Войтюк Д.Г. (ред.) Сільськогосподарські та меліоративні машини

Подождите немного. Документ загружается.

Допущено

Міністерством аграрної політики України

як підручник для підготовки фахівців із напряму

«Механізація та електрифікація сільського господарства»

в аграрних вищих навчальних закладах

ІІІ – IV рівнів акредитації

та як навчальний посібник для І – ІІ рівнів акредитації

Київ

«Вища освіта»

2004

УДК 631.3(075.8)

ББК 40.72:40.723я73

С36

Автори: Д.Г. Войтюк, В.О. Дубровін, Т.Д. Іщенко, Г.Р. Гаврилюк, О.М. По-

горілець, Г.І. Живолуп, В.М. Мартишко, М.С. Волянський, В.М. Ба-

рановський, Ю.О. Борхаленко

Рецензенти:

Середа Л.П.

, проф., ректор Вінницького державного аграрного ун-ту,

зав. каф. с.-г. машин;

Довжик М.Я.

, доц., канд. техн. наук, зав. каф.

тракторів та с.-г. машин Сумського національного аграрного ун-ту

Сільськогосподарські та меліоративні машини: Підручник / Д.Г. Войтюк,

В.О. Дубровін, Т.Д. Іщенко та ін.; За ред. Д.Г. Войтюка. — К.: Вища освіта,

2004. — 544 с.; іл.

ISBN 966-8081-20-Х

У підручнику розглянуто класифікацію, будову, робочий процес, регулювання та

основні техніко-експлуатаційні показники базових моделей сільськогосподарських і

меліоративних машин, описано їхні робочі органи, взаємодію з матеріалом, що

обробляється. Викладено основи теорії і технологічного розрахунку

сільськогосподарських машин.

Підручник для підготовки фахівців із напряму «Механізація та електрифікація

сільського господарства» в аграрних вищих навчальних закладах ІІІ – IV рівнів

акредитації та навчальний посібник для І – ІІ рівнів акредитації.

ББК 40.72:40.723я73

ISBN 966-8081-20-Х © Д.Г. Войтюк, В.О. Дубровін,

Т.Д. Іщенко та ін., 2004

С36

Гриф надано

Міністерством аграрної політики України

(лист № 18-2-1-128/577

від 11.06.03)

Назва розділó

Сучасне сільське господарство ґрунтується на механізованих технологіях,

тому його ефективність значною мірою залежить від технічної оснащеності та

рівня використання технічного потенціалу господарств. Складні соціальні,

екологічні та економічні проблеми — продовольчої безпеки, збереження і

підвищення родючості ґрунтів, збільшення виробництва білку, зниження

енергоспоживання, збереження довкілля — можна вирішити лише за наяв-

ності цілеспрямованої творчої діяльності всіх фахівців аграрного профілю і

зокрема інженерно-технічних кадрів. Отже, на етапі становлення ринкової

економіки і нових виробничих відносин актуальним є забезпечення системної

єдності техніки, технологій і природного середовища, зниження негативних

наслідків використання машинних технологій, цілеспрямоване впроваджен-

ня ресурсоощадних екологічно безпечних механізованих процесів.

Складність проблем, що стоять перед сільським господарством нині і пе-

редбачаються в майбутньому, потребують формування нового рівня інженер-

ного мислення при розробленні та впровадженні науково обґрунтованої сис-

теми машин.

Система машин — це сукупність машин, взаємоузгоджених за техноло-

гічним процесом, техніко-економічними параметрами і продуктивністю, які

забезпечують механізацію виробничих процесів. Таку систему розробляють з

урахуванням основних природно-кліматичних зон. Її постійно вдосконалю-

ють, змінюють і доповнюють на основі досягнень науки і техніки.

Система машин побудована за галузевим принципом, тобто для рослин-

ництва, тваринництва, меліорації, лісового господарства і полезахисного лі-

сорозведення.

Машини для рослинництва поділяють на енергетичні, транспорті, техно-

логічні, контрольно-керуючі та кібернетичні. Сільськогосподарські машини є

технологічними. Робочі органи сільськогосподарських машин і знарядь, взає-

модіючи з оброблювальним матеріалом, виконують технологічні процеси, під

час яких змінюються розміри, форма і фізичні властивості цього матеріалу.

