Анализ конструкций и направления совершенствования почвоуплотняющих катков для каменистых почв
Развитие научно-технического прогресса в сельскохозяйственном процессе и, особенно, в области его механизации, неразрывно связано с дальнейшим развитием рабочих органов для обработки почв. В условиях интенсивной системы возделывания сельскохозяйственных культур большое значение имеет научно-обоснованная разработка новых видов орудий и применение рациональной обработки почвы.
Постановка проблемы. Обработка почвы является наиболее энергоемкой, и по обобщенным данным на ее выполнение приходится около 40% энергетических и 25% всех трудовых затрат [1]. При этом производительность выполнения полевых работ на каменистых почвах снижается на 20-25% из-за частых поломок и повышенного износа деталей машин. Расход горючего возрастает на 20-40%. Из-за ухудшения качества обработки и уборки потери зерновых культур достигают 30% [2].
Анализ литературы. Использование для производства сельскохозяйственной продукции каменистых почв и полей со сложным микрорельефом потребовало создание специализированных орудий и комплексов, которые характеризуются усиленными конструкциями и предохранительными узлами обрабатывающих органов. При разработке комплексов недостаточно внимания было уделено каткам, способным эффективно обрабатывать каменистые почвы. При выполнении поставленных задач для данных типов почв производители почвообрабатывающей техники часто предлагают стандартные конструкции. Данные катки во многом не отвечают агротехнологическим и хозяйственно-экономическим требованиям.
Практика прикатывания почв засоренных камнями показывает, что камни малого и среднего размеров, находящиеся на поверхности, вдавливаются катком в рыхлую почву и не выступают из нее в течение всего вегетационного периода. Это значительно повышает производительность уборочных работ, так как снижается вероятность попадания камней в зону действия рабочих органов комбайна (ножей, прессовальных вальцов, молотильных аппаратов) [3].
Цель статьи – анализ конструкций и направлений совершенствование катков для обработки каменистых почв.
Изложение основного материала.
На каменистых почвах трудно достичь оптимальной плотности обрабатываемого слоя катками, в которых все прикатывающие элементы расположены на одной жесткой оси. Недостатками являются:
- забивание камнями промежутка между прикатывающими дисками или катками;
- кратковременное уменьшение давления на почву при наезде на камни батареи катков.
Для решения данных проблем, на каменистых почвах, ряд производителей предложили агрегаты (катки фирмы «Bourgault Industries Ltd»), где каждый каток в секции имеет свою подвеску, благодаря которой он имеет вертикальный свободный ход [4].
При уплотнении каменистых почв используют катки с гладкими поверхностями, так как если на их поверхности расположены рыхлительные элементы, то они будут подвергаться значительным деформациям при контакте с камнями.
Например, кольчато-клинчатые катки не целесообразно использовать для уплотнения каменистых почв, так как узкие кольца не могут заглубить камни в почву и подвержены негативным воздействиям контакта кольца с камнями, в результате чего образуются на их поверхности вмятины и трещины.
Катки для обработки каменистых почв целесообразно изготавливать без рыхлительных элементов с жесткой поверхностью из прочных и износостойких чугунов и сталей.
Ряд производителей современных уплотнителей почвы используют прорезиненные (ротационная борона КЕ-170, фирма AMAZONE) или пневматические (пневматический каток-уплотнитель серии PLANISOL фирмы Gregoire & Besson) катки, которые расположены на одной оси, в виде близко расположенных дисков или шин. Эти конструкции рекомендуют использовать и при обработке каменистых почв, так как, по их мнению, уменьшается износ, и повреждение рабочей поверхности за счет деформации резиновой части катка. Однако упругая поверхность катка не позволяет достаточно заглублять камни в почву по сравнению катками с жесткой поверхностью.
