Технологические процессы

Крупный специалист в области противоэрозионных мероприятий Н. Гудзон экспериментально установил, что разница в эрозии, вызванной неодинаковой обработкой одной и той же почвы, значительно больше, чем разница в эрозии разных почв, подвергнутых одинаковой обработке. На этом основании он пришел к выводу, что величина эрозии почвы в гораздо большей степени зависит от способа обработки почвы и в меньшей степени от ее свойств.

Рабочие органы противоэрозионных почвообрабатывающих орудий плоскорежущие лапы, штанги и игольчатые диски — различаются по своему технологическому воздействию на почву. Технологический процесс работы лап культиватора-плоскореза и плоскореза-глубокорыхлителя заключается в подрезании пласта почвы и корней сорняков лезвиями лемехов, подъем и рыхление подрезанного пласта рабочими поверхностями лемеха и укладку его на прежнее место и без повреждения стерни. В результате растягивающих и сжимающих сил, возникающих при изгибе пласта при поступлении его на поверхность лемеха, пласт в определенной степени разрыхляется, в нем образуются вертикальные щели, через которые мелкие фракции поверхностного слоя почвы просыпаются во внутренние слои пласта, повышая эрозионную стойкость поверхностного слоя. В зонах прохождения стоек лап плоскорезов элементы пласта интенсивней разрушаются и перемешиваются, в результате чего часть стерни заделывается в почву. Кроме того, часть пласта, ударяясь о боковые поверхности стоек, отбрасывается в сторону. С увеличением рабочей скорости (более 6-7 км/ч) разбрасывание почвы увеличивается, в зоне прохождения стоек образуется широкая борозда (более 20 см), часть стерни заделывается почвой, вынесенные на поверхность нижележащие влажные слои ее иссушаются. Наилучшее качество обработки достигается при оптимальной влажности почвы 15-22%. При низкой влажности образуются крупные глыбы.

Штанга вращается в почве на глубине 5-10 см, при этом разрываются или выдергиваются и выносятся на поверхность корни сорняков и часть стерни, заделанной в почву, выравнивается поверхность поля, что важно, особенно в местах прохода стоек лап плоскорезов и глубокорыхлителей. Одновременно происходит разделение почвенных агрегатов мелкие пылеватые частицы просеиваются внутрь пласта, крупные, устойчивые к эрозии выносятся на поверхность. При низкой влажности и твердых почвах штангу можно заглублять только после обработки почвы лапами плоскорезов или глубокорыхлителей. Штанги бывают приводными или бесприводными; она делает 0,9-1,2 оборота на пути длиной 1 м.

Игольчатые бороны используются для поверхностного рыхления почвы во время весеннего закрытия влаги и осенней обработке почвы по стерне. Обычные зубовые бороны для этих целей использовать нельзя, так как они забиваются пожнивными остатками. При перекатывании диска под определенным углом атаки, иглы поочередно внедряются в почву на заданную глубину (4-10 см), деформируя ее своими торцевыми и боковыми поверхностями. В результате образуется лунка, форма поперечного сечения которой на поверхности поля похожа на эллипс. Если необходимо разрушить почвенную корку с сохранением стерни, диски устанавливают так, чтобы они работали «затылком», то есть при погружении в почву были направлены вогнутостью вперед. Таким образом, сохраняется до 75 % стерни и одновременно семена сорняков заделываются в почву.

Разновидности рабочих органов

Замена обычной отвальной вспашки системой безотвальной обработки почвы, при которой на поверхности поля сохраняется максимальное количество стерни, оставшейся после зерновых культур, является наиболее эффективным и общепризнанным способом борьбы с ветровой эрозией почвы. Для безотвальной обработки почвы с сохранением стерни созданы специальные рабочие органы (рис.).

Принципиальные схемы

В степных районах в основном применяются широкозахватные бессцепочные культиваторы-плоскорезы (рис. ниже, I). В основе таких плоскорезов полунавесной модификации лежит шарнирная рама, состоящая из трех секций: средней 5 и двух боковых 8 и 9. Шарнирное соединение позволяет секциям рамы подстраиваться под рельеф поля.

