В данной статье рассмотрены типы плоскорежущих рабочих органов, испытанных во время проводимых исследований. Указана зависимость характеристики почвы и материала из условий налипания почвы на плоскорежущую поверхность.
Ключевые слова: рабочий орган, энергосбережение, нагрузка, рабочая поверхность, плоскорежущий рабочий орган.
Основной задачей сельского хозяйства Российской Федерации является увеличение объема продукции растениеводства и животноводства на всех этапах ее производства. Одним из важных факторов является замещение импортной продукции на рынке сельскохозяйственной техники. Наиболее трудоемкий процесс в сельском хозяйстве является обработка почвы. Обработка почвы — это приёмы механического воздействия на почву, способствующие объёма продукции сельскохозяйственного производства, повышение производительности труда, объединение усилий всех отраслей комплекса для получения высоких конечных результатов повышению её плодородия и созданию лучших условий для роста и развития растений. Обработка почвы придает пахотному слою оптимально рыхлое строение, улучшает водный, воздушный и тепловой режимы в почвенном слое; активизирует микробиологические процессы в ней, очищает поля от сорняков естественным образом, вредителей и возбудителей болезней с.-х. культур, заделывает в почву удобрения.
Выбор приёма обработки почвы обусловливается климатическими условиями, биологическими особенностями возделываемых культур и их назначением. Эффективность обработки почвы во многом зависит от технологических свойств почвы. Одной из наиболее трудоемкой является обработка почвы оборотом пласта. Основные приёмы обработки пахотного горизонта с оборотом пласта следующие: оборачивание — перемещение в вертикальном направлении слоев почвы, различающихся по агрономическим свойствам, например, заделка верхнего распылённого, бесструктурного и выворачивание нижнего, более.
Лемешные плуги общего назначения еще не исчерпали свой потенциал разработок оригинальных конструкций и новых рабочих органов. Несмотря на появление новых технологий обработки почвы отвальная пахота по-прежнему остаётся актуальной и важной операцией, так как она обеспечивает качественную подготовку почвы под посев сельскохозяйственных культур на самых разнообразных фонах и типах почв. Отвальные плуги являются незаменимыми орудиями, способными глубоко заделывать пожнивные остатки, что способствует уничтожению сорняков, мелких вредителей и болезней сельхоз культур без применения гербицидов.
Методы отвальной вспашки непрерывно совершенствуются, неизменным остаётся только принцип работы плужного корпуса отваливание и оборот пласта в открытую соседнюю борозду.
В то же время отвально-лемешные плуги не лишены ряда серьёзных технологических недостатков: высокая энергоёмкость и малая производительность, уплотнённое дно борозды, недостаточное крошение почвы, неудовлетворительная слитность и выравненность пашни после обработки. Наши исследования направленны на решение всех указанных недостатков данной технологической операции.
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
3 |
4 |
Рис. 1. Типы плоскорежущих рабочих органов, испытанных во время проводимых исследований
Плоскорежущий рабочий орган 1 и 2 (рис. 1) выполнен цельнометаллическим при помощи сваривания двух частей, самой полевой доски и плоскорежущего рабочего органа. Конструктивной особенностью, которого является то, что установка плоскорежущей бритвы со стороны полевого обреза под углом α=15–45° к направлению движения плуга противоположно углу наклона лемеха плуга, обеспечивает зеркальное отображение лемеха плуга и вызывает поперечное сопротивление по знаку противоположное поперечной составляющей сопротивления почвы лемеху и отвалу плуга. Это приводит к уменьшению результирующей поперечных направлению движению сил, а равно и к уменьшению сил сопротивления трению полевой доски о почву стенки борозды. Между собой конструкция 1 и 2 отличаются шириной захвата плоскорежущего рабочего органа (ширина захвата № 1=0,2м; № 2=0,3м.) [1], [2], [3], [4].
Рабочие органы 2 и 3 также выполнены цельнометаллическими, однако плоскорежущий рабочий орган закреплен на полевую доску под углом, тем самым достигается большая площадь контакта взаимодействия рабочего органа с почвой. При таком конструктивном решении появляется дополнительный угол атаки, что приводит к улучшению качественных показателей работы лемешного плуга.
Особый интерес представляет рабочий орган под № 4. Техническим результатом предлагаемой конструкции является плоскорежущий рабочий орган с дополнительным углом атаки, с обоснованными областями размещения по всей площади прорезей, обеспечивающими снижение тягового сопротивления и качества обработки почвы — полноты подрезания почвы и улучшение качественных показателей работы по всей ширине обработки почвы до полного износа плоскорежущего рабочего органа.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что прорези плоскорежущего рабочего органа расположены в области рабочего органа, учитывающей износ детали в процессе ее эксплуатации, и предельно допустимую общую площадь прорезей, при которой сохраняется требуемая прочность конструкции, обеспечивается более высокая устойчивость работы пахотного агрегата. При данном техническом решении улучшается количественные и качественные показатели обработки пересушенных почв, а при обработке влажных или переувлажненных почв обработка происходит без налипания и как следствие снижение тягового сопротивления пахотного агрегата.
