Разработка способов и средств механизации снижения уплотнения почвы от движителей сельскох о зяйственных тракторов и машин
На правах рукописи
Савельев Юрий Александрович
Разработка способов и средств механизации
снижения уплотнения почвы от движителей
сельскохозяйственных тракторов и машин
Специальность 05.20.01 – технологии и средства
механизации сельского хозяйства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Пенза – 2009
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА»)
| Научный консультант Официальные оппоненты: | доктор технических наук, профессор Милюткин Владимир Александрович доктор технических наук, профессор Ларюшин Николай Петрович доктор технических наук, профессор Бойков Василий Михайлович доктор технических наук, профессор Чаткин Михаил Николаевич |
Ведущая организация Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»
Защита состоится 18 сентября 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 при ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014,
г. Пенза, ул. Ботаническая 30, ауд. 1246.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА»
Автореферат разослан « » …….. 2009 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета |  | Кухарев О.Н. |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Основной задачей сельскохозяйственного производства является обеспечение страны высококачественными продуктами питания и сырьем отраслей перерабатывающей промышленности.
В соответствии с планами реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК», одним из основных направлений является развитие отрасли растениеводства, которая должна обеспечивать получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур с использованием современных технологий и средств механизации.
Производство растениеводческой продукции предусматривает современные многооперационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур с применением высокопроизводительных энергонасыщенных тракторов, имеющих большую эксплуатационную массу, высокое удельное давление движителей на почву и соответствующего набора широкозахватных многоопорных сельскохозяйственных машин, уплотняющих почву за вегетационный период на площади до 60…80% до уборки и до 98% после уборки урожая.
Уплотняющее действие от колес и гусениц распространяется до 1 м в глубину, до 0,8 м в поперечном направлении и может сохраняться до следующего вегетационного периода. Качество работы при выполнении технологических операций на уплотненных участках по следам сельскохозяйственных тракторов и машин, как правило, не отвечает агротехническим требованиям. На поверхности поля остаются следы глубиной до 0,12 м, по которым плотность почвы существенно превышает оптимальные значения, не выдерживается заданная глубина обработки культиваторами, до 48% семян зерновых культур не заделываются на заданную глубину, увеличивается тяговое сопротивление рабочих органов, работающих на уплотненных участках, ухудшается качество уборочных работ, разрушается структура почвы, уменьшается урожайность зерновых культур. Недобор урожая от уплотнения почвы ежегодно по Российской Федерации составляет до 20…30 млн.т. и перерасход топлива до 2,5…3 млн.т.
Наиболее интенсивно уплотняется в следах движителей физически спелая и более влажная почва на ранне-весенних полевых работах. Уплотняющее действие, создаваемое при весенне-полевых и летних работах, дополнительно увеличивается уборочно-транспортной техникой, сохраняется весь вегетационный период и усиливается засушливым климатом.
Применяемые в производстве способы и средства механизации разуплотнения почвы при осенних обработках позволяет разделить обрабатываемый слой на отдельные агрегаты различного размера, имеющих высокую плотность, намного превышающую её оптимальное значение. При недостатке осенне-зимней влаги, уплотненная почва не восстанавливает свои свойства за зиму посредством промораживания, после чего наблюдается кумулятивный характер изменения ее плотности в пахотном и подпахотном горизонтах. Сеществующие следоразрыхляющие устройства на весенне-полевых работах имеют невысокое качество крошения уплотненной почвы и выравнивания обрабатываемой поверхности.
При этом возникает необходимость создания условий для целенаправленного сбора и удержания осенне-зимней влаги, как в наиболее уплотненных слоях, так и во всем пахотном горизонте при различных видах осенней обработки почвы с целью снижения уплотнения почвы промораживанием, а также последующего поддержания заданного уровня плотности почвы в следах движителей тракторов при выполнении технологических операций на весенне-полевых работах по различным агрофонам качественным разуплотнением и выравниванием уплотненной почвы.
Поэтому тема, посвященная снижению уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин за счет разработки способов и средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы, является актуальной и имеет важное хозяйственное значение.
Исследования проводились в ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» в соответствии с заданием 02.01.03: «Разработать комплекс приоритетной почвообрабатывающей и посевной техники высокого технического уровня с оптимальным набором сменных рабочих органов, адаптированных к различным почвенным условиям», направленной на решение проблемы: «Научные основы формирования эффективной системы АПК» тематического плана Межведомственной координационной программы Фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг, а также согласно научно-исследовательской теме НИОКР ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» «Разработка технологии и технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин» (номер государственной регистрации 01.200506416).
Цель исследований. Снижение уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин за счет разработки способов и средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.
Объект исследований. Технологический процесс снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин, осуществляемый способами и средствами механизации, обеспечивающими разуплотнение почвы.
Предмет исследований. Закономерности и параметры функционирования способов и средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.
Методика исследований. В качестве методов и методик исследований использовались: системный и структурный анализы, математическая статистика и сравнительный эксперимент. Аналитическое описание технологических процессов выполнялось с использованием методов классической механики, математического анализа и математического моделирования с использованием теории оптимального управления процессами. Исследование разрабатываемых способов и средств механизации выполнялось в лабораторных, лабораторно-полевых и полевых условиях в соответствии с действующими ГОСТ, ОСТ и разработанными частными методиками. Обработка экспериментальных исследований проводилась на ПЭВМ с использованием программ MathCat, Excel. Экономическая эффективность предлагаемых разработок определялась по стандартной методике для научно-исследовательских работ и новой техники.
Научная новизна работы:
- новые способы осенней обработки почвы, обеспечивающие увеличение влагонакопления и повышение эффективности разуплотнения почвы промораживанием, а также способ следоразрыхления; позволяющий достигать необходимое качество крошения и выравнивания почвы по различным агрофонам;
- новые функциональные и конструктивно-технологические схемы средств механизации, обеспечивающие разуплотнение почвы;
- функциональное обоснование и математическая модель оптимизации технологического процесса снижения уплотнения почвы;
- теоретическое обоснование функционирования способов разуплотнения почвы промораживанием и следоразрыхлением;
- теоретическое и экспериментальное обоснование рациональных конструктивно-технологических параметров средств механизации разуплотнения почвы.
Новизна предложенных способов и технических решений по снижению уплотнения почвы подтверждена пятью патентами (№2281633; №2281635; №2316918; №2142681; №2282958), а новизна отдельных конструктивных решений девятью патентами (№2081554; №2103849; №2103850; №2103851; №2143112; №2197797; №2199194; №2268562; №2316927) Российской Федерации на изобретение.
Практическая ценность. Результаты исследований позволили обосновать: технологический процесс снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин с применением разработанных способов и средств механизации; способы снижения уплотнения почвы промораживанием и следоразрыхлением; конструктивно-технические схемы средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы; рекомендации по оптимизации технологических параметров способов и конструктивно-технологических параметров и энергетических показателей средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.
Использование данных способов и средств механизации, позволяет снизить уплотнение почвы промораживанием в пахотном горизонте и следоразрыхлением на глубину рыхления до уровня оптимального значения, что обеспечивает повышение урожайности зерновых культур соответственно до 10% и до 9,2%.
Реализация результатов исследований. Разработанные способы разуплотнения почвы промораживанием, следоразрыхлением и соответствующие им средства механизации (бороздообразующее устройство для отвального плуга; комбинированный рабочий орган для основной безотвальной обработки почвы; орудие для осенней мелкой полосовой обработки почвы; следоразрыхлители тракторов для различных агрофонов) внедрены в хозяйствах Сергиевского. Шигонского, Красноармейского, Кинельского районов Самарской области, в Поволжском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова. Результаты работы экспонировались на 11-ой Губернской выставке достижений сельскохозяйственного производства в 2007г. (г. Самара) и награждены дипломом и золотой медалью. Результаты исследований и технические решения одобрены ОАО «Казанское моторостроительное объединение», ЗАО «Петербургский тракторный завод» и приняты для разработки почвообрабатывающей техники. Агротехническая и энергетическая оценка работы средств механизации разуплотнения почвы подтверждена полевыми опытами ГНУ «Поволжская МИС». Результаты исследований используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» на кафедре «Сельскохозяйственные машины».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы заслушаны, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Самарского СХИ (1983…1994г.г); ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (1995…2008г.г); Волгоградского СХИ (1984г); на научно-практической конференции Саратовского ИМСХ (1985г); ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.Вавилова» (2006г.); на Всесоюзной конференции «Школа по зерну» (г. Москва, 1987г); на научно-практической конференции «Повышение эффективности сельскохозяйственной техники» (Уфа, 1988г.), на Международной научно-практической конференции (к 13-ой международной специализированной выставке «АГРО-2003») (Уфа, 2003г.); на 10-й научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Совершенствование и развитие мобильной энергетики в сельском хозяйстве» (Чебоксары, 1998г.), на 11-ой научно-практической конференции ВУЗов Поволжья и Юго-Нечерноземной зоны Российской Федерации «Совершенствование средств механизации и мобильной энергетики в сельском хозяйстве» (г. Рязань, 2000г.).
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
1. Новые способы и конструктивно-технологические схемы средств механизации, снижения уплотнения почвы.
2. Математическая модель процесса снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин (на примере промораживания).
3. Теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.
4. Новые средства механизации, обеспечивающие разуплотнение почвы: бороздообразователь плуга; комбинированный рабочий орган для основной безотвальной обработки почвы; орудие для осенней мелкой полосовой обработки почвы; следоразрыхлители тракторов для различных агрофонов.
5. Результаты лабораторных, лабораторно-полевых и полевых исследования по обоснованию способов и конструктивно-технологическких параметров и энергетических показателей средств механизации для снижения уплотнения почвы.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 62 печатных работах, в том числе 8 статей в изданиях рекомендуемых ВАК, получено 14 патентов РФ на изобретение, без соавторов опубликовано 23 работы. Общий объем публикаций 36,2 п.л., автору принадлежит 21,9 п.л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы из 289 наименований и приложения на 67 с. Работа изложена на 371 с., содержит 175 рис. и 20 табл.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении изложена краткая характеристика рассматриваемой проблемы, обоснована актуальность исследований, их практическая значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту.
