Совершенствование основной обработки почвы и обоснование параметров глубокорыхлителя

Актуальность темы

Для осуществления: задач дальнейшего развития сельского хозяйства, обеспечения продовольственной независимости страны большое значение имеет внедрение в производство научно обоснованных зональных систем земледелия. Система земледелияпервая и основная часть системы ведения сельского хозяйства. Её главной целью является обеспечение рационального использования каждого гектара земли, повышение её плодородия, эффективное использование агроклиматических и материальнотехнических ресурсов для получения высоких и устойчивых урожаев всех сельскохозяйственных культур [30].

В растениеводстве существуют понятие прямые и косвенные ресурсы i плодородия. Урожай формируется за счёт прямыхсвет, тепло, вода, воздух и питательные вещества. Косвенные ресурсы оказывают мобилизирующее влияние на прямые с целью их полнейшего использования. Роль человека в названной системе сводится к тому, чтобы мобилизировать ресурсы плодородия на полную их отдачу в виде урожая.

Эффективное использование земельных ресурсов с целью увеличения производства сельскохозяйственной продукции в значительной степени зависит от совершенства технологических процессов обработки и эксплуатационных свойств машинно-тракторных агрегатов (МТА).

Одной из причин недостаточной эффективности МТА является неполное использование потенциальных возможностей тракторов и машиноорудий из-за несоответствия его работы, определяемых составом агрегата и скоростным режимом работы при выполнении основного комплекса технологических операций.

Основным направлением решения данной проблемы является обеспечение рационального сочетания состава агрегата, скоростного и нагрузочного режимов работы МТА, наиболее полно использующих его потенциальных возможностей [11].

Сложность решения данной задачи обусловлена многообразием условий эксплуатации тракторов, которые в основном определяют энергоемкость выполняемых технологических операций, тем самым обуславливая различия, в рациональных параметрах и режимах работы МТА.

Разработка методов обоснования параметров и режимов работы МТА требует комплексного исследования основных его составляющих как системы «почва-орудие-трактор-урожай». При решении данной задачи расчеты следует вести не только по техническим, но и по технико-экономическим критериям с учетом агротехнических требований.

Цель исследований. Повышение эффективности возделывания яровой пшеницы с использованием перспективных агрегатов для основной обработки почвы в условиях лесостепной зоны Алтайского края.

Задачи исследований:

1. Усовершенствовать математическую модель функционирования почвообрабатывающего агрегата как системы «почва-орудие-трактор-урожай».

2. Обосновать параметры и режимы работы чизельного плуга для агрегатирования с тракторами ОАО «Алттрак».

3. Провести агротехническую, энергетическую и эксплутационно-технологическую оценки показателей работы чизельного плуга ПЧ-4,5 в составе МТА.

4. Оценить влияние основной обработки почвы при различных скоростных и нагрузочных режимах МТА на агрофизические свойства почвы, динамику развития растений и формирования урожая пшеницы.

5. Дать технико-экономическую оценку эффективности внедрения технологий возделывания пшеницы с использованием агрегатов на базе тракторов ОАО «Алттрак» и чизельного плуга. Научная новизна. Усовершенствована математическая модель почвообрабатывающего агрегата, учитывающая параметры трактора, машин-орудий и влияние их на почву, позволяющая обосновать рациональные составы и режимы работы МТА применительно к зональным условиям эксплуатации. Проведены исследования агротехнических, энергетических и технико-экономических показателей приемов основной обработки почвы применительно к лесостепной зоне Алтайского края.

Объект исследования. Перспективные гусеничные тракторы Т-250, Т-404 и Т-402 ОАО «Алттрак» в агрегате с чизельным плугом ФПГ «Сибагромаш» типа ПЧ-4,5 и основная обработка почвы.

Предмет исследования. Процесс взаимодействия элементов системы «почва-орудие-трактор-урожай» на основной обработке почвы.

В качестве научной гипотезы исследований по изысканию путей повышения эффективности обработки почвы выдвигается следующая: Под влиянием различных природно-климатических факторов, параметров тракторов, машин-орудий и режимов их воздействия на почву формируется определенная структура обрабатываемого горизонта, которая обуславливает изменения водно-воздушного, теплового режима и мобилизацию элементов питания растений, что влияет на формирование урожая. На основании этого рациональные параметры и режимы работы агрегатов должны обосновываться не только с позиции повышения производительности и снижения энергозатрат, но и с учетом сохранения и улучшения плодородия почвы в зависимости от исходного состояния почвы на конкретном поле.

Методы исследования: 1. Методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент);

2. Методы, используемые как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне исследования (абстрагирование, анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование и др.).

Практическая значимость работы. Предложенная математическая модель может быть использована для энергетической и технико-экономической оценки эффективности использования? МТА на стадиипроектирования, проведения ускоренных испытаний агрегатов, оценки соответствия и обоснования параметров тракторов и машин-орудий в эксплуатации. Периодическое проведение чизельной обработки ведет к улучшению агрофизических свойств почвы.

