МАШИНЫ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Глубокой обработкой (глубже пахотного слоя) разрушают плужную подошву 1 (рис. 21, а), препятствующую проникновению корней растений в нижние слои почвы и затрудняющую поступление грунтовой воды в пахотный горизонт (рис. 21, б). Рыхлением подпахотного горизонта увеличивают мощность корнеобитаемого слоя, улучшают воздушный, водный и тепловой режимы почвы, активизируют биологические процессы, способствуют накоплению влаги, предотвращают ветровую и водную эрозию почвы. Глубокое рыхление проводят плугами общего назначения, снабженными безотвальными корпусами и рыхлительными стойками, плугами-рыхлителями, чизельными плугами (рис. 21, в) и плугами со специальными рыхлителями.

Рис. 21. Схема образования и разрушения плужной подошвы: а — образование плужной подошвы при работе лемешного плуга; б — передвижение воды и поведение корней растений до разрушения плужной подошвы; в — разрушение плужной подошвы при глубокой обработке почвы чизельным плугом; г — передвижение воды и поведение корней растений после разрушения плужной подошвы; д — профиль дна борозды после рыхления почвы чизельным плугом; 1 — плужная подошва; 2 — нижний слой; 3 — корпус плуга; 4 — пахотный слой; 5 — разрыхленный слой; 6 — рыхлитель

Навесные плуги-рыхлители ПРПВ-5-50 и ПРПВ-8-50предназначены для безотвальной обработки почвы на глубину до 40 см с одновременным рыхлением пахотного и подпахотного горизонтов. Плуг ПРПВ-5-50 агрегатируют с трактором Т-150К, ПРПВ-8-50— с трактором К-701. Ширина захвата соответственно 2,5 и 4 м. Рама, навеска, опорные колеса с механизмом регулирования глубины обработки почвы и прицепка для борон у этих плугов выполнены по типу плугов общего назначения. Отличие их заключается лишь в особой конструкции рабочих органов.

Плуги снабжены рыхлительными корпусами и дисковыми ножами с рифленой режущей кромкой, установленными парами на раме 4 (рис. 22, а). Стойка 11 корпуса изогнута, ее нижняя (рабочая) часть наклонена в продольно- и поперечно-вертикальной плоскостях к горизонтали под острым углом. Угол наклона в поперечно-вертикальной плоскости составляет 45°. К стойке жестко прикреплены лемеха 6, башмак 8, сменное долото 7 и полевая доска 9. Сзади со стойкой на шарнирной подвеске соединена рыхлительная пластина 10. Перед каждой стойкой также наклонно установлен дисковый нож 5, плоскость его вращения совпадает с плоскостью резания лемехов 6.

- Направление движения

Рис. 22. Рабочие органы плугов-рыхлителей:

а — рыхлительный корпус; б, в — рыхлительные стойки; 1 — кронштейн; 2 — болт; 3 — накладка; 4 — брус рамы; 5 — дисковый нож; 6, 15 — лемеха; 7 — долото; 8, 16 — башмаки; 9, 17 — полевые доски; 10 — рыхлительная пластина; 11,12, 13 — стойки; 14 — накладка

Ширина долота 67 мм, угол заострения его 25°, угол установки к дну борозды 16°, угол наклона стойки в продольно-вертикальной плоскости к дну борозды 72°.

Регулируемая рыхлительная пластина 10 снабжена шестигранным эксцентриковым устройством, позволяющим устанавливать ее в четыре положения под углом 5... 15° относительно плоскости стойки. Рабочий орган крепят к раме двумя уголками, накладной пластиной и болтами, один из которых срезной. Перед стойкой размещают дисковый нож диаметром 430 или 520 мм.

При движении плуга нож разрезает верхнюю задернелую часть пласта по линии движения стойки и предотвращает чрезмерное разрушение дернины.

