Improving the Design of the Disc Harrow for Berry Plantations

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Reducing the distance of throwing soil into the zone around bushes and maintaining a leveled surface between rows of berry crops are urgent scientific problems.
Aim of the Article. To identify the basic parameters for the interaction of a spherical disk with waterlogged soil and on this basis to develop the technical solution for reducing the distance of soil throwing away in space between rows of berry crops.
Materials and Methods. The object of research is an orchard disc harrow equipped with a protective shield mounted in front of the outermost disc of the tool front panel. The subject of the research is the process of interaction of the end disc of the front harrow plate with the waterlogged soil in berry plantations. The length of the protective shield and its spatial orientation were chosen as optimization parameters for field experiments. The quality evaluation of intertillage of the berry plantations was carried out by profiling their surfaces.
Results. Based on the results of theoretical studies, it was found that the angle of inclination of the protective shield in the horizontal plane should be within 53–54°, and with respect to the movement of the harrow – 50–58°. The results of field experiments have confirmed the theoretical conclusions. It has been established that only a protective shield, the length of which is 450 mm and the installation angle of 50°, allows completely eliminating the side throw of the soil beyond the width of the tool. In addition, these parameters ensure the stable operation of the disc tool in almost any soil moisture and weed infestation of space between berry bushes.
Discussion and Conclusion. The use of a modernized tillage tool made it possible to exclude the soil throwing into the bush zone to increase the speed of the unit by 25%.

Full Text

Введение

Содержание почвы в междурядьях многолетних насаждений решает целый комплекс задач технологического плана. Во-первых, корневая система культурных растений должна беспрепятственно развиваться в корнеобитаемом слое, в связи с чем почва в нем должна иметь оптимальную плотность [1; 2]. Указанное требование обусловлено также и необходимостью обеспечения приемлемой скорости фильтрации воды. В противном случае во время интенсивного дождя усиливается ее поверхностный сток, что способствует развитию процесса водной эрозии. Так, по данным ученых, в зоне многократного прохода ходовой части тракторов фильтрующая способность поверхности междурядий сада оказалась в 5–7 раз меньше, чем в приштамбовой (или межкустовой) зоне плантации, для которой характерно естественное сложение почвы [3; 4].

От состояния и способа содержания междурядий зависит и водный режим культурных растений, являющийся одним из лимитирующих факторов урожайности1. Так, даже в условиях Брестской области Белоруссии, традиционно относившейся к зоне достаточного увлажнения, стабильное поддержание влажности почвы на уровне 80 % от ее предельной полевой влагоемкости гарантирует по сравнению с естественным увлажнением прибавку урожая ягод малины в 1,8 раза [5; 6].

Проблему стабильного обеспечения ягодных культур влагой с точки зрения содержания междурядий можно разбить на два самостоятельных направления: борьбу с сорняками как конкурентами культурных растений за воду и технологические мероприятия по уменьшению интенсивности ее испарения. Одним из таких мероприятий является мульчирование междурядий соломой. Такой практический опыт есть на виноградниках в Германии [7–9] и на чайных плантациях в Японии [10; 11]. Аналогичный опыт, заложенный на плантации малины в с. Кокино (Выгоничский район Брянской области), показал, что с точки зрения угнетения роста сорняков прием оказался эффективным [12; 13]. Однако в течение летнего сезона из-под слоя соломы в междурядьях прорастает малина, которую необходимо регулярно удалять. Кроме того, ряды малины требуют регулярного механического ограничения для формирования оптимальной густоты ее стеблестоя [14]. Таким образом, полностью исключить механическую обработку междурядий при их мульчировании соломой не представляется возможным2.

Что касается минимизации испарения влаги, то для этого необходимо поддерживать поверхностный слой междурядья в рыхлом состоянии, вследствие чего прекращается приток влаги из нижних горизонтов почвы в результате разрушения ее капиллярной системы. Вторым важным условием уменьшения испаряемости влаги на ягодной плантации является поддержание поперечного профиля поверхности междурядий в выровненном состоянии. В результате уменьшается площадь испаряющей поверхности, что также обеспечивает минимизацию интенсивности этого негативного процесса3.

Таким образом, механическая обработка почвы в междурядьях ягодных кустарников остается актуальной технологической операцией, обеспечивающей не только уменьшение интенсивности испарения влаги и борьбу с сорняками, но и поддержание плантации в приемлемом состоянии с точки зрения возможности эффективного использования яго­до­убо­роч­ной техники [15; 16]. Для этого ширина ряда у его основания не должна превышать 0,3–0,4 м, а вдоль основания рядов не должны формироваться почвенные валы, препятствующие максимальному снижению нижней границы зоны улавливания ягод комбайном и уменьшению вследствие этого их потерь [17; 18]. Следовательно, целесообразно оптимизировать как технологию механической обработки почвы в междурядьях ягодных кустарников, так и конструкцию наиболее подходящих для этого почвообрабатывающих орудий.

