автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЯ

т/ -эНШ

УДК 631,51:631,3

На лрамК рукописи

ТАТАРНИКОВ ВАЛЕРИЙ ОЛЕГОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЯ

Специальность 05.20.01-"Технологии нсредства механизации сельского хозяйства"

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул 2004

Работа выполнена в Алтайском государственном аграрном университете, кафедра «Сельскохозяйственные машины;»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Беляев Владимир Иванович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Семенов Владимир Филимонович, кандидат технических наук, доцент Соколов Валерий Викто'

Ведущая организация — Государственное и научно-исследовательский институт сельск ление Российской академии сельскохоэяВе СО РАСХН)

Зашита диссертации состоится « 2$ » июн> > часов на з^. * •

нии диссертационного совета Д 220.002.0ч , лгайсхом госудаг ном аграрном университете.

(656049, г. Барнаул, пр-т Красноармейский 98, АГАУ).

С диссертацией можно ознакомится в библиотек1" >

венного аграрного университета.

Автореферат разослан «.. ... .2004 ...»

Ученный секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

1. Общая характеристика работы

1.1. Актуальность темы. Эффективное использование земельных ресурсов в значительной степени зависит от совершенства технологических процессов обработки почвы и улучшения эксплуатационных показателей машинно-тракторных агрегатов (МТА).

Тенденция роста мощности тракторных двигателей, а следовательно увеличения рабочих скоростей движения агрегатов при выполнении полевых работ, обусловила повышение производительности и расхода топлива на единицу обработанной площади, при этом зачастую нарушаются требования качества обработки почвы и снижается урожайность сельскохозяйственных культур.

Поэтому комплексное исследование взаимосвязей элементов системы «почва-орудие-трактор-урожай» и влияния отдельных составляющих на агрофизические свойства почвы и урожай в условиях эксплуатации МТА, обоснование параметров и режимов работы является важным аспектом реализации технологий ресурсосбережения н увеличения производства зерна.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР Алтайского государственного аграрного университета по теме «Комплексная оценка эффективности внедрения новых почвообрабатывающих, посевных машин и технологий возделывания зерновых культур в Алтайском крае».

1.2Г Цдль исследований. Целью настоящей работы является повышение эффективности технологий возделывания яровой пшеницы с использованием перспективных агрегатов для основной обработки почвы в условиях лесостепной зоны Алтайского края.

1.3. Задачи исследований:

1. Усовершенствовать математическую модель функционирования почвообрабатывающего агрегата как системы «почва-орудие-трактор-урожай».

2. Обосновать конструктивные параметры и режимы работы чизельного плуга для агрегатирования с тракторами ОАО «Алттрак».

ЦНБ МСХА

3. Провести агротехническую, энергетическую и эксплутацнонно- технологическую оценки показателей работы чизельного плуга ГТЧ-4,5 в составе МТА.

4. Оценить влияние основной обработки почвы при различных скоростных и нагрузочных режимах МТА на агрофизические свойства почвы, динамику развития растений и формирования урожая пшеницы.

5. Дать технико-экономическую оценку эффективности внедрения технологий возделывания пшеницы с использованием агрегатов на базе тракторов ОАО «Алттрак» и чизельного плуга.

1.4. Предмет и объект исследования. В качестве предмета исследования принят процесс взаимодействия элементов системы <шочва-орудие-трактор-урожай» на основной обработке почвы, а объект исследования -перспективные гусеничные тракторы Т-250, Т-404 и Т-402 ОАО «Алттрак» в агрегате с чизель-ным плугом ФПГ «Снбагромаш» типа ПЧ-4,5 и основная обработка почвы.

■ 1.5. Научная новизна: Усовершенствована математическая модель почвообрабатывающего агрегата, учитывающая параметры трактора, машин-орудий и влияние их на почву, позволяющая обосновать рациональные составы и режимы работы МТА применительно к зональным условиям эксплуатации. Проведены исследования агротехнических, энергетических и технико-экономических показателей приемов основной обработки почвы применительно к лесостепной зоне Алтайского края.

1.6. Научная гипотеза. Под влиянием различных природно-климатических факторов, параметров тракторов, машин-орудий и режимов их воздействия на почву формируется определенная структура обрабатываемого горизонта, которая обуславливает изменения водно-воздушного, теплового режима и мобилизацию элементов питания растений, что влияет на формирование урожая. На основании этого рациональные параметры и режимы работы агрегатов должны обосновываться не только с позиции повышения производительности и снижения энергозатрат, но и с учетом сохранения и улучшения плодородия почвы в зависимости от неходкого состояния почвы на конкретном поле.

1.7. Практическая значимость р^брты, Предложенная математическая модель может быть использована для энергетической и технико-экономической оценки эффективности использования МТЛ на стадии проектирования, проведения ускоренных испытаний агрегатов, оценки соответствия и Обоснования параметров тракторов и машш-орудий в эксплуатации. Периодическое проведение чизельной обработки ведет к улучшению агрофизических свойств почвы.