Тому застосування таких машин сприяє не тільки підвищенню продуктивно-

сті праці, а й свідомій дії на ґрунт, рослинні й тваринні організми з метою

створення необхідних умов для виконання наступних виробничих процесів.

Сільськогосподарські машини бувають мобільні, стаціонарні та пересувні.

Їх класифікують за призначенням, принципом дії, способом з’єднання із дже-

релом енергії та способом її використання.

ВСТУП

Встóп

Прийнята система індексації (маркування) машин заснована на певних

принципах. Індекс складається з літерної і цифрової частин. Перша характе-

ризує призначення, вид і принцип дії машин, а друга — номер моделі або по-

казники за продуктивністю, шириною захвату тощо.

За призначенням

машини поділяють на ґрунтообробні, посівні та садиль-

ні, а також такі, які застосовують для: підготовки та внесення добрив, захисту

рослин, заготівлі кормів, збирання зернових культур, збирання кукурудзи на

зерно, післязбиральної обробки зерна, збирання коренебульбоплодів, збиран-

ня прядильних культур, збирання овочевих та плодоовочевих культур, лісів-

ництва та меліоративних землеробних робіт, зрошення.

За принципом дії

машини бувають безперервної або циклічної дії.

За способом з’єднання з джерелом енергії

розрізняють причіпні, начіпні,

напівначіпні, монтовані і самохідні машини.

За способом використання енергії робочим органом

з пасивними, активни-

ми і комбінованими (активно-пасивними) робочими органами.

Проте з розвитком науки і техніки, освоєнням використання нових видів

енергії ця класифікація може змінюватися. Для кожної групи машин розроб-

лені агротехнічні вимоги щодо якості виконуваних технологічних операцій. І

від того, наскільки добре підготовлена машина до роботи, ретельно відрегу-

льована на оптимальний режим роботи і грамотно експлуатується, значною

мірою залежать кількість і якість одержуваної продукції.

Спеціалісти аграрного профілю, особливо інженерно-технічні кадри, по-

винні досконально володіти знаннями машинного сільськогосподарського ви-

робництва для того, щоб грамотно враховувати специфічні особливості роботи

сільськогосподарських машин, до яких належать: необхідність суворого до-

тримання агротехнічних вимог; поєднання агробіологічних, технічних, еко-

номічних і організаційних умов тощо.

Завдання курсу «Сільськогосподарські та меліоративні машини» полягає в

тому, щоб в узагальненому вигляді дати майбутнім інженерам необхідні знан-

ня з будови і робочих процесів сільськогосподарських машин, основ їх теорії і

технологічного розрахунку. Курс ґрунтується на знаннях, набутих студентами

під час вивчення загальнонаукових та загальноінженерних дисциплін, і має

безпосередній зв’язок зі спеціальними дисциплінами — це землеробство, рос-

линництво, ґрунтознавство і меліорація, трактори і експлуатація машинно-

тракторного парку.

Підручник написаний відповідно до програми «Сільськогосподарські та

меліоративні машини» і складається з двох книг, які видаються окремо.

У першій книзі висвітлено питання призначення сільськогосподарських

машин; вимоги, що ставляться до них, і умови їх роботи; технологічні проце-

си; загальні схеми, будову і використання машин; робочі органи, які викорис-

товуються для різних операцій; основні регулювання і усунення окремих не-

поладок. Ця книга призначена для підготовки студентів у вищих аграрних

навчальних закладах I і II та III і IV рівнів акредитації із спеціальності «Ме-

ханізація та електрифікація сільського господарства», а також може бути ви-

користана студентами агрономічних і економічних спеціальностей.

У другій книзі викладено основи теорії і технологічного розрахунку сільсько-

господарських машин. Вона розрахована лише для підготовки студентів у

вищих аграрних навчальних закладах III і IV рівнів акредитації зі спеціаль-

ності «Механізація та електрифікація сільського господарства», а також може

бути використана студентами спеціальності «Машини та обладнання сільсько-

господарського виробництва».

Машини для обробітêó ´рóнтó

Обробіток ґрунту

— це зміна стану ґрунтового

середовища внаслідок механічного впливу на

нього робочих органів машин і знарядь для задо-

волення потреб вирощуваних культурних рослин

у певних ґрунтово-кліматичних умовах.

