Разрушение стерни подсолнечника лопатками игольчатого диска инновационного турбодискового культиватора

^)                

EDN: u₽dates . ИЙЖ УДК / UDK 631.315.2:633.854.78

Вертикальная ( Verti-till ) обработка почвы (ВОП) - это новая ресурсосберегающая технология, позволяющая увеличить урожайность до 8,5 ц/га. Ее особенностью является минимизация в структуре слоев почвы с повышенной плотностью заделки семян для развития корневой системы, что дает возможность ей быть засухоустойчивой путем забора влаги из низких горизонтов [1].

Несмотря на распространенность ВОП в США, Республике Беларусь, а также на территории Крыма, в пределах Южного и Северо-Кавказского федеральных округов Российской Федерации она не получила широкого применения. В данных округах используются дискаторы для измельчения.

При внесении растительных остатков (РО) сельскохозяйственных культур в почву появляется проблема по их измельчению. Длина измельченной фракции составляет 15 см. В настоящее время не все почвообрабатывающие машины (ПОМ) способны измельчить высокостебельные культуры (ВСК) [2]. Перспективными являются ПОМ с пассивными рабочими органами [3]. Повышение производительности ПОМ приводит к снижению плодородия почвы [4]. Применяемые ПОМ не измельчают РО высокостебельных культур, поэтому проблема не решена1. Для мульчирующей обработки почвы в нашей стране и за рубежом применяются орудия, которые имеют дисковые органы2. Основным требованием к дисковым орудиям является то, что большинство РО должно находиться в верхнем слое с последующим измельчением лопатками игольчатого диска3.

Игольчатые рабочие органы [5] ПОМ обеспечивают низкое распыление и истирание почвы, не забиваются РО и почвой при повышенной влажности, их тяговое сопротивление ниже по сравнению с другими рабочими органами [6–8].

Цель исследования - повышение эффективности заделки стерни за счет оптимального размещения рабочего органа по высоте с учетом начального разрушающего контактного напряжения стерни высокостебельных растений, например подсолнечника.

Задачи исследования:

• 1)    разработать конструкцию турбодискового культиватора для эффективной заделки стерни подсолнечника;

• 2)    теоретически определить разрушающее контактное напряжение, которое характеризует технологические свойства стерни подсолнечника;

• 3)    построить зависимости разрушающего контактного напряжения от массы стерни при разном угле ее отклонения;

• 4)    разработать способ заделки стерни высокостебельных растений в почву, исходя из проведенных теоретических исследований разрушающего контактного напряжения.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Д. С. Скоробогатов, Л. А. Лягина разработали метод разрушения тканей сорных растений импульсами высокого напряжения для борьбы с сорной растительностью. Согласно их исследованиям исключается механическая обработка почвы по уничтожению сорняков и переросших культурных растений, а также применение гербицидов, что позволяет производить экологически чистую продукцию. Однако данный метод небезопасен в связи с применением высокого напряжения4.

Проведенные В. В. Деревенко, В. В. Овсянниковым, М. А. Артугановым исследования направлены на определение средней удельной работы разрушения семян конопли путем применения метода однократного удара в центробежной рушанке. По мнению исследователей, для максимального разрушения необходимо разрушающее усилие при расположении семянки направить «на ребро», а для минимального – вдоль длинной оси5. Разрушение стеблей конопли рабочими органами машины зависит от условий эксплуатации и их состояния [9].

Технические средства для разрушения конопли не пригодны для вертикальной обработки почвы турбодисковым культиватором по измельчению стерни подсолнечника. Измельчение высокостебельных пожнивных остатков (ПО) подсолнечника предложенным катковым измельчителем способствует снижению экономических и энергетических затрат. Для этого поле после уборки обрабатывается в один проход, а полученные остатки соответствуют агротребованиям [2].