В первом разделе «Состояние проблемы. Цель и задачи исследований» обоснованы основные направления снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин с разработкой способов и средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.
Выполнен анализ исследований уплотняющего действия движителей сельскохозяйственных тракторов и машин на почву, а также существующих способов и средств механизации снижения уплотнения почвы и результатов теоретических исследований по обоснованию их технологических и конструктивно-технологических параметров. Отражены основные требования, предъявляемые к уровню воздействия движителей на почву.
Значительный вклад в решение проблемы снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин выполненными теоретическими и экспериментальными исследованиями внесли Н.А. Качинский, П.У. Бахтин, Ю.Н. Благодатный, В.М. Бойков, А.Г. Бондарев, А.Г. Вагин, А.А. Вилде, И.И. Водяник, А.В. Вражнов, В.П. Горячкин,. А.Н. Зеленин, Г.И. Казаков, В.В. Кацыгин, А.М. Кононов, И.В. Королев, А.К. Кострицын, В.Н. Кравченко, В.М. Кряжков, И.П. Ксеневич, А.С. Кушнарев, Н.П. Ларюшин, А.А. Лопарев, М.И. Ляско, И.П. Макаров, Г.Г. Манолий, М.Е, Мацепуро, В.В. Медведев, Р.А. Мелуа, В.А. Милюткин, Э.Ю. Нугис, А.Н. Орда, И.М. Панов, Г.П. Покровский, А.И. Пупонин, И.С. Рабочев, В.А. Русанов, А.Н. Садовников, П.М. Сапожников, П.М. Семенюк, Г.Н. Синеоков, Скотников, В.В. Слюсаренко, Смирнов, М.А. А. Тинджюлис, М.Я. Турушаев, Р.Ш. Хабатов, М.Н. Чаткин, В.Н. Шептухов, А.П. Шехурдин, А.А. Юшин, О.В. Яблонский и многие другие ученые.
В результате анализа исследований можно отметить, что при современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур с применением мощных энергонасыщенных тракторов и соответствующего шлейфа сельскохозяйственных машин, после осенних обработок почвы не достигается необходимого уровня механического разуплотнения почвы, а также промораживанием из-за неэффективного сбора и распределения влаги в пахотном горизонте, а при последующем проведении весенне-полевых работ не достигается существенного снижения уплотнения существующими средствами механизации как верхнего пахотного горизонта, так и подпахотного, что в итоге приводит к недобору урожая.
В соответствии с целью в работе решались следующие задачи исследований:
1. Разработать способы и конструктивно-технологические схемы средств механизации, снижающие уплотнение почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин.
2. Выполнить теоретическое обоснование оптимизации технологического процесса снижения уплотнения почвы предлагаемыми способами.
3. Выполнить теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров средств механизации, обеспечивающих разуплотнение почвы.
4. Разработать и изготовить средства механизации, обеспечивающие разуплотнение почвы.
5. Провести лабораторные, лабораторно-полевые и полевые исследования способов и средств механизации, снижающих уплотнение почвы.
6. Провести исследования способов и средств механизации, снижающих уплотнение почвы в производственных условиях и определить экономическую эффективность от их использования в сельском хозяйстве.
Во втором разделе «Разработка способов, снижающих уплотнение почвы и их функциональное описание» приведено обоснование путей решения проблемы снижения уплотнения почвы. Предложены способы снижения уплотнения почвы, учитывающие различные системы обработки почвы, дано их описание и технологические схемы их функционирования.
Для эффективного функционирования предлагаемые способы должны выполнять следующие функции:
1. При разуплотнении почвы промораживанием - обеспечивать эффективный сбор и удержание осенне-зимней влаги в наиболее уплотненном слое почвы:
а) выполнением борозд на поверхности обернутых пластов почвы при основной отвальной обработке, подводящих осенне-зимнюю влагу к наиболее уплотненному слою почвы;
б) выполнением качественного дополнительного поверхностного безотвального рыхления при основной безотвальной обработке;
в) выполнением качественной мелкой осенней полосовой обработки почвы.
2. При механическом разуплотнении почвы: выполнять качественное механическое рыхление и выравнивание поверхности следов движителей тракторов.
Для оценки эффективности функционирования способов снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин выполнен выбор критерия объективно отражающего изменившиеся оптимизированные свойства почвы. В качестве критерия был обоснован и принят показатель - коэффициент пористости, обеспечивающий возможность сравнения результатов работы для различных типов почв. Выполнены функциональное и теоретическое описание процесса снижения уплотнения почвы движителями сельскохозяйственных тракторов и машин, приведены функциональные схемы предлагаемых способов, учитывающие реальные условия их применения. Для достижения высокого качества при их выполнении предусмотрено соблюдение требований, учитывающих особенности и назначение каждого способа. Для каждого способа предусмотрен оценочный критерий эффективности. На величину выходных параметров каждого из рассматриваемых процессов оказывают существенное влияние факторы внешнего воздействия, а также внутренние нерегулируемые факторы, внутренние регулируемые технологические факторы применяемых устройств.
На основе теории оптимизации управления технологическими процессами (на примере процесса разуплотнения почвы промораживанием) составлена математическая модель способов снижения уплотнения почвы (рисунок 1).
Рисунок 1 – Структурная схема процесса разуплотнения почвы
промораживанием с управлением влагонакопления
Предлагаемая модель оптимизации рассмотренного процесса промораживания позволяет управлять динамикой коэффициента пористости почвы в зависимости от её влажности, уровень которой определяется способом и средствами механизации обработки.
Эффективность предлагаемых способов можно оценить, сравнив коэффициенты эффективности предлагаемого способа 
и существующего 
, 
, (1)
где 
- коэффициенты пористости почвы после промораживания по базовому способу обработки почвы;
- коэффициент пористости почвы после промораживания с применением предлагаемого способа с соответствующими средствами механизации обработки почвы; 
- коэффициенты пористости почвы до ее обработки; 
- оптимальная величина коэффициента пористости почвы для сельскохозяйственных культур.
Используя результаты проведенных исследований - модели оптимального управления по разработанным способам, предложена единая система: структурная схема и модель технологического процесса снижения уплотнения почвы движителями сельскохозяйственных тракторов и машин (рисунок 2).
Каждый технологический процесс в разработанной системе является подсистемой и выполняется в определенной последовательности. Итог работы всей системы определяется эффективностью каждой подсистемы, из которых осенняя обработка почвы и последующее промораживание являются основополагающими и определяющими в состоянии почвы для результата использования последующих подсистем.
Выходными параметрами системы снижения уплотнения почвы, на которую влияют ранее перечисленные факторы, является обобщенная эффективность процесса разуплотнения почвы. Общая эффективность существующих и разработанных способов снижения уплотнения почвы определяется как произведение коэффициентов эффективности отдельно взятых соответствующих способов. По итогам расчетов разработанных моделей оптимизации предлагаемых процессов представляется возможность прогнозировать эффективность их внедрения. Для выражений (1), на основании экспериментальных данных и результатах расчетов, с использованием компьютерных программ «MathCad», «Excel», на рисунке 3 представлены величины коэффициентов эффективности существующих и разработанных способов снижения уплотнения почвы.
Представленные данные показывают, что эффективность снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных машин и тракторов предлагаемыми способами и техническими средствами существенно выше применяемых в производстве. При этом, общий коэффициент эффективности 
разработанных способов снижения уплотнения почвы составил 0,71, что позволяет сделать вывод о необходимости решения сформулированной проблемы с соответствующим теоретическим и экспериментальным обоснованием.
Для реализации предлагаемого технологического процесса снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин, на основании анализа имеющихся для этого средств механизации, разработаны соответствующие устройства: бороздообразователь отвального плуга; комбинированный рабочий орган для безотвальной обработки почвы; орудие для мелкой полосовой обработки почвы; следоразрыхлители тракторов: для агрофона с основной безотвальной обработкой почвы, с основной отвальной обработкой при оптимальной влажности почвы, с основной отвальной обработкой почвы при ее оптимальной влажности и выше.
Для процесса снижения уплотнения почвы промораживанием применяются: отвальный плуг с бороздообразователями (рисунок 4), плоскорез-глубокорыхлитель с комбинированными рабочими органами (рисунок 5) и комбинированное орудие для мелкой осенней полосовой обработки (рисунок 6).
Для процесса следоразрыхления применяются следующие устройства: следоразрыхлитель для агрофона с основной безотвальной обработкой почвы (рисунок 7), следоразрыхлитель для агрофона с основной отвальной обработкой почвы и оптимальной влажностью (рисунок 8) и следоразрыхлитель для агрофона с основной отвальной обработкой почвы и влажностью на уровне и выше оптимальной (рисунок 9).
В третьем разделе «Теоретические исследования способов и средств механизации снижения уплотнения почвы» рассмотрен идеализированный процесс разуплотнения промораживанием уплотненного слоя почвы при различных способах осенней обработки почвы.
 |  | |
| Рисунок 4 – Схема плуга с бороздообразователями | Рисунок 5 – Схема плоскореза-глубоко-рыхлителя с комбинированными рабочими органами | |
 |  | |
| Рисунок 6 – Схема комбинированного орудия для мелкой осенней полосовой обработки | Рисунок 7 – Схема следоразрыхлителя для агрофона с основной безотвальной обработкой | |
 |  | |
| Рисунок 8 – Схема следоразрыхлителя для агрофона с основной отвальной обработкой почвы и оптимальной влажностью | Рисунок 9 – Схема следоразрыхлителя для агрофона с основной отвальной обработкой почвы и влажностью на уровне и выше оптимальной | |
На основе баланса количества тепла (энергии) для элементарного объема уплотненного слоя почвы можно записать в соответствии с первым законом термодинамики
, 
(2)
где dQ – количество тепла, отведенного от элементарного объема уплотненной почвы холодным воздухом, Дж; dU – количество тепла, направленного на изменение внутренней энергии элементарного объема уплотненной почвы, Дж; dL – количество тепла (энергии), затраченной на выполнение работы по разделению элементарного объема уплотненной почвы на отдельные составляющие, 
.
 |  |
| Рисунок 10 – Схема расположения уплотненного слоя почвы после вспашки и его параметры | Рисунок 11 – Схема расположения уплотненного слоя почвы после основной безотвальной обработки почвы с дополнительным поверхностным безотвальным рыхлением |
Рассмотрим каждый из предлагаемых способов.