1.1. Завдання обробітку ґрунту

На сучасному етапі розвитку агротехніки ос-

новними завданнями механічного обробітку ґрун-

ту є:

y створення у ґрунті сприятливих водно-

повітряного та теплового режимів для відповід-

них культурних рослин;

y забезпечення та адаптація у часі й просторі

умов раціонального живлення вирощуваних

культурних рослин;

y боротьба з бур’янами, шкідниками та хворо-

бами культурних рослин;

y відповідне переміщення шарів ґрунту, орга-

нічних і мінеральних добрив та рослинних реш-

ток;

y попередження вітрової та водної ерозій на

посівних площах, забезпечення загальної та ло-

кальної екологічної безпеки агротехнічних при-

йомів.

Інтенсифікація аграрного виробництва перед-

бачає вирішення завдань обробітку ґрунту комп-

лексно, з урахуванням усіх вагомих чинників,

для повного задоволення потреб вирощуваних

сільськогосподарських культур.

Проте традиційні технології і засоби механі-

зації обробітку ґрунту на початку 80-х років

ХХ ст. перестали задовольняти зрослі потреби

Розділ 1

МАШИНИ ДЛЯ ОБРОБІТКУ

ҐРУНТУ

y Завдання обробітку

ґрунту

y Агротехнічні вимоги

до обробітку ґрунту

y Способи механізованого

обробітку ґрунту

y Класифікація машин

для обробітку ґрунту

y Диференційна система

засобів основного

обробітку ґрунту

y Плуги

y Розпушувачі

y Дискові знаряддя

y Машини для

передпосівного обробітку

ґрунту та догляду

за посівами

Розділ 1

виробництва рослинницької продукції. Щорічні обсяги енергоємної оранки

становили 25…30 млн га. Вони недостатньою мірою враховували стан коре-

немісткого шару ґрунту, потреби вирощуваних культур і ресурсозбереження в

агротехнологічних системах. Це призводило до невиправданих по суті та зна-

чних за кількістю втрат енергії та засобів.

Ураховуючи вагомий вплив (18…25 %) чинника обробітку ґрунту на вро-

жайність сільськогосподарських культур, недостатню кількість ефективної

вологи в ґрунті більше ніж на половині території, розвиток водної і вітрової

ерозій на 30 % посівних площ, в Україні створено сучасну систему ресурсозбе-

рігаючих технологій обробітку ґрунту та відповідних машин.

У розвитку технологій і засобів механізації обробітку ґрунту в Україні слід

зазначити головну тенденцію — перехід до диференційованого (залежно від

багатьох чинників) механізованого обробітку ґрунту при застосуванні його в

системі сівозміни. Одним із вагомих результатів реалізації цієї тенденції є

заощадження ресурсів, зокрема енергії, праці, металу, хімічних засобів захис-

ту та елементів живлення рослин, збереження і відтворення ґрунту. Скороти-

лася кількість операцій, підвищилися вимоги до якості, термінів проведення

робіт і збереження родючості. Технології та техніка спрямовуються на ство-

рення оптимальних умов для росту культурних рослин за якомога менших

енерговитрат і екологічних наслідків. Нові технологічні комплекси ґрунтооб-

робних машин адаптовані до вимог гнучкої диференційованої різноглибинної

технології механізованого обробітку ґрунту. Важлива роль належить сучасній

багатофункціональній високопродуктивній техніці, яка стає рентабельною

при точному технологічному застосуванні, значному річному завантаженні й

високій урожайності. Зрештою рівень ефективності ґрунтообробної техніки

залежить від повноти використання погодних і ґрунтово-кліматичних умов,

забезпечення добривами, якісним насінням, пестицидами та загального рів-

ня культури землеробства.

1.2. Агротехнічні вимоги до обробітку ґрунту

Передумова диференціації технологічних процесів і засобів механізації

об’єктивно існує через біологічні особливості вирощуваних культур та розмаї-

тість умов виконання обробітку ґрунту. Формально умови поділяють на ґрун-

тово-кліматичні, агротехнічні та технічні (рис. 1.1). Наближення до опти-

мального для сільськогосподарських культур стану ґрунту, у межах концепції

«точного землеробства», відбувається через досягнення найбільшої відповід-

ності між технічними можливостями машинно-тракторних агрегатів і ґрунто-

во-кліматичними умовами й агротехнічними вимогами до них. Тому форма-

лізовані умови і вимоги до основного обробітку ґрунту є важливим підґрунтям

сучасних ґрунтообробних машин.