Рабочие органы расположены симметрично относительно продольной оси (центральной линии). Первая лапа наиболее нагружена, так как работает в условиях блокированного резания. Каждая последующая лапа смещена относительно предыдущей назад и в сторону и работает в условиях полублокированного резания. Перекрытие Δb = 70-90 мм, расстояние I между лапами в продольном направлении определяется из условия предотвращения их забивания растительными остатками и с учетом зоны деформации почвы.

Средняя секция опирается на два колеса 3 с пневматическими шинами и винтовыми механизмами для регулирования глубины обработки. Секции 8, 9 шарнирно соединены одним концом с секцией 5 и опираются на самоустанавливающиеся (флюгерные) колеса 1 и 6, оснащенные гидроцилиндрами 2 и с механизмом регулирования глубины обработки. В транспортном положении боковые секции заводят за среднюю.

Принципиальные схемы плоскореза-глубокорыхлителя и культиватора-плоскореза аналогичны. Технологические процессы, выполняемые этими орудиями, различаются в основном глубиной обработки почвы.

Тяжелые противоэрозионные культиваторы, в зависимости от тягового класса трактора, могут быть одно- и трехсекционными. Для предотвращения засорения лапы в односекционном культиваторе (рис. выше, II) размещают в три ряда с расстоянием l = 800 мм между ними. Наиболее полное подрезание сорняков обеспечивается перекрытием Δb = 60 мм. Коленчатая ось 10 и рама 12 соединены с гидроцилиндрами 2, предназначенными для регулирования глубины хода рабочих органов и их подъема на поворотных полосах. Для предотвращения укоренения срезанных лапами корневищ сорняков на влажных почвах культиватор может быть оборудован штанговым приспособлением, состоящим из штанги сечением 25 х 25 мм, грядилей и приводного устройства в виде двух игольчатых дисков и цепной передачи.

Агротехнические основы

Основными требованиями к обработке почв, подверженных как ветровой, так и водной эрозии, являются: сохранение стерни предшествующей культуры (для предотвращения ветровой эрозии), повышение водопоглощающей способности почвы (для устранения стока воды по склону, а следовательно, водной эрозии). Таким требованиям лучше всего отвечают орудия с чизельными, щелерезными и другими рыхлительными рабочими органами. После обработки чизельным плугом на поверхности почвы остается 60-75% растительных остатков, что предотвращает ветровую эрозию, а за счет глубокого рыхления почвы и перемешивания остальных пожнивных остатков с ее поверхностным слоем ее водопоглотительная способность увеличивается в 1,5-3 раза, что предотвращает водную эрозию. Этому способствует и гребнистое дно борозды, образующееся после рыхления почвы чизельным плугом, так как гребни препятствуют внутрипочвенному стоку воды в зоне, прилегающей к дну борозды.

Чизельный плуг можно использовать и в традиционных системах земледелия, то есть на почвах, не подверженных эрозии. В этих условиях он отвечает принципам минимальной обработки почвы, разрыхляет подпочвенный слой и разрушает плужную подошву.

В уплотненной почве выделяют три слоя (рис. выше A и B): верхний 1 (пахотный горизонт), плужную подошву 2 (ниже лезвий рабочих органов) и подпахотный 3 (ниже плужной подошвы). Верхний слой разуплотняется в процессе обработки почвы, а плужная подошва и подпахотный слой с годами уплотняется сильнее. Толщина плужной подошвы составляет 12-17 см и зависит от конструкции рабочих органов, веса орудия, количества обработок на одну и ту же глубину, влажности и механического состава почвы. Начало ее можно определить по расположению корней растений: в начале плужного пласта они располагаются под прямым углом к вертикали (рис. выше, I). При плотности подпахотного слоя почв среднего и тяжелого механического состава 1,6-1,7 г/см³ развитие корней растений в них затруднено или невозможно.

Технологический процесс

Чизельные плуги, щелерезы и почвоуглубители обрабатывают плотный подпахотный горизонт. Различные свойства обрабатываемого материала определяют некоторые особенности технологического процесса, который основан на резании клином с плоской рабочей поверхностью, сводящееся к разрушению почвенного пласта путем сдвига (скалывания) на куски (стружку) трапецеидальной формы. При этом распространение деформации почвы в стороны, т.е. в поперечно-вертикальной плоскости, ограничивается предельной глубиной обработки почвы, называемой критической. Дальнейшее углубление рабочего органа сопровождается его смятием в продольном направлении без увеличения зоны рыхления в поперечном направлении (рис. ниже, A и B).

