Плуг
Плуг — сельскохозяйственное орудие основной обработки почвы, выполняющее подрезание и перемещение почвенного пласта, а в отвальных конструкциях — его оборот, обеспечивая формирование агротехнически оптимального пахотного слоя.
Классификация плугов
По конструкции корпусов плуга подразделяются на:
- лемешные;
- дисковые;
- чизельные
- ротационные.
Лемешные плуги наиболее распространённые и являются древнейшими орудиями обработки почвы. Дисковые плуги используют для вспашки тяжёлых, пересохших или переувлажненных почв и при лесовосстановительных работах. Ротационные и комбинированные — в зависимости от условий и требований агротехники. Чизельные плуги, как и безотвальные плуги, относятся к плугам условно, так как в их работе отсутствует главный признак вспашки — оборот пласта; правильно называть их глубокорыхлители.
Лемешные плуги классифицируют по виду тяги на:
- конные;
- канатные;
- тракторные.
Основными плугами, используемые в настоящее время являются плуги на тракторной тяге. Плуги на конной тяге используются очень редко на небольших участках, где невозможна вспашка тракторными плугами. Плуги на канатной тяге используются там, где работа тракторов затруднена, например, в горной местности или при обработке заболоченных земель.
По назначению плугу делятся на:
- общего назначения;
- специальные (кустарниково-болотные, плантажные, садовые, виноградниковые, лесные и ярусные).
Лемешные плуги общего назначения маркируют буквами ПЛН (навесные) или ПЛП (полунавесные) и цифрами. Первая цифра обозначает число корпусов, вторая ширину захвата одного корпуса в сантиметрах, например, ПЛН 5-35.
По способу соединения с трактором плуги делятся на:
- навесные (ПЛН);
- полунавесные (ПЛП);
- прицепные (ПЛ).
Навесные плуги просты по устройству и обладают меньшей массой, при их работе требуется небольшая поворотная полоса, однако в транспортном положении они оказывают на трактор больший опрокидывающей момент. Прицепные плуги, которые обычно производятся с тремя колёсами и прицепом, обеспечивают большую устойчивость хода и высокие показатели качества вспашки в условиях, где плугами других типов сделать это трудно. Современные прицепные плуги это плуги специального назначения. Полуприцепные плуги занимают промежуточное положение.
По числу основных рабочих органов плужных корпусов на одно-, двух-, трёхкорпусные и т. д. В период СССР выпускались плуги, оснащенные от одного до девяти корпусами, лущильники — до десяти.
По характеру выполнения работы (технологическому процессу) на плуги для:
- свально-развальной вспашки;
- гладкой вспашки, выполненные по:
- традиционным конструктивным схемам (оборотные, балансирные, клавишные, поворотные и т. п.);
- принципиально новым конструктивным схемам (линейной, фронтальной и комбинированной).
По конструкции рамы плуги бывают с постоянной или регулируемой шириной захвата. Последние снабжены шарнирной рамой и механизмом изменения ширины захвата.
Семейства плугов объединяют плуги одинакового назначения с высокой степенью унификации сборочных единиц и деталей. Семейство унифицированных плугов — это плуги общего назначения со сменными корпусами. Семейство плугов для каменистых почв включает плуги с корпусами, оснащёнными автоматическими предохранительными механизмами. Семейство оборотных плугов оснащено право- и левооборачивающими корпусами. Семейство ярусных плугов предназначено для малоплодородных почв с целью повышения их плодородия.
Общее устройство
Наибольшее распространение получили навесные плуги общего назначения.
Схема навесного тракторного плуга общего назначения:
1 — корпус; 2 — предплужник; 3 — подвеска; 4 — опорное колесо; 5 — механизм регулирования опорного колеса; 6 — рама; 7 — нож.
Конструктивные элементы плуга (рис.) подразделяют на:
- рабочие органы: корпус 1, предплужники 2 и ножи 7;
- вспомогательные (служебные) органы: рама 6, опорное колесо 4 и механизм его регулирования 5, подвеска 3.
Все рабочие и вспомогательные органы смонтированы на раме плуга, составленной из продольных брусьев (грядилей), поперечных распорок и балки жёсткости.
Плуги общего назначения рассчитаны на глубину вспашки от 20 до 27 см, иногда до 30 см.
Рабочий процесс плуга заключается в срезании предплужником верхней задернённой части пласта, переворачивании и укладывании этой части на дно открытой борозды. Основной корпус плуга отрезает пласт со стороны дна борозды, а также, разрыхлив и в какой-то мере обернув на своей рабочей поверхности, укладывает его на задернённую часть, ранее уложенную предплужником. Чтобы обеспечить ровную стенку борозды перед задним корпусом плуга, устанавливают нож.
Плужный корпус
Лемешно-отвальный плужный корпус:
I — лемех; II — полевая доска; III — стойка; IV — отвал; 1 — носок лемеха; 2 — лезвие; 3 — пятка; 4, 6 и 8 — соответственно бороздовой, верхний и полевой обрезы; 5 — крыло; 7 — грудь отвала.
Лемешно-отвальный корпус — основной рабочий орган лемешного плуга и лущильника.
Составные части корпуса подразделяются на:
- рабочие — лемех и отвал;
- вспомогательные (служебные) — полевая доска и стойка.
Лемех и отвал образуют рабочую поверхность корпуса, которая ограничена со стороны невспаханного поля полевым обрезом 8, со стороны вспаханного поля (борозды) — бороздным обрезом 4, сверху — верхним обрезом 6 (рис.)
Корпус плуга характеризуется шириной захвата b, глубиной обработки а, углами установки лемеха к дну α и стенке γ борозды, а также формой рабочей поверхности. Плуги общего назначения снабжены стандартными корпусами с шириной захвата 25, 30, 35 и 40 см, специальные — с шириной захвата 45, 50, 60, 75 и 100 см.
В процессе работы пласт не должен обратно падать в борозду после прохода плуга. Это возможно, если b/а = К = 1,27, то есть фактическая глубина вспашки и угол θ наклона пласта не превышают предельно допустимые значения:
Выбирая глубину обработки, необходимо соблюдать условие К > 1,27. Для плугов общего назначения с культурными и полувинтовыми отвалами рекомендуется принимать К = 1,3-1,8, с винтовыми — 1,75-2,3, для кустарниково-болотных — К = 2-3. При вспашке с предплужником сечение основного пласта Г-образной формы, угол θ наклона уменьшается, поэтому предельное значение К можно уменьшить до 1,0-1,1, то есть пахать глубже, чем без предплужника. При глубокой вспашке с использованием плантажных плугов срезание верхней части пласта происходит специальным корпусом-предплужником, который сбрасывает срезанную часть на дно борозды, а оставшаяся часть поднимается и оборачивается основным корпусом. Поэтому для плантажных плугов можно принимать К = 0,83-0,9.
Чтобы исключить засыпание борозд и обеспечить хороший оборот почвы, при обработке участков, расположенных на склонах свыше 5°, вспашку проводят, отваливая пласты под уклон.
Лемех
Назначение и принцип работы
Виды лемехов:
I — трапецеидальный; II — долотообразный; III — зубчатый; IV — с выдвижным долотом; 1 — пятка; 2 — носок; 3 — лезвие; 4 — магазин; 5 — зуб; 6 — долото.
Лемех — это рабочий элемент плуга, отвечающий за подрезание почвенного пласта снизу и его передачу на отвал.
В процессе эксплуатации деталь подвергается экстремальным нагрузкам. Постоянное давление почвы приводит к естественному износу: лемех теряет форму и затупляется. Это критично, так как затупление лезвия влечет за собой:
- Нарушение технологии вспашки.
- Значительный рост тягового сопротивления плуга.
- Увеличение расхода топлива.
Классификация лемехов по геометрической форме
Выбор формы лемеха зависит от типа почвы и условий работы. Основные типы включают:
1. Трапецеидальные (тип I на рис.)
- Особенности. Просты в производстве, формируют идеально ровное дно борозды.
- Минусы. Хуже заглубляются и изнашиваются быстрее других типов.
- Применение. Предплужники и корпуса для обработки легких почв.
- Обслуживание. Имеют «магазин» (запас металла) на тыльной стороне для последующей оттяжки.
2. Долотообразные (тип II на рис.)
- Особенности. Оснащены удлинённым носком-долотом, который отогнут вниз на 10 мм («забор глубины») и в сторону поля на 5 мм («забор ширины»).
- Преимущества. Лучшее заглубление на тяжелых почвах и стабильная глубина вспашки.
- Применение. Тяжелые почвы. Также имеют запас металла для восстановления.
3. Зубчатые (тип III на рис.)
- Принцип. Прерывистое лезвие не только режет, но и отрывает пласт.
- Эффективность. Сопротивление почвы на разрыв меньше, чем на резание, что снижает общее тяговое сопротивление корпуса.
- Применение. Преимущественно пересохшие, твердые почвы.
4. С выдвижным долотом (тип IV на рис.)
- Конструкция. Долото крепится к стойке и выступает за лезвие на 20–30 мм.
- Преимущества. По мере износа долото просто выдвигают вперед.
- Применение. Экстремальные условия — каменистые почвы, раскорчевка участков.
Лемех:
V — вырезной; VI — треугольный.
Специальные и модифицированные формы:
- Усиленные лемеха с щекой: Имеют приваренную снизу к носку пластину. Используются при большой глубине вспашки на каменистых участках.
- Вырезные (тип V на рис.): Предназначены для почвоуглубительных корпусов.
- Треугольные (тип VI на рис.): Применяются в специальных плугах, рыхлителях и картофелекопателях, где требуется повышенное давление на отрезаемый пласт.
Обслуживание и восстановление
Самозатачивающийся лемех.
V — вырезной; VI — треугольный.
Для продления срока службы лемеха используют запас металла на его тыльной стороне (магазин).
Оттяжка. Металл из магазина перераспределяется к лезвию ударами молота.
Заточка. Производится с верхней стороны до достижения толщины лезвия 0,5–1 мм. Одного магазина хватает на 3–4 цикла оттяжки.
Самозатачивающиеся лемеха
Позволяют избежать трудоемкой оттяжки. Технология реализуется двумя способами:
- Наплавка. На тыльную сторону наносится слой износостойкого сплава (сормайта) толщиной 1,4–2 мм. Верхний мягкий слой стирается быстрее, постоянно обнажая острый твердый сплав. Служат в 10–12 раз дольше обычных.
- Двухслойная сталь. Нижний слой — высоколегированная сталь, верхний — мягкая. Эффект самозатачивания аналогичен наплавке.
- Ограничение. Плохо работают на почвах, засоренных камнями.
Лемеха разового пользования
Изготавливаются из тонкого (8–10 мм), но крайне прочного материала. Работают до полного износа без промежуточного ремонта.
Существуют также и другие конструкции: со сменным носком, оборотные и специальные модификации.
Отвал
Отвал — основной рабочий элемент корпуса плуга. Его главная задача — оборот пласта и его частичное крошение. Именно геометрическая форма отвала определяет тип рабочей поверхности плуга.
Отвал отрезает пласт почвы от стенки борозды, деформирует его, сдвигает в сторону и оборачивает верхним слоем вниз. Под давлением скользящего по его поверхности почвенного пласта отвал изнашивается, а крыло отвала испытывает большой изгибающий момент. Кроме того, отвал может подвергаться ударам встречающихся камней, корней, древесных остатков.
Отвалы изготовляют из трёхслойной или мягкой стали. Рабочую поверхность цементируют на глубину 1,5-2,2 мм или делают двух- и трёхслойной для повышения твёрдости и износостойкости. Грудь отвала изнашивается быстрее, чем крыло, поэтому для корпусов, работающих в тяжёлых условиях, её делают сменной.
Для снижения силы трения почвы и облегчения скольжение пласта рабочую поверхность отвала полируют. На ней не должно быть трещин, вмятин, заусенцев, коррозийных участков, так как в таких местах происходит залипание почвой, тем самым нарушается процесс вспашки и увеличивается тяговое сопротивление плуга.
Лемех и отвал крепят к стойке болтами с потайными головками, которые не должны выступать над поверхностью; утопание головок допускается до 1 мм. Отвал должен плотно прилегать к лемеху по линии стыка без выступа над поверхностью лемеха. Допускаются зазор между ними не более 1 мм, а лемех может выступать над отвалом не более 2 мм.
Полевая доска
Полевая доска препятствует смещению плуга в сторону, обеспечивает устойчивый ход корпуса, предохраняет стойку от истирания и разгружает её от изгибающего момента, возникающего под действием бокового давления пласта почвы. При смятии стенки борозды реакция почвы уравновешивает боковое давление пласта, вызванное несимметричностью корпуса плуга. Полевой доской корпус опирается на стенку борозды, поэтому полевая доска испытывает большие усилия и изнашивается, особенно у заднего корпуса. Полевую доску крепят к стойке с тыльной стороны под углом 2-3° к стенке борозды. Иногда у заднего корпуса устанавливают удлинённую полевую доску или к концу доски устанавливают сменную пятку.
Корпуса кустарниково-болотных и плантажных плугов, испытывающие особенно большие усилия, оснащают широкой полевой доской или устанавливают уширитель выше полевой доски. Она может оснащаться сменной пяткой из отбеленного чугуна. По мере изнашивания пятку опускают.
Стойка
Стойка — это несущий элемент, на котором смонтированы все остальные части плужного корпуса. Стойки корпусов могут быть литыми, штампованными или сварно-штампованными, в нижних частях которых расположено седло (башмак). В конструкции современных плугов предусмотрена возможность комплектовании стоек различными корпусами, при этом заменяют только башмаки с собранными лемехами, отвалами и полевыми досками.
Штампованные стойки большинства плугов имеют плоскую или круглую форму. Последние более просты в изготовлении, но более требовательны к качеству металла и его термо-обработке. Круглые стойки позволяют устанавливать на одной и той же раме плуга корпуса с разной шириной захвата.
