DOI: https://doi.org/10.32515/2409-9392.2018.31.10-20

Assessment of Energy Intensity of Deep Cultivation of Soil by Combined Chisel Deep Tillers

Sergiy Leshchenko, Vasyl Salo, Dmytro Petrenko

About the Authors

Sergiy Leshchenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, E-mail: serafsgm@ukr.net

Vasyl Salo, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, E-mail: salovm@ukr.net

Dmytro Petrenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, E-mail: petrenko.dimitriy@gmail.com

Abstract

The work presents the assessment of energy intensity of the basic soil cultivation with combined chisel deep tillers. It is proved that despite a significant amount of research in the sphere of reducing energy consumption for basic soil cultivation, the issue remains relevant, and taking into account the necessity to apply soil protection technologies, the optimization of energy consumption in the process of subsoil tillage with combined chisel deep tillers becomes most significant. At the stage of the analysis of the conducted studies it has been confirmed that the most effective indicator of the assessment of energy expenditure for soil cultivation is the consumption of fuel, and the change in the geometrical parameters of the working parts is inevitably connected with the dilemma "traction resistance - quality of cultivation". It is clear that reducing traction resistance, as a rule, leads to the deterioration in the quality of soil cultivation and vice versa. Therefore, when designing soil cultivating machines it is necessary to clearly define their principal characteristics. As a result of the conducted research the possibility of reduction of energy consumption for the basic tillage with the application of combined chisel deep tillers with additional deformers is proved. This happens under the condition of effective aggregation with energy means. Based on the results of practical use of such units, recommendations for their further use and improvement were developed. Chisel tillers CHN of domestic production, working bodies of which have chisel paws with flat wings and teeth and dual gears, while working on complicated soils of central Ukraine with an average fuel consumption of about 18 l/ha, at a depth of 35 cm or more ensure the qualitative index of soil crush is 70 ... 75%.

Keywords

energy intensity of soil tillage, combined chisel deep tiller, fuel consumption, traction resistance, soil protection technologies

Full Text:

PDF

References

Pashhenko, V.F., Kornienko, S.I. & Gusarenko, N.P. (2013). Teorija vozdejstvija rabochih organov orudij na pochvu [Theory of impact of the working bodies of guns on the soil]. Har'kov : HNAU.

Semihnenko, P.G. (1972). Vozdelyvanie propashnyh kul'tur s minimal'nym chislom oborotov [Cultivation of row crops with a minimum number of revolutions]. Vestnik sel'skohozjajstvennoj nauki – Herald of Agricultural Science, 2, 31-36.

Salo, V.M., Leschenko, S.M., Luzan, P.H., Machok, Yu.V. & Bohatyr'ov, D.V. (2016). Mashyny dlia obrobitku gruntu ta vnesennia dobryv [Machines for soil tillage and fertilization]. Kharkiv: Machulin.

Salo, V.M., Bohatyr'ov, D.V., Leschenko, S.M. & Savyts'kyj, M.I. (2014). Vitchyzniane tekhnichne zabezpechennia suchasnykh protsesiv u roslynnytstvi [Domestic engineering support of modern processes in plant growing]. Tekhnika i tekhnolohii APK – Engineering and technology APC, 10 (61), 16-19.

Panov, I.M. & Vetohin, V.I. (2008). Fizicheskie osnovy mehaniki pochv [Physical bases of soil mechanics]. Kiev: Feniks.

Salo, V.M., Leschenko, S.M., Pashyns'kyj, V.A. & Yarovykh, R.V. (2015). Analiz protsesiv chyzeliuvannia gruntiv z zastosuvanniam riznykh kombinatsij robochykh orhaniv [The analysis of the processes of soil chiseling with the application of various combinations of working parts]. Zaghaljnoderzhavnyj mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Konstrujuvannja, vyrobnyctvo ta ekspluatacija siljsjkoghospodarsjkykh mashyn – National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machines, Vol. 45, part.1, 126-132.

Borisenko, I.B. (2006). Sovershenstvovanie resursosberegajushhih i pochvozashhitnyh tehnologij i tehnicheskih sredstv obrabotki pochvy v ostrozasushlivyh uslovijah nizhnego Povolzh'ja [Improvement of resource-saving and soil-protective technologies and technical means of tillage in the harsh conditions of the lower Volga region]. Doctor’s thesis. Volgograd.

