Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние отрасли и агротехнологические особенности возделывания картофеля 11
1.1 Состояние отрасли 11
1.2 Биологические и почвенно-климатические условия, предопределяющие технологию возделывания картофеля 17
1.3 Сорняки, вредители и болезни растений 31
1.4 Технологии и технические средства для возделывания картофеля 47
1.5 Возделывание картофеля за рубежом 55
1.6 Возделывание картофеля по зарубежной технологии в России 57
1.7 Структурное содержание исследований 66
Глава 2. Пути повышения эффективности механизированной технологии возделывания картофеля 68
2.1 Основные факторы, определяющие урожай картофеля 68
2.2 Направление совершенствования технологии возделывания картофеля 70
2.3 Обоснование способа и устройства для предпосадочной подготовки почвы 73
2.4 Обоснование способа и устройства для посадки картофеля 76
2.5 Обоснование способа и устройства для ухода за растениями картофеля 78
2.6 Обоснование устройства культиватора для ухода за растениями картофеля 83
2.7 Обоснование устройства ротационной бороны для уничтожения сорняков и рыхления почвы 87
2.8 Обоснование устройства для удаления ботвы картофеля 90
Глава 3. Теоретические исследования технологических процессов рабочих органов и машин для возделывания картофеля 94
3.1 Общие закономерности воздействия рабочих органов на почву 94
3.2 Классификация ротационных машин и орудий для возделывания картофеля 102
3.3 Кинематический анализ ротационной бороны для ухода за растениями картофеля 106
3.4 Обоснование конструктивно-технологической схемы ротационной бороны для уничтожения сорняков и рыхления почвы 113
3.5 Абсолютная траектория движения, скорость и ускорение рабочих элементов ротационной бороны культиватора 115
3.6 Теоретические исследования перемещения, абсолютной скорости и ускорения скребка-планки ротационной бороны в зоне контакта с почвой 120
3.7 Обоснование числа скребков-планок на ротационной бороне культиватора 127
3.8 Обоснование условия перекатывания ротационной бороны без пробуксовки в плоскости обода почвозацепов 129
3.9 Обоснование угла расстановки скребков-планок на ротационной бороне 133
3.10 Теоретические исследования к обоснованию параметров ботводробителя 136
3.10.1 Обоснование параметров гребня 136
3.10.2 Динамика шарнирно закрепленного ножа ботводробителя 137
3.10.3 Обоснование частоты вращения ротора ботводробителя 140
Глава 4. Программа и методика лабораторных и полевых исследований 143
4.1 Программа лабораторных и полевых исследований 143
4.2 Методика исследований показателей, характеризующих состояние поля при междурядной обработке растений картофеля 144
4.2.1 Методика исследования влажности, твердости и гранулометрического состава почвы 144
4.2.2 Методика лабораторных исследований технологического процесса уничтожения сорняков и рыхления почвы ротационной бороной 151
4.3 Методика исследований показателей, характеризующих состояние поля и ботвы картофеля при ее удалении 155
4.3.1 Методика исследования размещения растений в поле, полеглости, биологической урожайности ботвы и засоренности участка сорняками... 155
4.3.2 Методика исследования продольного микрорельефа поверхности гребня к моменту уборки урожая 160
4.3.3 Методика лабораторных исследований технологического процесса резания (рубки) ботвы картофеля 161
Глава 5. Результаты лабораторных и полевых исследований 165
5.1 Результаты исследования состояния поля при междурядной
обработке посадок картофеля 165
5.1.1 Результаты исследования гранулометрического состава, влажности, твердости почвы при междурядной обработке растений 165
5.1.2 Результаты исследований геометрических параметров гребня при уходе за растениями картофеля 167
5.1.3 Результаты лабораторных исследований коэффициента буксования ротационной бороны в зависимости от вертикальной нагрузки 169
5.1.4 Результаты лабораторных исследований уничтожения сорняков ротационной бороной 171
5.2 Результаты исследования состояния поля при удалении ботвы картофеля 172
5.2.1 Результаты исследования размещения растений в поле, полеглости, засоренности участка сорняками и биологической урожайности ботвы и картофеля 172
5.2.2 Результаты исследования поперечного и продольного микрорельефа поверхности гребня при удалении ботвы картофеля 175
5.2.3 Результаты лабораторных исследований технологического процесса резания (рубки) ботвы картофеля 179
Глава 6. Оптимизация технологических процессов для возделывания картофеля 183
6.1 Планирование многофакторных экспериментов по оптимизации технологических процессов и проведения опытов 183