Таким образом, возможны два режима работы лапы чизельного плуга: при a < h_k и a > h_k, где h_k — критическая глубина обработки почвы. В первом случае глубина h щели, с которой начинается боковое расширение зон деформации почвы, несколько меньше глубины a обработки (рис. ниже, C), так как скалывание почвы под углом ψ начинается несколько выше лезвия. Однако в этом случае с достаточной для практических целей точностью можно считать, что h = a. Во втором случае, т.е. при a > h_k, зона бокового рыхления пласта распространяется до величины hk (рис. ниже, D), под ней образуется зазор глубиной

h₀ = a — h_k, (1)

где h₀,- глубина блокированного резания без отделения почвенной стружки с боковых сторон лапы.

В этой зоне, т.е. за пределами глубины h_k, в нижней части рабочей поверхности лапы образуется уплотненное ядро толщиной e (рис. ниже, D). Его образование связано с высоким давлением в зоне блокированного резания, под действием которого почва сминается, сильно уплотняется и задерживается на рабочей поверхности лапы в зоне h₀ = a — h_k. В одних условиях она становится настолько прочной, что дальнейшее резание почвы производится ею, а не рабочей поверхностью, в других — периодически разрушается и возобновляется.

Угол ψ скалывания почвы можно определить по формуле В.П. Горячкина,

$latex \psi = 90^{\circ} — \frac {(\alpha + \phi_1 + \phi_2)} {2}$, (2)

где α — угол крошения; φ₁ — угол трения почвы по материалу лапы, φ₂ — угол внутреннего трения почвы.

Ширина полосы деформированного грунта в поперечном сечении пласта при a > h_k зависит не от значений a, а от h_k (рис. ниже):

$latex b_k = b_0 + 2h_k \tan (\frac {\theta} {2} )$, (3)

Зона распространения деформации почвы (L) в продольном направлении (по ходу движения) зависит от величины a, а также от углов α и φ и определяется по формуле:

$latex L = l_0 + a \tan (\alpha + \phi)$, (4)

где l₀ — длина лезвия.

Ширина полосы деформированного грунта на его поверхности на расстоянии l от его носка

$latex b’_k = b_0 + 2mn_1 \tan (\frac {\delta} {2})$,

но так как

$latex mn_1 = \frac {h_k} {\cos (\alpha + \phi)}$, то

$latex b’_k = b_0 + 2h_k \frac {\tan (\delta / 2)} {\cos (\alpha + \phi)}$, (5)

где $latex \delta \approx \frac {\theta} {2}$ — угол, характеризующий область деформации почвы в плоскости скалывания.

Из выражения (5) следует, что с увеличением углов α и φ ширина полосы деформированного грунта увеличивается. Она также увеличивается с ростом значений h_k и δ ≈ θ₂ ≈ 2φ₂. Глубина h_k, в свою очередь, зависит от перечисленных параметров, но в большей степени — от величины b₀. При глубокой обработке почвы (a > 38 см) и b₀ ≥ 50 мм значение h_k = h_{k max} = const, т.е. достигает максимума и остается постоянным с увеличением b₀. При b₀ < 50 мм с уменьшением b₀ глубина h_k резко уменьшается. Поэтому для увеличения значения h_k и расширения за счет этого ширины b_n полосы деформированной почвы при глубокой обработке, ширина захвата лапы должна быть не менее 50 мм (b₀ ≥ 50 мм). Это означает, что рыхление почвы чизельным плугом целесообразно проводить при a ≈ h_k.

Пример. Определить зону деформации почвы лапой чизельного плуга, если b₀ = 50 мм; α₀ = 20°; a = 26 см (a < h_k); φ = 26°.

Решение. Согласно формуле (4) зона деформации почвы в продольном направлении $latex L = a \tan (\alpha + \phi) = 26 \tan (20^{\circ} + 26^{\circ} \approx 27$ см. В поперечном направлении зона деформации составляет $latex b_k = b_0 + 2a \tan (\frac {\theta} {2}) = 5 + 2 \cdot 26 \tan (20^{circ}) \approx 19$ см.

