Плуг - Plough

Традиционная вспашка: фермер обрабатывает землю с помощью лошадей и плуга.
Изображение крестьянина- пахаря XIII века , Королевская библиотека Испании.
Вспашка в Майсуре, Индия
Современная тракторная вспашка в ЮАР. Плуг имеет пять необратимых отвалов. Пятая, пустая борозда слева может быть заполнена первой бороздой следующего прохода.

Плуг или плуг ( США , оба / р л / ) является инструментом фермы для ослабления или поворота почвы перед тем сева семян или посадки. Плуги традиционно запряжены волами и лошадьми, но в современных хозяйствах их тянут тракторы. Плуг может иметь деревянную, железную или стальную раму с отвалом для резки и рыхления почвы. На протяжении большей части истории это было основой земледелия. Самые ранние плуги не имели колес, такой плуг римляне называли аратрумом . Кельты впервые начали использовать колесные плуги в римскую эпоху.

Основная цель вспашки - перевернуть самый верхний слой почвы, чтобы вывести на поверхность свежие питательные вещества, одновременно засыпая сорняки и остатки урожая до гниения . Траншеи, прорезанные плугом, называются бороздами. При современном использовании вспаханное поле обычно оставляют сохнуть, а затем боронуют перед посевом. Вспашка и обработка почвы выравнивают содержание верхнего слоя почвы от 12 до 25 сантиметров (от 5 до 10 дюймов), где растет большинство корней растений-питателей.

Первоначально плуги приводились в движение людьми, но использование сельскохозяйственных животных было значительно более эффективным. Первыми работавшими животными были быки. Позже лошади и мулы использовались во многих областях. С промышленной революцией появилась возможность тянуть плуги с помощью паровых машин . Они, в свою очередь, были вытеснены тракторами с двигателем внутреннего сгорания в начале 20 века.

Фермер с двумя лошадьми вспахивает землю, 1890-е гг.
Фермер с двумя лошадьми вспахивает землю, 1890-е гг.

Использование традиционного плуга сократилось в некоторых районах, которым угрожает повреждение почвы и эрозия. Вместо этого используется более мелкая вспашка или другая менее инвазивная консервативная обработка почвы .

Этимология

Вспашка.

В старшем английском языке, как и в других германских языках , плуг был традиционно известен под другими названиями, например , Старая Английский Сюлха (современное диалектное sullow ), древневерхненемецкий Medela , geiza , huohilī (п) , древнескандинавский arðr ( шведский Ардер ), и Готический хоха , все, вероятно, относятся к арду (царапинам). Термин плуг, используемый сегодня, не был распространен до 1700 года.

Современное слово происходит от древнескандинавского plógr и, следовательно, является германским, но появляется относительно поздно (не засвидетельствовано в готическом языке ) и считается заимствованием из одного из северных курсивных языков . Немецкое родственное слово - «Pflug», голландское «ploeg» и шведское «plog». Во многих славянских языках и в румынском это слово «вилка». Слова с тем же корнем появляются со связанными значениями: в Raetic plaumorati «колесный тяжелый плуг» ( Pliny , Nat. Hist. 18, 172), а в латинском plaustrum «фермерская телега», plōstrum, plōstellum «телега» и plōxenum, plōximum "ящик тележки". Это слово должно было первоначально относиться к колесному тяжелому плугу, распространенному в римской северо-западной Европе в V веке нашей эры.

Многие рассматривают плуг как производное от глагола * plehan ~ * plegan 'брать на себя ответственность' (ср. Немецкий pflegen 'заботиться, медсестра'), что объясняет, например, древневерхненемецкий pfluog с его двойным значением «плуг». и «средства к существованию». Гуус Кроонен (2013) предлагает vṛddhi-производное от * plag / kkōn 'дерн' (ср. Голландское plag 'дерн', древнескандинавское plagg 'ткань', средневерхненемецкое pflacke 'тряпка, заплатка, пятно'). Наконец, Владимир Орел (2003) ориентировочно прикрепляет плуг к стержню ПИРОГА * blōkó- , который предположительно давал древнеармянскому peɫem «копать» и валлийскому bwlch «трещать», хотя это слово может не иметь индоевропейского происхождения.

Запчасти

Схема - современный плуг
Стальной плуг

На схеме ( справа ) показаны основные части современного плуга:

  1. луч
  2. заминка ( брит : хек)
  3. вертикальный регулятор
  4. сошник (на фото ножевой сошник, но обычный дисковый сошник)
  5. долото (долото)
  6. доля (основная акция)
  7. отвал

К другим частям, которые не показаны или не помечены, относятся лягушка (или рама), полозок, полозья, голень, доска для мусора и ходули (ручки).

На современных плугах и некоторых старых плугах отвал отделен от лапы и бегунка, поэтому эти части можно заменить без замены отвала. Абразивный износ со временем изнашивает все части плуга, контактирующие с почвой.

История

Крестьяне используют плуг. Печать Аккадской империи , около 2200 г. до н.э. музей Лувр

Мотыга

Когда впервые было развито сельское хозяйство, почву обрабатывали с помощью простых ручных копалок и мотыг . Они были использованы в плодородных областях, такие как берега Нила , где ежегодный паводок омолаживает почву, чтобы создать сверла (борозды) , в которых на семена растений. Палки для копания, мотыги и мотыги не были изобретены в каком-то одном месте, и культивация мотыг должна была быть обычным явлением везде, где практиковалось сельское хозяйство. Мотыга - это традиционный метод обработки почвы в тропических или субтропических регионах, для которых характерны каменистые почвы, крутые уклоны, преобладающие корнеплоды и крупное зерно, выращиваемые на больших расстояниях друг от друга. Хотя мотыга лучше всего подходит для этих регионов, она в некоторой степени используется повсюду. В некоторых культурах вместо рыхления используют свиней, чтобы вытаптывать почву и выкапывать землю.