Сотрудники Института сельского хозяйства Крыма провели испытания нового экспериментального культиватора ТДКП-2,9 с рабочей шириной захвата 2,9 м. Турбодиски работают по РО любого размера и любой плотности, не забиваются. При этом культиватор вертикально обрабатывает переувлажненную, подмерзшую или пересушенную почву6.

Конфигурация наборов орудий по обработке почвы и составляющих их дисков определяет количество и качество проходов для эффективной ее обработки. Если набор параллельных дисков при протягивании сквозь почву и их ось вращения

^® ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 35, № 4. 2025 перпендикулярны направлению тяги, то они не эффективны. Для устранения этого недостатка ученые изменяют угол ориентации набора, что приводит к осложнениям. При увеличении угла остаются большие глыбы почвы, что приводит к множеству проходов по измельчению. Боковое давление глыбы почвы на диск с вогнутостью приводит к поломке. Для увеличения силы диск изготавливают более вогнутым, что способствует образованию уплотненного слоя [10]. Однако данные орудия обладают недостатками. Для обработки и резки ПО требуется множество проходов по площади, что приводит к затратам времени и топлива. Таким образом, фермер несет убытки. Известные ПОМ ограничены скоростью до 9,7 км/ч. При ее увеличении орудие поднимается вертикально и происходит вхождение режущей пластины в почву на 7,62–15,24 см. Диски неэффективно ее обрабатывают. Если пластины остаются в почве, то растет повреждение пластины, вследствие давления диска на почву при больших скоростях.

Серийные культиваторы уплотняют почву. При уплотнении сила сдерживает прорастание растений, рост корней и урожайность культуры. В период недостаточного поглощения воды при наличие уплотненного слоя необходимо провести вспашку [10].

При обработке почвы дисковыми батареями в рабочих органах отсутствует проверка их работы в реальном времени и заделки ПО игольчатыми дисками [11; 12], а также подбора высоты лопаток на нем и изменения ширины междурядья для сельскохозяйственной культуры [13; 14].

Таким образом, возникает необходимость в ПОМ, которая за один проход перемещается с большими скоростями7 без повреждения дисков и уплотнения слоя8 [10], а также в возможности проверки работы в реальном времени и заделки ПО игольчатыми дисками [15; 16].

Для расширения технологических возможностей дискового почвообрабатывающего рабочего органа при подрезании ПО на легких и тяжелых почвах предложено отогнуть периферийную часть диска от ступицы с образованием усеченного конуса. Рифления выполнены тангенциально, заточка режущей кромки перпендикулярна к оси вращения рабочего органа, а износостойкий материал нанесен по всей ее длине [17]. В данном рабочем органе отсутствует проверка его действия в реальном времени.

Для снижения тягового сопротивления и повышения эффективности поверхностного рыхления стерни и уничтожения сорной растительности при дисковании необходимо установить на каждую пару вращающихся рифленых и игольчатых дисков иглы под углом 15–25° к зубчатым лопаткам. Стойки имеют С-образную форму [18].

В дисковой батарее отсутствует проверка заделки ПО игольчатыми дисками, подбора высоты лопаток на нем и изменения ширины междурядья для сельско хозяйстве нной культуры (например, подсолнечника).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объект исследования

Технологический процесс ВОП разработанным турбодисковым культиватором (ТДК) для заделки пожнивных остатков длинностебельных культур [19].

Материалы

Разработанный ТДК представлен на рисунке 1.

Р и с. 1. Конструктивно-технологическая схема турбодискового культиватора:

• a) общий вид; b) вид сбоку: 1 – диски; 2 – батарея; 3 – шарниры; 4 – стойка;

• 5 – рифленые диски; 6 – игольчатые диски; 7 – игла; 8 – окружность; 9 – лопатки зубчатые;

• 10 – вершина; 11 – впадина; 12 – скребок; 13 , 19 – стопорные болты; 14 – рама;

15 – мультимедийное устройство; 16 – персональный компьютер; 17 – каретки;

18 – телескопические стойки; 20 – механизм поворотный; c) 3D-модель

F i g. 1. Design and technological scheme of the turbo-disc cultivator:

