Разработка энергосберегающего технологического процесса основной отвальной обработки почвы с обоснованием параметров рабочих органов

Неудачное реформирование привело экономику сельскохозяйственного производства России к тяжелейшему кризису. Валовая продукция уменьшилась в 1,5 раза, а сборы зерна в 2,4 раза. Сокращены поставки тракторов в 24 раза. Из-за этого хозяйства вынуждены были сократить посевные площади, использовать упрощенные технологии, растягивать агротехнические сроки полевых работ. Все это привело к «вынужденному залужению пашни» [13] .

По оценке В. В. Коломейченко и Г. И. Дурнева площадь «бросовых» земель достигает 15−20 млн. га [36]. Однако, более точную цифру привел президент Российской Федерации — 33 млн. га. По Самарской области «брошенных полей» (выведенных из оборота) составляет более 10% (350 тыс. га.) [98].

На заброшенных полях происходит массовое размножение различных высоко и низко стебельных сорняков, формирование кустарно — древесных формаций. [37] Технология освоения целинных и залежных земель в 50−60 годы прошлого столетия базировались на агроприемах ввода крепких залежей, то есть последних стадиях залужения [87]. Анализ результатов исследований этой технологии, реализуемой лемешно-отвальными плугами, созданными в 50−60 годы и современными не применима для ввода в севооборот заброшенных полей, вследствие низких качественных и энергетических показателей применяемых технических средств [91, 92].

Заброшенные поля — начальная стадия залужения, с той лишь разницей, что в залежь вводятся плодородные почвы, характерная особенность которых — появление высокорослых растений — пионеров [103].

Поэтому необходимо рассмотреть какие требования предъявляются в настоящее время к технологическому процессу основной обработки почвы, в какой мере эти требования выполняются современными плугами, какие при этом энергозатраты и возможности применения этих плугов для обработки заброшенных полей [47].

Очевидно, что технологическое обоснование процесса обработки заброшенных полей должно базироваться на глубокой отвальной обработке почвы [17, 41, 86, 88]. При этом сокращение энергозатрат должно быть достигнуто за счет сокращения проходов (до одного) [26, 105, 107], а также увеличения ширины захвата плужного корпуса [32].

В связи с этим цель настоящей работы — снижение энергоемкости технологического процесса основной обработки почвы, за счет применения плугов с новыми рабочими органами, обеспечивающих ввод в севооборот заброшенных земель и старопахотных почв.

На защиту выносятся следующие научные положения:

• обоснование энергосберегающего способа основной отвальной обработки почвы;

• теоретическое обоснование технологического процесса для обработки почвы заброшенных земель, выполняемых новыми рабочими органами;

• теоретическое обоснование основных параметров новых рабочих органов плугов для реализации энергосберегающей технологии;

• результаты лабораторно-полевых исследований новых рабочих органов;

• результаты производственной проверки плугов с новыми рабочими органами в сравнении с известными плугами и технико-экономической оценки их применения.

Работа выполнена в соответствие с программой «Концепции развития сельскохозяйственного машиностроения в регионах ассоциации «Большая Волга. (Растениеводство)», утвержденной решением Совета Ассоциации «Большая Волга» № 2 от 27 января 1999 года. [38] и планом НИР ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.Вавилова» по теме № 4 «Разработка технологического обеспечения аграрных технологий», раздел 4.2 «Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин для основной обработки почвы».

Общие выводы.

1. Анализ известных технических средств, реализующих различные технологические процессы основной отвальной обработки почвы показал, что энергетические затраты в них определяются геометрическими параметрами и составными элементами корпуса плуга.

2. Технологический процесс, выполняемый плугом ПРНС-5 + П0−50 с комбинированными рабочими органами, имеет меньшую энергоемкость вследствие первоначального безотвального рыхления пахотного слоя, а затем сдвига и перемещения разрыхленной верхней части пахотного слоя и исключения из процесса дополнительной силы сопротивления — силы трения, возникающей при взаимодействии полевой доски со стенкой борозды.

3. На основе технологического процесса, выполняемого плугом ПРНС-5 + П0−50 обоснован энергосберегающий технологический процесс, обеспечивающий первоначально безотвальное рыхление пахотного слоя, затем разделение разрыхленного пласта почвы на две части с поочередным оборотом и перемещением каждой части с высокостебельной растительностью в открытую борозду.

4. Разработаны и обоснованы новые рабочие органы для выполнения энергосберегающего технологического процесса, состоящие из наральника имеющего форму части конической поверхности выпуклой вверх, за которым устанавливается отвал с выпуклой или вогнутой рабочей поверхностью, а их полевой обрез расположен по оси симметрии наральника.

5. Лабораторно-полевыми исследованиями установлено, что минимальные энергозатраты обеспечивает новый рабочий орган КБК-80С1 с шириной захвата наральника 0,56 м, углом установки выпклого отвала к направлению движения 41°, расстоянием от вершины наральника до нижней кромки отвала 0,1 м.

6. Производственной проверкой, проведенной в хозяйственных условиях в сравнении с известными плугами установлено, что за счет применения плугов с новыми рабочими органами достигается снижение удельных энергозатрат на 21,7%, погектарного расхода топлива на 10,0%, при увеличении производительности на 11,1% и качества заделки высокостебельной растительности на 14,0%.

7. Применение плугов с новыми рабочими органами снизило себестоимость механизированных работ на 10,71%, что способствовало получению годового экономического эффекта в размере 9299,44 руб.