Ард

Древний Египет, ок. 1200 г. до н.э. (Погребальная камера Сеннеджема )
Два типа традиционных филиппинских буйволов -drawn плугов , используемых для риса -farming (1873)

Некоторые древние мотыги, такие как египетский mr , были заостренными и достаточно сильными, чтобы очищать каменистую почву и делать сеялки, поэтому их называют ручными мотыгами . Однако приручение из волов в Месопотамии и цивилизации долины Инда , возможно, уже в 6 - м тысячелетии до нашей эры, при условии , человечество с тягловой силой , необходимой для разработки большего, гужевой истинный ARD (или царапанию плуг). Самые ранние сохранившиеся свидетельства вспашки датируются 3500–3800 гг. До н.э. на месте в Бубенче , Чешская Республика. Вспаханное поле, датируемое примерно 2800 годом до нашей эры, также было обнаружено в Калибангане , Индия. Терракотовая модель ранних ардов была найдена в Банавали , Индия, что дает представление о форме использованного инструмента. Ард оставался легко заменяемым, если он был поврежден, и его легко было воспроизвести.

Самым ранним из них был лук, который состоял из тяги (или балки), пронизанной более тонкой вертикальной заостренной палкой, называемой головкой (или корпусом), причем один конец был ходулкой (рукоятью), а другой - лемехом (режущим лезвием). ) протащили через верхний слой почвы, чтобы нарезать неглубокую борозду, подходящую для большинства зерновых культур. Ард плохо очищает новую землю, поэтому приходилось использовать мотыги или мотыги, чтобы вытащить траву и подлесок, и можно было сделать ручной, похожий на сошник гребень, чтобы прорезать более глубокие борозды перед лемехом. Поскольку между бороздами оставалась полоса нетронутой земли, поля часто вспахивались поперечно по длине и ширине, что, как правило, образовывало квадратные кельтские поля . Ард лучше всего подходит для суглинистых или песчаных почв, которые естественным образом удобряются путем ежегодного затопления, как, например, в дельте Нила и Плодородном полумесяце , и в меньшей степени для любого другого региона выращивания зерновых с легкой или тонкой почвой. К концу железного века в Европе стали обычно оснащаться сошниками.

Отвал плуг

Водяной буйвол используется для вспашки в Си Фан Дон , Лаос

Когда-то считалось, что для регулярного выращивания сельскохозяйственных культур в менее плодородных районах почву необходимо переворачивать, чтобы питательные вещества попадали на поверхность. Важным достижением для этого типа сельского хозяйства стал поворотный плуг, также известный как отвал с отвалом (Великобритания), отвал с отвалом (США) или рамный плуг. Можно добавить сошник (или скейт) для вертикального врезания в землю прямо перед лемехом (перед крестовиной), клиновидная режущая кромка в нижней передней части отвала, при этом нижняя сторона рамы поддерживает под долей (подземная составляющая). Плуг с отвалом, представленный в 18 веке, стал большим достижением в технологии.

Верхние части рамы несут (спереди) муфту тягового усилия (лошадей), сошник и боковую раму. В зависимости от размера агрегата, а также количество борозд он предназначен, чтобы плуг в одно время, переднего каретка с колесом или колесами (известный как борозды колеса и опорного колеса) могут быть добавлены, чтобы поддержать раму (колесная плуг). В случае плуга с одной бороздой имеется одно колесо спереди и ручки сзади, чтобы пахарь мог управлять им и маневрировать им.

При протаскивании по полю сошник врезается в почву, и лапа прорезает горизонтально от предыдущей борозды до вертикального среза. Это высвобождает прямоугольную полоску дерна, которая поднимается лемехом и переносится отвалом вверх и вверх, так что разрезаемая полоса дерна (слой верхнего слоя почвы) поднимается и перекатывается по мере продвижения плуга вперед, опускаясь. обратно вниз головой в борозду и на перевернутую почву после предыдущего прохода по полю. Каждая щель в земле, где почва была поднята и перемещена (обычно вправо), называется бороздой. Поднятый с него дерн лежит под углом примерно 45 градусов в прилегающей борозде вверх по задней части дерна от предыдущего прохода.

Таким образом, серия вспашек, проходящих по полю, оставляет ряд дерна частично в бороздах, а частично на земле, поднятой ранее. Визуально поперек рядов земля слева, борозда (половина ширины удаляемой полосы почвы) и удаленная полоса почти в перевернутом виде, лежащая примерно на половине предыдущей полосы перевернутой почвы, и т. Д. по полю. Каждый слой почвы и желоб, из которого он образовался, образуют классическую борозду.

Плуг с отвалом значительно сократил время, необходимое для подготовки поля, и, таким образом, позволил фермеру обработать большую площадь земли. Кроме того, образующийся рисунок из низких (под отвалом) и высоких (рядом с ним) гребней в почве образует водные каналы, позволяя почве стекать. В районах, где накопление снега вызывает трудности, это позволяет фермерам засеять почву раньше, поскольку снеговые стоки быстрее стекают.

Реконструкция отвала плуга

Отвальный плуг состоит из пяти основных частей:

  1. Отвал
  2. доля
  3. Общая зона (короткая или длинная)
  4. Лягушка (иногда ее называют стандартной)
  5. Хвостовик

Лемехи, полы, отвал прикручены болтами к крестовине, представляющей собой чугун неправильной формы в основании корпуса плуга, к которому привинчиваются детали, изнашиваемые почвой.

Лемех - это край, который делает горизонтальный надрез, чтобы отделить борозду от почвы внизу. Обычные лапы имеют такую ​​форму, чтобы эффективно проникать в почву; наконечник направлен вниз, чтобы втянуть сошник в землю на обычную глубину. Зазор, обычно называемый всасыванием или всасыванием вниз, варьируется в зависимости от марки и типа плуга. Конфигурация лемехов зависит от типа почвы, особенно в области всасывания вниз или вогнутости ее нижней поверхности. Обычно различают три степени зазора или всасывания снизу: обычная для легких почв, глубокая для обычной сухой почвы и двойная для глинистых и гравийных почв.