В таких конструкциях камни часто забиваются между близко расположенными дисками или шинами. При наезде диском на камень агрегат поднимается, из-за чего ухудшается качество прикатывания. Еще одним недостатком является расположение дисков на одной оси, что не позволяет выдерживать агротребования при прикатывании полей со сложным микрорельефом.
Для каменистых почв, с частым возникновением критических и ударных нагрузок, необходимо разработать и создать рациональную конструкцию катка, которая позволила бы минимизировать все негативные последствия свойственные контакту рабочей поверхности катка с камнем и при этом выдержать все агротехнологические требования к процессу прикатывания.
Одним из путей совершенствования сельскохозяйственных механизмов является увеличение степени свободы рабочих органов в допустимых пределах, при которых рабочий орган имеет возможность осуществлять движение по линиям наименьшего сопротивления почвы, что снижает сопротивление его движению и позволяет реагировать на почву по всей ширине захвата.
В представленной конструкции катка (рис. 1) увеличение степени свободы дисков реализуется внедрением высших кинематических пар, обеспечивающих гибкое соединение дисковых катков [5, 6]. Конструктивно это реализовано при помощи крестообразного шарнира, состоящего из двух П-образных проушин, соединяющего рядом стоящие дисковые катки с малым отношением их ширины к диаметру. Диски предлагается изготовлять полыми, что позволит изменять их массу последующим заполнением сыпучими материалами.
Рис. 1. Каток с увеличенной степенью свободы.
Рабочий орган почвообрабатывающего орудия работает следующим образом: при движении агрегата каток перекатывается по поверхности почвы, при этом крестообразные шарниры позволяют ротационным дискам копировать поверхность поля, а также при наезде на камень диск вдавливает его в почву, а рядом находящиеся диски уплотняют почву около данного камня, что недоступно для многих других конструкций почвоуплотнителей.
Данная конструкция катка позволит снизить деформации и повреждения поверхностей дисков и эффективно производить прикатывание на почвах засоренных камнями, которые встречаются в степном и предгорном Крыму.
Вывод: Универсальность предложенного орудия позволяет охватить весь спектр агроприемов по прикатыванию каменистых почв, начиная от предпосевной и послепосевной обработки, заканчивая прикатыванием по посевам.
Устанавливая на цилиндрической или боковых поверхностях рыхлительные элементы, в также изменяя массу дисковых катков, можно настроить каток на обработку определенных типов почв, что позволит орудию эффективно выполнять операции дробления, крошения и боронования на не засоренных камнями почвах.
Литература
1. Гордієнко В. П., Малієнко А. М., Грабак Н. Х. Прогресивні системи обробітку грунту. – Сімферополь: Кримська академія гуманітарних наук, 1998. – 279 с. (С. 5).
2. Основы агрономии / Г. В. Бадина, А. В. Королев, Р. О. Королева; Под ред. Г. В. Бадиной. – Л.: Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. – 448 с. (С.54).
3. Калинин А. Кто разрыхляет почву, должен ее и уплотнять // Новое сельское хозяйство. – 2006. – №2. – С.84-89.
4. http://www. bourgault. com/tillage/tillage_optionspage3rus. htm
5. Бабицкий Л. Ф., Коваленко К. Ю., Бабицкий А. Л. Исследование подвижности универсальных дисковых катков // Сборник КАТУ: Механизация сельскохозяйственного производства. – Симферополь, 2000. – Вып. 65. – С.20-24.
6. Пат. України А01В 29/04. Ротаційне ґрунтообробне знаряддя / Булгаков В. М., Бабицький Л. Ф., Коваленко К. Ю., Гальцов В. В. и др. – №52732; Заяв. 28.09.1999; Опубл. 15.01.2003. – 3 с.
Бабицкий Л. Ф., доктор техн. наук, профессор, академик ПТ АН Украины, Нью-Йоркской академии наук и международной академии аграрного образования;
Гальцов В. В., ассистент кафедры информационных технологий и компьютерной техники, ЮФ НУБиПУ «Крымский агротехнологический университет».
