Реконструкция культивуатора

Введение.

Земледелие — древнейшее занятие человечества. Связанные с ним орудия труда имеют многовековую историю развития и совершенствования. Объектом земледелия является почва.

Почва — поверхностный слой суши земной коры, обладающий

плодородием. Почва основное средство производства в сельском хозяйстве.

Поэтому чрезвычайно велика ответственность каждого поколения людей за ее состояние. По словам К. Маркса: «Даже целое общество, нация и даже все одновременно существующие общества, вместе взятые, не есть собственники земли. Они лишь ее владельцы, пользующиеся ею, и, как добрые отцы семейства, они должны оставить ее улучшенной последующим поколениям»*. Однако предшествующие поколения распоряжались ею так, что к настоящему времени площадь почв, ранее плодородных, а теперь потерянных для сельского хозяйства, составляет 20 млн. км2, что почти

в 1,5 раза больше, чем площадь пахотных земель в настоящее время (14,34 млн, км2). Для того чтобы сохранить почву, нужно знать ее физико-механические свойства и применять рациональные системы ее обработки, рациональные рабочие органы почвообрабатывающих орудий. Однако, как писал В. П. Горячкин:** «Современное учение о почве дает, к сожалению, совершенно недостаточные указания о физических свойствах почвы, имеющих громадное значение для конструкции рабочих органов сельскохозяйственных машин. К таковым относятся величина частиц, трение, прилипание, влажность и связность... Все эти величины имеют, конечно, вспомогательное значение, но вместе с тем представляют основной фундамент, на котором должно покоиться построение рабочих органов сельскохозяйственных машин» .

 Почва подвергается механической  обработке. Основная цель механической  обработки почвы — создание  наиболее благоприятных условий  для роста и 

развития культурных растений и повышение ее плодородия. В любом технологическом процессе механической обработки, как указывал В. П. Горячкин, необходимо участие трех элементов: энергии, рабочего органа и объекта обработки — материала. В процессе механической обработки почвы рабочий орган машины или орудия (корпус плуга, диск или зуб бороны, лапа культиватора и т. п.), получая энергию от трактора или другого источника, воздействует на почву, в результате чего изменяет ее свойства и состояние.

Урожайность сельскохозяйственных культур во многом зависит от способа и качества механической обработки почвы, один из основных показателей которого — степень крошения. При использовании плугов и плоскорезов она изменяется от 35 до 70 % [1]. Однако, вероятность получения необходимого значения (80%) не превышает 20,4% из-за значительного варьирования физико-механических свойств почвы [2].

Второй важный показатель физического состояния почвы — плотность,

___________

  * Маркс К. и Энгельс Ф. Соч., изд. 2-е, т. 25, ч.II,с.337.

** Горячкин В.П. Собр. соч., т. 2, М.: Колос, 1968, с.189.

оптимальное значение которой для обрабатываемого слоя чернозема в районах возделывания озимой и яровой пшеницы составляет 1,1...1,2 г/см3. Превышение этого значения или чрезмерная рыхлость приводит к снижению урожайности зерновых культур. Очень важно под каждую культуру создавать оптимальную плотность почвы за меньшее число проходов агрегата. Каждое последующее крошение почвенных комков связано с увеличением энергозатрат на обработку [1, 3]. Они определяются главным образом видом разрушающих деформаций, который в свою очередь зависит от геометрических и технологических параметров, кинематики рабочих органов и физико-механических свойств почвы. Из-за их непостоянства одни и те же орудия при обработке дают различный результат: в одном случае выходные параметры соответствуют требуемым показателям качества, в другом — нет.

Применяемые почвообрабатывающие орудия с пассивными рабочими органами имеют ограниченные возможности регулировки технологических параметров с учетом изменения условий работы и состояния почвы. В процессе эксплуатации орудия изменением лишь рабочей скорости и глубины обработки незначительно можно оказывать влияние на показатели почвообработки.

Для достижения необходимого ее качества в зависимости от исходного состояния почвы следует разрабатывать рабочие органы, имеющие возможность изменять свои технологические и геометрические параметры, то есть они должны быть адаптируемыми, что позволяет оперативно управлять технологическим процессом обработки почвы. Для этого рабочие органы оборудуют дополнительными приспособлениями, позволяющими изменять их технологические и геометрические параметры. Они должны изменять свое положение относительно основного для получения оптимального сложения пахотного слоя с учетом исходного состояния почвы (влажности, плотности, задерненности и т.д.). Орудия с такими рабочими органами позволят оперативно управлять качеством обработки почвы путем изменения степени их воздействия на пласт, характера деформации или траекторий движения частиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1  Литературный обзор и анализ разработки.

Культиваторы предназначены для поверхностного рыхления почвы (без оборачивания) и уничтожения сорной растительности. Их можно также использовать для внесения минеральных удобрений и нарезки поливных борозд.