1.8. Внедрение. Результаты исследований представлены ФПГ «Сибагро-маш» в виде отчетов и рекомендаций по совершенствованию параметров чи-зельного плуга для рационального агрегатирования с тракторами ОАО «Алтт-рах» в лесостепной зоне Алтайского края,

1.9. Апробация. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях "Механизация сельскохозяйственного производства и переработка сельскохозяйственной продукции" сотрудников и аспирантов ИТАИ АГАУ в 2001 и 2002 году, на юбилейной международной научно-практической конференции "Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве" АГАУ в 2003 году.

I л 1Р-...Пубдикации. Основные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований изложены в 3 публикациях.

},|1, Офьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, о§щих выводов и рекомендаций, библиографический список используемой литературы (98 источников) и 5 приложений. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунок, 54 таблиц и 72 страницу приложений.

2. Содержание работы

2.1. Во рведении и первой главе «Состояние вопроса» обоснована актуальность темы, содержится краткая характеристика природно-климатических условий, оценка факторов, влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур, приводится анализ систем обработки почвы и тенденций совершенствования конструкций почвообрабатывающих машин-орудий.

Созданию теоретических основ функционирования МТА, вопросами совершенствования конструкций сельскохозяйственных машин, оптимизации параметров их рабочих органов и режимов функционирования МТА посвящены труды ученых В.П. Горячкина и его последователей Л.Е. Агеева, В.Н. Болтин-ского, БД. Докнна, СЛ. Иофинова, А.Б. Лурье, В.Ф. Семенова, И.М. Панова и других ученых. Важный вклад в решение вопросов создания почвообрабатывающих машин, внедрения почвозащитного земледелия принадлежит АЛ Бараеву и Т.С, Мальцеву.

2.?, Э° второй главе «Теоретическо-технологические исследования по обоснованию параметров и режимов работы глубокорыхл ителя» изложена методика определения рациональных режимов работы агрегатов в зависимости от параметров трактора, машины-орудия и условий эксплуатации.

На основании анализа и обобщения полученных результатов тедзометри-рования МТА усовершенствована математическая модель почвообрабатывающего агрегата, как взаимодействие элементов системы "почва-орудие-тракгор-урожай", которая является развитием исследований научной школы Ленинградского СХИ и профессоров АГАУ Красовских В.С. и Беляева В.И.

На основании исследований предлагается в качестве основного оценочного показателя работы агрегатов использовать математическое ожидание секундного расхода топлива двигателя трактора. В качестве входных переменных принимаем условия работы агрегатов (управляемые переменные -глубина обработки, скорость движения и ширина захвата; неуправляемые -агрофизические свойства почвы), а выходными являются совокупность параметров, определяющих агротехнические, энергетические и технико-экономические показатели. Установлено, что применительно к заданным условиям эксплуатации расход топлива двигателей тракторов в составе МТА является функцией связи ширины захвата машин-орудий, глубины обработки почвы и рабочей скорости движения. При этом нами получены уравнения расхода топлива двигателя трактора от рабочей ширины захвата для орудий сплошной (плуги, плоскорезы и т.д.) н полосовой обработки (щелерезы, чгоельные плуги).

Общая расчетная схема функционирования почвообрабатывающего агрегат представлена следующей системой уравнений:

Ркр = /*(Ь + е*Ь*Вр*Ур2, ())

ат = <2то + Е'о*к*Ьк*пс*Н*7р2 > (2)

дт=дто+Е'о*пр*к*1р*(пр-1)*}1*Ур\ (3)

Сто = Ло* (йэ + См), (4)

Сттах=6тн*\}тн, (5)

У = ят »■V *Цщ, *<л, + Л, «ф + А3 *

Р ' (6)

(Сттах - Сто)

Р= Ео*Н*Ур3тах' (7)

— Gmmax - Сто

Шч ~-=—=—

Eo*h*Vp *

-1

5 - В * 1п[А/(ч> - ф )]

(8) (9)

кртах -кр" f

„ -E»*Bp*1Í*VP!>

Q . (И)

)N ЛТ

где Ркр - математическое ожидание нагрузки на крюке трактора, кН; / - коэффициент сопротивления качения трактора; СЬ -эксплуатационный вес трактора, кН; г-коэффициент, учитывающий прирост тягового сопротивления при увеличении рабочая скорость движения МТА, с2/мг; И- математическое ожидание глубины обработки почвы, м; Вр-рабочая ширина захвата агрегата, м; Нематематическое ожидание рабочей скорости движения агрегата, м/с; Gm - математическое ожидание секундного расхода топлива двигателя трактора, г/с; Сто-математическое ожидание расхода топлива на самопередвижение arpera-