Стойки бывают высокие и низкие. Высокие стойки применяются на плугах с плоской рамой (плуг общего назначения), низкие — на плугах с крючковой рамой, например, на плугах для каменистых почв или плантажных плугах.
Разновидности плужных корпусов
Конструкция плужного корпуса определяет качество обработки почвы. Выбор конкретного типа зависит от состава грунта, состояния поля и целей земледелия.
Виды лемешно-отвальных плужных корпусов:
I — культурный; II — полувинтовой; III — винтовой; IV г-винтовой с углоснимом; V — для ромбической вспашки; VI — с почвоуглубителем; VII — вырезной; VIII — комбинированный; 1, 11 и 15 — нижний, боковой и верхний лемеха; 2 — отвал; 3 — стойка; 4 — удлинительное перо; 5-полевая доска; 6 — пятка полевой доски; 7 и 9 — дисковый и вертикальный (типа «акулий плавник») ножи; 8 — углосним; 10 — долото; 12 — почвоуглубитель; 13 — распорка; 14 — щиток; 16 — вал; 17 — корпус ротора; 18 — лопатки; 19 — ротор.
Традиционно выделяют четыре основные группы отвальных корпусов. В России наиболее применимы первые три:
Культурный корпус (на рис. цифра I) хорошо крошит, но относительно плохо оборачивает пласт, и поэтому его применяют в сочетании с предплужниками для обработки старопахотных (культурных) почв. Считается наиболее часто используемой разновидностью плужного корпуса. Выпускаются для работы на скоростях до 7; 7-9 и 9-12 км/ч. Допустимая рабочая скорость указывается в технической документации плуга.
Полувинтовой корпус (на рис. цифра II) лучше, чем культурный, оборачивает, но хуже рыхлит пласт. Его используют на кустарниково-болотных плугах для обработки осушенных торфяных и болотистых минеральных почв, а также на усиленных плугах общего назначения для обработки слабозадернённых старопахотных тяжёлых почв, а также сильно задернённых и целинных почв. Для улучшения оборота (доваливание) пласта, корпус снабжают регулируемым пером 4.
Винтовой корпус (на рис. цифра III) хорошо оборачивает пласт. Так как при рыхлении и разрыве пласта затрудняется и ухудшается его оборачивание, то рыхлящая способность винтового корпуса минимальна. Такие условия обработки создают наилучшие условия для разложения пожнивных остатков и дернины. Предназначены для обработки связных сильно задернённых почв: целин, залежей, лугов, пастбищ, осушенных торфяников и т. п. Применяются в сочетании с дисковыми ножами.
Иногда культурные, полувинтовые, винтовые и цилиндрические корпуса объединят в одну группу отвальных корпусов. Цилиндрические корпуса в России не нашли своего применения.
Винтовой корпус с долотом (накладным носком или накладным долотом), углоснимом и вертикальным ножом (на рис. цифра IV) предназначен для вспашки задернённых тяжёлых глинистых и суглинистых почв, засорённых камнями. Заострённый передний конец долота 10, выступая вперед за лезвие лемеха на 20-40 мм, выполняет роль носка лемеха и лома при встрече с камнями. Такая конструкция обеспечивает хорошее заглубление корпуса в почву. Вертикальный нож 9 образует ровную стенку борозды и улучшает способность плужного корпуса заглубляться (по сравнению с дисковым). Углосним 8 обеспечивает увеличение угла оборота пласта и большую заделку дернины. Изношенное долото заменяют новым.
Корпус для ромбической вспашки (на рис. цифра V) снабжён двумя лемехами: нижним 1, как у традиционного корпуса, и боковым 11. Благодаря боковому лемеху образуется наклонная стенка борозды, обеспечивающая большее пространство для прохода работающих в борозде колёс трактора и меньшие потери на их перекатывание. Снижение удельного сопротивления корпусов может давать до 20% экономии топлива и повышать производительность. Однако эффект уменьшения энергоемкости вспашки отмечается только при значительной глубине обработки и небольшой скорости (до 8 км/ч). Такие корпуса часто используются на плугах зарубежных марок.
Корпус с почвоуглубителем (на рис. цифра VI) используется для отвальной вспашки подзолистых, каштановых почв и маломощных чернозёмов с одновременным углублением пахотного слоя на 6-15 см без выноса подзолистого горизонта на поверхность и перемешивания его с плодородным слоем. Почвоуглубитель 12 имеет вид стрельчатой рыхлительной лапы, устанавливается позади корпуса и ниже лемеха, рыхлит дно вскрытой корпусом борозды, что исключает перемешивание пахотного слоя с подпахотным. Отверстия в стойке позволяют переставлять лапу по высоте и изменять глубину рыхления. Ширина захвата почвоуглубительных лап составляет 26 или 30 см. Их используют с корпусами шириной захвата соответственно 30 и 35 см. Корпуса с почвоуглубителями устанавливают на плугах общего назначения или специальных.
Вырезной корпус (на рис. цифра VII) предназначен для отвальной вспашки подзолистых почв с неглубоким пахотным горизонтом и одновременного углубления пахотного горизонта на 4-5 см. Корпус снабжён двумя лемехами 1 и 15, которые разделяют пласт на две части. Нижняя подзолистая часть пласта почвы, подрезанная лемехом 1, поднимается по нему, проходит в вырез между лемехами 1 и 15 и, падая на дно борозды без оборота, дополнительно крошится. Верхняя окультуренная часть пласта, подрезанная лемехом 15, подаётся на отвал 2, на котором она оборачивается, крошится и укладывается на нижнюю часть пласта.
Комбинированный корпус (на рис. цифра VIII) предназначен для вспашки тяжёлых и средних почв главным образом под корнеклубнеплоды и позволяет в некоторой степени регулировать крошение пласта. Комбинированный корпус помимо укорочённых лемеха 1 и отвала 2 снабжён ротором 19, расположенным на месте срезанного крыла отвала, в виде усеченного конуса, обращённого широким основанием вверх, к образующим которого прикреплены лопатки 18. Ротор 19 размещен на валу 16, установленном в корпусе 17. В процессе работы ротор, приводимый во вращение от ВОМ трактора, ударами ножей интенсивно крошит пласт, сходящий с отвала, и одновременно переворачивает и отваливает его в сторону. Частота вращения ротора регулируется в пределах 268-507 оборотов в минуту. Комбинированный корпус повышает степень крошения почвы на 10-20%, в то же время, тяговое сопротивление снижается на 25-30%, однако общий расход энергии увеличивается на 13-26%. Поверхность поля, вспаханного комбинированным корпусом, ровная, хорошо взрыхлённая и не требует дополнительной обработки. В зарубежной практике применялись плужные корпуса, у которых для снижения сил трения часть отвала (крыло) была заменена роликами или диском, приводимыми во вращение движущимся пластом.
В некоторых конструкциях плужных корпусов вместо сплошной рабочей поверхности отвала используют поверхности, выполненные из пластин или прутков, расположенных на некотором расстоянии один относительно другого. При обработке липких почв такие корпуса концентрируют силы нормального давления пласта на меньшей площади отвала и самоочищаются. В процессе обработки физически спелых структурных почв мелкие почвенные агрегаты просыпаются (сепарируются) в нижние слои, таким образом, повышается эрозионная стойкость почвы и снижается энергоемкость обработки.
Безотвальный корпус плуга:
1 — лемех; 2 — уширитель; 3 — щиток; 4 — стойка.
Безотвальный корпус (рис.) используется для рыхления почв, подверженных ветровой эрозии, и почв засушливых районах. Пласт, подрезанный лемехом 1 и поднятый уширителем 2, переваливается через верхний обрез уширителя и падает на дно борозды. В результате деформации пласта лемехом, уширителем и от удара о дно борозды пласт крошится без значительного перемешивания слоёв. Щиток 3 защищает стойку 4 от истирания.
Дисковый корпус плуга:
1 — диск; 2 — шпиндель; 3 — стойка.
Дисковый корпус (рис.) предназначен для вспашки тяжёлых твёрдых почв, засорённых древесными корнями, а также для переувлажненных почв при возделывании риса. Корпус снабжён сферическим диском 1 с остро заточенной режущей кромкой. Диск крепится к фланцу шпинделя 2, свободно вращающегося на подшипниках. Стойка 3 закреплена на раме плуга таким образом, чтобы плоскость вращения режущей кромки диска была наклонена к дну борозды под углом 70°, а с направлением движения плуга образовывала угол атаки 40-45°. В процессе работы диск, заглублённый на 25-35 см, движется поступательно вместе с агрегатом и одновременно вращается под действием сопротивления почвы. Отрезанный диском пласт смещается в сторону и сбрасывается в борозду с оборотом. Дисковый корпус не уплотняет дно борозды. Крупнокомковатое строение вспаханной почвы способствует хорошей аэрации и быстрому просыханию нижних слоёв.
Ширина захвата дискового корпуса диаметром 71 см равна 30 см. Также могут применяться диски диаметром 76 и 81 см.
Ножи
Виды ножей плуга:
I — дисковый; II — черенковый консольный; III — черенковый двухопорный; IV — плоский с лыжами; 1 — диск; 2 — ступица; 3 — вилка; 4 — корончатая шайба; 5 — внешняя накладка; 6 — хомут; 7 — коленчатая стойка; 8 — подкладка; 9 — рама плуга; 10 — натяжной пруток; 11 — плужный корпус; 12 — долото; 13 — щит; 14 — лыжа.
Нож плуга отрезает пласт, как правило, в вертикальной плоскости для получения ровной стенки борозды и способствует лучшему обороту пласта, заделке растительных остатков, обеспечивает устойчивый ход плуга, равномерность глубины вспашки.
Дисковый нож
Дисковый нож (на рис. цифра I) применяется на плугах общего назначения, используемых для обработки почв, не засорённых камнями и корнями деревьев. Дисковый нож облегчает отделение задернённых пластов, обеспечивает постоянную ширину отрезаемых пластов и способствуют правильному их обороту, снижая при этом тяговое сопротивление плуга и износ лемехов и отвалов и улучшая качество вспашки.
Рабочим элементом дискового ножа служит плоский стальной диск 1, соединенный заклёпками со ступицей 2. Режущая кромка диска заточена с двух сторон. Ступица с помощью подшипников качения установлена на оси, закрепленной в проушинах вилки 5, которая свободно надета на нижний конец коленчатой стойки 7, что позволяет её поворачиваться в горизонтальной плоскости в пределах, ограниченных корончатой шайбой 4. Такая конструкция позволяет ножу в процессе работы самоустанавливаться в продольно-вертикальной плоскости. Стойка 7 закреплена на раме 9 плуга при помощи накладки 5, хомута 6 и подкладки 8. Конструкция позволяет перемещать нож вверх и вниз, вперед и назад, а также поворачивать стойку 7, изменяя положение плоскости вращения диска относительно полевого обреза плужного корпуса.
Диаметр диска D определяется по формуле:
где
- ak
- — глубина хода ножа;
- Δak
- ≈ 20 мм — запас глубины хода с учётом микрорельефа почвы;
- dh
- — диаметр фланца ступицы.
В применяемых конструкциях плугов обычно используются ножи диаметром от 390-450 (плуги общего назначения) до 560-800 мм (лесные и кустарниково-болотные плуги). Толщина диска 4-8 мм, угол заострения лезвия 20-30°. Малый угол заострения приводит к выкрашиванию лезвия, а большой — ухудшает режущую способность и ускоряет затупление. В зарубежных конструкциях применяются диски с вырезными и рифлёными режущими кромками. Они лучше подрезают растительные остатки, в меньшей степени забиваются и более надёжны в работе, но сложнее в изготовлении.
Дисковые ножи применяются на плугах общего назначения и кустарниково-болотных для вспашки почв, не засорённых корнями деревьев и камнями. Для получения ровной стенки и чистого дна открытой борозды дисковый нож устанавливается обычно перед последним корпусом. Центр диска располагают над носком предплужника или впереди него на расстоянии до 130 мм, нижнюю кромку ступицы — выше поверхности поля на 1-2 см, а плоскость вращения диска смещают в сторону поля от полевого обреза корпуса на 1-3 см. При вспашке задернелых почв дисковые ножи устанавливаются перед каждым корпусом.
Черенковый нож
Черенковые ножи бывают консольные (на рис. цифра II) и двухопорные (на рис. цифра III) ножи. Черенковые ножи устанавливают на плугах специального назначения (лесных, плантажных, кустарниково-болотных) и плугах для вспашки каменистых почв, задернённых почв с невыкорчёванными корнями.
Консольный черенковый нож оснащён лезвием (двугранный клин), спинкой и черенком. Угол заточки лезвия 10-15°, толщина лезвия не более 0,5 мм. При помощи хомута 6 и подкладки 8 нож крепится к раме 9 плуга с наклоном назад под углом α = 70-75° к горизонту. При этом его носок выдвигается на 30-40 мм вперед и на столько же вверх по отношению к носку лемеха плужного корпуса, а лезвие — выходить за полевой обрез на 5-10 мм в сторону поля. На задернелых почвах носок ножа устанавливают на одном уровне с лезвием лемеха.
Криволинейное лезвие двухопорного черенкового ножа позволяет скользить попадающим на него корням. В нижней части к нему приварено долото 12, имеющее отверстие в задней части. Долото насаживают на цилиндрический носок планки лемеха плужного корпуса 11. Верхний конец ножа крепят к раме 9 плуга с помощью хомута 6 и подкладки. Натяжным прутком 10 притягивают нож к корпусу 11.
Черенковый нож не только срезает пласт и мелкие корни, но и выворачивает неперерезанные древесные корневища и мелкие пни на поверхность. По сравнению с дисковым ножом он хуже разрезает дернину, чаще забивается, имеет большее тяговое сопротивление, однако он лучше заглубляется и обеспечивает более устойчивый ход плуга.