Drozdov, S.N., Ashirov, I.Z., Sorokin, A.A. & Nabokina, O.Ja. (2013). Ispol'zovanie vynuzhdennyh kolebanij dlja snizhenija tjagovogo soprotivlenija pochvoobrabatyvajushhih mashin [The use of forced vibrations to reduce traction resistance of tillage machines]. Izvestija OGAU – News OSAU, 1, 46-48.

Rudenko, N.E. (2005). Mehanizacija obrabotki pochvy: Uchebnoe posobie [Mechanisation of Soil treatment]. Stavropol': Izd-vo StGAU «AGRUS».

Bozhko, I.V. & Parhomenko, G.G. (2014). Osobennosti bezotval'noj poslojnoj obrabotki pochvy v zasushlivyh uslovijah [Features of the soilless layered tillage in arid conditions]. Agrotehnika i jenergoobespechenie: Nauchno-prakticheskij zhurnal – Agrotechnology and energy supply: Scientific and practical journal, 1(1), 25-30.

Sysolin, P.V., Salo, V.M. & Kropivnyj, V.M. (2001). Agricultural machines: theoretical foundations, design, design. M.I. Chornovola (Ed.). Kyiv: Urozhaj.

Leschenko, S.M. & Salo, V.M. (2013). Tekhnichne zabezpechennia zberezhennia rodiuchosti gruntiv v systemi resursozberihaiuchykh tekhnolohij [The technical providing maintainance of fertility soils is in the system of keepings technologies]. Zaghaljnoderzhavnyj mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Konstrujuvannja, vyrobnyctvo ta ekspluatacija siljsjkoghospodarsjkykh mashyn – National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machines, Vol. 43, part.1, 96-102.

Leshhenko, S., Salo, V. & Vasil'kovskij, A. (2014). Sostojanie voprosa i perspektiva intensifikacii raboty chizel'nyh orudij s cel'ju sohranenija estestvennogo plodorodija [The state of the issue and the prospect of intensifying the work of chisel tools in order to preserve natural fertility]. MOTROL. Commission of motorization and energetics in agriculture. An international journal on operation of farm and agri-food industry machinery, Vol. 16, 2, 195–201.

Leschenko, S., Salo, V. & Petrenko, D. (2014). Experimental estimate of the efficiency of basic tilling by chisel equipment in the conditions of soil [Experimental Estimate of the Efficiency of Basic Tilling by Chisel Equipment in the Conditions of Soil Compaction]. Zaghaljnoderzhavnyj mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Konstrujuvannja, vyrobnyctvo ta ekspluatacija siljsjkoghospodarsjkykh mashyn – National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machines, Vol.44 – С. 237-243.

Leschenko, S.M., Salo, V.M. & Petrenko, D.I. (2015). Eksperymental'na otsinka iakosti roboty kombinovanoho chyzelia z dodatkovymy horyzontal'nymy ta vertykal'nymy deformatoramy [Experimental performance evaluation chisel combinedwith extra horizontal and vertical warp]. Visnyk Kharkivs'koho natsional'noho tekhnichnoho universytetu im. P. Vasylenka – Bulletin of Kharkiv National Technical University of Agriculture. Petro Vasilenko, Vol. 156, 25–34.

Leschenko, S.M., Salo, V.M., Petrenko, D.I. & Lisovyj, I.O. (2016). Vplyv konstruktyvnykh parametriv chyzel'noi lapy glybokorozpushuvacha na deformatsiiu gruntu [Influence of structural parameters of the chisel kneecap on the deformation of the soil]. Visnyk Ukrains'koho viddilennia Mizhnarodnoi akademii ahrarnoi osvity – Bulletin of the Ukrainian Branch of the International Academy of Agrarian Education, Vol. 4, 115-124.

Salo, V. & Leschenko, S. (2015). Tekhnichne zabezpechennia protsesiv hlybokoho rozpushuvannia gruntu [Technical maintenance of processes of deep loosening soil]. Propozytsiia: ukrains'kyj zhurnal z pytan' ahrobiznesu. Informatsijnyj schomisiachnyk – Suggestion: Ukrainian magazine on agribusiness. Information Monthly, 10, 122-124.