та и потерь в передаточных механизмах системы, г/с; ¿^конструктивная ширина рабочего органа, м; ^количество рабочих органов, шт; ¿-коэффициент, учитывающий рабочую ширину захвата одного рабочего органа; Ео -коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние состояния, почвы, режимов работы МТА и типа рабочих органов машин-орудий на расход топлива, гс/м4; Ео- удельный коэффициент пропорциональности на один рабочий орган, гс/м4; /р-рассгояние между центрами рабочих органов чизельного плуга, м; «р-=2...я)-количество рабочих органов, шт; Л о-коэффициент пропорциональности, учитывающий затраты топлива на самопередвижение агрегата, г/кН*с; См -эксплуатационный вес машины-орудия, кН; соответст-

венно номинальный расход топлива тракторного двигателя и коэффициент его использования в эксплуатации; Л^ -номинальная мощность двигателя сельскохозяйственного трактора, кВт; -коэффициент использования номинальной мощности двигателя в эксплуатации; ^-КДД трансмиссии трактора; Д),Л,^-коэффициенты аппроксимации дня определения математического

ожидания КПД буксования движителей; <Р - математическое ожидание коэффициента использования сцепного веса трактора; Н'ч- математическое ожидание чистой производительности, мг/с; Ял,-математическое ожидание расхода топлива на единицу обработанной площади, г/м2; $ • коэффициент буксования; А и В - коэффициенты аппроксимации функций, величина которых зависит от типа движителя, агрофона и механического состава почвы; ф^« и ф^,- коэффициенты максимального использования усилия на крюке и его текущее значение соответственно; -КПД агрегата.

На основании предложенной модели проведены расчеты выходных показателей почвообрабатывающих агрегатов в составе чизельного плуга ФПГ «Си-багромаш» типа ПЧ-4,5 и тракторов ОАО «Алттрак» Т-402, Т-404 и Т-250 при

условии изменения количества рабочих органов, расстояние между ними и глубины обработки почвы.

Из анализа выходных показателей агрегатов следует, что при агрегатировании чиэельного плуга с трактором Т-402 (при глубине обработки 30 см) с увеличением рабочей ширины захвата от 1,8 до 2,0 м рабочая скорость движение агрегата уменьшается с 4,07 до 1,76 м/с. Чистая производительность возрастает с 7,28 (пр=11; 1р=0,3 м) до 9,13 м2/с (прж7; 1р=0,5 м). При этом зависимость от увеличения ширины захвата не линейная, а наибольшее влияние оказывает расстояние между стойками и их количество. Расход топлива на единицу обработанной площади снижается с 0,90 до 0,72 г/и5. Усилие на крюке трактора возрастает с 15,0 до 41,5 кН пропорционально увеличению ширины захвата и количеству стоек, а величина буксования тракторного движителя растет с 0,9% до 2,9%.

Полученные обобщенные эксплуатационные характеристики почвообрабатывающего агрегата на базе трактора Т-402 и чизельного плуга приведены на рис. 1.

£ я*

12

10

5

¿2 * *

ИИ* 6

ё I I*8 I

8. е- 3 & 1

г н £ 11 4 ! 8 1

- г

. ш

£

г г

а* в

'-Г- —

— У У

— — -"

у У "V х ЧЪ* С^иНЧ 1

/ / у V ч _ V * 5,% Ркр. «Н

У

✓ У — - ---

44

42

40

38

36

34

32 Е

30

26 к г

26 ц

А

24 *

22 %

20 *

М

16

14

12

1,5 2,0 2.5 3,0 3,5 4,0 4.5 5,0 Ширина захвата Вр, м Рис 1. Выходные показатели агрегата Т-402+ПЧ (11=0,3 м)

5,5

При агрегатировании чизельного плуга с трактором Т-404 с увеличением рабочей ширины захвата от 1,8 до 5,0 м (количества рабочих стоек) рабочая скорость движения агрегата уменьшается с 3,52 до 1,48 м/с. Чистая производительность возрастает с 6,24 до 7,82 мг/с, а расход топлива на единицу обработанной площади снижается с 1,05 до 0,84 г/м5 пропорционально уменьшению количества рабочих стоек и увеличению расстояния между ними. Усилие на крюке увеличивается с 16,8 до 49,2 кН, а величина буксования движителей трактора увеличивается с 0,8% до 2,7%.

Увеличение рабочей ширины захвата чизеля с 2,4 до 6,0 м при агрегатировании с трактором Т-250 приводит к снижению рабочей скорости движения агрегата с 3,58 до 1,69 м/с. Чистая производительность возрастает с 8,47 до 10,61 мг/с, а расход топлива на единицу обработанной площади снижается с 1,25 до 1,00 г/м2. Усилие на крюке трактора увеличивается с 28,6 до 60,5 кН, а величина бухсования движителей трактора увеличивается с 1,2% до 4,0%.

В качестве примера на рис.2 приведены обобщенные выходные показатели агрегата Т-402+ПЧ-3Д при различной глубине обработки почвы.

9

w ......

----

Ркр,''

* / ц-Vp, h s W4.I .Ve

* S s ** - а», г . 5. % м!

, VP - Pvp. IcJH

✓ é ----

gra

35 34 33 33 31 30 £9 28 27 26

0,28 0.30 0,32 0.34 0,36 0,38 0,40 0.42 0,44 0,46

5.

