автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Агротехническое обоснование технологического процесса и рабочих параметров комбинированной машины для возделывания хмеля в условиях Нечерноземной зоны Российской Федерации

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УДК 633.791:631.31:631.81:632.954:632.982.1

АГРОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ХМЕЛЯ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

'¡31:7 РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЮРЬЕВ Виталий Иванович

Специальности: 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства; 06.01.09 - растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва—1997

Работа выполнена на кафедре земледельческой механики Российского Государственного аграрного заочного университета.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, профессор В.З. БУБНОВ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ю.А. Утков и доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.К. Мази-тов

Ведущее предприятие - Поволжская Государственная зональная машиноиспытательная станция (МИС)

Защита состоится " " 0/£-/гс~<± 1997 г. в /сГ

J

час. на заседании специализированного Совета К 120.30.01 Российского аграрного заочного университета по адресу:

143900, г. Балашиха-8 Московской области, РГАЗУ,

Специализированный Совет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Государственного аграрного заочного университета

Автореферат разослан " '*- ^ _1997 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, доцент Мохова О.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Хмелеводство - одна из трудоемких отраслей сельскохозяйственного производства среди технических культур. Затраты труда па возделывание хмеля на одном гектаре при средней урожайности 10... 12 ц/га составляет 600...750 чел.-дней. Опыт возделывания его в нашей стране и за рубежом показывает, что рентабельное ведение этой отрасли невозможно без механизации основных технологических процессов. Однако в настоящее время даже при возделывании хмеля по интенсивной технологии многие технологические операции: рамовка, заводка стеблей хмеля, рыхление ряда - во всем мире выполняются вручную.

.Поставленные Правительством Российской Федерации задачи по развитию отрасли хмелеводства требуют комплексной механизации трудоемких процессов. Для этого необходимо создать комбинированную машину, обеспечивающую выполнение за один проход машинно-тракторного агрегата по междурядью до 4...5 операций. На ее основе следует внедрить для производства хмеля более прогрессивную усовершенствованную технологию, практическая значимость которой состоит в повышении эффективности хмелеводства. Это и обусловило актуальность работы, послужило основанием при выборе темы исследования.

Разработка комбинированной машины для возделывания хмеля по усовершенствованной технологии велась по плану научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Научно-исследовательского и проектио-тсхнологического института хмелеводства, утвержденному Департаментом пауки и технического прогресса Минсельхозпрода Российской Федерации.

Цель работы. Усовершенствование механизированной интенсивной технолгии возделывания хмеля путем совмещения технологических операций за одни проход машинно-тракторного агрегата по междурядиям с применением комбинированной машины.

Объект исследования. Комбинированная машина, обеспечивающая выполнение до 5 операций за один проход машинно-тракторного агрегата по междурядиям, позволяющая возделывать хмель по усовершенствованной технологии.

Методика исследований. Теоретической и методической основой исследования послужили труды Б.А. Доспехова, методические рекомендации по закладке опытов на хмельниках кандидатов сельскохозяйственных наук В.В. Козина и А.П. Борового, методы исследования физических свойств почв А.Ф. Вадюниной и З.А. Корчагиной, а

также общая методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных профессора Г.В. Веденяпина.

В процессе работы применялся комплексный подход к изучению проблемы, использовались лабораторные и полевые методы с сочетанием агрономической оценки. Показатели влажности и плотности почвы определяли методом Качинского. Агротехнологическая оценка комбинированной машины проводилась в соответствии с требованиями СТ СЭВ 5964-87. Технико-экономические показатели оценивали по ГОСТ 23128-79.

Полученные данные обрабатывали с использованием стандартных вероятностно-статистических методов.

Научная новизна. Предложена усовершенствованная технология возделывания хмеля и комбинированная машина для ее осуществления. На основании теоретических и практических исследований развития корневой системы хмеля, а также возможности совмещения технологических операции, соответствующих календарным срокам и агротре-бованиям, обоснованы: принципиальная схема комбинированной машины, включая рабочие органы для рыхления ряда, локальное внесение гранулированных и жидких удобрений в три слоя, способ обработки хмельника пестицидами штанговыми опрыскивателями в вертикальном исполнении, внесение гербицидов с одновременной заделкой их в почву и проведение химической рамовки насыщенным раствором аммиачной селитры. Установлены зависимости, позволившие определить основные параметры рабочих органов и их расположение относительно рамы плуга-рыхлителя ПРВН-1,5АХ. Определены агротехнические и эксплуатациоино-тсхнологичсскис показатели комбинированной машины для возделывания хмеля.

Практическая значимость заключается в разработке повой высокоэффективной технологии производства хмеля с использованием новой комбинированном машины РПКА-2.5АХ, применение которой позволяет повысить урожайность шишек с каждого гектара до 14"п и снизить прямые затраты.

Реализация научно-техимческих результатов. Усовершенствованная технология производства хмеля с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ внедрена в четырех хозяйствах Чувашской Республики па площади ЯЗ га. Комбинированная машина прошла приемочные испытания п рекомендована в производство. Изготовлено 4 образца, готовится серийное производство па всю площадь возделывания хмеля по заявке Министерства сельского хозяйства н продовольствия Чувашской Республики и Российской Федерации в целом. При серийном производстве будет изготовлено 190...200 единиц комбинированной машины РПКА-2,5АХ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены на научно-практических конференциях профессор-ско-препода-вательского состава и аспирантов Чувашской государственной сельскохозяйственной академии в 1989 и 1996 годах.

Рекомендации по внедрению в производство комбинированной машины РПКА-2.5АХ рассмотрены ведущими специалистами-хмелеводами России 13 марта 1991 г. и 21 июня 1996 г. Комбинированная машина РПКА-2.5АХ демонстрировалась на Всероссийской выставке по реализации технической политики в АПК Российской Федерации 14 ноября 1994 года в г. Ижевске Удмуртской Республики с участием хмелеводческих фирм Чехии, Германии, Канады, Югославии, Америки и получила высокую оценку.

Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 10 рисунков, 92 страницы приложений, в том числе 24 таблицы. Список литературы включает 155 наименований, из них 19 - иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Состояние вопроса и задачи исследований. В первой главе отмечается, что большинство машин, применяемых в хмелеводстве, не соответствует современным требованиям с агротехнической и энергетической точек зрения. Выпускаемые промышленностью машины узкого назначения, не универсальны, имеют небольшой диапазон регулировок. Из наиболее универсальных орудии плуги-рыхлители ПРВН-1.5АХ и ПРВН-2.5А за один проход по междуря-диям выполняют лишь 1...2 технологические операции (рыхление междурядий с разокучиваиисм или окучиванием гребня ряда).

Используемые машины для обработки почвы и внесения минеральных удобрений конструктивно не решены для глубокого рыхления междурядий с послойным обеспечением питательных веществ в корнеобитаемом слое. Требуется дальнейшее усовершенствование способов обработки почвы, внесения удобрении и химической обработки хмельников с применением соответствующих машин и орудии.

Интенсивная технология, несмотря на свои бесспорные преимущества перед сложившейся традиционной технологией, имеет ряд недостатков, она многозатратна. За счет многократного прохода

Л

-Э

машинно-тракторного агрегата (до 20 и более раз) за вегетационный период зона расположения корневой системы хмеля сильно уплотняется, доходя до 1,80 МПа (табл.1). При этом такие операции, как рыхление ряда, рамовку, пасынкование стеблей хмеля проводят вручную. Всесторонний анализ существующих способов и технологически х операций в производстве хмеля, исследование конструкции машин для обработки почвы, внесения минеральных удобрений и химической обработки рядов на хмельниках интенсивного типа позволили выявить значительные резервы усовершенствования технологии производства хмеля и приемов исполнения технологических операций, способных значительно улучшить качественные и энергетические показатели проводимых работ.

В связи с вышеизложенным сформулированы следующие задачи исследования:

- разработать варианты совмещения технологических операций при обработке ряда хмеля, соответствующие агротехническим срокам;

- разработать конструктивно-технологическую схему комбинированной машины для возделывания хмеля, обеспечивающей комплексное проведение совмещаемых технологических операций;

- теоретически и экспериментально обосновать параметры и режимы работы рабочих органов комбинированной машины;

- экспериментально определить технологические показатели процесса работы комбинированной машины;

- разработать агротехнические требования к конструкции комбинированной машины;

- спроектировать, изготовить и испытать в производственных условиях комбинированную машину для возделывания хмеля;

- оценить технико-экономическую эффективность применения комбинированной машины.

2. Обоснование технологического процесса обработки рядов хмеля комбинированной машиной. Во второй главе приводится обоснование вариантов совмещения технологических операций в производстве хмеля. С целыо усовершенствования существующей технологии необходимо совмещать технологические операции, позволяющие разработать малозатратную технологию. По нашему проекту (гипотезе) совмещение технологических операций зависит от технологичности проводимых работ и агротехнических сроков их выполнения.

ПОКАЗАТЕЛИ

элементов производства хмеля по интенсивной технологии в зависимости от количества проходов машинно-тракторного агрегата по междурядню

Таблица I

Площадь 10 га, схема прсадки 2,5 х 0,8 Урожайность 12 ц/га, сорт "Ранний"

Тарифный фонд зарплаты в ценах 1990 г. -238 руб./га по V разряду

Кол-во Норма Затраты Расход Тарифный Кол-во

Наименование работ Состав агрегата обслужи- выработки труда. ГСМ. фонд проходов

вающего за смену чел.-час кт/га зарплаты. междурядья

персонала. (7 часов) руб. машинно-

чел. трактор-

Марка Марка ным

трактора с/х машины агрегатом

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Ранне-весеннее боронование Т-40А ПБА-2.5Х 1 6.0 11.67 38 9.33 1

2 Внесение минеральных удобрений Т-25 НРУ-0.5 1 10.5 6.67 36 5.33 1

3 Разокучивание укрывочного вала Т-54В ПРВН-1.5АХ 1 3.0 6.3 70 5.04 1

4 Обрезка главных корневищ МТЗ-82 ПКХ-22 1 1.75 29.2 92 26.28 1

5 Обрезка корневищ в столбовых рядах МТЗ-82 ПКХ-23 1 1.75 14.2 39 13,14 1

6 Внесение гербицидов до появления всходов Т-54В ПФХ-2 1 5.5 12.73 70 12,87 1

7 Рыхление почвы в междурядьях до 16...18 см Т-54В ПРВН-2.5А 3.0 19.46 140 15.57 ">

8 Рыхление почвы в рядах Вр\ЧН\'Ю 1 180 397 - 190.97

9 Навешивание поддержек У-образньш способом МТЗ-80 ВХ-4 0.91 583.31 80 447.48 1

10 Рыхление почвы в междурядьях до 10... 12 см Т-54В ПРВН-2.5А 3.0 65 95 210 52.92 3

11 Рыхление почвы в рядах вручную 1 180 397 190.97

12 Рамовка побегов вручную 1 400 1037 374.44

13 Заводка стеблей на поддержки вручн\то 1 300 2074 933.32

14 Внесение минеральных удобрений в подкормку Т-25 НРУ-0.5 1 10.5 6.67 36 5.33 1

15 Опрыскивание хмеля против вредителей и болезнен Т-54В ОП-1600 4 4.0 60 152 70.80 4

16 Окучивание хмеля Т-54В ПРВН-1.5АХ > 3.7 37.80 140 13.55 2

17 Внесение гербицидов после первого окучивания Т-54В ПФХ-2 1 5.5 12,73 70 12.87 1

Итого: на 10 га 32 4771.69 1173 2380,21 20

на 1 га 32 477.17 117.3 238,02 20

Плотность почвы в слое 0...70 см - 1,88 МПа Влажность почвы в слое 0...30 см (25.08) - 14,8%

На основании теоретических и экспериментальных исследований и согласно технологической карте возделывания хмеля по агротехническим срокам установлено, что в различных вариантах совмещаются следующие виды работ:

I вариант: 1) глубокое рыхление междурядий (16...18 см); 2) рыхление рядов; 3) внесение минеральных удобрений; 4) выравнивание-боронование междурядий; 5)внесение гербицидов.