По назначению культиваторы делят на паровые (для сплошной обработки), пропашные и специальные.

Паровые культиваторы используют при уходе за парами и подготовке почвы к посеву.

Весеннюю предпосевную культивацию почвы проводят через несколько дней после боронования на глубину заделки семян для уничтожения всходов сорняков и создания уплотненного ложа для семян. Неравномерность глубины обработки не должна превышать ±1 см. После культивации верхний слой почвы должен быть мелкокомковатым, а сорные растения полностью подрезаны. Дно борозды и поверхность поля после культивации должны быть ровными, высота гребней — не более 4 см. В процессе культивации нижние слои почвы не должны выноситься на поверхность.

Для лучшего выравнивания почвы и сохранения влаги сплошную культивацию паров и зяби сопровождают боронованием.

Пропашные культиваторы применяют при уходе за пропашными культурами, т. е. проводят междурядную обработку. С их помощью уничтожают сорняки, рыхлят почву в междурядьях и рядках с целью сохранения почвенной влаги, улучшения воздушного и пищевого режима растений, подкармливают растения. Междурядная обработка некоторых пропашных культур (например, картофеля) заключается в их окучивании.

Специальные культиваторы используют при уходе за такими культурами, как свекла, бахчевые, хлопчатник, а также за садами и чайными плантациями.

Рабочие органы культиваторов. Культиваторы снабжают набором сменных рабочих органов. Основные рабочие органы — плоскорежущие, универсальные и рыхлительные лапы.

Односторонние плоскорежущие лапы, или бритвы (рис. 1, а), предназначены для уничтожения сорняков. Плоская вертикальная щека 2 лапы предохраняет рядок культурных растений от присыпания почвой. Такими лапами можно обрабатывать междурядья с малыми защитными зонами (необработанными полосами почвы вправо и влево от оси рядка), равными 6...11 см. Лапы изготовляют право- и левосторонними шириной захвата от 85 до 250 мм для обработки междурядий различной ширины. Наряду с подрезанием сорняков односторонние плоскорежущие лапы рыхлят почву на глубину до 6 см. Угол установки плоскости лезвия к поверхности поля равен 15°

Стрельчатые плоскорежущие лапы хорошо подрезают сорняки и рыхлят почву на глубину 4. ..6 см без выноса нижних, более влажных слоев почвы на поверхность.

Стрельчатые универсальные лапы (рис.1,б) применяют для сплошной и междурядной обработки почвы на глубину до 14 см. Они хорошо подрезают сорняки и крошат почву, частично вынося более влажные слои на ее поверхность. Стрельчатые универсальные лапы отличаются от плоскорежущих углом крошения ε. У универсальных лап он равен 25.. .30°, у плоскорежущих — 12... 18°. Стрельчатые лапы изготовляют с углом раствора γ равным 60 или 70°, и шириной захвата 220. ..385 мм.

Долотообразные лапы (рис. 1, в) используют для рыхления почвы на глубину до 15 см. Их выполняют как единое целое со стойкой. Ширина захвата таких лап 20 мм.

Подкормочные ножи (рис.1,г) применяют для рыхления междурядий и заделки в почву удобрений на глубину до 16 см.

 

Рис. 1. Рабочие органы культиваторов:

а- полольная лапа; б-стрельчатая универсальная лапа; в- долотообразная рыхлительная лапа; г- подкормочный нож; д-лапа-отвальчик; е-корпус-окучник; ж - корпус-окучник с решетчатым отвалом; з -арычник-бороздорез; и-секция игольчатых дисков; к-звено прополочной боронки; л-ротационная боронка БРУ-0,7; м-щиток; 1-стойка; 2- щека; 3- лезвие; 4- раструб (воронка); 5-отнальчик; 6-крыло; 7-отвал; 8- наральник; 9- рама секции; 10-игольчатый диск; 11- пружина; 12- зуб боронки; 13- болт; 14-скоба; 15- рамка боронки; 16, 18- кронштейны; 17, 19- соответственно цилиндрический и конический барабаны; 20— поводок; 21— нажимная штанга.

 

 

Раструб 4 (воронку для подачи удобрений в почву) крепят к долотообразной лапе. Для заравнивания бороздки, которая остается после прохода подкормочного ножа, за ним устанавливают вторую рыхлителъную или прополочную лапу.

Лапы - отвалъчики (рис. 1, д) используют при междурядной обработке картофеля и других культур. Отвальчики 5 с острыми кромками подрезают сорняки и рыхлят почву на глубину до 6 см, перемещая ее в защитные зоны и засыпая ею сорняки. Такие рабочие органы применяют, когда растения малы для окучивания, а сорняки набирают силу.

