Научные публикации

Широкозахватные зубовые цепные бороны

Урожайность зерновых культур в Казахстане находится на низком уровне в сравнении с мировыми показателями. Одной из причин низкой урожайности является недостаток влаги в почве, особенно в начальный период развития растений. Влажность почвы играет ведущую роль в росте и развитии растении и по значимости является таким же фактором жизнеобеспечения, как тепло или свет. Поэтому одним из главных факторов, лимитирующих и определяющих урожайность, является запас почвенной влаги к моменту посева, образующийся за счет выпадающих осадков.
В Казахстане теплый допосевной период длится продолжительное время, в течение которого происходит существенная потеря почвенной влаги испарением. Так, по данным М.П. Шилова (КГУ им. А.Байтурсынова), при средней урожайности зерновых культур 10-15 ц/га разбросанная солома не обеспечивает полного покрытия поверхности почвы, что способствует образованию почвенной корки и трещин, через которые интенсивно испаряется почвенная влага конвекционно-диффузным способом.
В этой связи, одним из эффективных агротехнических приемов сохранения влаги в предпосевной период является ранневесенняя обработка почвы (закрытие влаги). Эта операция проводится по мере достижения физической спелости почвы и предусматривает рыхление поверхностного слоя почвы на глубину 4-5 см (с целью разрушения капиллярных связей) и выравнивания поверхности с максимальным сохранением на ней растительных остатков. Быстро просыхающий умеренно рыхлый поверхностный слой и растительные остатки на поверхности существенно замедляют и уменьшают испарение влаги из нижних слоев почвы.
Для закрытия влаги используются, в зависимости от условий, на полях, обработанных с осени с малым количеством стерни или чистых парах – зубовые бороны БЗТС-1 и БЗСС-1 и на стерневых фонах – игольчатые бороны-мотыги типа БИГ-3А и БМШ-15, средние и тяжелые бороны с пружинными зубьями и зубовые цепные бороны российского (типа бороны Двуреченского БЦД-12) и казахстанского производства.
Последние получают широкое распространение на полях северных областей Казахстана благодаря простоте конструкции. У них в качестве рабочих органов используются круглозвенные цепи, вращающиеся в подшипниковых узлах, на каждом звене которых расположены два противоположно направленных заостренных зуба круглого или квадратного сечения. На раме борон рабочие органы расположены в два ряда по «ромбовидной» схеме с углами атаки 30-35 град. Такие орудия шириной захвата 12 м обладают низкой энергоемкостью (агрегатируются с тракторами типа МТЗ-82 или Беларус-1221), высокими рабочей скоростью (до 15 км/ч) и производительностью.
Однако высокая производительность таких борон достигается зачастую в ущерб качеству выполнения технологического процесса. Рабочие органы бороны из-за малого удельного веса цепей недостаточно разрыхляют поверхностный слой почвы, не обеспечивают требуемых глубины обработки и качества крошения почвы для создания мульчирующего слоя. При твердости почвы свыше 1 МПа рабочие органы просто выглубляются и перестают выполнять технологический процесс.
В отличие от указанных, на боронах БЗЦ-12 производства КФ ТОО «НПЦ агроинженерии», г. Костанай, выполненных также по схеме «ромб», используется более тяжелая цепь, что обеспечивает их работоспособность при большей твердости почвы и удлиняет период применения. Кроме того, в целях снижения ее стоимости, ряд элементов конструкции бороны упрощен, в частности, механизмы опорных колес, задняя рама бороны, подшипниковые узлы цепей, механизмы складывания бороны в транспортное положение.
Однако большие площади и ограниченные агротехнические сроки выполнения работ предопределяют необходимость применения высокопроизводительных средств механизации. В этой связи, в Костанайском филиале ТОО «НПЦ агроинженерии» разработаны широкозахватные ротационные зубовые цепные бороны шириной захвата 18 и 24 м (рисунок 1).
Указанные бороны, в отличие от существующих, выполнены по схеме лущильника типа ЛДГ-15 или бороны-мотыги БМШ-15 с размещением рабочих органов по схеме «обратный симметричный клин» в два параллельных ряда, что снижает транспортные габариты по ширине и высоте и упрощает перевод в транспортное и рабочее положения. Кроме того, в их конструкции используются рабочие органы бороны как у БЗЦ-12, что позволяет работать при повышенной твердости почвы.
Рисунок 1 – Широкозахватная ротационная зубовая цепная борона БЗЦ-24
В 2017 году на полях Карасуского района Костанайской области были проведены производственные испытания новой широкозахватной бороны БЗЦ-24 в агрегате с трактором К-744Р1. За период испытаний было обработано 1790 га площади. Испытания проводились на ранневесенней обработке почвы на необработанном стерневом фоне в следующих условиях: тип почвы – чернозем южный, по механическому составу средний суглинок; влажность почвы в слое 0-5 см – 19,8…21,5%, 5-10 см – 22,6…23,5% и в слое 10-15 см – 24,2…27,2%; твердость почвы – 0,61…0,92, 1,25…1,42 и 1,32…1,51 МПа соответственно; количество пожнивных остатков – 172 г/м2. Условия испытаний характеризовались как типичные для зоны.
Результаты испытаний показали, что новая борона обеспечивает качественное выполнение технологического процесса ранневесенней обработки почвы. Так, при скорости движения 15,1 км/ч средняя глубина обработки почвы составила 4,7 см при коэффициенте вариации глубины 16,8%, что удовлетворяет требованиям нормативной документации – соответственно 4,0…5,0 см и не более 20%.
При этом, рабочие органы бороны разрушают до 82% почвенной корки и обеспечивают хорошее мульчирование поверхностного слоя – крошение почвы составляет 85,2%, что также соответствует агротребованиям – не менее 75,0 и 80% соответственно.
После прохода орудия сохраняется до 83,6% стерни, при этом, хорошо выравнивается поверхность поля – высота гребней не превышала 2,2 см, что также удовлетворяет требованиям агротехники – не менее 80,0% и не более 3,0 см соответственно. Энергетическая оценка бороны показала, что при агрегатировании с трактором класса 5 на скорости движения 15,1 км/ч устойчиво выполняется технологический процесс.
Эксплуатационно-технологической оценкой установлено, что производительность орудия с трактором К-744Р1 за 1 ч сменного времени при скорости движения 15,1 км/ч составила 28,9 га/ч. Коэффициент надежности технологического процесса составил 0,99. При этом, эксплуатационно-технологические коэффициенты также соответствуют регламентируемым значениям. Эксплуатационный расход топлива составил 1,52 кг/га.
Технические характеристики борон разработки КФ ТОО «НПЦ агроинженерии» представлены в таблице.

Таблица — Технические характеристики борон

Марка бороны
БЗЦ-12
БЗЦ-18
БЗЦ-24
Ширина захвата, м
12,2
18,0
24,0
Глубина обработки, см
3-5
3-5
3-5
Разрушение почвенной корки, %, не менее
75
75
75
Сохранение стерни, %, не менее
80
80
80
Рабочая скорость, км/ч
10-15
10-15
10-15
Производительность за 1 час основного времени, га
12,1-17,9
17,8-25,4
23,8-33,9
Агрегатируется с тракторами мощностью, л.с.
95-130
150-180
230-300
По предварительным заказам хозяйств экспериментальное производство института изготавливает такие бороны.
2020-02-27 00:00 Лаборатория механизации животноводства