Свойства почв в разнообразных природно-климатических зонах различны, поэтому необходимо использовать различные способы их обработки. В России наиболее часто используется вспашка лемешными плугами, которая включает в себя рыхление пахотного слоя, оборот пласта и заделку растительных остатков.
Основные виды вспашки:
а) С полным оборотом пласта; б) Со взмётом пласта; в) С помощью углоснима; г) Культурная; д) Двухъярусная; е) Ромбическая; ж) Безотвальная; з) Культурная с почвоуглубителем; и) Плугом с вырезными корпусами; к) Трёхъярусная; 1- Часть подзолистого слоя; 2-То же, смешиваемая с окультуренным слоем; 3 -Окультуренный слой до вспашки; 4 — Включения подзолистого слоя; 5 — Верхний окультуренный слой; 6 — Средний оподзоленный слой; 7 — Нижний иллювиальный слой.
Вспашка с полным оборотом пласта предназначается для максимального уничтожения растительного покрова путём его заделки на дно борозды. Полный оборот пласта достигается при использовании рабочих органов с винтовыми поверхностями при условии, что ширина пласта б≥2а (а-толщина пласта). Такой вид вспашки рекомендован для обработки целинных земель.
Взмёт пласта применяется для создания наибольшей поверхности пашни с целью обеспечения максимального воздействия на почву света, тепла, воздуха. Данный вид обработки получается при использовании винтовых рабочих поверхностей при условии в<2а. Взмёт пласта используется при обработке связанных задернённых почв. При этом виде вспашки образуются пустоты, которые нарушают водно-воздушный режим почвы и пашня получается гребнистой и в местах стыков пластов выступает незаделанная дернина. Чтобы устранить этот недостаток, используется такой вид пашни, как углосним. Он отрезает с полевой стороны пласта маленький трёхгранный почвенный пласт и сбрасывает его на дно борозды.
Культурную вспашку производят корпусами с культурными (цилиндроидальными) рабочими поверхностями и предплужниками при основной обработке лёгких старопахотных почв, которые не образуют пласта при взаимодействии с винтовыми рабочими поверхностями – они рассыпаются на структурные агрегаты. Предплужник отрезает от пласта четырёхгранный почвенный фрагмент в виде призмы и производит его сброс на дно борозды. Основной пласт почвы при этом гораздо сильнее крошится и, следовательно, полнее заделывает растительные остатки.
Ширина захвата предплужника составляет 2/3б (б – ширина захвата основного плужного корпуса). Если ширину его захвата увеличить до б, то получится двухъярусная вспашка, применяемая при обработке почвы на большую глубину (например, под хлопчатник, сахарную свёклу и др.).
При выполнении ромбической вспашки почва подрезается двумя лемехами: со стороны стенки и дна борозды. Поперечное сечение пласта при этом напоминает ромб. Такой вид вспашки позволяет получить открытую широкую борозду, в которой могут свободно перекатываться правые колёса трактора.
Безотвальная вспашка — разновидность глубокого рыхления, которое выполняется плужными корпусами без отвалов. В основную задачу безотвальной вспашки входит увеличение влагопроницаемости почвы в зонах недостаточного увлажнения, расположенных на склонах или подверженных риску ветровой эрозии.
Вспашка с почвоуглубителем применяется на дёрново-подзолистой почве с неглубоким расположением подзола, который только рыхлится почвоуглубителем. В процессе такой вспашки в подзолистом слое начинают протекать почвообразовательные процессы, которые через несколько лет позволят сделать его плодородным.
На дерново-подзолистых почвах применят также вспашку плугами с вырезными корпусами. Такая вспашка позволяет раскрошить подзолистый слой, частично перемешивая его с окультуренным слоем и оставляя на дне борозды. Почвообразовательный процесс, происходящий при этом, позволяет увеличить толщину окультуренного слоя пашни.
Трёхъярусная обработка применяется на солонцовых почвах для оборачивания и рыхления верхнего плодородного слоя, перемещения вниз солонцового слоя и замены его на нижний иллювиальный или карбонатный слой.
Классификация плугов. Лемешные плуги, применяемые для вспашки, классифицируются:
по виду тяги — конные, тракторные, канатной тяги;
по назначению — общего назначения, специальные;
по способу соединения с трактором — навесные и полунавесные, прицепные;
по типу основных рабочих органов (плужных корпусов) – одно-, двух-, трёх- и многокорпусные;
по характеру выполнения работы – плуги для гладкой и для свально-развальной вспашки.
Конструкция плугов. Наибольшее распространение получили плуги общего назначения. Конструктивные элементы плуга делятся на рабочие и вспомогательные элементы. К основным рабочим органам плуга относятся корпус, предплужник и нож; к вспомогательным: рама, опорное колесо и механизм его регулирования, а также навесное устройство. Все рабочие и вспомогательные органы плуга смонтированы на раме, которая состоит из продольных брусьев, балки жёсткости и поперечных распорок.
