Обработка почвы

Самодельный плуг

Некоторые самодельщики пытаются сделать плуг своими руками, копируя его с тракторного или конного плуга. Зачастую такая попытка заканчивалась неудачей, причем не потому, что у мастеров не хватало терпения и воли, а из-за отсутствия необходимых знаний о геометрии корпуса плуга.

Немного теории

Для того, чтобы яснее представить себе процесс пахоты и назначение отдельных элементов плуга, сначала рассмотрим взаимодействие с почвой простого клина. Под воздействием клина происходит деформация почвы, характер которой зависит от технологических свойств почвы и угла альфа (α) установки рабочей грани клина к горизонту.

Взаимодействие клина с углом альфа с почвой

Двухгранный клин с углом альфа отделяет пласт от дна борозды, поднимает его, сжимает в вертикальной плоскости и раскалывает на отдельные части. Чем больше угол альфа, тем сильнее клин изгибает и крошит отделяемый пласт. Однако при увеличении угла альфа до 45° почва перестает скользить по верхней грани клина и начинает "сгруживаться" перед клином. Двухгранный клин с углом гамма (γ), ориентированный вертикально, отделяет пласт от стенки борозды, отводит землю в сторону и сжимает в горизонтальной плоскости.

Взаимодействие клина с углом гамма с почвой

Двугранный клин с углом бета (β) предназначен отклонять пласт в сторону, переворачивая его.

Взаимодействие клина с углом бета с почвой

Однако, чтобы перевести пласт из горизонтального положения в наклонное и перевернуть его, угол бета клина должен изменяться от 25° до 130°, то есть необходимо, чтобы поверхность клина была криволинейной. Комплексное воздействие на пласт трех двухгранных клиньев заменит один трехгранный клин, представляющий собой тетраэдр АМВО с тремя взаимно перпендикулярными гранями ВОМ, АОМ и АОВ.

Взаимодействие трехгранного клина с почвой

При перемещении трехгранного клина по направлению оси X, ребро АВ отрезает пласт от дна борозды, ребро ВМ - от стенки борозды, а грань АВМ отводит пласт в сторону, крошит и оборачивает его.

Чтобы обеспечить вспашку почвы, трехгранный клин преобразовывают в криволинейную лемешно-отвальную поверхность корпуса плуга, которая характеризуется непрерывно изменяющимися углами альфа, гамма, и бета.

Рабочая поверхность корпуса плуга

Напомним, что рабочими органами плуга являются: лемех, подрезающий пласт снизу; отвал для оборачивания и крошения пласта, полевая доска - опора плуга, упирающаяся в дно борозды. Отвал, лемех, полевая доска, а также и стойка, с помощью которой крепят перечисленные ранее органы плуга, составляют корпус плуга. Перемещаясь в почве по направлению оси X, корпус плуга с криволинейной поверхностью отрезает пласт, поднимает его, деформирует, крошит, оборачивает и сбрасывает его в открытую борозду. Из множества технологических операций, выполняемых плугом, главным, с точки зрения агротехники, считается оборот и крошение пласта, интенсивность которых обусловлена значениями и интенсивностью изменения углов альфа, гамма, и бета, то есть собственно формой рабочей поверхности отвала корпуса плуга.

Процесс оборота пласта земли:
а - глубина пахоты; б - ширина захвата пласта корпусом плуга

Поверхности отвалов могут быть цилиндрическими, цилиндроидальные (напоминающие цилиндрические) и винтовые. Плуг с цилиндрической поверхностью хорошо крошит и перемешивает слои почвы, но плохо оборачивает пласт, что не соответствует требованиям агротехники. Поэтому плуги с цилиндрическими поверхностями корпуса для вспашки земли не применяют. Наибольший интерес представляет плуг с цилиндроидальной поверхностью отвала корпуса. Для этой поверхности характерно интенсивное нарастание как угла крошения альфа (от α0=25° до αmax=130°), так и угла оборачивания пласта бета (от β0= 25°...35° до βmax=100°...130°). Угол сдвига гамма изменяется в небольших пределах от (от γ0=35°...42° до γmax=45°...50°).