6.2 Обоснование критерия оптимизации и выбор значимых факторов 183
6.3 Обоснование математической модели и описание его функции отклика 185
6.4 Интервалы варьирования факторов 186
6.5 Выбор плана многофакторного эксперимента и методика проведения опытов 188
6.6 Обработка результатов многофакторного эксперимента (регрессионный анализ) 189
6.7 Оптимизация технологического процесса уничтожения сорняков и рыхления почвы ротационным рабочим органом 194
6.8 Оптимизация технологического процесса измельчения ботвы картофеля 200
Глава 7. Результаты производственных исследований рабочих органов и машин для возделывания картофеля 211
7.1 Сравнительная оценка комбинированного пахотного агрегата 211
7.2 Сравнительная оценка культиватора для ухода за посадками картофеля 214
7.3 Сравнительная оценка ботвоизмельчителя 222
7.4 Определение топливно-энергетических показателей ботвоизмельчителя 228
7.5 Определение топливно-энергетических показателей культиватора для
междурядной обработки растений картофеля 233
Глава 8. Технико-экономическая оценка технологий возделывания картофеля в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств населения 236
Основные выводы 249
Литература 252
Приложения 265
- Биологические и почвенно-климатические условия, предопределяющие технологию возделывания картофеля
- Обоснование способа и устройства для предпосадочной подготовки почвы
- Абсолютная траектория движения, скорость и ускорение рабочих элементов ротационной бороны культиватора
- Методика исследования влажности, твердости и гранулометрического состава почвы
Введение к работе
Актуальность темы.
По объёму производства картофеля Россия занимает одно из ведущих мест в мире, при этом на долю РФ приходится около 13% его общего производства. Объём ежегодного производства картофеля в России на протяжении последних 15 лет стабилизирован на уровне примерно 35 миллионов тонн. Для населения России и многих зарубежных стран картофель является ценным и незаменимым продуктом питания. О перспективности культуры свидетельствует и тот факт, что 2008 год назван Международным годом картофеля.
Средняя урожайность картофеля в России по всем категориям хозяйств составляет 120—140 ц/га, что в 3—4 раза ниже урожайности данной культуры, чем в Англии, Голландии, Германии, Финляндии, и не наблюдается тенденция повышения урожайности, как в личных подсобных хозяйствах, так и в с.-х. предприятиях. Это объясняется тем, что экономическое состояние личных и большинства коллективных хозяйств не позволяет на должном уровне поддерживать плодородие почвы, закупать посадочный материал хорошего качества и возделывать картофель на современном технологическом уровне.
Децентрализация производства картофеля из крупных коллективных хозяйств в фермерские и личные подсобные хозяйства населения, а также массовый отвод земель для садово-огородных и дачных целей, практически привела к увеличению производства картофеля в условиях мелких сельхозтоваропроизводителей, на долю которых приходится более 90% всего производства картофеля. В то же время трудозатраты на производство картофеля в этой категории хозяйств превышают в 2 - 3 раза, чем в специализированных предприятиях с интенсивной технологией производства.
Решение данной проблемы требует разработки новых технологических приемов, конструкций рабочих органов и принципов взаимодействия их элементов с обрабатываемой средой, рациональное построение последовательности технологических операций возделывания картофеля в соответствии с зональными экологическими требованиями.
В результате анализа состояния производства картофеля и существующих отечественных и зарубежных технологий возделывания картофеля была выработана следующая рабочая гипотеза: увеличение урожайности картофеля, улучшение его качества, снижение затрат труда, получение экологически чистого урожая может быть достигнуто за счет изыскания новых технологических приемов направленных:
на создание благоприятных почвенных условий для прорастания клубней и развития растений за счет создания мелкокомковатой структуры почвы;
на обеспечение условий для дружного (одновременного) прорастания сорняков с целью уничтожения их при технологических операциях по уходу;
на полное исключение использования гербицидов;
на повышение полноты удаления ботвы перед уборкой с целью снижения потерь урожая при уборке.
3 \а
Цель работы: повышение эффективности возделывания картофеля в условиях малых форм хозяйствования на основе совершенствования технологических операций и комплекса машин.
