Pages Navigation Menu
Submit scientific paper, scientific publications, International Research Journal | Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ЭЛ № ФС 77 - 80772, 16+

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.9.111.001

Download PDF ( ) Pages: 6-10 Issue: № 9 (111) Part 1 () Search in Google Scholar
Cite

Cite


Copy the reference manually or choose one of the links to import the data to Bibliography manager
Boykov V.M. et al. "AN ANALYSIS OF TECHNICAL MEANS FOR GRINDING CORN CROP RESIDUE". Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal (International Research Journal) № 9 (111) Part 1, (2021): 6. Wed. 29. Sep. 2021.
Boykov, V.M., & , Startsev S.V., & Pavlov, A.V., & Nesterov, E.S., & (2021). ANALIZ TEHNICHESKIH SREDSTV DLYA IZMELYCHENIYA POGHNIVNYH OSTATKOV KUKURUZY [AN ANALYSIS OF TECHNICAL MEANS FOR GRINDING CORN CROP RESIDUE]. Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal, № 9 (111) Part 1, 6-10. http://dx.doi.org/10.23670/IRJ.2021.9.111.001
Boykov V. M. AN ANALYSIS OF TECHNICAL MEANS FOR GRINDING CORN CROP RESIDUE / V. M. Boykov, Startsev S. V. , A. V. Pavlov и др. // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. — 2021. — № 9 (111) Part 1. — С. 6—10. doi: 10.23670/IRJ.2021.9.111.001

Import


AN ANALYSIS OF TECHNICAL MEANS FOR GRINDING CORN CROP RESIDUE

АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОЖНИВНЫХ ОСТАТКОВ КУКУРУЗЫ

Обзорная статья

Бойков В.М.1, Старцев С.В.2, *, Павлов А.В.3, Нестеров Е.С.4

1, 2, 3, 4 Саратовский госагроуниверситет им. Н.И. Вавилова, Саратов, Россия

* Корреспондирующий автор (kingofscience[at]yandex.ru)

Аннотация

За последние 20 лет площади возделывания кукурузы выросли на 290%. Производство кукурузы на зерно связано с образованием большого количества биологической массы, которая после уборки урожая остаётся в поле в виде надземной сухой массы растения и подземной мощной корневой системы. Количество растительных остатков на гектаре после уборки кукурузы на зерно достигает 10-15 тонн. Для подготовки такого поля к дальнейшей эксплуатации необходимо подготовить пожнивные остатки кукурузы к процессу деструкции. Рассмотрены технические средства механической обработки пожнивно-корневых остатков кукурузы отечественного и импортного производства с анализом конструктивных особенностей рабочих органов.

Ключевые слова: кукуруза, стерня, измельчитель, барабан, нож.

AN ANALYSIS OF TECHNICAL MEANS FOR GRINDING CORN CROP RESIDUE

Review article

Boykov V.M.1, Startsev S.V.2, *, Pavlov A.V.3, Nesterov E.S.4

1, 2, 3, 4 Saratov State Agrarian University, Saratov, Russia

* Corresponding author (kingofscience[at]yandex.ru)

Abstract

Over the past 20 years, the area of corn cultivation has grown by 290%. The production of corn for grain is associated with the formation of a large amount of biological mass, which after harvesting remains in the field in the form of an aboveground dry mass of the plant and a powerful underground root system. The amount of plant residues per hectare after harvesting corn for grain reaches 10-15 tons. To prepare such a field for further operation, it is necessary to prepare the crop residues of corn for the destruction process. The current study examines technical means of mechanical processing of crop-root residues of corn of domestic and imported production with the analysis of the design features of the working elements.

Keywords: corn, stubble, chopper, cylinder, blade.

Введение

Площади возделывания кукурузы в Российской Федерации с 2001 по 2019г выросли на 290,5% [1]. Лидером по посевам кукурузы является Краснодарский край 509,0 тыс.га (19,6% общей площади), Саратовская область (116,0 тыс. га, 4,5%) занимает 7 место в списке 20-ти регионов по производству этой культуры. Средняя урожайность кукурузы на зерно в России в 2019 году составила 57,5 ц/га [1].