Обзор литературы

Изначально для обработки почвы в междурядьях ягодных кустарников и плодового сада использовали те же рабочие органы и машины, что и для сплошной обработки, при их соответствующей адаптации к специфическим условиям. По сути, адаптация заключалась в приведении ширины захвата орудия к ширине междурядья.

Как правило, ягодные кустарники высаживают с расстоянием между рядами 3 м4. Однако они разрастаются в ширину, и если их не ограничивать принудительно, то обрабатываемая полоса на плантации малины со временем может сузиться до 1,5 м, особенно если не практикуется специальная операция по ограничению ширины ее рядов [14]. Аналогичный процесс происходит и на плантации смородины, поскольку габитус ее кустов также со временем увеличивается в ширину, заполняя пространство междурядья. Таким образом, одной из специфических особенностей ягодной плантации является изменение ширины обрабатываемой полосы в течение срока ее существования. Максимальную ширину обрабатываемая полоса имеет в первый год после посадки (до 2,8 м), уменьшаясь затем до 2,3–2,5 м. Более того, ряды могут разрастаться несим­мет­рич­но по отношению к исходной линии посадки, а почвообрабатывающий агрегат должен иметь запас на неточность вождения по условной осевой линии междурядья или защитную зону, шириной 0,1–0,2 м. Исходя из этих соображений и назначали ширину захвата для орудий, предназначенных для работы на ягодной плантации5.

Так, культиватор КМК-2,6, оборудованный стрельчатыми лапами и боковыми плоскорежущими ножами, мог быть настроен на минимальную ширину захвата 1,5 м, которая при необходимости могла быть увеличена до 2,1–2,6 м. То есть при максимальном разрастании рядов в ширину боковые подрезающие ножи не использовали. Технологическим аналогом рассмотренного культиватора являлся плуг-рыхлитель виноградниковый ПРВМ-3, который достаточно широко применялся для глубокого рыхления почвы на ягодниках. Его можно было настроить на обработку полосы шириной не менее 2 м. Сведения об актуальности указанных орудий встречаются и в литературе последнего десятилетия6 [19].

Для работы в тяжелых почвенных условиях и при сильной засоренности междурядий предназначена горизонтальная садовая фреза ФПШ-200, которую можно было настраивать на ширину захвата 1,45; 1,78; 1,87; 2,20 и 2,62 м [20; 21]. Однако горизонтальная фреза сильно распыляет и иссушает почву. Кроме того, она чрезмерно сложная и энергоемкая7 [22–24].

Попытка исключить негативные аспекты использования горизонтальной фрезы привели к разработке вертикально фрезерного культиватора КВФ-2М, который устойчиво работал при практически любой степени засоренности междурядий и при этом не перемешивал почвенные слои. Более того, он мог рыхлить почву под слоем соломенной мульчи, сохраняя ее при этом на 70–75 % на поверхности междурядья [12].

Тем не менее и эта машина достаточно сложная и энергоемкая для того, чтобы стать базовым средством механизации обработки почвы на ягодной плантации. Поэтому максимально широкое распространение в отечественном ягодоводстве получила простая и надежная дисковая борона БДН-1,3А [25–27]. В связи с асимметричностью компоновки ее батарей имеется возможность обеспечить устойчивость работы в горизонтальной плоскости при боковом выносе рабочих органов вправо по отношению к продольной оси трактора8.

Это особенно важно для обработки почвы под кроной разросшихся кустов смородины, чтобы трактор оставался в центре междурядья и не повреждал ветви и ягоды. С этой же целью предусмотрено и наличие дополнительной подрезающей секции, копирующей основания кустов и обрабатывающей прикустовую полосу с оставлением минимальной ширины защитной зоны. При этом предполагается, что междурядье обрабатывается минимум за два прохода (туда и обратно) при асимметрии расположения каждой обрабатываемой полосы по отношению к условной осевой линии междурядья.

Что касается плантации малины, то наш опыт свидетельствует о том, что дополнительная секция не обеспечивает надлежащего качества формирования густоты стеблестоя в рядах и их стабильной ширины. В связи с этим признано целесообразным использовать для обработки прикустовой полосы (с одновременным ограничением ширины ряда) специальный вертикально-фрезерный ограничитель, а ширину захвата дисковой бороны увеличить по сравнению с серийной БДН-1,3А до 1,5 м [13; 14; 28]. Такое орудие удачно комплектуется дисковыми батареями от бороны БДН-3.

Анализ ситуации был бы не полным без упоминания нового класса дисковых орудий – дискаторов [29]. Их конструктивное отличие от дисковой бороны заключается в установке каждого диска на индивидуальной ступице, а не на общей оси батареи. Это приводит к существенному изменению характера движения почвы после ее схода с диска. У дисковой бороны отрезанная от почвенного монолита лента упирается в выпуклую поверхность соседнего диска и только после этого отбрасывается в сторону. При небольшом повышении влажности почвы происходит ее налипание на диск и постепенное заполнение междискового пространства. Для исключения такого сценария взаимодействия между дисками устанавливают специальные чистики, которые существенно увеличивают энергоемкость процесса.

