Выпускаемые отечественной промышленностью рыхлители объемного типа РГ-0,5; РГ-0,8; РГ-1,2 предназначены для сплошного и полосового рыхления без оборота почв. Разрабатываемая  конструкция двухступенчатый двухрядный  глубокорыхлитель, отличающийся от  вышеназванных, наличием второй ступени рыхлителя и второго ряда, боковых стоек, отвечает современным агротехническим требованиям. Может быть использовано для сплошного рыхления, кроме того при использовании данного глубокорыхлителя достигается более полное рыхление почвенного слоя и снижение тяговых сопротивлений. Можно еще одновременно внесение удобрение и химическое мелиорантов.

Все перечисленные рыхлители отличаются от других типов рыхлителей конструкцией стойки, имеющей V – образную форму. Стойка состоит из лемеха, двух боковых ножей, расположенных в поперечных плоскостях под углом 90˚ друг к другу. Боковой нож имеет рациональную геометрию с точки зрения резания грунта (передний угол 30˚, задний 3˚). В основании стойки расположен лемех с углом резания 20˚ и углом заострения 15˚. По конструкции объемные рыхлители РГ-0,5; РГ-0,8 однотипны, состоят из передней рамы с двумя V – образными стойками, переходной рамы и задней V – образной стойки между двумя передними и опорными колесами. На (рис. 1) показан двухступенчатый и двухрядный глубокорыхлитель (вид сбоку) в рабочем положении с базовым машинам.

Рис. 1. Общий вид глубокорыхлителя (вид сбоку) в рабочем положении.

1 – средний верхний  кронштейн навески глубокорыхлителя; 2 — опорные колеса; 3 — дополнительная рама; 4 — рабочий орган первого ряда; 5 — рабочий орган второго ряда;  6 – трактор — тягач;7 – вспомогательное бульдозерное оборудование как противовес.

В зависимости от глубины обработки, плотности почвы, наличия дернового покрова рыхление может производиться тремя или двумя модулями. При рыхлении тяжелых или переуплотненных почв передними двумя модулями задний модуль демонтируется. В сложных условиях возможно также рыхление одним передним модулем. Рыхлители являются навесными и монтируются на трех точечную навеску трактора, агрегатируются: РГ-0.5 – с гусеничными и пневмоколесными тракторами  тяговых класса 14…30 кН; РГ-0,8 – с гусеничными и пневмоколесными тракторами  тягового класса 70…100 кН. [2;3].

Техническая характеристика  глубокорыхлителей РГ-0,5, РГ-0.5.2, РГ-0,8 и РГ-1,2 приведена в таблице 1. При дооборудовании РГ-0,5 и РГ-0,8 инжектирующими устройствами в виде трубопровода с соплами по контуру наклонных стоек рыхлители могут производить внутрипочвенное внесение химмелио-рантов или удобрений.

Работа глубокорыхлителей РГ-0.5.2 осуществляется при симметричной трехточечной наладке навесной системы при установке гидросистемы в плавающее положение и опорой рыхлителя на колеса. Двухступенчатый двухрядный глубокорыхлитель рекомендуется использовать для рыхления (разрушения) в основном «плужной подошвы» и получения однородности комков, т.е. для повышения качества рыхления и выпученности почвы. Выявлено, что регулирование опорных колес по высоте позволяет применять рабочий орган в качестве устройства для обработки почвы в предпосевной период [5].

Таблица 1

 Технические характеристики навесных глубокорыхлителей почвы.

Немаловажное значение, при конструировании глубокорыхлителей наряду с их основной целью (созданий однородность структурное почвы), имеет снижение тягового сопротивления. Целью данной работы является сравнение показателей разрабатываемого нового двухступенчатого двухрядного глубокорыхлителя РГ-0.5.2, с параметрами рыхлителей рассмотренных  в таблице 1.