• a) general view; b) side view: 1 – discs; 2 – battery; 3 – hinges; 4 – rack; 5 – grooved discs;

6 – needle discs; 7 – needle; 8 – circle; 9 – toothed blades; 10 – vertex; 11 – cavity;

12 – scraper; 13 , 19 – locking bolts; 14 – frame; 15 – multimedia device;

16 – personal computer; 17 – carriages; 18 – telescopic racks; 20 – rotary mechanism; c) 3D-model

Примечание: ПК – персональный компьютер; А – вид; А-А – сечение.

Note: PC - personal computer; А – view; А-А – section.

Источник: рисунки 1, 3–7 составлены авторами статьи.

Source: the diagrams 1, 3–7 were compiled by the authors of the article.

Technologies, machinery and equipment                                                    755

ТДК содержит диски 1 , которые собраны в батарею 2 с помощью крестообразных шарниров 3 и установлены на подпружиненных стойках 4 . Каждая пара дисков 1 содержит рифленые 5 и игольчатые 6 диски с иглами 7 под углом 15–25°, расположенные по окружности 8 , с зубчатыми лопатками 9 . Стойки 4 С-образные, игла круглая. Лопатки 9 имеют четыре вершины 10 и три впадины 11 , которые выполнены по синусоидальной кривой, потому что при разном диаметре стерни подсолнечника (5…7 см) или кукурузы (2…6 см) необходимо разное количество лопаток. Одна вершина лопатки приходится на 1 см диаметра стерни (в зависимости от сельхозкультуры). Синусоидальная кривая была выбрана, потому что при набегании впадины на камень происходит его проскальзывание, а вершина 10 лопатки 9 работает по стерне. Расстояние между игольчатыми дисками 6 равно ширине междурядья стерни, регулируемое по высоте и ширине междурядья в зависимости от сельхозкультуры. Конфигурация лопаток игольчатого диска выбрана на основе ранее проведенных нами исследований. Количество волнистых дисков на предложенном турбодисковом культиваторе составляет четыре, исходя из ширины его захвата (3 м).

Количество лопаток 9 на игольчатом диске 6 равно диаметру стерни сельхозкультуры после комбайновой уборки, например, подсолнечника, кукурузы. Угол раствора вершины 10 доходит до 30°. При угле меньше 30° лопатка проскальзывает и ударяет, а при большем угле происходит удар по стерне и выкорчевывание ее без заделывания в почву, что приводит к нарушению технологического процесса работы диска 6 . Лопатки 9 в виде скребка 12 с режущей кромкой направлены по ходу движения дисковой батареи. При этом поверхность ее ребер имеет коэффициент трения, который превышает коэффициент по стерне сельхозкультуры. Для обеспечения крепления к игле 7 ее основание (вогнутая полусфера) состоит из частей и соединена стопорными болтами 13 . На лопатки 9 приклеена абразивная крупнозернистая бумага из тканевой основы. На подпружиненных стойках 4 батареи по центру расположена установка для контроля технологического процесса заделки ПО. Она состоит из рамы 14 , на которой имеется мультимедийное устройство (ММУ) 15 , совершающее перемещение и вращение с помощью каретки 17 с поворотным механизмом 20 . Механизм сообщен с ММУ 15 через Г-образные телескопические стойки 18 .

Технологический процесс работы турбодискового культиватора

При обработке почвы диски 1 , которые собраны в батарею 2 посредством крестообразных шарниров 3 , установлены на С-образных стойках 4 с помощью пружины и винтового механизма (не показано). При обработке почвы действует переменная сила сопротивления, зависящая от рельефа и физико-механических свойств почвы, наличия ПО стерневого фона (рис. 1). Каждая пара дисков 1 содержит рифленый 5 и игольчатый 6 (с установленными под углом по окружности 8 иглами 7 ). Диски, перемещаясь в почве, совершают вращательное движение, приводящее к перетиранию ПО между дисками 1 (рис. 1).

