Основные типы орудий для проведения боронования: особенности и испытания

Уважаемые читатели, Сельскохозяйственный Центр «Полевой Практикум», совместно с журналом АгроМера.рф продолжает знакомить вас с современными техническими решениями для земледелия в материале от наших партнеров, «Научно-исследовательской производственно-внедренческой фирма «Тензор-Т» и «Центра Инжиниринга и Трансфера АЧИИ ФГБОУ ВО ДГАУ». Со своей стороны мы надеемся, что данная информация будет для вас интересна и полезна в свете приближающихся весенних полевых работ.

Центр Инжиниринга и Трансфера, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО ДГАУ в г. Зернограде.

Хижняк Владимир Иванович, директор ЦИиТ, к.т.н. доцент кафедры «Технологии и средства механизации агропромышленного комплекса».

Щиров Владимир Владимирович, главный конструктор ЦИиТ.

Кормильцев Юрий Геннадиевич, генеральный директор Общества с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательская производственно-внедренческая фирма «Тензор-Т».

Боронование занимает важное место в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Им разрыхляют верхний слой почвы и крошат комья, выравнивают поверхность поля, разрушают почвенную корку, уничтожают сорняки, заделывают семена и удобрения.

Наиболее значимая операция проводится ранней весной при первой возможности работы трактора на влажном поле. Известно, что интенсивное таяние снега и выпадение осадков приводит к образованию почвенной корки, которая имеет множество капилляров. По ним вода подходит к поверхности и испаряется. Так за один солнечный день испаряется до 100 литров воды с 1 квадратного метра! Данную операцию (разрушение почвенной корки) называют «закрытием» влаги.

Поверхностное рыхление почвы при вегетации растений также оказывает положительное влияние на использование влаги, питательных веществ и газообмен. Технически это не простая задача, так как при этом культурные растения должны получить минимальное воздействие от рабочих органов почвообрабатывающих машин.

Для эффективного и качественного проведения боронования на сегодняшний день создано немало орудий. Рассмотрим некоторые из них на примере орудий, разработанных совместно «Научно-исследовательской производственно-внедренческой фирма «Тензор-Т» и «Центром Инжиниринга и Трансфера АЧИИ ФГБОУ ВО ДГАУ» (г. Зерноград).

Борона зубовая и борона пружинная зубовая

Борона зубовая БЗСС-6 и борона пружинная зубовая БПЗ-6 сходны по своему назначению, но благодаря особенностям конструкции борона с пружинным зубом БПЗ имеет некоторые преимущества.

Главной особенностью орудия является конструкция бороновального модуля и параметры пружинных зубьев. Длина и толщина зубьев подбираются таким образом, что на скорости 12 – 15 км/час зубья вибрируют, и эта вибрация оказывает разрушительное воздействие на капилляры верхнего слоя, исключает забивание бороны во время работы.

Борона пружинная зубовая БПЗ-6, БПЗ-12 по давлению зуба на почву (1,2…1,5 кг.) относится к классу средних борон. Это даёт им преимущество по металлоёмкости перед тяжёлыми орудиями и позволяет охватить спектр работ лёгкой бороны.

Благодаря особенностям конструкции борона БПЗ является универсальным орудием, что позволяет одинаково эффективно проводить как весенние, так и осенние полевые работы.

Наличие бороновальных модулей с пружинными зубьями обеспечивает высокие качественные показатели обработки почвы. Это не только защита зубьев и конструкции изделия от перегрузок, но и вибрационное воздействие на почву. Вследствие того, что зубья бороны в процессе работы подвергаются вибрации, почва лучше вспушивается, лучше разрыхляется и эффективнее уничтожаются сорняки, не забивая зубья бороны. Пружинные зубья и независимая подвеска каждого модуля позволяют копировать микрорельеф поля.

В конструкции бороны также предусмотрена возможность регулировки глубины и степени обработки почвы путем изменения угла атаки зубьев

Уменьшение угла наклона зубьев дает возможность уменьшить перемешивание почвы, лучше очищать борону от мусора, установить более щадящий режим воздействия на возделываемые культуры.