Вырезанный ножом и лемехами ромбовидный почвенный пласт деформируется стойкой и рыхлительной пластиной в продольной и поперечной плоскостях. Возникающие при этом напряжения изгиба и растяжения способствуют интенсивному крошению пласта. При сходе пласта с пластины 10 и стойки 11 происходит его дополнительное крошение от удара при падении в борозду. При этом исключаются перемешивание и вынос на поверхность почвенных агрегатов. Степень рыхления регулируют изменением наклона рыхлительных пластин, расстояния между корпусами и скоростью движения плуга.

Плуги-рыхлители ПБ-5 и ПБ-9 предназначены для безотвальной обработки почв на глубину до 35 см. Плуг ПБ-5 агрегатируют с тракторами класса 3, ПБ-9 - с тракторами класса 5. Рабочим органом этих плугов является рыхлительная стойка 12 (рис. 22, б), состоящая из прямолинейной и криволинейной частей. Стойка обеспечивает рыхление пахотного слоя почвы с сохранением стерни и растительных остатков.

Рыхлительные стойки (рис. 22, в) устанавливают на плугах общего назначения.

Основными рабочими органами рыхлителя для обработки солонцовых почв служат рыхляще-подрезающие и рыхлительные лапы (рис. 23, а). При их работе разрушается монолитность солонцового слоя, который частично перемешивается с подсолонцовым. В образовавшиеся трещины и щели просыпаются почвенные комки верхнего (гумусного) слоя, препятствуя смыканию солонцового слоя, превращению его в монолит. Благодаря этому обеспечивается проникновение влаги и корней растений между столбцами солонцов, происходит постепенное окультуривание слоя.

Безотвальный плужный корпус (рис. 23, б) хорошо рыхлит почву без оборота пласта. Пласт, подрезанный и частично раскрошенный лемехом 9, поднимается по уширителю 13 на определенную высоту, после чего падает на дно борозды и от удара дополнительно крошится. Для защиты от истирания стойка корпуса прикрыта щитком 12. При этом сберегается почвенная влага, на поверхности поля в значительной мере сохраняется стерня, происходит мульчирование поверхностного слоя пожнивными остатками.

Одним из эффективных приемов для разрушения плужной подошвы, образованной плугами и плоскорезами, служит щелевание — улучшение водопоглощающих свойств почвы и сохранение стерни на поверхности поля. Рабочий орган щелереза (рис. 23, в) имеет отверстия для ступенчатого (через 5 см) регулирования глубины щелевания. Глубина нарезаемых щелей обычно составляет 40 ± 15 см. Щелевание производят на лугах, посевах многолетних трав, а также по зяблевой вспашке.

а	б	Рис. 23. Рабочие органы для обработки почв, подверженных водной и ветровой эрозии: а — рыхляще-подрезающая (слева) и рыхлительная (справа) лапы рыхлителя; б — безотвальный плужный корпус; в — лапа щелереза; г — сменные рабочие органы чизельного культиватора; 1, 17 — стойки; 3 — долото; 7 — полевая доска; 9 — лемех; 10 — накладка; 11, 18, 19, 22 — наральники; 12 — щиток; 13 — уширитель; 14 — нож; 15 — болт; 16 — упор; 20 — стрельчатый рыхлитель; 21 — стрельчатая полольная лапа
в	г

Чизельный плуг-глубокорыхлитель ПЧ-4,5 предназначен для рыхления почвы по отвальным и безотвальным фонам с углублением пахотного горизонта, безотвальной обработки почвы взамен зяблевой и весенней вспашек, глубокого рыхления почвы на склонах и паровых полях. Плуг состоит из треугольной рамы 4 (рис. 24), рабочих органов рыхлителей 7, опорных колес 2, регулятора 5 глубины обработки, навески 3 и подставки. На раме плуга можно установить девять или одиннадцать рыхлителей.

