Многофункциональные уборочные агрегаты – основа снижения затрат

Размещено на http://www.allbest.ru/

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УБОРОЧНЫЕ АГРЕГАТЫ - ОСНОВА СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ

Ринас Николай Анатольевич

ассистент

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

Обоснована технологическая схема и эффективность многофункциональных уборочных агрегатов для зерновых культур по затратам денежных средств, труда и энергии

Ключевые слова: МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, КОМБАЙН, ЗАТРАТЫ, СОЛОМА, УРОЖАЙ

Введение

Недостатки современной технологии уборки зерновых культур хорошо известны и требуют устранения. Это большие потери урожая, дробление зерна, энергоемкость, трудовые и денежные затраты. Повышают затраты энергоносителей и снижает эффективность использования техники в сельском хозяйстве устаревшая техника, которая еще используется на полях [1]. Согласно данным последней работы [1] технико-экономические показатели устаревшей техники значительно уступают новым машинам [1]. Важно также повысить интенсивность использования техники, ее годовую загрузку, за счет чего снизить затраты [2]. Этот резерв удачно используется с применением МТС [2], только последние должны быть не арендатором неиспользуемой пашни, а надежным партнером земледельцев [2], обеспечивая прибыль обоим сторонам.

Новые инновационные технологии помимо снижения затрат обеспечивают рост производительности труда и экономию ресурсов. Так, нулевая обработка почвы в 2 раза снижает потребность в топливе для хозяйства и почти во столько же раз - в технике [3]. Обнадеживает также ее влияние на повышение плодородия почвы, так как не распыляется ее структура и прекращается эрозия [3].

Полный эффект от внедрения всех инноваций будет получен только при комплексном проектировании механизированных производственных процессов в растениеводстве согласно методике нашего университета [4]. В ней проектирование рассмотрено с позиций оптимизации совокупных затрат энергии, минимум которых при моделировании определяет наилучший вариант.

уборочный агрегат затрата механизированный

Основная часть

Важнейшим резервом повышения эффективности производства на уборке урожая зерновых культур считают комплексное проведение жатвы [5]. При этом важно не только своевременно убрать урожай, но и заложить основу урожая будущего года. После уборки поле должно быть немедленно вспахано: за сутки со стерней оно теряет до 100 т воды с 1 га, а задержка подъема зяби на 2-3 дня снижает урожайность на 1,5-2 ц/га [5]. Современная уборочная техника не обеспечивает непрерывности технологического процесса уборки всех продуктов урожая (зерна и незерновой части). Трудно организовать четкий ритм всех уборочных работ, не допуская большого разрыва между уборкой зерна и соломы. Устранить этот разрыв, совместить операции уборки зерна и прессования соломы за один проход комбайна и является целью нашей работы. Для выполнения намеченной цели необходимы многофункциональные уборочные агрегаты.

В КубГАУ разработан новый способ уборки зерновых культур и утилизации незерновой части урожая (НЧУ) [6]. В предложенном многофункциональном агрегате (МФА) полноприводный зерноуборочный комбайн укомплектован приспособлением для опрыскивания соломы концентрированным раствором азотных удобрений после очеса зерна из колоса и дисковым почвообрабатывающим орудием для заделки соломы в почву [6]. Таким образом, МФА в комплексе решает задачи уборки зерна и утилизации НЧУ за один проход по полю. Совмещение технологических операций комбайном позволяет высвободить трактор для лущения стерни, что уже обеспечит экономическую эффективность [6].

Для опрыскивания соломы раствором азотных удобрений в работе [6] рекомендуются ультра-малообъемные эжекционно-щелевые распылители [7, 8]. Конструкция каждого из них включает уравнительную емкость, коммуникации, компрессор, редуктор, ресивер, трубопроводы для воздуха и раствора рабочей жидкости, смесительную камеру. Создавая мелкокапельный распыл рабочей жидкости, распылитель обеспечивает качественную обработку соломы рабочим раствором и ее эффективную последующую гумификацию [7]. Дальнейшее совершенствование конструкции распылителя [8] за счет отсекателя подачи жидкости позволило существенно сэкономить расход рабочей жидкости. Обе конструкции распылителей [7, 8] создают распыл, близкий к монодисперсному. Добавление в конструкцию распылителя турбодиффузора [9] повышает надежность и качество распыла. Все указанные конструкции изучены в КубГАУ, теоретически обоснованы их параметры и подтверждены экспериментально [7, 8, 9].