Leschenko, S.M. & Salo, V.M. (2015). Obgruntuvannia dotsil'nosti provedennia hlybokoho chyzel'noho rykhlennia na pereuschil'nenykh ta erozijno-nebezpechnykh gruntakh [Justification feasibility of deep loosening on chisel compaction and erosion-hazardous soils]. Zbirnyk naukovykh prats' Kirovohrads'koho natsional'noho tekhnichnoho universytetu. Tekhnika v sil's'kohospodars'komu vyrobnytstvi, haluzeve mashynobuduvannia, avtomatyzatsiia – Collected Works of Kirovohrad National Technical University. Machinery in agricultural production, industry machine building, automation, Vol. 28, 181-186.

Vasylkovska, K.V., Leshchenko, S.M., Vasylkovskyi, O.M. & Petrenko, D.I. (2016). Improvement of equipment for basic tillage and sowing as initial stage of harvest forecasting. INMATEH-Agricultural Engineering, Vol.50, 3, 13-20.

Leschenko, S.M. & Salo, V.M. (2016). Shliakhy pidvyschennia efektyvnosti roboty kombinovanykh chyzel'nykh gruntoobrobnykh znariad' z dodatkovymy deformatoramy [Ways to increase the efficiency of combined chisel soil cultivating tools with additional deformers]. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia sil's'koho hospodarstva: zahal'noderzhavnyj zbirnyk – Mechanization and electrification of agriculture: national collection, Vol. 4 (103), 31-37.

Salo, V.M., Leschenko, S.M. & Shevchenko, O.I. (2017). Nova konstruktsiia chyzel'noho hlybokorozpushuvacha-udobriuvacha [New design of chisel deep-spreader-fertilizer]. Sil's'kohospodars'ki mashyny: Zb. nauk .st. – Agricultural machines: Collection of scientific articles, Vol. 36, 150-157.