Составные части рыхлителя: стойка 6, обтекатель 7, долото 8 шириной 60 мм или стрельчатая лапа 9 захватом 270 мм. Долото крепят к стойке рыхлителя осью со шплинтом, а стрельчатую лапу — болтами. Долотообразные рыхлители разрыхляют уплотненную подошву, образовавшуюся после вспашки лемешными плугами на глубину до 45 см, что обеспечивает хорошую аэрацию и инфильтрацию дождевых и талых вод. Стрельчатые лапы применяют для рыхления тяжелых почв на глубину до 30 см с одновременным подрезанием сорной растительности.

Шаг расстановки рыхлителей в зависимости от глубины обработки приведен в таблице 2. Глубину хода рыхлителей регулируют вращением винта регулятора 5, изменяя положение колес по высоте. Чизельную вспашку в зависимости от плотности почвы выполняют в несколько проходов. Для дополнительного крошения верхнего слоя почвы и выравнивания поверхности поля к плугу присоединяют бороны или специальное приспособление ПСТ-4,5, составленное из бруса с валом и закрепленных на нем ножевидных рыхлителей.

Рис. 24. Чизельный плуг ПЧ-4,5 (размеры указаны в миллиметрах): а, б — схемы размещения рабочих органов: 1 — рыхлители; 2 — опорные колеса; 3 — навеска; 4 — рама; 5 — регулятор глубины; в, г — разновидности рыхлителей: 6 — стойка; 7 — обтекатель; 8 — долото; 9 — стрельчатая лапа

Таблица 2. Расстояние между рабочими органами чизельного плуга в зависимости от глубины рыхления

Ширина захвата плуга 4,5 м, рабочая скорость до 6 км/ч, производительность 3,2 га/ч. Его агрегатируют с тракторами К-700 и К-701.

Чизельный плуг ПЧ-2,5 шириной захвата 2,5 м агрегатируют с тракторами Т-150, Т-150К.

Для рыхления почвы на глубину 0,8...1 м применяют мелиоративные глубокорыхлители, рабочие органы которых оборудованы вибрирующими наконечниками (ножами). Глубокое рыхление улучшает аэрацию сухих почв, исключает застойное переувлажнение и обезвоживание глубоколежащих слоев подпахотного горизонта.

Чизельные культиваторы — это переходные орудия от чизельных плугов к обычным традиционным культиваторам. Их можно применять для дополнительной и основной обработки почв как подверженных, так и не подверженных эрозии на глубину до 25 см. Рабочие органы тяжелых чизельных культиваторов закрепляют, как правило, на упругих стойках 17 (рис. 23, г). Благодаря колебаниям таких стоек улучшается качество крошения, снижается тяговое сопротивление и исключается забивание рабочих органов растительными остатками и почвой. Стойки предохраняют рабочие органы от повреждений при встрече с препятствиями. Долотообразные 18 и узкорыхлительные 19 наральники рыхлят почву и дно борозды, производят частичное мульчирование, создавая волнистую поверхность и гребни, способствующие поглощению влаги.

Стрельчатый рыхлитель 20 обрабатывает почву более интенсивно, особенно при ее низкой влажности. Стрельчатая полольная лапа 21 хорошо работает на малой глубине, она подрезает сорняки и частично перемешивает их с почвой. Наральник 22 с винтовой рабочей поверхностью может быть право- и левооборачивающим. Он хорошо рыхлит почву и заделывает солому и другие растительные остатки, создавая мульчирующий слой, предотвращающий водную и ветровую эрозии.

При расстановке лап чизельного культиватора учитывают не только деформацию почвы отвально-рыхлительными лапами, но и степень ее перемешивания с пожнивными остатками и удобрениями, распределенными по поверхности до обработки.

Рабочие органы современных отечественных чизельных плугов расставляют по комбинированной схеме, позволяющей сократить длину орудия и приблизить центр его тяжести к трактору.