а). При осенней основной отвальной обработке почвы. После основной отвальной обработки, наиболее уплотненной частью пласта почвы является его верхняя часть, которая после его оборота и формирования борозды занимает положение 
(рисунок 10).
Количество тепла отведенного от пласта почвы единичной длины 
холодным воздухом за время 
можно представить в следующем виде
, Дж (3)
где а, b, l1,, 
– параметры уплотненного слоя почвы единичной длины 
, (рисунок 3.1); м; kП –коэффициент теплопроводности почвы, Дж/(м·с·град); Т – температура воздуха, град; h – глубина уплотненного слоя почвы, м; SСЛ – площадь теплообмена на поверхности уплотненного слоя почвы, м2; 
– время теплообмена, с.
б). При осенней основной безотвальной обработке почвы с дополнительным поверхностным безотвальным рыхлением (рисунок 11):
, Дж, (4)
где l2 – единичная ширина поверхности уплотненного слоя после безотвальной обработки, м.
в). При осенней мелкой полосовой обработке почвы (рисунок 12):
, Дж, (5)
где bМО, bМН – единичная ширина поверхности поля после мелкой обработки по обработанным и необработанным интервалам, м.
Величина dU направлена на изменение температуры минеральной части почвы и почвенной воды на 
. Количество тепла, необходимого для изменения температуры элементарного объема 
почвы влажностью w на 
определится следующим выражением
. (6)
Так как 
, то
, Дж; (7)
где 
– теплоёмкость минеральной части почвы, Дж/г·град; 
- теплоёмкость воды, Дж/г·град; 
- плотность почвы, г/см3.
Определим количество отведенного тепла от всего слоя уплотненной почвы единичной длины при изменении температуры его минеральной части и почвенной воды на 
на участках для каждой из предлагаемых обработок.
а). При осенней основной отвальной обработке почвы с бороздообразованием
, Дж, (8)
где 
; 
- глубина борозды, м; 
- угол наклона пласта к дну борозды, град.
б). При основной безотвальной обработке почвы с дополнительным поверхностным безотвальным рыхлением
; Дж, (9)
где h – глубина уплотненного слоя почвы от поверхности поля, м.
в). При осенней мелкой полосовой обработке почвы
, Дж. (10)
Количество энергии, затраченное на фазовый переход воды в лед, содержащейся в элементарном объеме уплотненного слоя почвы в единицу времени при рассматриваемых видах обработки
, Дж,
Количество энергии, затраченной на увеличение элементарного объема уплотненной почвы в единицу времени при промораживании в рассматриваемых видах обработки
, Дж.
Для всего слоя уплотненной почвы
, Дж,
где V1 – объем воды до промораживания в рассматриваемом объеме почвы; м3;
V2 – объем льда в рассматриваемом объеме почвы после промораживания, определяемый, м3; 
– напряжение разделения уплотненной промерзшей почвы на отдельные агрегаты при увеличении объема льда, Па.
После составления баланса энергии, направленной на промораживание уплотненного слоя почвы соответственно для каждого вида обработки почвы, определены теоретические выражения для определения плотности разуплотненной почвы.
а). Для основной отвальной обработки почвы с бороздообразованием
, г/см3. (11)
б). Для основной безотвальной обработки почвы с дополнительным поверхностным безотвальным рыхлением
, г/см3. (12)
в). Для мелкой осенней полосовой обработки почв
, г/см3, (13)
, г/см3. (14)
Плотность почвы после промораживания в каждом из способов будет зависеть от параметров и характера обработки уплотненного слоя почвы, от исходной плотности уплотненной почвы, ее влажности, величины отрицательной температуры, продолжительности промораживания, а также от теплофизических свойств почвы, воды и льда.
В процессе формирования борозды почва, изначально находящаяся в состоянии покоя, после отделения от основного массива, начинает двигаться с установившейся скоростью 
по рабочей поверхности бороздообразователя и, достигнув бороздного обреза, движется по своей траектории на определенное от него расстояние 
(рисунок 13-а).
а)  | б)  | в)  |
| Рисунок 13 – Схема движения частицы почвы: а - после схода с рабочей поверхности бороздообразователя; б – по рабочей поверхности бороздообразователя в вертикальной плоскости; в - по рабочей поверхности бороздообразователя в горизонтальной плоскости | ||
При этом на частицу действуют следующие силы: 
- сила нормального давления на частицу почвы, направленная со стороны криволинейной рабочей поверхности бороздообразователя, Н; 
- сила тяжести, Н; 
- сила трения почвы о рабочую поверхность бороздообразователя, Н; 
- горизонтальная составляющая движущей силы, Н; 
- вертикальная составляющая движущей силы, Н (рисунок 13б, в).
Применив принцип Даламбера, рассмотрим движение частицы почвы по рабочей поверхности бороздообразователя. Учитывая кривизну рабочей поверхности бороздообразователя, составим уравнения движения частицы почвы по направлению касательной к траектории ее движения и вертикали:
, Н; (15)
, Н; (16)
, Н; 
Н;
, Н;
, Н.
Подставим выражения сил в уравнения (15) и (16), получим
, Н; (17)
, Н; (18)
где 
- масса элементарной частицы, кг; 
- ускорение, м/с2; 
- скорость движения частицы почвы, м/с; 
- угол наклона рабочей поверхности бороздообразователя к горизонту в поперечном направлении, град; 
- угол постановки лезвия рабочей поверхности бороздообразователя к стенке борозды, град; 
- угол постановки лезвия рабочей поверхности бороздообразователя к горизонту, град; 
- коэффициент трения почвы о сталь; 
- радиус кривизны рабочей поверхности бороздообразователя, м; 
- ускорение свободного падения, м/с2; 
- угол трения почвы о сталь; 
- угол между направлениями действия сил 
и 
, град.
Выразив величину ускорения из формул (17) и (18) и приравняв их значения, определим скорость движения частицы почвы по рабочей поверхности бороздообразователя
. м/с; (19)
После схода с рабочей поверхности бороздообразователя в точке О с координатными осями х и у, частица почвы движется по криволинейной траектории, состоящей из первой части до максимума в точке А и второй части до поверхности почвы в точке В. После составления и решения уравнения движения частицы почвы, определим время движения частицы почвы до максимальной точки подъема А, где 
, с. (20)
Определим максимальную ординату подъема частицы почвы в процессе движения
, м. (21)
Максимальное расстояние движения частицы почвы по горизонтали
, м. (22)
При условии, что 
- расстояние от вертикальной стенки выполняемой борозды до верхней кромки отваленного смежного пласта почвы основным корпусом плуга по направлению движения частицы почвы, определим длину поверхности бороздообразователя
, м; (23)
где 
- ширина захвата основного корпуса плуга, м.
Тяговое сопротивление бороздообразователя можно представить следующим образом
, Н; (24)
где 
- удельное сопротивление почвы, н/м2; 
- глубина борозды,м; 
- ширина борозды, м; 
- коэффициент, учитывающий энергию отбрасывания пласта почвы, н с2/м4.
В процессе работы плоскорежущая лапа 3 обрабатывает пласт почвы, в котором предварительно сверху надрезаны щели с интервалом 
щелерезами-рыхлителями 1, глубже разрыхленного на глубину 
слоя рыхлительными лапками 2 (рисунок 14). Каждый участок плоскорежущей лапы, в силу ее установки в плане к направлению движения под углом
, взаимодействует с соответствующими интервалами по фронту движения поочередно с определенным промежутком времени.
При невысокой осенней влажности, почва характеризуется в основном упругой деформацией. Взаимодействие рабочей поверхности плоскорежущей лапы с пластом почвы от одной границы интервала до другой сопровождается деформацией почвы до предела ее упругости и подъемом на высоту 
.
При этом расстояние между верхними надрезанными границами интервалов увеличивается и, при достижении предела прочности, пласт почвы над лапой отрывается и отделяется от смежного интервала в поперечном направлении с образованием трещины и дополнительно рыхлится, двигаясь одновременно над лапой в продольном направлении.
Уравнение образования трещины в почве, используя энергетический принцип, можно представить следующим образом
, (25)
где 
- глубина необработанного пласта почвы относительно основания щели, м; 
- работа, выполняемая плоскорежущей лапой по перемещению половины интервала пласта почвы до его отрыва от смежной половины, Дж; 
- упругая энергия, содержащаяся в половине интервала почвы высотой 
, Дж; 
- энергия, необходимая для образования трещины в интервале пласта почвы высотой 
, Дж.
Работа плоскорежущей лапы при перемещении интервала пласта почвы
, Дж. (26)
Энергия, необходимая для образования трещины в интервале пласта почвы высотой 
, площадью сечения 
, определится выражением
, Дж; (27)
где 
- предельное сопротивление почвы растяжению, Па; 
- высота слоя почвы над плоскорезной лапой до щели-надреза, м; 
- модуль Юнга, Па.
Упругая энергия в рассматриваемом интервале пласта почвы
, Дж; (28)
где 
- внешняя сила, действующая на половину интервала почвы, Н; 
- угол крошения плоскорезной лапы, град; 
- угол трения почвы о сталь, град; 2
- угол в плане плоскорезной лапы, град.
Величина высоты слоя почвы над плоскорезной лапой до щели-надреза:
, м. (29)
Длина рабочей части ножа-щелереза для формирования щели-надреза
, м. (30)
Ширину захвата лапки щелереза-рыхлителя
, м; (31)
где 
- глубина рыхления лапки, м; 
- угол скола почвы лапкой в вертикально-поперечной плоскости лапы, град.
Общее тяговое сопротивление безотвального комбинированного рабочего органа
=
, Н (32)
где 
- удельное сопротивление почвы, Н/м2; 
- ширина рабочих кромок ножа-щелереза, м; 
- угол между рабочей кромкой ножа-щелереза и направлением движения, град; 
- количество ножей-рыхлителей, шт.