В зависимости от водно-физических свойств почв, природных и производственных условий применяют следующие способы глубокого рыхления:

              — загонная;   — загонноем с перекрытьем;   — челночная.

Сплошное рыхление обеспечивает рыхление определенного слоя почвы на всей площади глубиной, зависящей от типа применяемых рыхлителей и почв. Сплошное рыхление почв выполняют так, чтобы параллельные разрыхленные полосы перекрывались на 0,3…0,5 м. При двух модульном варианте рыхлителя после прохода между двумя разрыхленными полосами остается слабо разрыхленная полоса; — последующим проходом эта полоса и смежная с ней разрыхляется.

Сплошное рыхление одним модулем РГ-0,5 или РГ-0,8 производят передвижением агрегата параллельно разрыхленной полосе. Гусеница трактора движется по разрыхленной полосе с таким расчетом, чтобы разрыхленные полосы перекрывались. При сухом состоянии почвы гусеница трактора, передвигающаяся по разрыхленной полосе, незначительно уплотняет почву и размельчает большие комья. При большей влажности почв проводить сплошное рыхление не рекомендуется, т.к. сильно уплотняется разрыхленная почва.

Полосовое рыхление проводится двумя или одним модулем рыхлителя. Чем меньше расстояние между разрыхленными полосами, тем интенсивнее и полнее разрыхляется почва и тем выше эффект от глубокого рыхления. Расстояние между отдельными полосами принимается: для глинистых почв – 1,0…1,5; для тяжелосуглинистых – 1,5…2,0   и   среднесуглинистых почв – 2…3 м [6;7].

Глубокое рыхление по квадратам (перекрестное) целесообразно предусматривать на плотных, неокультуренных или слабоокультуренных почвах, особенно при наличии водонепроницаемых прослоев и после промывки засоленных земель для повышения фильтрационных свойств почв.

При последующем эксплуатационном рыхлении почв на промывных участках, осуществляемом через 3…4 года для улучшения водно-физических свойств почв, производят сплошное или полосовое рыхление в одном направлении [8].

Параметры глубокого рыхления назначают исходя из строения и свойств мелиорируемых почв, а также интенсивности дренирования орошаемых земель. Основными параметрами глубокого рыхления являются глубина и полнота рыхления. Глубину обработки устанавливают в зависимости от целей и горизонта залегания,  мощности «плужной подошвы», толщины уплотненного подпахотного и водопроницаемого слоев. В бесструктурных тяжелых почвах при наличии уплотненных слоев большой мощности, а также на засоленных землях, подлежащих промывке, рыхление целесообразно выполнять на глубину до 1,2м, учитывая, что большая глубина рыхления дает большой эффект расслоения. В зонах со значительных количеством осенне-зимних осадков рыхление целесообразно проводить на возможно большую глубину (0,8…1,2 м) для повышения воды аккумулирующей емкости. Переуплотненные тяжелых (глина, суглинок)  грунтов рекомендуется рыхлить на глубину 0,3…0,5 м.

Полнота рыхления характеризуется коэффициентом Кп, показывающим объем разрыхленной почвы по сечению прохождения рабочих органов рыхлителя, который определяют по формуле:

   (1)

    где Fр – площадь разрыхленного сечения, м²;    Fо – площадь не разрыхленного сечения полос между стойками рыхлителя, м².

При использовании рыхлителей  типа РГ-0,5 и РГ-0,8 полнота рыхления при неизменной ее глубине остается постоянной и зависит только от расстояния между полосами рыхления, при сплошном рыхлении полнота рыхления составляет 0,8. Для предупреждения быстрого уплотнения почвы, особенно при промывках засоленных земель, достаточно применять рыхление с полнотой 0,6…0,7, обеспечивающей аккумулирующую емкость и сохраняющей полосу не разрыхленного почва — грунта, что улучшает проходимость сельскохозяйственной техники (т.е. использовать  глубокорыхлители в двух модульном и одномодульном вариантах) [4;5].

