подхода полей может служить важным резервом снижения потребного количества машин и затрат на производство работ. Следует учитывать, что точность расчетов технико-экономических задач сравнительно невысока, в лучшем случае порядка 10 %. При этом в области незначительного изменения функции комплексных затрат разница между Допт1 и Допт2 и потребность в технике будут весьма существенными. При Допт1 будет больший выход продукции с большими затратами, при Допт2 снижение стоимости продукции будет компенсироваться уменьшением затрат на уборочный процесс.

Известен способ о снижении потерь спелого зерна зерновых колосовых культур от осыпания при перестое на корню и при уборке, за счет обработки в фазе восковой спелости зерна колосьев на корню клеящим веществом [18]. Увеличить рациональную длительность уборочных работ возможно за счет включения в севооборот сортов ригидных пшениц с жестким обмолотом [19]. Например, на Южном Урале культивируется сорт Карабалыкская 7, как показали полевые опыты, коэффициент снижения потерь от самоосыпания значительно снижается. Принятие решения при обосновании технического оснащения должно определяться конкретными производственными условиями сельскохозяйственного предприятия.

2.3. Экологическое последействие машинно-тракторных агрегатов

Особенности взаимодействия ходовых систем сельскохозяйственных тракторов и машин с почвой заключаются в том, что опорная поверхность является сложной биологической средой, обладающей бесценным свойством – плодородием, то есть способностью давать урожай [23]. Основными показателями физических свойств почвы являются: механический или гранулометрический состав, микро- и макроструктурный состав, то есть механическая прочность, водопрочность макро- и микроструктуры, плотность (объемная масса) и влажность.

Интенсивность деформации почвы движителями машин зависит от механического состава почвы. Суглинистые почвы деформируются и уплотняются сильнее по сравнению с почвами легкого

32

механического состава. Процесс деформации почв под движителями отличается от естественного уплотнения, вызываемого гравитационными силами, выпадающими осадками и другими природными факторами. При движении техники по полю уплотняющая деформация распространяется как в вертикальном (на 35…40 см и более), так

ив горизонтальном (на 35…70 см) направлениях в зависимости от напряжения под движителями тракторов.

На величину уплотнения почвы существенно влияет скорость движения техники и площадь контакта движителя с почвой. С повышением скорости движения трактора и других сельскохозяйственных машин по полю деформация почвы снижается. Наибольшее уплотнение почвы при движении тракторов по полю происходит по следу

иприпервомпроходе.Максимальнойдеформацииприпроходахтракторов подвергается пахотный слой почвы, особенно верхний горизонт в слое 5–15 см. Увеличение плотности почвы сопровождается уменьшением общей пористости, что ухудшает водно-воздушный режим. Исследованиями по влиянию уплотняющего воздействия движителей тракторов и сельскохозяйственных машин на урожай, проведенными в различных почвенно-климатических зонах страны [20–23], установлено отрицательное воздействие ходовых систем на плотность почв, изменение плодородия и снижение урожайности.

Следовательно, уровень снижения урожая зависит от типа почвы, агротехники возделывания культуры, климатических факторов, степениухудшенияпочвенныххарактеристикотвоздействияходовых систем тракторов и рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Особую опасность представляет кумулятивный эффект переуплотнения почвы от повторяющихся воздействий движителей машинных агрегатов. Наиболее интенсивно процесс уплотнения пахотного

иподпахотного горизонта происходит в весенний период, когда почва находится в состоянии повышенного увлажнения и легко поддается деформации. Ухудшение свойств почвы приводит к снижению урожайности различных сельскохозяйственных культур не только в год уплотнения, но и в последующие второй и третий годы.

Установлено, что только трактор ДТ-75 или современный Агромаш 90ТГ по уровню удельного давления на почву удовлетворяет агротехническим требованиям, т.е. имеющая место степень воздействия релаксируется и восстанавливается в течение одного полево-

33

го сезона [24, 25]. Трактор Т-4А или Агромаш-150ТГ приближается к допустимому уровню по уплотнению, но при условии регулирования высоты прицепа орудий с учетом тягового сопротивления для перераспределения центра давления, а также обустройства элипсной формы обвода опорной поверхности гусеницы путем установления прокладок под опоры крепления средних катков толщиной 1,5…2 см. Трактор БТЗ-245К с установкой сдвоенных колес также приближается к допустимому уровню воздействия на почву. Тракторы типа «Кировец» не вписываются в допустимые требования и со сдвоенными колесами.

Отрицательное воздействие на почву особенно проявляется на влажной почве в весенний период, поэтому без должного внимания остается уборочный процесс. Масса современных комбайнов достигает 10…12 тонн, а с полным бункером до 15…17 тонн. К этому нужно добавить проходы скашивающих агрегатов и транспортных средств, особенно автомобилей, их шины с высоким давлением воздуха и большие скорости движения особенно негативно воздействуют на почву.