Производство кукурузы на зерно связано с образованием большого количества биологической массы, которая после уборки урожая остаётся в поле в виде надземной сухой массы растения: стебля, листьев стебля, метелки, листьев обертки початка, измельченной одревесневшей части початка, стерни из высокого твердого стержня и подземной массы – мощной мочковатой многоярусной корневой системы. Количество растительных остатков на гектаре после уборки кукурузы на зерно, может достигать 10-15 тонн [2]. Все это с одной стороны мешает проведению последующих работ, но с другой стороны может служить источником обогащения почвы органическим веществом. Остатки кукурузы содержат: до 51% азота, 34% оксида фосфора и 98% оксида калия [3]. Для подготовки такого поля к дальнейшей эксплуатации и получению следующего урожая необходимо правильно подготовить пожнивные остатки кукурузы к процессу деструкции.

Чтобы процесс разложения пожнивных растительных остатков проходил успешно, необходимо обеспечить их взаимодействие с почвенными микроорганизмами – грибами и бактериями [4]. Для этого надо предварительно частично измельчить остатки, нарушив их защитный поверхностный слой, а затем смешать с почвенным слоем. При этом глубина заделки должна быть небольшой (8–10 см. [14]), так как процесс переработки растительных остатков лучше всего происходит в верхнем слое почвы, на глубине до 5 см. [4].

Заделка остатков должна быть начата осенью, сразу после уборки кукурузы. Такая заделка позволяет почти полностью завершить процесс минерализации растительных остатков до начала весенних полевых работ. К тому же, чем больше времени пожнивные остатки находятся на поверхности поля, тем меньше полезных элементов в них остаётся [3], [4].

Помимо пополнения почвы питательными элементами растительные остатки поддерживают температурный режим и сохраняют достаточный уровень влажности в почвах, выполняя функции мульчирующего слоя, улучшают структуру почвы, её воздухо- и водопроницаемость.

При классической отвальной технологии все растительные остатки в том виде, в котором они остаются на поверхности поля, запахиваются на дно борозды в глубину ниже 22-24 см, это затрудняет их быстрое разложение [4].

В настоящий период возникает актуальная задача разработки такой технологии обработки почвы и орудия её выполняющего, когда необходимо не спрятать растительные остатки поглубже, а перемешать их с верхним слоем, чтобы способствовать максимально быстрому их разложению.

Цель исследований

Провести обзор существующего комплекса технических средств механической обработки пожнивно-корневых остатков кукурузы отечественного и импортного производства, путем анализа конструктивных особенностей рабочих органов для определения направления разработки почвообрабатывающего орудия с улучшенными технологическими показателями.

Методика исследований

Исследования проводились путем анализа конструкций, технических характеристик, параметров и показателей работы почвообрабатывающих машин, применяемых в качестве деформаторов послеуборочных пожнивных остатков высокостебельных сельскохозяйственных культур.

Результаты исследования

Чтобы заделать в почву, оставшуюся на поле после уборки биологическую массу кукурузы, существуют разные способы. Один из них предусматривает предварительную подготовку пожнивных остатков перед тем, как её заделать в почву. Способ заключается в измельчении стерни и лежащих на поверхности поля стеблей кукурузы. Для этой цели применяют орудия, называемые ножевыми роллерами, катками-измельчителями (рисунок 1) [5], [6], [15]. Орудие представляет собой рамную конструкцию с набором стальных барабанов. Барабаны можно заполнять водой для увеличения массы. На каждом барабане по периметру устанавливаются ножи с закаленной режущей кромкой. При движении агрегата на скорости до 18 км/ч, происходит заваливание, деформирование и измельчение послеуборочных пожнивных остатков. Такая конструкция применяется в измельчителях РН-8, MaxiCut, ИПО-4,5, ПТ-6 и КЗК-6-04 [5], [6], [8], [9].