Сопротивление переднего наклонного лемеха 
определится суммой сопротивлений 
его верхней и 
нижней частей, которые включают сопротивление почвы резанию лезвием 
и 
, сопротивление деформации со скалыванием 
верхней частью или смятию 
нижней частью и сопротивление на преодоление инерции пласта 
:
  , | (33) |
где 
- твердость почвы до обработки, Па.
Сопротивление заднего наклонного лемеха 
определится суммой сопротивлений почвы резанию лезвием 
, деформации со скалыванием 
и сопротивление на преодоление инерции пласта 
:
  , Н; | (34) |
где 
- твердость почвы после прохода переднего наклонного лемеха по линии движения заднего лемеха, Па.
Сопротивление односторонней рыхлительной лапки 
определится суммой сопротивлений 
его вертикальной и 
горизонтальной рабочих частей, которые включают сопротивление почвы резанию лезвием 
и 
, сопротивление деформации со скалыванием 
и 
, и сопротивление на преодоление инерции пласта 
и 
:
  , Н; | (35) |
где 
и 
– площади рыхления вертикальной и горизонтальной рабочими частями лапки соответственно, м2.
Сопротивление перекатыванию какта с рыхляще-мульчирующими элементами 
определится суммой сопротивлений перекатыванию 
его гладкой цилиндрической поверхности и 
от реакции рыхляще-мульчирующих элементов:
 ,  , Н; | (36) |
где 
и 
- сопротивление элементов по разрыхленной и не разрыхленной почве, Н.
 | (37) |
 | (38) |
Эффективность способа следоразрыхления определяется величиной расстояния от движителей трактора до рабочих органов следоразрыхлителя, которое определится из условия (рисунок 15)
. (39)
Текущее значение плотности уплотненной почвы после разгрузки до начала рыхления и при рыхлении
г/см3. (40)
. г/см3. (41)
Условие минимизации воздействия рабочего органа на почву
, г/см3; (42)
где 
- плотность почвы до уплотнения, г/см3; 
- коэффициент распределения напряжений в почвенном горизонте, м-1; k – коэффициент объемного смятия почвы, Кн/м3; h - глубина рассматриваемого почвенного горизонта, м.
Расстояние от движителя трактора до рабочих органов следразрыхлителя
, м. (43)
Глубина рыхления уплотненной почвы в следах движителей тракторов
, м; (44)
где 
- усилие, затрачиваемое на перемещение рабочего органа, на данном случае лемеха, Н; 
- тяговое сопротивление рабочего органа, Н; 
- тяговое сопротивление стойки, Н; 
- длина рабочей поверхности плоскорезной лапы, м; 
- угол между плоскостью скола и направлением действия результирующей силы 
, град.
При теоретическом исследовании процесса работы следоразрыхлителя трактора для агрофона с основной безотвальной обработкой почвы, обоснован угол установки плоскорезной лапы в плане относительно фронта движения (рисунок 16)
, град. (45)
Разница времени релаксации
, с. (46)
Расстояние
отклонения лапы
, м. (47)
Количество прямолинейных зубьев зубового диска (рисунок 17)
(48)
, шт. (49)
Тяговое сопротивление зубового диска
 | (50) |
где 
- кинематический параметр; 
- угол, образованный горизонталью из центра диска и прямой соединяющий центр диска с точкой входа зуба, град; 
= 80°- угол поворота зуба в почве; 
- порядковый номер зуба; 
- число зубьев, шт; 
- твердость почвы, Па; 
- площадь поперечного сечения
зуба, м2.
При теоретическом исследовании процесса работы следоразрыхлителя трактора для агрофона с основной отвальной обработкой почвы оптимальной влажности, обосновано расстояние распространения деформации почвы от ножа-щелереза
, м; (51)
где 
- коэффициент относительной поперечной деформации, аналогичный коэффициенту Пуассона; 
- угол между направлением действия сосредоточенной силы 
и радиальным направлением до рассматриваемой точки, град; 
- плотность почвы 
- го горизонта почвы в 
- ый момент времени после разгрузки, г/см3; 
- глубина 
-го горизонта почвы, м; S
- площадь боковой поверхности клина, м2; 
- суммарное нормальное напряжение на расстоянии
, Па.
Варианты схем взаимной расстановки ножей-щелерезов:
1. Фронтальное расположение с минимально необходимым расстоянием между ножами-щелерезами
, м. (52)
2. 
- образное расположение фронта ножей-щелерезов, применяемое для длиннобазовых орудий.
3. Шахматное расположение с минимально необходимым фронтальным и продольным расстоянием между ножами-щелерезами.
, м. (53)
, м. (54)
Общее тяговое сопротивление ножа-щелереза (рисунок 18)
, Н; (55)
где
- константное аппроксимированное значение плотности почвы, г/см3; 
- контактное нормальное давление на фронтальной поверхности клина ножа-щелереза, Па.
Ширина грани лезвия ножа-щелереза 
, м; (56)
где 
– ширина захвата ножа-щелереза, м.
При теоретическом исследовании процесса работы следоразрыхлителя трактора для агрофона с основной отвальной обработкой почвы при оптимальной влажности и выше, обосновано тяговое сопротивление ножа-рыхлителя
, Н. (57)
Тяговое сопротивление ножа-щелереза 
, Н. (58)
Тяговое сопротивление перемещению поводка 
, Н. (59)
Тяговое сопротивление стрельчатой лапки-рыхлителя 
, Н. (60)
Тяговое сопротивление на преодоление инерции пласта почвы 
, Н. (61)
Энергетическая эффективность процесса рыхления почвы ножом-рыхлителем количество поглощённой энергии в плоскостях скола (рисунок 19):
, (62)
. (63)
Сравнительный коэффициент эффективности используемой энергии
(64)
В четвертом разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» приведены задачи, общая и частные методики, приборы и оборудование экспериментальных исследований, обоснование факторов, влияющих на рабочие процессы снижения уплотнения почвы.
На основании цели и задач исследований была разработана программа экспериментальных исследований, в которую входили:
- экспериментальные исследования в лабораторных условиях;
- экспериментальные исследования в лабораторно-полевых условиях;
- экспериментальные исследования в полевых условиях;
- энергетическая оценка средств механизации снижения уплотнении почвы.
Экспериментальные исследования проводились с целью определения физико-механических и реологических свойств почвы, а также свойств мерзлой почвы; обоснования оптимальных параметров предлагаемых способов и средств механизации снижения уплотнения почвы.
Задачами лабораторных исследований являлись исследования физико-механических и реологических свойств почвы (коэффициент внутреннего трения, коэффициент объемного смятия, эффективность разуплотнения почвы промораживанием и определение продуктивной способности почвы экспресс-методом).
Задачами лабораторно-полевых исследований являлись:
- оптимизация конструктивно-технологических параметров предлагаемых способов и средств механизации снижения уплотнения почвы;
- определение экспериментальных данных по проверке теоретических предпосылок;
Задачами полевых исследований являлись:
- проверка способов и средств механизации снижения уплотнения почвы в полевых условиях;
- определение эффективности способов и качества работы экспериментальных средств механизации.
В качестве методов и методик исследований использовались: системный и структурный анализы, математическая статистика и сравнительный эксперимент. Аналитическое описание технологических процессов выполнялось с использованием методов классической механики, математического анализа и математического моделирования с использованием теории оптимального управления процессами. Исследование разрабатываемых средств механизации выполнялось в лабораторно-полевых и полевых условиях в соответствии с действующими ГОСТ, ОСТ и разработанными частными методиками. Обработка экспериментальных исследований проводилась на ПЭВМ с использованием программ MathCat, Excel. Экономическая эффективность предлагаемых разработок определялась по стандартной методике.
В пятом разделе «Результаты и анализ экспериментальных исследований» приводятся результаты исследований физико-механических и реологических свойств уплотненной почвы, а также мерзлой почвы. Представлены зависимости, описывающие закономерности влияния разработанных технологических процессов, реализуемых соответствующими средствами механизации на снижение уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин.
Исследование напряженного состояния в почве под движителями тракторов К-701, Т-150К и МТЗ-80, выполнялось весной на поле, подготовленном к посеву зерновых, после предпосевной культивации на глубину 0,12м. Почва – чернозем обыкновенный среднесуглинистый среднемощный. Влажность почвы по слоям: 0…0,10; 0,10…0,20; 0,20…0,30; 0,30…0,40; 0,40…0,50 м - 30,87; 27,09; 26,22; 24,15; 22, 73 %. После измерения нормальных напряжений под движителями тракторов К-701, Т-150К и МТЗ-80, было определено, что наибольшая величина нормальных напряжений 
наблюдается под серединой протектора колес тракторов и имеет нелинейную зависимость по глубине горизонта 
. Наибольшая величина нормального напряжения на глубине 0,05м наблюдается у трактора К-701 и составляет 180 КПа, у тракторов Т-150К, МТЗ-80 соответственно 145; 150 КПа. Уплотнение почвы от создаваемых напряжений рассматриваемыми тракторами наблюдалось до горизонта 0,60…0,70 м. Глубина следа в центре после прохода тракторов К-701 Т-150К и МТЗ-80 в среднем составила соответственно 0,09; 0,067 и 0,072 м, что находится на уровне и более глубины посева зерновых культур.
По профилю следа максимальная величина уплотнения почвы относительно оптимального уровня у всех колесных движителей наблюдается по центру колеса. При этом наиболее интенсивно уплотняется верхний слой 0…0,10 м, и составляет у тракторов К-701 Т-150К и МТЗ-80 соответственно: 0,082; 0,08 и 0,088 г/см3. Глубина уплотнения почвы у данных тракторов достигает 0,40…0,50 м. Характер изменения твердости почвы показывает, что уплотняется весь пахотный горизонт, а наиболее интенсивно верхние слои почвы тракторами К-701 Т-150К. На глубине 0,10 м под движителями тракторов К-701 Т-150К, и МТЗ-80 твердость почвы, по сравнению с контролем, увеличилась соответственно на 0,63; 0,58 и 0,35 МПа.