Глубина обработки, м Рис. 2. Выходные показатели агрегата Т-402+ПЧ-3,2 (пр=9, !р=0,4 м)

С увеличением глубины обработки от 030 до 0,45 м рабочая скорость движения агрегата Т-402+ПЧ уменьшается с 2,58 до 2,11 м/с, чистая производительность снижается с 8,26 до 6,75 м*/с, а расход топлива на единицу обработанной площади увеличивается с 0,79 до 0,97 г/м2. Усилие на крюке возрастает с 26,9 до 34,1 кН, а величина буксования движителей трактора от 1,6% до 2,1%. Характер изменения показателей на базе тракторов Т-404 и Т-250 аналогичен, изменяются лишь численные значения показателей.

Обоснование параметров и режимов работы почвообрабатывающих агре-ШЙВ. С учетом агротехнических требований на основную чизельную обработку почвы по скорости движения, рациональные сочетания ширины захвата агрегатов и глубины обработки находятся в широких пределах. При обосновании составов агрегатов в качестве ограничений нами приняты максимально допускаемая рабочая скорость движения по агротребованмям и загрузка трактора по тяге (номинальное усилие на крюке), а критериями оптимизации являлись максимум чистой производительности МТА и минимум расхода топлива на единицу обработанной площади.

Полученные уравнения связи расхода топлива на единицу обработанной площади и чистой производительности МТА имеют вид:

а) агрегат Т-402+ чизельный плуг:

\Уч=-11,7б+3,98*Ур+4,02*Вр-0,27*Вр' gra=3,23-0,45* Ур-0,5 2*Вр+0,03 *В рэ

л

11=0,99 {12)

Я*0,99 (13)

б) агрегат Т404+ чизельный плуг:

Шч--8,98+3,40*Ур+3,41*Вр-0,23*Вр3 ёга=3,83-0,57*Ур-0,69*Вр40,06фВрг

(М>,99 (14)

11=0,99 (15)

в) агрегат Т-205+ чизельный плуг: 1Уч=-13,58+4,61 *Ур+4,01 *Вр-0,23*Вр: ¡>га=4,64-0,б6*Ур-0,6б*Вр+0,04*Врг

,1

11=0,99 (16)

Л=0,99 (17)

С учетом принятых ограничений рациональные параметры чизельного плуга для трактора Т-402- Вр=4,0м (пр=9); для трактора Т-404 - Вр=3,2 м (пр=9); для трактора Т-250 - Вр=4,5 м (пр=11).

Сравнительные выходные показатели рациональных составов МТА с тракторами ОАО «Алттрак» представлены на рис. 3.

г, 2.6

3

^ I М

5 1 2,0 1 р

I 1 в & ч »г

§ I « | ? 1,2

0130 0,35 0,40

Глубина обработки, м

0,45

Рис. 3. Выходные показатели почвообрабатывающих агрегатов с рациональной шириной захвата, где: 1, 3 и 5 - Ур соответственно Т-402+ПЧ-4, Т-404+ПЧ-3,2 и Т-250+ПЧ-4,5; 2,4 и 6 - §та соответственно Т-402+ПЧ-4, Т-404+ПЧ-3.2 и Т-250+ПЧ-4,5; 7, $ и 9 -1Уч соответственно Т-402+ПЧ-4, Т-404+ПЧ-ЗД и Т-250+ПЧ-4,5.

Из сравниваемых МТА максимальные значения чистой производительности имеет агрегат Т-250+ПЧ-4.5. По расходу топлива на единицу обработанной площади наиболее эффективен агрегат Т-402+ЛЧА

2.3. В тое-р^й щаве «Методика экспериментальных исследований» представлены программа, общая и частые методики испытаний, описание применяемой измерительной аппаратуры и оборудования.

Программа экспериментальных исследований предусматривала:

- проведение энергетической и агротехнической оценки почвообрабатывающих агрегатов на основной обработке почвы;

- закладку полевых опытов по исследованию влияния приемов основной обработки на агрофизические свойства почвы и формирование урожая пшеницы.

Испытания щрегатов и закладка полевых опытов проводились в 20002002г на полях ОПХ «Комсомольское» Павловского района, ОАО «Киприн-ское» Шелаболихинского района и племсовхоза « ЧистюньскиЙ» Топчихинско-го района. Агрегаты комплектовались на базе тракторов Т-4А, К-701 и следующих машин-орудий: КПЭ-3,8, Смарагд, ПН-5-35, ПГ-3-100, Оборотный плуг (производство ФРГ), ПН-8-35, КПШ-9/11, ПГ-3-5, КТС-10-2, ПЧ-4,5.

В ОПХ «Комсомольское» сравнивались следующие машины-орудия для основной обработки почвы: культиваторы Смарагд с КПЭ-3,8 при агрегатировании с трактором Т-4А и ялугн ПН-5-35 с оборотным плугом (производство ФРГ) при агрегатировании с Т-4А и К-701 соответственно.