Разновидности рабочих органов

Рабочий орган чизельного плуга (рис. ниже, A) рыхлительная лапа (рис. ниже, C) состоит из стойки 1, обтекателя 2, долота 3 и оси со штифтом 4. Обтекатель, приваренный к стойке, предохраняет ее от износа и уменьшает сопротивление движению в почве. Благодаря серповидному контуру обтекателя и стойки лапа легко заглубляется и хорошо очищается от растительных остатков. На стойку вместо долота шириной захвата 70 мм можно установить стрельчатую лапу шириной захвата 270 мм.

При глубине обработки до 30 см используются стрельчатые лапы, а при рыхлении на глубину до 45 см — долота. Стрельчатые лапы интенсивней рыхлят почву и одновременно подрезают сорняки. Однако не рекомендуется использовать их для обработки почвы глубже 30 см, так как увеличиваются затраты энергии и снижается производительность. Стойка крепится к раме двумя болтами, один из которых является срезным и служит для защиты от поломки в случае кратковременной перегрузки.

Более совершенными являются рыхлительные рабочие органы со стойками, наклоненными в поперечно-вертикальной плоскости под углом около 45°. Ширина долота 67 мм, угол заточки 25°, угол установки к дну борозды 16°, угол наклона стойки в продольно-вертикальной плоскости к дну борозды 72°. Регулируемая рыхлительная пластина 8 оснащен шестигранным эксцентриковым устройством, который позволяет устанавливать его в четырех положениях под углом от 5 до 15° относительно плоскости стойки. Рабочий орган крепится к раме с помощью двух уголков, накладной пластиной и болтами, один из которых является срезным. Перед стойкой устанавливается дисковый нож диаметром 430 или 520 мм.

Во время работы долото сминает почву, а слой почвы, двигаясь по рабочим поверхностям стойки и рыхлительной пластины, поднимается и изгибается как в продольном, так и в поперечном направлениях. В результате изгиба в двух плоскостях возникают разносимметричные напряжения (растяжения и сжатия). Растягивающие напряжения, достигнув предела прочности, вызывают появление трещин, возникающих по линиям наименьших связей между концентраторами напряжений порами, корнями растений, трещинами, содержащимися в обрабатываемой почве. Когда пласт под действием силы тяжести сходит с рыхлительной пластины, он ударяется о дно борозды и еще больше разрыхляется. Степень рыхления почвы зависит от междуследия рабочих органов, установки рыхлительной пластины и скорости работы.

Дисковый нож, расположенный перед каждым рабочим органом, перерезает растительные и пожнивные остатки и образует наклонную щель, по которой движется стойка рабочего органа. Благодаря дисковому ножу рабочий орган не забивается растительными остатками, уменьшается травмирование корней, предотвращается разрыв дернины (при обработке лугов и пастбищ), уменьшаются вынос почвы на поверхность и деформация поверхности поля. При этом происходит полублокированное резание, что приводит к концентрации напряжений внутри ограниченного объема, энергия не рассеивается в общем объеме почвы, как это наблюдается при воздействии рабочих органов с вертикальными стойками.

В результате удельный расход энергии снижается на 15-30%, повышается степень и равномерность крошения почвы, уменьшается деформация поверхности почвы, повреждение растительных и пожнивных остатков, снижается гребнистость дна борозды. На поверхности поля остается до 90% растительных остатков. За счет разрушения водонепроницаемого слоя (плужной подошвы) и образования многочисленных трещин и разломов сток воды уменьшается на 85-90% по сравнению с отвальной вспашкой, создаются условия для предотвращения ветровой и водной эрозии почвы.

Основными рабочими органами рыхлителя для обработки солонцовых почв являются рыхляще-подрезающие (рис. выше, D) и рыхлительные (рис. выше, E) лапы. Их работа разрушает монолитный солонцовый слой, который частично перемешивается с подсолонцовым слоем. Почвенные комки верхнего (гумусового) слоя попадают в трещины и щели, препятствуя смыканию солонцового слоя и превращая его в моназит. Это обеспечивает проникновение влаги и корней растений между столбцами солонцов, происходит постепенное окультуривание слоя.

Безотвальный плужный корпус (рис. выше, F) хорошо рыхлит почву без оборота пласта. Пласт, подрезанный и частично раскрошенный лемехом 9, поднимается по уширителю 13 на некоторую высоту, а затем падает на дно борозды и дополнительно измельчается от удара. Для защиты от истирания стойка корпуса закрыта щитком 12. При этом экономится почвенная влага, стерня в значительной степени сохраняется на поверхности поля, происходит мульчирование поверхностного слоя пожнивными остатками. Аналогичные функции могут выполнять так называемые стойки СибИМЭ.

