РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕДУМОВ МЕХАНІЧНОЇ ВИБІРКОВОСТІ
ТА НАДІЛЕННЯ ҐРУНТООБРОБНОГО ЗНАРЯДДЯ ЦИМ ЕФЕКТОМ
2.1. Виявлення ефекту механічної вибірковості дії робочого органа
Відомо, що певною, але не високою вибірковістю видалення сходів рослин володіє жорсткий зуб борони. Завдяки цій властивості борони з жорсткими зубами застосовують при розпушуванні ґрунту на посівах цукрових буряків. За даними окремих авторів [17, 26, 66, 79, 90, 101] результати їхньої дії на сходи бур'янів і буряків наступні:
- середні борони ЗБЗС-1: знищено бур'янів - 63%, видалено сходів буряків - 26%;
- посівні борони ЗБП-0,6: знищено бур'янів - 56%, видалено сходів буряків - 19%;
- райборінки ЗОР-0,7: знищено бур'янів - 60%, видалено сходів буряків - 24%.
Через високий ступінь видалення сходів буряків борони з жорсткими зубами вважаються такими, що володіють невисокою вибірковістю видалення сходів рослин. Використавши наведені вище дані, одержуємо значення коефіцієнта механічної вибірковості для борін з жорсткими зубами:
- для середньої борони ЗБЗС-1 Км = 2,4;
- для посівної борони ЗБП-0,6 Км = 2,9;
- для рай борінки ЗОР-0,7 Км = 2,5.
Як бачимо, це вкрай недостатній ступінь вибірковості, набагато нижчий від того рівня, якого вимагають сьогодні новітні технології вирощування цукрових буряків. Сучасні машини і знаряддя, які будуть наділені механічною вибірковістю, повинні мати коефіцієнт механічної вибірковості щонайменше краще і більше. На рівні, який задовольняє сільськогосподарське виробництво, за сьогоднішніми поняттями, міг би бути робочий орган із сталим .
Отже, нашим завданням є вишукування і дослідження агробіологічних та технічних передумов істотного посилення ефекту механічної вибірковості видалення сходів рослин та синтез знаряддя, наділеного даним ефектом.
2.2. Дослідження агробіологічних передумов механічної вибірковості
У зв'язку з тим, що основну боротьбу з бур'янами в посівах цукрових буряків слід проводити тоді, коли буряки вже зійшли, необхідно було знайти фізико-механічні відмінності між сходами буряків і розповсюджених бур'янів, завдяки яким можна забезпечити максимальне знищення бур'янів при мінімальному видаленні сходів буряків. Такою відмінністю може бути розвиток кореневої системи сходів рослин. Так, у фазі початку першої-другої пари справжніх листочків коренева система буряків сягає від 7 до 30 см у довжину, завдяки чому така рослина вважається добре укоріненою. А первинна коренева система курячого проса та лободи розвинута слабо, довжина коріння становить 0,8-2 см. Така рослина вважається слабо укоріненою. Для перевірки цієї гіпотези був проведений дослід по визначенню зусилля виривання із ґрунту сходів буряків і бур'янів - курячого проса і лободи. Дослід був проведений на сходах буряків у стадії першої-третьої пар листочків та сходах бур'янів у таких же фазах розвитку. Напрямок прикладення зусилля - паралельно поверхні ґрунту. Точка прикладання зусилля - стебло рослини на рівні поверхні ґрунту. Характер прикладання зусилля - статичний і динамічний. Величина виборки - по 150 сходів рослин буряків, курячого проса, лободи. Для проведення дослідів використали розроблені (Хелемендик М.М., Голій О.В.,
Сичук Л.В.) прилади, описані в 4.2.
Зусилля виривання сходів рослин при прикладанні динамічного навантаження визначаємо за формулою:
,
де m - маса вантажу маятника копра;
g - прискорення сили тяжіння, g=9,8 м/с2;
? - кут підйому маятника копра.
Характеристика сходів рослин і одержана величина зусилля їх виривання з ґрунту наведені в таблиці 2.1. та рис.2.1. Досліди по одержанню цих даних виконувались спільно з старшим науковим співробітником відділу механізації Волинського інституту АПВ Сичук Л.В.
Таблиця 2.1. Характеристика сходів рослин та зусилля їх виривання з ґрунту
Назва культуриСтадія розвитку рослинЗусилля
розриву коріння, НЗусилля виривання при статичному прикладанні, НПри динамічному прикладанні зусилляКут підйому вантажу, град.Зусилля, НЦукрові бурякиПерша-друга пара листків4,17,8494,4Куряче просоОдна-дві пари листків1,03,9282,7ЛободаДва-чотири листки0,82,9191,9
При статичному прикладанні середнє зусилля виривання сходів буряків у 2,03 більше від зусилля виривання сходів курячого проса і в 2,7 - лободи, а при динамічному прикладанні зусилля виривання сходів буряків у 1,64 рази більше від зусилля виривання курячого проса і в 2,29 - лободи (таблиця 2.1.). Отже, такі характеристики сходів буряків і бур'янів забезпечують добрі передумови створення знаряддя, яке може виривати сходи бур'янів і не видаляти сходи буряків. Проте середнє значення зусилля виривання сходів не дає повної картини відмінності між сходами різних культур. Необхідно знати щільність розподілу ймовірностей зусиль виривання.
Рис. 2.1. Залежність зусилля виривання сходів буряків та бур'янів в залежності від фази розвитку:
- довжина корінця рослини буряка, см.
Як видно з рис. 2.1 в фазі першої пари справжніх листочків рослина буряка є досить добре вкоріненою, для її видалення необхідно прикласти зусилля до 9Н, а щоб видалити рослину бур'яну необхідно прикласти зусилля до 5Н, так як довжина її кореневої системи є невеликою. Рослина буряка своїм корінням зв'язує частинки ґрунту навколо себе, тим самим створюючи зону підвищеної щільності. Коренева система рослини бур'яну подібної зони навколо себе не створює.
Щільність розподілу ймовірності зусилля виривання із землі сходів цукрових буряків, курячого проса і лободи наведена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Щільність розподілу ймовірності РF зусилля F виривання із ґрунту сходів:
лободи;
курячого проса;
цукрових буряків.
Області розподілу зусиль виривання для сходів різних бур'янів накладаються на певну зону області розподілу зусиль для буряків. Проте ця зона не є значною, і як видно з рисунка 2.2., не перевищує 15-20% кілько