Обзор конструкций и анализ работы борон с зубовыми рабочими органами

Процесс боронования в сельскохозяйственном производстве и, в частности в растениеводстве, трудно переоценить. Боронование проводится практически при выращивании всех сельскохозяйственных культур по различным технологиям. Применяется боронование при обработке почвы, посеве, а также в стадии ухода за посевами [1,8].

В настоящее время отечественными и зарубежными производителями сельскохозяйственной техники выпускается большое многообразие борон с зубовыми рабочими органами. Все они имеют своё предназначение, отличаются условиями применения, характеризуются положительными и отрицательными качествами.

Цель исследований

Целью исследований является обзор конструкций большинства типов борон с зубовыми рабочими органами, а также приведение детального анализа их работы с указанием достоинств и недостатков.

Материалы и методы исследования

Материалами для исследований по анализу работы борон с зубовыми рабочими органами послужили научные труды отечественных ученых, написанные на основании иссле дования и опыта эксплуатации машин российского и зарубежного производства.

• ³⁰                  Агротехника и энергообеспечение. – 2022. – № 2 (35)

В качестве методов исследования использовался анализ накопленного опыта применения в сельском хозяйстве борон с зубовыми рабочими органами.

Результаты и обсуждение

В качестве рабочего органа некоторых типов борон выступает зуб, работу которого можно представить как двугранный клин.

Зубовые рабочие органы устанавливают на жесткой или на шарнирной раме, которая в свою очередь составлена из отдельных, шарнирно соединенных между собой звеньев. Сетчатые и шлейф-бороны имеют шарнирную раму, в результате этого они лучше копируют микрорельеф поля и производят боронование на одинаковую глубину [2].

Зубья борон по конструкции различают на прямые, изогнутые с пружинящей стойкой, лапчатые. По форме сечения зубья бывают с квадратным, круглым, овальным, прямоугольным сечением [3].

На конце зубового рабочего органа с квадратным сечением имеется косой срез. Зубья, расположенные косым срезом в противоположную к направлению движения сторону, заглубляются больше, чем установленные косым срезом по ходу движения, так как во втором случае вертикальная составляющая реакции почвы возрастает и стремится вытолкнуть зуб из почвы.

Повреждение растений выращиваемой культуры при бороновании не должно превышать 3%.

При работе зубовой бороны каждый рабочий орган образует в почве бороздку и расстояние между бороздками может быть от 22 до 49 мм.

Для того чтобы избежать забивание бороны пожнивными остатками и комьями почвы зубья в одном ряду устанавливают на расстоянии не менее 15 см один от другого.

Глубина обработки зубовыми боронами определяется давлением зубового рабочего органа на почву, длиной соединительных поводков.

Рисунок 1 – Зубовая борона (общий вид)

В зависимости от давления на один зубовый рабочий орган, которое определяют делением силы тяжести звена на количество зубовых рабочих органов, различают бороны: тяжелые, средние, легкие.

Тяжелые зубовые бороны предназначены для вычесывания сорняков, дробления глыб и рыхления пластов после вспашки [4].

Средние зубовые бороны применяются для уничтожения всходов сорняков, рыхления и выравнивания поверхности поля, заделки удобрений, разбивания комков и боронования всходов [4,5].

Предназначение легких посевные трехзвенных борон заключается в бороновании посевов, разрушении поверхностной корки, заделки семян и минеральных удобрений и выравнивании поверхности поля перед посевом и вовремя посева [9,11].

Сетчатые бороны применяются для выполнения следующих операций:

• -    для боронования гребневых посадок картофеля;

• -    рыхления верхнего слоя почвы и уничтожения сорняков на посевах, когда появляются всходы;

• -    для боронования тяжелых по механическому составу почв, склонных к образованию почвенной корки.

Период использование сетчатой бороны - от посева до появления первых всходов культур. Основной принцип действия конструкции – разрушение почвенных комков и верхнего слоя почвы рабочими зубьями бороны.

В качестве основных положительных качеств сетчатой бороны необходимо отметить:

• -    возможность применения при обработки почвы во время сильных дождей или при сильной засухе, когда верхний слой грунта превращается в плотную корку;

• -    снижает засоренность посевов;

• -    способствует большей аэрации почвы;

• -    сохраняет запасы влаги в плодоносящем слое почвы и также сохраняет водный баланс, то есть производят заделку влаги [6].

Секция бороны составлена из рамки, к которой цепями прикреплено сетчатое полотно (рис.2). Рабочие органы сетчатой бороны хорошо приспосабливаются к неровностям поля. Звенья полотна изготовляют из круглых стальных прутков с заостренными или тупыми концами-зубьями.

Рисунок 2 – Фрагмент сетчатой бороны

Предназначение шлейф-борон заключается в выравнивании поля и рыхлении поверхности с целью сохранения влаги в почве, дроблении комков, уничтожении всходов сорняков на посевах сельскохозяйственных культур, а также для борьбы с сорняками в осенний период (рис.3).

