Площадь орошаемых земель на Юге Казахстана составляет 1200 тыс. га. Технология подготовки почвы под посев сельскохозяйственных культур в южном регионе Казахстана включает основную и предпосевную обработку почвы [1–3]. Анализ агротехнологических показателей предпосевной обработки почвы в хозяйствах орошаемой зоны Алматинской области показал, что обработка почвы однооперационными машинами (плугами, дисковыми боронами, культиваторами) недостаточно эффективна, так как требует значительного количества проходов МТА по полю, приводящих к разрушению структуры почвы и ее иссушению. В связи с этим возникает необходимость в создании комбинированного орудия, выполняющего предпосевное рыхление почвы, ее выравнивание и прикатывание, а также разуплотнение плужной подошвы почвы путем ее чизелевания на глубину до 30–35 см.
Разработанный нами рыхлитель-выравниватель почвы РВП-4 комплектовался рабочими органами для предпосевной поверхностной обработки и выравнивания поверхности поля и рабочими органами для глубокого рыхления почвы, в том числе:
– передней выравнивающей доской;
– стрельчатыми лапами (КПЭ-3,8; КТС-10-1);
– задним выравнивающим устройством;
– катками (кольчатый и прутковый);
– чизельными глубокорыхлителями.
В 2016 г. был изготовлен экспериментальный образец РВП-4.
В статье приведены результаты полевых испытаний орудия на операции по предпосевному рыхлению и выравниванию почвы.
Основной выравнивающий и крошащий эффект при работе машины достигался за счет использования стрельчатых лап, однако при влажности почвы более 14 % в результате ее налипания на стрельчатые лапы за ними образовывалась борозда [4], для заделки которой и улучшения крошения почвы сзади устанавливались выравнивающие устройства (зубовая подпружиненная борона и каток). Как показывают результаты исследований ряда авторов, на качество обработки почвы в значительной степени влияют тип и параметры используемых в почвообрабатывающем орудии катков [5–7].
Основные технические характеристики рыхлителя-выравнивателя почвы приведены в табл. 1.
Согласно полученным данным условия испытаний были типичными для зоны Юга Казахстана (высокая комковатость поверхности почвы).
На рис. 1 показан экспериментальный образец РВП-4 на полевых испытаниях различных типов катков.
Испытания проводились по фону зяблевой вспашки на глубину до 23 см и весеннего закрытия влаги зубовыми боронами на глубину до 4 см.
Результаты испытаний показали, что орудие работоспособно. Качественные показатели обработки почвы экспериментальным образцом РВП-4 в процессе испытаний были удовлетворительными и соответствовали агротребованиям.
Определялась сравнительная эффективность работы пруткового и кольчатого катка с шагом колец 50, 100, 150 и 200 мм.
Таблица 1
Техническая характеристика и основные требования к рыхлителю-выравнивателю РВП-4
|
Наименование |
Показатели |
|
Ширина захвата, м: |
4,0 |
|
Глубина рыхления почвы, см: – стрельчатыми лапами – чизельными рабочими органами |
до 16 до 35 |
|
Агрегатируется с тракторами класса |
2,0; 3,0 |
|
Рабочая скорость, км/ч |
до 10 |
|
Транспортная скорость, км/ч |
до 15 |
|
Расчетная производительность, га/ч |
до 4,0 |
а) с кольчатым катком б) с прутковым катком
Рис. 1. Экспериментальный образец рыхлителя-выравнивателя почвы в работе
Рис. 2. Зависимость качества крошения почвы от глубины обработки и типа прикатывающего катка
Таблица 2
Содержание крупнокомковатой фракции почвы размером более 50 мм
|
Содержание крупнокомковатой фракции почвы размером более 50 мм после прохода РВП-4, % |
||||||
|
По агротребованиям |
Глубина обработки, см |
|||||
|
Тип катка |
Не более 3 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
|
Прутковый |
6,5 |
6,3 |
6,0 |
5,5 |
4,7 |
|
|
Кольчатый |
4,0 |
3,7 |
3,0 |
2,5 |
2,2 |
|
Качество крошения почвы при использовании пруткового катка было ниже, на что указывает содержание мелкокомковатой фракции почвы размером < 20 мм (рис. 2). Согласно полученным данным при проходе орудия с прутковым и кольчатым катками содержание мелкокомковатой фракции почвы в зависимости от глубины обработки соответственно составило 40–55 % (прутковый каток) и 50–65 % (кольчатый каток). С увеличением глубины обработки почвы содержание агрономически ценной фракции (менее 20 мм) повышалось, а крупнокомковатой – снижалось (табл. 2).