При взаимодействии с почвенной лентой дискатора она минует выпуклую поверхность соседнего диска, в принципе, исключая возможность забивания междискового пространства. Это позволяет дискатору устойчиво работать на переувлажненной почве даже при ее сильной засоренности. Такие очевидные преимущества привели к тому, что дискаторы стали использовать и для обработки междурядий в многолетних насаждениях [30].

Следует отметить, что конструкция дискаторов пока не оптимизирована до конца. Более того, продолжаются дискуссии о преимуществах двух- или четырехрядного размещения дисков [31]. При этом присутствует и неоднозначность в их классификации и технологической аналогии традиционным дисковым орудиям (лущильникам и боронам)9. Это вызывает большие проблемы с идентификацией импортируемых почвообрабатывающих орудий таможней при начислении ввозной пошлины, которые обусловлены тем, что начавшие действовать в 1969 г. ГОСТ 7245-69 (регламентирующий основные параметры лущильников) и ГОСТ 10267-69 (касающийся важнейших показателей, характерных для дисковых борон) не могли учитывать особенности конструкции современных дискаторов10 [32].

Технологические преимущества дискаторов успешно реализуются в крупных сельхозпредприятиях, спе­циа­ли­зи­рую­щих­ся на производстве основных полевых культур. Что касается ягодоводства, то для этой подотрасли АПК характерны небольшие хозяйства, в связи с чем значимую роль при использовании дискаторов начинает играть их чрезмерно высокая цена. Она обусловлена необходимостью монтажа каждого диска на индивидуальной ступице, снабженной двумя подшипниками качения, тогда как на восемь дисков батареи дисковой бороны приходятся всего два корпуса и два подшипника качения [32–34]. В связи с этим экономически оправдано дальнейшее совершенствование конструкции дисковой бороны с ее максимальной адаптацией к условиям многолетних насаждений, в частности плантации малины.

Важнейшей технологической проблемой для дисковых орудий является чрезмерный боковой отброс почвы крайним диском передней батареи. В конструкции традиционной дисковой бороны БДН-1,3А была предпринята попытка решения проблемы за счет дополнительного сдвига вправо на величину ∆b задней батареи 2 (рис. 1).

 

 

 
Рис. 1. Схема модернизированной садовой дисковой бороны для ягодников:
1 – батарея дисков передняя; 2 – батарея дисков задняя; 3 – лента отбрасываемой диском почвы;
4 – щиток защитный; 5 – почва после контакта с защитным щитком

Fig. 1. Scheme of a modernized garden disc harrow for berry plantations:
1 – front disc battery; 2 – rear disc plate; 3 – soil discarded by the disc; 4 – protective shield;
5 – soil after contact with the protective shield
 

Предполагалось, что крайний диск задней батареи 2 сможет захватить всю почву 3, отброшенную вправо крайним диском ее передней батареи 1 и вернуть этот объем на прежнее место. При этом величина ∆b порядка 0,1 м, поскольку конструкторы рассчитывали на расстояние отброса, характерное для спелой почвы оптимальной влажности.

Однако, как правило, обработку приходится проводить при менее благоприятных условиях. Так, если влажность почвы повышена по сравнению с оптимумом, обеспечивающим ее хорошее крошение, то она отбрасывается на большее расстояние [35]. Положение усугубляется тем, что механизаторы традиционно превышают рекомендуемые рабочие скорости, существенно увеличивая поперечный отброс почвы. В результате в абсолютном большинстве сельхозпредприятий ягодоводческой специализации поперечный профиль междурядий имел в 1980–1990-е гг. корытообразную форму (рис. 2) уже на 4–5 год эксплуатации плантации11 [36].

 

 

 

 
 
 
Рис. 2. Корытообразная форма поверхности междурядий ягодников
на 4–5 год эксплуатации плантации

Fig. 2. Trough shape of the space between rows of berry crops in 4–5 years of operating plantations
 
 

На первом этапе разработки была предпринята попытка решить проблему за счет увеличения поперечного сдвига ∆b между передней и задней батареями до 0,4 м. Качество работы существенно улучшилось, но полностью исключить чрезмерный боковой отброс почвы не удалось. При этом не удалось решить проблему и путем использования фрезерного ограничителя ряда, ножи которого перемещают почву в сторону междурядья [14]. Дело в том, что отдельные фрагменты отбрасываемой крайним диском передней батареи почвенной ленты достигали оснований ряда малины и проникали между стеблями, в связи с чем возврат почвы в междурядье становился невозможным.

Вследствие этого необходимо было более подробно изучить механизм образования и движения отбрасываемой вбок почвенной ленты, на основании чего осуществить модернизацию дисковой бороны.

Цель исследования – определить основные параметры процесса взаимодействия сферического диска с переувлажненной почвой и на этой основе разработать техническое решение, позволяющее уменьшить дальность отброса почвенной ленты в условиях междурядий ягодных культур.