Задачи исследований:
-
выявить и обосновать пути совершенствования технологии и рабочих органов машин для возделывания картофеля в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств населения, разработана структурная схема исследований;
-
исследовать технологические характеристики почвы и растений картофеля в период выполнения технологических операций;
-
теоретически и экспериментально исследовать процессы взаимодействия рабочих органов машин с почвой и растениями картофеля;
-
обосновать конструктивно-технологические схемы комбинированного плуга, культиватора для ухода за посадками картофеля, ротационной бороны, ботводробителя и обосновать оптимальные параметры рабочих органов;
-
оптимизировать технологические операции для возделывания картофеля;
6) определить технико-зкономическую эффективность применения
разрабатываемой технологии и усовершенствованных машин для
возделывания картофеля;
7) разработать практические рекомендации по использованию новых тех
нических средств при производстве картофеля в условиях малых форм хозяй
ствования.
Объекты исследований: растения картофеля, рабочие органы и машины для его возделывания: комбинированный пахотный агрегат с бороной-выравнивателем; переоборудованная картофелесажалка с барабанами-комкодавителями; модернизированный культиватор для ухода за посадками картофеля и ботводробитель с комбинированным сочетанием рабочих органов.
Предмет исследования. Технология возделывания картофеля и оптимизация параметров и режимов работы рабочих органов.
Методика исследований. Методической основой является комплексный подход, который заключается в анализе конструктивных особенностей рабочих органов и характера их взаимодействия с растительным материалом. Теоретическая часть исследований базируется на закономерностях земледельческой механики, теоретических основах кинематики и динамики, а также тригонометрических функций. Теоретические исследования взаимодействия рабочих органов с почвой и растительным материалом выполнены графоаналитическим путем с использованием программы «MathCAD»
Экспериментальные исследования выполнены в соответствии с общеизвестными методиками по определению физико-механических и технологических характеристик почв и растительных материалов, а также согласно ОСТ-10.1.3.-2000; ОСТ 10.2.11-2000; ОСТ-10.4.3.-99. Испытания с-х техники. Машины и орудия для обработки пропашных культур. Методы оценки функциональных показателей.- М: Минсельхоз России, 1999. Оптимизация технологических процессов выполнена с применением теории планирования экспери-
ментов по плану 23 (ПФЭ). Были разработаны собственные методы исследований микрорельефа поля, степени скольжения ротационного рыхлителя, процесса разрушения растительных материалов, топливно-энергетических показателей МТА. Обработка результатов экспериментов выполнена методом математической статистики с использованием программы «STATISTICA».
Научная новизна заключается в технологическом обосновании комплекса машин для возделывания картофеля в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения и оптимизации конструкционных параметров рабочих органов с учетом состояния почвы и технологических свойств растений.
Практическая ценность и реализация результатов исследований
Усовершенствованная технология и рекомендуемый комплекс машин для возделывания картофеля в условиях фермерских и личных подсобных хозяйствах населения обеспечивает повышение урожайности и уровня рентабельности, снижение эксплуатационных затрат, себестоимости картофеля и затрат труда.
Разработана методика и лабораторно-полевая установка для исследования микрорельефа почвы.
Теоретические модели рабочего процесса позволили обосновать параметры и режимы работы рабочих органов и машин для возделывания картофеля (комбинированного пахотного агрегата ГОГН-3-35М+БВ-1; универсального культиватора КОН-2,8М; ботводробителей БД-2 и БД- 4.).
Найдены новые технические решения на уровне изобретений: комбинированное почвообрабатывающее орудие; способ посадки клубней картофеля и устройство для его осуществления; способ ухода за посадками картофеля и устройство для ее осуществления; ротационный рыхлитель; культиватор; ботвоудаляющая машина (ботводробитель).
Результаты исследований внедрены и используются на ОАО «Шаркан-ское РТП», в Удмуртском государственном НИИСХа, а также в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения Удмуртской Республики.
Усовершенствованная механизированная технология возделывания картофеля для условий фермерских и личных подсобных хозяйств населения включена в регистр технологий производства картофеля Удмуртской Республики (Система машин для возделывания и уборки картофеля).
Результаты научной работы опубликованы в учебно-методических пособиях «Рекомендации по использованию новых конструктивно-технологических решений для возделывания картофеля в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств населения» ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011) и «Механизация производства картофеля» (ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2004) и используются в учебном процессе при изучении курсов «Эксплуатация МТП» и «Сельскохозяйственные машины».