а) | б) |
в) | Рисунок 20 – Общий вид средств механизации, обеспечивающих повышение влагонакопления для разуплотнения почвы промораживанием: а) – плуг с бороздообразователями; б) - плоскорез-глубокорыхлитель с комбинированными безотвальными рабочими органами; в) – орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы |
Результаты лабораторных исследований способа промораживания почвы с исходной плотностью 1,1; 1,2; 1,3 и 1,4г/см3 и влажностями 24,9; 28; 30,5; 32,5% позволили определить весьма существенное влияние уровня влажности на эффективность разуплотнения. Для почвы плотностью 1,1
и 1,2
наибольшую эффективность обеспечивает влажность в интервале 29…31%, для плотности 1,3
- 28,5…30,5% и для 1,4
- 28…30%.
В результате исследований бороздообразователя в составе отвального плуга для основной обработки почвы (рисунок 20а) экспериментально определен угол постановки лезвия рабочей поверхности бороздообразователя к горизонту
, являющийся пограничной величиной после, увеличения которой наблюдается фонтанирование почвы. Скорость движения почвы по рабочей поверхности бороздообразователя 
при 
составляет 1,86м/с. При заданной глубине хода бороздообразователя 0,12 м, с увеличением длины отвала бороздообразователя (
=0,15; 0,19; 0,23 и 0,27м) ширина борозды увеличивается с 0,10 до 0,17м, а максимальная глубина борозды 0,11м выполняется отвалом длиной 0,19…0,25м. На влагонакопление в наиболее уплотненном слой почвы оказывают наибольшее влияние глубина хода бороздообразователя 
, расположение вертикальной стенки борозды 
бороздообразователя в поперечном направлении относительно вершины кромки обернутого пласта почвы и длины рабочей поверхности бороздообразователя 
. Для обоснования оптимальных величин данных основных факторов, влияющих на влагонакопление, был реализован полный факторный эксперимент 23 Песочинского. На основании выполненных расчетов получено уравнение регрессии в раскодированном виде
(65)
После подстановки в уравнение регрессии соответствующих значений основных факторов, графически построим факторную зависимость (рисунок 21) изменения влажности почвы в зависимости от 
и 
при 
= 0,25м.
Для определения оптимальных конструктивных параметров бороздообразователя воспользуемся построением двухмерных сечений поверхности отклика, анализ которых позволил определить оптимальные значения основных факторов при 
= 0,25м: 
=0,115м, 
= 0,03м. Тяговое сопротивление бороздообразователя при скорости 2,17м/с и глубине 0,115м составило 0,43 кН. Применение экспериментальных бороздообразователей в агрегате с плугом при основной отвальной обработке почвы обеспечило увеличение запасов влаги в наиболее уплотненных слоях 0...0,10 м и 0,10…0,20м на 2 и 2,9%, что позволило им разуплотниться промораживанием соответственно до 0,97 и 1,02г/см3; В результате урожайность ярового ячменя «Волгарь» на участках, обработанных осенью плугом ПЛП-5-35 с бороздообразователями была выше контрольных на 2,2 ц/га.
При обосновании оптимальных параметров комбинированного безотвального рабочего органа плоскореза-глубокорыхлителя (рисунок 20б) была определена ширина захвата лапки ножа-рыхлителя, равная 0,12м. Для обоснования основных конструктивно-геометрическтх параметров ножа-рыхлителя: глубины хода 
, расстояния между ножами-щелерезами 
и глубины хода лапки ножа-щелереза 
влияющих на влагонакопление в уплотненной почве, был реализован полный факторный эксперимент 23 Песочинского. На основании выполненных расчетов получено уравнение регрессии в раскодированном виде:
(66)
и при 
= 0,10 м, построена графическая факторная зависимость (рисунок 22) изменения влажности почвы в пахотном горизонте.
В результате были определены оптимальные значения глубины хода ножа-щелереза 
= 0,13м, расстояния между ножами-щелерезами 
= 0,19м.
Тяговое сопротивление щелереза-рыхлителя с оптимизированными параметрами, при глубине основной безотвальной обработки 0,24м, средней скорости движения 2,4м/с при глубине его хода 0,13м, составляет 0,65кН.
Применение на основной безотвальной обработке почвы плоскореза-глубокорыхлителя с экспериментальными комбинированными безотвальными рабочими органами позволило за счет качественного рыхления обрабатываемого горизонта обеспечить увеличение влагонакопления в наиболее уплотненных верхних слоях почвы 0…0,10 и 0,10…0,20м на 2,6 и 2% к периоду наступления устойчивых морозов, что позволило почве разуплотниться соответственно с 1,24 и 1,27 г/см3 до 0,94 и 1,08 г/см3. При возделывании ярового ячменя «Волгарь» получена урожайность на 2,8 ц/га выше чем на контрольных участках с применением серийно культиватора-плоскореза КПГ-250.
Для орудия, выполняющего мелкую полосовую обработку почвы (рисунок 20в) были определены оптимальные величины угла постановки наклонного лемеха к направлению движения - 30о, угла крошения горизонтальной режущей части 
-образной односторонней лапки 
. Обоснование оптимальных параметров профиля мелкой осенней полосовой обработки для осенне-зимнее влагонакопления выполнялось с использованием методики многофакторного планирования эксперимента при реализации полного факторного эксперимента 
. Основные факторы: ширина разрыхленной полосы 
, ширина неразрыхленного межполосового участка 
и глубина прямоугольной части разрыхленной полосы 
определены на основании предварительных экспериментов.
На основании выполненных расчетов получено уравнение регрессии в раскодированном виде:
. (67)
В результате построена графическая факторная зависимость (рисунок 23) изменения влажности почвы в горизонте 0,15…0,20 м необработанных межполосовых участков.
Оптимальные значения параметров профиля обрабатываемой поверхности составили: ширина разрыхленной полосы 
=400мм, ширина неразрыхленного межполосового участка 
=350мм и глубина прямоугольной части разрыхленной полосы 
=80мм. Тяговое сопротивление экспериментального комбинированного орудия для мелкой полосовой обработки почвы при глубине рыхления наклонным лемехом 0,16м, глубине рыхления односторонней рыхлящей лапкой 0,08м, силе давления катка на почву 1200Н составляет при скорости 2,12м/с – 10300Н, при 2,75 м/с – 10990Н.
Применение экспериментального комбинированного орудия позволило обеспечить эффективный сбор и сохранение осенне-зимней влаги в слоях 0…0,10м и 0,10…0,20м соответственно до уровня 33 и 28%, что на 2,1 и 1,2% больше чем при обработке орудием для мелкой сплошной обработки ПБО-4,4. После промораживания плотность почвы к началу весенне-полевых работ в слоях 0,10 м и 0,10…0,20м составила соответственно 1,03 и 1,102г/см3, что позволило при возделывании ярового ячменя «Волгарь» получить урожайность на 2.2ц/га выше чем на контрольных участках с применением серийно культиватора-ПБО-4,4.
Исследования предлагаемого способа снижения уплотнения почвы следоразрыхлением показали, что рабочие орган следоразпыхлителя целесообразно устанавливать при рабочей скорости движения 2,86 м/с, для глубин рыхления 
: 0,15; 0,20; 0,24 и 0,32м на расстоянии 
: 1,63; 1,90; 2,06 и 2,32м от движителя, что обеспечивает снижение тягового сопротивления относительно возможного максимального значения на 9,2; 9,3; 10,9 и 13,25%; предельно допустимые величины глубин 
рыхления для тракторов К-701, Т-150К и МТЗ-80 составили 0,245; 0,23 и 0,24м от поверхности поля.
Для следоразрыхлителя, используемого по агрофону с основной безотвальной обработкой почвы (рисунок 24а), обоснованный угол установки лезвия плоскорежущей лапы к фронту движения составил 
= 35о; рациональное количество прямых зубьев зубовых дисков – 11.
Основные параметры рыхлителей плоскорежущей лапы: угол крошения 
, угол в плане нижних граней фронтальных пластин 
и высота рыхлителя 
, влияющие на качества крошения почвы, определены при реализации полного факторного эксперимента 23 Бокса-Бенкина. На основании выполненных расчетов, получено уравнение регрессии в раскодированном виде:
(68)
а)  | б)  | |
в)  | Рисунок 24 – Общий вид следоразрыхлителей: а – для агрофона с основной безотвальной обработкой; б – для агрофона с основной отвальной обработкой и оптимальной влажностью почвы; в – для агрофона с основной отвальной обработкой и влажностью почвы на уровне оптимальной и выше | |
После анализа графической факторной зависимости определены оптимальные величины основных факторов: угла крошения 
= 66…67о, угла в плане нижних граней фронтальных пластин 
= 59…60о и высоты рыхлителя 
= 0,13…0,14 м. Реализация полного факторного эксперимента 23 Бокса-Бенкина по оптимизация основных факторов - параметров расположения зубовых дисков относительно рыхлителей плоскорежущей лапы: расстояния между рыхлителями 
, расстоянием между дисками и рыхлителями по высоте 
и расстоянием между дисками и рыхлителями по горизонтали 
позволила, на основании выполненных расчетов, получено уравнение регрессии в раскодированном виде:
. (69)
После анализа графической факторной зависимости определены их оптимальные величины: 
=0,14…0,15м, 
= 0,05…0,06м, 
= 0,04…0,05м. Необходимое количество зубьев 9 с радиусом кривизны 0,125 м. Тягового сопротивления рабочего органа следоразрыхлителя при глубине рыхления 0,24м от поверхности поля составило 2,62кН. Применение следоразрыхлителя на посеве яровой пшеницы «Кутулукская» с трактором К-701 и сеялками СЗС – 2,1, позволило получить прибавку урожайности на 9,2%.