Материалы и методы

Движение почвенной ленты, отрезанной крайним диском передней батареи орудия по его рабочей поверхности, условно можно разделить на следующие фазы. Подъем переувлажненной, уплотненной и задернелой почвенной ленты по вогнутой поверхности сферического диска из точки А в точку Р, как правило, происходит без ее разрушения (рис. 3 а). Отрезанная почвенная лента 1 при выходе за пределы диска 3 продолжает свое движение по криволинейной траектории, соответствующей радиусу кривизны рабочего органа и углу атаки (рис. 3 b). При этом длина отделившейся почвенной ленты носит вероятностный характер и зависит от ее физико-механических свойств. Далее под действием собственного веса и сил инерции консольная часть пласта почвы 2 отделяется от монолита и совершает свободное падение под углом к горизонту (рис. 3 c). При этом дальний край отделившейся части почвенной ленты 2 оказывается отброшенным дальше на ее длину lот в сравнении с отдельно взятой материальной точкой полностью разрушенного пласта (рис. 3 d). Момент от сил трения увлекает за собой контактирующий пласт почвы 1 с рабочим органом и поднимает его в точку Р2 (рис. 3 c). Дальнейшее перемещение бороны приводит к удлинению выступающей части почвенного пласта 1 за пределы диска и его сползанию вниз в направлении точек Р3 и Р1 (рис. 3 d). Эта гипотеза была принята в качестве основной при проведении теоретических исследований.

 
 
Рис. 3. Фазы движения почвенной ленты при обработке междурядий ягодников:
a) подъем почвенной ленты по диску; b) выход почвенной ленты за пределы диска и ее отделение
от монолита; c) свободное падение отделившейся части почвенной ленты на поверхность
междурядья; d) конечная фаза; 1 – контактирующая с диском часть почвенной ленты;
2 – часть почвенной ленты, вышедшей за пределы диска; 3 – сферический диск

Fig. 3. Phases of soil movement during intertillage of berry crops: a) the rise of the soil slice
on the disk; b) the exit of the soil slice outside the disk and its separation from the monolith;
c) the free fall of the separated part of the soil slice on the surface of the aisle; d) the final phase;
1 – the part of the soil slice in contact with the disk; 2 – part of the soil slice that has gone beyond
the disk; 3 – spherical disk

 

 

При описании характера поведения почвенной ленты с рабочей поверхностью сферического диска передней батареи орудия и определении траектории ее перемещения в пространстве, пласт почвы был смоделирован в виде двух реологических моделей простых идеальных тел (рис. 4) [37].

 

 
 
Рис. 4. Характер поведения почвенной ленты с рабочей поверхностью сферического диска
передней батареи орудия: a) идеально пластичная модель; b) идеально упругая модель;
1 – начальное положение пласта почвы; 2 – почвенный пласт прошел половину рабочей поверхности сферического диска;
3 – почвенный пласт прошел всю рабочую поверхность сферического диска

Fig. 4. Character of interaction of soil slice with the working surface of the spherical disc of the front
tool plate: a) an ideally plastic slice; b) an ideally elastic slice; 1 – the initial position of the soil slice;
2 – the soil slice has penetrated half of the working surface of the spherical disk;
3 – the soil slice passed the entire working surface of the spherical disk
 

В первом случае реологическая модель почвенного пласта была представлена в виде идеально пластичного тела, деформация поперечного сечения которого происходит посредством относительного перемещения его слоев под углом к вертикальной плоскости Θ / 2 = 25° (рис. 4 а). Во втором случае – идеально упругое тело, поперечное сечение, которого под действием внешних сил не деформируется (рис. 4 b). При этом для всех случаев почвенная лента не сжимается и не деформируется в продольном направлении.

Теоретические исследования проводили при следующих фиксированных параметрах: поступательная скорость дисковой бороны v = 7,3 км/ч, угол атаки α = 20° и глубина обработки почвы а = 8 см.

Положение центра тяжести почвенной ленты (точка О, рис. 4) определяли в программе «КОМПАС-3D» посредством сечения сферического диска десятью параллельными плоскостями, сориентированными перпендикулярно по отношению к направлению движения дисковой бороны [38]. Полученные по результатам построения точки были аппроксимированы полиномом третьей степени, что позволило при его дифференцировании определить скорость и ускорение пласта почвы при разных положениях его на рабочей поверхности сферического диска.

На основании модели поведения почвенной ленты за пределами диска установлено, что ее отброс превышает величину поперечного сдвига ∆b между батареями почвообрабатывающего орудия (рис. 1). В связи с этим было решено разместить на пути движения почвенной ленты защитный щиток, установленный к ее траектории под углом меньшим, чем угол трения почвы по стали, и сориентированный по нормали к его поверхности в направлении максимальных суммарных напряжений. Это должно существенным образом уменьшить энергозатраты на ее разрушение.