По мере износа лапа он затупляется, и плугу требуется больше мощности, чтобы протащить его через почву. Корпус плуга с изношенным лемехом не будет иметь достаточного «всасывания» для того, чтобы копать землю на полную рабочую глубину.

Кроме того, сошник имеет горизонтальное всасывание, зависящее от того, насколько его острие изогнуто по линии с землей. Всасывание снизу заставляет плуг проникать на нужную глубину при движении вперед, в то время как горизонтальное всасывание заставляет плуг создавать борозду желаемой ширины. Лапа представляет собой плоскую деталь трапециевидной формы. Он разрезает почву по горизонтали и приподнимает ее. Распространенными типами являются обычные, крылатые, острие и лемех с навесным или приварным острием. Обычная лапа сохраняет хороший срез, но рекомендуется на почвах без камней. Лапа с крыльями используется на тяжелых почвах с умеренным количеством камней. Лапа с острием может использоваться в экстремальных условиях (твердые и каменистые почвы). Лапа с установленной точкой находится где-то между двумя последними типами. Производители разработали лапы различной формы (трапециевидной, ромбовидной и т. Д.) С острием на болтах и ​​крыльями, часто обновляемыми отдельно. Иногда режущая кромка лемеха размещается задолго до отвала, чтобы уменьшить измельчающее действие почвы.

Отвал - это часть плуга, на которую наносится срез борозды от лемеха. Он отвечает за подъем и поворот среза борозды, а иногда и за его дробление, в зависимости от типа отвала, глубины вспашки и состояния почвы. Интенсивность этого зависит от типа отвала. Чтобы соответствовать различным почвенным условиям и требованиям сельскохозяйственных культур, отвалы были спроектированы различной формы, каждая из которых имеет свой профиль борозды и покрытие поверхности, но в основном они по-прежнему соответствуют первоначальной классификации корпуса плуга. Эти различные типы традиционно классифицируются как универсальные, экскаваторные и полуавтоматические, как описано ниже.

  • Отвал универсальный. Он имеет корпус с малой осадкой и плавным выпуклым изгибом в поперечном сечении сверху вниз, который превращает борозду в три части шириной на две части глубиной, например, шириной 300 мм (12 дюймов) и глубиной 200 мм (7,9 дюйма). Он медленно поворачивает борозду, почти не ломая ее, и обычно используется для неглубокой вспашки (максимальная глубина 200 мм (7,9 дюйма)). Это полезно для вспашки пастбищ и подготовки почвы к зимним заморозкам, что сокращает время, необходимое для подготовки семенного ложа для посева яровых культур.
  • Отвал экскаватора короткий, резко изогнутый, с вогнутым поперечным сечением как сверху вниз, так и от голени до хвоста. Он быстро поворачивает срез борозды, давая максимальный осколок глубже, чем его ширина. Обычно он используется для очень глубокой вспашки (глубиной 300 мм (12 дюймов) и более). Он требует более высокой мощности и оставляет очень поврежденную поверхность. Землеройные плуги используются в основном для выращивания картофеля и других корнеплодов.
  • Отвал-полуавтомобиль немного короче универсального отвала, но с вогнутым поперечным сечением и более крутым изгибом. Являясь промежуточным звеном между двумя описанными выше отвалами, он имеет промежуточные характеристики (глубина примерно 250 мм (9,8 дюйма)) с меньшим дроблением, чем отвал экскаватора. Он образует борозду с почти квадратным сечением и оставляет более рваную поверхность. Отвалы для полуприцепов можно использовать на разной глубине и скорости, что подходит для большинства операций по вспашке на ферме.
  • Кроме того, некоторые фермеры отдают предпочтение решетчатым отвалам, хотя они встречаются реже. Они состоят из ряда изогнутых стальных планок, прикрепленных болтами к крестовине по длине отвала, с зазорами между планками. Они имеют тенденцию разрушать почву больше, чем полная плесень, и улучшают движение почвы по отвалу при работе в липких почвах, где твердый отвал плохо очищается.

Земляная сторона представляет собой плоскую пластину, которая прижимается и передает поперечную тягу днища плуга на стенку борозды. Это помогает противостоять боковому давлению, которое оказывает борозда на отвал. Это также помогает стабилизировать плуг во время работы. Задний нижний конец оползня, который трется о подошву борозды, известен как пятка. Пяточный упор прикреплен болтами к концу задней стороны плуга и помогает поддерживать заднюю часть плуга. Земляная сторона и лапа расположены так, чтобы «вести» к не вспаханной земле, что помогает поддерживать правильную ширину борозды. Приземная сторона обычно изготавливается из твердой среднеуглеродистой стали и очень короткая, за исключением задней нижней части плуга. Пятка или задний конец задней стороны контакта с землей могут подвергаться чрезмерному износу, если заднее колесо не регулируется, и поэтому часто используется пяточная часть из охлажденного железа. Это недорого, и его легко заменить. Сухопутная сторона крепится к крестовине болтами плуга.

Лягушка (стандартная) - это центральная часть днища плуга, к которой крепятся остальные компоненты днища. Это кусок металла неправильной формы, который может быть изготовлен из чугуна для чугунных плугов или сварной стали для стальных плугов. Лягушка - основа днища плуга. Он выдерживает удары от ударов по камням, поэтому должен быть жестким и сильным. Лягушка, в свою очередь, прикреплена к раме плуга.

