Для чего используют плуг
Для чего используют плуг
Плуг — сельскохозяйственное орудие для основной обработки почвы. Плугами также называются устройства для работы под водой, для прокладки кабелей, для подготовки земной поверхности перед звуковым зондированием и гидролокацией бокового обзора при поиске нефти. Первоначально плуги тащили на себе сами люди, затем волы, а ещё позже — лошади. В настоящее время в промышленно развитых странах плуг тянет за собой трактор.
Основная задача плуга — перевернуть верхний слой земли. Вспахивание уменьшает количество сорняков, делает почву более мягкой и податливой, облегчает дальнейший посев.
Содержание
История плуга
Доиндустриальная эпоха
Когда появилось сельское хозяйство, земля обрабатывалась вручную либо с помощью мотыг на мягких плодородных почвах, например на берегах Нила, где ежегодные приливы омолаживали почву и облегчали её обработку. Чтобы регулярно выращивать зерновые культуры в менее плодородных областях, более низкий слой почвы с питательными веществами требовалось поднять на поверхность.
Приручение волов в Месопотамии, произошедшее, возможно, уже в VI тысячелетии до нашей эры, дало человечеству достаточную тяговую силу, необходимую для развития орудий для вспашки. Самые первые плуги имели очень простое строение и представляли собой раму (дышло), держащую в себе вертикально закреплённый кусок дерева (лемех), который волочили сквозь верхний слой почвы. Как лемех, так и дышло выделывались из одного куска дерева, о чём свидетельствует, например, сиракузская бронзовая монета. [1]
Древние формы плуга известны нам по вавилонским и древнеегипетским изображениям, наскальным рисункам в Северной Италии и Южной Швеции (относящимся ко 2-му тысячелетию до н. э.), а также по находкам древних плугов в торфяниках на территории Польши. Ранее I тыс. до н. э. плуг был известен в Китае.
В самом начале отвалы делались из дерева в виде продолговатого четырёхугольника. Спереди их прикрепляли к стойке, а позади к подошве и к одной из рукояток плуга посредством деревянной или железной связи. Так как к дереву земля налипает сильнее, нежели к металлу, то впоследствии стали делать отвалы из чугуна или железа и давать им форму местами вогнутую, местами выпуклую, так что отвал представлял собой изогнутую винтообразную поверхность. [1]
Первым коммерчески успешным плугом с использованием железных частей следует считать «Роттерхамский плуг», разработанный Джозефом Фольямбе (Joseph Foljambe) в 1730 году в Ротерхаме, Англии. Он был прочным, лёгким, и созданным по математическим расчётам шотландского конструктора Джеймса Смола (James Small). Плуг позволял срезать, поднимать и переворачивать слой земли.
Индустриальная революция
Стальные плуги появились во времена промышленной революции. Они были легче и прочнее тех, что изготовлялись из железа или дерева. Первый стальной плуг изобрёл американский кузнец Джон Дир (John Deere) в 1830-х годах. К тому времени дышло, крепившееся к упряжи животных, было приспособлено так, что колесо в передней части плуга катилось по земле. Первые стальные плуги управлялись пешим человеком. Управляющий шёл вслед за плугом, держась за две рукоятки, и регулировал направление и глубину борозды. Он также часто руководил движением животных, тянущих за собой плуг. Позже появились плуги, где управляющий уже сидел на специальном сидение на колёсах, а плуг имел несколько лемехов.
Одна лошадь как правило может тянуть только плуг для одной борозды на чистой и мягкой почве. Для обработки более тяжёлых почв требовалось две лошади, одна из которых шла по борозде, а другая по необработанной земле. Для плугов, делающих две и более борозд, одна или несколько лошадей должны идти по свободной, невспаханной земле, и даже это даётся им с трудом. Обычно таким лошадям дают десятиминутный отдых каждые полчаса.
С появлением парового трактора стало возможно использовать его для вспашки. В Европе уравновешенные плуги на колёсах тянулись проволочными канатами (в качестве средства передачи), управляемых парой паровых двигателей английского инженера Джона Фоулера (John Fowler). В Америке твёрдая почва равнин позволила прямое использование больших паровых двигателей в качестве тяговой силы. Часто бывало, что до десяти паровых машин тянули один большой плуг, что позволяло вспахать сотни акров земли за день. Только паровые машины могли двигать такие большие плуги. Когда появились бензиновые двигатели, они не имели достаточной мощности сравнимой с паровой тягой.