По результатам теоретических исследований был проведен полевой эксперимент с модернизированной дисковой бороной, снабженной защитным щитком (рис. 5). Его конструкция признана изобретением [39]. Исследования были разбиты на два этапа. При проведении первой серии полевых экспериментов в качестве оптимизационных параметров выбран угол установки щитка в горизонтальной плоскости (30, 50, 70 и 90°) и его длина (250, 350 и 450 мм). Эксперимент выполняли на плантации малины при скорости движения орудия 7,3 км/ч и угле атаки 21°. Механический состав почвы – средний суглинок.

Во второй серии полевых экспериментов оценивали характер пере­рас­пре­де­ле­ния почвенной ленты при ее взаимодействии со щитком (рис. 6). Все исследования проводили на поворотных полосах, при демонтированной задней батарее дискового почвообрабатывающего орудия. Влажность почвы после затяжных дождей составляла 28 %. Дисковая борона в агрегате с трактором МТЗ-82 проходила опытную делянку на скорости 7,3 км/ч при фиксированном угле атаки 21°. После прохода дискового орудия выполняли профилирование обработанной поверхности через каждые 5 см.

Выбор поворотных полос при проведении второй серии полевых экспериментов обусловлен тем, что дальность отброса почвенной ленты часто превышает ширину защитной зоны между крайним диском и основанием ряда ягодных кустарников. Вследствие этого фрагменты почвы неизбежно попадают внутрь кустов, исключая возможность корректного учета дальности ее отброса. Искажающее воздействие на результат может оказывать и корытообразность исходного поперечного профиля междурядий.

Результаты исследования

Перемещение центра масс поперечного сечения почвенной ленты в абсолютном движении описывается следующим уравнением:

– для идеально пластичной модели почвенной ленты

  x=8,12 t 3 +0,12 t 2 0,042t+0,0005 y=2,02 t 3 +2,70 t 2 0,102t+0,0009 z=5,04 t 3 +6,19 t 2 0,274t+0,0022 (1)

– для идеально упругой модели почвенной ленты

  x=5,34 t 3 +1,21 t 2 0,059t+0,0006 y=2,31 t 3 +2,39 t 2 +0,027t0,0006 z=6,72 t 3 +6,13 t 2 +0,002t0,0002 (2)

где t – время перемещения почвенной ленты, с.

Кроме получения на этой основе значений для всех составляющих скорости и ускорения в точке схода пласта с поверхности диска был сделан важный вывод о том, что существенную роль в разрушении пласта на сферическом диске играют силы инерции. Этим и объясняется тот факт, что с ростом скорости движения диска увеличивается и степень крошения пласта.

Методами аналитической геометрии определено пространственное положение защитного щитка:

– для идеально пластичной модели почвенной ленты

  1,87x1,56y1,78z+2,66=0  (3)

– для идеально упругой модели почвенной ленты

  2,01x1,27y1,78z+2,54=0 (4)

где x, y, z – положение текущих координат щитка, м.

Полученные уравнения свидетельствуют о том, что защитный щиток целесообразно сориентировать по отношению к горизонту под углом 53–54°, а по отношению к направлению движения – 50–58°.

По результатам первой серии полевых экспериментов установлено, что полностью исключить боковой отброс почвы за пределы ширины захвата орудия позволяет только защитный щиток, длина которого составляет 450 мм, а угол установки – 50°. При этом устойчивая работа дискового орудия обеспечивалась практически при любой влажности и засоренности междурядий ягодных кустарников. При меньших значениях угла установки защитного щитка к горизонту (30°) наблюдался вынос почвенной ленты за пределы ширины захвата дискового орудия, а при больших (70 и 90°) – сгруживание и волочение почвенно-стебельчатой массы.

По результатам второй серии полевых экспериментов, полученных при исследовании гребнистости, построен поперечный профиль поверхности поворотной полосы при ее обработке модернизированной дисковой бороной (рис. 7). На нем сплошной линей показан поперечный профиль поверхности поворотной полосы перед проходом дискового орудия, пунктирной – после.

 
 
Рис. 7. Поперечный профиль поворотной полосы ягодников при их обработке
модернизированной дисковой бороной: 1 – почвенный вал; 2 – разъемная борозда;
Δb – величина поперечного сдвига между передней и задней секциями;
В – ширина захвата дискового орудия; В1 – ширина захвата передней секцией

Fig. 7. Cross-sectional profile of the turntable of berry bushes during their processing
with a modernized disc harrow: 1 – soil shaft; 2 – detachable furrow; Δb – is the value
of the transverse shift between the front and rear sections; B – the width of the disk tool;
B1 – width of the front section

 

Построенный профиль свидетельствует о том, что боковой отброс почвенной ленты в условиях ягодников не превышает ширины захвата модернизированной дисковой бороны. Установка задней секции и дискование поверхности междурядий плантации в два прохода (туда и обратно) обеспечивает практически полный возврат почвы в ее исходное положение.

