Обґрунтування процесу формування структури продуктивного шару ґрунту і параметрів ротаційного сепаратора (стр. 6 из 10)

Контрольно-вимірювальні обладнання: загальна будова, удосконалення наявних засобів, принцип дії та специфіка використання охарактеризовано у другому пункті даного розділу, де описано прилади вимірювання щільності, твердості ґрунту тощо.

Будова, принцип дії, експериментального ротаційного сепаратора МТА є третім пунктом даного розділу. В ньому дано опис усіх перелічених вище аспектів даного питання. Основним принципом дії експериментального ротаційного сепаратора МТА є конструктивний елемент ротаційного сегментно-дискового сепаратора, призначеного для часткової сепарації частинок ґрунту та вирівнювання – розпушування оброблювального шару і формування посівного ложе (3-4см). Тому робочий процес ротаційного сепаратора проходить в такому порядку. Під час руху машино-тракторного агрегату стрілчасті лапи розпушують оброблюваний шар і підрізають бур’яни. Внаслідок реакції ґрунту та впливу частинок цього шару на сегменти кільцевий диск сепаратора обертається з коловою швидкістю, величина якої залежить від зміни поступальної робочої швидкості МТА. Під впливом решітчастого пальцевого робочого органу крупніші грудки подаються до різальних елементів кільцевого диска і попадають у зону дії лопаток, які нахилені відносно радіуса диска у радіальному напрямку на кут α. Ці частинки подрібнюються, а дрібніші просипаються поміж лопатками, утворюючи посівне ложе.

РОЗДІЛ 3. Результати досліджень

3.1 Агротехнологічна ознака агрегатного складу продуктивного шару ґрунту

Показником ефективності процесу формування агрегатного складу продуктивного шару ґрунту доцільно використовувати ймовірність руйнування грудок (їх кришення та розпушування) в результаті зустрічі з робочими органами машин-знарядь. В разі не однократних пов’язань впливу робочих органів на грудки імовірності можуть бути визначенні за відомими залежностями за теорією ймовірності.

Для визначення значень імовірності руйнування ґрунтових грудок дерново-підзолистого ґрунту були попередньо досягнуті шість типів ґрунтообробних робочих органів: стрілчасті культиваторні лапи(І), пружині S подібні лапи (ІІ), зуби борони «зиг-заг» (ІІІ), серединні диски дискової борони БДТ-7,0 (ІV), пластинчасті ножі агрегату АГН-2,5 (конструкції Коломийської дослідної станції) (V), диски кільчасто-шпорового катка ЗККШ-6(VI), які розміщенні на рамі в ґрунтообробних машинах.

Отримані показники використання робочих органів ( дод.2 табл.3.1) показують, що середня імовірність руйнування ґрунту у варіантах I-VI складає 0,547 при стандартному визначені 0,093. аналіз дозволив отримати рівняння, яке зв’язує імовірності руйнування грудок Р(А) з типом робочого органу Т, його шириною d; відстанню ℓ між осями робочих органів з швидкістю υ обробітку:

Р(А)=0,33197+0,01658Т-0,00008ℓ+0,00003d+0,04869υ.

В отриманому рівнянні з імовірністю >95% значущі коефіцієнти, які характеризують вплив типу робочого органу Т і швидкості υ обробітку. Серед досліджувальних робочих органів найбільше якісні показники за імовірністю руйнування грудок на трьох швидкісних режимах (

=1,7м/с; =2,3м/с; =2,8м/с) встановленні в ротаційних робочих органів. При цьому розміри залишкових грудок теж менші від середніх. А диски кільчасто-шпорового котка машини ЗККШ-6 при їх суміжному розміщенні (ℓ=150мм) забезпечували імовірність руйнування 0,593….0,625,довжина залишкових грудок не перевищувала 57,6мм. Середні значення імовірності руйнування грудок зубовими робочими органами були (IV-0,568). Імовірність руйнування грудок культиваторними лапами складала 0,318…0,591, середніми дисками дискової борони БДТ-7,0 – 0,619…0,673, пластинчастими ножами агрегату АГН-2,5 – 0,654…0,688. Було встановлено, що вплив швидкості обробітку є незначним.

Середнє значення імовірності руйнування грудок по всіх технічних засобах складає 0,521. Однак найбільш високі показники досягаються в результаті застосування агрегатів РВК-3,0, АГН-2,5 та катків ЗККШ-6. Найменші імовірності руйнування (0,297…0,316) встановленні у варіанті I, тобто з використанням культиватора КПС-4 з зубовими боронами. Бо культиваторні лапи, частково розпушуючи ґрунт, значну частку грудок вивертають на поверхню, при чому переважна їх частина залишається після проходу зубів борін.

Отже, на розміри оброблених грудок найбільше вплив має відстань між робочими органами. При використанні культиваторних лап на машині КПС-4,0 оснащенні великими зубовими боронами БЗТУ-1,0 не забезпечуються агротехнологічні вимоги щодо формування якості структури поверхневого шару ґрунту. Для її покращення між лапами культиватора та зубовими боронами необхідно розмістити ротаційний робочий орган, який повинен виконувати функції розпушення-сепарації частинок ґрунту на глибині 4…8см, і одночасно формувати ущільнене посівне ложе.