Апробация Результаты диссертационной работы обсуждены и одобрены на II и III Российских Форумах «Российским инновациям - Российский капитал» в г. Саранске, 9-10 июня 2009 г и в г. Ижевске, 1-3 июня 2010; на Всероссийских специализированных выставках «Картофель - 2002» и «Ово-
щеводство России - 2003», и отмечены Дипломами и благодарственными письмами на имя ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА; на Всероссийских научно-практических конференциях (ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА 1998 - 2011г.г, ФГОУ ВПО Московский ГАУ им. Горячкина 2002 - 2010 г.г, ГОСНИТИ, ФГОУ ВПО Рязанский ГАУ им. П.А. Костычева), Международной научно-практической конференции «Машинные технологии и новая с.-х. техника для условий евро-северо-востока России» (г. Киров 2000 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 печатных работы, в том числе: 13 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 5 - патентов на изобретения; 1 - монография; 1 - рекомендации по использованию новых конструктивно-технологических решений; 1 - учебное пособие с грифом УМО; 2 -учебно-методических пособия; 10 - научных работ, изданных в региональных изданиях.
Структура и объём работы. Общий объем диссертационной работы составляет 280 страниц и состоит из общей характеристики, восьми глав, восьми общих выводов, списка литературы (131 источник, из них 5 иностранных), 16 приложений. В приложениях представлены копии патентов, документы о внедрении, акты хозяйственных испытаний и др.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Обоснование технологии и технологических операций для возделывания картофеля применительно к производственным условиям малых форм хозяйствования.
-
Механико-технологические основы совершенствования технологии и технических средств для возделывания картофеля.
-
Основные параметры и режимы работы рабочих органов и машин для возделывания картофеля (комбинированного пахотного агрегата ПЛН-3-35М+БВ-1; универсального культиватора КОН-2.8М; ботводробителей БД-2 и БД-4.)
-
Результаты исследований опытных (экспериментальных) машин для возделывания картофеля.
-
Оптимизация технологических операций для возделывания картофеля.
Биологические и почвенно-климатические условия, предопределяющие технологию возделывания картофеля
Картофель {Solarium tuberosum) - это однолетнее травянистое растение (рис. 1.7), вырастающее до 100 сантиметров в высоту и формирующее клубень столь богатый крахмалом, что он является четвертой по важности продовольственной сельскохозяйственной культурой в мире после кукурузы, пшеницы и риса. S. tuberosum подразделяется на два лишь незначительно различающихся между собой подвида: andigena (андийский) -приспособленный к условиям короткого светового дня и выращиваемый главным образом в Андах, и tuberosum (клубненосный) - выращиваемый в настоящее время во всем мире и выведенный, как предполагается, в результате ввоза в Европу небольшого количества клубней андийского картофеля, которые впоследствии адаптировались к более продолжительному световому дню [125].
На протяжении длительного периода времени у картофельного растения развивался и совершенствовался вегетативный путь размножения. Естественный отбор в этом направлении привел к созданию специальных органов размножения — клубней. Клубень картофеля представляет собой утолщенное окончание подземного побега (столона). Он служит хранилищем запасных веществ. Ростовые почки находятся в глазках, расположенных в клубне по спирали. У культурного картофеля предпочтительно мелкое заложение глазков. В зависимости от сорта, клубни сильно различаются по форме — от удлиненно-овальной до круглой. Цвет мякоти желтый, кремовый или белый, а кожуры — светлый, фиолетовый, розовый, охристый или красный. Во время роста клубень имеет легко стирающийся эпидермис, который к моменту зрелости меняется на пробковую кору с чечевичками для газового обмена.
Корни образуются только под зелеными стеблями, т. е. столонами. Основная масса корней (60...85%) находится в пахотном слое диаметром 0,5 м вокруг растения (рис. 1.8). Часть корней картофеля проникает в почву в зависимости от ее состояния на глубину от одного до двух метров. Растения, которые растут во влажных условиях, формируют корневую систему в верхних слоях почвы и при засухе больше страдают от недостатка влаги. Позднеспелые сорта образуют более мощную и глубже проникающую корневую систему, чем раннеспелые. Между массой корней, их глубиной проникновения в почву и массой ботвы существует положительная корреляция.
Надземный стебель травянистый, ребристый, трех- или четырехгранный, вначале прямостоящий, позже развалистый. Из клубня в большинстве случаев образуются 3...5 стеблей, которые могут ветвиться как под землей, так и над ней.
Листья на стебле расположены по спирали. Первые из них более или менее простые, но по мере развития растений они становятся непарноперистыми, с чередующимися супротивными крупными долями. Цветки собраны в соцветие, представляющее собой сложный завиток, расположенный на общем цветоносе различной длины. Склонность к цветению зависит от сорта и фотопериодических условий. Цветки пятерного типа. Окраска венчика сортотипична. Картофель, как правило, самоопыляющаяся культура, но встречаются и перекрестноопыляемые растения. Рис. 1.8 - Корневая система картофеля Плод - двухгнездная мелкосеменная (50... 100 мелких белых семян) ягода шаровидной или овальной формы зеленого цвета. Размножение картофеля настоящими семенами ведет к расщеплению генетически фиксированных сортотипичных свойств.