Обсуждение и заключение

  1. Принятая теоретическая гипотеза взаимодействия почвы повышенной влажности с крайним сферическим диском передней батареи дисковой бороны адекватно описывает процесс формирования почвенной ленты и убедительно объясняет механизм ее отброса за пределы ширины захвата орудия. Поскольку при этом свойства почвы варьируются в широких пределах, то не исключается заброс отдельных ее фрагментов внутрь плодовой стенки малины, вследствие чего неизбежно формирование корытообразного профиля поверхности междурядья, который после этого в принципе невозможно исправить даже посредством применения дополнительных (или специальных) рабочих органов или орудий.
  2. Размещение на пути движения почвенной ленты защитного щитка, установленного к ее траектории под углом меньшим, чем угол трения почвы по стали, и ориентация нормали к его поверхности по направлению максимальных суммарных напряжений в отбрасываемом почвенном массиве обеспечивает устойчивую работу орудия практически при любой влажности и засоренности междурядий ягодных кустарников.
  3. Защитный щиток целесообразно сориентировать по отношению к горизонту под углом 53–54°, а по отношению к направлению движения – 50–58°.
  4. Многолетнее использование модернизированной дисковой бороны на плантациях малины и смородины крестьянского фермерского хозяйства «Ягодное» (Выгоничский район Брянской области) подтверждает высокое качество и надежность ее работы. На протяжении всего срока возделывания насаждений сохранялся выровненный поперечный профиль поверхности междурядий.
  5. Использование модернизированного почвообрабатывающего орудия для обработки поверхности междурядий ягодников позволило увеличить скорость движение агрегата на 25 %.

 

1           Система биологизации земледелия Нечерноземной зоны России. Часть 1 / под ред. В. Ф. Мальцева, М. К. Каюмова. М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2002. 544 с.

2           Ягодные культуры в Центральном регионе России / И. В. Казаков [и др.]. М. : Всерос. селекционно-технологический ин-т садоводства и питомниководства, 2016. 233 с.

3           Ярославцев Е. И. Малина. М. : Агропромиздат, 1987. 208 с.

4           Казаков И. В. Малина. Ежевика. М. : АСТ, 2001. 256 с.

5           Аниферов Ф. Е., Ерошенко Ф. Е., Теплинский И. З. Машины для садоводства. Л. : Агропромиздат, 1990. 304 с.

6           Лурье А. Б., Громбчевский А. А. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин. Л. : Машиностроение, 1977. 528 с.

7           Халанский В. М., Горбачев И. В. Сельскохозяйственные машины. М. : КолосС, 2003. 624 с.

8           Кленин Н. И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М. : Колос, 1994. 750 с

9           Сохт К. А., Трубилин В. И., Коновалов Е. И. Дисковые бороны и лущильники. Проектирование технологических параметров : учеб. пособие. Краснодар : Изд-во Кубан. аграр. ун-та, 2014. 165 с

10          Классификация дисковых борон (дискаторов) [Электронный ресурс]. URL: https://agristo.ru/Article/ar_klassif_disk_boron.html (дата обращения: 22.02.2023).

11          Никитин В. В. Улучшение качества обработки междурядий ягодных кустарников в условиях суглинистых почв повышенной влажности путем совершенствования конструктивно-режимных параметров дисковой бороны : дис… канд. техн. наук. Брянск, 2009. 165 с.

 

×

About the authors

Viktor N. Ozherelev

Bryansk State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: vicoz@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-2121-3481
Scopus Author ID: 57195608281
ResearcherId: AAD-8298-2022

Dr.Sci. (Engr.), Head of the Technical Service Chair

Russian Federation, 2a Sovetskaya St., Kokino, Bryansk Oblast 243365

Viktor V. Nikitin

Bryansk State Agrarian University

Email: viktor.nike@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1393-2731
Scopus Author ID: 57201686117
ResearcherId: AAD-7368-2022