Одним из эффективных приемов разрушения плужной подошвы, образованной плугами и плоскорезами, является улучшение влагопоглощающих свойств почвы и сохранение стерни на поверхности поля путем щелевания. Рабочий орган щелереза имеет отверстия для ступенчатого (через 5 см) регулирования глубины щелевания. Глубина щелей обычно составляет 40±5 см. Щелевание проводят на лугах, посевах многолетних трав, а также по зяблевой вспашке.

Чизельные культиваторы являются переходными орудиями от чизельных плугов к обычным традиционным культиваторам. Они могут использоваться для дополнительной и основной обработки эрозионно-опасных и неэрозионно-опасных почв. Рабочие органы тяжелых чизельных культиваторов крепятся, как правило, на упругих стойках 17 (рис. выше, I). За счет колебания таких стоек повышается качество крошения, уменьшается тяговое сопротивление и предотвращается забивание рабочих органов растительными остатками и почвой. Стойки предохраняют рабочие органы от повреждений при наезде на препятствия. Долотообразные и узкорыхлительные наральники рыхлят почву и дно борозды, производят частичное мульчирование, создавая волнистую поверхность и гребни, способствующие поглощению воды.

Стрельчатый рыхлитель 16 обрабатывает почву более интенсивно, особенно при низкой влажности. Стрельчатая полольная лапа 15 хорошо работает на небольшой глубине, она подрезает сорняки и частично перемешивает их с почвой. Наральник 18 с винтовой рабочей поверхностью может быть право- или левооборачивающим. Он хорошо рыхлит почву и заделывает солому и другие растительные остатки, создавая мульчирующий слой, который предотвращает водную и ветровую эрозию.

Винтовые (геликоидальные) наральники (твистеры) широко распространены на машинах для почвозащитных технологий, выпускаемых американскими и канадскими фирмами. В зависимости от взаимного расположения рабочих органов на раме они могут работать в условиях блокированного (рис. ниже, A), полусвободного (рис. ниже, B) или свободного (рис. ниже, C, средняя лапа) резания. При этом тяговое сопротивление рабочего органа и степень крошения почвы прямо пропорциональны площади скалывания почвы в вертикальной и боковой плоскостях.

Согласно рисунку площадь скалывания в поперечно-вертикальной плоскости:

при блокированном резании

$latex S_{bl} = b_0 H + h_k^2 \cot \psi$; (6)

при полусвободном резании

$latex S_{sf} = S_{bl} — S_{\Delta abc}$; (7)

при свободном резании

$latex S_{f} = S_{bl} — 2S_{\Delta abc}$, (8)

где $latex S_{\Delta abc} = (h_k — h_r)^2 \cot \phi$.

Высота гребней

$latex h = 0.5 (M — b_0) \tan \psi$, (9)

где Μ — ширина междуследия рабочих органов.

Почвообрабатывающие орудия с рыхлительными (чизельными) рабочими органами делятся на чизельные плуги и щелеватели, которые различаются по величине М (рис. ниже).

При установке рабочих органов на раме чизельного плуга или культиватора, согласно агротехническим требованиям, должно выполняться следующее условие

h_r < h_k, (10)

В этом случае зоны деформации почвы, распространяющиеся с боковых сторон в процессе рыхления пересекаются в обрабатываемом слое, в результате чего в верхнем слое до некоторой глубины h_c, (рис. выше, А) происходит сплошное рыхление по всей ширине захвата; ниже, в слое толщиной h_r, рыхление с образованием гребешков; ниже, в слое толщиной h₀, образование щелей (без отделения стружки).

При размещении рабочих органов на раме щелевателя (рис. выше, B) должно соблюдаться условие

h_r = h_k$, (11)

т.е. высота гребней h_r, за счет увеличения ширины междуследия достигает поверхности поля.

Рабочие органы щелевателя работают в условиях блокированного резания, чизельных орудий в условиях полусвободного и свободного резания. Энергоемкость технологического процесса чизельной лапы при свободном, полусвободном и блокированном резании относятся как 50, 70 и 100%.

