Сравнительный анализ потребительских характеристик игольчатых и зубовых борон

Полный текст

Введение Обработка почвы - важная составляющая большинства технологий растениеводства, существенно влияющая на их эффективность [1]. В современном сельскохозяйственном производстве, особенно в зонах недостаточного увлажнения, широкое применение получили такие орудия для поверхностной обработки почвы, как игольчатые бороны-мотыги и зубовые бороны (с жесткими или пружинными зубьями). Несмотря на существенные различия технологических процессов, назначение этих групп орудий в целом схоже - рыхление почвы на небольшую глубину (3…8 см), выравнивание поверхности поля, уничтожение слабо укоренившихся сорняков. В рамках безотвальных и даже нулевых технологий они способствуют сохранению и равномерному распределению по поверхности поля растительных остатков, снижающих вероятность образования водной и ветровой эрозии, участвующих в процессах терморегуляции, накопления и сохранения почвенной влаги. И те и другие орудия могут использоваться не только для ухода за парами и допосевной обработки почвы, но и для послепосевной и даже послевсходовой сплошной обработки участков [1-4]. Вместе с тем, для игольчатых и зубовых борон характерен и ряд функциональных различий. Так, например, по некоторым данным при резком заглублении иглы бороны-мотыги в почву и далее при ее обратном движении происходит принудительное нагнетание воздуха в верхние почвенные слои, за счет чего они насыщаются содержащимся в воздухе азотом [5]. Некоторые исследователи утверждают, что одно мотыженье по эффективности аналогично внесению 100 кг/га азотных удобрений [5], чего при применении классических зубовых борон не наблюдается. Кроме того, за счет вертикальной составляющей движения зубьев, бороны-мотыги могут использоваться в холодное время года для разрушения ледяной корки на озимых культурах [2]. Знание таких функциональных особенностей сравниваемых орудий, владение объективной информацией об их потребительских характеристиках позволит сформировать более рациональную структуру парка машин сельскохозяйственных предприятий, организовать их эффективную эксплуатацию и будет способствовать дальнейшему совершенствованию конструкций самих орудий. Цель исследования Целью исследования является обобщенный сравнительный анализ эксплуатационно-экономических характеристик и агротехнических показателей работы игольчатых борон-мотыг и зубовых борон. Методика исследования Сложность совместной оценки сравниваемых орудий связана с разнообразием их конструкций. Например, игольчатые бороны производятся как навесными, так и прицепными, с шириной захвата от 3 до 21 м (рис. 1). При этом они могут существенно различаться устройством и параметрами расположения рабочих органов [4], а также величиной давления, приходящегося на один зуб. В полной мере это относится и к зубовым боронам, которые могут выпускаться как в широкозахватном, так и модульном вариантах и при этом существенно розниться конструкцией зубьев (рис. 2). Анализ характеристик сравниваемых групп орудий дополнительно усложняется тем, что исследуемые почвообрабатывающие агрегаты - сложные динамические системы, условия эксплуатации которых носят стохастический характер. В связи с этим наиболее полная и достоверная информация о них может быть получена только путем обобщенного анализа результатов экспериментальных исследований и показателей производственной деятельности. При этом полученные данные будут иметь вероятностный характер, лишь приблизительно характеризуя протекание реальных процессов В рамках исследования был проведен сбор информации об основных эксплуатационных и агротехнических характеристиках шести зубовых борон и шести борон-мотыг, проходивших испытания на машинно-испытательных станциях нашей страны [6, 7], что позволило получить достаточно широкий спектр объективных показателей, характеризующих работу агрегатов. С учетом различных фонов и режимов проведения испытаний конечное число опытов при исследовании работы зубовых борон составило 12 шт., игольчатых борон - 15 шт. Все орудия относились к бессцепочным, их рабочая ширина варьировалась от 8,8 до 24,6 м. При этом фиксировались следующие показатели: Vp - рабочая скорость агрегата, км/ч; Вр - рабочая ширина орудия, м; Wo - производительность агрегата за час основного времени, га/ч; Wэ - производительность агрегата за час эксплуатационного времени, га/ч; qуд - удельный расход топлива, кг/га; ТЕТО - трудоемкость ежесменного технического обслуживания орудия, чел.