Зрелый клубень картофеля находится в состоянии покоя, длительность которого сортотипична. Она зависит от содержания в кожуре ингибиторов роста, количество которых во время хранения уменьшается. Одновременно возрастает содержание ростовых и растворимых запасных веществ и тем самым готовность клубней к прорастанию. Чем интенсивнее дыхание во время хранения, тем быстрее происходит их прорастание.
До появления всходов и создания органов автотрофного питания материнский клубень является источником питательных веществ, которые обеспечивают рост корневой системы, стебля и листьев.
Прорастание начинается с верхних глазков, причем в рост трогается обычно одна почка глазка.
Если появившиеся ростки обломать, то в этих же глазках пробуждается вторая почка, а если обломать и эту, то — следующая. На образование ростков затрачиваются пластические вещества клубня, и обламывание ростков хотя и не прекращает ростовые процессы в клубне, но значительно ослабляет их. Обламывание ростков проросших клубней при посадке отрицательно сказывается на росте и развитии картофеля.
Поврежденные клубни прорастают быстрее, чем неповрежденные (повышенное дыхание, потери вместе с кожурой ингибиторов роста). Щадящая уборка и сортировка, низкие температуры во время хранения способствуют поддержанию состояния покоя клубня. Различными химическими веществами можно удлинить (ингибиторы дыхания или прорастания, например, профама или хлорпрофама) или укоротить (ингибиторы покоя зародыша, например, тиомочевина или гиббереллиновая кислота) период покоя клубней.
За счет резервов маточного клубня молодые растения некоторое время развиваются независимо от питательных веществ и воды в почве. Число проростков зависит от величины маточного клубня. Из маленьких клубней обычно образуется один-два главных стебля с малым количеством столонов и клубней, но к уборке клубни от таких растений, как правило, бывают более крупные. Наоборот, крупные маточные клубни образуют обычно больше стеблей и клубней, но несколько меньшего размера.
В процессе перехода клубней от состояния покоя к прорастанию и росту проростков они физиологически стареют, что зависит от суммы среднесуточных температур выше 0С и продолжительности периода начала прорастания. Высокий физиологический возраст посадочных маточных клубней оказывает различное воздействие на урожай. Во-первых, он сокращает срок от посадки до появления всходов (на 14 суток), сдвигается вегетационный период картофеля, растения попадают в более благоприятные условия развития (высокая влажность почвы и инсоляция); во-вторых, он тормозит рост ботвы, снижение массы которой при клубнеобразовании ведет к уменьшению прироста клубней. Так как длительность периода роста и развития от всходов до созревания не меняется, более высокий урожай получается при ранней уборке, а более низкий - к моменту созревания. В зависимости от метеорологических условий года воздействие физиологического возраста на клубнеобразование усиливается или ослабевает. В годы с летней засухой или сильным развитием фитофтороза важно обеспечить быстрое развитие ботвы весной. Более высокие положительные температуры благоприятно влияют на развитие ботвы, ослабляют действие физиологического возраста, а низкие, наоборот, усиливают его.
Обоснование способа и устройства для предпосадочной подготовки почвы
Технологии возделывания картофеля предъявляют жесткие требования к качеству подготовки почвы с целью создания однородных и оптимальных условий для их равномерного развития и повышения точности посадки.
Наиболее эффективное воздействие на обрабатываемый слой почвы достигается почвообрабатывающими машинами, сочетающими в одном орудии рабочие органы с разнородными деформационными характеристиками (комбинированными машинами).
В ряде зарубежных стран (Франции, ФРГ, Италии, США и Канаде) выпускается широкая номенклатура комбинированных машин и агрегатов (специализированных и составных). В настоящее время в США разработаны и внедрены легко монтируемые приспособления бороновально-выравнивающего типа для оснащения существующих однооперационных орудий-плугов, дисковых борон, культиваторов и т.д.