Более подробно сущность конструкции можно объяснить следующим образом: при обработке почвы почвообрабатывающими рабочими органами возникают граничные поверхности между почвой и поверхностью рабочих органов, а конкретней, между почвой и сталью, а именно между прилегающими друг к другу почвенными телами — между тонким слоем почвы, налипшей на рабочий орган и пластом почвы, поверхности рабочего органа. В общем случае при таких относительных перемещениях возникают напряжения, действующие поперек поверхности раздела двух тел — пласта почвы о материал плоскорежущего рабочего органа, т. е. о сталь и пласта почвы о почву, налипшую на поверхность рабочего органа. Нормальная составляющая этого напряжения вызывает силы трения скольжения, тангенциальная составляющая которой есть напряжение сдвига, обусловленное трением [3], [6], [7].
По заключению А.Кулен и Х.Куиперс зависимость характеристик почвы и материала из условий налипания почвы на диске можно выразить выражением нормальной составляющей 
общего напряжения P.
(1)
где а — адгезия;
с — когезия;
φ — угол внутреннего трения;
— коэффициент трения почвы о материал плоскорежущего рабочего органа (сталь).
Следовательно, продвижению почвы без налипания будет способствовать возрастание σп. Поэтому в этой связи целесообразно применение плоскорежущего рабочего органа с прорезями, которые увеличивают σп, так как 
, где S — общая площадь контакта почвы с поверхностью рабочего органах диска, Pn — нормальная составляющая общего напряжения Р.
Трение почвы при скольжении её по рабочей поверхности и прилипание — явления разные, но они проявляются одновременно. Заметим при этом, что, если сопротивление трению скольжения не зависит от площади их прилегания друг к другу т. е. F= ƒN, то сопротивление скольжению от прилипания зависит от площади их контакта S. Вызываемое ими общее сопротивление скольжению Т характеризуется следующим уравнением [4].
(2)
где F — сопротивление скольжению почвы о сталь (о поверхность плоскорежущего рабочего органа);
Tпр –сопротивление скольжению от прилипания;
pо — коэффициент касательных сил удельного прилипания при отсутствии нормального давления;
ƒ — коэффициент трения скольжения;
S — площадь контакта почвы с поверхностью поверхность плоскорежущего рабочего органа;
p — коэффициент касательных сил удельного прилипания, вызываемого нормальным давлением.
Анализ выражения (2) тоже показывает, что общее сопротивление Т можно снизить путем уменьшения площади возможного прилипания. Поэтому с точки зрения снижения тягового сопротивления необходимо повышать площадь прорезей поверхности плоскорежущего рабочего органа и при этом пределом увеличения площади выреза может быть только сохранение требуемой прочности поверхности рабочего органа. Расположение прорезей плоскорежущего рабочего органа с рекомендуемыми геометрическими параметрами обеспечит снижение тягового сопротивления пахотного агрегата, повысит его проходимость при обработке почвы, снизит тяговое сопротивление, обеспечит устойчивое движение пласта почвы и подрезание сорняков по всей ширине обработки, то есть обеспечит достижение технического результата [4].
Анализ проделанной работы свидетельствует о том, что разработка дополнительных рабочих органов для совершенствования процесса основной обработки почвы, дает возможность улучшить качественные и количественные показатели данной технологической операции. Данные качества обработки почвы подтвердились при проведении полевых опытов, а основные конструктивные элементы запатентованы. Использование дополнительных органов заявленной конструкции позволяет производить основную обработку почвы с меньшими затратами на ГСМ и как следствие добиваться более качественных показателей по выращиванию сельскохозяйственной продукции [7], [8], [9].
Литература:
1. Белоусов С. В., Трубилин Е. И., Бледнов В. А. Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов. Материалы VI международной научно-практической конференции Краснодар 17–21 июня 2013 года. стр. 125–134
2. Белоусов С. В., Трубилин Е. И., Бледнов В. А. Разработка инновационных технологий и технических средств для АПК в двух томах Сборник научных трудов 8-й. Международной научно-практической конференции часть I стр. 25–29 Зерноград 2013 год.
3. А. Кулен, Х. Куиперс, Современная земледельческая механика. М., Агропромиздат, 1986, с. 132–133.
4. Трубилин Е. И. Экономическая эффективность отвальной обработки почвы разработанным комбинированным лемешным плугом / Е. И. Трубилин, С. В. Белоусов, А. И. Лепшина // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 09(103). С. 654–672. — IDA [article ID]: 1031409040. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/40.pdf, 1,188 у.п.л.
5. Трубилин Е. И. Результаты экспериментальных исследований определение степени тягового сопротивления лемешного плуга при обработке тяжелых почв / Е. И. Трубилин, С. В. Белоусов, А. И. Лепшина // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 09(103). С. 673–686. — IDA [article ID]: 1031409041. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/41.pdf, 0,875 у.п.л.
6. Трубилин Е. И. Основная обработка почвы с оборотом пласта в современных условиях работы и устройства для ее осуществления / Е. И. Трубилин, С. В. Белоусов, А. И. Лепшина // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 10(104). С. 1863–1883. — IDA [article ID]: 1041410130. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/10/pdf/130.pdf, 1,312 у.п.л.
7. Лепшина А. И. Способы внесения сухих не органических смесей и устройства для его осуществления [Текст] / А. И. Лепшина, С. В. Белоусов // Молодой ученый. — 2015. — № 6. — С. 342–344.
8. С. В. Белоусов, А. И. Лепшина, М. Е. Трубилин Лемешный плуг для обработки почвы с оборотом пласта Сельский механизатор № 3 2015 год стр. 6–7.
9. Белоусов С. В. Междурядная обработка почвы инновационным опрыскивателем [Текст] / С. В. Белоусов, А. И. Лепшина, С. В. Скотников // Молодой ученый. — 2015. — № 7. — С. 1081–1086.