II вариант: 1) рыхление междурядий (10...12 см); 2) рыхление рядов (5...8 см); 3) внесение минеральных удобрений (подкормка) и микроэлементов (бор, цинк, марганец, железо); 4) опрыскивание ядохимикатами против вредителей и болезней; 5) боронование междурядий.

III вариант: I) рыхление междурядий; 2) рыхление ряда; 3) химическая рамовка и пасынкование; 4) внесение минеральных удобрений.

При существующей интенсивной технологии для выполнения перечисленных технологических операций необходимо шесть отдельных машинно-тракторных агрегатов. Эти машины конструктивно разработаны для выполнения лишь одной операции, а для рыхления ряда машина отсутствует.

Многие технологические операции по агротехническим срокам должны выполняться в кратчайшие сроки "конвейером", применяемая интенсивная технология не позволяет вести ряд операций комплексно и тем самым, даже при высокой организации труда, агротехнические сроки растягиваются и теряется урожайность, растут прямые затраты груда.

Чтобы правильно выбрать зону обработки междурядья хмеля (ширину захвата и глубину рыхления), надо знать координаты расположения корневой системы. Экспериментально проверив гипотезу совмещаемое ти технолог ических операции и вычислив зону обработки междурядий хмельников, можно составить кинематическую схему комбинированной машины для разработки усовершенствованной технологии.

Обоснование формы и размеров зоны обработки междурядий хмельников. Исследованиями установлено, что форма расположения основной массы корневой системы зависит от применяемой технологии. В хмелеводческих хозяйствах, где применяют частичную механизацию, характерной особенностью корневой системы хмеля является значительное распространение горизонтальных и боковых корней в междурядьях. Однако, проведенные нами исследования корневой системы разных сортов хмеля в ОПХ "Хмелеводческое" НИПТИХ, где возделывают хмель за последние 10 лет по интенсивной технологии, показали, что в обрабатываемом слое 0...20 см, 0...25 см находится

лишь 0,5... 1%, а на тех хмельниках, где применяется лишь незначительная механизация - до 20...25% корней различного диаметра. На глубине 30...40 см (в 30 см от центра ряда) находится до 10%, а в 40 см от центра ряда - 1...2% разветвленных мелких корней небольшого диаметра. В исследованиях не выявлены сортовые особенности расположения корневой системы.

Результаты исследований размещения корневой системы в зависимости от примененяемой технологии возделывания хмеля приведены на графике (рис. I).

Расположение корневой системы хмеля (при возделывании его с применением малой механизации - А и по интенсивной технологии - Б)

I. Сорт "Ранний". II. Сорт "Смолистый". Рис. I

Для правильного выбора формы и размеров зоны рыхления необходимо знать угол вхождения корней в почву и радиус их распространения. Располагая такими данными, можно определить глубину рыхления, защитную зону, обеспечивающую минимальное повреждение корней.

Для определения угла входа корней в почву необходимо знать: а - глубину залегания стеблевого узла;

/ - расстояние от стеблевого узла до горизонтальной плоскости на заданной глубине обработки;

х - расстояние от оси стебля до пересечения корня с горизонтальной плоскостью на заданной глубине обработки.

Тогда угол входа корней в почву а определяется из равенств: /. = х ■ ( 90° - а ) ;

( 90° - а ) = 7.1 х ; а = 90° - аг<^ ( г / х ) .

По значениям параметров расположения корневой системы строилась графоаналитическая схема для обоснования зоны обработки междурядий (рис. 2). Среднее значение линии залегания корней хмеля обозначено линией ОО1О2 . Зона рассеивания в пределах За* ограничена пунктирными линиями, а зона безопасной глубины обработки - линией КЖ1. Исходя из представленного на рис. 2 графика, можно определить площадь возможной обработки междурядий при минимальном повреждении корневой системы. Сечение ме-ждурядия, подлежащего обработке без существенных повреждений корневой системы хмеля, будет:

В,(Н-Ь) 2 Ь В, + В. Н - Ъ В| В!

р = Ь-В|+ -=-=-(Н + Ю, (I)

2 2 2

где И - глубина обработки на границе защитной зоны;

Н - глубина залегания корней в центре междурядья;

В| - ширина обрабатываемой зоны междурядья. При угле вхождения корней в почву а и глубине расположения корневого узла а:

В

Н = а - 2 оа +--,

2 tg а

где с* - среднеквадратическое отклонение параметра а;

В - ширина междурядья.

Графоаналитическая схема к обоснованию зоны обработки междурядья хмельника

В - ширина междурядья; Bi - ширина обрабатываемой зоны междурядья; Ь/2 - защитная зона; Hi - заданная глубина обработки; Н -глубина залегания корней в центре междурядья; h - глубина обработки на границе защитной зоны; а - средняя глубина залегания корней; а - угол вхождения корней в почву; OO1O2 - среднее значение залегания корней; Кж1 - зона безопасной глубины обработки.

Рис. 2

При ширине защитной зоны Ь/2 глубина обработки на границе защитной зоны будет:

b

h = а - 3 Ста + - ,

2 tg а

Подставив в формулу (1) значения Н и h , получим зависимость, определяющую возможную площадь обработки сечения междурядья с учетом агротехнических требований:

В + b

F = В1 (а - 3 ста + - ) ,

4 tg а

При заданной глубине обработки Н1 зона обработки междуря-дия выразится уравнением:

[В| + 2 ( Н - Н| )-1ва]-(Н,-Ь) Р1 = ЬВ1+ - .

