Машины и орудия для защиты почв от ветровой и водной эрозии. Комбинированные агрегаты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Машины и орудия для защиты почв от ветровой и водной эрозии. Комбинированные агрегаты

Введение

Непроизводительный расход энергии больше полезного на вспашке с боронованием примерно в 1,3, на культивации - в 2,5 раза, а на посеве и уборке зерновых и технических культур еще больше. Существенная раздробленность технологий на мелкие операции в значительной мере препятствует эффективному применению сельскохозяйственной техники, уменьшает и без того низкий коэффициент использования механической энергии трактора. Применительно к существующим технологиям возделывания сельскохозяйственных культур он колеблется в пределах 0,3…0,4. В промышленности ориентировочно коэффициент использования энергии равен 0,6…0,8, или примерно в два-три раза выше, чем в сельском хозяйстве на мобильных процессах. Следует придать особое значение изысканию новых, более экономичных технологических приемов работы тракторных агрегатов, разработке и применению комбинированных средств механизации, позволяющих за один проход агрегата производить целый ряд технологически взаимосвязанных операций, обеспечивающих высокое качество работы. При этом следует учесть, что речь идет не только об объединении отдельных элементарных технологических операций в единый процесс, но и о разработке качественно новых, более совершенных машин и выполняемых ими технологических процессов, которые не повторяют и не копируют прежние, а заменяют их, становятся более экономичными и отвечают задачам комплексной механизации земледелия.

Совмещение технологических операций путем создания и широкого применения высокопроизводительных универсальных комбинированных машин, позволяет в 2-3 раза сократить число проходов техники по полю, сэкономить до 40% топлива на гектаре, повысить качество работ и урожайность возделываемых культур на 10-15%.

Переход на нетрадиционные (бесплужные, минимальные, нулевые и другие) системы обработки почвы, обеспечивающие экономию топлива на 50 и более процентов, повышение плодородия и урожайности возделываемых культур.

В настоящее время все более широкое применение находят комбинированные агрегаты с приводом рабочих органов от тяги трактора. Известно, что при выполнении тяговых работ потери эффективной мощности трактора составляют 20...60%. В перспективе на комбинированных агрегатах привод рабочих органов будет осуществляться через вал отбора мощности (ВОМ) или совмещенный - от ВОМ и тяги трактора. При этом потери эффективной мощности не превысят 10...20%. Переход на совмещенный привод позволит применять для обработки почвы легкие тракторы с высокой энергонасыщенностью, что также будет способствовать улучшению использования энергии благодаря увеличению КПД машинно-тракторных агрегатов и снижению давления тракторов на почву.

Создание технических средств для совмещения технологических операций ведется несколькими путями. Самый простой путь - последовательное соединение нескольких однооперационных специализированных машин (орудий) в один агрегат. Такой агрегат называется комбинированным. Комбинированные агрегаты составляются с помощью специальных приспособлений, из нескольких серийных машин (орудий) в последовательности, соответствующей технологическому процессу. При необходимости каждая машина (орудие), входящая в комбинированный агрегат, используется как самостоятельная.Другой путь - размещение на одной раме набора, рабочих органов для выполнения нескольких технологических операций за один проход. Это - комбинированная машина.Третий путь - создание специальных рабочих органов, производящих одновременно две или несколько технологических операций, например предпосевную обработку почвы с посевом или внесением минеральных удобрений.

Основная часть

Эрозия почвы (от лат. erosio - разъедание), разрушение почвы водой и ветром, перемещение продуктов разрушения и их переотложение. Водная эрозия проявляется на склонах; подразделяется на плоскостную (поверхностную) эрозию (сравнительно равномерный смыв почвы водой, неуспевающей впитаться), струйчатую (образование неглубоких промоин) и глубинную (размыв потоками воды почвы и материковой породы, образование оврагов). Ветровая эрозия, или дефляция, развивается на рельефе любого типа; при сильной ветровой эрозии почвы (пыльные бури) ветер поднимает в воздух вверх горизонты почвы, иногда вместе с посевами, и переносит почвенные массы на большие расстояния. По степени разрушения эрозию почвы подразделяют на нормальную (протекает медленно, плодородие почвы не снижается) и ускоренную, или антропогенную (вызывается сведением лесов, неправильными обработкой почвы и поливами, нарушением растительного покрова при бессистемном выпасе скота и т. п.). Интенсивность эрозии почвы во многом зависит от рельефа, крутизны склонов, количества и распределения осадков, водосборной и пылесборной площади, гранулометрического состава и водопроницаемости почвы, растительности и т. п. Чем круче склоны и больше водосборная площадь, тем сильнее эрозионные процессы. Эрозия почвы чаще проявляется на почвах лёгкого гранулометрического состава, в ронахнах с обильными осадками или сильными ветрами. На почвах с хорошо развитым растительным покровом эрозии почвы почти не наблюдается. Корни растений хорошо скрепляют почву, растительный покров задерживает осадки и переводит часть поверхностного стока в подземный, древесные насаждения способствуют задержанию и более равномерному распределению снега, уменьшают силу ветра и др. При сильном развитии эрозии почвы снижается почвенное плодородие, повреждаются посевы, овраги превращают сельскохозяйственные угодья в неудобные земли, реки и водоёмы заиливаются. Всё это наносит огромный ущерб народному хозяйству.

По скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную. Нормальная имеет место всегда при наличии сколько-либо выраженного стока, протекает медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменением уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа.

Ветровая эрозия (дефляция) возникает как следствие аэродинамического воздействия воздушного потока (ветра) на поверхность диспергированного почвенного слоя. При этом одновременно происходит три варианта транспортирования воздушным потоком частиц различных фракций: перекатывание по поверхности частиц размером 0,5... 1 мм; сальтация частиц размером 0,1...0,5 мм; аэрозольный перенос частиц размером менее 0,1 мм. Доля их в общем объеме движущихся частиц составляет соответственно 5...26, 55...70 и 15...40%. Сальтирующие частицы перемещаются скачкообразно, при падении ударяются о почву, разрушают неподвижные комочки на мелкие частицы и вовлекают их в эрозионный процесс, который протекает при этом по законам цепной реакции.

Показателями, характеризующими аэродинамическую стой кость почв к дефляции, приняты критическая скорость ветра и допустимая степень распыленности верхнего (0...5 см) слоя почвы, при достижении которых начинаются массовый отрыв и перенос частиц.

Для защиты почв от ветровой эрозии используютмашины для основной безотвальной обработки почвы, машины для мелкой обработки почвы с сохранением стерни, машины для поверхностной обработки стерневого агрофона

Машины для основной безотвальной обработки почвы на глубину 25...30 см снабжены стреловидными плоскорежущими лапами шириной захвата по 110 см. К нижнему концу стойки глубокорыхлительной лапы приварена пятка. К пятке прикреплен башмак с долотом и самозатачивающимися лемехами. В уголок, приваренный к стойке со стороны рамы, ввернут регулировочный винт, головка которого упирается в брус рамы. Вращением винта изменяют угол наклона лапы. Овальное отверстие в стойке позволяет ей поворачиваться относительно переднего болта при изменении наклона лапы. Пласт почвы, подрезанный лемехом, скользит по его наклонной поверхности, разрыхляется и падает без оборота.При этом стерня остается на поверхности поля, предотвращая эрозионные процессы. Плоскорежущие лапы сохраняют 60...75% стерни.

Плоскорезы-глубокорыхлители ПГ-2С и ПГ-ЗС комплектуют рабочими органами двух типов: плоскорежущими лапами для безотвальной обработки почвы на глубину до 25 мм и чизельнымирыхлительными стойками для нарезки щелей и рыхления почвы на глубину до 35 см. Ширина захвата машин соответственно 2,1 и 3,1 м. Их агрегатируют с тракторами тягового класса 2и 3.

Для безотвальной обработки с сохранением стерни на глубину до 25 см применяют плуги-рыхлители ПБ-5 и ПБ-9, а также плуги общего назначения, оборудованные безотвальными корпусами или рыхлительными стойками.

Машины для мелкой обработки почвы с сохранением стерни применяют для осенней безотвальной обработки почвы, культивации стерневых паров и предпосевной обработки почв на глубину 8...16см.

Культиватор-плоскорез КП-ЗС снабжен тремя плоскорежущими лапами, каждая шириной захвата 100 см. Глубина обработки достигает 16 см. Машину агрегатируют с тракторами класса 3.