Dr.Sci. (Engr.), Head of the Technical Service Chair

Russian Federation, 2a Sovetskaya St., Kokino, Bryansk Oblast 243365

References

  1. Dorokhov A.S., Sibirev A.V., Aksenov A.G., Mosyakov M.A. Experimental Studies on the Development of an Automated System for Regulating the Soil Density Used in a Seeding Machine. Agricultural Engineering. 2021;(2):9–15. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2021-2-9-15
  2. Marin M., Naveed M., Hallett P.D., et al. Significance of Root Hairs for Plant Performance under Contrasting Field Conditions and Water Deficit. Annals of Botany. 2021;128(1):1–16. https://doi.org/10.1093/aob/mcaa181
  3. Khabarov S.N. Soil Cultivation in the Gardens of Siberia. Sadovodstvo. 1983;(12):14–15. (In Russ.)
  4. Borodulina I.D., Vorotyntseva M.V., Sokolova G.G., et al. The Content of Vitamin C in the Grape Grown under the Conditions of Southwestern Siberia. Russian Journal of Bioorganic Chemistry.2021;47(7):1451–1456. https://doi.org/10.1134/S1068162021070037
  5. Volchek A.A., Roy Yu.F., Sanelina E.A. [Efficiency of Drip Irrigation of Remontant Raspberry in the Conditions of the Southwestern Part of Belarus]. Aktualʼnye problemy lesnogo kompleksa. 2015;(41):118–121. (In Russ.)
  6. Olgarenko G.V., Ryazantsev A.I., Terpigorev A.A., et al. Improving the Process of Hose-Sprinkler for Irrigation of Small Areas. Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems.2019;11(S2):431–438. EDN: LDHGUK
  7. Uhl W. Neues Mechanisirungsverfahren zur Strodungung. Dtsch. Weinbau. 1988;43(14):691–694.(In Germ.)
  8. Panagos P., Katsoyiannis A. Soil Erosion Modelling: The New Challenges as the Result of Policy Developments in Europe. Environmental Research. 2019;172:470–474. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.02.043
  9. Skarbek C.J., Dormann C.F., Kobel-Lamparski A. Trends in Monthly Abundance and Species Richness of Carabids Over 33 Years at the Kaiserstuhl, Southwest Germany. Basic and Applied Ecology. 2021;50:107–118. https://doi.org/10.1016/j.baae.2020.11.003
  10. Gabunia N.A., Kokhviashvili D.S., Petrosyan S.V. Study of the Energy Consumption of a Rotary Grinder of Tea Branches. Traktory i selkhozmashiny. 1982;(7):12–13. (In Russ.)
  11. Didmanidze R.N. Tea Plantation Establishing and Care Technologies. Agricultural Engineering.2021;(6):38–42. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2021-6-38-42.
  12. Ozherelev V.N. A Machine for Tillage during Mulching of Raspberry Rows. Sadovodstvo i vinogradarstvo.1991;(7):29–30. (In Russ.)
  13. Ozherelev V.N. Mechanization of Care for Raspberries in the Farm Yagodnoe. Sadovodstvo i vinogradarstvo. 1993;(3):17–18. (In Russ.)
  14. Ozherelev V.N., Ozhereleva M.V. Mechanized Normalization of Raspberry Stems on Plantations.Sadovodstvo i vinogradarstvo. 2000;(1):16–17. (In Russ.)
  15. Utkov Yu.A., Filippov R.A., Hort D.O., Kutyrev A.I. Mechanized Picking of Raspberries on Industrial Plantations in Russia. Istoriya nauki i tekhniki. 2020;(9):67–82. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.25791/intstg.09.2020.1213
  16. Evseev S.P. Algorithm of the System for Choosing and Estimating Parameters of Black Currant Harvesting with the Use Digital Agrotechnologies. AgroEkoInzheneriya. 2021;(4):22–29. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.24412/2713-2641-2021-4109-22-28.
  17. Ramsey A.M. Mechanical Harvesting of Raspberries a Review with Particular Reference to Engineering Development in Scotland. Journal of Agricultural Engineering Research. 1983;28(3):183–204.
  18. Evdokimenko S.N., Sazonov F.F., Podgaetsky M.A., Skovorodnikov D.N. Primocane Raspberry Cultivars for Industrial Cultivation in Russia. Acta Horticulturae. 2020;1277:301–306. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2020.1277.44
  19. Bartenev V.D., Khabarov S.N. Complex Mechanization of Cultivation of Berry and Sea Buckthorn Plantations. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011;(7):96–98. (In Russ.)
  20. Blokhin V.N., Sluchevsky A.M., Orekhova G.V. Development of Designs of Working Bodies and Rotors of Cutters with a Vertical Axis of Rotation for Copying the Root System of Plants. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021;(4):118–121. (In Russ.)
  21. Apazhev A.K., Egozhev A.M., Polishchuk E.A., Egozhev A.A. Garden Cutter for the Conditions of the Foothill Zone. Izvestiya Kabardino-Balkarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta im. V.M. Kokova. 2021;(3):75–78. (In Russ.)
  22. Chunsong G., Jingjing F., Lei X., et al. Study on the Reduction of Soil Adhesion and Tillage Force of Bionic Cutter Teeth in Secondary Soil Crushing. Biosystems Engineering. 2022;213:133–147. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.11.018
  23. He X., Zhang X., Zhao Z., et al. Design and Test of Resistance-Reducing Excavation Device of Cyperus Edulis Based on Discrete Element Method. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery. 2021;52(12):124–133. https://doi.org/10.6041/j.issn.1000-1298.2021.12.013
  24. Wang J., Zhao S., Yang Z., et al. Design and Experiment of Driving Stubble Cutter for Corn Strip with Less Tillage Operation. Nongye Jixie Xuebao. 2021;52(8):51–61. https://doi.org/10.6041/j.issn.1000-1298.2021.08.005
  25. Primakov N.V., Nikolenko A.Yu. Energy-Saving Technology of Soil Preparation for the Laying of an Orchard. Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022;(183):234–242. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.21515/1990-4665-183-023
  26. Maslov G.G., Lavrentev V.P., Yudina E.M., Taran A.D Improving the Process of Harrowing and Sowing Crops. Indo American Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019;6(4):7060–7064. https://doi.org/10.5281/zenodo.2628871
  27. Kozachenko O., Aliiev E., Sedykh K. Results of Investigation of the Spring Shank Disc Harrow Performance. UPB Scientific Bulletin, Series D: Mechanical Engineering. 2021;83(4):123–140. Availableat: https://dspace.dsau.dp.ua/handle/123456789/6289?mode=full (accessed 22.02.2023).
  28. Ozherelev V.N., Ozhereleva M.V. Peculiarities of Using the Vertical Rotary Cultivator for InterRow Soil Tillage of Raspberry Plantings. Agricultural Engineering. 2021;(5):20–24. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2020-5-4-20-24
  29. Zimarin S.V., Chetverikova I.V. The Study of the Process of Soil Layer Body Turnover with a Disc Cutter on Ungrubbed Clearings. Resources and Technology. 2021;18(1):53–65. (In Russ.) https://doi.org/10.15393/j2.art.2021.5542
  30. Priporov E.V. Analysis of the Completeness of Soil Cultivation in the Inter-Disk Space of a Two-Track Disk Tool. Orenburg State Agrarian University Bulletin. 2019;(1):85–88. (In Russ.)EDN: YXZMUH
  31. Priporov E.V., Yudt V.Yu. Analysis of Disk Tools with a Four-Row Arrangement of Spherical Disks. Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2016;(118):1413–1427. (In Russ.) EDN: VWPTRZ
  32. Tarasenko B.F., Rudnev S.G., Drobot V.A. Universal Tillage Unit for Small Land Farming. Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta.2021;(174):113–129. (In Russ.) https://doi.org/10.21515/1990-4665-174-012
  33. Mudarisov S.G., Gabitov I.I., Rakhimov R.S., et al. Reasoning of Modular-Type Tillage and Seeding Machines Construction Diagram and Parameters. Journal of the Balkan Tribological Association.2019;25(3):695–707. (In Russ.) EDN: LAQIJG
  34. Lachuga Yu.F., Akhalaya B.Kh., Shogenov Yu.Kh. New Designs for Universal Working Bodies of Tillage and Seeding Equipment. Russian Agricultural Sciences. 2019;45(5):498–502. https://doi.org/10.3103/S1068367419050100
  35. Ozherelev V.N., Nikitin V.V., Grin A.M. Improving the Design of Disc Harrows. Nauka v tsentralnoy Rossii. 2020;(5):5–11. (In Russ.)
  36. Ozherelev V.N., Nikitin V.V. Management of Soil Redistribution along the Row Spacing of Raspberries.Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya selskogo khozyaystva. 2011;(4):13‒15. (In Russ.)
  37. Nosov S.V., Peregudov N.E. [Evaluation of the Compacting Effect and Operational Characteristics of a Caterpillar Tractor based on a Rheological Approach]. Traktory i selkhozmashiny. 2022;89(1):43–51.(In Russ.) https://doi.org/10.17816/0321-4443-100293
  38. Vyatkina S.G., Turkina L.V. [Solving Problems in Descriptive Geometry using Three-Dimensional Modeling in the Compass-3D V17 System]. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2020;(4-2):277–282.(In Russ.) https://doi.org/10.17513/snt.38010
  39. Ozherelev V.N., Nikitin V.V. [Additional Fixture to Polydisk Tillage Implement]. Patent 2,344,586 Russian Federation. 01 January 2009. (In Russ.) EDN: ATCQON