2

После преобразований получим:

р| = Н В| + ( Н - Н| ) - сс • < Н| - Ь > /

Подставив вместо Н и К их значения, будем иметь:

Ь В

= ( а - 3 Оа+--) • В| + ( а - 3 0, +--Н,) • »

2 tg а 2 а

Ь

» ( Н| - а + 3 Оа- —- )

2 tg а

Таким образом, располагая данными глубины обработки почвы, угла вхождения корней в почву, ширины защитной зоны и ширины междурядья, можно определить форму почвообрабатывающей секции и размерные параметры ее рабочих органов.

Усовершенствованная технология производства хмеля включает все технологические операции, что и при производстве хмеля по применяемой интенсивной технологии, но отличается от нее способом их исполнения. Усовершенствованная технология производства хмеля включает в себя следующие агротехнические приемы:

- ранне-весеннее сплошное боронование бороновальным агрегатом ПБА-2.5Х;

- 2-3-кратное локальное внесение в три слоя на 10, 20 и 30 см, а на старовозрастных хмельниках на 20, 30 и 40 см минеральных (гранулирован-ных или жидких) удобрений с применением комбинированной машины РПКА-2.5АХ;

- 2-кратное внесение гербицидов с одновременной заделкой в почву комбинированной машиной РПКА-2,5АХ;

- обрезка главных корневищ хмеля без предварительного разо-кучивания укрывочного вала обрезчиками ПКХ-22 (для свободного ряда) и ПКХ-23 (для столбового ряда);

- навешивание поддержек У-образным способом вышкой ВХ-4;

- 5-6-кратное рыхление почвы в междурядьях и рядах комбинированной машиной РПКА-2,5АХ;

- завода стеблей хмеля на поддержки;

- 2...4-кратная химическая рамовка, пасынкование побегов хмеля с применением комбинированной машины РПКА-2.5АХ;

- 3...5-кратное опрыскивание хмеля против вредителей и болезней комбинированной машиной РПКА-2.5АХ;

- 2-кратное окучивание рядов хмеля плугом-рыхлителем ПРН-2,5Х;

- щелевание междурядий хмельников на 50...60 см один раз в 3...4 года щелевателем ЩХ-1,6.

При возделывании хмеля по усовершенствованной технологии рамовка, пасынкование и рыхление ряда проводятся механизированными способами. Коренным отличием усовершенствованной технологии от способа возделывания хмеля по интенсивной технологии является комплексное проведение (по 4...5 операций) технологических операций за один проход машинно-тракторного агрегата методом их совмещения. Варианты совмещения технологических операций зависят от фазы развития хмеля, агротехнических сроков проведения тех или иных операций. Совмещаемые виды работ за один проход машинно-тракторного агрегата приведены в главе 2.

Комплексное проведение технологических операций путем их совмещения, отвечающее требованиям агротехники, без внедрения комбинированных машин невозможно. Комбинированная машина за один проход машинно-тракторного агрегата должна выполнить не менее 3...5 технологических операций, обеспечивая малозатратную технологию.

Одним из первых агротехнических требований к комбинированной машине должен быть правильный выбор зоны обработки междурядий. Обоснование формы и размеров зоны обработки междурядий и ряда хмельников, учет защитной зоны позволяют определить форму почвообрабатывающих рабочих орг анов, обеспечивающих качественную работу без повреждений корневой системы, создающих нормальные условия для их развития.

На основании анализа способов внесения минеральных удобрений, гербицидов, проведения химической рамовки, защиты хмеля от вредителей и болезней предложены способы исполнения этих операций применительно к разработанной усовершенствованной технологии, отличающейся от применяемых методов большей эффективностью.

Из вышеизложенного вытекает следующее:

- все виды минеральных удобрении необходимо вносить локально, на различную глубину: 10, 20 и 30 см;

- применение гербицидов на хмельниках осуществлять с одновременной заделкой в почву в зону прорастания семян сорняков;

- химическую рамовку и пасынкование проводить насыщенным раствором аммиачной селитры 2...4 раза;

- для обработки хмельников против вредителей и болезней применять штанговые опрыскиватели в вертикальном исполнении, обеспечивающие смачиваемость поверхности растений до 98%.

Машины, применяемые при возделывании хмеля по интенсивной технологии, конструктивно не отвечают вышеизложенным требованиям. Для этого необходимо разработать совершенно новую, комбинированную машину, обеспечивающую выполнение различных совмещенных операций за один проход машинно-тракторного агрегата.

3. Теоретические предпосылки создания комбинированной машины. Многократное проведение междурядных операций по существующей технологии неизбежно связано с резким изменением в худшую сторону физико-химических свойств почвы, ее уплотнением, увеличением прямых затрат (ГСМ, зарпалат и прочие), удорожанием продукции.

Совмещение ряда технологических операций за один проход машинно-тракторного агрегата должно способствовать минимизации затрат и снижению уплотнения почвы. Для создания комбинированной машины и обоснования ее рабочих параметров, узлов решены следующие задачи:

- установлена закономерность развития основной массы корневой системы хмеля по ширине и глубине ряда в зависимости от применяемой технологии производства хмеля;

- обосновано послойное (10, 20 и 30 см) локальное внесение минеральных удобрений на хмельниках;

- определены основные способы химической обработки хмельников.

Анализ экспериментальных данных позволил установить, что

при возделывании хмеля по интенсивной технологии, основная масса корней расположена в диапазоне от 20 до 60 см в глубину и до 40 см ог центра в сторону междурядья. Данные приведены в диаграмме (рис. I Б).

При локальном разноглубинном внесении минеральных удобрении и глубоком рыхлеипн-щслсванпи до 60...65 см, необходимо заглубить рабочие органы рыхлителей не ближе 40 см от центра ряда. Основные корни на плантациях интенсивного типа ,в основном, растут вдоль ряда, не пробивая уплотненный слой в междурядиях. Более 70% главных корней, которые сосредоточены в сторону междурядья, через 30...35 см поворачиваются в сторону ряда, часть их идет в нижние слон почвы. Следовательно, корни не могут получать полноценное питание н влагу, находящиеся в междурядьях. Таким образом, исследования па хмельниках интенсивного типа, подтвердили, что

основная масса корневой системы находится вне технологической колеи.