Изготовление плуга

Теперь, когда мы немного познакомились с теорией устройства плуга, переходим к изготовлению самодельного плуга. Чтобы плуг могли изготовить все желающие (кто знаком с металлообработкой), причем даже те, у которых нет возможности выгнуть отвал на листогибочных вальцах, ниже приводятся три варианта изготовления отвала корпуса плуга. При формировании корпуса плуга необходимо учитывать то, что поднимая пласт земли высотой 20-25 см, плуг испытывает весьма значительные нагрузки, а поверхности его корпуса подвергаются абразивному износу, поэтому для рабочих частей плуга необходимо подобрать сталь толщиной 3-5 мм.

Лемех. Лемех плуга необходимо предусмотреть съемным (для заточки перед началом пахоты), сделать его лучше из легированной стали 9ХС (диск циркулярной пилы). Подойдет и сталь 45, закаленная до твердости HRC 50-55. Если в наличии имеется только углеродистая сталь обыкновенного качества, например, Ст.5, которая не "термообрабатывается", ее тоже можно заставить удовлетворительно резать пласт земли, если перед пахотой режущую часть лемеха отбить на наковальне в холодном состоянии, как косу, и наточить.

Первый вариант изготовления отвала. Как говорилось выше, рабочая поверхность отвала должна иметь цилиндроидальную поверхность. При наличии листогибочных вальцев придать заготовке нужную форму не составит особого труда. Для этого заготовку отвала толщиной 3-4 мм, вырезанную из стали (газоэлектросваркой, ножницами), подают к вальцам под углом 20°-23°, изгибают её, а затем молотком по шаблону проводят доработку.

Чертеж отвала плуга из листовой стали 3 мм

Второй вариант. Отвал можно изготовить из стальной трубы диаметром 550-600 мм, толщина стенок которой составляет 4-5 мм. В этом случае сначала из плотного картона изготавливают шаблон отвала, затем шаблон накладывают на трубу, следя за тем, чтобы между нижней образующей отвала и образующей цилиндра трубы был угол 20-23°. Контур отвала очерчивают мелом, затем отвал вырезают газосваркой и обрабатывают на наждаке. При необходимости форму отвала дорабатывают молотком, ориентируясь на шаблон.

Форма отвала из трубы диаметром 550-600 мм (толщина стенки 4-5 мм)

Третий вариант. Самый трудоемкий способ получения отвала, когда его заготовку приходится нагревать в горне (или другим способом), после чего выгибать по матрице (в качестве последней подойдет отвал от тракторного плуга).

Корпус плуга изготавливают из листовой стали Ст.3-Ст.10 толщиной 3 мм.

Чертеж деталей плуга:
а - лемех, легированная сталь; б - боковой щиток стойки, Ст3; в - распорная пластина, Ст3; г - пластина основания плуга, Ст3; д - полевая доска, уголок 30х30 мм; е - стойка, труба диаметром 42 мм

Рекомендуется сначала изготовить элементы плуга из плотного картона, склеить их между собой, выдерживая соответствующие углы. Так, значение углов альфа и бета на разных участках корпуса составит от 25° до 130°, угла гамма - от 42° до 50°. Если самодельный плуг из картона удовлетворит вас по всем параметрам, смело беритесь за металл.

Когда металлические элементы плуга будут готовы, для сборки корпуса понадобится металлический (стальной) лист толщиной 2-3 мм и размером 500х500 мм, а еще будет нужен сварочный аппарат. На металлическом листе, отступив от краев 40 мм, откладываем угол γ0.

Сборка плуга: 1 - лемех; 2 - боковой щиток стойки; 3 - металлический лист 2-3 мм

Используя клинья с углом α0=25°, устанавливаем на металлический лист лемех и прихватываем его к листу сваркой с двух сторон. Подводим под лемех боковой щиток стойки, следя за тем, чтобы он был расположен вертикально и заходил за край лемеха на 5-8 мм, при этом щиток стойки должен быть расположен выше лезвия лемеха (то есть выше листа) на 6-10 мм, чтобы не мешать лезвию лемеха резать пласт земли. Щиток также слегка прихватывают сваркой как к лемеху, так и к металлическому листу.

Затем к лемеху примеряем отвал, который должен стыковаться с лемехом плотно, без зазоров, чтобы поверхности отвала и лемеха составили одно целое. Угол между лезвием лемеха и верхним обрезом отвала равен разности углов γmax и γ0 и должен оставлять 6-8°.

