Введение
Полосовая обработка применяется для осенней подготовки почвы под посев пропашных культур (кукурузы, подсолнечника, свеклы, сои и др.) с одновременным внесением минеральных удобрений. При этом обрабатывается только узкая полоса 15…25 см, что при междурядья 70 см составляет 20…30% площади поля.
Полосовая обработка почвы Strip-Till — это один из вариантов сберегающей технологии обработки почвы [1,2,3,4,5]. Важным преимуществом технологии полосового вспахивания является то, что вместе с рыхлением почвы осенью рыхлителями или щелевателями, одновременно можно вносить удобрение под семена, на глубину 20…30 см или даже на разных уровнях, для того чтобы обеспечить корневую систему растений питательными веществами во время всего срока вегетации.
Цель исследований
Повышение качества выполнения основной обработки почвы культиватором для полосной обработки почвы путём совершенствования его конструкции и обоснования параметров.
Объект исследования
Технологический процесс взаимодействия рабочих органов культиватора для полосной обработки с почвой.
Предмет исследований
Закономерности изменения сил, действующих на рабочие органы при различных конструктивных и технологических параметрах рабочих органов и свойств почвы.
Имеются разработки по созданию рабочих органов по этой технологии для возделывания технических культур — кукурузы, подсолнечника, сахарной свеклы и сои. Например, на раме с параллелограмным механизмом вначале устанавливаются диски для очистки рядков от растительных остатков, далее щелеватель с рабочим органом для внесения минеральных удобрений, закрывающие диски катка и наконец прикатывающий каток. В качестве основного рабочего органа для рыхления почвы и внесения удобрений применяется обычно щелеватель, и зафиксированный на нём тукопровод малого диаметра для внесения минеральных удобрений на дно борозды (нижний ярус).
Проверка адекватности разработанной модели проводилась на основе сравнения результатов тягового сопротивления рабочего органа на почвенном канале кафедры «Сельскохозяйственные машины» ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, на полях учебного хозяйства ГБОУ НПО Профессиональный лицей № 82 и результатов, полученных при теоретических исследованиях техноло-гического процесса. При этом учитывалось соответствие физико-механических свойств почвы, геометрических и технологических параметров рабочего органа. Глубина обработки щелевателя 25 см, угол наклона дисков для очистки рядков относительно направления движения a от 150 …400, плотность почвы 1400 кг/м3, влажность почвы 18%, скорость движения 3,7…9,5 км/ч. Результаты расчетов представлены в таблице 1 и на рисунке 1.
Тяговое сопротивление | Скорость, км/ч | |||||
3,70 | 5,30 | 6,50 | 7,10 | 8,40 | 9,50 | |
Экспериментальное, Н | 224,46 | 237,09 | 296,98 | 316,78 | 332,61 | 390,87 |
Полевое, Н | 565,23 | 684,64 | 773,28 | 879,46 | 1025,13 | 1088,1 |
Теоретическое, Н | 367,45 | 443,21 | 507,97 | 542,89 | 624,39 | 699,58 |
На рисунке 1 представлены графики зависимости тягового сопротивления Р рабочего органа для полосовой обработки почвы от скорости движения.
Полученные результаты показывают, что с увеличением скорости движения тяговое сопротивление рабочего органа увеличивается по параболической зависимости. Уравнение регрессии, описывающее характер изменения силы Р в зависимости от скорости движения рабочего органа представляет собой параболическое уравнение второго порядка в виде (рисунок 1):
- Экспериментальные данные, полученные в полевых условиях y=2,2565x2+65,324x+284 (1);
- Экспериментальные данные, полученные в почвенном канале y=1,6682x2+6,8339x+171,58 (2);
- Теоретические данные y=2,3593x2+26,122x+238,5 (3).
Достоверность аппроксимации кривой R2=1,0. Полученные зависимости лежат в доверительной зоне с уровнем значимости 95% по критерию Фишера, что свидетельствует об адекватности разработанной модели.
Выводы
- установлено, что с увеличением плотности почвы тяговое сопротивление всех рассмотренных рабочих органов увеличиваются по прямопропорциональной зависимости;
- для обеспечения минимума тягового сопротивления при различных условия работы необходимо соблюдать значения углов расположения дисков для очистки рядков от растительных остатков и закрывающие диски должны быть регулируемыми;
- установлено, что диски для очистки рядков от растительных остатков, щелеватель с рабочим органом для внесения минеральных удобрений, закрывающих дисков и прикатывающий каток, сохраняют устойчивость хода рабочего органа для полосовой обработки почвы;
- на основе разработанной модели технологического процесса взаимодействия с почвой рабочего органа для полосовой обработки почвы получены аналитически зависимости для определения тягового сопротивления.