Для следоразрыхлителя, используемого по агрофону с основной отвальной обработкой и оптимальной влажностью почвы (рисунок 24б), допустимое расстояние между ножами-щелерезами не менее 0,084м. Рациональная ширина захвата крыла рыхлительной стрельчатой лапки - 0,043…0,045м. Угол атаки опорно-рыхлящего 18о, расстояние от рыхлительных лапок до опорно-рыхлящего 0,09…0,10м. При глубине рыхления 0,12м и скорости движения 2,78м/с, тяговое сопротивление всего следоразрыхлителя составило 1,8кН. Производственная проверка на посеве ярового ячменя «Поволжский 65» с трактором МТЗ-80 и сеялками СЗ – 3,6 показала, что применением следоразрыхлителя дает прибавку на 1,8ц/га.
 |  |
| Рисунок 25 – Зависимость изменения качества крошения почвы от величины расстояния от центра вращения реактивного барабана до носка рыхлителя по горизонтали B и расстояния до основания ножа-рыхлителя по вертикали H | Рисунок 26 – Факторная зависимость изменения качества крошения почвы от расстояния между центрами вращения реактивной и активной батареи зубовых дисков Lа по горизонтали и количества зубьев Za |
Проведенные исследования показали, что для следоразрыхлителя, используемого по агрофону с основной отвальной обработкой почвы и влажностью оптимальной и более (рисунок 24в): рациональное количество зубьев реактивных зубовых дисков – 9; длина поводка рыхлительной лапки L = 60мм. Реализация факторного эксперимента 23 Песочинского по оптимизация основных факторов установки реактивных зубовых дисков относительно ножа-рыхлителя: расстояние от центра вращения реактивного диска до лапки ножа-рыхлителя по горизонтали В и расстояние до основания ножа-рыхлителя по вертикали Н, расстояние от ножа-щелереза до лапки-рыхлителя L и выполненные расчеты, полученного уравнения регрессии в раскодированном виде
, (70)
при длине поводка L = 60мм, позволили определить, что В = 300мм, Н=198мм;
La = 235,8 мм (рисунок 25). Реализация полного факторного эксперимента 23 по обоснованию взаимной установки активной и реактивной батарей зубовых дисков: расстояния между центрами вращения реактивной и активной батареи зубовых дисков Lа по горизонтали, расстояния от центра вращения батареи до основания ножа-рыхлителя по вертикали На и количества зубьев на диске Za и выполненные расчеты, полученного уравнения регрессии в раскодированном виде
, (71)
при Ha = 198 мм, позволили определить, что La = 235,8мм Za = 8 (рисунок 26).
Тяговое сопротивление следоразрыхлителя при скорости 2,2 м/с – 2850Н.
Эффективность разуплотнения почвы определялась в сравнении с контролем – твёрдостью на неуплотнённых участках. Следоразрыхление по следу движителя трактора МТЗ-80 разуплотнило почву на глубине 0,08…0,15м: твёрдость уменьшилась с 0,80…1,0МПа до величины 0,59…0,62МПа. Качественный посев яровой пшеницы сеялкой СЗ-5,4 по разуплотнённым и выровненным следам трактора МТЗ-80 обеспечил заданную глубину заделки семян. При этом величина полевой урожайности составило в среднем 1,2ц/га.
В шестом разделе «Экономическая эффективность способов и средств механизации снижения уплотнения почвы» приведены результаты расчета экономической эффективности предлагаемых способов и соответствующих средств механизации снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин.
Предложенные способы и средства механизации снижения уплотнения почвы при возделывании зерновых культур позволили получить экономический эффект на одну машину: с плугом и бороздообразователями 1073,15 руб./га, с плоскорезом-глубокорыхлителем и комбинированными рабочими органами 1382,10 руб./га, с орудием для мелкой полосовой обработки 1293,79 руб./га, с следоразрыхлителем по агрофону основной безотвальной обработки почвы 892,46 руб./га, с следоразрыхлителем по агрофону основной отвальной обработки и оптимальной влажностью почвы 942,29 руб./га, с следоразрыхлителем по агрофону с основной безотвальной обработкой и влажностью почвы на уровне оптимальной и выше 595,53 руб./га.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. На основе проведенного анализа литературных и патентных источников, результатов научных исследований, а также производственного опыта предложены новые способы снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин (с применением принципиально новых конструктивно-технологических схем средств механизации): промораживанием с применением бороздообразователя для отвального плуга, комбинированного рабочего органа для плоскореза-глубокорыхлителя, орудия для осенней полосовой мелкой обработки почвы; следоразрыхлением с применением следоразрыхлителей для различных агрофонов.
2. В результате изучения закономерностей снижения уплотнения почвы, разработаны функциональные схемы предлагаемых способов, с указанием структурных свойств машин. На основе использования экспериментально-теоретического метода разработана математическая модель оптимизации технологических процессов снижения уплотнения почвы (на примере процесса промораживания), а также структурная схема всего технологического процесса снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин.
3. Получены математические зависимости для прогнозирования: величины плотности почвы для способа разуплотнения почвы промораживанием при различных видах осенней обработки почвы; расстояние установки рабочего органа за движителем трактора и необходимая глубина рыхления уплотненной почвы для способа снижения уплотнения почвы следоразрыхлением. Установлены математические зависимости для расчета предлагаемых средств механизации. Для бороздообразователя: установлены зависимости по определению длины рабочей поверхности бороздообразователя, скорости движения частицы почвы по его поверхности и его тягового сопротивления. Для комбинированного рабочего органа плоскореза-глубокорыхлителя: зависимости для определения рабочей длины щелереза, ширины захвата лапки щелереза-рыхлителя, его тягового сопротивления. По орудию для осенней мелкой полосовой обработки: получены зависимости для определения тягового сопротивления наклонного лемеха, односторонней лапки и рыхлящее-прикатывающего катка. Для следоразрыхлителей, работающих по различным агрофонам: получены зависимости для определения конструктивно-геометрических параметров комбинированных рабочих органов.
4. Разработаны и изготовлены экспериментальные средства механизации, обеспечивающие разуплотнение почвы: бороздообразователь для отвального плуга; комбинированный рабочий орган для плоскореза-глубокорыхлителя; орудие для осенней полосовой мелкой обработки почвы; следоразрыхлители для различных агрофонов.
5. Экспериментальными исследованиями установлено: рациональный диапазон влажности уплотненной почвы для эффективного ее разуплотнения способом промораживания составляет 29…31%;
Основная отвальная обработка почвы плугом с бороздообразователями обеспечено увеличение запасов влаги в наиболее уплотненных слоях 0..0,10м и 0,10…0,20м на 2 и 2,9%, что позволило им разуплотниться промораживанием соответственно до 0,97 и 1,02г/см3; при оптимальных конструктивно-технологических параметрах бороздообразователя: длина рабочей поверхности 
= 0,25м, глубина хода бороздообразователя 
= 0,115м, расположение вертикальной стенки борозды левее кромки пласта почвы на 
= 0,03м. Получена прибавка урожайности ярового ячменя до 10%;
Основная безотвальная обработка почвы комбинированным рабочим органом плоскореза-глубокорыхлителя обеспечивает повышение влогонакопления в наиболее уплотненных слоях почвы 0…0,10 и 0,10…0,20м к периоду наступления устойчивых морозов на 2,6 и 2%, что позволило промораживанием разуплотнить почву с 1,24 и 1,27г/см3 соответственно до 0,94 и 1,08г/см3. при оптимальных конструктивно-технологических параметрах комбинированного рабочего органа: глубина хода ножа-щелереза 
= 0,13м, расстояние между ножами-щелерезами 
= 0,19м, ширина захвата лапки 0,012м, глубина рыхления лапки 
= 0,10м, при безотвальной основной обработке Тяговое сопротивление щелереза-рыхлителя при глубине его хода 0,13м составило 0,55кН. Получена прибавка урожайности ярового ячменя до 11.8%;
Осенняя мелкая полосовая обработка почвы позволила обеспечить эффективный сбор и сохранение осенне-зимней влаги в слоях 0…0,10м и 0,10…0,20м соответственно до уровня 33 и 28%, что на 2,1 и 1,2% больше контроля и разуплотнить почву промораживанием до 1,03 и 1,10г/см3, при глубине рыхления 0,16 м и параметрах формируемого профиля: ширина разрыхленной полосы 
=400мм, ширина неразрыхленного межполосового участка 
=350мм и глубина прямоугольной части разрыхленной полосы 
=80мм, а также оптимальных конструктивно-технологических параметрах комбинированного орудия, выполняющего мелкую полосовую обработку: угол постановки наклонного лемеха к направлению движения 30о, угол крошения горизонтальной режущей части 
-образной односторонней лапки 
, Тяговое сопротивление экспериментального комбинированного орудия при силе давления катка на почву 1200Н, составляет при скорости 2,75м/с – 10990Н. Получена прибавка урожайности ярового ячменя до 10,5%
Для предлагаемого способа снижения уплотнения почвы следоразрыхлением: рабочие орган следоразпыхлителя целесообразно устанавливать при рабочей скорости движения 2,86 м/с, для глубин рыхления 
: 0,15; 0,20; 0,24 и 0,32 м на расстоянии 
: 1,63; 1,90; 2,06 и 2,32м от движителя, что обеспечивает снижение тягового сопротивления относительно возможного максимального значения на 9,2; 9,3; 10,9 и 13,25%; предельно допустимые величины глубин 
рыхления для рассматриваемых тракторов К-701, Т-150К и МТЗ-80 составили 0,245; 0,23 и 0,24м от поверхности поля;
Использование следоразрыхлителя по агрофону с основной безотвальной обработкой почвы обеспечивает качество крошения уплотненной почвы в следах движителей тракторов не менее 85% и качественное выравненивание поверхности при оптимальных конструктивно-технологических параметрах комбинированного рабочего органа: угол установки лезвия плоскорежущей лапы к фронту движения 
= 35о; параметры рыхлителя - угла крошения 
= 66…67о, угол в плане нижних граней фронтальных пластин 
= 59…60о и высота 
= 0,13 0,14м; взаимная расстановка рыхлителей и зубовых дисков - расстояние между рыхлителями 
=0,14…0,15м, расстояние между дисками и рыхлителями по высоте 
= 0,05…0,06м, расстояние между дисками и рыхлителями по горизонтали 
= 0,04…0,05м; с 9 зубьями на зубовых дисках и радиусом их кривизны 0,125м. Получена прибавка урожайности яровой пшеницы до 9,2%;
Использование следоразрыхлителя по агрофону с основной отвальной обработкой почвы и оптимальной влажностью обеспечивает качество крошения уплотненной почвы в следах движителей тракторов не менее 60% и качественное выравненивание поверхности при оптимальных конструктивно-технологических параметрах комбинированного рабочего органа: расстояние между ножами-щелерезами 0,084м; глубина рыхления лапки 
= 0,10м, ширина крыла лапки 0,043…0,045м.; угол атаки опорно-рыхлящего 18о, расстояние от рыхлительных лапок до опорно-рыхлящего 0,09…0,10м. При глубине рыхления 0,12м и скорости движения 2,78м/с тяговое сопротивление всего следоразрыхлителя составило 1,8кН. Получена прибавка урожайности ярового ячменя до 9%;
Использование следоразрыхлителя по агрофону с основной отвальной обработкой почвы и влажностью оптимальной и более обеспечивает качество крошения уплотненной почвы в следах движителей тракторов не менее 90% и качественное выравненивание поверхности при оптимальных конструктивно-технологических параметрах комбинированного рабочего органа: длина поводка рыхлительной лапки L = 60 мм, расстояние от центра вращения реактивного барабана до носка рыхлителя В = 300мм, расстояние от центра вращения реактивного барабана до нижней части рыхлителя Н = 198мм; расстояние между центрами вращения реактивной и активной батареи зубовых дисков по горизонтали La = 235,8мм, количество зубьев реактивных зубовых дисков Zр= 9; количество зубьев на диске активных зубовых дисков Za = 8; тяговое сопротивление всего следоразрыхлителя составляет при скорости 2,78м/с – 2940Н. Получена прибавка урожайности ярового ячменя до 9,2%.