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Scheme of a modernized garden disc harrow for berry plantations: 1 – front disc battery; 2 – rear disc plate; 3 – soil discarded by the disc; 4 – protective shield; 5 – soil after contact with the protective shield

Download (244KB)
3. Fig. 2. Trough shape of the space between rows of berry crops in 4–5 years of operating plantations

Download (788KB)
4. Fig. 3. Phases of soil movement during intertillage of berry crops: a) the rise of the soil slice on the disk; b) the exit of the soil slice outside the disk and its separation from the monolith; c) the free fall of the separated part of the soil slice on the surface of the aisle; d) the final phase; 1 – the part of the soil slice in contact with the disk; 2 – part of the soil slice that has gone beyond the disk; 3 – spherical disk

Download (849KB)
5. Fig. 4. Character of interaction of soil slice with the working surface of the spherical disc of the front tool plate: a) an ideally plastic slice; b) an ideally elastic slice; 1 – the initial position of the soil slice; 2 – the soil slice has penetrated half of the working surface of the spherical disk; 3 – the soil slice passed the entire working surface of the spherical disk

Download (673KB)
6. Fig. 5. Modernized disc harrow with a protective shield: 1 – protective shield; 2 – front tillage tool plate

Download (1MB)
7. Fig. 6. Evaluation of ridging of rotary strips after their treatment with a modernized garden disc harrow

Download (4MB)
8. Fig. 7. Cross-sectional profile of the turntable of berry bushes during their processing with a modernized disc harrow: 1 – soil shaft; 2 – detachable furrow; Δb – is the value of the transverse shift between the front and rear sections; B – the width of the disk tool; B1 – width of the front section

Download (501KB)

Copyright (c) 2025 Ozherelev V.N., Nikitin V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Founded in 1990
Certificate of registration PI № FS77-74640 of December 24 2018.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».