В ОАО «Кипринское» варианты закладки полевого опыта следующие: Т-4А+ПГ-3-100 (20-22 см); Т-4А+ПГ-3-100 (14-16 см); К-701+Смарагд (8-10 см); К-701+Смарагд (12-14 см); Т-4А+ПН-5-35 <25-27 см); К-70И-БДГ-7,0 (6-8 см); Без обработки.

В илемсовхозе « Чистюньский» сравнивались следующие агрегаты для основной обработки почвы: К-701+ПГ-3-5, К-701+ПЧ-4,5, К-701+КТС-10-2, К-701+ПН-8-35 и К-701+КПШ-9/11.

В процессе экспериментальных исследований машин и орудий замерялись и определялись следующие показатели: расход топлива двигателя трактора, пройденный путь, скорость движения, плотность, влажность, твердость почвы, время опыта, глубина обработки почвы, гребнисгость поверхности после обра-

ботки, высота гребня на поверхности дна борозды, ширина щели внутри на поверхности дна борозды, расстояние между щелями, высота растительных пожнивных остатков, содержание эрозионно-опастшх частиц в слое 0-5 см.

По состоянию на период уборки замерялись н определялись составляющие урожая пшеницы: общая наземная биомасса растений, количество продуктивных стеблей и сохранившихся растений, масса колосьев, масса зерна в колосьях, количество зерен в колосе, масса 1 ООО зерен, масса колоса, масса зерна в колосе по сравниваемым вариантам обработки почвы и посева. Полученная информация обрабатывалась на компьютере с целью определения статистик замеряемых показателей и установления регрессионных зависимостей.

2.4, В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены данные комплексной оценки агрегатов на основной обработке почвы в лесостепной зоне Алтайского края.

Установлено, что при выполнении мелкой основной обработки почвы (1113 см) (ОПХ «Комсомольское» Павловского района) энергоемкость сравниваемых агрегатов (Т-4А+КПЭ-3,8 и Т-4А+Смарагд (Вр=4,0 м) производства ФРГ) близка н зависит в значительной степени от режимов работы МТА. Некоторое повышение чистой производительности и снижение погектарного расхода топлива (до 5%) обусловлено большей шириной захвата орудия Смарагд.

Статистики глубины обработки почвы и гребнистостн поверхности после обработки у сравниваемых агрегатов также сопоставимы. При средней глубине обработки почвы 11,4см агрегатом Т-4А+Смарагд стандартное отклонение составило 3,8см, а коэффициент вариации 33,6%. У агрегата Т-4А+КПЭ-3,8 соответствующие показатели следующие: Ь" 12,1 см; сь=3,3см; у=27,5%. Средняя высота гребней у первого агрегата несколько выше при одинаковом стандартном отклонении -5,1см.

Агрегатный состав почвы по фракциям у сравниваемых агрегатов различался также незначительно. Почва хорошо оструктурена и количество эрозион-но-опасных частиц после обработки не превышало 6,5%.

При выполнении отвальной вспашки применение оборотного плуга производства ФРГ (Вр=3,2 м) в агрегате с трактором К-701 в сравнении с Т-4А+ПН-5-35 позволяет повысить чистую производительность в среднем в 1,86 раза при возрастании погектарного расхода топлива в 1,10раза данные табл. 1.

Таблица 1

Осредненные технико-экономические показатели МТА и статистики агротехнических оценок

Состав агрегата

№ Показатели Т-4А+ПИ-5-35 К-701 -Юборотны й плуг

11=26,5см Ь=22,9см Ь^29,2см Ь=24,бем

1 Ур, м/с 2,11 2,19 230 2,50

2 1*4 мг/с 3,69 3,83 6,44 7,00

3 вга, г/м2 1,61 1,51 1,97 1,72

4 <Ть,СМ 1,27 1,10 1,47 1,30

5 ш„ см 9,7 9,7 7,9 9,1

6 ап см 4,0 3,4 1,9 3,5

где Оь и сг - стандартное отклонение глубины обработки и гребнистости поверхности почвы, см; тг-средняя гребнистость поверхности почвы, см.

Сравниваемые агрегаты имеют близкую устойчивость хода орудий по глубине, с незначительным преимуществом плуга ПН-5-35 {аь^М 0-1,27см против сгь=1^0-1,47см у оборотного плуга). При этом средняя величина гребней несколько ниже у оборотного плуга (8,5см против 9,7см у плуга ПН-5-35). Следует иметь ввиду, что средняя глубина обработки почвы оборотным плугом была выше на 2,2см, что оказало влияние на показатели качества.

После обработки оборотным плугом наблюдается меньшее количество почвенных агрегатов размером более 10мм, в сравнении с ПН-5-35, в среднем на 5,1% при практически одинаковом количестве эрозионно-опасных частиц, что указывает на лучшее качество крошения почвы в первом случае.

