Андрей Юрьевич Измайлов, академик РАН, д-р техн. наук, профессор, директор
109428; 1-й Институтский проезд, 5; Москва
Andrey Yu. Izmaylov, Full Member of RAS, DSc (Eng), Professor, Director
109428; 1st Institutskiy Proezd Str., 5; Moscow
Алексей Семенович Дорохов, академик РАН, д-р техн. наук, профессор РАН, заместитель директора
109428; 1-й Институтский проезд, 5; Москва
Aleksei S. Dorokhov, Full Member of RAS, DSc (Eng), Professor, Deputy Director
109428; 1st Institutskiy Proezd Str., 5; Moscow
Ильдар Раисович Рахимов, д-р техн. наук, профессор
кафедра «Тракторы, сельскохозяйственный машины и земледелие»
457103; ул. им. Ю.А. Гагарина, 13; Челябинская область; Троицк
Ildar R. Rakhimov, DSc (Eng), Professor
Department of Tractors, Agricultural Machinery, and Land Cultivation
457103; Imeni Yu.A. Gagarina Str., 13; Chelyabinsk Region; Troitsk
Николай Васильевич Алдошин, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник
лаборатория почвообрабатывающих и мелиоративных машин
109428; 1-й Институтский проезд, 5; Москва
Nikolay V. Aldoshin4, DSc (Eng), Professor, Chief Research Engineer
Laboratory of Soil-Handling and Reclamation Machines
109428; 1st Institutskiy Proezd Str., 5; Moscow
Денис Альбертович Ялалетдинов, канд. техн. наук, генеральный директор
456671; 14-й километр автодороги Челябинск-Новосибирск; Челябинская область; Красноармейский район
Denis A. Yalaletdinov, СSc (Eng), General Director
456671; 14th Kilometer of the Chelyabinsk-Novosibirsk Highway; Chelyabinsk Region; Krasnoarmeysky District
Многократное воздействие ходовых систем тяжелых машин в технологии возделывания сельскохозяйственных культур ведет к переуплотнению почвы и увеличению ее твердости, и как следствие – к увеличению тягового сопротивления. Можно ожидать, что использование сжатого воздуха в комбинации с классическими рабочими органами почвообрабатывающих машин позволит уменьшить трение почвы о рабочие органы машин, увеличить вспушиваемость обрабатываемого слоя и расширить зоны деформации обрабатываемых участков.
Цель исследований – разработать способ обработки почвы с подачей сжатого воздуха к рабочим органам почвообрабатывающих машин, обеспечивающий снижение тягового сопротивления и восстановление структуры почвы.
Сжатый воздух обеспечивает деформацию и рыхление почвы методом отрыва слоя почвы без его сжатия и смятия, после чего рабочие органы машин контактируют с уже разрыхленной средой. Для проверки теоретических предположений проведена обработка почвы с подачей сжатого воздуха машинно-тракторным агрегатом, состоящим из трактора, винтовой компрессорной установки КВ-5/10, чизельного орудия с разработанными рабочими органами и системы подачи пульсирующего сжатого воздуха. Экспериментально подтвердили эффективность применения сжатого воздуха при обработке почвы орудиями с чизельными рабочими органами и установленными наконечниками для подачи воздуха диаметром 3 и 5 мм: при давлении 0,9…1,1 МПа и частоте импульсов 10 Гц улучшается устойчивость хода чизельных рабочих органов по глубине обработки, повышается крошение почвы и увеличивается глубина и ширина зоны рыхления почвы на 30…90 %, при этом снижается тяговое сопротивление до 33 % и увеличивается производительность на 12…68 %. В дальнейшем необходимо обосновать технологические параметры, режимы работы и диаметр наконечника для различных видов обработки почвы и почвенно-климатических условий; можно интегрировать систему дифференцированного впрыска жидких удобрений и привод винтового блока компрессора от вала отбора мощности трактора.
Repeated impact of the running gear systems of heavy machines employed in agriculture leads to soil compaction and increased soil hardness, which consequently results in higher traction resistance. The use of compressed air in combination with traditional working tools of soil tillage machines is expected to reduce soil friction against the machine’s working tools, increase the looseness of the treated layer, and expand the deformation zones of the cultivated areas.
The research aims to develop a soil treatment method that supplies compressed air to the working tools of soil tillage machines, ensuring a reduction in traction resistance and the restoration of soil structure.
Compressed air induces soil deformation and loosening by detaching a soil layer without compressing or crushing it, after which the machine’s working tools contact the already loosened medium. To verify the theoretical assumptions, the authors performed soil treatment operations using a machine-tractor unit consisting of a tractor, a KV-5/10 screw compressor unit, a chisel cultivator with specially designed working tools, and a pulsating compressed air supply system. Experimental results confirmed the effectiveness of using compressed air in soil tillage operations by means of chisel working tools and air supply nozzles with diameters of 3 and 5 mm. At a pressure of 0.9 to 1.1 MPa and a pulse frequency of 10 Hz, the chisel working tools demonstrated improved stability as to the depth of operation; soil crushing increased, and the depth and width of the loosening zone expanded by 30 to 90 %. At the same time, traction resistance decreased by up to 33 %, and productivity increased by 12 to 68 %. Further research should focus on justifying technological parameters, operational modes, and nozzle diameters for various tillage operations and soil-climatic conditions. Additionally, it is possible to integrate a system for differential liquid fertilizer injection and a drive for the screw compressor unit from the tractor’s power take-off shaft.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.