МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ
ТАВАРІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра «Сільськогосподарські машини|»
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ|
студентів 2 курсу
факультету «Екології та охорони навколишнього середовища|»
при вивченні дисципліни
«ТЕХНОЕКОЛОГІЯ|»
«Ущільнення ґрунту тракторами та сільськогосподарськими
машинами. Методи боротьби з цим.|»
Мелітополь, 2010
Розробив: к.т.н., доцент Саньков С.М.,
Асистент Городецький Э.Ю.
Рецензент: к.т.н., доцент
Розглянуто і схвалено на засіданні кафедри сільськогосподарських машин, протокол № _______ від __________ 20____р.
Схвалено і рекомендовано до впровадження в навчальний процес методичною комісією факультету агротехнології та екології, протокол № ____ від ___ _____20____р.
Комп’ютерний набір і верстка зроблені на кафедрі сільськогосподарських машин доцентом Саньковим С.М.
© С.М. Саньков
1 Давити на ґрунт шкідливо
Останнім часом у спеціальній літературі з'явився термін "машинна деградація ґрунтів". Він позначає комплекс шкідливих наслідків, викликуваних колісьми, гусеницями й робочими органами ґрунтообробних машин. Один з найбільш грізних факторів деградації ґрунтів - переущільнення.
Для того щоб рослини розвивалися нормально, потрібне певне співвідношення між основними частинами ґрунту: твердими частками, водою й повітрям. Оптимальної буде такий ґрунт, у якій тверді частки становлять 50%, вода - 30% і повітря - 20% (Рис. 1а). Якщо ґрунт переущільнений (Рис. 1б), урожайність різко знижується. Це порозумівається тим, що переущільнений ґрунт погано убирає вологу.
|
|
а)
б)Білий колір - простір для повітря або води.
Чорний колір - ґрунт.
Рисунок 1 - Перетини верхніх шарів ґрунту:
а) неущільненої, б) переущільненої
Перетини верхніх шарів неущільненого й переущільненого ґрунту наочно показують, на скільки скорочується простір для повітря й води під дією коліс і гусениць сільськогосподарських машин. Збільшення обсягу цього простору оздоровлює ґрунт [1].
"Дослідження американських фахівців показали, що ущільнення ґрунтів в основних зерносіючих районах США знижує врожай хлібів на 8-13%.
У багатьох країнах, у тому числі й СРСР, були поставлені спеціальні досвіди. Вони показували, що ущільнення пило-мулого суглинку трактором, колеса якого давлять на землю із силою 2 кг/см2... знижує врожайність картоплі більш ніж на 50%.
Є дані, що врожай помітно знижується навіть у тому випадку, коли об'ємна вага ґрунту збільшується всього на 0,01 г/см3" [2].
"Сьогодні потрібна техніка, заснована на нових наукових принципах. Традиційна техніка - це 300 кг металу на 1 га ріллі. Вона веде до переущільнення й деградації ґрунту. Потрібні: реактивні плуги, грунтолюбиві ходові системи, вібраційні розпушувачи, роторні комбайни, пневмогусеничні трактори, плоскорізи замість плугів. У Канаді плуги не застосовуються з 1963 року. У Голландії застосовують мостове землеробство" [3].
Щоб зберегти й відновити родючість ґрунту, необхідно навчитися вирощувати продукти харчування без його руйнування й ущільнення.
У статті дано короткий огляд відомих способів рішення цього завдання й показані тенденції розвитку машин і технологій, що дозволяють пророчити нові способи її рішення.
2 Як обробляти ґрунт без його ущільнення?
Ґрунт руйнують й ущільнюють колеса й гусениці сільськогосподарських машин: траків-торів, комбайнів, вантажівок, сівалок, косарок і т.п. Всю цю техніку можна представити як систему для обробки ґрунту й рослин, що складає із двох частин: знаряддя обробки (знаряддя) і машини, які переміщають ці знаряддя ("тягач") (Рис. 2).
Рисунок 2 - Система обробки ґрунту й рослин.
Головна корисна функція "тягача" - переміщати знаряддя по полю. Небажаний ефект, що з'являється при цьому - руйнування й ущільнення ґрунту.
Головна корисна функція знаряддя - обробляти ґрунт, рослину. Небажаний ефект, що з'являється при цьому - руйнування й ущільнення ґрунту.
Головна функція системи "тягач" + знаряддя - обробляти ґрунт і рослини в відповідності із заданою технологією вирощування сільськогосподарської культури.
Відповідно до законів розвитку технічних систем, описаними в теорії рішення винахідницьких завдань (ТРВЗ), основними тенденціями розвитку є: постійний ріст параметрів головної корисної функції системи й зменшення факторів розплати. Факторами розплати є різного роду витрати, пов'язані з виконанням функцій системи й небажані ефекти, які при цьому проявляються [4, 5].
Розглянемо ці тенденції для системи обробки ґрунту й рослин "тягач" + знаряддя.
Наприклад, для посівного агрегату ріст параметрів його головної корисної функції виражається в постійному росту кількості секцій у сівалки й збільшенні ширини захвату - 4, 6, 8, 12, 18 метрів.
Постійне зниження факторів розплати, пов'язаних з виконанням функцій, проявляється, наприклад, у прагненні знизити шкідливу ущільнюючу дію "тягача" і коліс знарядь на ґрунт.
Прагнення розроблювачів сільськогосподарської техніки додержуватися цих тенденцій приводить до суперечливих вимог. Так, наприклад, щоб "тягач" міг тягти широкозахватну сівалку, він повинен бути потужним і мати гарне зчеплення із ґрунтом. Але потужний "тягач" більше важить, а значить сильніше руйнує структуру ґрунту й сильно ущільнює його. Щоб цього уникнути, він повинен бути легким. Конструктор зіштовхується з необхідністю перебороти протиріччя - "тягач" повинен бути важким і легким.
Як перебороти це протиріччя? Які способи пропонувалися й можуть бути запропоновані?