Обычно при подготовке почвы к посадке в с.-х. организациях для совмещения основной плужной обработки почвы с предпосевной объединяют плуги с зубовыми боронами БЗТС-1.0, БЗСС-1.0 или с секциями кольчато-шпоровых катков ЗККШ-6. Таким образом, создаются простейшие (составные) комбинированные пахотные агрегаты-плуги с зубовыми боронами или с кольчато-шпоровыми катками. Зубовые бороны присоединяют к лемешно-отвальным плугам в один, а иногда и в два следа. Есть два способа соединения зубовых борон с плугами прицепной и навесной (рис. 2.3). Чтобы прицепить борону к плугу, нужно установить на него поперечный брус. К концу бруса присоединяют трос или цепь на расстоянии не менее 1,5..1,7 м от полевой доски заднего корпуса. Это расстояние следует выдерживать, чтобы левая борона по ходу движения не сваливалась в борозду последнего корпуса.
Второй способ соединения зубовых борон к плугу навесной (рис. 2.3). При этом способе на раму плуга устанавливают кронштейн из трубы длиной не менее 1,5 м с помощью скобы. К трубе присоединяют продольную балку для подвески борон двумя угловыми косынками и болтами Ml6. Балку изготавливают из двух уголков длиной 1,2 м, составленных Т-образно. На концы балки прикрепляют две цепи, на которых и подвешивают борону.
Сделав анализ работы представленных составных пахотных агрегатов, можно выделить следующие основные недостатки: - на тяжелых почвах зубья бороны не обеспечивают качественной разделки пласта (пашни); - на поворотной полосе, особенно при крутых разворотах на конце гона, бороны переворачиваются и накладываются друг на друга; - абсолютно не пригодны при вспашке небольших площадей фермерских хозяйств, а также приусадебных и садово-огородных участков малой длины гона; - при переездах пахотного агрегата зубовые бороны вынуждены отцеплять и укладывать на плуг. С целью устранения вышеперечисленных недостатков для оснащения существующих однооперационных орудий-плугов предполагается разработать и изготовить конструкцию приспособления (рис.2.4), исключающую вышеперечисленные недостатки. Основой этой конструкции служит зубчатая граблина, смонтированная на диагональный брус рамы плуга с помощью рессорных листов.
Для механизированной посадки картофеля в условиях малых форм хозяйствования предлагается реконструировать картофелесажалки типа КСМ-4 и наиболее распространенную картофелесажалку в фермерских и личных хозяйствах населения СН-4Б. В приведенных картофелесажалках клубни с высаживающего аппарата направляются в сошник и укладываются на дно борозды, которые затем заделываются почвой сферическими дисками. Очевидными недостатками в приведенных картофелесажалках являются:
Во-первых, большое количество пропусков, а в некоторых случаях особенно при содержании гнили в семенном материале, полный отказ в работе высаживающего аппарата.
Во-вторых, отсутствие технологического процесса разрушения комков и прикатывания почвы с целью создания благоприятных условий для дружного прорастания как клубней, так и сорняков и уничтожения последних при последующих технологических операциях по уходу за растениями картофеля механическим способом.
Устранение перечисленных недостатков достигается тем, что реконструируемая картофелесажалка снабжена ремённо-ложечным высаживающим аппаратом 3 и двумя спаренными барабанами 1 установленными на трубчатом валу 2 одновременно выполняющими функции опорных колес сажалки. Барабаны имеют геометрическую фигуру, составленную из двух усеченных конусов и цилиндра, по поверхности образующих которых приварены пальцы или же скребки-планки.
Абсолютная траектория движения, скорость и ускорение рабочих элементов ротационной бороны культиватора
Широкое применение для ухода за растениями картофеля нашел культиватор-окучник КОН-2,8А, содержащий поперечный брус с параллело-граммными секциями, опирающимися на копирующее колесо, снабжёнными литыми передним и задним кронштейнами и несущими рабочие органы, закрепленные на грядилях, выполненных в виде двух планок.
Недостатком данного указанного культиватора является сложная конструкция кронштейнов крепления грядиля изготовленных путем литья.
Известен также культиватор, содержащий поперечный брус, несущий параллелограммные секции. Секция снабжена верхней регулируемой тягой по длине и нижними тягами, соединяющими передний и задний кронштейны в виде С-образных элементов с полками направленными друг навстречу другу. (Патент РФ №2015627, Кл. А 01 В 39/08, А01В59/04).
Недостаткам этого культиватора является наличие регулируемой по длине верхней тяги параллелограммного механизма. А именно, при изменении длины верхней тяги, в сторону увеличения или уменьшения относительно длины нижних тяг, приводит к переходу параллелограммного механизма в трапециевидный механизм, а следовательно к изменению угла вхождения в почву рабочих органов культиватора при копировании микрорельефа междурядий и как следствие, повышению его тягового сопротивления и снижению качества междурядной обработки.