Анализ различных вариантов основной обработки почвы (ОАО «Киприн-ское» Шелаболихинекого района), показывает, что наиболее высокая полевая

всхожесть растений пшеницы получена на посевах без основной обработки почвы (71%). Глубокие обработки ПГ-3-100 и ПН-5-35 имели несколько меньшую всхожесть (65%), а по остальным обработкам 58-63%. Коэффициент вариации составил 7,6% данные табл. 2.

Таблица 2

Количество высеянных семян, всходов, растений к уборке и

продуктивных стеблей пшеницы по вариантам опытов _

№ де- Основная Квыс, Квсх, Пв, Кк, Ср, Кст, Пк

лянки обработка шт/м1 шт/м2 % шт/м! % шт/м1

1 Т-4А+ПГ-3-100 430 280,7 65 234,6 и 354,8 1,51

2 Т-4А+ПГ-3-100 430 252,0 59 232,7 92 354,6 1,52

3 К-701+Смарагд 430 258,7 60 219,5 85 311,9 1,42

4 К-701+Смарагд 430 273,0 63 256,0 94 395,0 1,54

5 Т-4А+ПН-5-35 430 280,0 65 225,7 8( 371,4 1,65

6 К-701+БДТ-7.0 430 2473 58 239,0 97 368,4 1*54

7 Без обработки 430 303,3 71 274,8 91 407,6 1,48

где Кикгсреянее количество высеянных семян, шт/м'; Кк*-среднее количество

всходов, шт/м2; П,-палевая всхожесть семян, %; К,-среднее количество растений, сохранившихся к уборке, шт/м*; Ср-средняя сохранность растений к уборке, %; Ксг-среднее количество продуктивных стеблей к уборке, шт/м1; Передняя продуктивная кустистость растений. Средняя сохранность растений к уборке находилась в пределах 81-97%, причем наименьшей она была по отвальной вспашке. Вариация по делянкам равна 6,4%. Средняя продуктивная кустистость растений изменялась от 1,42 (обработка Смарагд на 8-Шсм) до 1,6 (отвальная вспашка) при вариации 5,6%.

Из сравниваемых вариантов агрегатов для основной обработки почвы (племсовхоз «Чиспоньскмй» Топчихннского р-на) максимальный погектарный расход топлива 16,8 кг/га у К-701+ПЧ-4,5 при средней глубине обработки 30,7 см; по отвальной обработке К-701+ПН-8-35 в среднем на 4% ниже (16,1 кг/га). Значительно меньшее значение погектарного расхода топлива у агрегата К-701+ПГ-3-5 (10,9 кг/га), а минимальный погектарный расход топлива у агрегата

К-701+КТС-10-2 (6,6 кг/га) и К-701-МСПШ-9/П (5,3 кг/га). Наибольшая чистая производительность у агрегатов К-701+КГШ1-9/11 и К-701+КТС-10-2, а у остальных агрегатов она ниже практически в 2 раза данные табл. 3.

Таблица 3

Показатели работы МТА при закладке полевых опытов

Состав МТА Показатели

Пере Вр, Ур Шч Сга

дача м м/с км/ч м/с га/ч г/м2 кг/га

1.К-701+ПН-8-35 3-3 2,8 3,05 11,0 8,54 3,07 1,61 16,1

2-3 9,7 2,80 10,1 27,16 9,78 0,51 5,1

2.К-701+ 2-4 9,7 2,87 10,3 27,84 10,02 0,49 4,9

КПШ-9/11 2-2 V 2,42 8,7 23,47 8,45 0,59 5,9

2-3 10,3 2,24 8,1 23,07 8,31 0,60 6,0

З.К-701+ 2-2 10,3 2,09 7,5 21,53 7,75 0,64 6,4

КТС-10-2 2-1 10,3 1,81 6,5 18,64 6,71 0,74 7,4

4.К-701+ПЧ-4.5 2-1 4,5 1,88 6,8 8,46 3,05 1,63 163

112=23,9* см 2-2 4,5 2,24 8,1 10,08 3,63 1,36 13,6

2-2 4,5 1,83 6,6 8,24 2,96 1,67 16,7

Ь1=30,7* см 2-1 V 1,82 6,6 8,19 2,95 1,68 16,8

4-1 5,1 2,11 7,6 10,76 3,87 1Д8 12,8

5.К-701+ПГ-3-5 4-3 5,1 2,96 10,7 15,10 5,44 0,91 9,1

4-2 5,1 2,52 9,> 12,85 4,63 1,07 10,7

С увеличением глубины почвенного горизонта до 35 см наблюдается уве-

личение средней плотности почвы. Причем в слоях 10-35 см интенсивность прироста не велика и составляет 0,02 г/см3 на каждые 10 см. В слое 40-45 см наблюдается снижение плотности в среднем на 5,4% по сравнению с 10-35 см.

Плотность почвы по различным обработкам в поверхностном слое 0-5 см существенно различаются (от 0,75 г/см3 по обработке КПШ-9/11 до 1,05 г/см3 по отвальной вспашке). В слое 10-15см плотность почвы несколько выравнивается, при этом максимальное различие составляет 0,14 г/см3.