Рабочие органы противоэрозионных почвообрабатывающих орудий — плоскорежущие лапы, штанги и игольчатые диски — различаются технологическим воздействием на почву. Технологический процесс лапы культиватора-плоскореза и плоскореза-глубокорыхлителя (рис. 25, а) состоит из следующих операций: подрезание почвенного пласта и корневищ сорняков лезвиями лемехов, подъем и рыхление подрезанного пласта лемешными рабочими поверхностями, укладка пласта по возможности на прежнее место и без повреждения стерни. Под действием сил растяжения и сжатия, возникающих при изгибе пласта во время его вхождения на лемешную поверхность, пласт в определенной мере рыхлится, в нем образуются вертикальные щели, сквозь которые мелкие фракции поверхностного слоя почвы просыпаются во внутренние слои пласта, повышая эрозионную устойчивость поверхностного слоя.

Рис. 25. Схемы процессов воздействия рабочих органов на почву, подверженную

ветровой эрозии:

а — лапы плоскореза и глубокорыхлителя; б — штанги; в — игольчатого диска

В зонах прохода стоек лап плоскорезов элементы пласта более интенсивно разрушаются и перемешиваются, в результате чего некоторая часть стерни заделывается в почву. Кроме того, часть пласта, ударяясь о боковые поверхности стоек, отбрасывается в стороны. С увеличением рабочих скоростей (свыше 7 км/ч) разбрасывание почвы возрастает, в зоне прохода стоек образуется широкая борозда (более 20 см), часть стерни засыпается почвой, вынесенные на поверхность нижележащие влажные слои ее иссушаются, почва теряет влагу. Наилучшего качества обработки достигают при оптимальной влажности почвы 15...22 %. При низкой влажности образуются большие глыбы.

Штанга (рис. 25, б) вращается в почве на глубине 5...10 см. При этом она разрывает или выдергивает и выносит на поверхность корни сорняков и часть заделанной в почву стерни, рыхлит почву и выравнивает поверхность поля, что весьма важно, особенно в местах прохода стоек лап плоскорезов и глубокорыхлителей. Одновременно происходит сепарация почвенных агрегатов: мелкие пылеватые частицы просеиваются внутрь пласта, а крупные, эрозионно устойчивые выносятся на поверхность. При низкой влажности и повышенной твердости почвы штанга может быть заглублена только после обработки почвы лапами плоскорезов или глубокорыхлителей. Штанга может быть приводной или бесприводной. На пути длиной 1 м она делает 0,9...1,2 оборота.

Игольчатые бороны применяют для поверхностного рыхления почвы при весеннем закрытии влаги и осенней обработке почвы по стерне. Обычные зубовые бороны не могут быть применены для этих целей, так как они забиваются пожнивными остатками. При качении диска (рис. 25, в) под некоторым углом атаки иглы поочередно внедряются в почву на устанавливаемую глубину, деформируя почву торцовой и боковой поверхностями. В результате образуется лунка, форма сечения которой на поверхности поля напоминает эллипс. При необходимости разрушения почвенной корки с сохранением стерни диски устанавливают так, чтобы они работали «затылком», т. е. во время погружения в почву были направлены вогнутостью вперед. При этом сохраняется до 75 % стерни и одновременно заделываются в почву семена сорняков.

Конструкции рабочих органов, предназначенных для предотвращения ветровой эрозии почвы, представлены на рисунке 26. Так, лапы культиваторов-плоскорезов используют для обработки почвы на глубину 7...18 см. Их ширина захвата 110...250 см. Лапа плоскореза-глубокорыхлителя устроена аналогично лапе культиватора-плоскореза. Однако в связи с тем, что глубина обработки ими почвы до 30 см, ширина ее захвата во избежание поломок крыльев и стойки не превышает 150 см.

Лапы плоскореза-глубокорыхлителя-удобрителя снабжены тукопроводами и воздуховодами для внутрипочвенного внесения удобрений. Плоскорежущие лапы разрушают 15...25% стерни, причем с увеличением захвата лапы количество сохраненной стерни увеличивается.