-ч.; m - масса орудия, кг; аср - средняя глубина обработки почвы, см; σа - стандартное отклонение глубины обработки, см; К - показатель крошения почвы, %; Г - гребнистость поверхности поля, см; ПКР - степень повреждения культурных растений, %. Результаты исследования и их обсуждение Некоторые эксплуатационные показатели работы сравниваемых бороновальных агрегатов представлены в табл. 1. Приведенные данные позволяют сделать ряд выводов. Исследуемые бороны-мотыги в среднем отличались меньшей шириной захвата, чем зубовые, однако при этом их усредненная производительность была в 1,13…1,20 раза выше. Это объясняется тем, что средняя рабочая скорость игольчатых борон на 17 % выше аналогичного показателя для зубовых борон. Средний удельный расход топлива для обеих рассматриваемых операций оказался практически одинаковым. Коэффициенты использования времени смены для сравниваемых почвообрабатывающих агрегатов рознятся незначительно: для агрегатов с зубовыми боронами τср = 0,55, для мотыг τср = 0,58. Некоторая разница может быть обусловлена большей шириной захвата первых. Удельная металлоемкость зубовых борон - 171,9 кг/м, что в 1,83 раза меньше аналогичного показателя для игольчатых борон (314,4 кг/м). Ежесменное техобслуживание зубовых борон почти на 23 % ниже трудоемкости ЕТО игольчатых мотыг. Это может объясняться более сложным устройством и повышенной металлоемкостью мотыг. В табл. 2 приведены некоторые агротехнические показатели работы исследуемых агрегатов. Эти данные позволяют резюмировать следующее. Зубовые бороны обеспечивают глубину рыхления почти на 10 % больше, чем игольчатые. Однако при этом следует учитывать, что в абсолютных единицах разница составляет всего около 5 мм. Неравномерность глубины обработки почвы для сравниваемых орудий примерно одинакова - разница не превышает 3 % (0,3 мм). Бороны-мотыги обеспечивают более высокую степень крошения почвы, чем зубовые бороны (относительный показатель больше на 7 %), при этом гребнистость поверхности поля в первом случае на 15 % ниже, хотя по абсолютному показателю разница составляет всего 3 мм. Бороны-мотыги при обработке всходов обеспечивают меньшее повреждение культурных растений (1,5 %), чем зубовые (2,3 %). Причем усредненное значение этого показателя для игольчатых борон было получено при обработке культур и сплошного сева и пропашных, в то время как зубовые бороны применялись только на всходах зерновых сплошного сева. Бороны-мотыги на таких культурах повреждают всего 0…0,7 % растений. Заключение Проведенное исследование позволяет заключить, что применение игольчатых борон по сравнению с зубовыми обеспечивает повышение производительности агрегатов в среднем на 13…20 %, снижение гребнистости поверхности поля на 15 % (3 мм), повышение крошения почвы на 7 %. В равных условиях бороны-мотыги повреждают в 3…7 раз меньше культурных растений, чем зубовые бороны. По расходу топлива и неравномерности глубины обработки почвы агрегаты с игольчатыми и зубовыми боронами обеспечили примерно одинаковые показатели работы. При этом бороны-мотыги в 1,83 раза более металлоемки, чем зубовые, и более трудоемки в обслуживании. В целом можно заключить, что эксплуатационные характеристики и агротехнические показатели работы игольчатых борон выше, чем зубовых, однако экономические - ниже. Рис. 1. Игольчатые бороны-мотыги: а - ротационная борона «АГРИСТАР Супер» РБА-21 (ООО «АГРИСТО», г. Ставрополь); б - борона игольчатая гидрофицированная БИГ-3А а б Рис. 2. Зубовые бороны: а - широкозахватная борона БТ-18 с пружинными зубьями; б - модульная борона БЗСС-1,0 с жесткими зубьями квадратного сечения Таблица ١ Эксплуатационные показатели работы сравниваемых бороновальных агрегатов Тип орудий Уровень значения показателя Vp, км/ч Вр, м Wo, га/ч Wэ, га/ч qуд, кг/га Т ЕТО, чел.-ч. m, кг Зубовые бороны среднее 10,3 19,1 18,9 10,4 1,4 0,27 3283,3 минимальное 6,0 8,8 5,4 4,1 0,8 0,17 810,0 максимальное 15,0 24,6 34,6 19,2 1,7 0,44 5830,0 Бороны-мотыги среднее 12,1 17,9 21,4 12,5 1,4 0,35 5682,1 минимальное 8,5 11,4 12,2 7,8 1,1 0,09 3910,0 максимальное 13,8 20,2 24,7 15,2 2,1 1,40 7315,0 Таблица ٢ Агротехнические показатели работы сравниваемых бороновальных агрегатов Тип орудий Уровень значения показателя аср, см σа, см К, % Г, см ПКР, % Зубовые бороны среднее 5,18 1,12 83,5 2,3 2,3 минимальное 2,20 0,70 67,9 0,8 1,0 максимальное 8,90 1,90 97,4 4,2 3,0 Бороны-мотыги среднее 4,64 1,15 89,5 2,0 1,5 минимальное 3,50 0,61 82,1 1,0 0,0 максимальное 6,43 1,76 96,7 3,3 2,9

Об авторах

Я. В Еременко

Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ

Email: nesmiyan@andrei@yandex.ru

А. Ю Несмиян

Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ

Email: nesmiyan@andrei@yandex.ru
д.т.н.

А. К Кулаков

Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ

Email: nesmiyan@andrei@yandex.ru

С. В Асатурян

Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ

Email: nesmiyan@andrei@yandex.ru
к.т.н.

Список литературы

Дополнительные файлы