За редакцією професора, члена-кореспондента УААН Д.Г. Войтюка

Допущено Міністерством аграрної політики

України як підручник для підготовки фахівців з напряму «Механізація та електрифікація сільського господарства» в аграрних вищих навчальних закладах

ІІІ – IV рівнів акредитації

УДК 631.3(075.8) ББК 40.72я73

С36

А в т о р и:

Гриф надано Міністерством аграрної політики України (лист від 18.03.04 р.

№ 18-2-1-128/318)

Д.Г. Войтюк, В.М. Барановський, В.М. Булгаков, В.С. Гапоненко, С.В. Кропивко, В.М. Мартишко, В.Б. Онищенко, О.М. Погорілець

Р е ц е н з е н т и: С.І. Пастушенко, д-р техн. наук, проф. (Миколаївський державний аграрний ун-т); М.Я. Довжик, канд. техн. наук, доц. (Сумський національний аграрний ун-т)

Р е д а к т о р Л.М. Орішич

Сільськогосподарські машини. Основи теорії та роз-

С36 рахунку: Підручник / Д.Г. Войтюк, В.М. Барановський, В.М. Булгаков та ін.; за ред. Д.Г. Войтюка. — К.: Вища осві-

та, 2005. — 464 с.: іл.

ISBN 966-8081-38-2

Наведено основи теорії робочих процесів та розрахунок основних пара- метрів і режимів роботи робочих органів базових сільськогосподарських ма- шин. Висвітлено сутність та методи інженерного розрахунку технологічних процесів, розкрито основні закономірності роботи машин залежно від власти- востей і стану матеріалу, що обробляється.

Підручник для підготовки фахівців з напряму «Механізація та електри- фікація сільського господарства» в аграрних вищих навчальних закладах

ІІІ – IV рівнів акредитації.

	ББК 40.72я73
ISBN 966-8081-38-2	© Д.Г. Войтюк, В.М. Барановський,
	В.М. Булгаков та ін., 2005

Назва розділу

Передмова

Початок третього тисячоліття характеризується стрімким розвит- ком техніки і технологій виробництва продукції рослинництва.

Відомі фірми розвинених країн розробили і продовжують розроб- ляти зразки сільськогосподарських машин і обладнання на основі сучасних комп’ютерних технологій проектування, які забезпечують оптимізацію вибору параметрів вузлів елементної бази і окремих деталей для отримання відповідних якісних показників продукції з суворим дотриманням агротехнічних і екологічних вимог при висо- кій надійності та екологічній доцільності.

Переважну більшість сільськогосподарських машин розробляють у конструкторських бюро заводів сільськогосподарського машинобу- дування з використанням новітніх наукових розробок учених нау- ково-дослідних установ та вищих навчальних закладів. Упрова- дження у серійне виробництво сільськогосподарських вітчизняних машин і агрегатів повинно забезпечити технікою сільськогосподар- ське виробництво України на 90…92 %. Проте з багатьох об’єктив- них і суб’єктивних причин налагодження серійного виробництва нової техніки значно відстає від прогнозованих темпів, тому на по- лях України крім вітчизняної працює техніка зарубіжних країн.

У сучасних умовах становлення ринкової економіки і нових ви- робничих відносин у сільському господарстві України, в якому гост- ро відчувається дефіцит багатьох видів ресурсів виробництва та на- ростання екологічної напруженості, важливо визначити пріоритети технічної політики, які змогли б забезпечити системну єдність тех- ніки, технологій і навколишнього природного середовища, знищу- вати негативні наслідки машинних технологій, впроваджувати ре- сурсоощадні екологічно безпечні механізовані процеси.

Вивчення теорії сільськогосподарських машин допоможе май- бутнім інженерам-механікам сільськогосподарського виробництва сформувати глобальний рівень мислення, здатність до передбачен- ня можливих наслідків технічного впливу на довкілля, творчо розв’язувати проблеми, що виникають.

Підручник написано відповідно до освітньо-кваліфікаційної про- грами підготовки інженерів-механіків з напряму «Механізація та електрифікація сільського господарства» за спеціальністю «Механі- зація сільського господарства». У ньому розглянуто процеси, які ви-

3

Передмова

конують сільськогосподарські машини, методи проектування та розрахунку їхніх робочих органів.

