Статьи

Сравнительные исследования плугов ПЛН-5-35, ПО-4+1/40К и ПБС-4  02.03.2019 11:01

Технология основной отвальной обработки почвы включает подрезание  определенного объёма почвы, затем его крошение и оборачивание. Эти операции выполняются почвообрабатывающими орудиями, к которым относятся лемешно-отвальные плуги ПЛН, ПО и ПБС. Для оценки конструкции, эффективности применения данных орудий при вспашке почвы, на  полях  ГНУ «Поволжский НИИСС»  Кинельского района  Самарской области были проведены сравнительные исследования навесного пятикорпусного плуга общего назначения ПЛН-5-35,  плуга полунавесного оборотного  ПО-4+1/40К  и  плуга  навесного  четырехкорпусного ПБС-4М (рисунок 1). Сравниваемые  машины  имеют  сварные  рамы,  выполненные из  труб прямоугольного сечения. В отличие от плугов  ПЛН-5-35 и ПО-4+1/40К, у которых основной брус расположен к направлению движения под углом 27º, у  ПБС-4М  этот угол составляет 42º. Плуги ПБС-4М и ПЛН 5-35 по типу агрегатирования  являются навесными, а плуг  ПО-4+1/40К – полунавесным.

    Плуг  ПБС-4М  в  отличие  от  плуга  ПЛН-5-35  имеет  два  опорных  колеса  на пневмошинах,  (вместо  одного  у  ПЛН-5-35),  что  обеспечивает  более  равномерный ход рабочих органов на заданной глубине обработки.

Рисунок 1. Плуги для отвальной вспашки: ПЛН-5-35; ПО 4+1/40К; ПБС-4

     Рабочий  орган  у  ПБС-4М  отличается  от  рабочих  органов  других испытываемых плугов, установкой лемеха вместо полевой доски, чем обеспечивается увеличение рабочей ширины захвата корпуса.

         Плуг ПО-4+1/40К по конструкции принципиально отличается от плугов ПБС-4 и ПЛН-5-35.  В середине основной рамы шарнирно закреплена рамка с двумя опорными колесами и гидравлическим механизмом регулировки глубины. Плуг  оснащен поворотным механизмом  рамы,  право-оборачивающими  и левооборачивающими рабочими органами. Гидравлическая  система также позволяет изменять ширину захвата плуга.  Оборотный  плуг  ПО-4+1/40К  работает  челночным  способом  без образования развальных и свальных борозд.  Однако по габаритным размерам, полунавесной плуг имеет большую длину в сравнении с навесными плугами ПБС-4М и ПЛН-5-35, что требует больших размеров поворотной полосы при развороте агрегата в загоне. Анализируя показатель массы  каждого из орудий можно отметить, что удельная металлоемкость распределяется по возрастающей: плуг ПБС-4М – 358 кг/м, плуг ПЛН-5-35 – 528 кг/м и плуг ПО-4+1/40К  - 1290 кг/м.  Краткая техническая характеристика плугов приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Техническая характеристика исследуемых плугов

* - правооборачивающих/левооборачивающих.

       Исследования проводились на поле с агрофоном - стерня ячменя, на одном типе почв - чернозем обыкновенный среднесуглинистый без каменистых включений. Рельеф  полей  был  ровным,  микрорельеф  –  средневыраженным. Влажность почвы по слоям обработки:   0-10, 10-20, 20-30 см составила соответственно 30,4; 33,5; 30,6%, а  твердость почвы 0,6; 0,8; 1,3МПа. Масса и высота (длина) растительных и пожнивных остатков на 1 м² соответственно 273,3г и 15,5см.                                                

       Плуги работали на одной установочной глубине обработки почвы при агрегатировании с трактором МТЗ-1523 (таблица 2). Средняя  скорость движения агрегатов была практически равной, у МТЗ-1523+ПЛН-5-35 – 7,2 км/ч, у МТЗ-1523+ПО-4+1/40К - 7,1 км/ч, у МТЗ-1523+ПБС-4М – 7,0 км/ч.

Таблица 2.