Бегун расширение из - за доли в задней части плуга контролирует направление плуга, потому что она удерживается на нижней стороне земли углу новой борозде формируется. Удерживающая сила - это вес дерна, когда он поднимается и вращается на изогнутой поверхности отвала. Из-за этого полозья отвальный плуг труднее поворачивать, чем царапающий плуг, и его внедрение привело к изменению формы полей - от преимущественно квадратных полей к более длинным прямоугольным «полосам» (отсюда и введение фарлонга ) .

Усовершенствованием базовой конструкции стал железный лемех - сменная горизонтальная режущая поверхность, установленная на кончике лемеха. Самые ранние плуги со съемными и сменными лемехами датируются примерно 1000 г. до н.э. на Древнем Ближнем Востоке , а самые ранние чугунные лемехи - примерно 500 г. до н.э. в Китае. Ранние отвалы представляли собой клинья, которые располагались внутри пропила, образованного сошником, переворачивая почву в сторону. Лемех распределяет срез горизонтально под поверхностью, так что, когда отвал поднимает его, переворачивается большая часть почвы. Формовочные плиты известны в Великобритании с конца 6 века.

Плуги 19 века

Тип плуга с отвалом обычно определяется методом крепления плуга к трактору, а также способом его подъема и транспортировки. Основные типы:

  • Трехколесный прицепной тип - прикреплен к стандартному дышлу трактора и переносится на трех собственных колесах.
  • Навесной или интегрированный - в большинстве случаев используется трехточечная навеска, а заднее колесо используется только при вспашке. Некоторые из них также оснащены копирующим колесом для регулировки максимальной глубины.
  • Полунавесной - используется в основном для больших плугов. У них есть заднее колесо, которое обычно воспринимает вес и боковую тягу при вспашке, а иногда и вес задней части плуга при подъеме. Передняя часть плуга держится на нижних или тяговых тягах трактора.

Колесо плуга

  • Колесо копирующее - вспомогательное колесо для поддержания равномерной глубины вспашки в различных почвенных условиях. Обычно его ставят в подвешенном состоянии.
  • Пахотное колесо плуга движется по вспаханной земле.
  • Переднее или заднее колесо плуга проходит по борозде.

Защитные устройства плугов

Удар плуга о камень или другое твердое препятствие может привести к серьезным повреждениям, если он не оборудован каким-либо предохранительным устройством. Повреждением могут быть погнутые или сломанные лапы, погнутые планки, балки или раскосы.

Три основных типа предохранительных устройств, используемых на отвальных плугах, включают пружинное растормаживающее устройство на дышле плуга, конструкцию переключающей балки на каждом днище и конструкцию автоматического сброса на каждом днище.

Пружинный расцепитель в прошлом использовался почти повсеместно на прицепных плугах с одним, тремя или четырьмя днищами. Это непрактично на больших плугах. При столкновении с препятствием пружинный механизм сцепления позволяет плугу отсоединиться от трактора. Когда на плуге используется гидравлический подъемник, гидравлические шланги также обычно автоматически отсоединяются при отсоединении плуга. Большинство производителей плугов предлагают систему автоматического сброса для тяжелых условий или каменистых почв. Механизм переустановки позволяет каждому телу двигаться назад и вверх, чтобы без повреждений преодолевать препятствия, такие как камни, спрятанные под поверхностью почвы. Механизм с тяжелыми листами или винтовой пружиной, удерживающий корпус в рабочем положении при нормальных условиях, сбрасывает плуг после преодоления препятствия.

Другой тип механизма автосброса использует масляный (гидравлический) и газовый аккумулятор. Ударные нагрузки заставляют масло сжимать газ. Когда газ снова расширяется, опора возвращается в рабочее положение вспашки после преодоления препятствия. Самый простой механизм - это ломающийся (срезной) болт, который требует замены. Срезные болты, которые ломаются, когда корпус плуга сталкивается с препятствием, являются более дешевым устройством защиты от перегрузки. Важно использовать правильный сменный болт.

Плуги с подвижной балкой сконструированы с шарниром в балке. Обычно он находится на некотором расстоянии выше верхней части днища плуга. Дно удерживается в нормальном положении для вспашки с помощью пружинной защелки. Когда встречается препятствие, все днище освобождается и откидывается назад и вверх, преодолевая препятствие. Надо трактор задним ходом и плуг сбросить днище. Эта конструкция используется для защиты отдельных днищ. Конструкция с автоматическим сбросом только недавно была представлена ​​на плугах в США, но широко используется на плугах в Европе и Австралии. Балка здесь шарнирно закреплена в точке почти над острием лемеха. Дно удерживается в нормальном положении комплектом пружин или гидроцилиндром на каждом дне.

При столкновении с препятствием нижняя часть плуга откидывается назад и вверх таким образом, чтобы преодолеть препятствие, не останавливая трактор и плуг. Дно автоматически возвращается в нормальное положение для вспашки, как только преодолевается препятствие, без прерывания движения вперед. Конструкция с автоматическим сбросом позволяет повысить эффективность поля, поскольку практически исключается остановка из-за камней. Это также снижает затраты на сломанные лапы, балки и другие детали. Быстрая переустановка помогает улучшить работу вспашки, так как не остаются большие площади не вспаханной земли, как при поднятии плуга над камнем.

Лой пахота

Ручная вспашка была формой, используемой на небольших фермах в Ирландии, где фермеры не могли позволить себе большего, или на холмистой местности, где не было лошадей. Он использовался до 1960-х годов на более бедных землях. Это подходило для влажного ирландского климата, так как траншеи, образовавшиеся в результате поворота дерна, обеспечивали дренаж. Это позволило выращивать картофель на болотах (торфяных болотах) и на неукрытых горных склонах.

Тяжелые плуги

Китайский железный плуг с изогнутым отвалом, 1637 г.