Плоский нож с лыжами
Плоский нож с лыжами (на рис. цифра IV) устанавливается на кустарниково-болотных плугах. Он предназначен для работы на почвах, поросших густым высоким (до 2 м) кустарником. Лезвие плоского ножа наклонено вперед под углом α = 140-145° к горизонту, справа и слева от ножа размещены лыжи 14, регулируемые по высоте. Для предотвращения забивания ветвями кустарника к раме 9 плуга и ножу крепится щит 13. В процессе работы лыжи прижимают ветви кустарника к поверхности поля, а нож их перерезает. По мере износа нож, имеющий два лезвия, разворачивают на угол 180°.
Предплужник
Предплужник — это дополнительный рабочий орган к основному плужному корпусу. У него отсутствует полевая доска, так как она затрудняем оборот пласта основным корпусом.
Установка предплужника с дисковым ножом:
1 — пятка; 2 — полевая доска; 3 — отвал; 4, 7 — стойки; 5, 10 — лемеха; 6 — отвал предплужника; 8 —державка; 9, 12 — хомуты; 11 — диск ножа; 13 — коленчатая стойка: 14 — корончатая шайба; 15 — вилка; 16 — угольник.
К стойке 3 предплужника (рис.) крепятся лемех 1 и отвал 2. Предплужник крепится к грядилю плуга хомутом 4 при помощи державки. В державке предплужник может перемещаться вверх или вниз, изменяя его заглубление. Державка также может смещаться по грядилю вперед или назад, устанавливая предплужник на расстоянии L впереди корпуса. Расстояние L измеряют угольником по горизонтали от носка лемеха предплужника до носка корпуса. Это расстояние выбирают в зависимости от ширины захвата корпуса, состояния и типа почвы. Например, для корпуса шириной захвата 35 см L = 30-35 см, шириной захвата 30 см — 25-30 см. При вспашке задернённой и уплотнённой почвы предплужник смещают дальше от корпуса; малосвязной — ближе к корпусу. При малом выносе предплужника пласт забивается между корпусом и предплужником, тогда как при излишнем — пласт, отрезанный предплужником, упирается в стойку впереди идущего корпуса.
Предплужник срезает верхний задернелый слой почвы со стороны полевого обреза корпуса толщиной 8-12 см и шириной, равной 2/3 от ширины захвата корпуса, и сбрасывает его на дно борозды в перевернутом виде. При большей глубине хода предплужника, оставшейся после него почвы будет недостаточно для того, чтобы засыпать уложенный в борозду пласт, кроме того увеличивается тяговое сопротивление плута. При глубине менее 8 см лемех предплужника работает в зоне залегания корневищ растений, которые предплужник разорвать не может, и поэтому сгруживает почву перед собой. Параметры рабочей поверхности предплужника устанавливают такими, чтобы обеспечивалось опережение отваливания подрезанного им пласта по сравнению с пластом, отваливаемым основным корпусом плуга.
На плугах, предназначенных для каменистых почв, вместо предплужников устанавливают углоснимы.
Углосним
Углосним используется на корпусах плугов, предназначенных для вспашки почв, засорённых камнями. Он представляет собой небольшой отвал, прикрепленный с помощью короткой изогнутой стойки к грядилю рамы плуга, иногда к стойке плужного корпуса или к стойке дискового ножа. В первом и втором случаях углосним устанавливают таким образом, чтобы нижний угол отвала плотно прилегал к отвалу основного корпуса. В отличие от предплужника углосним срезает только угол пласта. Металлоемкость углоснима меньше, чем у предплужника, ему не требуется отдельное предохранительное устройство, так как при наезде на камень он выглубляется вместе с основным корпусом. При использовании углоснимов уменьшаются расстояние между основными корпусами, а следовательно, и металлоемкость плуга.
На плугах может устанавливаться дисковый углосним, сферический диск которого срезает углы сразу у двух пластов, поднимаемых впереди и сзади расположенными корпусами. Пласт почвы с двумя срезанными углами лучше укладывается в борозду после его оборота.
Почвоуглубитель
Почвоуглубитель:
1 — стопорный болт; 2 — отвал углоснима; 9 — кронштейн; 10 — рыхлительная лапа.
Почвоуглубитель (рис.) предназначен для рыхления подпахотного слоя без его выноса на поверхность. Ширина захвата лапы почвоуглубителя несколько меньше, чем ширина захвата плужного корпуса (соответственно 30 и 35 см). Угол раствора 2γ = 70°, угол крошения α = 21°, угол оборота β = 34-40° и угол заточки лезвия l = 16°. Наличие отверстий в стойке 8 позволяет регулировать глубину рыхления подпахотного слоя, для фиксации установленной глубины служит стопорный болт 6.
Вспомогательные части плугов
Рама
Рама служит для крепления рабочих органов и механизмов плуга, а также для приложения тягового усилия. На современных плугах применяются плоские рамы, которые изготавливают из стальных балок прямоугольного профиля. Плоские рамы обычно состоят из основной, продольной и поперечной балок, полос для крепления плужных корпусов, кронштейнов и деталей для крепления остальных рабочих органов и навески.
Колёса
Назначение колёс у плугов может быть опорно-установочное и транспортное. У навесных плугов колесо служит для установки и поддержания заданной глубины вспашки; у полунавесных — одно или два колеса служат в качестве опорно-установочных, другое заднее — для транспортировки. Опорные колёса имеют жёсткий обод или пневматические шины. Сопротивление перекатыванию по рыхлой влажной почве колёс с пневматическими шинами на 25-30% меньше, чем у колёс с жёстким ободом, кроме того на них меньше налипает почва, лучше амортизируются удары, что позволяет увеличить скорость и снизить сопротивление плуга.
Плуги для обработки каменистых почв оснащены пневматическими колёсами. При этом переднее опорное колесо подключено к гидропневмоаккумулятору для плавного преодоления препятствий.
У прицепных плугов колёса бывают полевое и бороздное.
Навески и прицепы
Навески и прицепы плугов предназначены для присоединения к трактору.
Большинство навесных и полунавесных плугов оснащаются автоматическими сцепками АС-1 для тракторов тягового класса 1,4 или АС-2 для тракторов тягового класса 3. Навеска таких плугов представляет собой жёсткую систему с замком в виде треугольной рамки коробчатого сечения, в которую заходит рамка автосцепки. Рамку присоединяют к нижним тягам навески трактора с помощью пальцев и к верхней тяге — за одно из двух обычно продолговатых отверстий в планках у вершины рамки. Круглые отверстия используются при недостаточном транспортном просвете и при неравномерном ходе рабочих органов машины по глубине. Рамка фиксируется в замке навески плуга с помощью защёлки.
Навески полунавесных плугов регулируемые. Например, навеска плуга ПКГ-5-40 для каменистых почв вместе с замком перемещается вдоль поперечной балки рамы плуга, таким образом имеется возможность регулировки ширины захвата плуга при агрегатировании его с тракторами с разной шириной колеи. Для регулировки, а также при снятии или установке последних корпусов полунавесного плуга ПЛП-6-35 кронштейны перемещают по поперечной балке рамы плуга. При этом смещается стойка навески плуга, а с ней и труба догружателя.
Догружатель предназначен для того, чтобы при правильной регулировке снизить нагрузку на заднее колесо. Для регулировки заднее колесо упорным болтом опускают ниже полевой доски последнего корпуса так, чтобы компенсировать деформацию шины и смятие почвы. Длину бруса догружателя устанавливают вращением гайки на конце его штока. Пальцы кронштейнов навески переставляются по высоте. Устанавливать пальцы следует в самое низкое положение навески для снижения сопротивления плуга и предотвращения буксования трактора. Кроме того, при таком положении по мере затупления лемехов плуг начинает хуже заглубляться, что может быть признаком необходимости их замены.
Прицеп садового плуга благодаря наличию сектора, телескопической тяги и плиты, закрепленной на навеске трактора, позволяет смещать плуг до 1,7 м в сторону от продольной оси, тем самым появляется возможность обрабатывать почву под кроной деревьев.
Предохранительные устройства
Предохранительные устройства служат для предупреждения поломок рабочих органов плуга при наезде на скрытые препятствия. Предохранительные устройства различают:
- групповые, отключающие от работы всю машину, например, отключающие её от трактора, выглубляющие рабочие органы из почвы или выключающие муфту сцепления трактора;
- индивидуальные, выключающие рабочий орган, наехавший на препятствие;
- индивидуально-групповые.
Групповые предохранительные устройства используются при работе плугов с числом корпусов не более трёх, так как при срабатывании приходится останавливать трактор для замены штифта или болтов.
Индивидуальные предохранители одностороннего и двухстороннего действия могут быть штифтовыми или пружинными. Предохранители двухстороннего действия, то есть заглубляющего и выглубляющего рабочий орган, обеспечивают большую производительность с меньшими огрехами, однако масса и стоимость таким машин больше, чем с предохранителями одностороннего действия. Поэтому двусторонние предохранители используются для обработки почв, сильно засорённых камнями. Пружинные предохранители двустороннего типа применяются на культиваторах, тогда как гидропневматические — на плугах.
Основным элементом гидропневматического предохранителя является гидропневмоаккумулятор, обеспечивающий аккумулирование энергии при наезде корпуса на препятствие и автоматическое заглубление после его преодоления. Гидропневмоаккумулятор представляет собой цилиндр, разделённый на газовую (верхнюю) и жидкостную камеры с плавающим поршнем и уплотнительными кольцами. Газовая камера заполнена сжатым азотом (с начальным давлением 6-9 МПа; жидкостная камера соединена шлангом с магистралью гидросистемы трактора. При наезде на препятствие корпус плуга, закрепленный шарнирно, поворачивается, перемещая шток гидроцилиндра. После преодоления препятствия плут под давлением сжатого азота или за счёт наклона корпуса возвращается в рабочее положение. Для вспашки лёгких и средних почв давление масла устанавливается 6,5-8,5 МПа, на тяжёлых — 8,5-10 МПа.
Индивидуальные предохранительные устройства двустороннего действия также могут быть рычажно-валькового типа. При наезде на препятствие одним рабочим органом движение других благодаря системе рычагов и тяг ускоряется, после прохождения препятствия — замедляется. Эти механизмы имеют плохие характеристики и большую металлоемкость.
Теоретические основы работы плуга
Основная страница: Теоретические основы работы плуга
Классификация и геометрия рабочих поверхностей. В основе теории лежит разделение цилиндроидальных поверхностей отвалов на три типа в зависимости от изменения угла γ (угла сдвига): цилиндрические (Δγ = 0°), культурные (Δγ = 2-7°) и полувинтовые (Δγ = 7-15°). Каждый тип поверхности по-разному воздействует на пласт: цилиндрические поверхности обеспечивают интенсивное крошение за счёт крутого изгиба, в то время как полувинтовые лучше оборачивают пласт, что критично для задернелых почв.
Технология определения типа отвала. Для практического определения типа рабочей поверхности используется метод проекций. Путём замера угла между лезвием лемеха и проекцией верхней образующей отвала на горизонтальную плоскость рассчитывается значение Δγ. Это позволяет точно классифицировать корпус плуга и прогнозировать качество обработки почвы — от рыхления на структурные агрегаты до полного оборота пласта.
Энергетические показатели и КПД. Важной частью теории является математическая модель коэффициента полезного действия (КПД) плуга. Современная формула учитывает полезную работу по подрезанию и оборачиванию пласта в сравнении с потерями на трение (fG) и вредными сопротивлениями, возникающими при увеличении скорости (εabnν2). Теория доказывает, что КПД плуга неизбежно снижается с ростом рабочей скорости и веса орудия.
Оптимизация и металлоемкость. Теоретический анализ устанавливает прямую связь между КПД и удельной конструктивной металлоемкостью (q = G/bn). Согласно приведенным данным, наиболее эффективными с точки зрения энергозатрат являются трёхкорпусные плуги, так как они обладают минимальной удельной металлоемкостью. Увеличение или уменьшение числа корпусов ведет к росту материалоемкости на единицу захвата и, как следствие, к снижению общего КПД агрегата.
Плуги общего назначения
Основные показатели плугов общего назначения, применяемых в России, приведены в таблице.
| Марка плуга | Предельное удельное сопротивление почвы, Н/см2 | Тяговый класс трактора | Глубина вспашки, см | Рабочая скорость, км/ч | Число корпусов | Ширина захвата плуга, м | Масса, кг | Обозначение применяемых рабочих органов |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ПН-35 | 8 | 0,6; 0,9 | 27 | 4-7 | 1 | 0,35 | 135 | к |
| П-2-30 | 9 | 0,9; 1,4 | 22 | 7-9 | 2 | 0,6 | 305 | пв, у |
| ПН-3-30 | 9 | 0,9; 1,4 | 22 | 7-9 | 3 | 0,9 | 380 | пв, у |
| ПН-3-У | 9 | 1,4; 2 | 27 | 7-9 | 3 | 1,05 | 600 | к, рс |
| ПЛН-3-35 | 9 | 1,4; 2 | 30 | 7-9 (12*) | 3 | 1,05 | 492 | к, пв, бо, кв, кп, вк, рс, п, у |
| ПЛН-4-35 | 9 | 3 | 30 | 7-9 | 4 | 1,4 | 675 | к, пв, кв, бо, п, у |
| ПЛН-4-40 | 9 | 3; 4 | 30 | 7-9 | 4 | 1,6 | 725 | к, п |
| ПН-5-У | 10 | 3; 4 | 40 | 7-9 | 5 | 1,75 | 1000 | к, рс, чс, п |
| ПЛ-5-40 | 13 | 3; 4 | 40 | 6-9 | 5 | 1,75-2,25 | 1630 | к, бо, п |
| ПЛН-5-40 | 9 | 3; 4 | 30 | 7-9 | 5 | 2 | 905 | к, п |
| ППИ-6-40 | 9 | 3; 4 | 30 | 7-10 | 6 | 1,8-2,4 | 1760 | к, пв, вк |
| ПЛН-7-30 | 6 | 3; 4 | 24 | 7-10 | 7 | 2,1 | 850 | к, п |
| ПЛН-8-40 | 9 | 5 | 30 | 7-10 | 8 | 3,2 | 2150 | к, п |
| ПН-8-У | 10 | 5 | 27 | 7-9 | 8 | 3,2 | 2300 | к, рс, чс, п |
Примечания.