Плуг тракторный навесной пятикорпусной:
1 – Предплужник; 2 – Корпус; 3 – Угольник; 4 – Прицепка для бороны; 5 – Главная балка; 6 – Кронштейн крепления ножа; 7 – Дисковый нож; 8 – Опорное колесо; 9 – Навеска; 10 – Продольная балка; 11 – Поперечная балка; 12 – Кронштейн навески; 13 – Кронштейн предплужника.
Лемешно-отвальный плужный корпус:
I – Лемех; II – Полевая доска; III – Стойка; IV – Отвал; 1 – Носок лемеха; 2 – Лезвие; 3 – Пятка; 4, 6, 8 – Соответственно бороздной, верхний и полевой обрезы; 5 – Крыло; 7 – Грудь отвала.
Плуги общего назначения рассчитаны на глубину вспашки в диапазоне от 20 до 30 см. Отличие лемешных лущильников от плугов заключается в том, что ими можно производить обработку почвы на глубину до 16 см, также у них отсутствуют предплужники и ножи.
Плуг работает следующим образом. Предплужник срезает верхнюю (задернённую) часть пласта, затем переворачивает её и укладывает на дно открытой борозды. Основной корпус плуга отрезает пласт со стороны борозды, разрыхляет и в определённой мере оборачивает его своей рабочей поверхностью, а затем укладывает его на задернённую часть, которую ранее уложил предплужник. Для того чтобы образовывалась ровная стенка борозды, перед задним корпусом плуга устанавливают нож.
В состав корпуса плуга входят – стойка, лемех, отвал и полевая доска. Рабочую поверхность корпуса образуют лемех и отвал: со стороны поля она ограничена полевым обрезом, со стороны пашни бороздным обрезом, а сверху верхним обрезом. Качество и вид вспашки определяет геометрическая форма лемешно-отвальной поверхности корпуса. Лемех подрезает пласт снизу, приподнимает и направляет его на отвал. Отвал сдвигает поднятый лемехом пласт, крошит, переворачивает и сбрасывает его в борозду. Сбоку к нижней части корпуса прикреплена полевая доска. Она служит опорой для корпуса и предотвращает его смещение в сторону непаханого поля под действием сопротивления почвы.
Конструктивно корпуса плугов подразделяются на отвальные, безотвальные, дисковые, вырезные и комбинированные. В зависимости от типа лемешно-отвальной поверхности различают полувинтовые, винтовые и культурные корпуса.
Виды лемешно-отвальных плужных корпусов:
а) – Культурный; б) – Полувинтовой; в) – Винтовой; г) – Винтовой с углоснимом; д) – Для ромбической вспашки; е) – С почвоуглубителем; ж) – Вырезной; з) – Комбинированный; 1, 11, 15 – Соответственно нижний, боковой и верхний лемеха; 2 – Отвал; 3 – Стойка; 4 – Удлинительное перо; 5 – Полевая доска; 6 – Пятка полевой доски; 7, 9 – Соответственно дисковый и вертикальный (типа «акулий плавник») ножи; 8 – Углосним; 10 – Долото; 12 – Почвоуглубитель; 13 – Распорка; 14 – Щиток; 16 – Вал; 17 – Корпус ротора; 18 – Лопатки; 19 – Ротор.
Культурный корпус хорошо крошит, а также удовлетворительно оборачивает почвенный пласт, поэтому его используют вместе с предплужником при обработке старопахотных почв.
Полувинтовой корпус хорошо оборачивает, а также удовлетворительно крошит почвенный пласт, поэтому плуги с такими корпусами рекомендуется применять при обработке залежных и сильнозадернённых почв. Для полного оборота пласта полувинтовые отвалы зачастую снабжают удлинительным пером.
Винтовые корпуса отличаются большой оборачивающей способностью, поэтому они рекомендованы для перепашки многолетних трав и обработки целинных земель.
Конструкции специальных корпусов напрямую связаны со спецификой производимой вспашки. Так, для вспашки тяжёлых почв с интенсивным крошением пласта (например, под корнеклубнеплоды) используют плуги с комбинированными корпусами. Корпус такого типа, помимо укороченных отвала и лемеха, снабжён ротором в виде усечённого конуса, который обращён большим основанием вверх, с прикреплёнными к образующим лопатками. В процессе работы ротор, получающий привод от ВОМ (вал отбора мощности) трактора, ударами лопаток интенсивно крошит пласт, который поступает с отвала. Вследствие этого степень крошения почв возрастает на 10-20%, а тяговое сопротивление плуга уменьшается на 25-30%, тем не менее, общий расход энергии на вспашку увеличивается на 13-26%.
Лемех, в зависимости от геометрической формы, бывает трапецеидальный, долотообразный, зубчатый и с выдвижным долотом.