В Австралии в 1870-е годы был изобретён специальный плуг для распашки земель под виноградники, названный «Стамп Джамп». Его устройство позволяло плужному лемеху самому перепрыгивать через шишковатые и очень длинные, выступающие на поверхность корни эвкалиптов. С помощью такого плуга первые поселенцы в долине МакЛарен обрабатывали все самые старые виноградники в регионе. [3]
Более простая система, созданная позже, использует вогнутый диск (или два), установленный под большим углом к направлению движения. Вогнутая поверхность удерживает диск в земле, если под него не попадает что-либо твёрдое. Когда плуг натыкается на корень дерева или камень, лемех плуга подпрыгивает, что позволяло избежать поломки плуга и продолжить вспашку.
Современный плуг
Традиционные плуги могут переворачивать землю только в одном направлении, указываемым отвалом лемеха. В результате действия плуга образуются гребни вспаханной земли между бороздами, похожие на грядки. Этот эффект наблюдается и на некоторых полях, обрабатывавшихся в древние времена.
Оборотный плуг подсоединяется к трактору с помощью трехточечной навески. Обычные плуги имеют от 2 до 5 отвалов, но полу-закреплённые плуги, поднятие которых поддерживается колесом с диаметром в половину длины плуга, могут иметь до 18 отвалов. Гидравлическая система трактора используется для поднятия и переворота плуга, а также для регулирования ширины и глубины борозды. Тракторист всё ещё должен регулировать сцепление плуга, так чтобы он шёл под нужным углом. На современных тракторах глубина и угол вспашки устанавливаются автоматически.
Цель вспашки состоит в перемешке слоёв земли, обогащении её кислородом, избавление от сорняков и некоторых бактерий. Закопанные сорняки разлагаются в земле и служат в качестве компоста.
Эрозия почвы
Одним из негативных последствий вспашки является эрозия почвы. Под действием воды и ветра земля перемещается, и использование плуга способствует этому процессу. В результате неконтролируемого использования сельскохозяйственных процедур на США в 1930-е годы обрушилась волна пыльных бурь.
Детали плуга
Ручной плуг XIX века
Разновидности плуга на территории России XIII—XX вв
В духовной культуре
В религии и мифологии
У многих индоевропейских народов известен архаичный ритуал опахивания. Он основывается на ассоциации борозды, проведённой плугом, с границей, отделяющей сакральное, «окультуренное» пространство от хаоса окружающей среды.
Сразу два мифоритуальных аспекта плуга отразились в образе индуистской богини Ситы. Согласно «Рамаяне», она родилась из борозды, которую провёл плугом её отец Джанака, опахивая место для жертвоприношения. Даже имя (др.-инд. Sītā ) переводится как «борозда». С другой стороны, рождение Ситы и её упоминания в Ведах говорят о связи этой богини с плодородием и Матерью-Землёй, при том что плуг обладает фаллической символикой.
В геральдике
Плуг используется как эмблема земледелия и как символ новой жизни. В первые годы существования Советской России плуг употреблялся как эмблема трудового крестьянства и одно время изображался с молотом, пока его в этом качестве не вытеснил серп. Плуг также был изображён на советских монетах достоинством в 1 рубль и полтинник в 1920-е годы; силуэт плуга также изображался на ордене Красного Знамени и на медалях в некоторых странах Восточной Европы (например, в Чехословакии в 1948—1989 гг.).
В музыке
В 1991 году группа «Сектор Газа» записала песню «Плуги-вуги».
Сельскохозяйственные и мелиоративные машины
Плуги
Классификация плугов
В основе принципа работы ротационных плугов лежит технология вспашки почвы с применением рабочих органов, совершающих сложные вращательно-поступательные движения. Ротационные плуги в настоящее время применяются редко, поскольку имеют сложную конструкцию, и, как следствие, недостаточную надежность, долговечность и высокую цену. Тем не менее, высокое качество обработки почвы этими плугами позволяет причислить их к перспективным почвообрабатывающим орудиям ближайшего будущего.
В комбинированных плугах применяют сочетание рабочих органов разных типов плугов (например, лемешных и дисковых, лемешных и чизельных и т. п.), что позволяет расширить диапазон их применения.
Лемешные плуги, применяемые для вспашки, классифицируются:
Конструкция плугов
Наибольшее распространение получили плуги общего назначения. Конструктивные элементы плуга делятся на рабочие и вспомогательные.
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.
Гладкую вспашку можно выполнять плугами, которые способны производить полный (на угол 180 градусов) оборот пласта в собственной борозде. Существуют конструкции таких плугов с несимметричным и симметричным расположением рабочих органов, характеризуемые фронтальным расположением рабочих органов, поэтому длина их не зависит от ширины захвата.
Фронтальные плуги могут состоять из одного или нескольких технологических модулей (секций), каждый из которых способен работать самостоятельно. Основные рабочие органы каждого модуля представляют собой зеркальное отображение органов другого модуля.
В отличие от рабочих органов оборотных плугов, функционирующих попеременно, все рабочие органы модуля фронтального плуга работают одновременно. Ширина захвата фронтального плуга может быть равна ширине захвата одного или нескольких модулей в зависимости от типа и тяговых возможностей трактора.
