Aspectos básicos para elegir herramientas de trabajo energéticamente eficientes para máquinas de labranza

La mejora de la eficiencia de los métodos tecnológicos de labranza se asocia principalmente con el desarrollo de las herramientas existentes y la creación de nuevos tipos de herramientas de trabajo para las máquinas de labranza. La mejora de la eficiencia de labranza depende de la elección correcta de las herramientas de trabajo más eficientes energéticamente que pertenecen a la misma clase del proceso tecnológico. Esta investigación tiene como objetivo desarrollar bases científicas para la elección de herramientas de trabajo energéticamente eficientes de diferentes diseños estructurales en función de los criterios de consumo de energía y calidad de labranza superficial. El objeto de esta investigación incluye herramientas de trabajo para labranza superficial y profunda. El tema de la investigación son los cambios en los criterios elegidos para evaluar la eficiencia de las herramientas de trabajo. Implicamos un modelo matemático basado en las leyes de la ciencia observadas durante la labranza, realizamos experimentos y análisis y resumimos los hallazgos experimentales. La novedad científica de esta investigación justifica los criterios para evaluar la eficiencia y la calidad de las herramientas de trabajo utilizadas para labranza superficial y profunda. La investigación se basa en dependencias gráficas y empíricas que describen las tendencias en los criterios de evaluación de la eficiencia para las herramientas de trabajo de labranza con varios modos de velocidad de operación. Descubrimos que para evaluar la eficiencia y elegir la herramienta de trabajo de labranza más eficiente energéticamente, se debe utilizar un sistema de criterios: resistencia específica a la tracción del área frontal activa, coeficiente de resistencia terra-dinámica y los parámetros primarios de calidad de labranza. La probabilidad de cumplimiento de los valores medios de los hallazgos calculados y experimentales (0,51-0,87) confirma la adecuación de los modelos matemáticos propuestos que describen cambios en la resistencia específica a la tracción por unidad de área frontal activa y coeficiente de resistencia terra-dinámica de las herramientas de trabajo de labranza. Según la investigación, cuando se elige una herramienta de trabajo de labranza más eficiente energéticamente, las herramientas de trabajo en comparación pertenecen a la misma clase de herramientas de trabajo basadas en el principio del proceso tecnológico y las condiciones de funcionamiento. Las tendencias descubiertas en los cambios en los criterios de evaluación de la eficiencia y la elección de herramientas de trabajo de labranza energéticamente eficientes para labranza superficial y profunda están representadas por dependencias empíricas aplicables en rangos específicos de velocidad de movimiento bajo ciertas condiciones de funcionamiento. En consecuencia, enfatizamos que estudios futuros deben justificar los límites superior e inferior de las herramientas de trabajo de labranza y el coeficiente de resistencia terra-dinámica de acuerdo con los indicadores de calidad agrotécnica de labranza

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЕЛЬ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО УВЛАЖНЕНИЯ

The agricultural lands, which are not used in a crop rotation, grow over with weed vegetation forming a thick sod cover. The greatest damage is caused by overgrowing of the farmland a bush and a half-grown forest. Especially it is shown in the conditions of the increased moisture. Technologies and technical means for restoration of not cultivated lands should correspond to conditions of zone specifics. The volume and rates of introduction of the long-fallow lands depend on technical equipment of the agricultural enterprises. The combined soil-cultivating unit Leader-2.5Н and the modular ring harrows Lider-BKM-6 were tested. They intended for introduction of fallow lands. These machines are worked out by JSC Sibirskiy Agropromyshlennyy Dom (Novosibirsk). Hardness of the soil changes depending on processing depth. In the 0-10 cm layer it decreases from 13 to 8.2-8.3 kg/sq•cm, in a layer of 10-20 cm - from 18.7 to 9.7-12.8 kg/cc, at a depth of 20-30 cm - from 26.1 to 15.7-24.1 kg/sq•cm. It was showed that energy consumption on recovery of 1 hа of wetlands make 1932.24 MJ that is equivalent 45.25 kg of diesel fuel.Земли сельскохозяйственного назначения, не задействованные в севообороте, зарастают сорной растительностью, которая образует мощную дернину. Наибольший ущерб наносит зарастание сельхозугодий кустарником и мелколесьем. Особенно это проявляется в условиях повышенной влажности. Технологии и технические средства для восстановления необрабатываемых земель должны соответствовать условиям зональной специфики. Объем и темпы введения в оборот необработанных земель связаны с технической оснащенностью сельскохозяйственных предприятий. Установили, что технология введения в оборот залежных земель включает в себя следующие операции: разуплотнение дернинного слоя без оборота пласта на глубину до 10 см; сепарация верхнего слоя бороной; обработка почвы дискатором; обработка почвы на глубину 10-15 см агрегатом со стрельчатыми лапами; обработка почвы кольцевой бороной. Провели испытания разработанных ОАО «Сибирский агропромышленный дом» (г. Новосибирск) комбинированного почвообрабатывающего агрегата Лидер-2,5Н и модульной кольцевой бороны Лидер-БКМ-6, предназначенных для введения в оборот залежных земель. Твердость почвы изменяется в зависимости от глубины обработки. На уровне 0-10 см она снижается с 13 до 8,2-8,3 кг/кв. см, в слое 10-20 см - с 18,7 до 9,7-12,8 кг/кв. см, на глубине 20-30 см - с 26,1 до 15,7-24,1 кг/кв. см. Показали, что на восстановление 1 га залежных земель в условиях повышенной влажности затраты энергии составляют 1932,24 МДж, что равноценно 45,25 кг дизельного топлива