В базовом плуге с отвалом глубина резания регулируется путем подъема на полозья в борозде, что ограничивает вес плуга до уровня, который легко может поднять пахарь. Это ограничило конструкцию небольшим количеством дерева (хотя металлические края были возможны). Эти плуги были довольно хрупкими и непригодными для тяжелых почв Северной Европы. Использование колес вместо бегунка позволило увеличить вес плуга и, в свою очередь, использовать более крупный отвал, облицованный металлом. Эти тяжелые плуги привели к увеличению производства продуктов питания и, в конечном итоге, к заметному увеличению населения, начиная примерно с 1000 г. н.э.

До династии Хань (202 г. до н.э. - 220 г. н.э.) китайские плуги делались почти полностью из дерева, за исключением железного лезвия лемеха. К ханьскому периоду весь лемех был сделан из чугуна . Это самые ранние известные тяжелые плуги с отвалом.

Римляне создали плуг с тяжелыми колесами и отвалом в конце 3-го и 4-го веков нашей эры, о чем свидетельствуют археологические свидетельства, например, в римской Британии . Первое бесспорное появление после римского периода в северной Италии документа 643. старых слов , связанных с тяжелым плугом и ее использованием появляется в славянске , предполагая возможное раннее использование в этом регионе. Общее принятие carruca тяжелого плуга в Европе , кажется, сопровождается принятием трехполья в поздней 8 - го и в начале 9 - го века, что приводит к повышению продуктивности сельского хозяйства на единицу площади в северной Европе. Это сопровождалось более крупными полями, известными как карукаты , пашни и пашни.

Улучшенный дизайн

«Чемпион-пахарь» из Австралии, ок. 1900 г.

Базовый плуг с сошником, лемехом и отвалом использовался в течение тысячелетия. Основные изменения в дизайне широко распространились в эпоху Просвещения , когда дизайн быстро прогрессировал. Джозеф Фольямбе в Ротерхэме , Англия, в 1730 году использовал новые формы на основе плуга Ротерхэма, который покрыл отвал железом. В отличие от тяжелого плуга поворотный плуг Rotherham или Rotherham полностью состоял из сошника, отвала и рукоятки. Он был намного легче, чем предыдущие модели, и стал распространенным в Англии. Возможно, это был первый плуг, который широко производился на заводах и имел там коммерческий успех.

В 1789 году Роберт Рэнсом , основатель чугуна в Ипсвиче , начал разливать лемехи в заброшенный солодовый завод у канавы Святой Маргариты. Из-за сломанной формы в его литейном цехе расплавленный металл вступил в контакт с холодным металлом, что сделало поверхность металла чрезвычайно твердой. В результате этого процесса, холодного литья, появилось то, что Рэнсом рекламировал как «самозатачивающиеся» плуги. Он получил патенты на свое открытие.

Джеймс Смолл еще больше усовершенствовал дизайн. Используя математические методы, он в конце концов прибыл в форме отлитой из одного куска железа, улучшение на шотландцах плуг от Джеймса Андерсона из Хермистона . Цельный чугунный плуг также был разработан и запатентован Чарльзом Ньюболдом в США. Это было снова улучшено Джетро Вудом , кузнецом из Сципиона, штат Нью-Йорк , который сделал трехкомпонентный шотландский плуг, который позволил заменить сломанный кусок. В 1837 году компания John Deere представила первый стальной плуг; он был настолько прочнее, чем железные конструкции, что мог обрабатывать почву в районах США, ранее считавшихся непригодными для сельского хозяйства.

Усовершенствования в этой области последовали за развитием металлургии: стальные сошники и сошники с более мягкими железными отвалами для предотвращения поломки, охлажденный плуг (ранний пример стали с поверхностной закалкой ) и, в конечном итоге, отвал с поверхностью, достаточно прочной, чтобы можно было обойтись без сошника.

Односторонняя вспашка

Односторонняя вспашка при вспашке

Первые плуги с отвалом могли переворачивать почву только в одном направлении ( обычно вправо), что диктовалось формой отвала. Поэтому поле нужно было вспахивать длинными полосами или землями . Плуг обычно вращался по часовой стрелке вокруг каждой земли, вспахивая длинные стороны и протаскивая через короткие стороны без вспашки. Длина полосы была ограничена расстоянием, на которое волы (позже лошади) могли комфортно работать без отдыха, а их ширина - расстоянием, на которое можно было удобно протащить плуг. Эти расстояния определили традиционный размер полос: фарлонг (или «длина борозды», 220 ярдов (200 м)) цепью (22 ярда (20 м)) - площадь в один акр (около 0,4 га); это происхождение акра . При одностороннем действии почва постепенно перемещалась от боковых сторон к центральной линии полосы. Если полоса была на одном и том же месте каждый год, почва образовывала гребень, создавая рельеф гребня и борозды, который все еще можно увидеть на некоторых древних полях.

Плуг Turn-Wrest

Плуг с поворотной опорой позволяет выполнять вспашку в обе стороны. Отвал съемный, поворачивается вправо на одну борозду, а затем перемещается на другую сторону плуга для поворота влево. (Сошник и лемех зафиксированы.) Таким образом, соседние борозды можно вспахивать в противоположных направлениях, позволяя вспашке непрерывно проходить по полю и избегая рельефа гребня – борозда.

Плуг оборотный

Четырехкорпусный оборотный плуг Kverneland .

Реверсивный (или переворачиваемый) плуг имеет два отвала, установленных спина к спине, один поворачивается вправо, другой - влево. Пока один работает на земле, другой переворачивается в воздухе. В конце каждого ряда парные плуги переворачиваются, чтобы второй плуг можно было использовать в следующей борозде, снова обрабатывая поле в постоянном направлении.

Эти плуги восходят к временам паровой машины и лошади. Практически повсеместно используемые на фермах, они имеют правый и левый отвал, что позволяет им работать вверх и вниз по одной борозде. Реверсивные плуги могут быть навесными или полунавесными, они тяжелее и дороже, чем праворукие, но имеют большое преимущество, поскольку они оставляют ровную поверхность, что облегчает подготовку семенного ложа и сбор урожая. Перед началом вспашки требуется очень небольшая разметка; холостой ход на разворотной полосе минимален по сравнению с обычными плугами.