* Для скоростных корпусов.
Условные обозначения: к — культурный корпус; пв — полувинтовой корпус; у — углосним; рс — рыхлительная стойка; бо — безотвальный корпус; кв — вырезной корпус; кп — корпус с почвоуглубительной лапой; вк — винтовой корпус; п — предплужник; чс — чизельная стойка.
Размещение рабочих органов и колёс
Схема навесного плуга общего назначения:
1 — рама; 2 — корпус; 3 — предплужник; 4 — дисковый нож; 5 — опорное колесо; 6 — подвеска.
Расстояние l между корпусами, которое влияет на металлоемкость и приспосабливаемость плуга к рельефу поля, определяют из условия незабиваемости почвой и растительными остатками и возможности установки предплужников и дисковых ножей перед каждым корпусом плуга. Оно должно быть большим, чем зона распространения деформации почвы по ходу плуга, и достаточным для прохождения пластов, отваливаемых предплужником и основным корпусом. Согласно опытным данным, l ≈ (2,0-2,2)b. Согласно стандарту при b = 35 см l = 75 см, при b = 40 см l = 80 см.
Опорным колесом регулируют глубину вспашки, его положение влияет на устойчивость хода и тяговое сопротивление плуга. Оптимальной считается установка, при которой ось колеса в продольной плоскости удалена он носка лемеха переднего корпуса на 1/3 расстояния между носками лемехов переднего и заднего корпусов.
Полунавесные и прицепные плуги отличаются от навесных плугов числом и размещением колёс. Прицепные плуги оборудованы тремя колёсами: полевым, бороздным и задним. Полевое и бороздное колёса могут быть одинакового или разного диаметра (650-800 мм). Заднее колесо имеет диаметр 450-500 мм и обычно устанавливается с наклоном 70-80° к горизонту, чтобы снизить нагрузку на полевую доску заднего корпуса и уменьшить тяговое сопротивление.
Бороздное колесо размещают на расстоянии 3-4 см от стенки борозды предыдущего прохода плуга и ближе к переднему корпусу, но так, чтобы оно не мешало отваливанию пласта. Полуось полевого колеса располагают как можно ближе к полуоси бороздного. На каждое из колёс должно приходиться 30-35% массы плуга. В некоторых конструкциях плугов специального назначения оба передних колеса опираются на поверхность необработанной почвы, имеют одинаковый диаметр, их полуоси объединены в одну коленчатую ось, положение которой регулируется винтовым механизмом, представляющим собой соосный плуг (четырёхзвенник). Заднее колесо устанавливают за последним корпусом плуга на таком расстоянии от него, чтобы при переводе плуга в транспортное положение оно не задевало конец полевой доски.
Полунавесные плуги обычно оснащают двумя колёсами: задним бороздным и опорным полевым. Назначение опорного колеса такое же, как и у навесного плуга, а заднего — такое же, как и у прицепного плуга. В продольной плоскости ось опорного колеса размещают между первым и вторым корпусом.
Количество корпусов плуга может варьировать от 1 до 10, но также выпускаются плуги с 12, 18, 20 и 21 корпусом. Многокорпусные плуги, выполненные по традиционной схеме, при числе корпусов более 8 изготовляются только полунавесными или прицепными, так как из-за большой длины и значительного удаления центра тяжести плуга от оси подвеса, при навесном варианте они нарушили бы продольную устойчивость агрегата.
Однако с увеличением количества корпусов ухудшается копирование рельефа поля в продольном и поперечном направлениях, что приводит к увеличению неравномерности глубины обработки и снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Допустимую неравномерность глубины обработки обеспечивают плуги с жёстким основным брусом рамы при числе корпусов не более 6-7. Поэтому при количестве корпусов плуга свыше указанного основной брус рамы делают шарнирным. Если ось шарнира, расположенного в горизонтальной плоскости, перпендикулярна к направлению движения плуга, то улучшается копирование рельефа поля в продольном направлении, а если совпадает с направлением движения — в поперечном направлении. Для уменьшения ширины многокорпусного плуга в транспортном положении используют шарнирное соединение с вертикальной осью. Необходимость в таком конструктивном решении обусловлена ограничением ширины при транспортировании его по дорогам. Например, плуг с 21 корпусом имеет ширину захвата 12,6 м при допустимом поперечном дорожном габарите 4 м.
Схемы многокорпусных плугов:
I — «International Harvester»; II — «Gassner»; 1 и 11 — полевое и опорное задние колёса; 2 — горизонтальный шарнир; 3 — подъемно-транспортный механизм; 4 — активный прицеп; 5 и 8 — переднее и заднее бороздные колёса; 6 и 7 — передняя и задняя секции; 9 — подвесное устройство; 10 и 12-полевое и бороздное колёса тележки.
В многокорпусных плугах с шарнирной рамой может быть использован принцип равного или неравного деления основного бруса. На зарубежных плугам преимущественно применяется равное деление основного бруса на секции с шестью, реже с семью корпусами, что обеспечивает удовлетворительное копирование рельефа поля и относительно небольшую материалоемкость. Преобладают двухсекционные плуги с горизонтальным шарниром по шесть корпусов в каждой секции (на рис. цифра I). Также применяются трёхсекционные плуги с равным делением основного бруса с 18 и 21 корпусом.
При равном размещении корпусов по секциям плуг в меньшей мере нагружает задние колёса трактора. При неравном размещении корпусов по секциям передняя секция имеет больше корпусов, чем задняя. Благодаря этому увеличивается нагрузка на задние колёса трактора. Если на задней секции остаётся только три корпуса (на рис. выше цифра II), то для её устойчивого хода по глубине требуется специальное устройство, догружающее заднее опорное колесо плуга.
В плуге фирмы «International Harvester» (США) с равным размещением корпусов по секциям шарнир, соединяющий переднюю и заднюю секции, опущен ниже оси бруса, благодаря чему обеспечивается устойчивый ход корпусов задней секции по глубине при вспашке почв повышенной плотности. Прицеп 4 удерживает левый угол рамы передней секции 6 на нужной высоте. Плуг оснащён передним бороздным колёсом 5, двумя задними — бороздным 8 и полевым 7 и подъемно-транспортным механизмом 3 со сдвоенными колёсами. Переднее и заднее бороздные колёса самоустанавливающиеся.
В полунавесном плуге фирмы Gassner (Германия) с неравным размещением корпусов по секциям под горизонтальным шарниром 2, соединяющим секции 6 и 7 плуга, установлена двухколёсная тележка, левое колесо 10 которой идёт по полю, а правое 12 — по борозде. Поскольку ось шарнира 2 расположена на уровне оси бруса, то для устойчивого хода по глубине корпусов задней секции 7 она отжимается вниз тремя пружинами. В рабочем положении передний конец рамы удерживается от опускания цепями, задний — опорным колесом 11, идущим по поверхности необработанной почвы, рама в зоне шарнира — тележкой с колёсами 10 и 12. Таким образом, цепи заменяют переднее опорное колесо.
Один из главных недостатков многокорпусных плугов, выполненных по традиционной схеме, — их большая длина. Уменьшения длины многокорпусных плугов можно достичь различными способами, например, применением углоснимов вместо предплужников; изменением геометрической формы полевого обреза плужных корпусов, позволяющим вырезать пласты, поперечное сечение которых имеет форму параллелограмма или ромба; установкой полевой доски только на последнем корпусе; параллельным размещением секций плуга. Перечисленные способы, за исключением последнего, остаются в рамках традиционной конструкции плуга.
Рядные (секционные) плуги выпускаться в навесном варианте, лучше копируют поверхность поля в продольном и поперечном направлениях, менее материалоемки, более маневренны, но не полностью обеспечивают высокое качество вспашки. У двухрядного плуга (рис. ниже) корпуса расположены в левой 1 и правой 6 секциях. Последний корпус 7 правой секции 6 безотвальный. Перед ним установлен струг (сталкиватель) 8, который сдвигает пласт, поднятый на поверхность поля первым корпусом левой секции, в борозду, образованную предпоследним корпусом правой секции. При этом растительные остатки сдвинутого пласта укладываются в борозду хаотично и заделываются неудовлетворительно. Кроме того, первый корпус левой секции постоянно работает в условиях первой борозды. Такой плуг не отвечает одному из основных требований, предъявляемых к качеству вспашки, — равномерная глубина заделки растительных остатков по всей ширине захвата плуга. Общий недостаток короткогабаритных плугов — невысокая технологическая надёжность.
Схема двухрядного секционного плуга:
1 и 6 — левая и правая секции; 2 и 5 — заднее и переднее опорные колёса; 3 — рама; 4 — подвесное устройство; 7 — безотвальный корпус; 8-струг (сталкиватель).
Обязательное условие для эффективной работы многокорпусных плугов — регулирование ширины захвата. Это необходимо и для того, чтобы при изменении удельного сопротивления почвы агрегат продолжал работать в определенном диапазоне рабочих скоростей, обеспечивающем наилучшее качество вспашки и эффективное использование трактором мощности двигателя. Такой режим гарантирует максимальную производительность при минимальном расходе топлива. Наиболее полно этим условиям удовлетворяет плавное бесступенчатое изменение ширины захвата с помощью гидросистемы трактора без остановки агрегата. Ширину захвата регулируют изменением угла установки главного бруса с направлением движения и поворотом стоек плужных корпусов. Однако оснащение плуга такой системой увеличивает его массу, усложняет конструкцию и поэтому экономически не всегда оправдано.
Шестикорпусный полунавесной плуг ПЛП-6-35
Полунавесной плуг ПЛП-6-35:
I — общий вид; II — навеска; III — механизм заднего колеса; 1 — предплужник; 2 — корпус; 3 — прицепки; 4 — заднее колесо; 5 — коленчатая ось; 6 — водило; 7, 32, 34, 35 — гидроцилиндры; 8 — дисковые ножи; 9 — продольная балка; 10 — опорные колёса; 11 — стойка навески; 12 — поперечная балка; 13, 18, 20 — кронштейны; 14 — палец; 15 — основная балка; 16 — труба догружателя; 17 — шток догружателя; 19, 29 — болты; 21, 26 — направляющие кольца; 22 — стопорный ролик; 23, 24 — стаканы; 25— пружина; 27 — вертикальная планка; 28, 30 — рычаги; 31 — шарнир; 33 — механизм поворота стоек корпусов.
Шестикорпусный полунавесной плуг ПЛП-6-35 применяется для вспашки почв с удельным сопротивление до 9 Н/см2, на глубину до 30 см. Плуг может переоборудоваться в пяти- и четырёхкорпусный.
На раме ПЛП-6-35 закреплены корпуса 2 (рис., I), предплужники 7, дисковый нож 8, навеска с догружателем, механизм заднего колеса, прицепки 3 для борон и катков. Предплужники 7 закреплены на специальных кронштейнах впереди каждого корпуса. Дисковый нож крепят перед последним корпусом на кронштейне на расстоянии по горизонтали 120 мм от носка предплужника.
На плуге могут устанавливаться культурные, полувинтовые, безотвальные, вырезные корпуса, с почвоуглубительными лапами, с выдвижными долотами.
Каждый предплужник отрезает часть задернённого пласта и сбрасывает его на дно борозды, образованной впереди идущим корпусом. Предплужник, установленный перед первым корпусом сбрасывает пласт в борозду, образованную задним корпусом при предыдущем проходе. Корпус отрезает основную часть пласта почвы, оборачивает, крошит и сбрасывает его в борозду, засыпая им сверху пожнивные остатки и дернину, сброшенные в борозду предплужником. Нож разрезает дернину перед задним корпусом и предплужником, облегчая тем самым отделение пласта от массива.
Рама плуга ПЛП-6-35 плоская, сварена из основной 15 (рис., II), продольной 9 и поперечной 12 балок. К балке 15 приварены угольники для крепления стоек корпуса и кронштейнов предплужников. К балке 12 крепятся кронштейны 13 с пальцами, на которые надеваются шарниры нижних продольных тяг навесного устройства трактора. В балке 12 сделаны отверстия для перестановки кронштейнов 13 при агрегатировании с различными типами тракторов и в зависимости от количества корпусов. В кронштейнах 13 просверлены отверстия для перестановки пальцев по высоте при изменении глубины вспашки.
Навеска сделана из стоек 11, между которыми закреплен передний конец трубы 16 догружателя. Задний конец догружателя штоком 17 крепится к кронштейну 18. Длина трубы 16 регулируемая. Догружатель обеспечивает равномерность глубины вспашки первым и последним корпусами при вспашке тяжёлых переуплотнённых почв.
Опорное колесо 10 обеспечивает регулировку и соблюдение заданной глубины вспашки. Стойку колеса можно перемещать по вертикали.
Механизм заднего колеса (рис., III) предназначен для подъёма и опускания задней части рамы плуга и для поддержания заданной глубины вспашки задними корпусами. Механизм заднего колеса можно устанавливать на основной балке в трёх местах в зависимости от числа работающих корпусов таким образом, чтобы колесо двигалось по дну борозды за последним корпусом. Механизм заднего колеса состоит из кронштейна 20, двух рычагов 28, верхнего рычага 30 с водилом 6, нижнего 24 и верхнего 23 стаканов, в которые вставлено вертикальное колено оси 5 заднего колеса. На конец оси 5 установлено и закреплено чекой направляющее кольцо 21 с пазом. В паз входит ролик 22, закрепленный на планке 27, которая установлена на рычагах 28 и 30. В рабочем положении ролик входит в паз кольца 27 и удерживает ось 5 от поворота.