Оператор проводит контроль заделки длинностебельных культур на всем пути обработки. Посредством ММУ 15 полученное изображение их заделки на поле подают на компьютерную обработку с программным обеспечением Mathcad для определения качества заделки, которое должно соответствовать агротехническим требованиям, иначе тракторист дополнительно проводит заделку.

756 Технологии, машины и оборудование

В патенте приведена обработка изображения на компьютере с помощью программы Mathcad [20]. Для компьютерной обработки вместе с объектами в цветном изображении с расширением файла .jpg и разрешающей способностью не ниже 600 dpi на дюйм в программу Mathcad вводят площадь внутренней поверхности рамки в миллиметрах, средний размер пожнивных остатков, их длину и диаметр в миллиметрах, а также общее их количество внутри рамки до заделки. После оцифровки изображения выбирают матрицу плоской поверхности и одного объекта в синем цвете. Определяют масштабный коэффициент для корреляции размеров плоской поверхности пожнивных остатков почвы (мм), выраженных в миллиметрах, с матрицей плоской поверхности и одного объекта (пиксели). Эффективность заделки пожнивных остатков оценивается по коэффициенту, который рассчитывается как отношение их количества на плоской поверхности до и после заделки их в почве.

Техническое преимущество данного орудия заключается в снижении тягового сопротивления с одновременным повышением качества и контролируемости их заделки, а также в расширении его функциональных возможностей.

Методы

Разрушающее контактное напряжение, характеризующее технологические свойства стерни подсолнечника, определялось в соответствии с законами механики.

В работе Т. А. Погорова стебель рассматривается как упругий вертикальный стержень с закреплением снизу (рис. 2) [21]. Агротехнические практики, применяемые в США, демонстрируют, что оставление в поле ПО являются средством защиты почв от эрозии [2]. Вид поля с оставшимися стеблями подсолнечника после его уборки [2] при образовании стерни приведен на рисунке 3.

Определим разрушающее контактное напряжение стерни подсолнечника после уборки.

Р и с. 2. Схема отклонения стебля под действием силы

F i g. 2. The scheme of deflection of the stem under the impact force

Примечание: Р - сила удара, Н; I - плечо действия силы удара, мм; 1 1 - длина, мм; f - максимальный поперечный изгиб стебля, м; А – расстояние, на которое отклонился стебель после воздействия силы удара, мм; а - угол его отклонения, град.

Note: P – impact force, N; ℓ – impact force arm, mm; ℓ ₁ – length, mm; f – maximum transverse bending of the stem, m; A - distance at which the stem deflected by the impact force, mm; а - deflection angle, degrees.

Источник: рисунок составлен авторами статьи по материалам исследования Т. А. Погорова [21].

Source: the diagram was compiled by the authors of the article based on the materials of the thesis abstract [21].

Р и с. 3. Вид оставшихся стеблей после уборки подсолнечника (адаптировано из [2])

F i g. 3. The view of the stems remaining after harvesting sunflowers (adapted from [2])

Формула для расчета силы удара по стеблю в виде стерни [21]:

P ₌ 3 ED 3 g p A

2     £3     , где E – модуль упругости, Па; D2 – диаметр стерни подсолнечника, мм; σp – разрушающее контактное напряжение, характеризующие технологические свойства стерни, Па; А – расстояние, на которое отклонился стебель после воздействия силы удара, мм; ℓ - плечо действия силы удара, мм.

Также Т. А. Погоровым представлена формула, позволяющая вычислить силу Р , которая ударяет по стеблю (рис. 4) [21]. Тогда

P = m m ® 2 A, 4

где m – масса стебля, кг; ω – угловая скорость⁹ при колебательном движении частиц стебля, рад/с.

Приравнивая выражения (1) и (2), выразим разрушающее контактное напряжение (3):

• 3    ED 3 ° p A  1

= m ® ² A;

2     £ 3      4

_ 0,17 m a ² £

° ^p ” ED ³

.