 

29-09-2021 15-21-00

Рис. 1 – Измельчители растительных остатков:

а – роллер РН-8; б –роллер MaxiСut

 

С целью интенсификации процесса резания пожнивных остатков ножи на поверхности барабана имеют различное расположение (рисунок 2). Наряду с прямым, фронтальным к направлению движения агрегата, расположением ножей (Рисунок 2,а) применяют винтовое расположение ножей на барабане (Рисунок 2,б). Для создания угла резания, ножи располагают клиновидно с вершиной в направлении вращения барабана (Рисунок 2,в). Также возможно расположение коротких ножей в шахматном порядке на поверхности барабана (Рисунок 2,г).

 

29-09-2021 15-21-45

Рис. 2 – Форма барабана катка-измельчителя:

а – с прямыми ножами; б – с винтовыми ножами; в – с клиновидными ножами;
г – с шахматным расположением прямых ножей

 

Роллеры или катки-измельчители в большинстве агрегатируются в прицепном варианте с тракторами мощностью 55-60 кВт, имеют ширину захвата 6-8 м, три-четыре барабана диаметром 470-540 мм, при скорости 9-12 км/ч работают с производительностью 4,2-7,2 га/ч.

 При увеличении ширины захвата катка-измельчителя растительных остатков происходит наращивание количества барабанов или их длины, что отражается на качестве работы, копировании рельефа поля. Для улучшения технологических показателей барабаны изготавливают малой длины (Рисунок 3) с многорядным расположением их по фронту орудия [10]. Причем ножи могут располагаться прямолинейно и по винтовой линии, с возможностью шагового изменения угла атаки барабана. К примеру, на измельчителе пожнивных остатков Chop Worker устанавливается 16 барабанов в два ряда.

29-09-2021 15-21-58

Рис. 3 – Измельчитель пожнивных остатков Chop Worker

 

Другим способом обработки полей с пожнивными остатками кукурузы осуществляют орудиями, включающими дисковые рабочие органы. На таком принципе основан агрегат БОРС-9 (рисунок 4). В конструкции применена ромбовидная система дисков, работающая по принципу гибкого цепного вала. Цельнолитой диск массой 11 кг с острой режущей частью измельчает растительные остатки кукурузы, перемешивает их с почвой с заделкой в почву на 2-3 см [11], [14]. При ширине захвата 9,2 м и скоростях движения 10-15 км/ч, производительность агрегата составляет 9-13,5 га/ч.

29-09-2021 15-25-01

Рис. 4 – Агрегат дисковый БОРС-9

 

Дисковый рабочий орган устанавливается на дисковых боронах, дискаторах, мульчировщиках. В конструкциях этих орудий применяется двух следовая схема установки дисковых батарей для лучшего разрушения корневой системы и измельчения пожнивных остатков кукурузы [12] (Рисунок 5).

29-09-2021 15-25-16

Рис. 5 – Дисковая борона True-Tandem фирмы Case IH

 

Послеуборочная доработка пожнивных остатков кукурузы возможна орудиями с активным приводом рабочих органов. На рисунке 6 представлен мульчировщик-измельчитель Tornado 280 от фирмы Gaspardo. Навесные орудия с шириной захвата от 2,8 до 6,2 м позволяют измельчать пожнивные остатки кукурузы с толщиной стебля до 6 см [13].

29-09-2021 15-25-51

Рис. 6 – Мульчировщик-измельчитель Tornado 280

 

Заключение

От системы обработки почвы в большой мере зависит почвенное плодородие. При заделке растительных остатков в верхний слой почвы при свободном доступе кислорода происходит их разложение, в результате улучшается структура почвы, повышается содержание органического вещества в обрабатываемом слое. В результате анализа комплекса машин установлено, что для заделки пожнивных остатков высокостебельных сельскохозяйственных культур, особенно с высокой степенью волокнистости стебля, существует комплекс технических средств с пассивными и активными рабочими органами. Орудия производятся как отечественными, так и зарубежными предприятиями. Измельченная биологическая масса пожнивных остатков перемешивается с почвой на глубину до 10 см. Растительные остатки после уборки кукурузы на зерно, не полностью заделанные в почву, не разлагаются к началу весенних почвообрабатывающих полевых работ и являются помехой при выполнении предпосевных работ. Для разработки машин, позволяющих выполнять технологию обработки почвы с заделкой незерновой части урожая после уборки кукурузы, эффективнее использовать пассивные органы с криволинейной геометрией рабочей поверхности.