Основою для оптимізації стану ґрунту є вимоги рослин до ґрунтового се-

редовища, в якому проростає насіння, розвивається і формується коренева

система. В узагальненому формалізованому вигляді ці вимоги подано в

табл. 1.1. Створені моделі ґрунтових середовищ є першоосновою при виборі

способів механізованого обробітку ґрунту і засобів для його здійснення, які

дають змогу створити водно-повітряний режим, що відповідає умовам, ефек-

тивно використати добрива й істотно підвищити врожайність культурних

рослин.

Машини для обробітêó ´рóнтó

Таблиця 1.1.

Основні вимоги сільськогосподарських культур

до ґрунтового середовища

Сільськогосподарська культура

Показник

Пшениця Ячмінь

Кукуру-

дза

Цукрові

буряки

Соняш-

ник

Картопля

Мінімальна потужність

родючого шару ґрунту, см

22 20 30 35 35 25

Глибина обробітку ґрунту, см 20…22 18…20 25…30 28…35 25…32 24…25

Глибина висіву насіння, см 3…8 4…8 4…10 3…5 4…8 6…12

Щільність шарів ґрунту, г/см

наднасіннєвого

насіннєвого

піднасіннєвого

1,19

1,19…1,27

1,19

1,19…1,27

1,15

1,15…1,25

1,00

1,14…1,25

1,08

1,08…1,23

0,90

1,10…1,20

Розмір, мм, та вміст, %, час-

тинок ґрунту в шарах:

наднасіннєвому

насіннєвому

піднасіннєвому

5,0…20,0

> 75

0,3…5,0

> 80

5,0…25,0

> 75

5,0…20,0

> 75

0,3…5,0

> 80

5,0…25,0

> 75

5,0…25,0

> 80

0,3…5,0

> 90

5,0…25,0

> 75

5,0…25,0

> 75

0,3…5,0

> 90

5,0…25,0

> 75

5,0…25,0

> 75

0,3…5,0

> 80

5,0…25,0

> 75

5,0…25,0

> 80

5,0…25,0

> 80

5,0…25,0

> 75

УМОВИ ВИКОНАННЯ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ

Ґрунтово-кліматичні Агротехнічні Технічні

Характеристика поля під

основний обробіток ґрунту

Кількість рослинних решток

та характер їх розміщення

на поверхні поля та в

орному шарі

Стан засмічення бур’янами,

шкідниками та хворобами

Кількість та характер

розміщення органічних

і мінеральних добрив

Вирівняність поверхні поля

Природний нахил поля

Характеристика сільсько-

господарської культури

Типовість сільсько-

господарської культури

Глибина розміщення

основної маси коренів

Потреба в органічних та

мінеральних добривах,

засобах захисту тощо

Характеристика ґрунту

Тип ґрунту

Глибина родючого шару

ґрунту

Вологість ґрунту

Технологічні властивості

ґрунту

Характеристика

ґрунтообробного агрегату

Можливості технологічного

процесу обробітку ґрунту

Склад агрегату та режим

його роботи

Технічні допуски та точність

виготовлення ґрунтообробної

техніки

Схема агрегатування

сільськогосподарської

машини з трактором

Рис. 1.1. Структурна схема умов виконання обробітку ґрунту

Розділ 1

Продовження табл. 1.1

Сільськогосподарська культура

Показник

Пшениця Ячмінь

Кукуру-

дза

Цукрові

буряки

Соняш-

ник

Картопля

Глибина загортання доб-

рив, см 5…15 5…12 10…25 15…28 15…30 10…20

Шар ґрунту, см, де є основ-

на маса, % коріння

0…20

0…18

0…25

0…35

0…27

0…25

Потреба, кг/т, (на тону про-

дукції), у:

азоті

фосфорі

калії

21,4

8,2

19,7

5…6

1,5…2,0

6,0…7,5

162

Певних кондицій ґрунтового середовища досягають за допомогою одного

або кількох проходжень ґрунтообробних машин. Залежно від типів робочих

органів агротехнічні вимоги до машин і знарядь для обробітку ґрунту подано

в табл. 1.2.

Таблиця 1.2.