Виды лемехов:
а) – Трапецеидальный; б) – Долотообразный; в) – Зубчатый; г) – С выдвижным долотом; 1 – Пятка; 2 – Носок; 3 – Лезвие; 4 – Магазин; 5 – Зуб; 6 – Долото.
Трапецеидальный лемех прост в изготовлении и образует ровное дно борозды, но при этом хуже заглубляется и интенсивнее изнашивается. Вследствие этого его применяют при обработке лёгких старопахотных почв. Запас металла на тыльной стороне лемеха (магазин) используется для оттяжки лемеха в кузнице после изнашивания.
Долгооборотный лемех имеет удлинённый (в виде долота) носок, который отогнут вниз на 10 мм («забор» глубины) и в сторону поля на 5 мм («забор» ширины), вследствие чего он лучше заглубляется и устойчивее в работе. Используются такие лемеха при обработке тяжёлых почв.
Зубчатые лемеха и лемеха с выдвижным долотом применяют при обработке очень тяжёлых почв.
Чтобы увеличить срок службы, лемеха иногда выполняют самозатачивающимися (двухслойными). Верхний мягкий слой быстрее изнашивается, обнажая нижний слой, выполненный из высоколигированной стали либо сплава сормайта толщиной 1,7 мм, вследствие чего длительно сохраняется острота лезвия, а срок службы лемеха увеличивается в 10-12 раз.
Отвал является основным рабочим элементом плужного корпуса, по его геометрической форме определяют тип рабочей поверхности корпуса. Отвалы производят из мягкой либо трёхслойной стали. Их рабочая поверхность цементируется на глубину 1,5-2,2 мм, вследствие чего она становится твёрдой и износостойкой, а отвал – упругим и прочным. Грудь отвала изнашивается быстрее, чем крыло, поэтому для корпусов, которые работают на тяжёлых почвах, её делают сменной.
Полевую доску обычно закрепляют под углом 2-3 градуса к стенке и дну борозды. В многокорпусных плугах полевая доска заднего корпуса длиннее обычной, иногда её даже снабжают сменной пяткой, изготовленной из износостойкого отбеленного чугуна.
Стойка является несущим элементом корпуса. На неё монтируются все основные части. Различают низкие (на плугах с крючковатой рамой для обработки каменистых и иных почв) и высокие (на плугах общего назначения с плоской рамой) стойки.
Ножи отрезают пласт в вертикальной плоскости для получения ровной стенки борозды. Различают следующие виды ножей: дисковые – для плугов общего назначения; черенковые – для плантажных и лесных плугов; плоские с опорными лыжами – для кустарниково-болотных плугов.
Виды ножей:
а) – Дисковый; б) – Черенковый консольный; в) – Черенковый двухопорный; г) – Плоский с лыжами; 1) – Диск; 2) — Ступица; 3) – Вилка; 4) – Корончатая шайба; 5) – Внешняя накладка; 6) – Хомут; 7) – Коленчатая стойка; 8) – Подкладка; 9) – Рама плуга; 10) – Натяжной пруток; 11) – Плужный корпус; 12) – Долото; 13) – Щит; 14) – Лыжа.
Предплужник вырезает верхний слой почвы (толщина 8-12 см) который пронизан корнями и сбрасывает его на дно борозды, где он потом засыпается рыхлой почвой. Такие условия способствуют гибели в данном слое большинства личинок насекомых и семян сорняков, а разложение корней и растительных остатков приводит к накоплению перегноя.
Дополнительные рабочие органы плуга:
а) – Предплужник; б) – Углосним; в) – Почвоуглубитель; 1) – Лемех; 2) – Отвал; 3), 8) – Стойки соответственно предплужника и почвоуглубителя; 4) – Хомут; 5) – Накладка; 6) – Стопорный болт; 7) – Отвал углоснима; 9) – Кронштейн; 10) – Разрыхлительная лапа.
Предплужник состоит из лемеха и отвала культурного типа, которые болтами закреплены к стойке, фиксируемой хомутом к раме плуга впереди основного корпуса. Глубина хода предплужника регулируется перемещением стойки в вертикальной плоскости с учётом глубины хода основного корпуса. Ширина захвата предплужника не должна быть больше ширины открытой борозды, дабы избежать зависания пласта. В горизонтальной плоскости предплужники расставляют таким образом, чтобы между предплужником и впереди идущим корпусом свободно проходил пласт, а пласт, отваливаемый последующим корпусом, не задевал за предплужники.
Углосним монтируют вместо предплужника на корпусах, которые предназначены для обработки каменистых почв. Он представляет собой небольшой отвал, который фиксируется кронштейном к раме плуга либо стойке корпуса. Углосним срезает и сбрасывает на дно борозды только часть пласта, когда тот находится в приподнятом положении.
Почвоуглубитель предназначен для рыхления пахотного слоя без его выноса.