Угловая скорость при колебаниях стебля определяется из следующего выра-жения10:

ю =

1 G Л У ^,

где G – модуль сдвига, Па; γ – линейная плотность стебля, кг.

У = - ,

g

где δ – удельный его вес, Н; g – ускорение свободного падения, м/с². Модуль сдвига стебля определяется из выражения:

A p * = G — ( где p * — предельное его напряжение, Па (р * = 8Па)11.

Выразим из (6) модуль сдвига G :

^

G = ААР

Согласно рисунку 4

A tg « = -, тогда выражение (7) будет

G = -p- . tg а

Согласно рисунку 2 угол, на который отклонен стебель, определяется следующим образом:

Так как = = ¹ Л, то

f tg а= — ;

£ 1

А tg а

₍ = f .

4 tg а

Подставим выражения (9), (12) в (4) и получим

• ⁴    tg «    gP * .

  
  

® =------,\;

. f v§ tg а

• ¹¹ Федоров В.В. Снижение потерь семян подсолнечника при комбайновой уборке разработкой и применением стеблеподъемника с эластичными улавливателями.

Technologies, machinery and equipment                                                    759

ю =

4 • 2,828 [ ^f

gtg a S ,

11,312 I gtg a

ю -------a----- f V 3

Коэффициент 11,312 находится путем математического преобразования выражения (13). Тогда из выражения (3) с учетом (9), (12) выводится следующая зависимость

a

p

f 0, 34 mg ________ tg 2 a

ED 3 5

Анализ выражения (15) показывает, что разрушающее контактное напряжение зависит от физико-механических свойств стерни подсолнечника и угла ее наклона относительно почвы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты теоретических исследований

Зависимость модуля сдвига от угла наклона стерни приведена рисунке 4.

График построен при начальном предельном напряжении стерни подсолнечника.

Р и с. 4. Зависимость модуля сдвига от угла отклонения стебля

F i g. 4. Dependence of the shear modulus on the angle of stem deflection

Увеличение угла отклонения стебля после уборки приводит к снижению модуля сдвига (рис. 4).

Зависимость угловой скорости при колебаниях стебля от максимального поперечного его изгиба приведена на рисунке 5. Увеличение максимального поперечного изгиба с 0,0067 до 0,0219 м приводит к снижению угловой скорости при его колебаниях. В свою очередь, повышение угла отклонения стебля приводит к снижению угловой скорости в среднем с 1125,8 до 256,7 рад/с.

Зависимость на рисунке 5 построена при начальных значениях удельного веса стебля от 1,07 до 1,57 Н/м.

760                                                   Технологии, машины и оборудование

Р и с. 5. Зависимость угловой скорости при колебаниях стебля от максимального поперечного его изгиба с разным углом отклонения

F i g. 5. Dependence of the angular velocity of the stem oscillations on its maximum transverse bending at different angles of deflection

Представим зависимость разрушающего контактного напряжения от физикомеханических свойств стерни, а именно массы стерни (рис. 6) и максимального поперечного ее изгиба (рис. 7).

Р и с. 6. Зависимость разрушающего контактного напряжения от массы стерни подсолнечника

F i g. 6. Dependence of the breaking on the mass of sunflower stubble

Р и с. 7. Зависимость разрушающего контактного напряжения от максимального поперечного изгиба стерни подсолнечника при разном значении модуля упругости стерни и постоянном угле отклонения

F i g. 7. Dependence of the breaking on the maximum transverse bending of sunflower stubble at different values of the stubble modulus of elasticity and a constant angle of deflection

Анализ зависимостей на рисунке 7 показывает, что разрушающее контактное напряжение снижается при росте максимального поперечного изгиба стерни подсолнечника. Повышение угла наклона стерни подсолнечника приводит к увеличению разрушающего контактного напряжения с уменьшением максимального поперечного изгиба стерни подсолнечника.

Исходя из этого, предложен способ заделки стерни высокостебельных растений в почву [16].