Переднюю часть рамы ПЛП-6-35 поднимает навесное устройство трактора, а задний конец — гидроцилиндр 7, соединенный штоком с водилом 6. При подаче масла в левую полость гидроцилиндра шток поворачивает водило 6, а вместе с ним рычаги 28 и 30 по ходу часовой стрелки, опуская тем самым заднее колесо и поднимая раму плуга. Планка 27 опускается, ролик 22 выходит из паза, и ось 5 может свободно поворачиваться при развороте агрегата. К нижнему стакану 24 прикреплена рессорная пружина 25 с роликом, который входит в паз кольца 26, приваренного к оси 5 ниже стакана. При прямолинейном движении плуга и небольших боковых нагрузках ролик удерживает ось в стакане. Во время поворота агрегата сильное боковое давление выталкивает ролик из паза, и ось может легко поворачиваться на угол 180° в обе стороны. Усилие, необходимое для выхода ролика из паза, регулируется набором пластин толщиной 0,5 мм.
При установке плуга на заданную глубину вспашки положение заднего колеса по высоте регулируют упорным болтом 29.
Глубину вспашки регулируют вращением винта механизма опорного колеса 10 и болта 29. Для одинаковой глубины вспашки всеми корпусами раму устанавливают в горизонтальное положение. Перекос рамы в продольной плоскости устраняют болтом 29, в поперечной — вращением стяжки раскосов механизма навески трактора.
Полунавесные плуги ПЛ-5-40 и ППН-6-40
Полунавесные плуги ПЛ-5-40 и ППН-6-40 снабжены механизмом изменения ширины захвата соответственно в пределах 1,75-2,25 и 1,8-2,4 м. Плуги имеют поворотные стойки корпусов, шарнирное соединение основной, продольной и поперечной балок рамы, гидроцилиндр и шарнирно-рычажный механизм для поворота стоек корпусов.
При подаче масла в гидроцилиндр взаимное расположение балок рамы изменяется, а стойки корпусов поворачиваются на шарнире на определенный угол. Ширина захвата каждого корпуса при этом остаётся постоянной, а ширина захвата плуга меняется. Ширину захвата плуга регулируют при изменении уклона пашни, переходе на вспашку с лёгкой почвы на тяжёлую и наоборот.
Применение этих полунавесных плугов позволяет эффективнее использовать мощность трактора, повысить производительность пахотного агрегата и снизить расход топлива.
Пятикорпусный плуг ПЛН-5-35
Навесной плуг ПЛН-5-35:
1 — предплужник; 2 — корпус; 3 — угольник; 4 — прицепка для борон; 5 — главная балка; 6 — кронштейн крепления ножа; 7 — дисковый нож; 8 — опорное колесо; 9 — навеска; 10 — продольная балка; 11 — поперечная балка; 12 — кронштейн; 13 — кронштейн предплужника.
Пятикорпусный плуг ПЛН-5-35, обычно навешивается на трактор Т-150 и предназначается для вспашки почв с удельным сопротивлением до 9 Н/см2 на глубину до 30 см. На плуге могут устанавливаться четыре или пять корпусов с культурной или полувинтовой рабочей поверхностью (обычные и скоростные), с вырезными отвалами, выдвижным долотом, почвоуглубителями и безотвальные.
Корпуса 2 (рис.), предплужники 1 и дисковый нож 7 установлены на плоской раме, сваренной из пустотелых балок: главной 5, продольной 10 и поперечной 11. К главной балке приварены угольники 3 для крепления стоек корпусов и кронштейнов 13 предплужников. Вынос предплужника относительно корпуса регулируется перемещением хомута по кронштейну 13. Глубину хода предплужника изменяется перемещением стойки по высоте. Дисковый нож 7 закреплен на кронштейне 6. Ось вращения диска вынесена вперед относительно носка предплужника на 120 мм.
Рама плуга во время работы опирается на колесо 8, положение которого регулируется по высоте винтовым механизмом.
Навеска плуга состоит из раскоса, планок, образующих стойку, и кронштейнов 12 с пальцами. Задний конец раскоса может устанавливаться на продольной балке 10 в двух положениях. Кронштейны 12 прикреплены к поперечной балке 11. В зависимости от количества корпусов кронштейны могут устанавливаться в разные положения для согласования ширины захвата плуга с типом трактора.
Глубину вспашки всеми корпусами регулируют вращением винта механизма опорного колеса 8. Для одинаковой глубины вспашки всеми корпусами раму устанавливают на горизонтальной поверхности. Перекос рамы в продольной плоскости устраняют вращением стяжки центральной тяги; в поперечной — вращением раскосов механизма навески трактора.
Подготовка к работе
Подготовку плуга к работе сначала проводят на ровной площадке с твёрдым покрытием, а затем в поле. В процессе осмотра определяют техническое состояние рабочих органов, механизмов, колёс и навески плуга, при необходимости, устраняют обнаруженные неисправности. В зависимости от технологии вспашки, типа почвы и агрофона поля на раме устанавливают необходимые рабочие органы, подготавливают навеску плуга и навесное устройство трактора к агрегатированию.
При агрегатировании плугов с тракторами тягового класса 3 и 4 навесное устройство собирают по двухточечной схеме. Для этого передние концы нижних продольных тяг закрепляют на шарнире, установленном на нижней оси навески трактора. Для перевода плуга из транспортного положения в рабочее золотник гидрораспределителя устанавливают в положение «Плавающее».
У колёсных тракторов устанавливают рекомендуемые колею и давление в шинах колёс. Например, для тракторов МТЗ-80 давление в шинах передних колёс должно быть 0,14-0,15 МПа, в шинах задних колёс — 0,1-0,14 МПа. Для гусеничных тракторов обеспечивают равное натяжение гусениц. Присоединяют плуг к трактору и регулируют его на заданную глубину вспашки.
Глубину вспашки четырёх-, пяти-, шести- и девятикорпусных плугов предварительно регулируют на ровной площадке. Для этого плуг, агрегатируемый с трактором, устанавливают на ровную площадку и переводят в рабочее положение. Под все колёса или гусеницы трактора и под опорные колёса плуга помещают подкладки высотой, равной глубине вспашки, уменьшенной на 1-2 см (деформация почвы колёсами). Задние колёса полунавесных плугов должны опираться на площадку. Вращением винтов механизмов опорных колёс и механизмов навески трактора добиваются такого расположения плуга, чтобы носки долотообразных лемехов всех корпусов касались опорной площадки, а пятки лемехов находились на высоте 10 мм. Для полунавесных плугов вращением регулировочного болта добиваются, чтобы между опорной плоскостью и концом полевой доски заднего корпуса был просвет 1,5-2 см. Окончательно глубину вспашки устанавливают в поле.
При агрегатировании трёхкорпусных навесных плугов с трактором МТЗ-80 глубину вспашки регулируют перемещением рукоятки силового регулятора трактора. Опорное колесо плуга при работе с силовым регулятором поднимают в крайнее верхнее положение или снимают.
Механизмом навески трактора устанавливают раму плуга параллельно поверхности поля. Перекос рамы в продольной и поперечной плоскостях приводит к неравномерному заглублению корпусов плуга. При наклоне рамы вперед передние корпуса пашут глубже, а задние — мельче; если рама наклонена назад, плуг выглубляется. Продольный перекос рамы устраняется изменением длины центральной тяги навески трактора. Перекос рамы плуга вправо приводит к тому, что первый корпус пашет глубже, чем задние, если рама наклонена влево, соответственно передний корпус пашет мельче заднего. Поперечный перекос рамы устраняют регулировкой длины правого раскоса, а иногда и обоих раскосов механизма навески трактора.
Ширина захвата. Корпуса плуга должны отрезать пласт одинаковой ширины. При уменьшении ширины захвата переднего корпуса уменьшается производительность плуга, тогда как при увеличении ширины захвата вследствие неполного подрезания пласта лемехом получается непропашка, а между соседними проходами плуга остаётся борозда.
Схема положения навески трактора для определения смещения относительно оси трактора
Ширина захвата первого корпуса зависит от взаимного расположения трактора и плуга в горизонтальной плоскости. Для правильного присоединения плуга необходимо учитывать ширину захвата плуга Bпл (рис.), расстояние L между краями гусениц трактора. Расстояние C между кромкой гусеницы или колёса и стенкой борозды должно составлять 240-300 мм.
При агрегатировании трёх-, двух- и однокорпусного плугов с колёсным трактором нормальную ширину захвата переднего корпуса можно добиться расстановкой колёс трактора и смещением рамы плуга по оси его подвески. Для работы с двухкорпусным плугом колёса расставляют на колею 1350 мм, с трёхкорпусным — на 1500 мм. Чтобы масса трактора распределялась на колёса равномерно, их ставят несимметрично. При работе с трёхкорпусным плугом правые колёса смещают от оси на 800 мм, левые — на 700 мм.
Устойчивость хода. Для устойчивого хода плуга в борозде плуг присоединяют к трактору так, чтобы линия O1O2 действия силы тяги пересекала след O2 центра тяжести плуга и шарнир Ш крепления нижних продольных тяг к трактору. Следом центра тяжести (СЦТ) называется точка пересечения с горизонтальной площадкой перпендикуляра, опущенного из центра тяжести плуга. СЦТ находится посередине прямой линии, соединяющей носки первого и последнего корпусов.
Схема положения подвески плуга при агрегатировании:
I — установка кронштейнов на поперечной балке рамы; II — положение штока догружателя; 1 — кронштейн подвески плуга; 2 — поперечная балка рамы плуга; 3 — кронштейн крепления штока догружателя; 4 — длинная втулка; 5 — короткая втулка; 6 — шток догружателя; 7 — болт.
Для правильного агрегатирования навесных и полунавесных плугов проводят прямую линию от точки O1 (след центра тяжести трактора) до точки О2, откуда находят необходимое смещение А навески на тракторе и расстояние Б от оси подвески плуга до бороздного обреза лемеха переднего корпуса. Установочные размеры А и Б зависят от количества корпусов. Для агрегатирования плугов ПЛН-5-35 и ПЛП-6-35 в четырёх-, пяти- и шестикорпусных вариантах с тракторами Т-150 и Т-150К предусмотрена возможность регулировать подвеску плуга в четырёх положениях: середину подвески располагают против носка третьего корпуса (смещение m равно нулю), смещают влево на 60, 120 и 220 мм. Для закрепления кронштейнов 1 (рис., I) с пальцами на поперечной балке 2 рамы выполнены соответствующие отверстия. Шток 6 догружателя плуга ПЛП-6-35 (рис., II) при этом также переставляют в четыре положения. Вынув болт 7, устанавливают согласно схеме длинную 4 и короткую 5 втулки на проушинах кронштейна. Кронштейн плуга ПЛН- 5-35 с задним концом раскоса крепят к двум другим отверстиям в раме.
Плуги для гладкой вспашки
Плугами общего назначения вспашку проводят, начиная с середины или краёв загона (всвал или вразвал), и отваливают пласты в правую сторону, в результате чего на поле образуются свальные гребни или развальные борозды. Они занимают 6-15% всей площади пашни и требуют дополнительной обработки, затрудняют работу машин, выполняющих культивацию, посев. Для устранения этих недостатков может применяться гладкая вспашка, которая не оставляет свальных гребней и развальных борозд, способствует росту урожайности на 8-12% и производительности агрегатов при последующих обработках на 10-15%.
Схемы плугов для гладкой вспашки:
I — оборотного; II — клавишного; III — секционного (челночного); IV — балансирного.
Для гладкой вспашки используют плуги, укомплектованные двойным числом рабочих органов: оборотные, клавишные, секционные и балансирные.
Оборотные плуги получили наибольшее распространение (рис. цифра I). Они оснащены право- и левооборачивающими корпусами, расположенными попарно, как правило, на противоположных концах общих стоек. Право- и левооборачивающие корпуса включают в работу попеременно, поворачивая их раму на π рад. При переводе в транспортное положение раму поворачивают на π/2 рад или поднимают.
Клавишный плуг (рис. выше, цифра II), как и секционный (рис. выше, цифра III), имеет две секции, одну с право-, другую с левооборачивающими корпусами. Секции присоединены к общей раме плуга, навешиваемой на самоходное шасси. Секционный (челночный) плуг также состоит из двух секций, одной с право-, другой с левооборачивающими корпусами, которые присоединяются спереди и сзади трактора. Трактор попеременно заглубляет то одну, то другую секцию и движется то передним, то задним ходом.
Балансирный плуг (рис. выше, цифра IV) снабжён двумя жёстко соединенными рамами, расположенными под углом одна к другой. На одной установлены право-, на другой — левооборачивающие корпуса. Плуг приводится в действие канатной тягой.
Основные недостатки плугов для гладкой вспашки с двойным числом рабочих органов — большая материалоемкость, громоздкость (прежде всего значительная длина), сложность устройства механизмов для попеременного включения в работу право- и левооборачивающих корпусов. Ещё одной попыткой решения для гладкой вспашки на основе использования традиционной технологии стало создание так называемых поворотных плугов, снабжённых поворотным главным брусом или параллелограммной рамой. По сравнению с плугами, имеющими двойное число рабочих органов, они менее материалоемки. Однако из-за большого числа сопрягаемых деталей и шарнирных соединений, сложности конструкции механизма поворота рамы и корпусов такие плуги сложнее в производстве и менее надёжны в эксплуатации. Вспашка как плугами с двойным числом рабочих органов, так и поворотными плугами не отличается от традиционной: пласты в процессе оборота смещаются в сторону и укладываются в ранее открытые соседние борозды. Вспаханное поле получается не гладким, так как при первом проходе возникает свальный гребень, а при последнем — развальная борозда, в местах стыков соседних пластов также образуются гребни из-за неполного оборота пластов, поэтому термин «гладкая вспашка» применительно к процессу, осуществляемому такими плугами, в определенной мере условный.