Лапы тяжелого культиватора шириной захвата 41 см предназначены для обработки почвы на глубину 5... 16 см. Их устанавливают на упругой стойке с шарнирно-упругими креплениями на раме. При работе в результате колебаний сопротивления почвы лапа вибрирует, что способствует ее самоочищению от растительных остатков и почвы, снижает тяговое сопротивление. Лапы повреждают до 50 % стерни и создают гребнистую поверхность поля.

Лапы со штанговыми приспособлениями используют для предпосевного рыхления почвы на глубину 6...12 см и уничтожения сорной растительности с максимальным сохранением стерни (до 65 %).

Рис. 26. Рабочие органы для обработки почв, подверженных ветровой эрозии:

а — лапа культиватора-плоскореза; б — лапа плоскореза-глубокорыхлителя; в — лапа плоскореза-глубокорыхлителя-удобрителя; г — лапа тяжелого культиватора; д — лапа со штанговым приспособлением; е — секция игольчатой бороны; 1 — долото; 2, 16, 33 — стойки; 3 — регулировочный болт с гайкой; 4, 18 — упоры; 5, 7 — соответственно правый и левый лемеха; 6 — башмак; 8 — тукопровод; 9 — воздухопровод; 10 — смеситель; 11 — заслонка; 12 — отражатель; 13 — скоба; 14 — ось; 15 — держатель; 17 — лапа; 19, 24, 26 — болты; 20 — кронштейн; 21, 28 — пружины; 22 — гайка с шайбой; 23 — штанговое приспособление; 25 — хомут; 27 — регулировочная гайка; 29 — шайба со шплинтом; 30 — штанга; 31 — игольчатый диск; 32 — брус

Игольчатые диски служат рабочими органами борон-мотыг, предназначенных для поверхностного рыхления (на глубину 4...10 см) почвы. Игольчатый диск диаметром 550 мм снабжен 12 иглами круглого сечения, загнутыми по спирали. Диски собирают в секции (батареи), которые устанавливают под углом атаки 0...20° к направлению движения. Различают пассивную и активную установку борон: соответственно вперед «затылком» или острием зуба.

Для предотвращения водной эрозии почвы стремятся задержать воду или снизить скорость ее движения и привести к поглощению почвой (в данном случае происходит и накопление влаги). В зависимости от характера и крутизны склона выполняют это по-разному: делают специальные неровности микрорельефа (борозды, валики, прерывистые борозды, лунки); увеличивают водопоглощающую способность почвы путем вспашки с почвоуглублением, кротованием и т. п.; рассредоточивают сток и снижают скорость движения воды по склону (снегозадержанием, мульчированием полей пожнивными остатками); выравнивают поля (поделкой террас на склонах, сравниванием холмов и т. п.).

Наиболее просто создать борозды и валики при вспашке полей, расположенных на простых односторонних склонах, плугами, оборудованными удлиненным отвалом на одном из корпусов. Вспашку выполняют поперек склона. При этом корпус с удлиненным отвалом укладывает пласт не в расположенную перед ним борозду, а на гребень пласта, отваленного предыдущим корпусом. В результате образуется валик высотой 15...20 см, а перед ним — борозда.

При использовании плугов, имеющих половину корпусов (через один) с удлиненными стойками, получается ступенчато-гребневая вспашка. В результате дно борозды становится ступенчатым, что предотвращает внутрипочвенный сток воды. Чтобы не допустить выворачивания на поверхность малоплодородного нижнего слоя почвы, на корпуса с удлиненными стойками устанавливают укороченные (обрезанные) отвалы.