Вождение трактора с боковыми колесами по дну борозды обеспечивает наиболее эффективную линию тяги между трактором и плугом. Трактор также легче управлять; движение с передним колесом напротив стенки борозды позволит сохранить переднюю борозду правильной ширины. Это менее удовлетворительно при использовании трактора с широкими передними шинами. Хотя они позволяют лучше использовать мощность трактора, шины могут уплотнять часть последней борозды, обработанной на предыдущем проходе. Проблема решается за счет использования на задней части корпуса расширителя борозды или более длинного отвала. Последний перемещает почву дальше в сторону вспаханной земли, оставляя больше места для колес трактора на следующем проходе.

Езда на всех четырех колесах по не вспаханной земле - еще одно решение проблемы широких шин. Полунавесные плуги можно агрегатировать таким образом, чтобы трактор мог двигаться по ровной земле и тянуть плуг в правильном положении без каких-либо боковых движений (крабов).

Плуги ходовые и многокорпусные

Плуг двухкорпусный ранний тракторно-тяговой.

Ранние стальные плуги были шагающими плугами, которыми руководил пахарь, держась за ручки по обе стороны от плуга. Стальные плуги было настолько легче прокладывать сквозь почву, что больше не требовалось постоянной регулировки лезвия для работы с корнями или комьями, так как плуг мог легко прорезать их. Вскоре после этого появились первые верховые плуги, колеса которых удерживали плуг на регулируемом уровне над землей, а пахарь сидел на сиденье, а не ходил. Направление теперь контролировалось в основном командой драфта, с рычагами, позволяющими точно регулировать. Это быстро привело к использованию плугов с несколькими отвалами, что значительно повысило производительность вспашки.

Одинарная упряжная лошадь обычно может тянуть плуг с одной бороздой на чистой легкой почве, но на более тяжелых почвах требуются две лошади: одна идет по земле, а другая - по борозде. Плуги с двумя или более бороздами требуют более двух лошадей, и обычно одна или несколько лошадей должны ходить по вспаханному дерну, что им тяжело и означает, что они топчут только что вспаханную землю. Обычно таких лошадей дают отдыхать каждые полчаса около десяти минут.

Для тяжелых вулканических суглинков, таких как Новая Зеландия, требуется использование четырех тяжеловозных лошадей для буксировки двухкорпусного плуга. Там, где загоны больше квадратные, чем продолговатые, экономичнее иметь лошадей шириной четыре в упряжке, чем двух на два впереди, так что одна лошадь всегда будет на вспаханной земле (дерне). Пределы силы и выносливости лошадей делали более чем двухкорпусные плуги экономически невыгодными для использования на ферме.

Фермеры- амиши при весенней вспашке используют упряжку из семи лошадей или мулов. Поскольку фермеры-амиши часто сотрудничают при вспашке почвы, команды иногда меняются в полдень. Используя этот метод, можно вспахивать около 10 акров (4,0 га) в день на легких почвах и около 2 акров (0,81 га) на тяжелых почвах.

Совершенствование металлургии и дизайна

Джон Дир , кузнец из Иллинойса , отметил, что вспашка многих липких, не песчаных почв может выиграть от изменений в конструкции отвала и используемых металлов. Полированная игла легче войдет в кожу и ткань, а полированные вилы также потребуют меньше усилий. В поисках полированной, гладкой поверхности для плуга, он экспериментировал с частями пильных полотен и к 1837 году делал плуги из полированной литой стали. Требуемая энергия была уменьшена, что позволило использовать более крупные плуги и более эффективно использовать мощность в лошадиных силах.

Уравновешивающий плуг

Появление мобильной паровой машины позволило применять энергию пара для вспашки примерно с 1850 года. В Европе почвенные условия часто были слишком мягкими, чтобы выдержать вес тягового двигателя . Вместо этого уравновешенные колесные плуги, известные как уравновешивающие плуги , протягивались тросами через поля парами пахотных двигателей на противоположных краях поля или одним двигателем, тянущимся прямо к нему одним концом и оттягивающимся от него через шкив на другой. У балансировочного плуга было два комплекта торцевых плугов, расположенных так, что один находился в земле, а другой поднимался в воздух. При движении в одном направлении прицепные плуги опускались на землю за счет натяжения троса. Когда плуг достиг края поля, другой двигатель потянул за противоположный трос, и плуг наклонился (уравновешивался), поместив другой набор сошников в землю, и плуг вернулся обратно по полю.

Немецкий балансирный плуг Kemna . Набор левых лемехов только что завершил проход, а лемехи правого вращения вот-вот войдут в землю и вернутся через поле.

Один комплект плугов был правым, а другой - левым, что позволяло непрерывную вспашку по полю, как в случае поворотных и оборотных плугов . Человек, которому приписывают изобретение плуга и связанного с ним балансирного плуга в середине 19 века, был Джон Фаулер , английский инженер-сельскохозяйственный инженер и изобретатель. Одним из известных производителей паровых плугов был Дж. Кемна из Восточной Пруссии, который в начале 20 века стал «ведущим производителем паровых плугов на европейском континенте и проник в монополию английских компаний на мировом рынке».

В Америке твердая почва равнин допускала прямую тягу с помощью паровых тракторов , таких как большие тормозные двигатели Case , Reeves или Sawyer-Massey . Использовались струговые плуги до 14 днищ. Часто они использовались в полках двигателей, так что на одном поле могло быть десять паровых тракторов, каждый тянул плуг. Таким образом за день можно было переварить сотни акров земли. Только паровые машины могли тянуть большие агрегаты. Когда появились двигатели внутреннего сгорания , им не хватало сопоставимой прочности и надежности. Только за счет сокращения количества акций можно было завершить работу.