Комплексный подход к анализу проблемы уплотнения почвы машинными агрегатами позволяет сделать вывод о многоплановости проблемы. Ее решение зависит как от почвенных и климатических условий, зональных технологий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур, так и от зональной системы машин. На уровне предприятия проблема решается выбором наиболее приемлемых технологий с учетом конкретных условий производства, преимущественно на основе минимальной системы обработки почвы, целенаправленного формирования машинно-тракторного парка и рациональным распределением тракторов по работам с целью снижения негативного их воздействия на почву. В процессе работы агрегатов на поле положительное влияние могут оказать рациональные правила производства работ и, прежде всего, уменьшение проездов транспортных и обслуживающих агрегатов по полю. Эффективным может быть комплекс мероприятий, позволяющих снизить уплотняющее воздействие движителей агрегатов на почву, таких как регулирование давления воздуха в шинах, выравнивание эпюры давления за счет перераспределения центра масс в процессе работы агрегата и др.

34

Таким образом, проблема снижения уплотняющего воздействия на почву должна решаться как на стадии проектирования

ипроизводства машин, так и в сфере их эксплуатации. Рассмотрим некоторые аспекты данной проблемы на примере зерноуборочного процесса. Известно, что воздействие на почву пропорционально массе агрегата и количеству их проходов по полю. Масса современных комбайнов определяется уровнем их пропускной способности

иемкостью бункера. Тенденция к росту пропускной способности объективна и требует отдельного рассмотрения. Проблема же обоснования емкости бункера решается без учета целого ряда факторов, в том числе и последействия на почву.

Современные подходы к решению этой задачи исходят из технологии отвозки зерна автомобилями и в последние годы ориентируются на грузовик типа КАМАЗ. В то же время ими перевозится менее четверти урожая. В связи с ограниченным наличием автомобилей в хозяйствах и высокой стоимостью их привлечения со стороны основным способом транспортного обслуживания зерноуборочных комбайнов в хозяйствах степной зоны является использование большегрузных тракторных поездов в качестве накопителей. Сцепы прицепов устанавливаются на разворотных полосах или разгрузочной магистрали, и при повороте комбайн разгружает зерно независимо от степени заполнения бункера. Количество мест разгрузки зависит от урожайности, длины гона, ширины прокоса и обуславливает требования к емкости бункера.

Встепной зоне Сибири, Урала и Северного Казахстана средний размер поля 400 га с длиной гона 2000 метров, а средняя урожайность составляет 10–18 ц/га. В южной, более сухой части региона урожайность 10-12 ц/га, в северной зоне –15…18 ц/га. На юге уборка начинается не менее чем на две недели раньше и ведется в сухую погоду в основном прямым комбайнированием. В северных районах более распространена раздельная уборка. Ширина прокоса в южной части региона определяется размерами хедера, в северной – шириной формирования валка, которая ограничивается зачастую дождливой погодой и исключает возможность формирования сдвоенных валков. Учитывая, что в условиях региона производительность комбайна определяется не столько пропускной способностью молотилки, а шириной формирования валка или размерами хедера, примем ширину захвата 9 м и жатки-хедера с такой же шириной захвата.

35

Их размеры в наибольшей мере подходят к условиям уборки в регионе и позволяют реализовать потенциал пропускной способности современных комбайнов.

Принимая в расчетах, что разгрузка бункера комбайна осуществляется с обеих сторон загонки, при уборке прямым способом или подбором валка с ширины 9 м при урожайности 12 ц/га, емкость бункера нужна 2,6 м3, а при урожайности 18 ц/га не более 4,0 м3. При уборке более урожайных полей выгрузка бункеров может осуществляться на разгрузочной магистрали.

Следует иметь в виду, что увеличение емкости бункера на 1 тонну сопровождается дополнительным упрочнением каркаса комбайна

иприводит к росту массы комбайна примерно в таких же пределах. Это не только увеличивает стоимость комбайна, но и обуславливает дополнительные затраты энергии на его перемещение и создает дополнительную экологическую нагрузку. Промышленники заинтересованы в наращивании емкости бункера и массы комбайна, т.к. это осуществляется без большого передела металла, а цена машины напрямую зависит от ее массы. Сельским же товаропроизводителям это зачастую в убыток. Поэтому рынку должны быть предложены различные типы машин, в том числе и отличающиеся размерами бункера. С другой стороны, следует исключить использование тяжелых комбайнов с косовицы хлебов. Это не только растрачивает их ресурс, но и создает дополнительную нагрузку на почву. Наиболее подходят для этой цели легкие колесные тракторы с прицепными жатками.

Формировать парк уборочных машин необходимо в соответствии с зональными природно-производственными условиями, для чего должна выпускаться более широкая номенклатура уборочных машин, что позволит не только снизить затраты труда, средств

иэнергии на уборочный процесс, но и уменьшить уплотняющее воздействие ходовых систем на почву. Правила же производства работ должны основываться на минимальном количестве проходов агрегатов по полю.

Таким образом, переуплотнение почвы ходовыми системами агрегатов – существенный фактор снижения продуктивности полей. Его негативное влияние необходимо учитывать при выборе технологий и средств механизации, проектировании машинных комплексов

иправил производства работ. Особого внимания заслуживает совершенствование движителей тракторов и комбайнов.

36