Влияние класса тяги трактора на величину потерь энергозатрат от уплотнения почвы

В настоящее время при оценке работы любой сельскохозяйственной техники за основу, как правило, берутся производительность, расход топлива, техногенное воздействие на почву, тягово-сцепные качества и т.д. Но применение такого метода оценки механизированных технологий и технологических процессов, как топливно-энергетический анализ наиболее объективно, так как показатель полных энергозатрат напрямую влияет на себестоимость единицы продукции.

В общем случае, согласно методике Всероссийского научно-исследовательского института механизации, основными критериями эффективности использования любой сельскохозяйственной техники, в частности, машинно-тракторных агрегатов (МТА) должны быть топливно-энергетические показатели, которые оцениваются совокупными или полными энергозатратами [5].

Рассмотрим формирование полных энергозатрат МТА на посеве.

^ЕП = ^ЕПР + ^ЕЖ + ^ЕТМ

, где   ЕП – полные энергозатраты МТА;

Е ПР – прямые затраты энергии МТА;

Е Ж – энергозатраты живого труда МТА;

Е ТМ – удельная энергоемкость МТА.

В то же время при оценке работы посевной техники необходимо, на наш взгляд, учитывать и агротех-нологические показатели, такие как сроки посева, глубина заделки семян, травмированность семян, качество посева, плотность почвы после прохода по ней МТА и состояние поверхности почвы. Исходя из этого формулу (1) можно представить следующим образом:

Е П = Е ПР + Е Ж + Е ТМ + Е АГ

,

где Е АГ – энергозатраты от снижения агротехнологических показателей.

Энергозатраты от снижения агротехнологических показателей можно определить из формулы

Е АГ = Е УПЛ + Е ТР + Е ГЛ + Е С + Е Д + Е Н ,

где    Е упл - энергозатраты от переуплотнения почвы;

Е ТР – энергозатраты травмированности семян;

Е гл - энергозатраты от несоблюдения глубины заделки семян;

Е С – энергозатраты от невыдерживания сроков посева;

Е Д –дополнительные энергозатраты;

Е н - энергозатраты от незаделки семян в почву.

С учетом выражения (2) в общем случае формулу (1) можно представить следующим образом:

Е п = Е пр + Е ж + Е тм + Е упл + Е тр + Е гл + Е с + Е д + Е н .     (4)

Необходимо отметить, что возделывание сельскохозяйственных культур сопровождается многократными проходами по обрабатываемому полю, что отрицательно сказывается на структуре почвы, ее водновоздушном режиме, развитии эрозионных процессов, т.е. на ее плодородии. В исследованиях ряда авторов [3, 4] отмечается, что при подготовке почвы, посеве, в процессе ухода за растениями и их уборки комплекс машин, применяемый на сельскохозяйственных операциях, совершает от 5 до 15 проходов по поверхности поля. Суммарная площадь следов, уплотняемая ходовыми органами, достигает площади обрабатываемого поля, а иногда и превышает ее. Причем наибольшие отклонения от оптимального значения наблюдаются в слое 0…10 см, то есть наиболее сильно уплотняется верхний плодородный слой почвы [2].

Цель работы – выявить влияние энергозатрат от переуплотнения почвы после прохода по ней тракторов на величину потерь урожая и совокупные энергозатраты.

В общем случае энергозатраты от снижения агротехнологических показателей можно охарактеризовать как энергозатраты от потерянного урожая продукции

Е аг = Е уд • П ,                                   (5)

где    Е уд – энергосодержание единицы продукции;

П – объем потерянной продукции.

Рассмотрим, как зависят энергозатраты от переуплотнения почвы.

Энергозатраты от переуплотнения почвы на основании зависимости, полученной в работе [2], будут равны

Е упл = Е уд • П п = К у • у • Е уд ,                              (6)

где    К _у – коэффициент снижения урожайности от переуплотнения почвы;

П п – потери урожая от переуплотнения почвы;

у – урожайность с.-х. культуры.

В работе Е.Б. Захаровой получена зависимость урожайности сои от плотности почвы для Амурской области [1]

у = - 3,91 р + 6,6 ,                               (7)

где ρ – плотность почвы.

Объем потерянной продукции определится из формулы

П п = 3,9(р д -Р оп ),                                                   (8)

где    ρ оп – оптимальная плотность почвы до прохода агрегата;

ρ д – действительная плотность почвы после прохода агрегата.

Таким образом, величина энергозатрат от потерянного урожая зависит от плотности почвы и объема потерянной продукции

E n = f ( р , П ) .

При работе агрегата на поле длиной l и шириной b площадь уплотнения ходовыми органами за один проход МТА равна

S / = b • l , УПЛ      ш

где b ш – суммарная ширина опорных поверхностей движителей МТА. При этом количество проходов по полю равно

b n =---,

В а

где    В а – ширина захвата агрегата.

С учетом формулы (11) площадь уплотнения при выполнении одной операции будет равна

S_vrT  = b • l • n .

УПЛ     ш

Необходимо отметить влияние удельного сопротивления сельскохозяйственных машин на ширину захвата агрегата

Рн

В а =       ,                                    (13)

kм где   Ркнр – номинальное крюковое усилие трактора;

k м - удельное тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины v ₀ .

Тогда формулу (12) можно представить как

^SУПЛ =

Ьш • l•км • b

шм ^н кр

b -к S ш м поля

Р

н кр

С учетом формулы (14) энергозатраты от уплотнения будут равны

Е

УПЛ

= Е уд

b • к • S

• П- ш м поля

Р

н кр

.

С целью снижения общих энергозатрат необходимо выявить степень влияния различных типов тракторов на переуплотнение почвы и как следствие на энергозатраты от данного фактора.

Методы и результаты исследования. Для решения практической задачи по определению величины энергозатрат от переуплотнения почвы после прохода тракторов на заданном поле предлагаем воспользоваться номограммой (рис.). Номограмма рассчитана и построена для поля площадью 50 га. Для построения номограммы были использованы данные результатов исследований по определению уплотнения почвы после прохода по ней тракторов разного класса тяги [6].

Номограмма для определения энергозатрат от переуплотнения почвы в зависимости от класса тяги трактора

Выводы

• 1.    Предлагаемая номограмма позволяет показать взаимосвязь между классом тяги трактора, объемом потерянной продукции и энергозатратами от потерянной продукции.

• 2.    При использовании трактора класса 1,4 объем потерянной продукции составляет 2,2 т/га, или в энергозатратах – 38 МДж/га, а после прохода тракторов класса 3 и 5 данные потери составляют 1,5 т/га и 21,8 МДж/га; 0,5 т/га и 8,3 МДж/га соответственно.