Навесной оборотный плуг ПНО-4-30
Плуги оборотный ПНО-4-30:
1, 3, 5 — левооборачивающие корпуса; 2 — рамы; 4 — накладка; 6 — навески; 7 — гидроцилиндры; 8 — кулак; 9 — болт; 10 — углосним; 11 — нож; 12, 15, 16 — правооборачивающие корпуса; 13 — перья отвала; 14 — опорные колёса; 11 — стойка.
Навесной оборотный плуг ПНО-4-30 предназначен для выполнения гладкой вспашки почв с удельным сопротивлением 9 Н/см2 на глубину 22 см. Плуг оснащён симметричной рамой 2 (рис.), поворачивающейся относительно продольной горизонтальной оси на угол 180° под действием механизма поворота. На раме парами установлены правооборачивающие 12, 15, 16 и левооборачивающие 1, 3, 5 корпуса, снабженные вертикальными ножами 11, углоснимами 10 и перьями 13. На плуге может быть установлено 3 или 4 пары корпусов. Корпус гидроцилиндра 7 закреплен шарнирно на кронштейне навески 6, а его шток кинематически связан со звеньями механизма поворота. При подаче масла в верхнюю полость гидроцилиндра шток перемещается вниз и поворачивает раму плуга в положение, при котором правооборачивающие корпуса устанавливаются в нижнее (рабочее) положение, а левооборачивающие — в верхнее (нерабочее) положение. При подаче масла в нижнюю (штоковую) полость гидроцилиндра шток перемещается вверх и переводит в рабочее положение левооборачивающие корпуса.
Глубину вспашки устанавливается с помощью болтов, изменяя положение опорного колеса.
Вспашку оборотным плугом проводят обычно челночным способом без разбивки на загоны. В конце поля раму плуга поворачивают на угол 180°. При вспашке склоновых земель плуг движется поперёк склона, а пласты отваливают вниз по склону.
Ширина захвата плуга ПНО-4-30 равна 120 см. Его агрегатируют с трактором МТЗ-80. Рабочая скорость агрегата достигает 9 км/ч.
Поворотный плуг ПНП-3-35
Плуг поворотный ПНП-3-35:
1 — трактор; 2 — опорные колёса; 3 — винтовой механизм; 4 — поперечный брус; 5 — рама; 6 — шарнир; 7 — перья отвала; 8 — симметричный корпус; 9 — поворотный брус; 10 — гидроцилиндр; 11 — навеска.
Поворотный плуг ПНП-3-35 оснащён отвальными симметричными корпусами 8 (рис.), жёстко закрепленными на поворотном брусе 9. Корпус состоит из стойки, лемеха, цилиндрического отвала, с двух сторон которого закреплены перья 7. Левая и правая сторона отвала снабжены одинаковыми профилями и служат для отрезания почвенного пласта ромбической формы. Ширина захвата корпуса 35 см. Поворотный брус 9 шарнирно соединен с рамой 5 и фиксируется в рабочем положении гидроцилиндром 10. Рама опирается на поперечный брус 4, оснащённый левым и правым колёсами 2 с механизмами 3 вертикального перемещения. Гидроцилиндром 10 брус 9 поворачивают на шарнире 6 и устанавливают его в положение I или II. В первом случае корпуса оборачивают отрезанные пласты влево, во втором — вправо. При работе в левостороннем режиме оборота пласта левые колёса трактора и плуга движутся по дну борозды, а правые колёса — по необработанному полю. В правостороннем режиме положение колёс изменяется на противоположное.
Вспашку выполняют челночным способом. Глубину вспашки до 27 см регулируют вращением винта механизма 20. Ширина захвата плуга 105 см. Поворотный плуг ПНП-3-35 агрегатируется с трактором МТЗ-80. Рабочая скорость агрегата до 9 км/ч.
Линейные плуги
Схема линейного плуга к трактору тягового класса 3:
1 — заплужник; 2 — полевая доска (стабилизатор); 3 — правооборачивающий корпус; 4 — дисковый нож; 5 — опорное колёсо.
Подлинно гладкую вспашку способны выполнять плуги, обеспечивающие полный (на π рад) оборот пласта в пределах собственной борозды. Для такой вспашки применяют плуги как с симметричными (фронтальны плуги), так и несимметричными (линейные плуги) рабочими органами. К последним, например, относятся линейные плуги фирмы «Farm Line» (Швеция). Их рабочие органы располагаются в один ряд, перпендикулярный к направлению движения, пласты оборачиваются лишь вправо.
При работе линейного плуга корпуса 3 (рис.) и заплужники 7, воздействуя на противоположные грани пластов, отделенных лемехами и дисковыми ножами, оборачивают их в собственных бороздах. Несимметричность линейного плуга обусловливает установку на нём полевой доски 2, обеспечивающей устойчивость движения в горизонтальной плоскости. Удельная материалоемкость линейных плугов составляет 500-650 кг/м, то есть в 2,4-3 раза меньше, чем у оборотных.
Фронтальные плуги
Схема модуля фронтального плуга:
1 — крайние ножи; 2 и 4 — левооборачивающий и правооборачивающий корпуса; 3 — заплужник; 5 — центральный нож.
Характерная особенность плугов как симметричных, так и несимметричных — фронтальное (шеренговое) расположение рабочих органов. Таким образом, длина плуга не зависит от ширины захвата. Фронтальный плуг может включать один или несколько секций, каждая из которых может работать самостоятельно. Основные рабочие органы секции являются зеркальным отображением один другого. В отличие от рабочих органов оборотных плугов, функционирующих попеременно, все рабочие органы модуля фронтального плуга работают одновременно. Крайние ножи 1 (рис. ниже) отделяют захватываемую секцией полосу от остального массива поля, а центральный нож 5 разрезает её на две равные части. Основные корпуса 2 и 4 подрезают пласты в горизонтальной плоскости и поворачивают их навстречу один другому. После того как пласты повернутся на угол, близкий π/2 рад, на них начинают действовать рабочие поверхности заплужника 3. Рабочие поверхности основных корпусов и заплужника поворачивают пласты на 150-160°, после чего оборот продолжается под действием собственной силы тяжести пласта. В результате пласты оказываются повёрнутыми на π рад и уложенными на дно собственных борозд дерниной вниз.
Ширина захвата фронтального плуга может быть равна ширине захвата одного или нескольких секций в зависимости от типа и тяговых возможностей трактора, с которым агрегатируется плуг. Модульная система отвечает задаче унификации конструкций семейства фронтальных плугов. Удельная материалоемкость фронтального плуга 440-450 кг/м, что примерно в 3 раза меньше, чем оборотного такой же ширины захвата; удельный расход энергии на вспашку снижает на 21-38%.
Опорные колёса фронтальных плугов могут располагаться только перед корпусами, так как открытая борозда отсутствует. В продольном направлении их располагают как можно ближе к рабочим органам, чтобы обеспечить наибольшую равномерность глубины хода. Расстояние между плужными корпусами и колёсами определяют из условия неналожения зон деформаций, создаваемых в почве рабочими органами и колёсами, то есть
или
Для повышения устойчивости хода рабочих органов в поперечно-вертикальной плоскости расстояние между опорными колёсами должно размещаться на как можно большем расстоянии, то есть максимально близко к краям рамы с учётом сохранения целостности стенки борозды. В этом случае ширину колеи можно определить по формуле:
Фронтальные плуги имеют целый ряд преимуществ перед традиционными. Пахотный слой не смещается в сторону, что очень важно при обработке склоновых земель, почва не смещается вниз по склону, отпадает необходимость в затратах энергии на перемещение пластов в сторону, на поле не образуются свальные гребни и развальные борозды, отпадает необходимость разбивки поля на загоны, пахотный агрегат может работать челночным способом, исключающим образование клиньев и огрехов при стыковке работы в загонах, сокращается длина холостых переездов. Вследствие попарно симметричного расположения право- и левооборачивающих рабочих поверхностей плужных корпусов и заплужников отпадает необходимость в полевых досках, что также снижает расхода энергии вследствие устранения сил трения полевых досок о стенки борозд и смятия пластов, нередко защемляемых между полевыми досками предыдущих и лемешно-отвальными поверхностями последующих корпусов.
Благодаря фронтальному расположению рабочих органов уменьшается длина плуга (при многомодульном варианте — в несколько раз), она становится независящей от ширины захвата, повышается качество работы благодаря лучшему копированию микрорельефа поля и устранению огрехов при проходе первой борозды, заглублении и выглублении у поворотных полос, повышается маневренность агрегата. Малая длина фронтальных плугов позволяет создавать комбинированные машины и агрегаты на их базе, что сокращает число проходов тракторов и машин по полю.
Фронтальные плуги предназначены для гладкой вспашки связных задернённых почв с оборотом пласта на 180° и укладкой пластов в собственные борозды.
Схема рабочего процесса фронтального плуга:
1 — рама; 2 — заплужник; 3, 4 — основные корпуса; 5, 6, 9 — дисковые ножи; 7 — колесо; 8 — навеска; А и Б — пласты.
Плуг оснащён двумя основными, направленными встречно право- и левооборачивающими корпусами 3 и 4 (рис.), дополнительным корпусом (заплужником) 2, центральным 5 и боковыми 6 и 9 дисковыми ножами, установленными на раме 1. Основной корпус состоит из стойки, лемеха и винтового отвала, а дополнительный — из двух винтовых поверхностей, лемеха и стойки.
Крайние дисковые ножи 6 и 9 отрезают пласт шириной 1,05 м, а центральный нож 5 разрезает его на две равные части А и Б (схема I). Основные корпуса 3 и 4 подрезают пласты в горизонтальной плоскости и поворачивают их навстречу один другому (схема II). Заплужник 2 подрезает внутренние нижние рёбра пластов и отделяет их от дна борозды. После поворота пластов на угол 90° (схема III) на них воздействуют рабочие поверхности заплужника. Рабочие поверхности основных корпусов и заплужника, действуя совместно на противоположные грани пластов, поворачивают их на угол 155-160° (схема IV), после чего пласты опускаются в борозду под действием силы тяжести (схема V).
Специальные плуги
Кустарниково-болотные плуги
Корпус кустарниково-болотного плуга:
1 — корпус; 2, 6 — раскосы; 3 — рама; 4 — отвал; 5 — перо; 7 — уширитель.
Кустарниково-болотные плуги предназначены для первичной вспашки на глубину 30-50 см вновь осваиваемых земель после их осушения и удаления древесно-кустарниковой растительности. Из-за высокой твёрдости, задернённости и наличия древесных остатков сопротивление таких почв оказывается в 1,5-2 раза больше, чем старопахотных. Поэтому рама 3 (рис.) таких плугов имеет повышенную прочность, а корпус снабжён уширителем 7 полевой доски, сменным долотом и раскосами 6 крепления крыла отвала. Отвал корпуса полувинтовой и оснащён регулируемым пером 5.
В зависимости от условий работы перед корпусом плуга устанавливают дисковый, черенковый или плоский нож с опорной лыжей. Дисковый нож используют на торфяных и рыхлых почвах. Черенковый нож 10 устанавливают на плуге при вспашке почв, засорённых корнями выкорчеванного леса и камнями. Нож посажен на палец лемеха и закреплен натяжным прутком — раскосом 2. Плоский нож 22 устанавливают при обработке заболоченных почв, покрытых густым кустарником высотой до 2 м. Нож позволяет разрезать на полную глубину вспашки пласт, корневища, древесину и ветки кустарника. При этом закрепленная перед ножом лыжа 21 прижимает кустарник к поверхности поля. Положение лыжи регулируется по высоте в зависимости от глубины вспашки. Для наклона кустарника перед корпусом крепят кустоукладчик.
Навесной плуг ПБН-75
Кустарниково-болотный плуг ПБН-75:
1 — корпус; 2 — раскосы; 3 — рама; 4 — кустоукладчик; 5 — перо; 6 — колесо; 7 — нож.
Навесной плуг ПБН-75 (рис.) используется для вспашки осушенных земель, заросших кустарником высотой до 2 м, без предварительного его удаления.
Основными составляющими конструкцию плуга являются рама, корпус со сменными лемехами, комплект ножей (черенковый, дисковый, плоский) и опорное колесо с механизмом регулировки. Лемех с приваренным долотом используют с дисковым ножом, а лемех с приваренным пальцем — с черенковым или плоским ножом.
Глубину вспашки устанавливают перемещением по вертикали опорного колеса 6.
Ширина захвата плуга 75 см, глубина вспашки до 35 см, рабочая скорость до 3,1 км/ч. Плуг навешивают на тракторы тягового класса 3.
Навесной плуг ПБН-100
Навесной плуг ПБН-100 применяется для вспашки почв, заросших кустарником высотой до 4 м, без предварительного его удаления. Плуг оснащён корпусом шириной захвата 100 см, плоским и черенковым ножами.
Плуг навешивают на тракторы Т-100МГС и Т-130. Глубина вспашки до 45 см, рабочая скорость до 3 км/ч.
Прицепной плуг ПКБ-75
Кустарниково-болотный плуг ПКН-75:
1 — корпус; 2, 11, 12 — колёса; 3 — рама; 4 — тяга; 5 — щит; 6 — ось; 7 — гидроцилиндр; 8 — штурвал; 9 — автомат; 10 — прицепное устройство; 13 — лыжи; 14 — ножи.
Прицепной плуг ПКБ-75 (рис.) используется для вспашки болотистых и суходольных земель, покрытых кустарником высотой до 2 м.