3.2 Технолого-експлуатаційна характеристика технічних засобів та структури пошарового обробітку ґрунту під зернові культури

У провінції Прикарпаття основний фонд складають дерново-підзолисті поверхнево оглеєні ґрунти на делювіальних і алювіальних відкладах. Порівняно з іншими ґрунтами Івано-Франківської області вони найменш продуктивні, запливають після дощів, надмірно зволожуються в результаті слабкого стоку поверхневих вод; характеризуються низькою природною родючістю та неглибоким 18-20см гумусним горизонтом.

Покращення воднофізичних властивостей ґрунту у зональних умовах під зернові культури шляхом пошарової зміни структури агрегатного складу у продуктивному шарі є важливим агротехнічним заходом.

У весняний період перед сівбою зернових колосових культур (пшениці ярої, ячменю) рівноважна щільність поверхневого шару при вологості ґрунту W=14-20% складала 1,12-1,15 г/

,а при вологості 30-33% - 0,96-1,05 г/ .

З урахуванням того, що вологість оброблюваного шару була в межах середньої вологоємкості передпосівну дворазову культивацію та боронування було замінено одноразовою, з вирівнюванням - розпушуванням ґрунту за допомогою експерементального сегментно-дискового вирівнювача-розпушувача.

Структурні елементи процесу пошарового обробітку ґрунту, суміщення операцій кришення, розпушування, формування структури продуктивного шару мають суттєвий вплив на технологічні характеристики, воднофізичні властивості його агрегатного складу (дод.3 табл.3.2.).

У варіантах 2-4 (дод.3 табл.3.2) порівняно з традиційним передпосівним обробітком з дворазовою культивацією підвищився вміст водостійких частинок агрегатної структури ґрунту розміром 10-1мм у шарі 12-15см на 57,6%, 6-8см – 26,9%, 6-15см – 48,2%.

При цьому поєднання однотипних операцій розпушування-вирівнювання з сепарацією частинок та частковим їх ущільненням у поверхневому шарі (6-8см) є одним з вирішальних чинників зміни показників якісної технологічної характеристики структури ґрунту і процесу її формування за умови використання удосконалених технічних засобів(дод.3 табл.3.3).

Як це видно з дод.3 таблиці 3.3. по технолого-режимних показниках:робочій швидкості руху МТА 2,2…3,1м/с, продуктивності процесу пошарового обробітку з фракціюванням частинок оброблювального шару гребнистість поверхні поля не перевищує 5-6см, а повнота розпушування принасіннього шару ґрунту – в межах 68,6…77,5%, відповідає агротехнічним вимогам.

У літній період динаміка перерозподілу продуктивної вологи у структурному горизонті загального продуктивного шару h характеризується такими параметрами (дод.3 табл.3.4)

На фоні пошарового, різноглибинного обробітку ґрунту за один технологічний прохід МТА різниця у запасах вологи протягом вегетації рослин (пшениця яра, ячмінь, вико-вівсяна суміш) на глибині 0,5м не перевищує 84,0мм, а в контрольному варіанті – 71,0мм (дод.3 табл. 3.4). Нерівномірність її розподілу можна пояснити зниженням корисності і водопроникності структури горизонту.

3.3 Технологічний регламент формування структури продуктивного шару та параметри ротаційного сепаратора

На основі виробничо-технологічної характеристики елементів процесу передпосівного обробітку ґрунту під ярі зернові культури встановлено, що в умовах Прикарпаття, на важких запливаючих ґрунтах для створення належних умов аерації у господарствах АТЗТ «Степан Мельничук» ТзоВ «Прут-Генетик», Коломийській дослідній станції використовують культиватори типу КПС-4,0 з важкими зубовими боронами. При вологості ґрунту W>24% культивацію на глибину 12-14см у господарствах АПК також застосовують чизель – культиватори типу КПЕ-3,8, які не оснащено робочими органами для формування посівного ложа та заданої фракційно-агрегатної структури ґрунту.

На полях, чистих від багаторічних бур’янів замість боронування і культивації застосовують комбінований обробіток ґрунту з використанням удосконалених агрегатів типу РВК-3,6(5,4), БДТ-7,0 з котком – подрібнювачем (дод.3 табл. 3.3.), а також нових ґрунтообробних техзасобів типу АГ, МАГ, УДА виробництва Білоцерківського МАЗ, оснащених інтегральними дисками та планчасто-ножовим ротором. Це дозволяє зменшити кількість технологічних проходів МТА у 2-3 рази, знизити енергозатрати на 20-25%.

В умовах посушливої весни 2009р. на схилах крутизною 4-7° та рівних площах у господарствах ЦНЗ Івано-Франківської області, на темно-сірих, ясно-сірих ґрунтах та опідзолених чорноземах реалізовано процес енергоощадного обробітку зябу за допомогою брусно-зубового вирівнювача – розпушувача нестандартного виробництва конструкції лабораторії механізації Коломийської дослідної станції, який містить дві трубчасті балки, сім важких зубових борін БЗТУ-1,0 і буксирний ланцюг. Передню балку оснащено ножовою пластиною.