На основі виробничо-технологічної характеристики елементів процесу передпосівного обробітку ґрунту під ярі зернові культури встановлено, що в умовах Прикарпаття, на важких запливаючих ґрунтах для створення належних умов аерації у господарствах АТЗТ «Степан Мельничук» ТзоВ «Прут-Генетик», Коломийській дослідній станції використовують культиватори типу КПС-4,0 з важкими зубовими боронами. При вологості ґрунту W>24% культивацію на глибину 12-14см у господарствах АПК також застосовують чизель – культиватори типу КПЕ-3,8, які не оснащено робочими органами для формування посівного ложа та заданої фракційно-агрегатної структури ґрунту.

На полях, чистих від багаторічних бур’янів замість боронування і культивації застосовують комбінований обробіток ґрунту з використанням удосконалених агрегатів типу РВК-3,6(5,4), БДТ-7,0 з котком – подрібнювачем (дод.3 табл. 3.3.), а також нових ґрунтообробних техзасобів типу АГ, МАГ, УДА виробництва Білоцерківського МАЗ, оснащених інтегральними дисками та планчасто-ножовим ротором. Це дозволяє зменшити кількість технологічних проходів МТА у 2-3 рази, знизити енергозатрати на 20-25%.

В умовах посушливої весни 2009р. на схилах крутизною 4-7° та рівних площах у господарствах ЦНЗ Івано-Франківської області, на темно-сірих, ясно-сірих ґрунтах та опідзолених чорноземах реалізовано процес енергоощадного обробітку зябу за допомогою брусно-зубового вирівнювача – розпушувача нестандартного виробництва конструкції лабораторії механізації Коломийської дослідної станції, який містить дві трубчасті балки, сім важких зубових борін БЗТУ-1,0 і буксирний ланцюг. Передню балку оснащено ножовою пластиною.

Основними конструктивними елементами ротаційного сегментно-дискового сепаратора, призначеного для часткової сепарації частинок ґрунту, вирівнювання – розпушування оброблювального шару і формування посівного ложе (3-4см) є трубчастий вал 1, кільцевий диск 2 з сегментами, решітчастий робочий орган 3; регулятор 4 глибини обробітку та кута нахилу диска, кронштейн 5 для кріплення до секції машини – знаряддя (у культиваторів КПС -4,0 – за стрілчастою лапою 6).(дод.4 рис.3.1)

Робочий процес ротаційного сепаратора проходить в такому порядку. Під час руху машино-тракторного агрегату стрілчасті лапи розпушують оброблюваний шар і підрізають бур’яни. Внаслідок реакції ґрунту та впливу частинок цього шару на сегменти кільцевий диск сепаратора обертається з коловою швидкістю, величина якої залежить від зміни поступальної робочої швидкості МТА. Під впливом решітчастого пальцевого робочого органу крупніші грудки подаються до різальних елементів кільцевого диска і попадають у зону дії лопаток, які нахилені відносно радіуса диска у радіальному напрямку на кут α. Ці частинки подрібнюються, а дрібніші просипаються поміж лопатками, утворюючи посівне ложе.

Згідно ГОСТ 1343 – 68 стрілчасті універсальні лапи використовуються на культиваторах для суцільного і міжрядного обробітку ґрунту переважно з шириною захвату В=220,250,270,330мм Кут розхилу 2γ між різальними кромками лез 60-65°.

Згідно кінетики переміщення сегментного диска з стрілчатою лапою (дод.4.рис.3.2) абсолютна швидкість на кінцях сегментів направлена перпендикулярно до миттєвого центру обертання. При цьому радіус обертання - відстань від миттєвого центру обертання диска В до точки С на кінці (торцевій поверхні сегмента). Отже, абсолютну швидкість υс точки С можна визначати із співвідношення:[2,7]

(3.1)  = 2 cos  × ×R=2υ cos  ,

де,  = ω – колова швидкість;

α – центральний кут;

2R cos  - радіус обертання відносно миттєвого центру В.

Із (дод.4 рис. 3.2.) видно, що напрямок абсолютної швидкості  допомагає заглибленню сегментів диска у шар ґрунту ( в горизонтальній площині). Після відносного зміщення центру в напрямок параметра  допомагає сегментам виглиблюватись з ґрунту.