Развитие и расположение основной массы корней в зависимости от применяемой технологии (интенсивная технология или с применением час-тичной механизации) четко выражено на изображенном графике (рис. 1). Графоаналитическая схема (рис. 2) к обоснованию зоны обработки междурядья хмельников, построенная на основании математического расчета, показывает, что на хмельниках интенсивного типа при любой схеме посадки при глубине рыхления междурядий до 20 см защитная зона должна составлять не менее 30 см от середины ряда. При более глубоких рыхлениях (30...40 см и более) ширина защитной зоны увеличивается до 40...45 см.

Обоснование технологического процесса и основных параметров комбинированной машины. Установлено, что правильный выбор режима обработки почвы, своевременное и качественное внесение удобрений являются основными операциями при получении высокого урожая хмеля. Проведенные исследования показали, что глубокое рыхление на 20...30 см с локальным разноглубинным внесением минеральных удобрений позволяет создать благоприятный режим питания и аэрации почвы, а также равномерное обеспечение влагой зоны размещения корневой системы. Комбинированная машина должна обеспечивать сплошную обработку почвы (междурядий и рядов хмеля). Для отвода стеблей машина должна быть оборудована обтекателями.

На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что снижение уплотнения почвы и сокращение прямых затрат в хмелеводстве невозможны без внедрения в производство комбинированных машин, позволяющих за один проход машинно-тракторного агрегата совмещать до 4...5 операции. Машина должна быть универсальная, проста в эксплуатации, обеспечивающая работу в 2...3 вариантах, отвечающая агротехническим требованиям.

Комбинированная машина для возделывания хмеля по усовершенствованной технологии должна обеспечивать проведение не менее восьми операции (в трех вариантах) и иметь широкий диапазон рег улировки рабочих органов:

- глубина обработки междурядпя должна обеспечиваться в пределах до 25 см, а в варианте локального трехслойного внесения гранулированных и жидких удобрений - до 40 см;

- рабочие органы для обработки ряда должны быть роторными, так как при рыхлении ряда, в случае попадания в рабочую зону провисших стеблей, роторы должны перешагивать без значительного повреждения пх и иметь ход подачи по ширине - до 30 см, чтобы обес-

печить ширину захвата агрегата в диапазоне 2,25...2,5 м, а по высоте

- до 20 см, чтобы обеспечивать рыхление ряда на глубину от 5 до 15 см с минимальной защитной зоной;

- производительность за час основного времени должна достигать 1___1,2 га;

- обтекатели должны обеспечивать работу роторов с защитной зоной не более 5...8 см по ширине захвата;

- выравнивающее устройство должно обеспечивать крошение почвы в междурядиях на комки диаметром до 20 мм;

- вместимость резервуара для рабочего раствора ядохимикатов, гербицидов и растворов аммиачной селитры должна быть не менее 500...600 литров;

- в зависимости от срока проведения химических обработок горизонтальные и вертикальные штанги должны быть регулируемые как по высоте, так и по ширине захвата;

- туковысевающие сошники должны обеспечивать равномерную подачу минеральных удобрений в 3 слоя, допустимое отклонение от заданной нормы ±10%;

- рабочая скорость агрегата - 5...7 км/час,

4. Экспериментальные исследования и производственные испытания комбинированной машины РПКА-2.5АХ. На основе теоретических и экспериментальных исследований было разработано и изготовлено несколько опытных образцов комбинированной машины для возделывания хмеля по усовершенствованной технологии (рис. 3). Она предназначена для рыхления ряда и междурядья па различную глубину, локального разноглубинного внесения минеральных удобрений, обработки ядохимикатами против вредителей и болезней, внесения гербицидов, аммиачной воды, ротора, жидких комплексных удобрений (ЖКУ) с одновременной заделкой их в почву, проведения химической рамовкн хмеля и выравнивания междурядья.

Комбинированная машина создана па базе плуга-рыхлителя ПРВН-1,5АХ и снабжена ннжсслсдующими приспособлениями:

1. Четырьмя рыхлящими роторами для обработки рядов. Глубина обработки и ширина захвата регулируется гидравликой.

2. Туковыссвающпмн аппаратами. Гранулированные удобрения подаются в три слоя в диапазоне 10, 20 и 30 см и 20, 30 и 40 см.

3. Насосом шестеренчатого типа Н111-5 и штангой для внесения жидких препаратов па глубину о т К) до 30 см.

4. Штангой для внесения гербицидов, обеспечивающей также проведение химической рамовкн. Она универсальна, имеет сменные распылители, регулируется по ширине захвата.

15

5. Вертикальной комбинированной штангой для обработки хмельников против вредителей и болезней, обеспечивающей высоту опрыскивания до 7 метров. Дозировка расходования рабочих жидкостей при обработке хмельников и внесении гербицидов, других жидких препаратов регулируется специальной крановой системой, обеспеченной манометром и циферблатом.

6. Выравнивающим устройством для выравнивания междурядий и заделки гербицидов.

7. Обтекателями для защиты растений от повреждений.

Технологические параметры рабочих органов комбинированной машины РПКА-2,5АХ

1 - Вертикальная штанга для опрыскивания хмельников ядохимикатами. Обеспечивает: - ширину захвата - 310 см;

- высоту охвата - 700 см;

- смачиваемость поверхности растений мслкодис персным распылом 100...250 мкм (туман) до 100%.

2 - Сошник для внесения сыпучих гранулированных минеральных удобрений.

Обеспечивает: - равномерное внесение удобрений на 10, 20, 30 см и

20, 30, 40 см (на старовозрастных хмельниках) по за данной норме;

- глубокое рыхление зоны расположения корневой системы (технологической колеи).

3 - Сошник для внесения жидких компонентов. Обеспечивает: - равномерное послойное (10, 20 и 30 см) внесение ам- миачной воды, рогора и других компонентов;

- глубокое рыхление зоны обработки ряда.

4 - Ротор для рыхления ряда.

Обеспечивает: - рыхление ряда на 5...8 см с защитной зоной 5...8 см;

- уничтожение сорной растительности до 90%.