При гибком соединении секций бороны достигается отличное копирование поверхности поля, а зубовые рабочие органы рыхлят почву на глубину до 10 см.

Рисунок 3 - Общий вид зубовой шлейф-бороны

К основным преимуществам шлейф-бороны относят:

• -    возможность работы по различным технологиям, как при традиционной так и при минимальной технологиям почвообработки;

• -    особенность конструкции позволяет работать без их забивания практически при любой влажности почвы;

• -    возможность качественного выравнивания поверхности обработанного поля, что обеспечивает уменьшение потерь влаги, равномерную заделку семян, удобрений и гербицидов;

• -    предварительное выравнивание поверхности позволяет значительно повысить качество и производительность выполнения следующих технологических операций по уходу за посевами и уборки урожая [7].

Глубина боронования при использовании шлейф-бороны за один проход может составлять от 3 до 10 см.

Предназначением пружинных (штригельных) борон является вычесывание сорняков и рыхление поверхностного слоя почвы, засоренной камнями.

На бороне устанавливаются зубовые рабочие органы с пружинными стойками (рис.4), которые закреплены на поперечных брусьях рамы в несколько рядов.

Рисунок 4 - Общий вид зубовой пружинной бороны

Для выравнивания поверхности поля к пружинной бороне иногда дополнительно присоединяют заравниватель.

К положительным качествам пружинных (штригельных) борон можно отнести:

• -    интенсивное уничтожение сорной растительности методом вычесывания, не повреждая культурные растения;

• -    за счет пружинного зуба производится мульчирование почвы;

• -    длина зуба 490 мм, при помощи такого зуба происходит выравнивание поверхности поля;

• -    применение бороны уменьшает количество междурядных обработок, что ведет к значительной экономии на средствах для борьбы с сорняками;

• -    60 зубьев на 1,5 м рабочей ширины секции образуют расстояние воздействия зубьев в 2,5 см, что гарантирует качество обработки;

• -    заделывание в почву минеральных удобрений и экранных гербицидов.

Марки пружинных борон: БПН-8, БПП-12, «КАМА» 12.

Предназначение ротационной бороны-мотыги заключается в поверхностном рыхлении, при этом повышается аэрация и удаление углекислого газа из почв. Кроме этого при использовании бороны-мотыги происходит уничтожение нитевидных всходов сорной травы и вычёсывание на поверхность крупных сорняков (рис.5). Данный тип бороны используется при выращивании зерновых, технических и пропашных культур, как на довсходовом, так и на послевсходовом этапах [10].

При использовании ротационной бороны достигается повышение влагосберегающих свойства почв, что напрямую влияет на будущий урожай.

Кроме того, борона-мотыга способствует глубокому внесению в почву растительных остатков, чем существенно улучшает плодородие. При рыхлении земли и благодаря высокому просвету рамы можно обрабатывать землю с взрослыми растениями.

Рабочими органами бороны-мотыги являются игольчатые диски. В состав дисков входят вогнутые иглы с заостренными концами. Смонтированные на оси несколько дисков образуют батарею. При движении диски вращаются и сцепляются с почвой, при этом делают до 150 уколов на 1 м² и разрушают корку образовавшуюся на поверхности поля.

Для уменьшения повреждений культурных растений при обработке посевов батареи крепят к раме так, чтобы иглы были направлены выпуклой стороной по направлению движения.

Рисунок 5 – Борона-мотыга в работе

В процессе работы иглы дисков пробивают твёрдую почвенную корку и способствуют тем самым беспрепятственному проникновению воздуха в верхний плодородный слой почвы . В результате азот, присутствующий в воздухе, проникает в землю и активно

³⁴                  Агротехника и энергообеспечение. – 2022. – № 2 (35)

усваивается корнями растений, что позволяет частично отказаться от применения азотсодержащих удобрений в период прорастания семян.

К положительным качествам бороны-мотыги относят незначительное повреждение растений при бороновании. К недостаткам следует отнести стоимость бороны.

На отечественном рынке представлено много моделей ротационных борон-мотыг. В качестве примера можно отметить БМР-12, БМШ-15Т «Игловатор», МРН-6

В Российской Федерации выпуск борон с зубовыми рабочими органами осуществляют следующие предприятия: ОАО НПО СИБСЕЛЬМАШ, Завод «Техмаш», ОАО «БЕЛАГРОМАШ-СЕРВИС имени В. М. Рязанова», ООО «Велес-Групп» и многие другие.

Выводы

Обзор конструкций и анализ работы борон с зубовыми рабочими органами дает возможность производителям сельскохозяйственной продукции эффективного выбора борон при приобретении и в процессе эксплуатации, исходя из конкретных условий производства сельскохозяйственных культур.

В результате проведенного обзора стоит отметить важность процесса боронования, многообразие используемых в настоящее время машин, возможность их применения исходя из конкретных условий эксплуатации, достоинства и недостатки каждой из борон, а также можно говорить о дальнейшем совершенствовании конструкций.