ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

УДК 631.317

DOI: 10.31857/2500-2082/2022/6/109-112, EDN: KDFEEE

ВЛИЯНИЕ ХОДОВЫХ СИСТЕМ ТРАКТОРОВ

НА ПЛОДОРОДИЕ КАШТАНОВЫХ ПОЧВ БУРЯТИИ

Сергей Сергеевич Калашников, кандидат технических наук

Даба Нимаевич Раднаев, доктор технических наук

Александр Сергеевич Пехутов, доктор технических наук

Дамдин Булатович Лабаров, доктор технических наук

Мунко Базарович Балданов, кандидат технических наук

Бурятская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Р. Филиппова,

г. Улан-Удэ, Республика Бурятия, Россия

E-mail: goodron@yandex.ru

Аннотация. В условиях интенсивного земледелия использование мобильных энергетических средств приводит к снижению плодо-

родия почвы. При технологических операциях движители тракторов оказывают на нее механическое воздействие. Чтобы про-

вести исследования, связанные с переуплотнением почвы, были спроектированы и изготовлены тензометрические мембраны для

измерения давления колес трактора на почву, которые монтировали в трех точках одного из почвозацепов шины. В работе пред-

ставлены результаты проведенных опытов по оценке уплотняющего воздействия движителей тракторов различных марок (МТЗ-

82, T-I50K, К-701) на почву в природно-климатических условиях Республики Бурятия. Выявлено, что проход трактора по полю

существенно влияет на физико-механические свойства каштановых почв супесчаного легкосуглинистого механического состава.

Максимально плотность почвы после прохода тракторов увеличивается на 0,31 г/см³, а ее пористость снижается на 10-12%. По-

лученные данные позволяют сделать вывод, что при правильном подборе давления воздуха в шинах можно обеспечить выравнивание

давлений по ширине площади контакта колеса с почвой, тем самым уменьшить уплотняющее воздействие на почву движителей

колесного трактора при выполнении сельскохозяйственных работ на каштановых почвах Республики Бурятия.

Ключевые слова: переуплотнение почвы, трактор, движитель, пшеница, давление в шинах

INFLUENCE OF TRACTORS UNDERCARRIAGE

ON THE FERTILITY OF CHESTNUT SOILS IN BURYATIA

S.S. Kalashnikov, PhD in Engineering Sciences

D.N. Radnaev, Grand PhD in Engineering Sciences

A.S. Pekhutov, Grand PhD in Engineering Sciences

D.B. Labarov, Grand PhD in Engineering Sciences

M.B. Baldanov, PhD in Engineering Sciences

Philippov V.R the Buryat State Academy of Agriculture, Ulan-Ude, Republic of Buryatia, Russia

E-mail: goodron@yandex.ru

Abstract. In conditions of intensive farming, mobile energy vehicles, which are designed to increase crop yields, on the contrary, lead to

a decrease in soil fertility. When carrying out technological operations, the soil acts as a bearing base for tractor propulsors, which have

109

ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

a significant mechanical effect on it. The analysis of the obtained data presented in the article showed that the search for the optimal tire

pressure is an urgent problem in intensive farming. To conduct research related to soil compaction, strain-gauge membranes were designed

and manufactured to measure the pressure of the tractor wheels on the soil, which were mounted at three points of one of the tire lugs. The

paper presents the results of the experiments carried out to assess the compacting effect of tractor propellers of various brands (MTZ-82,

T-I50K, K-701) on the yield of spring wheat in the natural and climatic conditions of the Republic of Buryatia. It was revealed that the

passage of the tractor across the field significantly affects the physical and mechanical properties of chestnut soils of sandy loamy light loamy

mechanical composition. The maximum increase in soil density after the passage of tractors reaches 0.31 g/cm³, and its porosity decreases

by 10-12%. As a result, data have been obtained that allow us to conclude that by properly selecting the air pressure in the tires, it is possible

to ensure equalization of the pressures across the width of the area of contact between the wheel and the soil, thereby reducing the compacting

effect on the soil of the wheel tractor propellers when performing agricultural work on chestnut soils of the Republic of Buryatia.