Целью технического решения является упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности без ухудшения качественных пока зателей выполняемого технологического процесса культиватором, а также и настройки на заданные условия работы.
Поставленная цель достигается, а также устраняются выше отмеченные недостатки тем, что в культиваторе, содержащем поперечный брус с рабочими секциями, каждая из которых снабжена верхней тягой и нижними тягами, соединяющими передний и задний кронштейны, копирующим колесом и рабочими органами, закрепленными на грядиле, новым является то, что верхняя тяга выполнена не регулируемой и равной по длине в шарнирах с шарнирами нижних тяг, что исключает изменение угла вхождения в почву рабочих органов при копировании микрорельефа междурядий, а нижняя тяга выполнена цельной, П-образной формы, с наружной стороны которой надевается замок-тяга (рис.2.10).
Введение в конструкцию нерегулируемой верхней тяги упрощает конструкцию культиватора, а также настройку его на заданные условия работы. А именно, установку грядилей в горизонтальную плоскость достаточно выполнить у всех параллелограммных секций одновременно изменением длины верхней тяги навески трактора (на рис. не показано).
Дополнительно, вдоль стоек рабочих органов выполнены конические углубления, с целью надёжной фиксации стойки с помощью болта на грядиле с коническим наконечником, а также выполнены отверстия в верхней части стоек рабочих органов в которое вставляются штифты с целью предотвращения их выпадения при самопроизвольном отворачивании болта во время работы культиватора и его транспортировки, при этом штифт через якорную цепь связан с грядилем.
Дополнительно, кронштейны параллелограммного механизма и в целом культиватор выполнен сварной конструкции из проката, что упрощает его изготовление в сравнении с аналогами, снабжёнными литыми кронштейнами, требующими при изготовлении культиватора: Во-первых, организации дорогостоящего и в тоже время экологически вредного производства.
Во-вторых, производство культиваторов с литыми кронштейнами требует увеличенных затрат на транспортировку литых заготовок к месту их механической обработки и сборки культиватора.
Культиватор содержит поперечный брус 1, несущий рабочие секции 2. Секция 2 снабжена верхней тягой 3, диагональю 4 и нижними тягами 5 составленными из П-образной тяги 6 и тяги-замка 7 соединяющими передний 8 и задний 9 кронштейны. Секция 2 опирается на копирующее колесо 10 регулируемое и фиксируемое по высоте за счет стойки 11 и её фиксатора 12 и несет рабочие органы 13, закрепленные на грядиле 14, выполненном из прямоугольного проката. Передние кронштейны выполнены в виде Т-образнах элементов с шарниром, имеющим поперечную базу равную поперечной базе нижней П-образной тяги.
Подготовка культиватора к работе и технологический процесс, выполняемый культиватором, заключается в следующем. Культиватор, соединенный с трактором переводится в рабочее положение. Изменением длины верхней тяги навески трактора (на фиг. не показано), настраиваются в горизонтальное положение грядили всех рабочих секций 2. Изменением положения копирующего колеса 10 и стоек рабочих органов по высоте относительно грядиля выполняется настройка рабочих органов, на заданную глубину обработки почвы. Крепление стоек рабочих органов на грядиле производится стягиванием болтов с коническим концом на грядиле. В процессе работы культиватора болты с коническим концом надежно удерживают стойку в установленном положении в конических углублениях в стойке. В работе колеса 10 копируют рельеф поля, а параллелограммная секция воспринимает силовые нагрузки, действующие как в продольном, так и в поперечном направлениях, сохраняя при этом, заданную глубину хода рабочих органов 13 и угол их вхождения в почву. Нижняя тяга 5, П - образной формы и достаточная по ширине его поперечная база шарнирных соединений устраняет попе речные колебания секций 2, обусловленных изгибающими моментами и неровностями поля возникающими в процессе обработки междурядий.
Параллелограммная секция культиватора, выполненная с верхней не регулируемой тягой и нижними тягами П-образной формы повышает его эксплуатационную надежность и упрощает его эксплуатацию, без ухудшения качественных показателей выполняемой технологической операции.
Методика исследования влажности, твердости и гранулометрического состава почвы
Гранулометрический состав почвы оценивают по результатам анализа мелкозема. При таком анализе почвенные частицы условно делят на физический песок (частицы размером более 0,01 мм), физическую глину (от 0,01 до 0,0001 мм) и коллоидные частицы (мельче 0,0001 мм). В зависимости от содержания физической глины почвы классифицируют на глину, или глинистые (более 50 % физической глины), суглинок, или суглинистые (от 50 до 20 % глины), супесь, или супесчаные (от 20 до 10 % глины), и песок, или песчаные (менее 10 % глины).