5 - Горизонтальная штанга для внесения гербицидов и проведения химической рамовки.

Обеспечивает: - ширину захвата 250...300 см.

Схема рабочих органов комбинированной машины РПКА-2,5АХ изображена на рис. 4.

Схема рабочих органов комбинированной машины РП1СА-2.5АХ

1 - вертикальная штанга для опрыскивания хмельников ядохимикатами; 2 - сошник для внесения сыпучих гранулированных минеральных удобрений; 3 - сошник для внесения жидких компонентов; 4 - ротор для рыхления ряда; 5 - горизонтальная штанга для внесения гербицидов и проведения химической рамовки.

Рис. 4

Комбинированная машина РПКА-2,5АХ работает в грех вариантах: I вариант за один проход трактора обеспечивает: I) рыхление междурядия на заданную глубину; 2) рыхление и уничтожение сорной растительности в рядах; 3) внесение гранулированных удобрений по заданной норме в три слоя (10, 20 и 30 см) : (20, 30 и 40 см локально); 4) обработку ядохимикатами против вредителей и болезней; 5) выравнивание-боронование междурядий.

II вариант: 1) рыхление междурядий; 2) рыхление ряда; 3) внесение ЖКУ или других жидких препаратов; 4) боронование междурядий.

Ш вариант: I) рыхление междурядий; 2) рыхление ряда; 3) химическая рамовка или внесение гербицидов; 4) внесение минеральных удобрений в три слоя; 5) боронование междурядий.

Экспериментальные исследования опытного образца комбинированной машины для возделывания хмеля по усовершенствованной технологии преследовали следующие задачи:

- функциональную проверку работоспособности машины во всех трех вариантах, предусмотренных по техническому заданию;

- экспериментальную проверку теоретически обоснованных конструктивных параметров комбинированной машины, определение и анализ агротехнических показателей;

- дать сравнительную оценку возделывания хмеля по усовершенствованной технологии с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ с комплексом машин, применяемых в производстве хмеля по существующей интенсивной технологии.

Функциональные исследования показали, что на качественные показатели работы комбинированной машины существнное влияние оказывают такие факторы как комплексное ведение технологических операций методом их совмещения, сокращение агротехнических сроков проводимых работ и количества проходов машинно-тракторного агрегата, предусмотренных технологической картой.

Для определения влияния конструктивных факторов в совокупности, а также величины каждого из них и их взаимодействия на качество обработки почвы, послойное внесение минеральных (гранулированных и жидких) удобрений, гербицидов, проведения химической рамовки и пасынкования, защиту хмеля от вредителей и болезней был использован метод сравнения. За критерий оценки выбрана прибавка урожайности, так как от нее зависят и другие экономические показатели.

Экспериментальные исследования проводились в 1992... 1994 годах в совхозе "Прогресс" Цивильского района Чувашской Республики по следующей схеме возделывания хмеля:

- по существующей интенсивной технологии;

- по усовершенствованию технологии с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ.

Исследования с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ провели в двух вариантах: отдельно по видам проводимых работ и комплексно. Опыты проводились по утвержденной методике, повторность - трехкратная. Результаты испытаний комбинированной машины РПКА-2,5АХ по видам проводимых технологических операций и комплексные испытания приведены в табл. 2, из которой видно, что теоретические положения эффективности применяемых методов и выполняемых технологических операций с использованием комбинированной машины РГ1КА-2,5АХ подтвердились.

Таблица 2

Влияние применяемой технологии производства хмеля и ее отдельных элементов на урожайность хмеля, ц/га

(1992...1994 гг.)

Средняя урожайность за 3 года, ц/га Прибавка

Варианты опыта существующая интенсивная технология-контроль усовершенствованная технология с применением комбинированной машины РПКА-2.5АХ к контролю

1. Рыхление почвы 9,0 9,8 0,8

2. Внесение гранулиро- 10,1 13,4 3,3

ванных минераль пых удобрений 3. Внесение жидких 9,4 11,3 2,9

удобрений 4. Внесение 9,9 11,1 2,9

гербицидов 5. Защита хмеля от 7,2 7,8 0,6

вреди телей н болезнен

6. Рамовка хмеля 12,5 13,8 1,3

7. Комплексные 10,2 12,1 1,9

испытания

Агрономическая эффективность междурядных обработок па плантациях хмеля всегда оцениваемся по содержанию в почве влаги, необходимой для роста и развития растений, а также снижением уплотненности почвы в пахотном и подпахотном слоях почвы. Наблюдения за динамикой влажности почвы показали, что снижение числа проходов машинно-тракторного агрегата по междурядью методом совмещения технологических операции в слое почвы 0...30 см

значительно влияет на накопление и содержание влаги под растениями в зоне расположения корневой системы (табл. 3).

Таблица 3

Динамика влажности почвы в слое 0...30 см, %

(1992...1993 гг.)

Вариант опыта

Дата определения

30 апреля | 10 июня | 25 августа

±к контролю на 25 августа

1. Существующая интенсивная технология после щелевания на 60...65 см -контроль

2. Усовершенствованная технология с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ

Примечание: Щелеванис проведено 27 сентября 1991 г.

78,0

78,0

19,7

26,6

14,8

22,7

+7,9

Результаты внедрения и технико-экономическая эффективность комбинированной машины РПКА-2.5АХ. Усовершенствованная технология производства хмеля с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ внедрена в совхозах "Волга", "Апиш" Козловского, "Рассвет" и "Прогресс" Цивильского районов Чувашской Республики па площади 83 га.

Практическим результатом применения усовершенствованной технолгин возделывания хмеля с использованием комбинированной машины РПКА-2,5АХ является сокращение затрат труда па I га хмельника средней урожайности 10... 12 ц на 63,3%, горюче-смазочных материалов - на 63,0%, фонда зарплаты - на 63,5%, количества обслуживающего персонала - на 64,0%, и снижение уплотненности почвы в слое 60...70 см на 62% за счет комплексной обработки хмельника совмещением операций, избавления от нерациональных рабочих проходов машинно-тракторного агрегата. Затраты труда по уничтожению сорной растительности в рядах хмеля по сравнению с ручным сокращаются в 10 раз, производительность груда увеличивается более, чем в 8 раз.