Элементы конструкции плуга
Конструктивно корпуса плугов подразделяются на отвальные, безотвальные, дисковые, вырезные и комбинированные. В зависимости от типа лемешно-отвальной поверхности различают полувинтовые, винтовые и культурные корпуса.
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.
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.
Долотообразный 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.
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 высоколегированной стали либо сплава сормайта толщиной 1,7 мм, вследствие чего длительно сохраняется острота лезвия, а срок службы лемеха увеличивается в 10-12 раз.
Рабочую поверхность отвала полируют, что снижает силу трения почвы и облегчает скольжение пласта. Рабочая поверхность должна быть без вмятин, заусенцев, трещин, коррозийных участков, поскольку такое место может стать очагом залипания, нарушит процесс вспашки, увеличит тяговое сопротивление плуга.
Лемех и отвал крепят к стойке болтами с потайными головками, которые не должны выступать над поверхностью. Утопание головок допускается до 1 мм. Отвал должен плотно прилегать к лемеху по линии стыка и не выступать над поверхностью лемеха. Допускается местный зазор между ними не более 1 мм, а выступание лемеха над отвалом на 2 мм.
Полевая доска обычно закрепляется 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.
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 используют вместо предплужника на корпусах, предназначенных для обработки каменистых почв. Он представляет собой небольшой отвал, прикрепляемый кронштейном к стойке корпуса или к раме плуга. Углосним срезает и сбрасывает на дно борозды только часть пласта, когда тот находится в приподнятом положении.
Почвоуглубитель предназначен для рыхления подпахотного слоя без его выноса его на поверхность.
Плуг: схема, устройство, назначение и правильное использование
Плуг — сельскохозяйственная машина, предназначенная для вспашки (основного вида обработки почвы). Во время пахоты рабочие органы плуга крошат пласты почвы, оборачивают их и сваливают на дно образованной борозды. При этом все остатки жнивья и сорняки заделываются глубоко в почву. Вспашка осуществляется на заданную глубину (от 18 до 35 см) в определенные агротехнические сроки.
Классификация плугов
Классификация пахотных агрегатов осуществляется по следующим признакам:
Общее устройство (схема) лемешного плуга
Рабочие органы
Нож служит для разрезания вертикального пласта почвы, облегчения вхождения корпуса в землю. Он способствует выравниванию стенки борозды. На пахотных агрегатах общего назначения установлены ножи дискового типа. Специальные плуги, используемые для обработки тяжелых почв, оснащаются ножами черенкового типа.
Основной корпус плуга предназначен для снятия почвенного слоя, крошения его, оборачивания и укладывания на дно борозды. В его устройство входит лемех, отвал и полевая доска, закрепленные на стойке. Лемех подрезает слой почвы. На плугах могут быть установлены лепеха трапецеидальной формы, долотообразные, вырезные, со щекой или выдвижным долотом. Отвал оборачивает разрезанный слой и отваливает его на дно образованной борозды. По типу отвалу корпуса делятся на:
Полевая доска обеспечивает ровность хода корпуса плуга, препятствуя его развороту под реакцией почвы. Стойка корпуса может быть низкой (для обработки тяжелых, заброшенных почв) и высокой (для мягких, окультуренных почв). Их изготавливают методом штамповки. На каждой стойке предусмотрено специальное седло для крепления корпуса.
Предплужник предназначен для подрезания и измельчения верхнего слоя почвы. Он устроен аналогично основному корпусу, но имеет меньшие размеры. Его ширина захвата на одну треть меньше аналогичного показателя основного корпуса.
Вспомогательные части
В зависимости от вида соединения пахотного агрегата с трактором вспомогательные части имеют ряд отличительных особенностей.
Соединение с трактором
Для присоединения прицепного плуга на тракторе имеется специальная серьга, к которой крепится сцепное устройство пахотного агрегата. Навесные и полунавесные пахотные агрегаты соединяются с трактором посредством автосцепки, состоящей из рамки и замка. Замок, выполненный из двух наклоненных под углом 65° друг к другу швеллеров, надежно зафиксирован болтом на приваренном к раме плуга раскосе. Рамка посредством пальца фиксируется к нижним рычагам механизма тракторной навески и с помощью щеки к верхней тяге.Замок и рамка поддерживаются специальной собачкой, соединенной тросом с кабиной. Это позволяет отцеплять плуг, не покидая кабины. Соединение навесных плугов с трактором обычно осуществляется по двухточечной схеме. Полунавесные, широкозахватные многокорпусные плуги навешиваются по трехточечной схеме.
Особенности устройства плугов специального назначения
Плуги специального назначения оснащаются рабочими органами особой конструкции, позволяющие выполнять обработку почвы в специфических условиях.