Площа навантаження на одне лезо сегмента  рівна загальній площі подачі ( за шириною захвату стрілчастої лапи В).

Робоча швидкість  переміщення машино-тракторного агрегату складає 2,6-2,85 м/с.

За умови рівності колової швидкості обертання диска і швидкості його прямолінійного руху визначимо кількість ножових сегментів, розміщених по колу:

(3.2)Zmin= ≈5.0

А тому Z сегментах на диску робоча висота ножового сегмента повинна бути не менше Ln( переміщення МТА зі швидкістю =2,6-2,85м/с).

Отже, мінімальний діаметр диска =B, кут робочої зони фронтальних сегментів складає 85-95°. Відстань L від центру стояка стрілчатої лапи до центру О диска повинна бути /2+в.

Довжина кола диска

(3.3) =2π =2×3,14×0.135м=0,83м.

Тоді кількість його обертів при заданій величині поступальної швидкості руху МТА становитиме:

(3.4) = =(2,6-2,85)/0,83=3,27…3,15.

Кут нахилу β сегментного диска повинен забезпечити повноту розпушування оброблювального шару та до подрібнення грудок розміром менше 5см.

В процесі роботи ротаційного сепаратора сегменти працюють в режимі ковзкого різання. Специфіка формування структурно – агрегатного складу ґрунту ротаційними робочими органами відрізняється від кінетики перерозподілу частинок пасивними робочими органами культиваторів, зубових борін.

Вхідними чинниками впливу ротаційного сепаратора на структурно - агрегатний склад оброблюваного шару є профіль поверхні поля і опір ґрунту  (t), вихідними – глибина розпушування , ступінь кришення  та фракційний вміст (повнота розпушування шару), твердість шару ŗ (L).

За результатами досліджень, проведених на полях наукових відділів Коломийської дослідної станції, встановлені функціональні залежності повноти розпушення принасіннєвого шару при різних способах передпосівного обробітку та зміни ступеня кришення ґрунту залежно від величини робочої швидкості руху МТА.

Порівняльна оцінка різних способів передпосівного обробітку ґрунту свідчить про те, що при розпушуванні розробленими робочими органами ротаційного сепаратора, який розташований в зоні інерційного розвантаження плоскорізальної лапи, тобто безпосередньо після підрізання його універсальною лапою суттєво змінюється повнота розпушування поверхневого шару. Понад 93% грудок, як це видно з (дод.3 табл. 3.5) мають фракційний вміст у якого розміри частинок складають до 30 мм ( в варіанті використання комплекту робочих органів «Стрілчаста лапа» плюс ротаційний сепаратор).

Важливим показником якості процесу формування структури поверхневого шару є ступінь кришення  , який характеризується графічною залежністю ( рис. 3.3.) з урахуванням швидкістю – режимного показника .

Рис.3.3. Графічна залежність зміни ступеня кришення ґрунту від робочої швидкості руху МТА

1 – культивація плоскорізальною лапою;

2 – обробіток за схемою (плоскорізальна лапа + сегментний диск);

3 – культивація плоско різальною лапою і решітчастим робочим органом;

4 – комбінований обробіток Р.О. «стрілчаста лапа + ротаційний сепаратор»

Як це видно з рис 3.3, ступінь кришення  поверхневого шару реалізації способів обробітку дерново-підзолистого , поверхневого ґрунту перед сівбою ярих зернових культур змінюється неоднаково з ростом величини робочої швидкості руху МТА. В діапазоні 1,6-2,4м/с (5,7-8,6 км/год)  становить лише 50,3…61,4% (контрольний варіант-культиватор оснащено стрілчастими лапами). Дискретне розташування сегментного диска та решітного робочого органу забезпечує відносне зростання ступеня кришення в 1,23-1,34 рази, використання цих робочих органів у комплекті (варіант 4) забезпечує агротехнологічні вимоги формування заданої структури ґрунту в зоні посівного ложа. При інтенсивності росту швидкості руху МТА у технологічній зацінці =2,4…2,8 м/с показник  складає 81,4…86,7 %.