Сравнение значений фракционного состава почвы даёт основания считать, что максимальное количество эрозионно-опасных частиц соответствует отвальной обработке плугом ПН-8-3 5, культиватором-плоскорезом КПШ-9/11, плос-корезом-глубокорыхлителем ПГ-3-5 и культиватором КТС-10-2 (от 16 до 19%).

Минимальное количество эрозионно-опастных частиц наблюдается после обработки чизелем ПЧ-4,5 (от 9 до 11%)

Средняя глубина заделки семян пшеницы по различным обработкам существенно различаются. Величина коэффициента вариации составляет при этом от 20% до 39%. Минимальный коэффициент вариации по пару и отвальной обработке (20-21%), а максимальный - по глубокой чизельной обработке (39%).

Из анализа динамики влаги по опытным делянкам следует, что по состоянию на 29 мая приемы основной обработки почвы обусловили значительное различие влажности почвы по слоям в метровом слое (от 27,6% до 33,0% при вариации от 4,9 до 13,9%). При этом максимальная средняя влажность почвы соответствует слоям 10-25 см, а минимальная в поверхностном слое 0-5 см и в слое 90-95 см. Максимальные общие запасы влаги в метровом слое соответствовали основным обработкам КПШ-9/11 и ПЧ-4,5 при Ь2=23,9 см (305,9-317,9 мм), а так же по делянке со стерней и пару (308,9 н 306,0 мм соответственно).

По состоянию на 22августа, средняя влажность почвы составляла от 12,6% до 18,2% в слоях 0-25 см с тенденцией на постепенное увеличение к слою 90-95 см (27,3%). Вариация влажности по слоям горизонтов в метровом слое значительно возросла и составляла от 10 до 17,5%. А наибольшие запасы влаги наблюдались по обработкам ПЧ-4,5 (Ь]=30,7см), атак же ПН-8-35 и варианту по стерне (239,9,232,8 и 237,7 мм соответственно).

Осредненные значения элементов структуры урожая пшеницы по вариантам опытов приведены в табл. 4.

В итоге наибольшая урожайность получена на делянке с посевом по пару (42,9 ц/га), а наименьшая по обработке ПЧ-4,5 на глубину 23,9 см (15,9 ц/га) и без основной обработки (16,7 ц/та). Незначительные отличия имеют делянки с мелкой плоскорезной обработкой КПШ-9/11, обработкой КТС-10-2 и чизельной обработкой на глубину 30,7 см (25,3; 27,2 и 26,9 ц/га соответственно). Более высокую урожайность показали делянки с отвальной и глубокой плоскорезкой обработками (по 32,0 ц/га).

Таблица 4

Структура урожая пшеницы при различных приемах основной обработки почвы

ife Приемы основной Бс, Мк, М1к Мз/к, Кст, Кз/к, MtODO, У,

дел обработки почвы ц/га ц/га г г шт/м1 шт г ц/га

1 К-701 +ПН-8-35 137,0 42,1 2,26 1,77 292,4 38 413 32,0

2 К-701+КПШ-9/11 98,8 32,3 1,69 1,39 303,8 31 38,6 253

3 К-701+КТС-10-2 98,6 35,2 1,94 1,53 286,6 32 42,7 27,2

4-5 Стерня 66,9 22,8 1,71 1,35 238,1 30 37,1 16,7

6.1 К-701+ПЧ-4.5

hi=23,9cM 52,6 22,0 1,46 1,11 258,1 .27 35,8 15,9

62. К-701+ПЧ-4.5

ht=3 0,7см 92,5 36,1 1,96 1,57 285,7 33 40,5 26,9

7 К-701+ПГ-3-5 123,4 38,5 2,36 1,91 28!,9 42 42,5 32,0

8 Паровое поле 179,0 55,2 2,5 2,01 351,4 42 44,1 42,9

где Бс -средняя биомасса растений, ц/га; Мк -средняя масса колосков, ц/га;

Ml к-средняя масса колоса, г; Мз/к-средняя масса зерна в колосе, п Кз/к-

среднее количество зерен в колосе, шт; Мюоо -средняя масса 1000 зерен, г;

У -средний урожай пшеницы, и/га.

2.5. В пятой главе «Технико-экономическая оценка результатов исследований» приведен расчет годовой экономии при использовании агрегатов на базе тракторов Т-402, Т-404 и Т-250 с чизельиыми плугами, в сравнении с агрегатом на базе трактора К-701 с отвальным плугом ПН-8-35. Величина экономии составляет 14811,1271 и 8601 рублей соответственно.

Выводы:

1. Усовершенствована математическая модель функционирования почвообрабатывающего агрегата как системы взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай», которая позволяет выполнять обоснование параметров и режимов работы агрегатов на базе различных тракторов и машин-орудий

применительно к условиям эксплуатации, как для орудий сплошной обработки, так и полосовой.