При использовании пруткового катка, как следует из табл. 2, содержание крупнокомковатой фракции почвы размером более 50 мм было выше допустимого агротребованиями, разработанными на орудие.
При исследовании влияния типа катков и глубины обработки на гребнистость поверхности почвы (рис. 3) было установлено, что кольчатый каток обеспечил лучшую выровненность поля по сравнению с прутковым. Увеличение глубины обработки почвы отрицательно сказалось на выровненности поверхности почвы. Так, гребнистость имела минимальную величину при минимальной глубине обработки (8 см) как при компоновке РВП-4 с прутковым катком, так и кольчатым. При работе РВП-4 с прутковым катком гребнистость поверхности почвы превышала допустимые 5 %, приведенные в агротребованиях.
В связи с этим прутковый каток был заменен на кольчатый, в котором регулировался шаг расстановки колец.
Прутковый каток Кольчатый каток
Рис. 3. Зависимость гребнистости поверхности почвы от глубины обработки и типа прикатывающего катка
Рис. 4. Зависимость качества крошения почвы от глубины обработки и величины шага между кольцами катка
Рис. 5. Зависимость гребнистости почвы от величиной шага колец катка и глубины обработки
Для выбора оптимальных параметров кольчатого катка изучалось влияние величины шага между кольцами катка на качественные показатели его работы (рис. 4, 5).
Максимального содержания фракция почвы размером менее 20 мм достигла при минимальном шаге 50 мм (51,0–66,5 % в зависимости от глубины обработки почвы).
Однако при таком шаге между кольцами катка при влажности почвы в слое 0–20 см более 16 % наблюдалось залипание катка почвой, а при наличии крупных комков почвы и растительных остатков – его забивание. Увеличение шага до 100 мм незначительно снизило качество крошения почвы, однако при этом работа орудия была стабильной, залипания и забивания почвой и растительными остатками колец катка не наблюдалось. При дальнейшем увеличении шага между кольцами катка до 150 и 250 мм происходит снижение качества крошения почвы.
Таблица 3
Оптимальные типы и параметры рабочих органов рыхлителя-выравнивателя почвы
|
Наименование |
Параметры |
|
Передняя выравнивающая доска
|
Рабочая высота выравнивающей доски hp = 100 мм. Угол установки выравнивающей доски β = 75 |
|
Стрельчатые лапы
|
КПЭ-3,8; КТС-10-1 Ширина захвата – 410 мм Угол крошения 8–12 ° Стойка – упругая, подпружиненная Расстановка на раме – в 2 ряда. Междуследие – 400 мм |
|
Прикатывающий каток
|
Кольчатый. Диаметр катка 500 мм. Шаг расстановки колец 100 мм |
|
Заднее выравнивающее устройство
|
Зубовая подпружиненная борона. Двухрядная, расстояние между зубьями в ряду 180 мм |
Рис. 6. Зависимость между углом наклона к поверхности выравнивающей доски и гребнистостью поверхности почвы
Аналогичная закономерность отмечена при определении зависимости между величиной шага между кольцами катка и гребнистостью поверхности поля (рис. 5). Максимальная выровненность поверхности наблюдалась при минимальном шаге, однако в силу указанных выше причин такое близкое расположение колец катка приводило к нестабильной работе рыхлителя-выравнивателя. При шаге между кольцами катка 100 мм выровненность поверхности поля была удовлетворительной, тогда как при шаге более 100 мм гребнистость поверхности увеличивалась. Таким образом, оптимальным шагом между кольцами катка следует считать 100 мм.
В процессе полевых испытаний определялся оптимальный угол наклона к поверхности почвы выравнивающей доски. Результаты исследований показаны на рис. 6.
Согласно полученным данным максимальная выровненность поверхности почвы наблюдалась при угле наклона 75 °. При меньшем угле наклона поднимаемой доской почвы было недостаточно для выравнивания рельефа, а при большем угле наклона образовывался избыток почвы, который приводил к образованию борозд после прохода культиваторных лап.
На основании проведенных исследований были определены оптимальные типы и параметры рабочих органов рыхлителя-выравнивателя, обеспечивающие качественное выполнение операций по предпосевному рыхлению и выравниванию почвы.
На основании полученных результатов исследований разработано техническое задание и чертежная документация на опытный образец рыхлителя-выравнивателя почвы РВП-4.
Заключение
Качественные показатели обработки почвы экспериментальным образцом РВП-4 были удовлетворительными и соответствовали требованиям технического задания.
Было установлено, что лучшее качество крошения и выравнивания почвы обеспечил кольчатый каток с шагом между кольцами 100 мм.
Оптимальным углом наклона выравнивающей доски является 75–80 °.