Увеличение угла наклона зубьев позволяет повысить интенсивность процесса боронования.

После прохода бороны по полю создается рыхлый мульчированный слой, который прерывает капиллярный подток воды из нижележащих горизонтов почвы, при этом эффективно уничтожаются сорняки, не забивая зубья бороновального модуля.

В нулевой технологии борона используется для равномерного распределения соломы по поверхности поля. Осеннее боронование позволит спровоцировать ранние всходы однолетних сорняков, которые гибнут в последствие от морозов.

Бороны БПЗ-6 и БЗСС-6 являются навесными орудиями и агрегатируются с тракторами тягового класса 1,4-2,0 т (МТЗ-82, МТЗ-1221 и т.п.), что позволяет решать агрономические задачи на небольших площадях и полях со сложным рельефом.

Широкозахватная борона БПЗ-12 и БЗСС-12 шириной захвата 12 метров представляет собой два 6-ти метровых орудия в агрегате со сцепкой СГУ-2. Орудие является прицепным, агрегатируется с тракторами класса 2,0 – 3,0 т (МТЗ-1221, ДТ-75, ДТ-175, Т-150, Т-150К и др.).

Борона-мотыга

Борона-мотыга является многофункциональным орудием, которое эффективно применяют для закрытия влаги в почве, разрушения почвенной корки, уничтожения ростков сорняков, улучшения проницаемости воздуха (воздух на 75% по массе состоит из азота, ценного элемента для питания культурных растений). Особенности конструкции рабочих органов и режимов работы орудия обеспечивают рациональное воздействие на поверхностный слой почвы при качественном выполнении технологического процесса с одновременным щадящим минимально травмирующим воздействием на культурные растения. Использование этого орудия является альтернативой гербицидным методам борьбы с сорными растениями, к тому же оно оказывает комплексное воздействие на почву.

Борона-мотыга предназначена для досходового и послевсходового боронования посевов полевых культур (зерновых, пропашных, технических), ухода за парами с целью: поверхностного рыхления и аэрации почвы; уничтожения нитевидных всходов сорняков; разрушения почвенной корки; подготовки почвы под посев. Важнейшей особенностью орудия является возможность проведения ранневесеннего боронования озимой пшеницы в зонах засушливого земледелия.

Бороны-мотыги имеют однотипную конструкцию, на несущем брусе рамы с определённым шагом установлены секции рабочих органов. Секция рабочих органов состоит из кронштейна, на оси которого подвижно установлена подпружиненная стойка, на другом конце стойки шарнирно установлен балансир. На осях балансира в подшипниковых узлах установлены игольчатые колеса. Пружина способствует заглублению игольчатых колёс и копированию поверхности поля рабочими органами. Кронштейн закреплён на раме орудия.

Основное отличие разработанной «Центром Инжиниринга и Трансфера АЧИИ ФГБОУ ВО ДГАУ» (г. Зерноград) бороны заключается в рабочих органах. Рабочие органы орудия представляют собой игольчатые колеса, снабженные шестнадцатью иглами круглого сечения, за счёт своей геометрической формы зубья входят в почву вертикально, а выходят из неё под горизонтальным углом, при этом происходить резкий выброс почвы. Зубья рабочих органов выполнены из высоколегированной износоустойчивой стали, форма зуба обеспечивает самозатачивание по мере износа, что значительно повышает ресурс. В подшипниковых узлах игольчатых колёс установлена пара конических подшипников с большим ресурсом работы.

Надежность подшипниковых узлов обеспечивает увеличенный срок безотказной работы машины, а легкосъемные зубья рабочих органов повышают ее ремонтопригодность.