Плуг-прыжок

Дисковые плуги в Австралии, c. 1900 г.

Пень-прыжок плуг , австралийское изобретение 1870 - х лет, предназначено , чтобы разбить новый сельскохозяйственный участок, содержащие пни и камни дорогих , чтобы удалить. Он использует подвижный вес для удержания лемеха в нужном положении. При столкновении с пнем или камнем лемех подбрасывается над препятствием, чтобы не повредить его привязь или сцепку. Вспашка может продолжаться, когда вес будет возвращен на землю.

Более простая, более поздняя система использует вогнутый диск (или их пару), установленный под широким углом к ​​направлению движения, используя вогнутую форму, чтобы удерживать диск в почве - если только что-то твердое не ударяет по окружности диска, вызывая его свернуть и преодолеть препятствие. Когда его тянут вперед, острый край диска режет почву, а вогнутая поверхность вращающегося диска поднимается и отбрасывает почву в сторону. Он не работает так хорошо, как отвальный плуг (но это не считается недостатком, потому что помогает бороться с ветровой эрозией), но он поднимает и разрыхляет почву ( см. Дисковую борону ).

Современные плуги

Британская женщина обрабатывает плакат времен Первой мировой войны о призыве в сухопутную женскую армию .

Современные плуги обычно многооборотные, навешиваются на трактор с трехточечной навеской . Обычно они имеют от двух до семи отвала, а полунавесные плуги (подъем которых осуществляется с помощью колеса примерно на полпути по длине) могут иметь до 18. Гидравлическая система трактора используется для подъема и реверса. орудия и отрегулируйте ширину и глубину борозды. Пахарь еще должен установить тяговую тягу от трактора, чтобы плуг держался под нужным углом в почве. Этот угол и глубину можно регулировать автоматически с помощью современных тракторов. В дополнение к заднему плугу на передней части трактора может быть установлен двух- или трехточечный плуг, если он оборудован передней трехточечной навеской.

Специализированные плуги

Чизельный плуг

Долото плуг является обычным инструментом для глубокой обработки почвы (земли) подготовлены с ограниченным разрушением почвы. Его основная функция - разрыхлять и аэрировать почву, оставляя на ней растительные остатки. Этот плуг можно использовать для уменьшения эффекта уплотнения почвы и для разрушения плуга и твердого покрытия . В отличие от многих других плугов, долото не переворачивает и не переворачивает почву. Эта особенность сделала его полезным дополнением к методам нулевой и низкой обработки почвы, которые пытаются максимизировать преимущества предотвращения эрозии от сохранения органических веществ и сельскохозяйственных остатков на поверхности почвы в течение всего года. Таким образом, некоторые считают чизельный плуг более устойчивым, чем другие типы плугов, такие как плуг с отвалом .

Современный сельскохозяйственный трактор John Deere 8110 с чизельным плугом. Пахотные стойки сзади, мусороуборочные сошники спереди.
Бигхэм Брат Томатный культиватор

Чизельные плуги становятся все более популярными в качестве орудия основной обработки почвы в посевах пропашных культур. В основном чизельный плуг - это мощный полевой культиватор, предназначенный для работы на глубине от 15 см [6 дюймов] до 46 см [18 дюймов]. Однако некоторые модели могут работать намного глубже. Каждый отдельный плуг или стойка обычно расположены на расстоянии от девяти дюймов (229 мм) до двенадцати дюймов (305 мм). Такой плуг может выдерживать значительное сопротивление почвы, поэтому требуется трактор достаточной мощности и тяги. При планировании вспашки чизельным плугом важно отметить, что в зависимости от глубины потребуется 10–20 лошадиных сил (от 7,5 до 15 кВт) на стойку.

Прицепные чизельные плуги производятся с шириной захвата от 2,5 м (8 футов) до 13,7 м (45 футов). Они устанавливаются на трактор, а рабочая глубина регулируется гидравлически. Машины шириной более 4 м (13 футов) могут быть оснащены складывающимися крыльями для уменьшения транспортной ширины. У более широких машин крылья могут поддерживаться отдельными колесами и шарнирными соединениями, чтобы позволить машине изгибаться на неровной поверхности. Более широкие модели обычно имеют по колесу с каждой стороны для контроля глубины обработки. Установки с трехточечной навеской изготавливаются шириной от 1,5 до 9 м (5–30 футов).

Культиваторы часто похожи по форме на чизельные плуги, но их цели разные. Зубья культиватора работают близко к поверхности, обычно для борьбы с сорняками, тогда как стойки чизельного плуга работают глубоко под поверхностью. Таким образом, культивация требует гораздо меньше энергии на стойку, чем чизельная вспашка.

Плуг окучивающий

Гребневой плуг используется для выращивания таких культур, как картофель или зеленый лук, закопанных в гребни почвы, с использованием техники, называемой гребневой или окучивающей . Гребневой плуг имеет две установленные вплотную друг к другу отливные плиты, которые на каждом проходе создают глубокую борозду с высокими гребнями с каждой стороны. Тот же плуг можно использовать для раскалывания гребней при уборке урожая.

Шотландский ручной плуг

Эта разновидность гребневого плуга отличается наличием лезвия, направленного в сторону оператора. Он используется исключительно человеческими усилиями, а не с помощью животных или машин, и оператор тянет его назад, что требует больших физических усилий. В частности, он используется для повторной рыхления почвы и для посадки картофеля. Он встречается на Шетландских островах, некоторых западных землях и, реже, в Центральной Шотландии, обычно в хозяйствах, слишком маленьких или бедных, чтобы их можно было использовать в качестве животных.