Эксплуатационно-технологические показатели сравниваемых плугов

     Анализ полученных данных показывает, что сравниваемые орудия обеспечивали глубину обработки 23,4-24,2см, удовлетворяющую установленным агротехническим требованиям (АТТ) (до 27-30см) для почвообрабатыващих машин такого вида. Плуги устойчиво работали по глубине обработки почвы, среднее квадратическое отклонение ±0,9-1,1 см  находилось в диапазоне  требований  АТТ  (±2  см).  Все плуги,  так  же устойчивы  в  работе  и  по ширине захвата. Отклонение фактической ширины захвата от установленной составило ±0,6-3,3 % и  не  превышало требования АТТ (±10%). После  прохода  исследуемых  плугов поверхность  пашни  оставалась  выровненной. Высота  гребней  соответствовала требованиям  агротехники (не  более  4-7 см) и равнялась 3,7-4,9см.  Также у всех плугов было  хорошим качество  крошения  почвы, в обрабатываемом слое от 72,3  до 75,0% преобладали комки почвы размером до 50 мм (по АТТ - не менее 70-75%). Степень заделки растительных и пожнивных остатков получена равной 96,4-97,8 %, что  удовлетворяет  агротехническим требованиям (95±5%).  Глубина заделки растительных остатков у плугов ПО-4+1/40К и ПЛН-5-35 составила 17,0см, что выше требований  АТТ  (10-15  см). Только у плуга ПБС-4М стерня запахивалась  на глубину 14,6см, что явилось подтверждением теоретических исследований разработки энергосберегающего технологического процесса основной обработки почвы. Забивания  рабочих  органов  плугов, конструкция которых различалась по геометрии и наличию предплужника у ПЛН-5-35, почвой  и растительными остатками не наблюдалось.

     Таким образом, сравниваемые плуги на зяблевой вспашке  удовлетворительно и практически с равноценным  качеством  выполняли  технологический  процесс  по всем  агротехническим показателям (рисунок 2).

    Рисунок 2. Пахотные агрегаты со сравниваемыми плугами:

 МТЗ-1523+ПЛН-5-35;  МТЗ-1523+ПО-4+1/40К; МТЗ-1523+ПБС-4М

   В результате энергетической оценки установлено, что  у  плуга  ПЛН-5-35  было наименьшее  тяговое  сопротивление  и составило  29,3  кН,  что  ниже  показателей плугов  ПО-4+1/40К  и  ПБС-4М  на  6,3%  и 22,8% соответственно. Однако удельное тяговое сопротивление у ПЛН-5-35: 7,14Н/см²  получено выше, чем у ПО-4+1/40К – 6,44 и ПБС-4М – 6,65Н/см². При вспашке почвы плугами на тех же глубинах 23,4-24,2см  и  равных скоростях движения 7,0-7,2 км/ч, наименьшие удельные энергозатраты достигнуты у  ПБС-4М  - 54,15 кВт•ч/га. По этому показателю ПБС-4М  имеет  преимущество  над  плугами  ПО-4+1/40К  на  4,5%  и  ПЛН-5-35 на  8,4%.

      Эксплуатационно-технологические показатели сравниваемых плугов определены в тех же условиях. Отличие ограничивалось тем, что трактор с плугом ПО-4+1/40К двигался правыми колесами по борозде (рис.2, б), при этом происходило значительное уплотнение дна борозды. В процессе исследований все агрегаты  надежно  выполняли технологический  процесс основной отвальной обработки почвы.  За    время проведения контрольных смен затраты времени на устранение нарушения технологического процесса были  незначительными.  Коэффициент  надежности технологического  процесса сравниваемых машин составил 1,00.

      Производительность за час сменного времени у навесного плуга ПЛН-5-35 получена наименьшей - 0,99 га/ч, при этом расход топлива на одном гектаре составил 19,69кг/га. С учетом наименьшего значения коэффициента использования времени смены - 0,77, эти показатели практически  равны полунавесному оборотному плугу ПО-4+1/40 (1,09 га/ч и  18,69 кг/га).  У плуга ПБС-4М часовая производительность и погектарный расход топлива составили 1,36га/ч и 14,67кг/га, что лучше показателей у сравниваемых аналогов соответственно на 19,8-27,2% и 21,5-25,5%.  В загоне агрегаты двигались  разными способами и замеры элементов баланса времени смены показали, что агрегат с полунавесным оборотным плугом при движении челноком на холостой ход затрачивает 7% времени, а с навесными плугами, при движении в свал и в развал: ПЛН-5-35 - 5,2% и ПБС-4М – 4,2%. Время, затрачиваемое на повороты в течение смены соответственно по этим орудиям: 3,8% и 5,1; 3,4%.

     В результате экономической оценки эффективности использования плугов по себестоимости механизированных работ экономически выгодно   применение плуга ПБС-4М по сравнению с ПЛН-5-35 на 17% и ПО-4+1/40К на 18,7%.

    Если рассматривать по совокупности всех показателей,  полученных сравнительными исследованиями почвообрабатывающих орудий с отвальными рабочими органами для тракторов тягового класса 3 в вышеприведенных условиях, то можно установить эффективность в следующем порядке: ПБС-4М; ПО-4+1/40К; ПЛН-5-35.