Отже, під час руху сегментного диска по розпушеному лапами культиватора КПС-4,0 крупніші грудки ґрунту інтенсивно розламуються на менші частини і подрібнюються. Завдяки різниці величини грудок, кореневища бур’янів та після-пожнивних решток на поверхню попадають у першу чергу більші грудки ґрунту, потім легкі маломірні вилучення та останніми коріння кореневищних бур’янів.

В третьому розділі «Результати досліджень», висвітлено три питання в яких розкрито важливі аспекти даного розділу. Тут показана агротехнологічна ознака агрегатного складу продуктивного шару ґрунту, дана технолого-експлуатаційна характеристика технічних засобів та структури пошарового обробітку ґрунту під зернові культури, описано технологічний регламент формування структури продуктивного шару та параметри ротаційного сепаратора і показано екологічну, енергетичну і вартісну оцінку процесу формування продуктивного шару і використання ротаційного сепаратора.

Показником ефективності процесу формування агрегатного складу продуктивного шару ґрунту доцільно використовувати ймовірність руйнування грудок (їх кришення та розпушування) в результаті зустрічі з робочими органами машин-знарядь. Середнє значення імовірності руйнування грудок по всіх технічних засобах складає 0,521. Однак найбільш високі показники досягаються в результаті застосування агрегатів РВК-3,0, АГН-2,5 та катків ЗККШ-6. Найменші імовірності руйнування (0,297…0,316) встановленні з використанням культиватора КПС-4 з зубовими боронами. Бо культиваторні лапи, частково розпушуючи ґрунт, значну частку грудок вивертають на поверхню, при чому переважна їх частина залишається після проходу зубів борін. Тому давши агротехнологічну ознаку агрегатному складу продуктивного шару ґрунту , видно що на розміри оброблених грудок найбільше вплив має відстань між робочими органами. При використанні культиваторних лап на машині КПС-4,0 оснащенні великими зубовими боронами БЗТУ-1,0 не забезпечуються агротехнологічні вимоги щодо формування якості структури поверхневого шару ґрунту. Для її покращення між лапами культиватора та зубовими боронами необхідно розмістити ротаційний робочий орган, який повинен виконувати функції розпушення-сепарації частинок ґрунту на глибині 4…8см, і одночасно формувати ущільнене посівне ложе.

У другому пункті цього розділу дано технолого-експлуатаційну характеристику технічних засобів та структури пошарового обробітку ґрунту під зернові культури. Тому покращення водно фізичних властивостей ґрунту у зональних умовах під зернові культури шляхом пошарової зміни структури агрегатного складу у продуктивному шарі є важливим агротехнічним заходом. Структурні елементи процесу пошарового обробітку ґрунту, суміщення операцій кришення, розпушування, формування структури продуктивного шару мають суттєвий вплив на технологічні характеристики, водно-фізичні властивості його агрегатного складу.

Технологічний регламент формування структури продуктивного шару та параметри ротаційного сепаратора є третім не менш важливим питанням даного розділу. На основі виробничо-технологічної характеристики елементів процесу передпосівного обробітку ґрунту під ярі зернові культури встановлено, що в умовах Прикарпаття, на важких запливаючих ґрунтах для створення належних умов аерації у господарствах АТЗТ «Степан Мельничук» ТзоВ «Прут- Генетик», Коломийській дослідній станції використовують культиватори типу КПС-4,0 з важкими зубовими боронами. На полях, чистих від багаторічних бур’янів замість боронування і культивації застосовують комбінований обробіток ґрунту з використанням удосконалених агрегатів типу РВК-3,6(5,4), БДТ-7,0 з котком – подрібнювачем (табл. 3.2.), а також нових ґрунтообробних техзасобів типу АГ, МАГ, УДА виробництва Білоцерківського МАЗ, оснащених інтегральними дисками та планчасто-ножовим ротором. Це дозволяє зменшити кількість технологічних проходів МТА у 2-3 рази, знизити енергозатрати на 20-25%. У господарствах ЦНЗ Івано-Франківської області, на темно-сірих, ясно-сірих ґрунтах та опідзолених чорноземах реалізовано процес енергоощадного обробітку зябу за допомогою брусно-зубового вирівнювача – розпушувача нестандартного виробництва конструкції лабораторії механізації Коломийської дослідної станції, який містить двох трубчасті балки, сім важких зубових борін БЗТУ-1,0 і буксирний ланцюг.