Modeling and Forecasting the Removal of Biogenic Elements from Agricultural Lands Depending on the Soil Agrophysical Properties

Introduction. Environmental pollution prevention, including prevention of water bodies, with nutrients (nitrogen and phosphorus) when they are removed from agricultural lands with possible runoff is a topical problem that requires a timely solution. The studies have found that the removal of nutrients is a result of geochemical processes, fertilization, and other factors. In this regard, mathematical modeling of the process of removal of nutrients from agricultural lands and their possible entry into water bodies is an urgent task. Aim of the Study. The study is aimed at modeling and predicting the process of possible removal of nutrients from agricultural lands to water bodies. Materials and Methods. When conducting the study, there were used well-known modeling methods. They are the methods for calculating the removal of nutrients from agricultural objects into water bodies, based on the minimum amount of initial information for predicting the eutrophication of water bodies and agrochemical methods taking into account the structure and size of field and agricultural areas, crop yields, and removal nutrients with the harvest. Results. Based on an analysis of the literature and expert judgment, a list of the most significant indicators influencing the process of nitrogen and phosphorus removal was justified. There have been developed mathematical models to determine and predict the input of nutrients from agricultural lands to water bodies. There have been found significant indicators influencing the amount of input of nutrients, such as the amount of applied fertilizers, the volume of moisture, soil water capacity, field area, depth of cultivation, etc. There is given an example of calculating the amount of input of nutrients into water bodies with a rainfall intensity of 50 mm per hour. Discussion and Conclusion. The essence of the proposed mathematical models comes down to the synthesis of numerous indicators in the complex process of removal of nutrients and their impact on water quality. The proposed mathematical models make it possible to predict the removal of nutrients from agricultural lands and to develop and implement technical and technological solutions to prevent environmental pollution

Evaluation of the ecological efficiency of soil cultivation machines with innovative dynamic working bodies

The research results are related to the problem of enhancing the environmental safety of technical means in crop production. A research object is a tillage machine with standard and innovative dynamic working bodies. The research is aimed to a comparative ecological assessment of the efficiency of using typical and dynamic working bodies for surface tillage. The scientific novelty is represented by the regularities of changes in resistivity per unit of active frontal area of the investigated working bodies, inertia force and total kinetic energy, per hectare fuel consumption, fuel economy and reduction of emissions of toxic components at different speed modes of operation of the tillage unit. During the research, the methods of experimental research in the field, analysis and generalization of experimental data were used. It has been established that the resistivity per unit of active frontal area of a dynamic tillage working body with an energy-storage transmission mechanism within the range of speed variation from 2.22 to 3.33 m/s decreases by 33-41% in comparison with a typical working body. With an increase in the speed of the tillage unit with standard working bodies from 2.22 to 3.33 m/s, the fuel consumption increases from 5.12 to 9.21 kg/ha. Within these limits of the speed of the tillage unit with dynamic tillage working bodies and energy-accumulating transmission mechanisms, the per hectare fuel consumption increases from 4.81 to 8.30 kg. The use of dynamic working bodies on the tillage machine allows to save from 0.310 to 0.910 kg of fuel per 1 ha. Herewith, the decrease in the level of emissions of toxic components is 6-10%, which ensures a decrease in the environmental load of soil-cultivating units during the cultivation of crop products