Механические элементы почвы - это обособленные кусочки (осколки) породы, минералов и аморфных соединений; последние представляют собой химические соединения различных элементов. Механические элементы могут быть органическими, минеральными и органно-минеральными. Органическая часть «скелета» почвы - это гумус, представляющий собой продукт разложения органических веществ, являющихся наиболее мелкими частицами.
В глинистых частицах содержатся цементирующие вещества, обеспечивающие связность почв. Песчаные почвы не липки и непластичны. Почвы, содержащие много глинистых частиц, относят к тяжелым. Во влажном состоянии они налипают на рабочие органы машин, а в сухом -образуют глыбы. В таких почвах растительные остатки и органические удобрения разлагаются медленно. Эти почвы плохо поглощают влагу, но хорошо ее удерживают.
Почвы, содержащие много песчаных частиц, относят к легким. Они легко крошатся, хорошо поглощают влагу, но плохо ее удерживают. В них быстро разлагаются растительные остатки и удобрения. Супесчаные и суглинистые почвы по своим свойствам занимают промежуточное положение между песчаными и глинистыми почвами. Супесчаные и суглинистые почвы обладают большим плодородием. Способность почвы образовывать из механических элементов агрегаты (отдельности) называется структурообразующей способностью. Структуру почвы составляют совокупность агрегатов различного размера, формы, плотности, прочности и пористости. Структурные агрегаты представляют собой почвенные комки из связанных между собой механических элементов (песка, ила, пыли и др.). Склеивающими веществами в почве при образовании структурных агрегатов являются частицы глины и гумуса. Таким образом, структурная почва состоит из отдельных агрегатов, а в бесструктурной почве твердые элементы залегают в виде сплошной массы. По размерам различают следующие структурные агрегаты: более 10 мм - глыбистая структура, 3-10 мм - комковатая структура, 0,25-3 мм -зернистая структура. Наиболее ценными считаются агрегаты размером 0,25-10 мм; их называют макроагрегатами. Агрегаты размером менее 0,25 мм относят к микроструктурным (это микроагрегаты) и называют пылеватыми. Наибольшей устойчивостью против размывающего действия воды, обладают агрегаты размером 1-3 мм, в связи с чем их считают наиболее ценными. Агрегаты размером менее 1 мм эрозионно опасны. Наиболее опасны микроструктурные агрегаты и песчинки размером менее 0,5 мм.
В почве постоянно происходят процессы разрушения и образования структурных агрегатов, изменения их свойств. Из-за действия на почву воды и нагрузок агрегаты разрушаются, вследствие чего почва уплотняется, но одновременно могут формироваться и новые агрегаты.
Формированию агрегатов размером больше 0,25 мм способствуют корневые системы растений, расчленяющие почву, роющие и копающие животные, дождевые черви, рыхлящие почву, а также высыхание, увлажнение, замораживание и оттаивание почвы, смена температуры, обработка почвы.
Структурные агрегаты влияют на плодородие почвы. Частые обработки почвы и проходы колес машин по ней могут привести к разрушению структуры. Для того чтобы узнать процентное содержание в почве агрегатов различного размера, определяют агрегатный состав почвы, т.е. осуществляют агрегатный анализ. Каждый агрегат имеет три основных размера: длину а, ширину b и толщину с (рис. 4.2). Агрегатный состав определяют на решетном стане (рис. 4.3), просеивая почвенную пробу через систему решет с круглыми отверстиями, имеющими обычно диаметр (сверху вниз) 80, 40, 20, 10, 5 и 2,5 мм. Стан устанавливают на раму, которая приводится в колебательное движение.
Пробку для анализа вынимают из почвы лопаточкой, заборным ящиком или почвенным стругом. После транспортировки пробу осторожно перекладывают на верхнее решето. Затем стан приводят в колебательное движение, которое продолжается до тех пор, пока почвенные агрегаты пройдут через отверстия и вся проба окажется разделенной на фракции. Полученные фракции взвешивают. По результатам взвешивания находят процентное содержание каждой фракции в пробу, которое называется еще распределением по крупности или крупностью. Крошение почвы определяется по пробам, взятым в 4 местах с площади 0,25м на глубине обработки. Взятые пробы разделялись на отдельные фракции с помощью специальных решет с размерами отверстий 100 мм, от 50 до 100 мм, от 25 до 50 мм, от 10 до 25 мм, 10 мм с последующим их взвешиванием на весах.
