрямі та розробки досконалішої конструкції робочого органу відповідно до технологічних вимог. Визначальним критерієм для подальшої роботи може бути не тільки задоволення вимог агротехніки щодо прикочування висіяного насіння, а й універсальність нового робочого органу (можливість використання одного виду котків під час висіву різних видів просапних культур). Це, своєю чергою, дасть можливість зменшити модельний ряд котків і здешевити вартість сівалки в цілому.

Д. Артеменко, канд. тех. наук, доцент кафедри с.-г. машинобудування, Центральноукраїнський національний технічний університет