На сложных склонах приходится делать прерывистое бороздование, которое выполняют при вспашке зяби четырехкорпусным навесным плугом, у которого один отвал укорочен, а по его следу движется приспособление с трехлопастной крыльчаткой (рис. 27, а), прикрепленное к раме плуга с помощью поперечного бруса, скобы и растяжки. В процессе работы крыльчатка то затормаживается, прорывая борозду погруженной в почву лопастью, то вращается, переставая делать борозду и сохраняя перемычку. От вращения крыльчатку удерживает упорный рычаг, связанный с шатуном, который приводится в действие от опорного колеса. За каждый оборот колеса рычаг отводится один раз, при этом крыльчатка поворачивается на угол 120°, прерывая образование борозды. Глубину борозд можно регулировать, изменяя усилие пружин наклонных штанг. В результате образуются борозды длиной 1,0... 1,4 м, глубиной 18...20 см и объемом до 0,1 м³. На каждом гектаре образуется 4...4,2 тыс. замкнутых борозд общим объемом 350...400 м³.

Рис. 27. Приспособления: а — к плугу для выполнения прерывистых борозд; б — то же, к культиватору; в — к плугу для образования лунок; 1— брус; 2 — поводок; 3 — крыльчатка; 4 — упорный рычаг; 5 — нажимная штанга; 6 — шатун; 7 — опорное колесо; 8, 9 — соответственно мерный и сферический диски; 10 — балластный ящик

Для прерывистого бороздования междурядий пропашных культур применяют приспособление с четырехлопастной крыльчаткой, устанавливаемое за бороздооткрывающим окучником (рис. 27, б). В процессе работы мерный диск с помощью соединенного с ним шатуна периодически отводит от крыльчатки упор, крыльчатка поворачивается и в борозде образуется перемычка. В результате на 1 га получается до 4 тыс. замкнутых борозд глубиной до 16 см, размером 100 × 50 см и общим объемом 250...280 м³.

На склонах крутизной до 6° целесообразно образовывать лунки при вспашке зяби. Эту операцию выполняют приспособлением к четырехкорпусному плугу, представляющим собой батарею сферических дисков диаметром 450 мм, размещенных эксцентрично и повернутых относительно друг друга на угол 180° (рис. 27, в).

Диски устанавливают под углом 30° к направлению движения. В процессе работы они поочередно входят в почву и выходят из нее, образуя лунки размером 1,3×0,5×0,2 м. На 1 га можно разместить до 11 тыс. лунок общим объемом до 250 м³. Аналогичные приспособления применяют и для дисковых лущильников.

К орудиям, предназначенным для обработки почв, подверженных эрозии, предъявляют специфические требования. После прохода этих орудий на поверхности почвы должно оставаться определенное (максимальное) количество неповрежденной стерни: после культиваторов-плоскорезов — не менее 85 %, плоскорезов-глубокорыхлителей — 80, чизельных плугов и тяжелых культиваторов — 55 %.

Глубина обработки почвы должна быть равномерной по всему полю. Отклонения не должны превышать для культиваторов-плоскорезов ± 1 см, гагоскорезов-глубокорыхлителей и тяжелых культиваторов ± 2 см. Глубина обработки почвы чизельными плугами должна быть больше глубины залегания нижней границы плужной подошвы — допустимое отклонение + 5 %. Над дном обработанного сдоя почвы допускаются гребни, высота которых не превышает 45 % заданной глубины обработки. При работе чизельных культиваторов отклонение глубины обработки от заданной допускается ± 10%. При контроле глубины обработки с помощью металлического стержня (щупа) полученные значения уменьшают на 20...25 % (на вспушенность почвы).

При оптимальной абсолютной влажности почвы 16...21 % (или 55...65 % относительной) в поверхностном слое почвы (0...5 см) должны преобладать комки размером менее 5 см. Содержание эрозионно опасных частиц (размером менее 1 мм) в этом слое не должно увеличиваться, а количество глыб размером более 10 см не должно превышать 20 %.

Поверхность поля после обработки должна быть относительно ровной. Допускаются борозды за стойками рабочих органов глубиной не более 8 см и валики на стыке проходов лап не более 5 см.