Плуг оснащён корпусом с шириной захвата 75 см, черенковым, дисковым и плоским ножами. Рама опирается на три колеса: два передних 11 и 12 и заднее 2. Колёса имеют широкий обод, уменьшающий их давление на грунт и позволяющий использовать плуг для вспашки переувлажненных участков. Во время работы передние колёса движутся по невспаханной почве, а заднее — по дну борозды. Глубину пахоты устанавливают штурвалом 8 винтового механизма, изменяя положение колёс по высоте. К трактору плуг присоединяют прицепным устройством 10.
Плуг поднимают в транспортное положение или опускают в рабочее при помощи гидроцилиндра 7 или механического автомата 9, работающего от левого переднего колеса.
Ширина захвата плуга 75 см, глубина вспашки до 35 см, рабочая скорость до 4,5 км/ч. Его агрегатируют с трактором ДТ-75БВ.
Плантажные плуги
Плантажные плуги используются для предпосадочной подготовки почвы, предназначенной для закладки садов и виноградников, на глубину 40-80 см. Так как такие условия увеличивают нагрузку на рабочие органы, а встречающиеся в почве камни и мелкие абразивные частицы ускоряют их износ, плуги оснащают усиленными корпусами, черенковыми ножами и прочной рамой. К сварной усиленной стойке корпуса прикреплены трапецеидальный лемех 14 (рис.), выдвижное или накладное долото 13, накладка 15, защищающая грудь отвала от истирания, отвал культурного типа и полевая доска 16 с уширителем. Для повышения жёсткости конструкции между уширителем и крылом отвала устанавливают распорки.
Для предотвращения образования высоких свальных гребней плантажные плуги регулируют для первого прохода на 1/3 глубины вспашки, для второго на 2/3 и для третьего на полную глубину. У плуга ППУ-50А при первом проходе полевое и бороздное колёса устанавливают на 1/3 глубины обработки, для второго прохода полевое колесо — на 2/3, бороздное — на 1/3 глубины, для третьего прохода полевое колесо — на полную глубину, бороздное — на 1/3. Перед четвёртым проходом бороздное колёсо устанавливают на полную глубину вспашки.
Прицепной плуг ППУ-50А
Плантажный плуг ППУ-50А:
1 — корпус; 2 — рама; 3 — предплужник; 4 — тяга; 5 — гидроцилиндры; 6 — кулак; 7, 8 — штурвалы; 9, 12, 17 — колёса; 10 — прицепное устройство; 11 — автомат; 13 — долото; 14 — лемех; 15 — накладка; 16 — полевая доска.
Прицепной плуг ППУ-50А используется для вспашки на глубину до 60 см особо тяжёлых почв, засорённых камнями. Рама плуга опирается на три колеса: полевое 9, бороздное 12 и заднее 17. На раме установлены основной корпус 1, предплужник 3, механизмы подъёма полевого, бороздного и заднего колёс, связи полевого колеса с бороздным и задним колёсами. На трактор плуг устанавливается с помощью прицепного устройства 10. Механизмом подъёма плуг переводят из рабочего положения в транспортное и наоборот. Механизм работает от автомата 11 или двух гидроцилиндров 5. При использовании шестерённо-храпового автомата гидроцилиндры снимают, а на их место устанавливают амортизаторы. Глубину вспашки устанавливают штурвалом 8 механизма полевого колеса. Штурвалом 7 механизма бороздного колеса устраняют поперечный перекос рамы. Тягой 4 механизм полевого колеса связан с механизмом заднего колеса. При регулировке глубины вспашки и переводе плуга в транспортное положение тяга 4 кулаком 6 перемещается вперед и, опуская заднее колесо, поднимает раму плуга.
Ширина захвата плуга 50 см. Его агрегатируют с трактором Т-130. Рабочая скорость агрегата до 2,3 км/ч, производительность 0,17 га/ч.
Навесной плуг ППН-40
Навесной плуг ППН-40 в агрегате с трактором ДТ-75В используют для вспашки на глубину до 45 см. Плуг оснащён корпусом шириной захвата 40 см, предплужником, черенковым и дисковым ножами, навеской и опорным колесом. Дисковый нож устанавливают впереди предплужника, черенковый — между предплужником и корпусом.
Рабочая скорость агрегата до 4,6 км/ч, производительность 0,23 га/ч.
Навесной плуг ППН-50
Навесной плуг ППН-50 в агрегате с трактором Т-130 проводит обработку на глубину до 60 см. Ширина захвата плуга 50 см, рабочая скорость агрегата до 2,3 км/ч, производительность 0,19 га/ч.
Садовые плуги
Садовые плуги предназначены для обработки почвы в садах. Особенностью их работы заключается в том, чтобы трактор не повреждал кроны деревьев, находился от них на некотором расстоянии, тогда как плуг — как можно ближе к стволам деревьев, не повреждая их. Садовые плуги бывают, как правило, прицепными и оснащаются секторными прицепами, позволяющими смещать их в сторону от продольной оси симметрии трактора. При этом механизмы колёс вписываются в габариты рамы плуга. Межствольные полосы в садах обрабатываются специальными выдвижными секциями, которые отводятся и подводятся с помощью гидроцилиндра.
Прицепной садовый плуг ПС-4-30
Прицепной садовый плуг ПС-4-30 предназначен для обработки почв с удельным сопротивлением до 9 Н/см2 в междурядьях садов.
Плуг снабжён специальным секторным прицепом, составленным из телескопической тяги, защёлки, сектора, поперечной плиты с отверстиями. Сектор шарнирно соединен с рамой и удерживается в определенном положении гидроцилиндром. Плита закреплена на навеске трактора. Переставляя тягу по сектору и отверстиям плиты, плуг смещают влево или вправо относительно продольной оси трактора на расстояние, позволяющее проводить вспашку под кронами деревьев без въезда трактора в эту зону. Необходимое смещение регулируют в зависимости от размеров кроны, развитости корневой системы и ширины междурядья. Конструкция прицепного устройства позволяет получить максимальное смешение до 2,7 м. С минимальным смещением вправо ПС-4-30 работает как плуг общего назначения.
Устойчивый ход плуга в горизонтальной плоскости нарушается смещением прицепа, так как линия тяги отклоняется от следа центра тяжести плуга. От разворота плуг удерживает заднее колесо, снабженное ребордой и установленное наклонно к дну борозды. Перемещением коленчатой оси заднее колесо устанавливают с поворотом на угол 8° в сторону смещения прицепа. Плуг переводят в транспортное положение с помощью гидроцилиндра.
Глубину хода корпусов до 25 см регулируют болтами, ограничивающими перемещение опорно-ходовых колёс. Почву под кронами деревьев обрабатывают на глубину до 15 см без предплужников и дискового ножа. Остальное междурядье вспахивают на глубину до 25 см с предплужником и ножом.
Прицепной садовый плуг ПС-4-30 агрегатируют с трактором ДТ-75. Ширина захвата составляет 1,2 м. Скорость агрегата до 7 км/ч, производительность 0,95 га/ч.
Навесной семикорпусный плуг ПГП-7-40
Схема гидропневматического предохранителя плуга ПГП-7-40:
I — в рабочем положении; II — при обходе корпусом препятствия; 1, 2, 8 — маслопроводы; 3 — запорный кран; 4 — манометр; 5 — поршень; 6 — штуцер; 7 — пневмогидроаккумулятор; 9 — стойка; 10 — грядиль; 11 — углосним; 12 — корпус; 13 — перо; 14 — долото; 15 — препятствие; 16, 17 — кронштейны рамы; 18 — гидроцилиндр.
Навесной семикорпусный плуг ПГП-7-40, снабжённый гидропневматическими предохранителями, предназначен для вспашки почв, засорённых камнями и с удельным сопротивлением до 10 Н/см2 на глубину до 27 см.
На плоской раме плуга установлены семь корпусов 12 (рис.) шириной захвата 40 см, семь гидроцилиндров 18, пневмогидроаккумулятор 7 (ПГА), масляная магистраль (маслопровод) 8, манометр 4, запорный кран 3 и механизмы переднего и заднего опорных колёс. Корпус оснащён Г-образным грядилем 10, стойкой 9, накладным долотом 14, углоснимом 11, трапецеидальным лемехом и отвалом полувинтового типа с пером 13. Каждый корпус присоединен шарнирно грядилем 10 к кронштейну 16, а стойкой 9 к штоку гидроцилиндра 18. Труба гидроцилиндра шарнирами закреплена на кронштейне 17. Кронштейны 16 и 17 приварены к основной балке рамы плуга. Рабочие полости гидроцилиндров подключены гибкими маслопроводами 2 к масляной магистрали 8, соединенной с пневмогидроаккумулятором 7. Аккумулятор состоит из цилиндра и плавающего поршня 5, разделяющего внутреннюю полость цилиндра на две части. Верхняя полость заполнена сжатым газом, нижняя — рабочей жидкостью гидросистемы трактора.
Во процессе работы (рис., I) все корпуса удерживаются от выглубления давлением газа, находящегося в газовой полости ПГА. При наезде на препятствие 15 (рис., II) сопротивление перемещению корпуса в почве возрастает, корпус при этом выглубляется и смещает плунжер гидроцилиндра 18. Рабочая жидкость вытесняется в ПГА, перемещает поршень 5, газ дополнительно сжимается, то есть в ПГА аккумулируется энергия. Эта энергия затем используется для автоматического возвращения корпуса в рабочее положение после обхода препятствия.
Пневмогидросистему настраивают на рабочее давление как при помощи гидросистемы трактора, так и путём изменения давления зарядки газа. Газовую полость ПГА заряжают азотом из специального баллона, подключив его к штуцеру 6. По окончании зарядки баллон отсоединяют, а штуцер закрывают пробкой. Для зарядки ПГА маслом магистраль 8 через запорный кран 3 гибким маслопроводом 7 соединяют с гидросистемой трактора. По окончании зарядки кран 3 закрывают. Давление зарядки контролируют манометром 4. При работе на лёгких почвах рекомендуется устанавливать давление 6-9 МПа, на тяжёлых — 9-11 МПа.
Лесные плуги
Лесные плуги предназначены для полосной обработки почвы под посадку и посев лесных культур на свежих или старых вырубках, гарях, а также для насаждения противопожарных минерализованных полос. Рабочая поверхность плужного корпуса обеспечивает подъём пласта, полный его оборот и укладку в виде непрерывной ленты по бокам борозды. Как правило, лесные плуги имеют один или два корпуса с шириной захвата 45, 75, 100 и 120 см. Впереди корпуса устанавливают черенковый или дисковый нож.
Ротационные плуги
Схема рабочего процесса ротационного плуга:
1 — корпус; 2 — нож; 3 — диск; 4 — отражатель; 5 — лопатки.
Ротационные плуги используются для обработки тяжёлых и переувлажненных почв на глубину до 30 см. Рабочий орган ротационного плуга (рис.) представляет собой барабан с Г-образными ножами 2, закрепленными на дисках 3 таким образом, чтобы горизонтальные лезвия двух соседних ножей были обращены навстречу один другому (рис., вид А). Барабан приводится в движение от вала отбора мощности трактора. Ножи отрезают клиновидные пласты.
На корпусе 7 закреплены отражатели 4. При вращении барабана лопатки 5 отражателей периодически входят в промежуток между ножами и сбрасывают с полок ножей пласты почвы. В отличие от фрез ротационные плуги укладывают отрезанные пласты в борозды с частичным их оборотом. Кроме того, они работают на более низких оборотах и большими подачами (до 25 см) на нож. Поэтому ротационные плуги крошат пласт и перемешивают почву менее интенсивно, чем фрезы.
Ярусные плуги
Ярусные плуги используются при основной обработки солонцовых, каштановых и подзолистых почв для их коренного улучшения. Солонцовые почвы имеют выраженное послойное строение: верхний — плодородный слой I, средний — солонцовый II и нижний — карбонатный III, содержащий гипс. В зависимости от глубины залегания карбонатов солонцы подразделяются на высоко-карбонатные (0,25-0,35 м) и глубококарбонатные (более 0,35 м). Первые окультуривают применением ярусной вспашки, которая перемешивает горизонты II и III, обеспечивая самомелиорацию; вторые — специальной обработкой почвы с внесением мелиорантов. Ярусные плуги применяют также для глубокой (до 40 см) вспашки почв, например, при подготовке к посеву хлопчатника, сахарной свёклы, при закладке садов и виноградников.
Трехъярусный плуг является в определенной степени универсальным и может использоваться для двухъярусной вспашки, используя только два корпуса, расставляя их в различной последовательности на основной и выносной балках плуга.
Навесной плуг ПТН-3-40
Ярусный плуг ПТН-3-40 (I) и технологические процессы ярусной вспашки (II, III, IV):
1, 5 — винтовые механизмы; 2, 6 — опорные колёса; 3 — рама; 4 — тяга; 7 — замок навески; 8 — поперечная балка; 9 — кронштейн; 10 — отверстия; 11 — черенковый нож; 12, 14, 16, 19 — корпуса верхнего яруса; 13, 15, 17, 18 — корпуса нижнего яруса.
Навесной плуг ПТН-3-40 используется для вспашки солонцовых почв с удельным сопротивлением до 13 Н/см2, а также для обработки каштановых почв с обесструктуренным (распылённым) верхним слоем.
Плуг оснащается тремя корпусами 12, 14 и 16 (рис., I) для обработки верхнего яруса и тремя корпусами 13, 15 и 17 для обработки нижнего яруса почвы. Корпуса установлены на раме парами таким образом, чтобы корпус верхнего яруса шёл впереди, а корпус нижнего яруса — вслед за ним. Ширина захвата одного корпуса 40 см. Впереди корпусов 12, 14 и 16 установлены черенковые ножи 11. Корпуса нижнего яруса снабжены укороченными и удлинёнными отвалами. Стойки корпусов верхнего яруса могут переставляться по высоте, изменяя толщину подрезаемого пласта в интервале 15-25 см. Глубину хода корпусов нижнего яруса до 40 см регулируют винтовыми механизмами 1 и 5. Совместной регулировкой всех корпусов изменяют соотношение между толщиной пластов нижнего и верхнего ярусов.