Агротехнічні вимоги до основних типів ґрунтообробних машин

Тип ґрунтообробної машини

Показник

Полицевий Дисковий Чизельний

Глибина обробітку, см 12…32 5…25 5…32

Розпушення ґрунту, %

(фракції ≤ 50 мм) 75 75 75

Ступінь загортання рослинних

решток, % 95…100 60…70 20…40

Глибина загортання рослинних

решток, см 10…32 0…15 0…15

Кількість рослинної маси на

полі, ц/га 0…120 0…120 0…50

Чим ближче можливості машин до вимог вирощуваних культурних рос-

лин, тим вищі адаптивність засобів і ефективність їх роботи. Як правило, на-

ближення до вимог (див. табл. 1.1) здійснюється послідовним застосуванням

кількох груп ґрунтообробних машин для основного, передпосівного та міжря-

дного обробітку ґрунту.

1.3. Способи механізованого обробітку ґрунту

Існує безліч способів механізованого обробітку ґрунту, серед яких можна

виокремити кілька типових. Основною технологічною ознакою розподілу є

співвідношення в них процесів обертання та розпушення скиби ґрунту під час

її обробітку. Найпоширеніші в Україні способи обробітку ґрунту наведено на

рис. 1.2.

Оранку,

або

полицевий спосіб обробітку ґрунту

(рис. 1.2,

), здійснюють

плугами. Він полягає у підрізанні оброблюваної скиби, її підніманні з розпу-

шенням й обертанням на 130…180 % та укладанні на дно попередньо відкри-

тої борозни. Цей спосіб характеризується майже повним очищенням поверхні

поля від пожнивних решток (на 95…100 %), загортанням у ґрунт органічних,

малорухомих мінеральних добрив, придушенням бур’янів, значним зменшен-

ням щільності орного шару та збільшенням його порозності. Недоліками оран-

Машини для обробітêó ´рóнтó

ки є зниження ерозійної стійкос-

ті поверхні поля (на схилах по

фону оранки може втрачатися

7,8…63,5 т/га ґрунту), утворен-

ня ущільненої «підошви», висо-

ка питома енергоємність, значні

втрати продуктивної вологи в

теплий період року. Плужна

«підошва» виникає внаслідок дії

на ґрунт вертикальної складо-

вої сили на лезі лемеша. Тов-

щина залишкової деформації

ґрунту від дії лемеша залежно

від умов роботи становить

5...15 см. Особливості техноло-

гічних процесів роботи плугів

різних типів наведено нижче.

Чизельний спосіб обробітку

ґрунту

(рис. 1.2,

б – г

) викону-

ють культиваторами, розпушу-

вачами чи комбінованими ма-

шинами. Цей спосіб полягає у

підрізанні, розпушенні оброб-

люваної скиби без обертання та

її укладанні в свою закриту бо-

розну (його подано у трьох ос-

новних варіантах виконання). У

загальних рисах він відрізняєть-

ся збереженням на поверхні по-

ля значної кількості (60…80 %)

рослинних решток, збережен-

ням до 20 % вологи в ґрунті та

зменшеною на 25...45 % енерго-

ємністю процесу роботи. Залеж-

но від робочих органів він, зок-

рема, забезпечує повне або не-

повне підрізання бур’янів. При

повному підрізанні бур’янів чи-

зельний спосіб називають

плос-

корізним

. Суцільне глибоке

розпушення ґрунту без обертання скиби (рис. 1.2,

) плоскорізами-глибоко-

розпушувачами (ПГ-3-5, ОПТ-3-5, ГУН-4 та ін.) дає змогу послабити ерозійні

процеси, зменшити втрати ґрунту на схилах до 3...24 т/га. Проте суцільне

розпушення ґрунту без обертання скиби не усуває ущільненої «підошви» від

дії лемешів, характеризується високою енергоємністю процесу чизелювання

та недостатньою якістю розпушення (менше ніж 70 %) скиби ґрунту.

Смужне розпушення ґрунту (власне, чизелювання), що є чергуванням роз-

пушених та нерозпушених смуг (рис. 1.2,

), дає змогу руйнувати ущільнену

«підошву», сприяє проникненню вологи та коріння рослин у нижні шари ґрун-

Рис. 1.2. Схеми поперечних профілів

обробленого ґрунту при:

— оранці;

— суцільному розпушенні;

— смужному розпушенні;

— комбінованому

розпушенні;

— дискуванні