Из данных табл. 3 видно, что при применении РПКА-2,5АХ сохраняется содержание влаги в почве. Это объясняется тем, что осадки лучше впитываются в почву за счет меньшей утрамбованности, рыхления почвы в рядах. Испарение влаги в ряду значительно меньше, чем без рыхления.

Замеры плотности почвы в пахотном и подпахотном слоях почвы показали, что снижение числа проходов машинно-тракторного агрегата по междурядию значительно влияет на плотность почвы в зоне расположения корневой системы хмеля (табл. 4).

Таблица 4

Динамика плотности почвы в слое 0...70 см, МПа

(1992...1993 гг.)

Вариант опыта Слой Дата определения % к кон-

почвы, тролю на

см 30 апреля | 10 июля | 25 августа 25 августа

0... .10 0,58 0,80 0,80 -

1. Существую- 10.. ..20 0,56 0,84 0,86 -

щая интенсив- 20. ..30 0,68 1,10 1,20 -

мая технология 30. ,.40 0,80 1,20 1,36 -

- контроль 40. „50 1,00 1,40 1,48 -

50., .60 1,10 1,58 1,67 -

60.. ..70 1,20 1,80 1,88 -

2. Усовершен- 0.. .10 0,58 0,46 0,48 60,0

ствованная 10.. ..20 0,56 0,54 0,54 62,8

технология 20. ..30 0,68 0,58 0,60 50,0

с применением 30. ..40 0,80 0,66 0,80 58,8

комбиниро- 40. ..50 1,00 0,92 ¡,10 74,3

ванной машины 50. ..60 1,10 0,99 1,10 65,2

РПКА-2,5АХ 60. ..70 1,20 1,18 1,20 63,8

Из данных таблицы 4 видно, что применение в производстве хмеля комбинированной машины РПКА-2.5АХ снижает плотность почвы на глубине 60...70 см на 63,8%.

Показатели элементов производства хмеля по рекомендуемой усовершенствованной технологии в зависимости от количества проходов машинно-тракторного агрегата по междурядию приведены в табл. 5.

Соответствие комбинированной машины разработанным требованиям агротехники проверено в производственных условиях.

Таблица 5

ПОКАЗАТЕЛИ

элементов производства хмеля по рекомендуемой технологии в зависимости от количества проходов машинно-тракторного агрегата по междурядню

Площадь 10 га, схема прсадки 2,5 х 0,8 Тарифный фонд зарплаты в ценах 1990 г. -

Урожайность 12 ц/га, сорт "Ранний" 15! руб./га по V разряду

Кол-во

Кол-во Норма Затраты Расход Тарифный проходов

Наименование работ Состав агрегата обслужи- выработки труда. ГСМ. фона междурядья

вающего за смену чел.-час кг/га зарплаты. машинно-

персонала. <7 часов) руб. трактор-

чел. ным

Марка Марка агрегатом

трактора с/\ машины

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Ранне-весеннее боронование Т-40АМ ПБА-2.5Х 6,0 11.67 38 9,33 1

2 Обрезка главных корневищ МТЗ-82 ПКХ-22 1.75 29.2 92 26.28 1

3 Обрезка корневищ в столбовых рядах МТЗ-82 ПКХ-23 1.75 14.2 39 13.14 1

4 Рыхление почвы в междурядьях до 16...18 см с

совмещением операций: рыхление ряда,- внесенне

минеральных удобрений; внесение гербицидов до Т-54В РПКА-2.5АХ 3.0 19,46 140 15.57 2

появления всходов и после окучивания

5 Навешивание поддержек \'-образным способом \m-so ВХ-4 9 0.91 583.31 во 447.48 1

6 Заводка стеблей на поддержки вручную 300 2074 933.32 -

7 Рыхление почвы в междурядьях до Ю...12смс

совмещением операций: рыхление ряда, внесение

минеральных удобрений локально в подкормку: Т-54В РПКА-2,5А.\ 3 3.0 65.95 210 52.92 3

опрыскивание хмеля протиа вредителей и Болезней:

химическая рамовка

8 Окучивание хмеля Т-54В ПРВН-1.5АХ -> 3.7 37.80 140 13.55 2

Итого: на 10 га 20 2835.59 739 1511.59 11

на 1 га :о 283.5 73.9 151.2 II

Плотность почвы в слое 0...70 см к началу уборки хмеля - 1,2 МПа

Влажность почвы в слое 0...30 см (25.08) - 22,7%

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

На основании выполенных исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации.

1. Установлены агротехнические операции усовершенствования интенсивной технологии. Разработаны и предложены новые варианты, обеспечивающие эффективную высокопроизводительную работу применяемых в хмелеводстве машин.

2. Обоснована возможность совмещения 4...5 технологических операций за один проход машинно-тракторного агрегата по междуряди-ям, отвечающая агротехническим требованиям и календарным срокам.

3. Доказано, что в трех вариантах, в зависимости от фазы развития хмеля, на базе рыхления междурядий и рядов, совмещаются до 8 технологических операций, отвечающих требованиям агротехники возделывания культуры. При сплошной обработке хмельников эффективно, с минимальными затратами совмещаются: локальное внесение минеральных удобрений в три слоя (10, 20 и 30 см), опрыскивание хмельников против вредителей и болезней, внесение гербицидов с одновременной заделкой их в почву до глубины прорастания семян сорной растительности, химическая рамовка и пасынкование с одновременной подкормкой 40% раствором аммиачной селитры, внесение жидких комплексных удобрений и выравнивание междурядий боронованием.

4. Установлена зона расположения основной массы корневой системы в зависимости от применяемой технологии возделывания хмеля.