Устройство плуга, рабочие органы, схема
Плуги относятся к сельскохозяйственному оборудованию, без которого сложно представить механизированную обработку полей. От качества, надежности и правильной конструкции плуга во многом зависит будущий урожай.
Классификация плугов
В сельском хозяйстве используется несколько типов плугов. На категории их делят по нескольким факторам.
Функциональное предназначение
Тип соединения с ведущим трактором
Механизм сцепления с трактором может быть:
Число корпусов
По количеству корпусов плуга бывают:
Технология вспахивания
Может применяться одна из двух технологий вспахивания:
По типу отвала
В зависимости от конструкции используемого отвала плуга, его корпус бывает:
Общее устройство плуга
Плуг для вспахивания земли состоит из рабочих органов и вспомогательных элементов. Рабочие органы плуга и дополнительные элементы крепятся на общей раме. К вспомогательным элементам относятся:
К рабочим органам плуга относятся:
Нож используется для разрезания верхнего пласта земли, чтобы облегчить вхождение корпуса плуга во вспахиваемую почву. Наличие ножа плуга способствует выравниванию стенок формируемых борозд. На плугах общего назначения используются дисковые ножи, а на плугах специального предназначения устанавливают ножи черенкового типа.
Предплужник имеет схожую конструкцию, что и основной корпус, но он гораздо меньше по размерам. Ширина захвата предплужника на 1/3 меньше величины захвата для основного корпуса. Посредством предплужника выполняется подрезание и последующее измельчение приповерхностного слоя грунта.
Схема плуга
Часто в составе плугов используется гидропневматический предохранитель. Эта часть плуга нужна для того, чтобы безопасно вспахивать старопахотную почву, засоренную камнями и корнями деревьев, которые могут частично выступать над поверхностью земли или быть полностью скрытыми в грунтовой почве. Основными деталями предохранителя являются: гидравлический цилиндр, пневматический гидроаккумулятор со штуцером и поршнем, маслопроводы, манометр и кран.
Корпус
Основной корпус плуга позволяет срезать почвенный слой, крошить его, переворачивать и укладывать на дно борозды. Корпус лемешного плуга состоит из:
Каждый из корпусов плуга управляется посредством шарнирной опоры и грядиля. Чтобы улучшить переворачивание и дробление земного пласта на корпусе предусмотрено перо, долото и углосним.
Лемех
Лемех плуга обеспечивает подрезание слоя разрабатываемой почвы. На плугах используются лемеха различных форм: трапецеидальные, вырезные, долотообразные, со щекой, с выдвижным долотом.
С помощью трапецеидальных лемехов образуется ровное дно борозды. Этот тип лемехов используется в составе однокорпусных плугов и на предплужниках.
Для долотообразных лемехов характерно наличие удлиненного долота (носка), который отогнут вниз от линии режущего лезвия на величину 1 см. Лемеха этого типа хорошо углубляются в грунты, рекомендуется применять их на тяжелых грунтах. Долотообразные лемеха опрощают их обработку, обеспечивая стабильную глубину вспахивания.
Лемех треугольной формы используют в составе плугов специального назначения, картофелекопалок и других сельскохозяйственных машин, используемых для обработки грунта. Треугольная форма позволяет создавать увеличенное давление на отрезаемый пласт грунта.
Лемеха вырезного типа используются в составе почвоуглубительных корпусов.
Отвал
Отвал плуга выполняет отрезание пласта грунта от стенки борозды, переворачивает его и отваливает пласт на дно формируемой борозды. Передняя часть отвала – это его грудь, а задняя – крыло. Грудь изнашивается более интенсивно, поэтому у плугов, которые применяются для вспахивания тяжелых грунтов, отвал имеет съемную грудь. На крыло воздействует постоянный изгибающий момент, что может вызывать его деформации и последующую поломку.
Отвал и лемех крепятся к плужной стойке болтами с потайной головкой, не выступающей над поверхностью. При креплении важно, чтобы отвал плотно прилегал к лемеху по их линии стыка и не выступал над поверхностью лемеха.
Полевая доска
Полевая доска – это рабочая часть плуга, обеспечивающая плавность и ровность хода корпуса плуга, исключая его разворот вследствие сопротивления вспахиваемой почвы. Наличие полевой доски защищает стойку от чрезмерного истирания, разгружает ее от изгибающего момента, который возникает вследствие бокового давления со стороны пласта грунта. С помощью полевой доски корпус плуга опирается на стенки борозды. Часто полевая доска конструктивно реализована так, чтобы ее можно было переустанавливать, повернув на 180°. После износа доску можно устанавливать хвостовиком вперед, позволяя ее дальнейшее применение.
На плугах могут использоваться два вида стоек:
Для их производства используется метод штамповки. Каждая из стоек имеет соответствующее седло для монтажа корпуса.