Комплексное проведение жатвы, требования к которым сформулированы в работе [5], предусматривает выполнение всех работ уборочного комплекса с минимальным разрывом по времени с целью минимальных потерь влаги и урожая. Однако МФА позволяют без этого разрыва уже выполнять многие работы одновременно с уборкой зерна [10, 11]. Так, предлагаемый КубГАУ и ВИМ (г. Москва) способ и МФА для уборки сельскохозяйственных культур [10] позволяет за один проход прицепного зерноуборочного комбайна проводить уборку зерна и ряд послеуборочных работ, например, посев сельскохозяйственных культур, или обработку почвы, или прессование соломы [10]. На посеве можно использовать кормовые культуры для животных или сидеральные - для удобрений. Раздельное выполнение этих операций широко известно.

Разработанная ресурсосберегающая технология уборки зерновых колосовых культур предусматривает уборку урожая с одновременным посевом пожнивных культур. Она базируется на использовании самоходного полноприводного зерноуборочного комбайна с прицепленной к нему пропашной сеялкой прямого посева, например, Кинзе-3600. Комбайн проводит уборку зерна в бункер, а прицепная к нему сеялка - пожнивной посев различных культур. Исследованиями докторов технических наук (Небавского В.А. и Маслова Г.Г.) доказано [3], что сеялка прямого посева Кинзе удовлетворительно выполняет посев кукурузы и других культур по нулевому фону, обеспечивая экономию затрат [3].

Однако такая технология имеет определенные недостатки: большие междурядья пожнивных культур кукурузной сеялки (0,7 м) вызывают повышенные потери почвенной влаги; малая вместимость емкостей для семян увеличивает простои на их загрузку и снижение производительности агрегата на главном направлении - уборке зерна; пожнивная кукуруза не способствует повышению плодородия почвы, что особенно актуально в земледелии.

Для устранения перечисленных недостатков нами предложен другой многофункциональный агрегат для уборки зерновых культур с одновременным пожнивным посевом (рис. 1). Отличительная особенность

Рисунок 1 - Многофункциональный уборочно-посевной агрегат:

1 - энергосредство; 2 - навесной зерноуборочный комбайн;

3 - зерновой элеватор; 4 - сеялка прямого посева

предлагаемого агрегата состоит в следующем. Базируется он на универсальном энергосредстве 1 «Полесье» УЭС-2-280А с навешенным на него зерноуборочным комбайном 2. Зерновой элеватор 3 переоборудован для выгрузки вороха в сопровождающее комбайн транспортное средство. Серийный очиститель-накопитель зерна к комбайну КЗР-10 отсоединяется от энергосредства и на его место присоединяется прицепная зерновая сеялка 4 прямого посева типа Грейт-Плейнз (США). В качестве пожнивной культуры, как показывает практика на Кубани, лучше использовать семена горчицы. Во-первых, горчица, посеянная на сидеральные удобрения, обеспечивает повышение плодородия почвы, во-вторых, всходы с шириной междурядий в 0,15 м затеняют почву от испарения влаги и сорняков, в-третьих, вместимость емкости сеялки для семян обеспечит одну заправку на весь день работы без остановок зерноуборочного комбайна.

Собранный ворох (зерно и полова) от комбайна в транспортное средство перевозят на стационар, где он разделяется на чистое зерно, которое складируется или перевозится по назначению, и полову, которая пневмотранспортом складируется под навес.

В данной работе нами сделана попытка создать МФА на базе самоходного прямоточного зерноуборочного комбайна [12].