Крепление лемеха:
1 - лемех; 2 - винт с потайной головкой М8; 3 - отвал; 4 - пластина основания; 5 - уголок 30х30х90 мм; 6 - гайка М8

Если обнаружится несоответствие углов и/или поверхностей, отвал дорабатывают молотком. Подогнав отвал к лемеху, его сваркой прихватывают к лемеху (сзади), а также к боковому щитку. Далее к боковому щитку приваривают распорную планку и пластину основания, к последней опять же прихватывают упорные уголки для лемеха. Плуг еще раз осматривают и сваривают окончательно, при этом металлический лист, на котором собирался плуг, отсоединяется от корпуса при помощи зубила или "болгарки" с отрезным диском. Упорные уголки крепления лемеха основательно приваривают к пластине основания. Затем сварные швы зачищают, а отвал и лемех обрабатывают шлифовальной шкуркой.

Собранный плуг

Для того, чтобы плуг был "самоходным" и сам "держал борозду", к нему необходимо приспособить 2-колесный блок.

Плуг с колесным блоком:
1 - полевое колесо; 2 - грядиль; 3 - бороздовое колесо; 4 - корпус плуга; 5 - ручка; 6 - колёсная ось; 7 - пластина регулировки плуга из швеллера

Бороздовое колесо диаметром 320 мм и шириной 40-50 мм делают из стального листа толщиной 3-4 мм. Полевое колесо диаметром 200 мм и шириной 40-50 мм вырезают из такого же материала. Колесная ось выполнена из 3/4-дюймовой трубы. С одной стороны трубу загибают под углом 90° и приваривают к загнутому концу втулку для установки бороздового колеса. На другом конце трубы крепят полевое колесо. Колесную ось делают и составной (на рисунке выше приведена составная ось). Саму трубу приваривают к грядилю плуга (трубе диаметром 42 мм).

Глубина пахоты плугом составит 200-240 мм, то есть будет примерно равна расстоянию по вертикали от носка лемеха до полевого колеса (см. рисунок выше). Ширина пахоты, равная 220-250 мм, зависит от расстояния (по горизонтали) от носка лемеха до бороздового колеса. Тем, кто хочет сделать плуг регулируемым по глубине пахоты и ширине захвата пласта земли (в сторону уменьшения), необходимо предусмотреть, чтобы полевое колесо можно было перемещать по вертикали, а бороздовое колесо - по горизонтали, а также фиксировать колеса в нужном положении. Для устойчивости плуга при пахоте необходимо предусмотреть регулировку точки присоединения плуга к тросу (если плуг перемещают с помощью электролебедки) или к крюку (если тягловая сила - лошадь). Чтобы было проще отыскать оптимальную точку присоединения плуга, проще всего взять стальную пластину толщиной 6-8 мм (а еще лучше швеллер) размером 120х160 мм, просверлить в ней ряд отверстий диаметром 10 мм и приварить пластину к грядилю плуга. На рисунке ниже приведена пластина регулировки, которую крепят к колесному блоку с составной осью для колес.

Пластина регулировки:
а - пластина; б - крепление пластины (швеллера) к грядилю; в - петля

Лучше всего плуг работает с электролебедкой, потому что трос тянет плуг строго горизонтально. Когда плуг тянет лошадь, появляется вертикальная составляющая тянущей силы, которая поднимает колесный блок вверх. Причем чем лошадь выше и чем ближе к ней присоединен плуг, тем эта вертикальная составляющая сила больше. Первоначально присоединяя плуг к тянущему агрегату, привяжите трос к пластине регулировки, отступив от грядиля на 60-90 мм в сторону бороздового колеса. Первую борозду на пашне делают на половину глубины вспашки, чтобы уменьшить изгибающие усилия. При прохождении второй борозды, пройдя 5 м, необходимо остановиться и посмотреть на срез борозды, полевая доска должна оставлять на нем четкий след, который будет свидетельствовать о том, что плуг правильно взаимодействует с почвой. Если след не заметен, переместите точку присоединения к левому колесу на 30-60 мм, если след чрезмерен, перенесите точку к бороздовому колесу. При нежелании плуга заглубляться, сместите точку присоединения выше грядиля на 30-60 мм, а при чрезмерном заглублении, опустите точку присоединения плуга.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.