Keywords: soil compaction, tractor, mover, wheat, tire pressure

Один из основных путей повышения производ-

лях ФГБОУ ВО Бурятская ГСХА. Перед посевом

ства сельскохозяйственной продукции - сохране-

каждый участок (кроме контрольного) подвергали

ние и улучшение плодородия почвы. Интенсивная

сплошному однократному или двукратному прика-

форма ведения сельскохозяйственного производ-

тыванию движителями тракторов указанных марок,

ства требует применения на полях мощных высоко-

а затем засевали пшеницей Бурятская-79. Сроки

производительных сельскохозяйственных машин,

посева, норма высева и глубина заделки семян соот-

орудий повышенной массы. Это приводит к увели-

ветствовали принятым агротехническим требовани-

чению механического воздействия их ходовых си-

ям. До и после прохода каждого трактора проводили

стем на почву, что отрицательно влияет на плодоро-

отбор проб почвы по методу Н.А. Качинского для

дие. [2, 5, 6, 8] Урожайность зерновых культур из-за

последующего определения влажности и объемной

переуплотнения почвы снижается на 20...25%, этот

массы. Твердость почвы устанавливали твердомером

отрицательный эффект длится три-четыре года. [3]

Ревякина.

Для успешного решения проблемы уменьшения

уплотняющего воздействия ходовых систем ма-

РЕЗУЛЬТАТЫ

шинно-тракторных агрегатов (МТА) на почву не-

обходимо проводить комплексные исследования.

Анализ данных показал (табл. 1), что на опыт-

Цель работы - оценить влияние уплотнения

ных участках, по сравнению с контрольным про-

почвы от воздействия движителей тракторов раз-

изошло снижение урожайности пшеницы. При

личных марок (МТЗ-82, T-I50K, К-701) на урожай-

этом максимальное ее уменьшение наблюдали на

ность яровой пшеницы в природно-климатических

участках, прикатанных трактором К-701. При дву-

условиях Республики Бурятия.

кратном прикатывании почвы этим же трактором

урожайность падала еще ниже. Следовательно, каж-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

дый лишний проход трактора по одному и тому же

участку поля приводит к дополнительным потерям

Территория республики относится к засушливой

урожая.

зоне. Общая площадь пашни превышает 1 млн га, пре-

Снижение урожайности яровой пшеницы на

обладающая ее часть представлена почвами легкого

прикатанных участках - результат увеличения плот-

механического состава (супесчаные и легкосуглини-

ности почвы в пахотном и подпахотном горизонтах.

стые). Объемная масса почвы в верхних гумусовых

Повышение плотности почвы приводит к умень-

слоях - 1,27...1,48 г/см³, удельная - 2,44... 2,69 г/см³.

шению ее пористости, в результате чего нарушают-

Влажность почвы пахотного горизонта - 10...15%,

ся водный и биохимический режимы, затрудняется

пористость - 47,9…52,4%. [1]

развитие растений (табл. 2).

Опыты по оценке уплотняющего воздействия

Поскольку наибольшее снижение урожайности

движителей тракторов (МТЗ-82, T-I50K, К-701) на

пшеницы от уплотнения почвы движителями трак-

урожайность яровой пшеницы проводили в тече-

торов были получены на участках, прикатанных

ние трех лет на делянках размером 30×50 м на по-

трактором К-701, были проведены дополнительные

экспериментальные исследования взаимодействия

Таблица 1.

с почвой ходовой системы этого трактора в усло-

Влияние уплотняющего воздействия движителей тракторов

виях, близких к рядовой эксплуатации. Экспери-

на урожайность яровой пшеницы сорта Бурятская 79

ментальный трактор К-701 агрегатировали с куль-

тиваторами КПШ-9, КПЭ-3,8 и зерновой сеялкой

Трактор

Кратность воздействия

Урожайность, %

СЗС-2,1. Для измерения давления колес трактора

Контроль

100

на почву были спроектированы и изготовлены тен-

T-I50K

75,09

зометрические мембраны, которые монтировали в

МТЗ-82

77,84

трех точках одного из почвозацепов правой полови-

К-701 при давлении воздуха

ны шины. Здесь же устанавливали мембрану между

в шинах задних и передних

почвозацепами (рис. 1).

колес, МПа:

Один из основных показателей, определяющих

0,12 и 0,14

73,50

уплотняющее воздействие ходовой системы МТА

0,08 и 0,1

76,32

на почву, - максимальное давление q_max. [4, 7] Как

показывают результаты экспериментальных иссле-

0,12 и 0,14

63,16

дований (рис. 2, 3), максимальные давления распре-

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 6-2022

110

ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

Таблица 2.