Конфликт интересов

Не указан.

Conflict of Interest

None declared.

Список литературы / References

  1. Кукуруза: площади, сборы и урожайность в 2001-2019 гг. [Электронный ресурс]. URL: https://ab-centre.ru/news/kukuruza-ploschadi-sbory-i-urozhaynost-v-2001-2019-gg (дата обращения: 12.06.2021)
  2. Кальций и пожнивные остатки кукурузы. [Электронный ресурс]. URL: https://zen.yandex.ru/media/ id/5db17f1a06cc4600b034eb59/kalcii-i-pojnivnye-ostatki-kukuruzy5f631c851ccbe 428a60b5a14 (дата обращения: 12.06.2021)
  3. Значение послежнивных остатков для будущих урожаев. [Электронный ресурс].URL: https://agrostory.com/info-centre/agronomists/znachenie-poslezhnivnykh-ostatkov-dlya-budushchikh-urozhaev/ (дата обращения: 12.06.2021)
  4. Кукурузная солома в почвенном «меню». [Электронный ресурс]. URL: https://agriculture.by/articles/rastenievodstvo/kukuruznaja-soloma-v-pochvennom-menju (дата обращения: 12.06.2021)
  5. Роллер ножевой РН-8. [Электронный ресурс]. URL: https://szr-market.ru/2019/06/04/роллер-ножевой-рн-8/ (дата обращения: 12.06.2021)
  6. Роллер MaxiСut. [Электронный ресурс]. URL: https://agrotime63.ru/texnika/dal-bo/nozhevoj-roller/ (дата обращения: 12.06.2021)
  7. Измельчитель пожнивных остатков ИПО-4,5 «Ураган». [Электронный ресурс]. URL: https://agtz.ru/technique/soil-processing-tools/tilling-machines/izmelchitel-pozhnivnykh-ostatkov-ipo-4-5-uragan/ (дата обращения: 12.06.2021)
  8. Каток измельчитель растительных остатков КЗК-6-04. [Электронный ресурс]. URL: https://stavropol.flagma.ru/katok-izmelchitel-rastitelnyh-ostatkov-kzk-o4097863.html (дата обращения: 12.06.2021)
  9. Измельчитель пожнивных остатков прицепной ПТ-6 шахматный. [Электронный ресурс]. URL: https://bekveld.ru/p366334034-izmelchitel-pozhnivnyh-ostatkov.html (дата обращения: 12.06.2021)
  10. Измельчитель пожнивных остатков Chop Worker.[Электронный ресурс].URL: https://agro-sells.com/uk/aleksandriya/search/tehnika/ posleubor-obrabotka/raznaya-obrab/izmelchitel-pozhnivnyh-ostatkov-chop-worker-33654.html (дата обращения: 12.06.2021)
  11. Агрегат дисковый (лущильник) БОРС-9. [Электронный ресурс]. URL: http://szr-market.ru/2019/04/24/агрегат-для-измельчения-грубостебел/ (дата обращения: 12.06.2021)
  12. Тандемные дисковые бороны True Tandem. [Электронный ресурс]. URL: https://www.caseih.com/apac/ru-ru/products/tillage/true-tandem-disk-harrows (дата обращения: 12.06.2021)
  13. Gaspardo Tornado 280 Мульчировщик измельчитель пожнивных остатков. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mirtech.ru/catalog/izmelchiteli-rastitelnykh-ostatkov (дата обращения: 12.06.2021)
  14. СТО АИСТ 4.1-2004. Метод определения степени и глубины заделки стерни. Машины и орудия для глубокой обработки почвы.
  15. Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства. Система технологий.М.:ГНУ Информагротех, 2000.-517 с.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Kukuruza: ploshhadi, sbory i urozhajjnost’ v 2001-2019 gg. [Corn: area, harvest and yield in 2001-2019] [Electronic resource]. URL: https://ab-centre.ru/news/kukuruza-ploschadi-sbory-i-urozhaynost-v-2001-2019-gg (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  2. Kal’cijj i pozhnivnye ostatki kukuruzy [Calcium and corn crop residues] [Electronic resource]. URL: https://zen.yandex.ru/media/id/5db17f1a06cc4600b034eb59/kalcii-i-pojnivnye-ostatki-kukuruzy5f631c851ccbe 