Спираючись на творчу спадщину видатних вчених у галузі зем- леробської механіки В.П. Горячкіна, В.О. Желіговського, М.М. Лє- тошнєва, І.І. Артоболевського, П.М. Василенка, О.М. Карпенка, М.Д. Лучинського та ін., новітні розробки сучасних вчених П.М. Заї- ки, Л.В. Погорілого, а також використовуючи власні наукові розроб- ки, автори намагалися в стислій і дохідливій формі викласти основи теорії та розрахунку робочих процесів сільськогосподарських ма- шин.

Передмову та розд. 4 написано проф. Д.Г. Войтюком, розд. 1 — доц. В.С. Гапоненком, розд. 2 і 3 — доц. В.Б. Онищенком, розд. 5 і 6 — доц. О.М. Погорільцем, розд. 7 — доц. В.М. Барановським, розд. 8 і 9 — доц. В.М. Мартишком, розд. 10 — проф. В.М. Булгаковим, розд. 11 і 12 — доц. С.В. Кропивком.

4

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

Розділ 1

ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТА РОЗРАХУНКУ МАШИН І ЗНАРЯДЬ ДЛЯ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ

1.1.Ґрунт — місце проростання рослин і об’єкт механічного обробітку

1.1.1.Завдання та наукові основи механічного обробітку ґрунту

Ґрунтом називають пухкий поверхневий шар земної кулі, який має важливу властивість — родючість, що сприяє високій урожайно- сті рослин. Він є одним із основних засобів сільськогосподарського виробництва. Завдяки фотосинтезу рослин, які проростають на ґрун- ті, кінетична променева енергія сонця перетворюється на потенціаль- ну енергію, зосереджену в рослинах.

Механічний обробіток ґрунту — це дія робочих органів ґрунтооб- робних машин і знарядь на ґрунт. Завдання обробітку ґрунту поля- гає у створенні оптимальних ґрунтових умов для успішного розвит- ку сільськогосподарських рослин, підвищення родючості та захисту ґрунту від вітрової та водяної ерозій. Раціональний механічний об- робіток поліпшує поживний, повітряний, водний і тепловий режими ґрунту, забезпечує знищення бур’янів, загортання в ґрунт добрив та рослинних решток і створює сприятливі умови для сівби, що забез- печує підвищення врожайності сільськогосподарських культур.

Механічний обробіток змінює співвідношення об’ємів твердої, рідкої і газоподібної фаз у ґрунтовій системі, що впливає на хіміч- ний, фізико-хімічний та біологічні процеси, які відбуваються в ґрунті. Водночас надмірний обробіток ґрунту може призвести до руйнування структурних агрегатів ґрунту і зменшення його родю- чості.

Застосовуючи певний механічний обробіток ґрунту, слід урахову- вати кліматичні та погодні умови, а також біологічні особливості рослин. Тільки правильний обробіток ґрунту в поєднанні з хімічни- ми засобами може забезпечити формування високих урожаїв.

5

Розділ 1

1.1.2.Операції, способи, машини і знаряддя для обробітку ґрунту

Механічна дія робочих органів ґрунтообробних машин і знарядь передбачає багато технологічних операцій і способів. Основними технологічними операціями є різання, кришіння, розпушування, ущільнення, перемішування, вирівнювання, обертання ґрунту та підрізування бур’янів.

Різання ґрунту полягає у відрізуванні певних розмірів скиб із загального масиву, яке здійснюють дисковими ножами, череслами, лемешами плужних корпусів та передплужників, лапами культива- торів, дисками дискових лущильників і борін та ін.

Кришіння ґрунту забезпечує зменшення розмірів ґрунтових структурних часточок. Воно завжди супроводжується розпушуван- ням.

Розпушування ґрунту — це зміна взаємного розміщення ґрун- тових часточок зі збільшенням пористості. Кришіння і розпушу- вання виконуються одними і тими самими робочими органами ґрунтообробних машин і знарядь, зокрема боронами, культиватора- ми, лущильниками, полицевими та безполицевими плугами та фрезами.