Известным является прямоточный зерноуборочный комбайн [12] (патент РФ №2494601, кл. A01D 41/00, A01F 7/06, A01F 12/18, Опубл. 10.10.2013. Бюл. № 28), включающий жатку, наклонную камеру, воздуходувку и молотильно-сепарационный аппарат, который выполнен в виде коаксиально установленных с зазором винтовых барабанов, например, трех, наружного, среднего и внутреннего, каждый из которых выполнен из отдельных плоских элементов с образованием многозаходной винтовой поверхности, при этом наружный барабан изготовлен по периметру из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой перфорированных полос переменной ширины выпуклой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с одинаковым переменным шагом по длине барабана, а средний барабан смонтирован из секций, выполненных из нескольких равносторонних треугольников в количестве кратных четному числу, например, двенадцати, соединенных между собой двумя боковыми сторонами, при этом секции соединены друг с другом свободными третьими сторонами треугольников с образованием винтового барабана, по периметру которого расположены направленные навстречу друг другу ломанные правые и левые винтовые линии, снабженные внутренними винтовыми канавками, направленными навстречу друг другу с одинаковым постоянным шагом по длине барабана, а внутренний барабан выполнен из не менее трех перфорированных полос прямоугольной формы одинаковой ширины по всей длине полос, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке, при этом приемное винтовое приспособление выполнено из не менее трех перфорированных полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине приемной части, скрученных в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на конической оправке, причем торцевые отверстия винтовых барабанов со стороны загрузки между внутренним и средним барабанами, а также между средним и наружным барабанами перекрыты обечайкой с возможностью подачи в них потока воздуха от воздуходувки, при этом торцевое отверстие внутреннего барабана со стороны загрузки открыто, а также открыты отверстия всех трех барабанов со стороны выгрузки и через приемное винтовое приспособление и внутреннюю полость внутреннего винтового барабана проходит ось, смонтированная на двух опорах, поддерживаемых двумя балками корпуса комбайна.

Недостатком этого комбайна является ограниченные технологические возможности и сложность изготовления.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру перфорированной просеивающей поверхности барабана проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение стебельчатой массы в каждом сечение барабана, ее самоочистку, а значит повышение производительности, эффективности, сокращение габаритов и расширение технологических возможностей.

Новизна предложения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей внутреннего барабана обеспечивается увеличение частоты и энергоемкости взаимодействии стебельчатой массы, колосков не только друг с другом, но и с перфорированными стенками внутреннего винтовых барабанов, что расширяет технологические возможности комбайна.

На рис. 2 изображен комбайн зерноуборочный прямоточный, вид сбоку; на рис. 3 - сечение.

Приемное винтовое приспособление 20 (рис. 2, рис. 3) выполнено в форме винтового усеченного конуса и образует воронкообразный винтовой вход, с помощью которого стебельчатая масса, подаваемая назад с наклонной камеры 8 в виде широкой полосы, сужается и поступает во внутренний винтовой перфорированный барабан 18 для обмолота и разделения. Торцевое отверстие приемного винтового приспособления 20 со стороны загрузки снабжено конусной съемной крышкой 24 (рис. 2).

Рисунок 2 - Технологическая схема прямоточного зерноуборочного комбайна

Рисунок 3 - Сечение по АА схемы комбайна

Солома и другие отходы удаляются за пределы молотильно-сепарационного аппарата 10 через выходное отверстие внутреннего винтового барабана 18 со стороны 35 разгрузки. При этом зерно и колоски выводятся за пределы внутреннего винтового барабана 18 и попадают во внутреннюю полость среднего многосекционного перфорированного барабана 17. Скорость отделение зерна и колосков интенсифицируется разнонаклонными ситами среднего барабана 17, которые интенсифицируют процесс смешивания зерна и колосков друг с другом и отделение из колосков зерна. Зерно и мелкие примеси отделяются от половы и выводятся во внутреннюю полость наружного бочкообразного барабана 16, где они за счет естественного уклона стенок бочкообразного барабана 16 перемещаются в центральную часть бочкообразного барабана 16, где расположены по длине L 45 перфорированные отверстия, через которые чистое зерно поступает на шнек 12 и далее транспортером 9 подается в бункер (на чертежах не показан). Воздуходувка 11 подаст поток воздуха внутрь торцевых отверстий со стороны загрузки в полость «Б» между средним барабаном 17 и наружным барабаном 16 и в полость «А» между внутренним барабаном 18 и средним барабаном 17 для отделения мякины и сора от зерна и удаления их за пределы винтового молотильно-сепарационного аппарата 10 посредством торцевых отверстий со стороны выгрузки. Солома и другие отходы удаляются через торцевое отверстие со стороны выгрузки винтового барабана 18 эксцентриковыми пальцами, отводят солому из барабана 18 в прессовальную камеру 27, где формируется рулон соломы. После прессования рулон увязывается шпагатом по обычной технологии и сбрасывается из камеры через открывающийся люк 28 гидроцилиндром 29.