Культиватор КШ-3,6А шириной захвата 3,6 м снабжен штангой, устройство и принцип работы которой такие же, как у штангового приспособления к культиватору КПЭ-3,8А. КШ-3,6А применяют для предпосевной обработки полей под озимые и рыхления почвы на глубину 5... 10 см с сохранением 80...90% стерни. Он может работать как в прицепном, так и в навесном варианте.Глубину обработки в пределах 4... 10 см в прицепном варианте регулируют, передвигая упор по штоку гидроцилиндра, в навесном - изменяя длину верхней тяги навесного устройства трактора.

Машины для поверхностной обработки стерневого агрофона на глубину 4... 10 см снабжены игольчатыми дискамидиаметром 55 см, собранными в батареи. Батареи установлены в два ряда на продольных уголках рамы, соединенной шарнирно с боковыми брусьями машины (аналогично дисковым лущильникам). Угол атаки батарей можно изменять от 0 до 20° в зависимости от твердости почвы. Каждый диск имеет 12 изогнутых игл круглого сечения. Во время работы диски перекатываются по стерневому полю, заглубляются на установленную глубину, рыхлят верхний слой почвы и одновременно заделывают семена сорняков.

Игольчатые бороны-мотыги БИГ-ЗА, БМШ-15 и БМШ-20 применяют для рыхления верхнего уплотненного слоя почвы при весеннем закрытии влаги -или осенней обработке после уборки зерновых культур. Ширина захвата борон соответственно 3, 15 и 20 м. Глубину обработки в пределах 4... 10 см регулируют, изменяя угол атаки (как у дисковых лущильников) и давление на диски. Игольчатые бороны сохраняют до 70 %стерни.

Мульчирующую обработку с измельчением стерни и поживных остатков грубостебельных культур выполняют тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3, БДТ-7, БДТ-10 и комбинированным агрегатом КАД-7. Диски машин воздействуют на верхний слой почвы, измельчают пожнивные остатки и перемешивают их с почвой, образуя мульчирующий слой.

Борьба с водной эрозией, которая проявляется на склонах, включает в себя систему организационных и агротехнических мероприятий, обеспечивающих задержание воды. К ним относятся: своевременная обработка почвы, вспашка с почвоуглубителями или вырезными корпусами, вспашка с одновременным образованием перемычек и валиков в бороздах, образование лунок и прерывистых борозд, кротование и снегозадержание.

Хороший эффект в задержании талых вод дает глубокая вспашка, повышающая водопоглощающую способность почвы. Глубокую вспашку осуществляют отвальными плугами, оборудованными почвоуглубителями, и чизельными плугами.

Применяют также комбинированную (ступенчатую) вспашку склонов крутизной до 4°. Для этого на плуге закрепляют в различном сочетании отвальные и безотвальные корпуса или устанавливают один корпус с нестандартным, удлиненным отвалом, который нагребает земляной валик поперек склона. На поле чередуются неширокие земляные валики с гладкими широкими полосами. Валики задерживают сток воды.

Навесной плуг ПЛН-4-35 с приспособлением ПРНТ-70.000 предназначен для прерывистогобороздования. Он снабжен корпусом с укороченным отвалом и устройством для прерывистого бороздования, рабочим органом которого служит трехлопастная крыльчатка. При движении плуга на пути, равном длине обода опорного колеса, крыльчатка не вращается, нижняя ее лопасть делает борозду.

Зяблевую вспашку с одновременным образованием лунок также выполняют плугом ПЛН-4-35, снабженным батареей, набранной из сферических дисков диаметром 450 мм, которые эксцентрично закреплены на оси и повернуты один относительно другого на угол 180°. Батарею устанавливают с углом атаки 30°.

Приспособления ПЛДГ-5 и ПЛДГ-10 к лущильникам предназначены для образования замкнутых лунок по зяби. В комплект ПЛДГ-5 входит четыре, а в ПЛДГ-10 - шесть дисковых батарей с эксцентрично расположенными дисками. Угол атаки дисков 30°.При работе агрегат образует на поверхности лунки длиной 1,3 м, шириной 50 см и глубиной до 20 см. Глубину лунок регулируют за счет установки батарей на понизителях, а также принудительным заглублением. Суммарная вместимость лунок на 1 га составляет 250...300 тыс. л. эрозия почва трактор дефляция

Приспособление ППБ-0,6 применяют для прерывистого бороздования и глубокого рыхления междурядий пропашных культур. Его навешивают на пропашные культиваторы. Приспособление состоит из бороздооткрывающих окучников, устанавливаемых вместо культиваторных лап, и четырехлопастных крыльчаток, располагаемых за окучниками.