Внедрение. Результаты исследований представлены ФПГ «Си-багромаш» в виде отчетов и рекомендаций по совершенствованию параметров чизельнного плуга для рационального агрегатирования с тракторами ОАО «Алттрак» в лесостепной зоне Алтайского края. Основные положения, выносимые на защиту: математическая модель почвообрабатывающего агрегата, как система взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай" — теоретические и экспериментальные' исследования по обоснованию рациональных параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов при воздействии их на почву для условий лесостепной зоны Алтайского краярезультаты, экспериментальных исследований по оценке влияния параметров и режимов работы МТА на агрофизические свойства почвы и составляющие урожая пшеницы.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях «Механизация сельскохозяйственного производства и переработка сельскохозяйственной продукции» сотрудников и аспирантов ИТАИ, АГАУ в 2001 и 2002 году, на юбилейной международной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве» АГАУ в 2003 году.

Публикации. Основные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований изложены в 5 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация включает оглавление, введение, пять глав основной части, заключение, библиографический список из 98 наименований и 5 приложений. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и 54 таблицы. Приложения составляют 72 страницы.

1. Усовершенствована математическая модель функционирования почвообрабатывающего агрегата как системы взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай», которая позволяет выполнять обоснование параметров и режимов работы агрегатов на базе раз личных тракторов и машин-орудий применительно к условиям эксплуатации, как для орудий сплошной обработки, так и полосо вой.2. По результатам исследований рациональная рабочая ширина за хвата чизельного плуга для трактора Т-402 составляет- 4 м, Т-404—.

3,2 м и Т-250−4,5 м.3. Сравнение полученных результатов (ОПХ «Комсомольское» Павловского района, 2000г) показывает, что применение оборот ного плуга в агрегате, с трактором К-701, в сравнении с Т-4А+ПН 5−35, позволяет повысить чистую производительность при сопос тавимых значениях глубины обработки в среднем в 1,86 раза при возрастании погектарного расхода топлива в 1,1 раза.4. Приемы основной обработки почвы (ОАО «Кипринское» Шела болихинского района, 2002г) оказали существенное влияние на урожайность яровой пшеницы. В среднем за три года исследова ний максимальная средняя урожайность пшеницы была достигну та по обработке Смарагд (8−10 см) -28,2 ц/га. По отвальной вспашке, обработке БДТ-7,0 и без обработки она составила 27,0 ц/га, 26,2 и 26,5 ц/га соответственно. Минимальная урожайность была при плоскорезных обработках ПГ-3−100 (24,0−24,5 ц/га) и Смарагд (12−14 см) (24³ ц/га).5. Из сравниваемых вариантов обработок (племсовхоз «Чистюнь ский» Топчихинского района, 2002г) наиболее энергоемкими яв ляются К-701+ПЧ-4,5 (13,6−16,8 кг/га) и К-701+ПН-8−35 (16,1.

кг/га). Значительно меньший погектарный расхода топлива у аг регата К-701+ПГ-3−5 (9,1−12,8 кг/га) и К-701+КТС-10−2 (6,0−7,4.

кг/га), а минимальный у агрегата К-701+КПШ-9/11 (4,9−5,9 кг/га).Наибольшая чистая часовая производительность получена у агре гатов К-701+КПШ-9/11: (8,5−10,0 га/ч) и К-701+КТС-10−2 (6,7−8,3.

га/ч), у остальных агрегатов она значительно меньше (3,0−5,4.

6. Максимальное количество эрозионно-опасных частиц (менее 1.

мм) соответствует отвальной обработке плугом ПН-8−3 5 на глу бину 20 см (17,8%), культиватором-плоскорезом КПШ-9/11 на глубину 15 см (16−18%), плоскорезом-глубокорыхлителем ПГ-3−5 при глубине обработки. 17 см (19%) й культиватором КТС-10−2 на глубину 12 см (15¹⁷%). Минимальное количество эрозионно опастных частиц наблюдается после' обработки чизелем ПЧ-4,5 (от 9 до 11%).7, Годовая экономия при использовании агрегатов на базе тракто ров Т-402, Т-404 и Т-250 с чизельными плугами в сравнении с аг регатом на базе трактора К-701 с отвальным плугом ПН-8−35 со ставляет 14 811, 1271 и 8601 рублей соответственно. Рекомендации:

1. Необходимо вводить дифференцированную основную обработку почвы по годам в севообороте в зависимости от предшественни ков, запасов влаги в осенний период и прогнозов осадков на ве сенне-летний период.2. При внедрении осеннего чизеливания рекомендуемое расстояние между стойками плуга ПЧ-4,5 -0,4 м и глубина обработки 0,4 мпри обработке паров расстояние между стойками -0,5 м и глубина обработки 0,45 м.