Крот плуг

Плуг для кротов позволяет устанавливать под дренаж без траншей или разрушать препятствующие ему глубокие непроницаемые слои почвы. Это глубокий плуг с торпедным или клиновидным наконечником и узким отвалом, соединяющим его с корпусом. Когда его тащат по земле, он оставляет глубоко под собой канал, который действует как дренаж. Современные кротовые плуги могут также закапывать гибкую перфорированную пластиковую дренажную трубу на ходу, создавая более постоянный дренаж, или могут использоваться для прокладки труб для водоснабжения или других целей. Подобные машины, так называемые плуги для прокладки труб и кабелей , используются даже под водой для прокладки кабелей или для подготовки земли для гидролокатора бокового обзора в процессе разведки нефти .

Можно выполнить простую проверку, чтобы определить, находится ли грунт в надлежащем состоянии для вспашки крота. Сожмите вручную образец размером с теннисный мяч с глубины залегания, затем протолкните карандаш. Если яма останется неповрежденной, не расколов шар, почва в идеальном состоянии для плуга.

На тяжелых землях требуется осушение, чтобы снизить содержание воды до уровня, эффективного для роста растений. Тяжелые почвы обычно имеют систему постоянных дренажных систем с использованием перфорированных пластиковых или глиняных труб, которые сбрасываются в канаву. Плуги для кротов Небольшие туннели (стоки для кротов), которые образуют плуги для кротов, лежат на глубине до 950 мм (3 дюйма) под углом к ​​водостокам. Вода из кротовых стоков просачивается в трубы и стекает по ним в канаву.

Плуги Mole обычно буксируют и тянут гусеничный трактор, но также производятся более легкие модели для использования на трехточечной навеске мощных полноприводных тракторов. Плуг для кротов имеет прочную раму, которая скользит по земле во время работы машины. К раме крепится тяжелая ножка, похожая на ножку глубокорыхлителя, а к ножке болтами прикручивается круглая секция с расширителем большего диаметра на гибком звене. Пулевидные лапы образуют туннель в почве диаметром около 75 мм, а расширитель выдавливает почву наружу, образуя прочный дренажный канал.

Пара-плуг

Пара-плуг, или параплуг, разрыхляет уплотненные слои почвы глубиной от 3 до 4 дм (от 12 до 16 дюймов), сохраняя при этом высокий уровень пожнивных остатков. Это орудие основной обработки почвы для глубокой вспашки без переворачивания.

Лопата плуг

Лопаточный плуг предназначен для срезания почвы и поворота ее на бок, сводя к минимуму повреждение дождевых червей, почвенных микроорганизмов и грибков. Это увеличивает устойчивость и долгосрочное плодородие почвы.

Переключатель плуга

Используя штангу с квадратными лемехами, установленную перпендикулярно, и точку поворота для изменения угла штанги, плуг-переключатель позволяет производить вспашку в любом направлении. Он лучше всего подходит для обработанных ранее почв, поскольку лемехи предназначены больше для переворачивания почвы, чем для глубокой обработки почвы. На поворотной полосе оператор поворачивает штангу (и, следовательно, лемехи), чтобы повернуть почву в сторону, противоположную направлению движения. Сменные плуги обычно легче переворачиваемых плугов, и для работы требуется меньше лошадиных сил.

Эффекты от отвальной вспашки

Вспашка с отвалом в условиях холодного и умеренного климата на глубину до 20 см обеспечивает аэрацию почвы за счет ее рыхления. Он включает в себя пожнивные остатки, твердый навоз, известняк и коммерческие удобрения вместе с кислородом, таким образом снижая потери азота за счет денитрификации, ускоряя минерализацию и увеличивая краткосрочную доступность азота для превращения органических веществ в гумус. Стирает колеи и колеи с уборочной техники. Он контролирует многие многолетние сорняки и задерживает рост других до весны. Ускоряет весеннее прогревание почвы и испарение воды за счет меньшего количества остатков на поверхности почвы. Он облегчает посев более легкими семенами, контролирует многих врагов сельскохозяйственных культур ( слизни , журавлиные мухи , личинки кукурузы, бобовые мухи , мотыльки) и увеличивает количество земляных червей (эндогических), но сдерживает вертикально обитающих дождевых червей ( анекдот).

Вспашка оставляет мало растительных остатков на поверхности, которые в противном случае могли бы уменьшить ветровую и водную эрозию. Чрезмерная вспашка может привести к образованию твердого покрытия . Обычно фермеры разбирают это с помощью глубокорыхлителя , который действует как длинный острый нож, рассекающий затвердевший слой почвы глубоко под поверхностью. Возможна эрозия почвы из-за неправильного использования земли и плуга. Контурная вспашка снижает эрозию почвы за счет вспашки по склону вдоль высотных отметок. Альтернативы вспашке, такие как метод нулевой обработки почвы, могут способствовать повышению уровня почвы и гумуса. Они могут подходить для небольших, интенсивно возделываемых участков и для ведения сельского хозяйства на бедных, неглубоких или деградированных почвах, которые при вспашке еще больше ухудшатся.

Смотрите также

Ссылки

дальнейшее чтение

  • Лиам Брант, «Механические инновации в промышленной революции: пример конструкции плугов». Обзор экономической истории (2003) 56 № 3, стр. 444–477 JSTOR  3698571
  • П. Хилл и К. Кухарски, «Раннесредневековая вспашка в Уитхорне и хронология гальки плуга», Труды Общества естественной истории и антиквариата Дамфрисшира и Галлоуэя , Vol. LXV, 1990, стр. 73–83.
  • В. Шанкаран Наир, Нанчинаду: предвестник рисовой и плуговой культуры в древнем мире
  • Wainwright, Raymond P .; Уэсли Ф. Бучеле; Стивен Дж. Марли; Уильям И. Болдуин (1983). "Отвалочный плуг с изменяемым углом захода на посадку" . Сделки ASAE . 26 (2): 392–396. DOI : 10.13031 / 2013.33944 .
  • Стивен Столл, Larding the Lean Earth: Soil and Society in Nineteen-Century America (New York: Hill and Wang, 2002).

внешние ссылки