Ущільнення ґрунту полягає в тому, що змінюється взаємне роз- міщення ґрунтових часточок і супроводжується зменшенням порис- тості. Цю операцію здійснюють з метою досягнення оптимальної щільності ґрунту для забезпечення успішного розвитку рослин і ви- конують котками. До надмірного ущільнення ґрунту в багатьох ви- падках призводить дія ходових апаратів машинно-тракторних агре- гатів і транспортних засобів під час переміщення їх по полю.

Перемішування ґрунту забезпечує зміну взаємного розміщення ґрунтових часточок з метою створення більш однорідного оброблю- ваного шару ґрунту. Для перемішування ґрунту застосовують боро- ни, культиватори, плуги і лущильники. Проте найкраще ґрунт пе- ремішують фрези.

Вирівнювання ґрунту сприяє зменшенню розмірів нерівностей поверхні поля, що створює сприятливіші умови для висівання на- сіння і внесення гербіцидів, якіснішого виконання робіт, пов’язаних з доглядом за посівними та збиранням урожаю, а також забезпечує зменшення витрати вологи. Для вирівнювання ґрунту застосовують вирівнювачі, борони, шлейф-борони та культиватори.

Підрізування бур’янів виконують одночасно з розпушуванням ґрунту, застосовуючи культиватори з плоскорізальними лапами, штангові культиватори та проріджувачі.

Спосіб обробітку ґрунту — це одноразова дія на ґрунт робочих органів ґрунтообробних машин і знарядь з метою виконання однієї або кількох технологічних операцій. Основними способами обробіт-

6

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

ку ґрунту є оранка, боронування, культивація, дискування, лущен- ня, лущення стерні, фрезерування, чизелювання, коткування, шлей- фування, щілювання і підгортання.

Залежно від глибини розрізняють глибокий обробіток ґрунту, який здійснюють на глибину понад 24 см, середній — на глибину 16…24 см, мілкий — на глибину 8…16 см і поверхневий — на гли- бину до 8 см.

Оранка ґрунту (звичайна) забезпечує обертання скиби не менше ніж на 135°. Її виконують плугами з одночасним розпушуванням, кришінням, частковим перемішуванням ґрунту та підрізуванням бур’янів. Крім звичайної, застосовують плантажну, дво- і триярусну, ступінчасту і гребенисту оранку.

П л а н т а ж н у о р а н к у здійснюють на глибину понад 40 см і виконують спеціальними плантажними плугами. За технологіч- ним процесом вона подібна до звичайної глибокої оранки.

Д в о я р у с н а о р а н к а забезпечує взаємне переміщення двох шарів (горизонтів) — верхнього до низу, нижнього до верху. Її виконують двоярусними плугами з одночасним кришінням і розпу- шуванням.

Т р и я р у с н у о р а н к у виконують спеціальними триярус- ними плугами, які забезпечують часткове або повне переміщення трьох шарів (горизонтів) та кришіння і розпушення їх.

С т у п і н ч а с т а о р а н к а забезпечує ступінчастий профіль дна борозни. Таку оранку застосовують для боротьбі з водяною еро- зією ґрунту.

Г р е б е н и с т а о р а н к а забезпечує утворення на поверхні поля гребенів. На такому полі добре затримується сніг. Вона сприяє боротьбі з водяною ерозією ґрунту.

Боронування — поверхневий обробіток ґрунту. Воно забезпе- чує кришіння, розпушування та вирівнювання ґрунту, а також знищення проростків і сходів бур’янів. Боронування виконують бо- ронами на глибину 4…11 см.

Культивація забезпечує кришіння, розпушування, часткове перемішування і вирівнювання ґрунту, а також підрізування бур’янів. Вона може бути суцільна і міжрядна для обробітку проса- пних культур. Культивацію здійснюють культиваторами, як прави- ло, на глибину 6…16 см, лише в окремих випадках глибина може бути більшою.

Дискування ґрунту забезпечує кришіння, розпушування, пере- мішування, часткове обертання ґрунту, розрізування дернини та знищення бур’янів. Його виконують дисковими знаряддями.

Лущення ґрунту забезпечує його кришіння, розпушування, пе- ремішування, часткове обертання та підрізування бур’янів. Для та- кого обробітку ґрунту застосовують лущильники.

7