Оптимизация параметров рабочих органов культиваторов

Одним из потенциальных направлений повышения производительности и снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции является создание установок с оптимальными параметрами [1]. Так как условия почвы влияют на производительность комбинированного агрегата, его параметры должны быть оптимизированы с учетом физических и механических свойств почвы.

Как правило, обработка перед посевом проводится в так называемый период «физической спелости» почвы. Все работы должны выполняться как можно быстрее, чтобы избежать значительной потери влаги перед посевом.

Суть подготовки посевного ложа состоит в том, чтобы обеспечить такие условия для развития семени и работы машинно-тракторного агрегата, при котором они будут взаимно приемлемы, без избыточной влажности, с максимальным использованием мощности трактора. Это привело к внедрению комбинированных машин, которые сочетают в себе различные функции обработки почвы. Использование этих машин особенно важно в условиях низкой влажности почвы и в районах, подверженных ветровой и водной эрозии.

Предпосевная обработка включает в себя подготовку почвы, где верхний слой почвы разрыхлен и созданы оптимальные условия для прорастания и роста растений. Для этого владельцы участков используют предпосевной культиватор. Этот тип машин доступен в широком ассортименте и характеризуется высокой производительностью.

Одним из возможных направлений повышения производительности и снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции является создание машинных агрегатов с оптимальными параметрами. Так как условия влияют на показатели агротехнического процесса и производительность культиватора, его параметры должны быть оптимизированы с учетом физико-механических свойств почвы.

Применяемые почвообрабатывающие орудия с пассивными рабочими органами имеют ограниченные возможности регулировки технологических параметров с учетом изменения условий работы и состояния почвы. В процессе эксплуатации орудия изменением лишь рабочей скорости и глубины обработки незначительно можно оказывать влияние на показатели почвообработки.

Для достижения необходимого ее качества в зависимости от исходного состояния почвы следует разрабатывать рабочие органы, имеющие возможность изменять свои технологические и геометрические параметры, то есть они должны быть адаптируемыми, что позволяет оперативно управлять технологическим процессом обработки почвы в реальном времени. Для этого рабочие органы оборудуют дополнительными приспособлениями, позволяющими изменять их технологические и геометрические параметры. Они должны изменять свое положение относительно основного для получения оптимального сложения пахотного слоя с учетом исходного состояния почвы (влажности, плотности, задерненности и т.д.). Орудия с такими рабочими органами позволят оперативно управлять качеством обработки почвы путем изменения степени их воздействия на пласт, характера деформации или траекторий движения частиц [2, 3, 4].

Известно, что физико-механические свойства почвы могут изменяться непосредственно на одном участке поля, тем самым, при обработке могут возникнуть участки, которые не соответствуют оптимальным параметрам для посева и всхода семян. Все это может крайне плохо отразиться на урожайности, которая в свою очередь повлечет за собой финансовые потери. Одним из путей решения данной проблемы является оптимизация параметров рабочих органов.

Важным аспектом для агротехнической оценки работы культиватора является правильное расположение рабочих органов. Обычно лапы расположены таким образом, чтобы образовывать небольшие перекрытие в обрабатываемом слое почве. Для оценки интенсивности протекания технологического процесса обработки почвы, введем коэффициент плотности рабочих органов, который можно записать в следующем выражении

=   ^∙ ,                                                   (1)

Dp где Вр – рабочая ширина захвата культиватора, b – ширина захвата рабочего органа, n – количество рабочих органов.

Для оптимальной работы культиватора коэффициент плотности рабочих органов можно представить в выражении

≥1 .                                  (2)

Проведя анализ существующих культиваторов для предпосевной обработки почвы (таблица 1) можно сделать вывод, что не все машины выдерживают параметры оптимального коэффициента перекрытия рабочих органов, тем самым, не создавая приемлемых условий для роста растений. Однако, стоит заметить, что с увеличением данного коэффициента обрабатываемый слой почвы будет подвержен более интенсивной обработке за счет перекрытий, но при этом возрастает нагрузка на машинно-тракторный агрегат, что приведет к увеличению расхода топлива.

Таблица 1 – Коэффициенты плотности рабочих органов культиваторов

Самым оптимальным, на наш взгляд, способом оптимизации рабочих органов является изменение коэффициента перекрытия. Варьирование этого параметра в зависимости от почвенных условий поможет обеспечить выполнение заданных агротехнических показателей непосредственно на каждом участке поля.