6. Применение предложенных способов и средств механизации снижения уплотнения почвы в производственных условиях при возделывании зерновых культур позволили получить экономический эффект на одну машину: для плуга и бороздообразователями -1073,15 руб./га, для плоскореза-глубокорыхлителя с комбинированными рабочими органами - 1382,10 руб./га, по орудию для мелкой полосовой обработки - 1293,79 руб./га, для следоразрыхлителем по агрофону с основной безотвальной обработкой почвы - 892,46 руб./га, для следоразрыхлителем по агрофону с основной отвальной обработкой и оптимальной влажностью почвы - 942,29 руб./га, для следоразрыхлителя по агрофону с основной безотвальной обработкой и влажностью почвы на уровне оптимальной и выше -595,53 руб./га
Основные результаты исследований опубликованы в 64 работах, в том числе:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
1. Савельев, Ю.А. Определение тягового сопротивления ножа-рыхлителя комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя тракторов / Ю.А. Савельев // Нива Поволжья. – 2008. – №3 (8) – С. 67 – 70.
2. Савельев, Ю.А. Обоснование конструктивно-технологических параметров реактивного зубового диска рабочего органа следоразрыхлителя / Ю.А. Савельев // Нива Поволжья. – 2008. – №3 (8) – С. 70 – 72.
3. Савельев, Ю.А. Исследования эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием / Ю.А. Савельев // Вестник Алтайского ГАУ. – 2008. – №12 – С. 64 – 67.
4. Савельев, Ю.А. Оптимизация конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя трактора класса 1,4…3 / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Вестник Московского ГАУ им. В.П. Горячкина – 2009. – №4 (29) – С. 69 – 71.
5. Савельев, Ю.А. Влияние процесса промораживания почвы на ее разуплотнение и продуктивную способность / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Вестник Красноярского ГАУ. – 2009. – №2. – С. 167 – 172.
6. Савельев, Ю.А. Комбинированное орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Вестник Красноярского ГАУ. – 2009. – №3. – С. 137 – 140
7. Савельев, Ю.А. Определение рациональных параметров профиля мелкой осенней полосовой обработки / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Вестник Алтайского ГАУ. – 2009. – №3. – С. 65– 69.
8. Савельев, Ю.А. Обоснование конструктивно-технологических параметров комбинированного рабочего органа для рыхления уплотненной почвы / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Вестник Сартовского ГАУ им. Н.И. Вавилова. – 2009. – №1. – С. 52 – 54.
9. Пат. 2103849 Российская Федерация, МПК А 01 В 13/16. Противоэрозионное орудие / А.И. Канаев, В.И. Есипов, С.А. Иванайский, Ю.А. Савельев; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 94011782/13; заяв. 07.04.94; опубл. 10.02.98, Бюл. №4. – 4 с.: ил.
10. Пат. 2103850 Российская Федерация, МПК А 01 В 13/16. Комбинированное противоэрозионное орудие / А.И. Канаев, В.И. Есипов, С.А. Иванайский, Ю.А. Савельев; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 94027118/13; заяв. 18.07.94; опубл. 10.02.98, Бюл. №4. – 5 с.: ил.
11. Пат. 2103851 Российская Федерация, МПК А 01 В 29/04. Каток для обработки почвы / А.И. Канаев, Ю.А. Савельев, В.И. Есипов, С.А. Иванайский; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 93025763/13; заяв. 28.04.93; опубл. 10.02.98, Бюл. №4. – 3 с.: ил.
12. Пат. 2142681 Российская Федерация, МПК А 01 В 37/00. Следозаделыватель трактора / Ю.А. Савельев, А.В. Климанов, С.Н. Мокрицкий; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 98107431/13; заяв. 21.04.98; опубл. 20.12.99, Бюл. №35. – 3 с.: ил.
13. Пат. 2143112 Российская Федерация, МПК G 01 N 33/24, А 01 В 79/00. Способ определения толщины гумусного слоя почвенного покрова / А.И. Канаев, Ю.В. Ларионов, Б.А.Иралиев, С.А. Иванайский, Ю.А. Савельев; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 98108109/13; заяв. 29.04.98; опубл. 20.12.99, Бюл. №35. – 5 с.: ил.
14. Пат. 2199194 Российская Федерация, МПК А 01 В 35/22, 35/20, 35/06. Рабочий орган для рыхления почвы / Т.С. Нугманова, А.И. Канаев, Ю.А. Савельев, Б.А. Иралиев ; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 2001102124/13; заяв. 23.01.2001; опубл. 27.02.2003, Бюл. №6. – 3 с.: ил.
15. Пат. 2197797 Российская Федерация, МПК А 01 В 13/16. Способ борьбы с эрозией почвы на склонах и устройство для его осуществления / А.И. Канаев, Ю.А. Савельев, О.М. Парфенов, О.Г.Виноградов, Ю.В. Ларионов , Т.С. Нугманова, Б.А.Иралиев ; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 2000101338/13; заяв. 17.01.2000; опубл. 10.02.2003, Бюл. №4. – 6 с.: ил.
16. Пат. 2268562 Российская Федерация, МПК А 01 В 37/00. Способ борьбы с уплотнением почвы движителями сельскохозяйственных тракторов/ Ю.А. Савельев; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 2002112506/12; заяв. 13.05.2002; опубл. 27.01.2006, Бюл. №03. – 4 с.: ил.
17. Пат. 2281635 Российская Федерация, МПК А 01 В 37/00 Способ разуплотнения почвы, уплотненной ходовыми системами сельскохозяйственной техники/ Ю.А. Савельев ; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 2004112580/12; заяв. 26.04.2004; опубл. 20.08.2006, Бюл. №23. – 5 с.: ил.
18. Пат. 2281633 Российская Федерация, МПК А 01 В 35/26, А 01 В 49/02 Рабочий орган для безотвальной обработки почвы / Ю.А. Савельев , О.М. Парфенов; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 2004106189/12; заяв. 02.03.2004; опубл. 20.08.2006, Бюл. №23. – 4 с.: ил.
19. Пат. 2282958 Российская Федерация, МПК А 01 В 37/00. Следоразрыхлитель трактора / Ю.А. Савельев , С.Н. Мокрицкий, М.Р. Фатхутдинов; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 2004131601/12; заяв. 29.10.04; опубл. 10.09.06, Бюл. №25. – 5 с.: ил.
20. Пат. 2316918 Российская Федерация, МПК А 01 В 13/00. Способ осенней обработки почвы и устройство для его осуществления / Ю.А. Савельев, В.А. Милюткин, П.А. Ишкин; заявитель и патентообладатель Самарская гос. с.-х. академия – № 2006120216/12; заяв. 08.06.2006; опубл. 20.02.2008, Бюл. №5. – 7 с.: ил.
21. Пат. 2316927 Российская Федерация, МПК А 01 С 7/00. Устройство для уменьшения уплотнения почвы колесами сеялки / Ю.А. Савельев, В.А. Милюткин, О.М. Парфенов; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Самарская гос. с.-х. академия – № 2006111159/12; заяв. 05.04.2006; опубл. 20.02.2008, Бюл. №5. – 5 с.: ил.
Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций
22. Косолапов, Е.Л. К определению оптимального состояния почвы для ее разрыхления в следах тракторов в условиях Куйбышевской области / Е.Л. Косолапов, Э.Ю. Нугис, Ю.А. Савельев // сб. науч. тр. / Саратовский институт механизации сельского хозяйства. – Саратов, 1986. – С. 44 – 48.
23. Савельев, Ю.А. Снижение уплотнения почвы / Ю.А. Савельев, Е.Л. Косолапов // Земледелие. – 1989. – №6. – С. 65.
24. Савельев, Ю.А. Разуплотнение почвы по следу тракторов К-700/701 при посеве сельскохозяйственных культур: Автореф. дис… канд. техн. наук: 05.20.01 / Ю.А. Савельев. – Горки, 1990. – 24 с.
25. Савельев, Ю.А. Влияние влажности и плотности почвы на процесс её разуплотнения / Ю.А. Савельев // Совершенствование механизированных процессов сельскохозяйственной техники: сб. науч. тр. – Самара, 1993. – С. 30 – 32.
26. Савельев, Ю.А. К вопросу обоснования оптимальных параметров комбинированного рабочего органа для разуплотнения почвы / Ю.А. Савельев // Совершенствование механизированных процессов сельскохозяйственной техники: сб. науч. тр. – Самара, 1993. – С. 113 – 114.
27. Савельев, Ю.А. Анализ исследований по влиянию уплотняющего действия движителей сельскохозяйственных машин на свойства почвы / Ю.А. Савельев, А.В. Климанов, С.Н. Мокрицкий // Энергосберегающие технологии механизации сельского хозяйства: сб. науч. тр. – Самара, 1998. – С. 3 – 5.