GOST Style Citations

  1. Пащенко В.Ф. Теория воздействия рабочих органов орудий на почву [Текст]: Монография / В.Ф. Пащенко, С.И. Корниенко, Н.П. Гусаренко. – Харьков : ХНАУ, 2013. – 90 с.
  2. Семихненко П.Г. Возделывание пропашных культур с минимальным числом оборотов [Текст] / П.Г. Семихненко // Вестник сельскохозяйственной науки. – 1972. – № 2. – С. 31-36.
  3. Машини для обробітку ґрунту та внесення добрив. Навчальний посібик для студентів агротехнічних спеціальностей [Текст] / В.М. Сало, С.М. Лещенко, П.Г. Лузан, Ю.В. Мачок, Д.В. Богатирьов – Х.: Мачулін, 2016. – 244 с.
  4. Сало В.М. Вітчизняне технічне забезпечення сучасних процесів у рослинництві [Текст] / В.М. Сало, Д.В. Богатирьов, С.М. Лещенко, М.І. Савицький // Техніка і технології АПК – Дослідницьке: УКРНДІПВТ ім. Л. Погорілого, 2014 – № 10 (61) – С. 16-19.
  5. Панов И.М. Физические основы механики почв [Текст] : Монография / И.М. Панов, В.И. Ветохин – К.: Феникс, 2008. – 266 с.
  6. Сало В.М. Аналіз процесів чизелювання ґрунтів з застосуванням різних комбінацій робочих органів [Текст] / В.М. Сало, С.М. Лещенко, В.А. Пашинський, Р.В. Ярових // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. – Кіровоград, 2015. – Вип. 45, Ч.1 – С. 126-132.
  7. Борисенко И.Б. Совершенствование ресурсосберегающих и почвозащитных технологий и технических средств обработки почвы в острозасушливых условиях нижнего Поволжья [Текст] : дис…доктора техн. наук: 05.20.01 / Борисенко Иван Борисович. – Волгоград, 2006. – 402 с.
  8. Дроздов С.Н. Использование вынужденных колебаний для снижения тягового сопротивления почвообрабатывающих машин [Текст] / С.Н. Дроздов, И.З. Аширов, А.А. Сорокин, О.Я. Набокина // Известия ОГАУ. – 2013. - №1. – С. 46-48.
  9. Руденко Н.Е. Механизация обработки почвы: Учебное пособие [Текст] / Н.Е. Руденко – Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС». – 2005. – 112 с.
  10. Божко, И.В. Особенности безотвальной послойной обработки почвы в засушливых условиях [Текст] / И.В. Божко, Г.Г. Пархоменко // Агротехника и энергообеспечение: Научно-практический журнал – Орел. – 2014. – № 1(1). – С. 25 – 30.
  11. Сисолін П.В. Сільськогосподарські машини : теоретичні основи, конструкція, проектування [Текст] : підруч. для студ. вищ. навч. закл. із спец. «Машини та обладнання с.-г. вир-ва». Кн. 1: Машини для рільництва./ За ред. М.І. Чорновола / П.В. Сисолін, В.М. Сало, В.М. Кропівний. – К.: Урожай, 2001. – 384 с.
  12. Лещенко С.М. Технічне забезпечення збереження родючості ґрунтів в системі ресурсозберігаючих технологій [Текст] / С.М. Лещенко, В.М. Сало // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. – Кіровоград, 2013. – Вип. 43, ч.1 – С. 96-102.
  13. Лещенко С. Состояние вопроса и перспектива интенсификации работы чизельных орудий с целью сохранения естественного плодородия [Текст] / С. Лещенко, В. Сало, А. Васильковский // MOTROL. Commission of motorization and energetics in agriculture. An international journal on operation of farm and agri-food industry machinery. Vol. 16 - №2, Lublin – Rzeszów: Polish Academy of Sciences, 2014. – Р. 195–201.
  14. Leschenko S. Experimental estimate of the efficiency of basic tilling by chisel equipment in the conditions of soil [Теxt]/ S. Leschenko, V. Salo, D. Petrenko // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. – Кіровоград, 2014. – Вип. 44 – С. 237-243.
  15. Лещенко С.М. Експериментальна оцінка якості роботи комбінованого чизеля з додатковими горизонтальними та вертикальними деформаторами [Текст] / С.М. Лещенко, В.М. Сало, Д.І. Петренко // Вісник Харківського національного технічного університету ім. П. Василенка. – Харків, 2015. – Вип. 156 – С. 25–34.
  16. Лещенко С.М. Вплив конструктивних параметрів чизельної лапи ґлибокорозпушувача на деформацію ґрунту [Текст] / С.М. Лещенко, В.М. Сало, Д.І. Петренко, І.О. Лісовий // Вісник Українського відділення Міжнародної академії аграрної освіти – Вип. 4. – Херсон: ОЛДІ-ПЛЮС, 2016. – С. 115-124.
  17. Сало В. Технічне забезпечення процесів глибокого розпушування ґрунту [Текст] / В. Сало, С. Лещенко // Пропозиція: український журнал з питань агробізнесу. Інформаційний щомісячник. – 2015. – № 10. – С.122-124.
  18. Лещенко С.М. Обґрунтування доцільності проведення глибокого чизельного рихлення на переущільнених та ерозійно-небезпечних ґрунтах [Текст] / С.М. Лещенко, В.М. Сало // Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. Вип. 28. – Кіровоград: КНТУ, 2015 р. – С. 181-186.
  19. Vasylkovska K.V. Improvement of equipment for basic tillage and sowing as initial stage of harvest forecasting [Теxt]/ Vasylkovska K.V.; Leshchenko S.M.; Vasylkovskyi O.M.; Petrenko D.I. // INMATEH-Agricultural Engineering. –Vol.50 No.3, 2016 – P.13-20 ref.18.
  20. Лещенко С. М. Шляхи підвищення ефективності роботи комбінованих чизельних ґрунтообробних знарядь з додатковими деформаторами [Текст] / С.М. Лещенко, В.М. Сало // Механізація та електрифікація сільського господарства: [загальнодержавний збірник]. – 2016. – Вип. №4 (103) / [ННЦ «ІМЕСГ»]. – Глеваха, 2016. – С. 31-37.
  21. Сало В.М. Нова конструкція чизельного глибокорозпушувача-удобрювача [Текст] / С.М. Лещенко, В.М. Сало, О.І. Шевченко // Сільськогосподарські машини: Зб. наук .ст. – Вип. 36. – Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛНТУ, 2017. – С. 150-157.
Copyright (c) 2018 Sergiy Leshchenko, Vasyl Salo, Dmytro Petrenko