ПАРАМЕТРЫ ВОРОШИТЕЛЕЙ ОРУДИЯ ДЛЯ БЕЗОТВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Урожайность сельскохозяйственных плодовых культур во многом зависит от способа и качества механи­ческой обработки почвы, один из основных показа­телей которого – степень крошения. При использо­вании плугов и плоскорезов она изменяется от 35 до 70 % [1, с. 55]. Однако, вероятность получения необходи­мого значения (80%) не превышает 20,4% из-за значительного варьирования физико-механических свойств почвы [2, с. 4].

Второй важный показатель физического состоя­ния почвы – плотность, оптимальное значение ко­торой для обрабатываемого слоя чернозема в райо­нах плодовых культур состав­ляет 1,1-1,2 г/см³. Превышение этого значения или чрезмерная рыхлость приводит к снижению урожай­ности садов [3, с. 12]. Очень важно под каждую культуру создавать оптимальную плотность почвы за меньшее число проходов агрегата. Каждое после­дующее крошение почвенных комков связано с уве­личением энергозатрат на обработку [4, с. 2]. Они оп­ределяются главным образом видом разрушающих деформаций, который в свою очередь зависит от гео­метрических и технологических параметров, кине­матики рабочих органов и физико-механических свойств почвы.

Изучение процесса взаимодействия почвы с ра­бочими органами позволило установить, что лучшее качество и меньшая энергоемкость процесса полу­чаются при использовании переменной кривизны их рабочей поверхности [5, с. 3].  Причем ее нижняя часть дол­жна быть вогнутой, а верхняя выпуклой. При дви­жении по такому рабочему органу почва испытыва­ет сначала деформацию на сжатие, потом на растя­жение. Для оперативного управления процессом выпуклая рабочая поверхность должна иметь воз­можность изменения угла установки относительно нижней вогнутой части [6, с. 3].

Для достижения требуемого качества обработки почвы необходимо определить положение дополнительных устройств (ворошителей) относительно основного ра­бочего органа и стойки в зависимости от конкретного состоя­ния почвы.

Для выбора параметров ворошителей принимаем изначально несколько форм дополнительных устройств: плоскость с прямолинейными границами (треугольник), плоскость с криволинейными выпуклыми границами, плоскость с криволинейными вогнутыми границами, плоскость с переменной кривизной границ (вогнуто-выпуклые границы), плоские дисковые вращающиеся ворошители [7, с. 3]. При взаимодействии с почвой каждый из этих ворошителей по-разному воздействует на двигающиеся по ним частицы почвы, так как динамика абсолютной скорости движения частицы почвы по разным типам поверхностей неодинакова. В тоже время на элементарном пути ds при любой форме поперечного сечения стойки движение частицы почвы можно представить как движение её по поверхности трёхгранного клина.

Учитывая вышеизложенное, предлагаем изготовить стойку плоскореза с криволинейной передней поверхностью для снижения сопротивления почвы движению рабочего органа, а также с целью улучшения крошения почвы установить ворошители на лезвие в виде дисков, которые в отличие от ворошителей клиновидной формы имеют более низкое сопротивление, т.к. сила трения качения имеет меньшее значение по сравнению с силой трения скольжения.

Сопротивление движению рабочего органа в рабочей среде со стороны почвы складывается из суммы сопротивлений долота, стойки, треугольной лапы и дисковых ворошителей.

Академик В. П. Горячкин пришел к выводу, что при равномерном движе­нии рабочего органа почвообрабатывающего орудия необходимую силу тяги можно представлять слагающейся из трех составляющих:

                                                   Р=Р₁+Р₂+Р₃,                                                   (1)

где Р – сила тяги почвообрабатывающего орудия;

     Р₁ – сила для преодоления сопротивлений трения почвообрабатывающего орудия по поверхности поля при его движении;

      Р₂ – сила, требующаяся для сообщения дефор­маций почве;

     Р₃ – сила, необходимая для сообщения скорости почве, непрерывно поступающей на рабочую поверхность.

Имеют практическое приложение некоторые варианты формулы В. П. Горячкина, более детально описывающие процесс и да­ющие возможность установить пути и способы уменьшения сопротивле­ний.

Процесс подрезания и отбрасывания почвенного пласта плоскорежущими полулапами характеризуется дальностью L_x его полета и высотой L_z подъема над дном борозды, которые определяются известными законами криволинейного движения материальной точки, брошенной под углом к горизонту.

Уравнения движения частиц пласта будут иметь вид:

При движении пласта по поверхности лапы и после схода с нее частицы имеют динамические силы (силы инерции). Если диск расположен от лапы на расстоянии большем, чем дальность схода пласта, эти силы не будут оказывать положительного действия на работу диска. И, наоборот, при небольшом расстоянии между ворошителем и лапой движущийся пласт находит на диск, и эти силы будут способствовать лучшему вращению диска. Крошение почвы в этом случае будет лучшее.

Список использованных источников:

1. Горовой, С.А. Обоснование параметров рабочего органа плуга чизельного для обработки почвы в междурядьях садов предгорной зоны Северного Кавказа: Дис. канд. техн. наук: 05.20.01 / Горовой Сергей Алексеевич. – Краснодар, 2011.
2. Gorovoy S. A. Research of the process of soil cultivation by use of the zero tillage tool with a bent stand / S. A. Gorovoy / British journal of innovation in science and technology. – 2017. – V. 2. – № 1. – С. 5-12.
3. Горовой С. А. Обоснование параметров рабочего органа плуга чизельного для обработки почвы в междурядьях садов предгорной зоны Северного Кавказа: автореф. дис. … канд. техн. наук. Краснодар, 2011. 23 с.
4. Патент РФ № 2463766, A01D41/12. Устройство для разбрасывания соломы к зерноуборочному комбайну / В. Д. Карпенко, Л. В. Коваленко, С. А. Горовой и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 20.10.2012.
5. Патент РФ № 2407257, А01В 35/00, А01В35/20. Устройство для обработки почвы / Б. Ф. Тарасенко, А. Н. Медовник, С. А. Чеботарёв М. И. и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 27.12.2010.
6. Патент РФ № 2436270, А01В63/112, 5/13. Полевая установка для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов / Б. Ф. Тарасенко, Н. И. Богатырёв, А. Н. Медовник и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 20.12.2011.
7. Патент РФ № 2404558, A01B35/00. Устройство для безотвальной обработки почвы / Б.Ф. Тарасенко, А.Н. Медовник, В. А. Дробот и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; опубл. 27.11.2010.