Технологический процесс обработки почвы разработанной бороной-мотыгой происходит в следующем порядке. При поступательном движении агрегата по полю рабочие органы орудия, под действием сил сжатия пружин заглубляются в почву, одновременно игольчатые колёса вращаются и иглы, за счёт своей геометрической формы интенсивно рыхлят почву. Вращение игольчатых колёс осуществляется от воздействия почвы на рабочую поверхность игл, при этом подпружиненная стойка и балансирная подвеска секции рабочих органов копируют рельеф поверхности почвы. Иглы колёс начинают входить в почву практически вертикально, а выходят из неё под горизонтальным углом, при этом происходить резкий выброс почвы, что способствует насыщению почвы воздухом, разрушению корки на поверхности почвы и капилляров внутри почвы, эффективному уничтожению ростков сорных растений. Движение по полю агрегатом осуществляется челночным способом.

Борона-мотыга БМТ состоит из следующих основных частей: рамы с навесным устройством, секций рабочих органов с игольчатыми колёсами и транспортного устройства. В состав транспортного устройства входят: сница с прицепным устройством и балка с транспортными колёсами. Транспортные колёса можно переставить на раму орудия, во время работы они выполняют функцию опорных колёс, ограничивая заглубление зубьев и уменьшая поперечную раскачку орудия.

Борона БМТ-6 (6,5) является навесным орудием и агрегатируются с тракторами тягового класса 1,4-2,0 т (МТЗ-82, МТЗ-1221 и т.п.), наличие транспортного устройства позволяет безопасно перемещать орудие по дорогам общей сети. Орудия выпускаются с двумя видами навесок: под автосцепку и под трёхточечную навеску.

Также нужно отметить, что на сегодняшний день разработаны складные бороны-мотыги 8,6 метров, а также широко применяется 12-ти метровая борона, состоящая из двух 6-ти метровых орудий, установленных на сцепку СГУ-2.

Конструкция сцепки СГУ-2, а агрегате с орудием, позволяет легко и быстро переводить ее из рабочего положения в транспортное и обратно без разборки. Операция подготовки агрегата к работе или транспортировке занимает не более пяти минут, и может быть выполнена одним механизатором. Транспортные размеры агрегата позволяют безопасно транспортировать его по дорогам общей сети и по труднодоступным проселочным дорогам. Масса сцепки – 1420 кг.

Колея опорных колёс сцепки может быть увеличена при помощи вставок, это необходимо для выполнения междурядной обработки широкозахватным агрегатом для того, чтобы опорные колёса перемещались между рядков пропашных культур, в основном при работе с бороной-мотыгой БМТ.

Испытания

Испытания бороны БМТ проведены ФГБУ «Северо-Кавказская МИС» на полях Агротехнологического центра Азово-Черноморского инженерного института ФГБОУ ВО Донской ГАУ и на полях ГБ ПОУ РО «Зерноградский техникум агротехнологий» в 2017…2019 году.

Лабораторно-полевые испытания бороны-мотыги БМТ-6 проводились на соответствие требованиям ТУ (табл.2). Определены агротехнические, энергетические, эксплуатационно-технологические, показатели, показатели безопасности и надёжности. Испытания проведены в условиях, соответствующих предъявляемым требованиям и характерным для зоны действия СевКавМИС. Данные протокола испытаний приведены в таблице.

На каждом фоне орудие осуществило качественную обработку почвы, полное уничтожение всходов сорных растений и бережное обращение с культурными растениями, как на рациональной, так и максимальной рабочих скоростях движения агрегата.

Орудие обеспечивает среднюю глубину обработки почвы на фоне с вегетирующими растениями ярового ячменя в интервале 4,2 …4,5 см, при этом прослеживается тенденция уменьшения средней глубины при увеличении скорости движения агрегата. На фоне с вегетирующими растениями подсолнечника получена средняя глубина обработки почвы 3,3 см, из-за большей плотности почвы. Необходимо отметить, что на каждом из фонов удалось получить хорошую устойчивость хода рабочих органов соответственно ±0,86…0,98 см и ±0,55…0,75 см, а глубина проникновения игл в почву достигает до 14 см в зависимости от жесткости пружины секции и твёрдости фона.