5. Разработана методика определения расположения корневой системы и установлена графоаналитическая схема зоны обработки междурядий хмеля. Выявлено, что на хмельниках интенсивного типа при любой схеме посадки защитная зона должна составлять при глубине рыхления междурядий до 20 см - не менее 30 см от центра ряда. При глубоких рыхлениях (30...40 см п более) ширина защитной зоны увеличивается до 40...45 см.

6. Разработана, изготовлена и внедрена в производство комбинированная машина РПКА-2,5АХ, обеспечивающая выполнение за один проход по междурядию машинно-тракторного агрегата до 4...5 операции, а в трех вариантах до 8 видов работ. Впервые разработан способ механизированной обработки ряда в течение всего вегетационного периода развития хмеля.

При разработке комбинированной машины РПКА-2,5АХ использованы приемы обработки почвы, химической защиты и разноглубинного локального внесения гранулированных и жидких комплексных удобрений с широким диапазоном регулировок рабочих органов, позволяющих совмещение многих технологических опера-

ций. Обоснованы сокращения затрат труда, расход горюче-смазочных материалов, обслуживающего персонала.

7. Разработаны и подтверждены параметры, режимы рабочих органов комбинированной машины в ходе выполнения всех восьми видов работ.

8. Экспериментально определена техническая характеристика комбинированной машины РПКА-2,5АХ. По результатам производственных испытаний дана агротехническая оценка, разработаны агротехнические требования и конструкции комбинированной машины РПКА-2,5АХ.

9. Впервые, применяя метод совмещения технологических операций с использованием комбинированной машины РПКА-2,5АХ разработана усовершенствованная технология производства хмеля, обеспечивающая высокую производительность труда, способствующая за счет комплексного проведения работ в агротехнические сроки увеличению урожая хмеля до 3 ц/га, отличающаяся от существующей технологии большей эффективностью.

10. Определена зависимость плотности почвы в 60...70 см слое и влажности в 30 см слое от применяемой технологии производства хмеля. Доказано, что при возделывании хмеля по усовершенствованной технологии с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ плотность почвы составляет 1,1...1,2 МПа, против 1,80 МПа при интенсивном способе.

11. Установлена зависимость урожайности хмеля и мощности развития корневой системы от применяемой технологии, се элементов: глубокой обработки почвы, послойного внесения удобрений, химической обработки насаждений. Доказано, что при локальном внесении минеральных удобрений в три слоя на 10, 20 и 30 см из-за лучшего формирования продуктив-ных органов растений, лучшей мобилизации питательных веществ почвы и более активного усвоения их растениями урожай хмеля повысился па 3 ц/га.

12. Выявлена высокая отдача от внесения гербицидов с одновременной заделкой их в почву. Установлены оптимальные дозы (3...4 кг/га) внесения симазина, стомпа, базаграна.

13. Доказана высокая эффективность проведения химической рамовки насыщенным раствором аммиачной селитры с применением комбинированной машины РПКА-2,5АХ. При 4-кратном опрыскивании прибавка урожая составила 1,3 ц/га, содержание альфа-кислот превысилось на 0,4%.

14. Выявлена высокая эффективность опрыскивания хмельников ядохимикатами комбинированной машиной РПКА-2.5АХ. Урожай хмеля за счет своевременного уничтожения очагов вредителей повысился на 0,6 ц/га по сравнению с обработкой растений опрыскивателями общего назначения.

15. Усовершенствованная технология производства хмеля с применением комбинированной машины РПКА-2.5АХ внедрена в совхозе "Волга" Козловского района Чувашской Республики на площади 20 га, прибавка урожая по сравнению с контрольным вариантом (интенсивная технология) составила 3,8 ц/га, общий годовой эффект на 1 га - 56740 руб. (в ценах 1990 г.). В совхозе "Рассвет" Ци-вильского района на площади 26 га соответственно получено 3,1 ц/га, экономический эффект с 1 га - 73762 руб. В совхозе "Прогресс" достигнута прибавка урожая на 2,1 ц/га с эффективностью 48929 руб.

Основные положения диссертации изложены в следующих опубликованных печатных работах:

1. Механизированная обрезка главных корневищ хмеля: [Буклет].-Чебоксары: Госкомиздат ЧАССР, 1988.-8 с.

2. Производство хмеля в хозяйствах РСФСР//Методические рекомендации по выращиванию районированных сортов, закладке высокопродуктивных насаждений, уборке и послеуборочной обработке хмеля.-М: ЦНТИ, 1988.-С. 62-104. (В соавторстве с H.A. Александровым, Д.Д. Крыловым, М.И. Крыловой и др.)

3. Машины, орудия и приспособления, применяемые в производстве хмеля по интенсивной технологии на выращивание саженцев хмеля в полевых школах.-Чебоксары: Госкомиздат ЧАССР, 1989.-12 с.

4. Машины, орудия и приспособления, применяемые в производстве хмеля по интенсивной технологии на весенних работах: [Плакат].-Чебоксары: Госкомиздат ЧАССР, 1990.-22 с.

5. Машины, орудия и приспособления, применяемые в производстве хмеля по интенсивной технологии на летних работах: [Плакат].-Чебоксары: Госкомиздат ЧАССР, 1990.-22 с.

6. Машины, орудия и приспособления, применяемые в производстве хмеля по интенсивной технологии на осенних работах: [Плакат].-Чсбоксары: Госкомиздат ЧАССР, 1990.-22 с.

7. Состояние механизации технолог ических процессов при возделывании хмеля в Чувашской АССР//Тезисы докл. научной конференции профессорско-преподавательского состава Чувашского сельскохозяйственного института.-Чебоксары: ЧСХИ, 1989.-7с.

8. Агротехническое обоснование технологического процесса и рабочих параметров комбинированной машины для возделывания хмеля в условиях Нечерноземной зоны Российской Фсдсра-цни//Тсзисы докл. научной конференции профессорско-преподавательского состава факультета механизации сельского хозяйства Чувашской Государственной сельскохозяйственной академии.-Чебоксары: ЧГСА, 1996.-7 с.

Тираж 100 экз. Объем 1 п. л. Заказ №_

Документ-Центр "АЛТЭКС"