Организация работ по глубокому рыхлению. Перед проведением работ по глубокому рыхлению составляется календарный план мероприятий, заранее намечаются площади для рыхления с учетом почвенных условий участков и севооборота возделываемых культур. Намечают сроки выполнения  рыхления, учитывая влажность почвы, сроки сева сельскохозяйственных культур и промывок земель. Оптимальным сроком глубокого рыхления является осень (до наступления затяжных дождей), в этом случае разрыхленная почва интенсивно аккумулирует выпавшие осенне-зимние и весенние осадки (от 500 до 1000 м³/га), уменьшается глубина промерзания почвы, ускоряется ее оттаивание [4].

Для продления сезона работ и лучшего использования сельскохозяйственной техники глубокое рыхление на свободных от посевов площадях можно проводить и поздней осенью. И с наступлением заморозков, пока толщина промерзшего слоя не превышает 0,1 м. Наличие мерзлой корки снижает уплотняющее действие движущегося трактора на почву, глыбы мерзлого грунта зимой способствуют снегозадержанию и накоплению влаги, а весной они распадаются на мелкие комья [1;3]. Глубокое рыхление можно проводить и весной под травы, зерновые и пропашные культуры при условии подачи всходовызывающего полива, т.к. после рыхления идет перераспределение влаги по горизонтам.

По данным ВНИИГиМа оптимальная влажность почв по массе для проведения работ по глубокому рыхлению на всю глубину обработки составляет 20…22%. При большей влажности возникает опасность быстрого повторного уплотнения. Кроме того, процесс рыхления затрудняется из-за ухудшения сцепления ходового оборудования трактора [6;7]. При большой влажности почвы уменьшается интенсивность разрыхления и на поверхности земли образуются большие комья. В эксплуатационный период проведения глубокого рыхления при сильном иссушении влажности почвы менее 60%.

Перед началом глубокого рыхления определяют особенности и мелиоративное состояние почвы на территории, и порядок проведения работ. При этом устанавливают:   — наличие дренажных систем (тип и интенсивность дренажа), их расположение в плане, глубину заложения закрытых дрен;

— характер рельефа;

— наличие выступающих выше рабочей глубины твердых пород;

— наличие водонепроницаемых прослоев, их мощность и глубина залегания;

— на засоленных землях – степень и тип засоления почв;

— наличие подземных коммуникаций;

— уточняется повторность глубокого рыхления при мелиорации данных участков.

На основании полученных данных внутри общего массива устанавливают контуры площадей, подлежащих глубокому рыхлению, намечают параметры обработки почвы. Перед началом работ по глубокому рыхлению почв назначают ответственного работника (агронома или мелиоратора), который непосредственно руководит этими работами [1; 4]. При наличии осушительной сети направления рыхления выбирают в зависимости от типа дренажа. Нельзя допускать тупиковых борозд рыхления, по которым почвенная вода должна сбрасываться в канал или закрытые дрены. При выполнении работ на сильно уплотненных почвах в качестве подготовительных операций выполняют дисковании или вспашку, для уменьшения тяговых усилий при глубоком рыхлении почвы.

Во всех вариантах принимается, что дискованием и планировка  выполняются в два прохода. Технология подготовительных и заключительных операций принимается обычная культура технических работ. В трудных мелиоративных условиях, не позволяющих за один прием рыхлить на нужную глубину, проводят рыхление в два приема – сначала на возможную по тяговым усилиям трактора глубину (0,3…0,5 м), затем поперек на проектную глубину.

Выводы

В данной работе проанализированы достоинства и недостатки существующих конструкций  мелиоративных сельскохозяйственных рыхлителей и технологий выполнения работ для обоснования разработки предлагаемого прогрессивного рыхлителя. Представлены предварительные расчеты по разрабатываемому глубокорыхлителю. Уделено внимание проведению глубокого рыхления в особых условиях выполнения работ (на землях с мелиоративной сетью  или сложным поверхностным рельефам).