Проверка теоретических исследований

Сущность предложенного способа заделки стерни высокостебельных растений в почву поясняется с помощью чертежа. На рисунке 8 приведена карта распределения эквивалентных разрушающих контактных напряжений с процентным соотношением длины стержня, соответствующей длине стерни высокостебельных растений (СВСР). На рисунке 9 серийный почвообрабатывающий агрегат (ПОА), выпускаемый фирмой Salford.

Способ заделки СВСР в почву осуществляется следующим образом:

• –    пригиб стерни и удержание стеблей в горизонтальном положении;

• –    измельчение на фракции и обработка почвы без оборота после процесса измельчения рабочими органами;

• –    продольный разрез перед измельчением СВСР, отделение побегов и корневой системы от стерни;

• –    предварительное определение по формуле (15) начального разрушающегося контактного напряжения СВСР при ее изгибе;

762                                                    Технологии, машины и оборудование

• -    получение цветного изображения СВСР после уборки посредством мультимедийного устройства, его перевод на компьютер и обрисовка контура полученного цветного изображения в программе Компас 3D V18 с разрешением файла cdw;

• -    загрузка обработанного изображения в программу APM WinMachine с модулем APM SHAFT;

• – получение модели стерни в виде стержня, жестко закрепленного в нижней точке;

  – нагружение стержня по найденному значению начального разрушающего напряжения при изгибе;

  – моделирование нагрузки на стержень, которая равномерно распределена по всей его длине;

  – статический расчет стержня и получение результатов расчета стержня в виде карты распределения (рис. 9) эквивалентных разрушающих напряжений с процентным соотношением длины стержня, соответствующей длине стерни и цветными участками стержня;

  – подбор высоты размещения рабочего органа (рис. 10), в качестве которого используют батарею дисков, состоящую из волнистых дисков, между которыми размещают игольчатый диск с лопатками для разрушения стерни согласно цвету по карте распределения эквивалентных разрушающих напряжений.

Р и с. 8. Карта распределения эквивалентных разрушающих контактных напряжений с процентным соотношением длины стержня, соответствующей длине стерни высокостебельных растений

F i g. 8. Map of the distribution of breaking with a percentage of the rod length corresponding to the length of the stubble of tall plants

Источник: снимок сделан в программе APM WinMachine.

Source: the picture was taken in the program APM WinMachine.

Р и с. 9. Серийный почвообрабатывающий агрегат фирмы Salford

F i g. 9. Series-produced tillage unit of the company Salford

Источник: изображение взято из сайта:

Source: the photo is taken from the website:

Выполнение технологических операций в способе заделки СВСР в почву позволяет повысить эффективность ее заделки за счет оптимального размещения рабочего органа по высоте с учетом начального разрушающего контактного напряжения.

Пример осуществления заделки стерни высокостебельных растений и определение эквивалентного разрушающего напряжения

При движении почвообрабатывающего агрегата (рис. 9) его рабочие органы пригибают СВСР после уборки комбайном и удерживают ее в горизонтальном положении [2]. На батарее с волнистыми дисками размещены игольчатые диски с лопатками для разрушения стерни. По карте распределения определяют эквивалентное разрушающее напряжение исходя из цвета.

Рассмотрим пример со следующими начальными данными (15): m = 0,11 кг; g = 9,81 м/с²; f = 0,0067 м; α = 50°; δ = 1,0791 Н; Е = 0,015 Па; D = 0,022 м;

0,34 • 0,11 - 9,81 -

a

0, 0067 tg ²50

p

1,0791 - 0,015 - 0,022 3

= 66,9 Па.

Исходя из процентного соотношения длины стержня (0,25…0,60 %), при средней длине стерни 38 мм игольчатый диск с лопатками ПОА (например, ТДК) должен размещаться на высоте 9,5…22,8 мм от поверхности почвы при данном разрушающем напряжении при изгибе 16,73…40,14 Па. Стерня на поверхности почвы измельчается игольчатым диском с лопатками, волнистый диск ТДК входит в почву вертикально и обрабатывает почву без перемешивания слоев.

ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложенный способ заделки СВСР в почву более перспективен указанного в патентах [22; 23].

Известный способ совмещения измельчения высокостебельных пожнивных остатков и обработки почвы включает несущую систему, плоскорежущую лапу, барабан-измельчитель и установленное перед измельчителем пригибающее устройство, осуществляющее пригиб растительных остатков вниз, удержание их для изменения, рыхление почвы без оборота после процесса измельчения.

К недостаткам такого метода относится то, что стебли растительных остатков измельчаются поперечным резанием на отдельные фракции, а агрегат, производя поперечную их разделку, не осуществляет продольный разрез, не производит равномерной заделки их в обработанный слой, что ведет к продолжительному процессу перехода измельченных остатков в питательные вещества для последующих культур [22].

Известен способ заделки в почву трудноизмельчаемых растительных остатков, характеризующийся тем, что растительные остатки с поверхности поля смещаются в открытую плугом борозду, уплотняются колесами трактора, движущимися по борозде, после чего плужные корпуса с углоснимами засыпают их почвой [23].

Также существуют способы и орудия для глубокой заделки (запашки) стерни плугом, оборудованным предплужниками или плужными корпусами с углосни-мами. При этом стерня предварительно измельчается, как правило, одновременно с уборкой комбайнами, оборудованными измельчителями.

Существенным недостатком способа является снижение надежности почвообрабатывающей техники, вызванное наличием неизмельченных стеблей. Происходит забивание плуга растительными остатками. Стебли льна масличного по физико-механическим свойствам отличаются от стеблей зерновых культур. Значительная их часть заполнена волокнистой тканью, оказывающей большое сопротивление срезу. Поэтому попытки использования приспособлений к комбайну для измельчения и разбрасывания стерни льна равномерно по поверхности поля не привели к желаемому результату. Из-за наличия в таких приспособлениях вращающихся ножей волокнистые стебли льна наматываются на них, происходит их забивание, что часто приводит к возгоранию массы стеблей. Поэтому во время уборки стерня и растительные остатки укладываются в валок за комбайном, что создает препятствия для дальнейшей обработки почвы под следующую (по севообороту) культуру. При этом в случае сева озимых рекомендуется не заделывать волокнистую солому в почву, а немедленно удалять ее с поля и сразу же начинать готовить почву под посев. Удалять солому рекомендуется с помощью тракторных волокуш или рулонных прессов с последующей вывозкой рулонов на шпагатные фабрики для переработки в волокно. Однако из-за малочисленности таких фабрик в настоящее время рекомендуемый способ удаления с поля стеблей льна экономически нецелесообразен [23].

При средней длине стерни подсолнечника 38 мм разрушающее контактное напряжение составляет 66,9 Па; при длине 9,5…22,8 мм разрушающее напряжение – 16,73…40,14 Па. Качество заделки стерни подсолнечника согласно патенту [22] составляет 88,3 %, а по предложенному способу – 92,5 %.

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:

• 1.    Получено выражение, определяющее разрушающее контактное напряжение в зависимости от физико-механических свойств стерни подсолнечника и угла его наклона относительно почвы.

• 2.    Разрушающее контактное напряжение снижается при повышении максимального поперечного изгиба стерни подсолнечника. Увеличение угла ее наклона приводит к росту разрушающего контактного напряжения с уменьшением максимального поперечного изгиба стерни подсолнечника.

• 3.    Предложен способ заделки стерни высокостебельных растений в почву [16], который позволяет повысить эффективность ее заделки с 88,3 до 92,5 % за счет оптимального размещения рабочего органа по высоте с учетом начального разрушающего контактного напряжения стерни.

• 4.    Работу лопаток игольчатого диска на турбодисковом культиваторе и разработанного культиватора в целом необходимо проверить в производственных условиях.