Чизельные орудия делятся на чизельные плуги и чизельные культиваторы. По агротехническим требованиям чизельные плуги с рыхлительными лапами должны обрабатывать почву на глубину до 45 см, со стрельчатыми — до 35 см, а чизельные культиваторы — до 25 см. Ширина междуследия чизельного плуга может варьироваться от 40 до 50 см, чизельного культиватора — от 20 до 25 см.

Рабочие органы должны быть расположены так, чтобы исключить заклинивание почвы между соседними рабочими органами и забивание их растительными остатками, что обеспечит высокую надежность и качество их работы; количество рабочих органов, работающих в сплошной среде (в условиях блокированного резания), должно быть как можно меньше, чтобы обеспечить минимальные затраты энергии на технологический процесс.

При размещении рабочих органов на раме орудия в два и более ряда в шахматном порядке (рис. ниже) необходимо, чтобы зона деформации почвы под воздействием лап последующего ряда не достигала стоек предыдущего ряда, т.е. выполнялось условие вылета L ≥ l₀ + l, где значение I может быть определено из выражения

$latex l = a \tan (\frac {\alpha + \phi_1 + \phi_2} {2})$. (12)

Уменьшение вылета L может привести к заклиниванию почвы между лапами, а увеличение — к неоправданному удлинению конструкции.

При малом расстоянии l между стоиками лап в каждом ряду орудие будет забиваться растительными остатками, особенно при работе на стерневых фонах. Значение М уменьшается, что при глубокой обработке почвы приводит к заклиниванию почвы между соседними лапами.

При расстановке лап чизельного культиватора учитывают не только деформацию почвы лапами, но и степень перемешивания почвы с растительными остатками и удобрениями, внесенными на поверхность почвы перед обработкой отвальными лапами. В качестве показателя интенсивности перемешивания можно использовать отношение ширины захвата лапы b к глубине захвата a:

$latex k = \frac {b} {a}$. (13)

При k > 0,5 интенсивность перемешивания достигает 100%. Поскольку в соответствии с агротехническими требованиями максимальная глубина обработки отвально-рыхлительными лапами составляет 15 см, то b > 7,5 см. Для полной заделки мелиорантов необходимо, чтобы ширина A_n полосы перемешивания почвы на поверхности была больше ширины междуследия рабочих органов, т. е. A_n > M (рис. ниже).

При этом образуется нахлест C_n = A_n — M. Если A_n < M, то возникает необработанная полоса с незаделанными мелиорантами.

При двухрядном (рис. ниже, A) расположении рабочих органов расстояние между стойками в каждом ряду удваивается и при малой ширине междуследия не происходит забивания почвой и растительными остатками. Однако все рабочие органы первого ряда, составляющие половину их общего количества, работают в сплошной среде (режим блокированного резания), что приводит к значительному увеличению тягового сопротивления орудия.

Существенным преимуществом стреловидной схемы штанги (рис. выше, B) является то, что все рабочие органы, кроме среднего, работают в режиме полусвободного резания. Однако с увеличением ширины захвата увеличивается длина орудия и центр тяжести его смещается в сторону от трактора. Поэтому современные отечественные серийные плуги изготавливаются по комбинированной схеме (рис. выше, C и D), которая не теряет преимуществ стреловидной, но позволяет уменьшить длину орудия и приблизить его центр тяжести к трактору.

Настройка

Настройка заключается в установке орудий на заданную глубину обработки и обеспечении ее равномерности всеми рабочими органами. Для этого поочередно винтовыми механизмами поднимают опорные колеса и подкладывают под них подкладки (бруски), толщина которых должна быть на 2-4 см меньше заданной (с учетом глубины колен опорных колес). Для обеспечения одинаковой глубины хода всех рабочих органов раму орудия переводят в горизонтальное положение: перекос рамы в продольно-вертикальной плоскости устраняют изменением длины верхней тяги навески трактора, перекос в поперечно-вертикальной плоскости — уменьшением длины правого, а, при необходимости, и обоих раскосов механизма навески трактора.