Влияние уплотняющего воздействия движителей тракторов

на некоторые физико-механические свойства каштановых почв

Республики Бурятия

Масса

Почва

Трактор

трактора,

влажность,

плотность,

пористость,

слой, м

кг

г/см³

0...0,1

6,07

1,36

45,0

0,1...0,2

8,06

1,42

42,6

Контроль

0,2...0,3

8,55

1,53

38,1

0,3...0,4

8,52

1,53

38,1

0...0,1

6,70

1,56

36,9

0,1...0,2

7,67

1,58

36,1

МТЗ-82

3270

0,2...0,3

7,66

1,61

34,9

0,3...0,4

6,99

1,62

34,5

0...0,1

6,90

1,63

34,1

0,1...0,2

8,05

1,70

31,1

Рис. 1. Размещение датчиков давления:

T-I50K

7535

0,2...0,3

7,71

1,68

32,0

1, 2, 3 - тензометрические мембраны на почвозацепах шины;

4 - мембрана между почвозацепами.

0,3...0,4

7,07

1,66

32,8

0...0,1

7,35

1,59

35,7

0,30

0,1...0,2

8,09

1,73

30,0

К-701

13530

0,25

0,2...0,3

7,83

1,69

31,6

0,3...0,4

6,76

1,66

32,8

0,20

0,15

деляются неравномерно по ширине и длине контакта

0,10

колеса с почвой (0,25...0,35 Мпа).

На величину q_max значительно влияет давление

0,05

воздуха в шинах. При снижении давления воздуха

в шинах трактора К-701 с 0,17 до 0,09 МПа уменьша-

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

ется q_max (на 45...50%), и коэффициент неравномер-

Pw, МПа

ности распределения давлений по всей контактной

площади.

При давлении воздуха в шинах - 0,17...0,11 МПа

Рис. 2. Изменение максимальных давлений в пятне контакта

эпюра давлений на почву в поперечной плоскости,

колеса с почвой в зависимости от давления воздуха в шинах P_w:

проходящей через середину площади контакта ко-

1, 2, 3, 4 - давления, измеренные с помощью датчиков

1, 2, 3, 4 соответственно.

леса с почвой, имеет максимальное значение в сред-

ней части (рис. 3). По краям эпюры, которые на-

ходятся под плечевыми зонами протектора шины,

К-701 передается на почву в основном через средние

давление значительно меньше. Подобная форма

элементы колеса. С понижением давления воздуха

эпюры удельных давлений характерна и по другим

в шинах распределение давлений на почву по ширине

поперечным сечениям площади контакта колеса

колеса меняется.

с почвой. Поэтому при указанных значениях дав-

Область максимальных давлений смещается

ления воздуха в шинах весовая нагрузка трактора

в сторону плечевых зон протектора, а в ее средней

Рис. 3. Распределение удельных давлений вдоль продольной (а) и поперечной (б) осевых линий площади контакта колеса

с почвой при разных давлениях воздуха в шинах.

111

ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

части уменьшается, эпюра давлений принимает

но-технические системы и энергосберегающие тех-

седловидную форму.

нологии в АПК: Мат. Межд. науч.-практ. конф., по-

Таким образом, при правильном подборе давления

священной 85-летию БГСХА и 55-летию инженерного

воздуха в шинах можно обеспечить выравнивание дав-

факультета. Улан-Удэ: Изд. БГСХА, 2016. С. 35-39.

лений по ширине площади контакта колеса с почвой,

7. Русанов В.А. Методы оценки системы движитель-

тем самым уменьшить уплотняющее воздействие на

опорное основание. Сб. науч. тр. ВИМ, 1984. Т. 2.

почву движителей колесного трактора К-701.

8. Усатов А.И. Способы снижения переуплотнения по-

Выводы. Проход трактора по полю существенно

чвы сельскохозяйственной техникой

// Природо-

влияет на физико-механические свойства каштано-

пользование и устойчивое развитие регионов России:

вых почв супесчаного легкосуглинистого механи-

сб. статей II Всерос. науч.-практ. конф., Пенза, 20-

ческого состава влажностью 5...12% и твердостью

21 июня 2020 года. Пенза: Пензенский государствен-

1,1...2,0 МПа. Максимальное увеличение плотности

ный аграрный университет, 2020. С. 233-236.

