Исследование влияния рельефа хлопкового поля на работу двухъярусного плуга



При вспашке хлопковых полей работа пахотного агрегата происходит в условиях явно выраженного неровного рельефа поля, на поверхности которого имеются искусственно созданные поливные борозды и рядки с определенной шириной междурядий. В практике хлопководства в целях обеспечения поливного уклона полей пахотные агрегаты движутся вдоль поливных борозд. Однако при таком движении опорные колеса плуга занимают различные положения относительно поверхности гребня рядков [1].

Для установления влияния рельефа хлопкового поля на работу плугов сделаем следующие допущения:

1. Почва под воздействием опорных колес не деформируется.
2. Неровности поперечного профиля между междурядьями одинаковые на всем поле.
3. Неровности хлопкового поля в координатной плоскости описываются синусоидой в виде [2]

, (1)

где h–высота неровностей хлопкового поля, см; А — коэффициент, определяющий период синусоиды; е — смещение фаз синусоиды, см.

Период синусоиды зависит от ширины междурядья, т. е. А = 2 π/В_м.

При вспашке плуг на заданную глубину пахоты устанавливают с учетом неровности рельефа поля.

Между заданной глубиной обработки а₃ и неровностью хлопкового поля существует следующая зависимость

,

где а — расстояние от дна поливной борозды до дна борозды пахотного слоя;

а_3в и а_н — заданные глубины обработки верхним и нижним корпусами.

Фактическая глубина обработки а_ф ярусным плугом будет изменяться в зависимости от места расположения опорного колеса (рис.1, а). При качении колеса выше оси х глубина обработки уменьшается (рис. 1, б), а ниже оси х — увеличивается (рис. 1, а). При этом изменяется глубина обработки верхним корпусом, а глубина обработки нижним корпусом остается постоянной.

Из рис. 1, а, б имеем а_ф = а_н + а_фв

Фактическая глубина обработки верхним корпусом

а_фв = а_зв ± z_ок (2)

где z_ок — высота расположения точки касания с почвой опорного колеса относительно абсциссы ОХ.

Тогда а_ф = а_н + а_зв ± z_ок (3)

Значение z_ок колеса в каждом проходе изменяется в зависимости от ширины междурядья, ширины захвата и количества корпусов плуга, а также неровности рельефа.

Для установления закономерности изменения z_ок от указанных параметров, навесной плуг располагают в междурядье так, чтобы конец лемеха последнего корпуса и середина откоса гребня лежали в одной вертикальной плоскости. При этом за начало координатных осей выберем точку О середины откоса (рис. 2).

Из рис. 2 определим координаты точки к опорного колеса для первого прохода плуга

Х_ок = пВ_к + т = В_пл + т,

где т — расстояние между колесом и полевым образом последнего корпуса.

Для последующих проходов плуга имеем

Х_кi = к_i nB_к + т = к_i B_пл + т,

,

где к_i — число проходов плуга.

Подставив z_ki в (3), имеем

. (4)

Известно, что качество двухъярусной вспашки в основном зависит от соотношения глубины обработки нижнего и верхнего ярусов, т. е. i = а_н / а_в.

При обработке полей с неровным рельефом i=a_H / a_фв.

Результаты расчетов на ЭВМ для 10-ти проходов плуга показывают, что при обработке полей из-под хлопчатника с неровным рельефом глубина обработки изменяется в больших пределах, а дно борозды получается ступенчатым. При этом неравномерность глубины обработки значительно превышает допустимую величину. На полях с междурядьем В_м = 90 см при h = 18 см неравномерность глубины обработки составляет ± 8,8 см, а на полях В_м = 60 см при h = 12 см — ± 5,35 см.

Рис. 1. Влияние места расположения опорного колеса в междурядье на глубину обработки почвы плугом

При установленном i = 2, его значение изменяется при обработке полей с В_м = 90 см от 1,06 до 8,33, а при В_м = 60 см от 1,49 до 4,21. Величина i при установленном значении, равном 1, варьирует в пределах от 0,82 до 1,53 при В_м = 60 см, а при В_м = 90 см от 0,63 до 2,42. Все это приводит к нарушению технологии двухъярусной вспашки, неравномерной укладки пластов, ухудшению заделки растительных остатков и других агротехнических показателей плуга. При этом изменяется форма и площадь поперечного сечения пласта, приходящаяся на корпус и плуг при каждом проходе. В результате изменяется величина и точки приложения равнодействующей сил сопротивления почвы на плуг.

Рис. 2. Схема к определению фактической глубины пахоты двухъярусным плугом

Наилучшей схемой расстановки верхних и нижних корпусов двухъярусных плугов по глубине вспашки являются: 20: 10 (i = 2) и 15: 15 (i = 1) при вспашке на глубину а = 30 см и 20: 20 (i = 1) при а = 40 см.

Анализ полученных данных показывает, что при несоответствии ширины захвата корпусов и ширины захвата плуга ширине междурядья резко ухудшается равномерность глубины пахоты. При этом глубина пахоты изменяется на каждом проходе плуга. Соответственно дно борозды получается ступенчатым. Неравномерность глубины пахоты приводит к нарушению технологии двухъярусной вспашки. Отношение глубины обработки нижним корпусом и глубины обработки верхним корпусом варьирует в больших пределах. Площадь поперечного сечения пласта, приходящаяся на верхние и нижние корпуса, также переменна.

Таким образом, двухъярусные плуги, применяемые в зоне хлопководства, не полностью отвечают агротехническим требованиям, в первую очередь, из-за неприспособленности их к явно выраженному микрорельефу хлопкового поля. С агротехнической и энергетической точек зрения корпуса двухъярусного плуга целесообразно выполнить с шириной захвата, равной половине ширине междурядий, число корпусов должно быт четным. Это позволит за каждый проход агрегата обрабатывать определенное число междурядий, обеспечит постоянство места размещения опорного колеса в междурядье, значительно выравнивает загруженность отдельных корпусов плуга.

Литература:

1. Исаев К. Исследование работы навесного плуга в условиях орошаемого земледелия: Автореф.дисс. … канд.техн.наук.-Ташкент, 1979. -27 с.
2. Маматов Ф. М. Механико-технологическое обоснование технических средств для основной обработки почвы в зонах хлопкосеяния: Автореф.дисс. … докт.техн.наук. –М. 1992. -42 с.