При настройке для обработки относительно рыхлых почв (например, паров) лезвия лемехов должны находиться в горизонтальном положении. При настройке на обработку уплотненной стерни, например, после уборки урожая в засушливые годы, лапы устанавливают с некоторым наклоном вперед, чтобы задние концы лемехов были выше передних на 15-20 мм, но не более чем на 25 мм. При большем наклоне лапы будут «прыгать» на носках, создавая неровное дно борозды. Наклон в обратную сторону недопустим, так как в этом случае рабочие органы не будут заглубляться в почву. Регулировка осуществляется с помощью упорного болта.

Навесное устройство трактора собирается по трехточечной схеме. Во избежание поломок агрегат должен работать с плавающим положением рычага гидросистемы трактора. Можно использовать загонный или челночный метод движения агрегата с заглублением рабочих органов в начале и выглублением их в конце гона. Во избежание ошибок и ненужных перекрытий при соседних проходах трактор оборудуется следоуказателем, вертикальный элемент которого располагается над бороздой, образованной стойкой лапы при предыдущем проходе.

Проверка в поле равномерности и глубины обработки почвы и установка следоуказателя. Глубина обработки контролируется металлическим стержнем (щупом) диаметром 8-10 мм с делениями, размеченными через каждые 5 мм. Следоуказатель устанавливают по смежным проходам орудия: крайняя лапа чизельного плуга или культиватора на соседних проходах должна двигаться рядом со следом крайней лапы от предыдущего прохода на расстоянии, равном ширине междуследия.

Требования к качеству обработки почвы. К орудиям, предназначенным для обработки почв, подверженных эрозии, предъявляются особые требования. После прохода этих орудий на поверхности почвы должно оставаться определенное (максимальное) количество неповрежденной стерни: после культиваторов плоскорезов не менее 85%, плоскорезов-глубокорыхлителей — 80, чизельных плугов и тяжелых культиваторов — 55%.

Глубина обработки почвы должна быть равномерной по всему полю. Отклонения не должны превышать ±1 см для культиваторов-плоскорезов, плоскорезов-глубокорыхлителей и тяжелых культиваторов — ±2 см. Глубина обработки почвы чизельными плугами должна быть больше глубины залегания нижней границы плужной подошвы, отклонения не должны превышать ±5%, над дном обрабатываемого слоя почвы допускаются гребни, высота которых не превышает 45% заданной глубины обработки. При работе чизельных культиваторов глубина обработки не должна отклоняться от заданной на ±10%. При контроле глубины обработки металлическим щупом полученные значения снижают на 20-25% (на вспушенность почвы).

При оптимальной абсолютной влажности 16-21% (55-65% относительной) в поверхностном слое почвы (0-5 см) должны преобладать комки размером менее 5 см и содержание эрозионно опасных частиц (< 1 мм) в этом слое не должно увеличиваться. Количество глыб размером >10 см не должно превышать 20%.

Поверхность поля после обработки должна быть относительно ровной. Глубина борозд за стойками рабочих органов должна быть глубиной не более 8 см, а высота валиков в месте прохода лап — не более 5 см.

Энергоемкость процессов

Зависимость тягового сопротивления чизельных и некоторых других орудий, рыхлящих почву на глубину, не превышающую критическую глубину резания, от различных параметров может быть представлена аналитическим выражением, аналогичным рациональной формуле В. П. Горячкина для лемешно-отвального плуга;

$latex P = fG + kS_k + \epsilon S_k \nu^2$, (14)

где f — коэффициент сопротивления движению орудия в борозде, G — вес орудия (9.8m, где m – масса плуга), k — удельное сопротивление почвы; S_k — площадь поперечного сечения взрыхленной части пласта; ε — коэффициент, зависящий от формы рабочих органов, свойств почвы и размера пласта; ν — рабочая скорость.

Если принять, что fG характеризует «мертвое» сопротивление и непроизводительные затраты энергии на его преодоление, а kS_k и εS_kν² — полезные сопротивления почвы, то КПД орудия, например чизельного плуга, составит 0,85-0,86. Удельная энергоемкость обработки почвы (E_s) различными орудиями более полно характеризуется величиной

$latex E_s = \frac {N} {W}$, (15)

где N — потребная тяговая мощность, кВт; W — производительность агрегата, га/ч.

По данным В.В. Труфанова, для чизельного плуга удельная энергоемкость составляет 37 кВт·ч/га для плоскореза-глубокорыхлителя 39 кВт·ч/га, для отвального плуга 69 кВт·ч/га.