При обработке почвы орудием вынос влажного слоя почвы на поверхность незначителен и находится в пределах 1,1…1,7%. Рабочие органы бороны качественно выравнивают поверхность почвы. Гребнистость поверхности почвы составила 0,9…1,4 см, что соответствует ТУ (не более 3 см). Почвенная корка на фоне с вегетирующими растениями подсолнечника разрушается полностью, а на втором фоне – отсутствовала.

На качественное рыхление почвы орудием указывает и наличие после прохода орудия фракций почвы размером до 25 мм от 92,6% до 94,4 %, при нижнем пределе требований ТУ не менее 75%.

Нитевидные сорные растения на обоих фонах и скоростных режимах уничтожаются полностью. При этом гибель культурных растений ярового ячменя не была выявлена. Наблюдается лишь незначительное повреждение листового аппарата отдельных растений. На фоне с вегетирующими растениями подсолнечника отмечена гибель культурных растений в пределах 0,98…1,44 %, при этом соблюдается требование ТУ не более 3%.

При проведении исследования тяговое сопротивление орудия составило 4,1…5,2 кН, что свидетельствует о резерве увеличения ширины захвата для тракторов тягового класса 1,4 до 12 м. Удельный расход топлива за время исследования при глубине обработки до 4 см составил 1,59 кг/га, при глубине обработки до 5 см составил 1,66 кг/га, что гарантирует низкие затраты на проведение работ при получении большого эффекта от насыщения почвы азотом и от сохранения почвенной влаги.

Выводы

Таким образом, в условиях деятельности Северо-Кавказской МИС борона-мотыга БМТ-6 в агрегате с трактором МТЗ-80 по качеству работы соответствовала предъявляемым требованиям и вписывается в технологии производства сельскохозяйственных культур.

По тяговым и мощностным показателям борона удовлетворительно агрегатируется с трактором МТЗ-80 на бороновании посевов ярового ячменя и подсолнечника.

По результатам испытаний производительность в час основного времени на бороновании посевов ячменя составила 8,4 га при рабочей скорости 14,3 км/ч и рабочей ширине захвата 5,9 м. На бороновании всходов подсолнечника производительность в час основного времени получена 8,7 га при рабочей скорости 14,5 км/ч и рабочей ширине захвата 6,0 м. Полученные на обоих фонах показатели соответствуют требованиям ТУ.

По безопасности и эргономичности конструкции борона-мотыга БМТ-6 соответствует требованиям ГОСТ Р 53489. Борона-мотыга БМТ-6 безопасна при эксплуатации и проведении технического обслуживания, обеспечивается безопасность транспортирования по дорогам общего пользования. Борона-мотыга БМТ-6 рекомендуется к применению в сельскохозяйственном производстве.

Игольчатые бороны-мотыги являются одними из наиболее перспективных почвообрабатывающих орудий в зонах засушливого земледелия. Их производительность на 15–50% выше, чем других орудий при более низком (в 2–4 раза) удельном расходе топлива. По некоторым данным при выходе иглы из почвы образуется микровзрыв, благодаря чему происходит нагнетание воздуха, и азот, содержащийся в нем, насыщает почву. Производственный опыт показал, что после обработки бороной-мотыгой содержание азота в растениях находится на том же уровне обеспеченности, что и после внесения 100 кг/га аммиачной селитры.

«В своей работе я сталкиваюсь с самыми разными вариантами бороны-мотыги ротационной. Что хотелось бы особо отметить именно БМТ, так это не только качество выполнения агрономических операций, но и максимальную надежность и ремонтопригодность данного орудия. На рабочих органах используются качественные и мощные подшипники с большим ресурсом, каждый зуб из пружинной стали можно заменить в отдельности, в отличие от вариантов с цельносварными рабочими органами. Это все же значительно меньше бьет по карману фермера», – отмечает инженер НТВК СХЦ «Полевой Практикум» Лобанов А.А.