2. По результатам исследований рациональная рабочая ширина захвата чн-зельного плуга для трактора Т-402 составлюет-4м, Т-404- 3,2м и Т-250-4г5м.

3. Сравнение полученных результатов (ОПХ «Комсомольское» Павловского района, 2000г) показывает, что применение оборотного плуга в агрегате с трактором К-701, в сравнении с Т-4А+ПН-5-35, позволяет повысить чистую производительность при сопоставимых значениях глубины обработки в среднем в 1,86 раза-при возрастании погектарного расхода топлива в 1,1 раза.

4. Приемы основной обработки почвы (ОАО «Кипринское» Шелаболихнн-ского района 2002т) оказали существенное влияние на урожайность яровой пшеницы. В среднем за трн года исследований максимальная средняя урожайность пшеницы была достигнута по обработке Смарагд (8-10 см) -28,2 ц/га. По отвальной вспашке, обработке БДТ-7,0 и без обработки она составила 27,0 ц/га, 26,2 и 26,5 ц/га соответственно. Минимальная урожайность была при плоскорезных обработках ПГ-3-100 (24,0-24,5 ц/га) и Смарагд (1214 см) (243 ц/га).

5. Из сравниваемых вариантов обработок (племсовхоз «Чистюньский» Топ-чнхннского района, 2002г) наиболее энергоемкими являются К-701+ПЧ-4,5 (13,6-16,8 кг/га) и К-701+ПН-8-35 (16,1 кг/га). Значительно меньший погектарный расхода топлива у агрегата К-701+ПГ-3-5 (9,1-12,8 кг/га) и К-701+КТС-10-2 (6,0-7,4 кг/га), а минимальный у агрегата К-701+КПШ-9/] 1 (4,9-5,9 кг/га). Наибольшая чистая часовая производительность получена у агрегатов К-701+КПШ-9/11 (8,5-10,0 га/ч) и К-701+КТС-10-2 (6,7-8,3 га/ч), у остальных агрегатов она значительно меньше (3,0-5,4 га/ч).

6. Максимальное количество эрозионно-опасных частиц (менее 1 мм) соответствует отвальной обработке плугом ПН-8-35 на глубину 20см (17,8%), культиватором-плоскорезом КПШ-9/11 на глубину 15см (16-18%), плоско-резом-глубокорыхлителем ПГ-3-5 при глубине обработки 17см (19%) «

культиватором КТС-10-2 на глубину 12см (15-17%). Минимальное количество эрозиокно-опастных частиц наблюдается после обработки чизелем ПЧ-4,5 (ст9до 11%).

7. Годовая экономия при использовании агрегатов на базе тракторов Т-402, Т-404 и Т-250 с чизельными плугами в сравнении с агрегатом на базе трактора К-701 с отвальным плугом ПН-8-35. Величина экономии составляет 14811,1271 и 8601 рублей соответственно.

Росомшщия:

1. Необходимо вводить дифференцированную основную обработку почвы по годам в севообороте в зависимости от предшественников, запасов влаги в осенний период и прогнозов осадков на весенне-летний период.

2. При внедрении осеннего чизелевания рекомендуемое расстояние между стойками плуга ПЧ-4,5 -0,4 м и глубина обработки 0,4 м; при обработке паров расстояние между стойками -0,5 м и глубина обработки 0,45 м.

Освовное содержание диссертации опубликовано в работа!:

1. Беляев В.И. Совершенствование технологии основной обработки почвы/В.И. Беляев, В.О. Татарников'/ Вестник Алтайского государственного аграрного университета/ АГАУ .-2002.-Ns2.-C.52-54.

2. Беляев В.И, Оптимизация параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов с учетом влияния на агрофизические свойства почвы и урожай/ В.И. Беляев, В.О. Татарников, АЛ. Зуборев// Вестник Алтайского государственного аграрного университета/ АГАУ.-2003.-№ I (9).-С. 26-28.

3. Беляев В.И. Эффективность использования новой почвообрабатывающей посевной техники в степной зоне Алтайского края/ В.И. Беляев, АЛ. Зуборев, В.О. Татарников// Вестник Алтайского государственного аграрного университета/ АГАУ.-2003.-№ 1 (9).-С. 28-31.

4. Беляев BJH. Рациональное агрегатирование тракторов ОАО «Алттрак» на основной обработке почвы/ В.И. Беляев, В.О. Татарников// Современные про-

блемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве: (Юбилейная международная научно-практическая конференция)/ АГАУ.-2003.-4.1.-С. 136-138. 5. Беляев В.И. Влияние обработки почвы и посева на структуру урожая пшеницы в степной зоне Алтайского края/ В.И. Беляев, В.О. Татарников, АЛ. Зу-борев// Материалы XL.1I научно-технической конференции ЧГАУ/ ЧГАУ.-2003.-Ч. 2.-С. 47-53.

_ЛР Ж)20648 от 16 декабря 1997г._

Подписано в печать 10.02.04 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ, л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ №

Издательство АГАУ 656049, г.Барнаул, пр. Красноармейский, 98

62-84-26

У