Приспособление образует на 1 га около 4 тыс. борозд площадью 100x50 см, глубиной до 16 см, вместимостью 250...280 тыс. л. Культиватор с этим приспособлением можно использовать также для выполнения прерывистых борозд на зяби.

В качестве комбинированного агрегата, защищающего почву от ветровой и водной эрозии, можно использовать высокопроизводительную сеялка Cirrus. Умеренная потребность в тяговой мощности и в тяговом усилии, а также небольшое потребление горючего, являются важными параметрами прицепной посевной комбинации.

В сеялккеCirrus применяются два ряда дисковых сегментов по типу системыCatros для предпосевной обработки почвы. Сеялки с пассивными инструментами для обработки почвы применяются тогда, когда посев проводится с минимальными затратами, но в то же время с высокой производительностью.  Области применения - традиционная и, разумеется, минимальная технология возделывания. С сеялкой Cirrusможно провести точный посев, обеспечив средний или высокий уровень урожайности и соответственно высокую производительность.

СеялкаCirrus оснащена сошниками RoTeC+-Control. Очень равномерное и контролируемое ведение по глубине сошника RoTeC+-Control достигается за счёт опорного каточка Control 25 с опорной поверхностью 25 мм. Незначительные движения почвы в зоне сошника обеспечивает комбинация из высевающего диска 400 мм с небольшим уклоном.

За счёт опорных каточков Control 25 основная настройка глубины посева происходит быстро, комфортно, через давление на сошник.

Сошник RoTeC+-Control. Давление на сошник RoTeC+-Control может достигать 55 кг. Здесь фактически действенное давление на сошник у AMAZONE сравнительно выше, потому что давление распределяется не на опорный каточек и сошник, а исключительно на сошник. Дополнительным плюсом является высокое давление на сошник вследствие высокой несущей способности опорного каточка.

Дисковая борона. Двухрядная дисковая борона производит рыхление, измельчение и выравнивание почвы под посев перед укладкой семян, таким образом, нет необходимости совершать второй рабочих проход. При консервирующем методе обработки почвы приповерхностная солома дополнительно измельчается и перемешивается. Для двухрядной дисковой бороны характерны высокие проходы и при больших скоростях. Забивание соломой и инородными телами не происходит. Интенсивность работы дисков можно индивидуально подгонять во время прохода. Телескопически выдвигающиеся крайние диски обеспечивают чистые переходы по краям. Большое расстояние между вторым рядом дисков и катком с клиновыми шинами обеспечивает лёгкий и плавный ход. Текучесть почвы снижается перед катком.

Пружинные демпферы. Крепления стоек дисков выполнены в виде резиновых демпферов и индивидуально копируют контур почвы. Интегрированные резиновые демпферы служат дополнительно защитой от перегрузок при использовании на каменистых почвах. Так обеспечивается безопасность применения и исключается необходимость проведения техобслуживания дисковой бороны, а также выдерживается равномерная глубина обработки.

Высокое качество укладки за счёт особого ведения сошников. На CirrusSuper 4 сошника PacTeC с одним колесом-катком на каждом образуют одну высевающую единицу и каждая высевающая единица связана с другой через гидравлическую систему выравнивания, а на Cirrus сошники RoTeC+-Control имеют индивидуальную подвеску.

На отдельной раме расположены 3 (междурядье 16,6 см) или 4 (междурядье 12,5 см) сошника RoTeC+-Control, которые следуют за колёсами-катками.

Передние колёса-катки на Cirrus или CirrusSuper обеспечивают полосное обратное уплотнение перед посевом. За счёт восстановления капилляров с низлежащими горизонтами влага подаётся непосредственно к прорастающему семени, что обеспечивает активное развитие в первоначальные стадии. При осадках избыточная вода просачивается между колёсами-катками по неуплотнённым участкам. Это является наилучшей защитой от поверхностного заиливания. Рыхлая почва предотвращает также нежелательное испарение воды с поверхности почвы.

Смесь уплотнённой и рыхлой почвы способствует также газообмену вокруг проростков, что очень важно для здорового и продолжительного роста растений.

Колёса-катки на Cirrus принципиально выполняют две задачи:

1. Полосное обратное уплотнение почвы.