428a60b5a14 (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  3. Znachenie poslezhnivnykh ostatkov dlja budushhikh urozhaev [The value of post-harvest residues for future crops] [Electronic resource].URL: https://agrostory.com/info-centre/agronomists/znachenie-poslezhnivnykh-ostatkov-dlya-budushchikh-urozhaev/ (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  4. Kukuruznaja soloma v pochvennom «menju» [Corn straw in the soil “menu”] [Electronic resource]. URL: https://agriculture.by/articles/rastenievodstvo/kukuruznaja-soloma-v-pochvennom-menju (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  5. Roller nozhevojj RN-8 [Knife roller RN-8] [Electronic resource]. URL: https://szr-market.ru/2019/06/04/роллер-ножевой-рн-8/ (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  6. Roller MaxiCut. [Electronic resource]. URL: https://agrotime63.ru/texnika/dal-bo/nozhevoj-roller/ (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  7. Izmel’chitel’ pozhnivnykh ostatkov IPO-4,5 «Uragan» [Shredder of crop residues IPO-4,5 “Uragan”] [Electronic resource]. URL: https://agtz.ru/technique/soil-processing-tools/tilling-machines/izmelchitel-pozhnivnykh-ostatkov-ipo-4-5-uragan/ (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  8. Katok izmel’chitel’ rastitel’nykh ostatkov KZK-6-04 [Roller shredder of plant residues KZK-6-04] [Electronic resource]. URL: https://stavropol.flagma.ru/katok-izmelchitel-rastitelnyh-ostatkov-kzk-o4097863.html (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  9. Izmel’chitel’ pozhnivnykh ostatkov pricepnojj PT-6 shakhmatnyjj [Chopper of crop residues trailed PT-6 chess] [Electronic resource]. URL: https://bekveld.ru/p366334034-izmelchitel-pozhnivnyh-ostatkov.html (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  10. Izmel’chitel’ pozhnivnykh ostatkov Chop Worker [Chopper of crop residues Chop Worker] [Electronic resource].URL: https://agro-sells.com/uk/aleksandriya/search/tehnika/posleubor-obrabotka/raznaya-obrab/izmelchitel-pozhnivnyh-ostatkov-chop-worker-33654.html (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  11. Agregat diskovyjj (lushhil’nik) BORS-9 [Disk unit (husker) BORS-9] [Electronic resource]. URL: http://szr-market.ru/2019/04/24/агрегат-для-измельчения-грубостебел/ [in Russian]
  12. Tandemnye diskovye borony True Tandem [Tandem disc harrows True Tandem] [Electronic resource]. URL:https://www.caseih.com/apac/ru-ru/products/tillage/true-tandem-disk-harrows [in Russian]
  13. Gaspardo Tornado 280 Mul’chirovshhik izmel’chitel’ pozhnivnykh ostatkov [Gaspardo Tornado 280 Mulcher shredder of crop residues] [Electronic resource]. URL: https://www.mirtech.ru/catalog/izmelchiteli-rastitelnykh-ostatkov (accessed: 12.06.2021) [in Russian]
  14. STO AIST (Agricultural Machinery and Technology Testers Association Standards) 4.1-2004. Metod opredelenija stepeni i glubiny zadelki sterni. Mashiny i orudija dlja glubokojj obrabotki pochvy [Method for determining the degree and depth of stubble embedding. Machines and tools for deep tillage] [in Russian]
  15. Federal’nyjj registr tekhnologijj proizvodstva produkcii rastenievodstva [Federal Register of Crop Production Technologies. The technology system].Moscow: GNU Informagrotech, 2000. – 517 p. [in Russian]

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.