Технико-экономические преимущества возникают за счет увеличения частоты и энергоемкости взаимодействии стебельчатой массы, колосков не только друг с другом, но и с внутренними стенками внутреннего винтового барабана 18, за счет увеличения площади поперечного сечения внутреннего винтового перфорированного барабана 18 и углов наклона стенок треугольной формы внутреннего винтового барабана 18, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия стебельчатой массы, колосков, зерна, повышает производительность и расширяет технологические возможности комбайна.

Комбайн зерноуборочный прямоточный отличается тем, что снабжен прессовальной камерой для соломы, а на выходе барабана установлены два ролика с эксцентриковыми, захватывающих и подпрессующих солому перед заходом ее в прессовальную камеру.

Выводы

1. Предложена система многофункциональных уборочных агрегатов (МФА) на базе самоходных и прицепных зерноуборочных комбайнов, обеспечивающих решение проблемы комплексной уборки зерновых культур. Система МФА может обеспечить совмещение следующих операций: уборку зерна, лущение стерни, прямой посев кормовых или сидеральных культур с одновременным внесением минеральных удобрений, прессование соломы.

2. Показана возможность совмещения технологических операций уборки зерна и прессование соломы на прямоточном зерноуборочном комбайне, за счет чего повышены его технологические возможности.

3. Технико-экономическая эффективность предлагаемой системы МФА будет обеспечена за счет совмещения технологических операций, повышения производительности труда, сокращения продолжительности работ и потребности в технике.

Список литературы

1. Использование энергоносителей и техники в сельском хозяйстве / Маслов Г. Г. // АПК: Экономика и управление. 1997. № 5. С. 59.

2. МТС партнер сельскохозяйственных товаропроизводителей или арендатор / Маслов Г. Г., Овчаренко А. С., Шандыба О. М. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1999. № 6. С. 6.

3. Нулевая обработка - экономия затрат / Маслов Г., Небавский В. // Сельский механизатор. 2004. № 3. С. 34.

4. Комплексное проектирование механизированных производственных процессов в растениеводстве. / Маслов Г. Г., Дидманидзе О. Н., Цыбулевский В. В. // Учебное пособие для студентов сельскохозяйственных высших учебных заведений. Москва. 2006. Сер. Учебник.

5. Жалкин Э. В., Савченко А. Н. Технологии уборки зерновых комбайновыми агрегатами. - М.: Россельхоз издат., 1985. - 207 С., ил.

6. Способ уборки урожая зерновых культур и утилизации незерновой части урожая и устройство для его осуществления / Маслов Г. Г. и др. // Патент на изобретение RUS 2307495. 06.02.2006.

7. Опрыскиватель ультрамалообъемный / Маслов Г. Г., Борисова С. М., Мечкало А. Л. // Патент на изобретение RUS 2227455. 11.02.2003.

8. Устройство для обработки семян защитностимулирующими веществами / Маслов Г. Г., Мечкало А. Л., Борисова С. М., Трубилин Е. И., Богус Щ. Н. // Патент на изобретение RUS 2250589. 31.12.2003.

9. Опрыскиватель / Маслов Г. Г., Борисова С. М., Тарасенко Г. В. // Патент на изобретение RUS 2058740.

10. Способ и многофункциональный агрегат уборки сельскохо-зяйственных культур / Маслов Г. Г., Палапин А. В., Марченко О. С. // Патент на изобретение RUS 2519855.

11. Навесной зерноуборочный комбайн / Маслов Г. Г., Палапин А. В., Ринас Н. А., Юдин М. О. // Патент на полезную модель RUS 141083. 27.05.2014. Бюл. № 15.

12. Комбайн зерноуборочный прямоточный / Серга Г. В., Таратута В. Д., Цыбулевский В. В. // Патент на изобретение RUS 2494601. 10.10.2013. Бюл. № 28.

Размещено на Allbest.ru