2. Для транспортировки и выполнения разворота опускаются четыре колеса. Так можно транспортировать машину даже по пересечённой местности. Эти четыре колеса оснащены тормозной системой, так что допускается движение машины по дорогам общего пользования со скоростью 40 км/ч.

Колёса-катки формируют гомогенную борозду.

Помимо агротехнических целей полосного уплотнения с плотными и рыхлыми участками колёса-катки гарантируют плавный ход сошников. Именно на средних и тяжёлых почвах они формируют гомогенную борозду, по которой сошник может плавно следовать даже при высоких скоростях.

Покрытие семян штригелемExakt. ШтригельExakt для покрытия открытых посевных борозд и выравнивания работает без забивания даже при большом количестве соломы на поле. Благодаря отдельно расположенным подвижным элементам штригель копирует рельеф почвы и способствует равномерному покрытию семян как с большим количеством соломы, так и вовсе без неё. Именно при посеве в наименее оптимальных условиях, напр., на влажной или тяжёлой почве, штригельExakt раскрывает весь свой потенциал.

Давление на штригель регулируется механически через две винтовые тяги. При гидравлическом изменении давления на штригель заранее устанавливается минимальное и максимальное значение путём вставки болта. Так можно одновременно регулировать давление на сошник и штригель с помощью всего лишь одного гидровыхода во время движения.

Дополнительное уплотнение прикатывающей балкой. Прикатывающая балка дополнительно уплотняет почву поверх посевной борозды, создавая при этом оптимальные для прорастания условия. Это особенно рекомендуется на рыхлых, сухих почвах при посеве яровых или рапса. В результате образуется противоэрозионный волнообразный профиль почвы. Большим плюсом является абсолютно независимое от давления на сошник давление на прикатывающую балку от 0 до 35 кг.

Вывод

Универсализацией достигается увеличение продолжительности использования машин в течение года, уменьшение капиталовложений и сокращение марочности машинного парка. Эффект от универсализации полностью исчерпывается снижением отчислений на реновацию за вычетом затрат, связанных с переоборудованием машин для настройки на различные операции. При этом повышения производительности прямого труда не достигается.

Совмещение или замена операций с помощью комбинированных машин (агрегатов) или путем изменения технологического процесса является перспективным направлением технического процесса. Эффект от совмещения операций заключается в повышении производительности прямого труда, снижении стоимости продукции, сокращении обслуживающего персонала и числа проходов агрегатов по полю.

В настоящее время универсальность машин достигается в основном за счет сменных рабочих органов и приспособлений. Однако применение их, хотя и придает универсальность машине, не является единственным способом универсализации. К тому же этот способ может оказаться неприемлемым, если экономический эффект от универсализации малоценной части машины (например, рамы) перекроется убытками на переоборудование и хранение сменных приспособлений.

Универсальные комбинированные машины, выполняющие в разные сроки различные сочетания совмещенных операций. Универсальность их может быть достигнута изменением рабочего режима, параметров и расстановки рабочих органов; применением сменных рабочих органов (приспособлений); изменением рабочего режима, параметров или расстановки одних рабочих органов и замены других сменных.

Таким образом, универсализации могут подвергаться не только специализированные, но и комбинированные машины. В будущем, когда определится критерий степени универсальности и комбинирования машин, приведенная классификация может быть уточнена и расширена.

Список литературы

1. Мацепуро М.Е., К вопросу обоснования направления механизации земледелия нечерноземной зоны страны. Труды (ЦНИИМЭСХ), 1963, том 1

2. Точицкий А.А., Костюков П.П. Механизацию обработки почвы и посева - на современный уровень. Агропанорама, 1997, №3.

3. Казаков Г.И. Агрофизические показатели плодородия почвы как научные основы ее обработки. В сборнике научных трудов «Ресурсосберегающие системы обработки почвы». М. - Агропромиздат, 1990.

4. Дроздов, Кузнецов, Зайцев. Почвообрабатывающие комбинированные машины и агрегаты. М.: - Агропромиздат, 1988.

5. Л. П. Кормановский, Н. К. Мазитов, Н.Т. Леонтьев, В. Р. Алфеев. Энергосберегающий комплекс унифицированных многофункциональных блочно-модульных культиваторов // Техника и оборудование для села. № 8, 2001.

6. Шило И.Н., Дашков В.Н. Ресурсосберегающие технологии сельскохозяйственного производства. - Минск.: БГАТУ, 2003. - 183 с.

Размещено на Allbest.ru