почвы после прохода тракторов достигает 0,31 г/см³,

а ее пористость снижается на 10...12%.

REFERENCES

По степени отрицательного воздействия на пло-

1. Ishigenov I. A. Agronomicheskaya harakteristika pochv

дородие каштановых почв тракторы можно ран-

Buryatii. Ulan-Ude: Buryatskoe knizhnoe izdatel’stvo,

жировать: МТЗ-82, T-I50K, К-701. После их про-

1972. S. 208.

хода урожайность яровой пшеницы снижается на

2. Kalashnikov, S.S., Pekhutov A.S., Baldanov M.B. Opti-

13...37%.

mal’noe davlenie v shinah hodovyh sistem kolesnyh trak-

Подбором оптимального давления воздуха в ши-

torov // Ustojchivoe razvitie sel’skih territorij i agrarnogo

нах можно уменьшить максимальные давления поч-

proizvodstva na sovremennom etape: Mat. Mezhd. nauch.-

ти в два раза и значительно снизить коэффициент

prakt. konf., posvyashchennoj Dnyu Rossijskoj nauki. Izd.

неравномерности их распределения по площади

BGSKHA. Ulan-Ude, 2022. S. 403-408.

контакта колеса с почвой.

3. Korbut A.V. Sostoyanie i tendenciya razvitiya mobil'nyh

energeticheskih sredstv sel'skogo hozyajstva (obzornaya in-

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

formaciya). M.: VNIITEISKH, 1985.

1. Ишигенов И. А. Агрономическая характеристика почв

4. Ksenevich I.P., Skotnikov V.A., Lyasko M.I. Hodovye sis-

Бурятии. Улан-Удэ: Бурятское книжное издательство,

temy - pochva - urozhaj. M.: Agropromizdat, 1985.

1972. С. 208.

5. Lapik V.P., Francuzov V.S., Adylin I.P. Issledovanie

2. Калашников, С.С., Пехутов А.С., Балданов М.Б. Оп-

uplotneniya pochvy MTA // Vestnik Bryanskoj gosu-

тимальное давление в шинах ходовых систем колесных

darstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii. 2012. № 1.

тракторов // Устойчивое развитие сельских территорий

S. 35-37.

и аграрного производства на современном этапе: Мат.

6. Radnaev D.N., Kalashnikov S.S. Optimizaciya tekhnolog-

Межд. науч.-практ. конф., посвященной Дню Россий-

icheskih processov rastenievodstva // Inzhenerno-tekh-

ской науки. Изд. БГСХА. Улан-Удэ, 2022. С. 403-408.

nicheskie sistemy i energosberegayushchie tekhnologii v

3. Корбут А.В. Состояние и тенденция развития мобиль-

APK: Mat. Mezhd. nauch.-prakt. konf., posvyashchennoj

ных энергетических средств сельского хозяйства (об-

85-letiyu BGSKHA i 55-letiyu inzhenernogo fakul’teta.

зорная информация). М.: ВНИИТЭИСХ, 1985.

Ulan-Ude: Izd. BGSKHA, 2016. S. 35-39.

4. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовые

7. Rusanov V.A. Metody ocenki sistemy dvizhitel’-opornoe

системы - почва - урожай. М.: Агропромиздат, 1985.

osnovanie. Sb. nauch. tr. VIM, 1984. T. 2.

5. Лапик В.П., Французов В.С., Адылин И.П. Исследо-

8. Usatov A.I. Sposoby snizheniya pereuplotneniya pochvy

вание уплотнения почвы МТА // Вестник Брянской

sel’skohozyajstvennoj tekhnikoj // Prirodopol’zovanie i us-

государственной сельскохозяйственной академии.

tojchivoe razvitie regionov Rossii: sbornik statej II Vseros.

2012. № 1. С. 35-37.

nauch.-praktich. konf., Penza, 20-21 iyunya 2020 goda.

6. Раднаев Д.Н., Калашников С.С. Оптимизация техно-

Penza: Penzenskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet,

логических процессов растениеводства // Инженер-

2020. S. 233-236.

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 6-2022

112