Для вспашки солонцовых почв (рис., II) корпуса 13, 15 м 17 оборудуют укороченными отвалами, а глубину хода корпусов 12, 14 и 16 регулируют на подрезание верхнего плодородного слоя. В этом случае идущий впереди корпус каждой пары подрезает верхний слой I, оборачивает его и укладывает в открытую борозду сверху на слой II/III, взрыхлённый за предыдущий проход корпусом нижнего яруса. Следующий за первым корпус нижнего яруса подрезает третий, карбонатный, слой III и лежащий на нём солонцовый слой II, сбрасывает их с укороченного отвала и перемешивает между собой.
Для обработки почв с обесструктуренным верхним слоем I (рис., III) на корпуса 13, 15 и 17 устанавливают удлинённые отвалы. В этом случае корпуса 12, 14 и 16 подрезают верхний слой I и сбрасывают его в открытую борозду, а корпуса 13, 15 и 17 подрезают нижний слой II, поднимают его и укладывают сверху на слой I. Такую вспашка может применяться для борьбы с сорняками, которые заделываются в нижние слои почвы и погибают.
Плуг ПТН-3-40 агрегатируют с трактором К-701. Ширина захвата плуга 1,2 м, рабочая скорость агрегата до 9 км/ч, производительность 0,8 га/ч.
Навесной плуг ПД-3-35
Навесной плуг ПД-3-35 используется для двухъярусной вспашки почв под хлопчатник на глубину до 40 см, обеспечивая при этом полную заделку растительных остатков, семян сорных растений и зимующих вредителей.
На раме плуга установлены четыре корпуса 19 (рис. выше, IV) верхнего и четыре корпуса 18 нижнего ярусов. Ширина захвата каждого корпуса составляет 35 см. Отвалы корпусов верхнего яруса полувинтовые, корпусов нижнего яруса — культурные. Корпус верхнего яруса смещен влево относительно расположенного за ним корпуса нижнего яруса на расстояние x. Такая пара плужных корпусов образует секцию. Корпус верхнего яруса закрепляют с правой или левой стороны брусьев рамы плуга. В первом случае поперечное смещение x корпусов составляет 65 мм, во втором — 130 мм. При большом количестве растительных остатков, корпус устанавливают с большим смещением, на чистом поле — с меньшим.
Передний верхний корпус 19 вырезает пласт I и сбрасывает его с оборотом на дно борозды. Идущий следом нижний корпус 18 вырезает пласт II и с оборотом укладывает его на пласт I.
Глубину хода верхних корпусов (10, 15 или 20 см) регулируют, перемещая их стойки по вертикали. Глубина хода нижних корпусов (максимально 40 см) зависит от положения опорного колеса.
Ширина захвата плуга 1,05 м, производительность агрегата 0,5 га/ч.
Навесные плуги ПНЯ-6-40 и ПНЯ-4-40
Навесные плуги ПНЯ-6-40 и ПНЯ-4-40 используются для вспашки почв под сахарную свёклу и технические культуры на глубину до 35 см.
Плуг ПНЯ-6-40 оснащён шестью парами корпусов. В корпусах верхнего яруса применяются полувинтовые отвалы, в корпусах нижнего яруса — культурные. Перед задним корпусом устанавливается дисковый нож. Расстановка корпусов и рабочий процесс вспашки аналогичны плугу ПТН-3-40. Отличие заключается в том, что корпуса нижнего яруса укладывают пласт II с оборотом.
Плуг агрегатируют с трактором К-701. Ширина захвата плуга 2,4 или 2 м, рабочая скорость агрегата до 8,1 км/ч, производительность 1,59 га/ч.
Плуг ПНЯ-4-40 оснащён четырьмя парами корпусов. Расстановка корпусов и рабочий процесс аналогичны плугу ПД-3-35.
Машина МСП-2
Схема рабочего процесса машины МСП-2:
1 — опорное колёсо; 2 — навеска; 3 — винтовой механизм; 4 — редуктор; 5 — стойка; 6 — рама; 7 — пружина; 8 — прикатывающий каток; 9 — фреза; 10 — плоскорежущая лапа; 11 — прижимной каток.
Машина МСП-2 используется для ярусной вспашки солонцовых почв. Каждый из двух комбинированных рабочих органов оснащён плоскорежущей лапой 10 (рис.), фрезой 9, двумя прижимными 11 и двумя прикатывающими катками. Фреза приводится во вращение от ВОМ трактора через редуктор 4 и цепную передачу, смонтированную в полой стойке 5.
Во процессе работы плоскорежущая лапа подрезает почвенный пласт на глубине залегания карбонатного слоя III, приподнимает его, деформирует и рыхлит на всю толщину. При сходе с лемехов лапы 10 пласт попадает под фрезу 9, ножи которой измельчают и перемешивают солонцовый II и карбонатный III слои. Верхний плодородный слой 1 при такой обработке рыхлится и остаётся на месте. Катки 8 уплотняют почву. Глубину хода лапы (до 40 см) регулируется перемещением опорных колёс 1 с помощью механизма 3.
Машину агрегатируют с трактором К-701. Ширина её захвата 2 м, рабочая скорость до 7,1 км/ч, производительность 0,8-1 га/ч.
Машины для глубокой обработки почвы
Схема образования и разрушения плужной подошвы:
I — образование плужной подошвы при работе лемешного плуга; II — передвижение воды и поведение корней растений до разрушения плужной подошвы; III — разрушение плужной подошвы при глубокой обработке почвы чизельным плугом; IV — передвижение воды и поведение корней растений после разрушения плужной подошвы; V — 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.
Глубокая обработка почвы, то есть глубже пахотного слоя, позволяет разрушать плужную подошву 1 (рис., I), которая препятствует проникновению корней растений в нижние слои почвы и затрудняет поступление грунтовой воды в пахотный горизонт (рис., II). Рыхление подпахотного горизонта способствует созданию более глубокого корнеобитаемого слоя, улучшает воздушный, водный и тепловой режимы почвы, активизирует биологические процессы, способствует накоплению влаги, предотвращает ветровую и водную эрозию почвы. Глубокое рыхление проводится плугами общего назначения, снабжёнными безотвальными корпусами и рыхлительными стойками, плугами-рыхлителями, чизельными плугами (рис., III) и плугами со специальными рыхлителями.
Для рыхления почвы на большую глубину (0,8-1 м) применяются мелиоративные глубокорыхлители, рабочие органы которых оборудованы вибрирующими наконечниками (ножами). Глубокое рыхление способствует аэрации сухих почв или обезвоживанию глубоколежащих слоёв подпахотного горизонта, исключает застойное переувлажнение.
Навесные плуги-рыхлители ПРПВ-5-50 и ПРПВ-8-50
Рабочие органы плугов-рыхлителей:
I — рыхлительный корпус; II, III — 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. Стрелкой показано направление движения.
Навесные плуги-рыхлители ПРПВ-5-50 и ПРПВ-8-50 используются для безотвальной обработки почвы на глубину до 40 см с одновременным рыхлением пахотного и подпахотного горизонтов.
Рама, навеска, опорные колёса с механизмом регулирования глубины обработки почвы и прицепка для борон выполнены по типу плугов общего назначения. Отличие их заключается лишь в особой конструкции рабочих органов. Плуги оснащены рыхлительными корпусами и дисковыми ножами с рифлёной режущей кромкой, которые установлены парами на раме 4 (рис., I). Стойка 11 корпуса изогнута, её 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 жёстко 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 наклонно установлен дисковый нож 5, плоскость вращения которого совпадает с плоскостью резания лемехов 6.
При движении плуга нож разрезает верхнюю задернённую 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 более интенсивному крошению пласта. При сходе пласта с пластины 10 и стойки 11 происходит его дополнительное крошение от удара при падении в борозду. При этом перемешивание и вынос на поверхность почвенных агрегатов исключаются. Степень рыхления регулируется изменением наклона рыхлительных пластин, расстояния между корпусами и скоростью движения плуга.
Плуг ПРПВ-5-50 может агрегатироваться с трактором Т-150К, ПРПВ-8-50 — с трактором К-701. Ширина захвата плугов соответственно 2,5 и 4 м.
Плуги-рыхлители ПБ-5 и ПБ-9
Плуги-рыхлители ПБ-5 и ПБ-9 используются для безотвальной обработки почв на глубину до 35 см.
Рабочим органом плугов ПБ-5 и ПБ-9 является рыхлительная стойка 12 (рис. выше, II), которая состоит из прямолинейной и криволинейной частей. Стойка обеспечивает рыхление пахотного слоя почвы с сохранением стерни и растительных остатков. Рыхлительные стойки (рис. выше, III) устанавливаются на плугах общего назначения.
Плуг ПБ-5 может агрегатироваться с тракторами класса 3, ПБ-9 — с тракторами класса 5.
Чизельный плуг-глубокорыхлитель ПЧ-4,5 и ПЧ-2,5
Схемы размещения рабочих органов чизельного плуга ПЧ-4,5 (размеры указаны в мм):
1 — рыхлители; 2 — опорные колёса; 3 — навеска; 4 — рама; 5 — регулятор глубины.
Чизельный плуг-глубокорыхлитель ПЧ-4,5 используется для рыхления почв 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.
Конструкция плуга состоит из треугольной рамы 4 (рис.), рабочих органов — рыхлителей 7, опорных колёс 2, регулятора 5 глубины обработки, навески 3 и подставки. На раме плуга имеется возможность дополнительно установить девять или одиннадцать рыхлителей.
Разновидности рыхлителей чизельного плуга ПЧ-4,5:
1 — стойка; 2 — обтекатель; 3 — стрельчатая лапа; 4 — долото.
Составные части рыхлителя: стойка 6, обтекатель 7, долото 8 шириной 60 мм или стрельчатая лапа 9 захватом 270 мм. Долото крепится к стойке рыхлителя осью со шплинтом, а стрельчатая лапа — болтами. Долотообразные рыхлители разрыхляют уплотнённую плужную подошву, образующуюся после вспашки лемешными плугами на глубину до 45 см. Стрельчатые лапы применяются для рыхления тяжёлых почв на глубину до 30 см с одновременным подрезанием сорной растительности.
Шаг расстановки рыхлителей определяется глубиной обработки. Глубину хода рыхлителей устанавливают вращением винта регулятора 5, который изменяет положение колёс 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, состоящее из бруса с валом и закрепленных на нём ножевидных рыхлителей.
Ширина захвата плуга-глубокорыхлителя ПЧ-4,5 равна 4,5 м, рабочая скорость — до 6 км/ч, производительность — 3,2 га/ч. Агрегатировать рекомендуется с тракторами К-700 и К-701.
Чизельный плуг ПЧ-2,5 имеет ширину захвата 2,5 м и обычно агрегатируется с тракторами Т-150, Т-150К.
Плуги-лущильники
Лущильниками называют орудия, предназначенные для неглубокого рыхления почвы с оборотом пласта для провоцирования появления всходов сорняков для последующей их запашки. После лущения стерня и мелкокомковатая почва снижают испарение влаги и улучшают условия жизнедеятельности микроорганизмов. Лущильники бывают лемешные (плуги-лущильники) и дисковые.
Плуги-лущильники применяют во всех климатических зонах, но преимущественно в южных районах, для лущения чистых паров и жнивья, когда остаётся достаточно времени и тепла для прорастания сорняков перед осенней основной вспашкой. Плуги-лущильники предназначены для лущения стерни на глубину 8-12 см и ухода за парами, а также для вспашки лёгких почв с неглубоким пахотным горизонтом на глубину до 18 см. Такие плуги не оснащаются предплужниками. Для лучшей заделки растительных остатков плуги-лущильники оснащаются плужными корпусами с полувинтовой рабочей поверхностью с шириной захвата 25 см.
Полунавесной плуг-лущильник ППЛ-10-25
Плуг-лущильник ППО-10-25:
1 — корпус; 2 и 5 — передние и задние секции; 3 и 11 — ходовое (полевое) и опорное колёса; 4 — ось; 6 и 9 — механизмы подъёма опорных колёс (с регулировкой глубины); 7 — штурвал регулировки полевого колёса высоте; 8 — пружинный догружатель (поддерживает устойчивость хода задних колёс); 10 — гидроцилиндр хода плуга в транспортное положение.
Рама плуга ППЛ-10-25 состоит из передней и задней секций, шарнирно соединенных пальцами. В месте соединения двух рам закреплена П-образная ось с двумя ходовыми пневматическими колёсами и винтовым механизмом, с помощью которого регулируется глубина обработки почвы средних корпусов. Для установки на заданную глубину первого и последнего корпусов используются два опорных колеса в начале и в конце рамы. На прицепе плуга-лущильника установлен выносной гидроцилиндр, кинематически связанный с механизмом ходовых колёс. При переводе плуга в транспортное положение колеса подкатываются под раму и приподнимают переднюю и заднюю части лущильника с помощью тяг.
На почвах с неглубоким плодородным слоем плуги-лущильники могут заменять плуги. Такая вспашка выгодно отличается от плоскорезной обработки тем, что уничтожается больше сорняков. Однако она должна проводится одновременно с предпосевной подготовкой почвы (если она не на зябь) и даже вместе с посевом.
Литература
- Кленин Н. И., Киселев С. Н., Левшин А. Г. Сельскохозяйственные машины. М.: КолосС. 2008.
- Халанский В. М., Горбачёв И. В. Сельскохозяйственные машины. М.: КолосС. 2004.
- Листопад Г. Е., Демидов Г. К., Зонов Б. Д. и др. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Агропромиздат. 1986.