28. Савельев, Ю.А. Краткий анализ исследований процесса саморазуплотнения почвы / Ю.А. Савельев // Энергосберегающие технологии механизации сельского хозяйства: сб. науч. тр. – Самара, 1998. –С. 14 – 16.
29. Савельев, Ю.А. Следоразрыхлитель для тракторов класса 1,4…3 / Ю.А. Савельев, А.В. Климанов, С.Н. Мокрицкий // Совершенствование конструкции и технологии использования сельскохозяйственной техники: сб. науч. тр. – Самара, 1999. – С. 81 – 83.
30. Савельев, Ю.А. Некоторые результаты оценки качества работы следоразрыхлителя трактора класса 1,4…3 / Ю.А. Савельев, А.В. Климанов, С.Н. Мокрицкий // Совершенствование конструкции и технологии использования сельскохозяйственной техники: сб. науч. тр. – Самара, 1999. – С. 84 – 89.
31. Савельев, Ю.А. Результаты производственных испытаний следоразрыхлителя для тракторов класса 1,4…3 / Ю.А. Савельев, А.В. Климанов, С.Н. Мокрицкий // Энергоресурсосбережение и механизация сельского хозяйства: сб. науч. тр. – Самара, 2000. – С. 5 – 7.
32. Савельев, Ю.А. Уменьшение глубины уплотнения почвенного горизонта ходовыми системами тракторов и сельхозмашин / Ю.А. Савельев // Энергоресурсосбережение и механизация сельского хозяйства: сб. науч. тр. – Самара, 2000. – С. 12 – 13.
33. Савельев, Ю.А. Обоснование ширины рыхления уплотненной почвы в следах ходовых систем тракторов и сельхозмашин / Ю.А. Савельев // Энергоресурсосбережение и механизация сельского хозяйства: сб. науч. тр. – Самара, 2000. – С. 16.
34. Савельев, Ю.А. Определение расстояния установки рабочего органа на раме следоразрыхлителя за движителями тракторов и сельхозмашин / Ю.А. Савельев // Совершенствование средств механизации и мобильной энергетики в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. 11-ой НПК Вузов Поволжья и Юго-Нечерноземной зоны РФ – Рязань, 2000. – С. 70 – 71.
35. Савельев, Ю.А. Экспериментальное обоснование геометрических параметров рабочего органа следоразрыхлителя / Ю.А. Савельев, А.В. Климанов, С.Н. Мокрицкий // Энергоресурсосбережение и механизация сельского хозяйства: сб. науч. тр. Поволжской межвузовской конференции – Самара, 2001. – С. 151 – 153.
36. Савельев, Ю.А. Обоснование схемы расстановки почвообрабатывающих ножей-щелерезов / Ю.А. Савельев // Совершенствование машиноиспользования и технологических процессов в АПК: сб. науч. тр. Поволжской межвузовской конференции – Самара, 2002. – С. 127 – 130.
37. Савельев, Ю.А. Восстановление физических свойств уплотненной почвы в пахотном горизонте при следоразрыхлении / Ю.А. Савельев // Современные технологии, средства механизации и техническое обслуживание в АПК: сб. науч. тр. Поволжской межвузовской конференции – Самара, 2003. – С. 11 – 12.
38. Савельев, Ю.А. Обоснование конструктивных параметров и определение тягового сопротивления плоского ножа при обработке уплотненной почвы / Ю.А. Савельев // Современные технологии, средства механизации и техническое обслуживание в АПК: сб. науч. тр. Поволжской межвузовской конференции – Самара, 2003. – С. 12 – 14.
39. Савельев, Ю.А. Обоснование технологических и конструктивных параметров разгружающего устройства для ходовых систем зерновых сеялок / Ю.А. Савельев // Современные технологии, средства механизации и техническое обслуживание в АПК: сб. науч. тр. Поволжской межвузовской конференции – Самара, 2003. – С. 40 – 41.
40. Савельев, Ю.А. Уменьшение уплотняющего действия на почву ходовых систем тракторов и сельскохозяйственных машин / Ю.А. Савельев // Пути повышения эффективности АПК в Условиях вступления России в ВТО: Материалы международной НПК. Часть 2. – Уфа, 2003 – С. 46 – 48.
41. Савельев, Ю.А. Моделирование эффективных реологических свойств почвы / Ю.А. Савельев // Актуальные инженерные проблемы АПК в ХХI веке: сб. науч. тр. инженерной секции Международной НПК, посвященной 85-летию Самарской ГСХА – Самара, 2004. – С. 118 – 119.
42. Савельев, Ю.А. Исследование процесса рыхления уплотненной почвы / Ю.А. Савельев // Актуальные инженерные проблемы АПК в ХХI веке: сб. науч. тр. инженерной секции Международной НПК, посвященной 85-летию Самарской ГСХА – Самара, 2004. – С. 125 – 127.
43. Савельев, Ю.А. Аналитическое исследование процесса деформации почвы движителем трактора или сельскохозяйственной машины / Ю.А. Савельев // Актуальные инженерные проблемы АПК в ХХI веке: сб. науч. тр. инженерной секции Международной НПК, посвященной 85-летию Самарской ГСХА – Самара, 2004. – С. 127 – 129.
44. Савельев, Ю.А. Повышение эффективности разуплотнения почвы промораживанием / Ю.А. Савельев // Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и образования: сб. науч. тр. II Международной НПК – Самара, 2005. – С. 166 – 170.
45. Савельев, Ю.А. Моделирование процесса уменьшения глубины уплотнения почвы / Ю.А. Савельев // Известия Самарской ГСХА. – Самара, 2006. – №3. – С. 70 – 73.
46. Савельев, Ю.А. Теоретическое обоснование процесса уменьшения уплотняющего действия на почву ходовой системой прицепной сеялки / Ю.А. Савельев // Известия Самарской ГСХА. – Самара, 2006. – №3. – С. 73 – 75.
47. Савельев, Ю.А. Результаты экспериментальных исследований работы комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Известия Самарской ГСХА. – Самара, 2006. – №3. – С. 152.
48. Савельев, Ю.А. Эффективность применения следоразрыхлителя для тракторов классов 1,4…5 / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Материалы международной научно-практической конференции. Ч.2. – Саратов, 2006. – С. 133 – 135.
49. Савельев, Ю.А. Следоразрыхлитель / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Сельский механизатор. – 2007. – №3. – С. 15.
50. Савельев, Ю.А. Методика определения величины разуплотнения почвы промораживанием в зависимости от ее влажности и плотности / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – Самара, 2007. – Вып. 3. – С. 19 – 20.
51. Савельев, Ю.А. Осенью – полосовое рыхление / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Сельский механизатор. – 2007. – №10. – С. 20.
52. Савельев, Ю.А. Определение параметров траектории движения частицы почвы после схода с клина / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Известия ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА». – Самара, 2007. – Вып. 3 – С.52 –56.
53. Савельев, Ю.А. Оценка энергетической эффективности процесса разуплотнения почвы / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Известия ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА». – Самара, 2007. – Вып. 3 – С.56 – 59.
54. Савельев, Ю.А. Повышение эффективности разуплотнения почвы, уплотненной движителями сельскохозяйственной техники, промораживанием / Ю.А. Савельев // Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве: Материалы всероссийской НПК. – Уфа. – 2007. – Ч.IV. – С. 176 – 178.
55. Савельев, Ю.А. Теоретическое обоснование кривизны режущей кромки рыхляще-мульчирующего элемента катка / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Известия ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА». – Самара, 2008. – Вып. 3 – С.18 –21.
56. Савельев, Ю.А. Оптимизация конструктивно-технологических параметров активной батареи зубовых дисков комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя / Ю.А. Савельев, М.Р. Фатхутдинов // Известия ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА». – Самара, 2008. – Вып. 3 – С. 15 – 17.
57. Савельев, Ю.А. Теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров наклонных лемехов комбинированного орудия для осенней минимальной обработки почвы / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Известия ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА». – Самара, 2008.
– Вып. 3 – С. 11 – 14.
В других изданиях
58. Управление системой «рабочие органы - почва» с целью оптимизации водного режима в условиях среднего Поволжья: отчет о НИР (промежуточ.) / Самарская ГСХА; Руководитель А.И. Канаев – Исполн.: Есипов В.И., Савельев Ю.А., Парфенов О.М., Иванайский С.А., Нугманова Т.С., Апаликов А.И. – Деп. В ЦНТИ. – № ГР 01950000896. – Инв. № 02.200401544. – Кинель, 2003. – 141 с.
59. Управление системой «рабочие органы - почва» с целью оптимизации водного режима в условиях среднего Поволжья: отчет о НИР (промежуточ.) / Самарская ГСХА; Руководитель А.И. Канаев – Исполн.: Есипов В.И., Савельев Ю.А., Парфенов О.М., Иванайский С.А., Гриднева Т.С., Апаликов А.И. – Деп. В ЦНТИ. – № ГР 01950000896. – Инв. № 02.2004003976. – Кинель, 2004. – 125 с.
60. Разработка технологии и технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин: отчет о НИР (промежуточ.) / Самарская ГСХА; Руководитель Ю.А.Савельев – Деп. В ЦНТИ. – № ГР 01.200505416. – Инв. № 02.200602364 – Кинель, 2005. – 37 с.
61. Разработка технологии и технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин: отчет о НИР (промежуточ.) / Самарская ГСХА; Руководитель Ю.А. Савельев – Исполн.: М.Р. Фатхутдинов, – Деп. В ЦНТИ. – № ГР 01.200505416. – Инв. № 02.200701425 – Кинель, 2006. – 90 с.
62. Разработка технологии и технических средств для разуплотнения почвы после проходов сельскохозяйственных тракторов и машин: отчет о НИР (промежуточ.) / Самарская ГСХА; Руководитель Ю.А. Савельев – Исполн.: С.Н. Мокрицкий, М.Р. Фатхутдинов, П.А. Ишкин, – Деп. В ЦНТИ. – № ГР 01.200505416. – Инв. № 02,200801942 – Кинель, 2007. – 75 с.
Подписано в печать 05.05.09 г. Объем 2 усл. п.л. Тираж 100 экз.
Заказ №
Отпечатано с готового оригинала-макета в мини-типографии.
Свидетельство № 5551
446600, г.Пенза, ул. Московская, 74.