Окучники (рис. 1е, ж) предназначены для нарезания гребней, уничтожения сорняков в междурядьях и засыпания сорняков в защитных зонах. Окучник состоит из наральника 8 и двустороннего отвала 7с раздвижными крыльями 6, на которых предусмотрены продольные регулировочные пазы. Регулируя положение крыльев на отвале, можно изменять расположение перемещаемой окучником почвы, т. е. изменять высоту ее гребня. Окучниками обрабатывают почву на глубину до 16 см. При этом высота гребней может достигать 25 см.

Арычник-бороздорез (рис.1,з) отличается от окучника наличием воронки 4для внесения минеральных удобрений. Его используют для нарезания поливных борозд глубиной до 20 см при междурядной обработке пропашных культур.

Игольчатые диски (рис.1, и) применяют для разрушения почвенной корки и уничтожения сорняков в защитных зонах. Для разрушения почвенной корки диски устанавливают так, чтобы выпуклая сторона игл погружалась в почву, а для уничтожения сорняков направление вращения изменяют. Иглы дисков входят в почву на глубину до 4 см и сдвигают поверхностный слой на 1.. .2 см. Диски изготовляют диаметром 350, 450 или 520 мм.

Боронки (рис. 1, к) используют для рыхления почвы в междурядьях и защитных зонах. Пружинные зубья крепят к рамке, которую для лучшего копирования рельефа шарнирно соединяют с грядилем секции культиватора.

На пропашных культиваторах устанавливают ротационные боронки БРУ-0,7 и защитные щитки для предотвращения засыпания растений в рядках разрыхленной почвой (рис. 1 л, м).

Для вычесывания корневищных сорняков в паровых или пропашных культурах устанавливают на пружинных стойках оборотные лапы, представляющие собой заточенные с двух сторон пластины шириной 45...60 мм.

Рабочие органы культиваторов крепят к стойкам, жестко или шарнирно соединенным с рамой.

Для сплошной обработки почвы используют культиваторы с жесткими стойками для крепления рабочих органов [КПС-4, КШУ-6 (12; 18), КРГ-3,6], с пружинными стойками (КШП-8, КПЗ-9,7), а также фрезерные культиваторы КФГ-3,6.

 

2  Агротехнические требования.

Предпосевная обработка почвы — одно из важнейших агротехнических мероприятий получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Основные ее задачи — разрыхлить верхний слой почвы на глубину посева семян, выровнять поверхность поля, обеспечить мелкокомковатое строение посевного слоя, создать уплотненное ложе на глубине заделки семян, уничтожить всходы сорняков, заделать внесенные минеральные удобрения, сохранить влагу в посевном и пахотном слоях, улучшить микробиологическую активность и пищевой режим почвы, создать условия для производительной работы сельскохозяйственных машин на посеве, уходе за посевами и уборке урожая.

Приемы предпосевной обработки почвы изменяются в зависимости от почвенно-климатических условий, рельефа местности, складывающихся погодных условий, особенностей выращиваемых культур, системы удобрений, характера засоренности полей, наличия вредите- лей, болезней и многих других условий конкретного хозяйства. Поэтому рациональная технологическая схема этой операции должна базироваться на научно обоснованной системе земледелия каждого колхоза и совхоза и ее главного звена — системы севооборотов. Предпосевную обработку дифференцируют в зависимости от вида возделываемых растений. Повышение культуры земледелия, внедрение в практику высокоэффективных гербицидов позволяют минимализировать ее приемы.

На основании изложенного выбор технологических процессов регламентируют технологической картой на возделывание сельскохозяйственных культур в зависимости от почвенно-климатических условий и состояния поля перед обработкой.

Для обеспечения требуемого качества предпосевной обработки комбинированными машинами необходимо знать и строго соблюдать агротехнические требования. Главный агроном хозяйства устанавливает сроки и продолжительность проведения предпосевной обработки почвы, необходимые комбинированные машины и агрегаты в соответствии с агротехническими сроками, сложившимися погодными условиями и размерами полей.

Предпосевную обработку почвы следует проводить перед посевом сельскохозяйственных культур.

В настоящее время считается допустимым уничтожение не более 10-15% стерни за один проход машины при обработке на глубину до 16 см и не более 15-20% при рыхлении на глубину до 30 см. Обработка почвы должна проводиться в установленные агротехнические сроки при оптимальной влажности. Допустимые отклонения средней глубины рыхления от заданной не должны превышать 1 см при обработке на глубину до 16 см и 2 см при глубине до 30 см, а колебания глубины по ширине захвата не должна превышать 4-5см. На стыках проходов и между лапами орудий допускаются валики высотой не более 5 си, а в местах прохождения стоек - борозды шириной поверку не более 15 см и глубиной не более 8 см. Корни сорных растений и падалицы необходимо полностью подрезать на глубине хода рабочих органов. Огрехи на стыке смежных проходов орудия не допускаются.