Обоснование конструкции почвообрабатывающе-посевной машины адаптерного типа для фермерских хозяйств

УДК 631.31:631.33

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕ-ПОСЕВНОЙ МАШИНЫ АДАП-

ТЕРНОГО ТИПА ДЛЯ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ

Бабицкий Л. Ф., доктор технических наук, профессор;

Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»; Лузин В. А., кандидат технических наук; Москалевич В. Ю., кандидат технических наук, доцент; Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»

На основе анализа конструкций сельскохозяйственных машин и особенностей выполнения ими технологических операций предложена почвообра-батывающе-посевная машина адап-терного типа для фермерских хозяйств, позволяющая осуществлять операции обработки почвы и посева с помощью сменных рабочих органов, закрепляемых на одной универсальной раме, и тем самым сократить финансовые затраты фермерских хозяйств на приобретение нескольких машин, что существенно повысит их конкурентоспособность. Сошниковая секция сеялки, навешиваемая на раму данной машины, обеспечивает плотный контакт семян с почвой при посеве, что улучшит поступление к семенам почвенной влаги и ускорит их прорастание, что положительно скажется на урожайности сельскохозяйственных растений.

DESIGN JUSTIFICATION TILLAGE-SOWING MACHINE ADAPTER TYPE FOR FARMS

Babitskiy L. F., Doctor of Technical Science, Professor;

Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»; Luzin V. A., Candidate of Technical Sciences; Moskalevich V. Y., Candidate of Technical Science, Associate Professor; Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»

Based on the analysis of structures of agricultural machinery and the implementation of the technological operations ofthe proposed tillage-sowing machine, the adapter type for farms, enabling the operations of tillage and sowing with replaceable working bodies, which is fixed on one universal frame, thus reducing the financial costs offarms for the purchase of several machines, which will significantly improve their competitiveness. Soshnikova section of the planter, hung on the frame of the machine, ensures a tight contact of seeds with soil during sowing, which will improve the flow of seeds to soil moisture and hasten germination, which has a positive impact on productivity of agricultural plants.

Ключевые слова: обработка почвы, Key words: tillage, seeding, seeder,

посев, сеялка, культиватор, адаптер, cultivator, adapter, yield. урожайность.

Введение. Система ведения сельского хозяйства на современном этапе предусматривает повышение уровня механизации в сельскохозяйственном производстве не только в крупных сельскохозяйственных предприятиях, но и в малых фермерских хозяйствах. Импортная сельскохозяйственная техника, а также сельскохозяйственные машины, выпускаемые отечественными заводами сельскохозяйственного машиностроения, имея большую производительность, являются крупногабаритными и не могут использоваться в малых фермерских хозяйствах. Недостаточная универсальность и дороговизна этой техники становится, чаще всего, основными факторами, препятствующими ее приобретению для фермерских хозяйств.

Научной школой «Механико-бионические основы разработки почвообрабатывающих машин» в Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского» разрабатываются новые конструкции малоэнергоёмких почвообрабатывающих машин и рабочих органов к ним на основе бионического моделирования, в том числе для малых фермерских хозяйств. В качестве биологических прототипов выбраны конечности медведки, жука-носорога, мечь-рыбы, рыбы скат. Особенную актуальность имеет разработка и внедрение новых почвообрабатывающих машин для природно-климатических условий Крыма. Около половины сельскохозяйственной продукции производят небольшие фермерские хозяйства и сельские подворья. Дальнейшему развитию данного сегмента сельскохозяйственного производства мешает отсутствие недорогих сельскохозяйственных машин, предназначенных для использования в хозяйствах, где площадь пашни не превышает 150 га.

Материал и методы исследований. В настоящее время фирма «Агро-мастер» разработала ряд посевных комплексов, отличающихся шириной захвата и конструкцией рабочих органов. Один из них, шириной захвата 3,4 м с культиваторными рабочими органами, показан на рис. 1. Однако ни стоимость его (около 900 тыс. руб.), ни степень унификации, а также конструктивные особенности и отклонение от заданной глубины заделки семян по мере их высева, не дают возможности рекомендовать агрегат для использования в небольших фермерских хозяйствах.

Существует возможность удешевления капитальных затрат на сельскохозяйственную технику для фермерских хозяйств. Необходимо на одном из промышленных предприятий Крыма организовать производство несложной почвообрабатывающей и посевной техники, что поможет избежать, в первую очередь, логистических затрат. Например, при покупке дисковой бороны заводской стоимостью 295 тыс. руб. за перевозку необходимо заплатить 50 тыс. руб., что составляет около 17 %.

Рис. 1. Механический посевной комплекс «AGRATOR 3400 М»

Анализ конструкций современных сельскохозяйственных машин для поверхностной обработки почвы и посева показывает, что все они имеют несущую раму со смонтированными на ней механизмами подъема в транспортное положение, как правило, гидравлическими. Подниматься может вся машина (БДТ-3, рис. 2), полурама с рабочими органами (культиватор КПС-4) или только рабочие органы (сеялка С3-3,6А). Для достижения одинакового результата -исключения контакта рабочих органов с почвой - используются собственные оригинальные механизмы, иногда сложные. Логично было бы на заводе, выпускающем такие машины, изготавливать унифицированные узлы и детали. Известно, что унификация намного сокращает затраты.

Рис. 2. Дисковая борона БДТ-3

Рабочие органы, выполняющие требуемую технологическую операцию, ради которой и приобреталось орудие, например, рыхление и подрезание со-

рняков культиваторами, в стоимости таких машин составляют не более 50%. Так, цена комплекта стоек и лап культиватора КПС-4 - около 12 тыс. руб., а нового культиватора подобной конструкции - в пределах 250-300 тыс. руб.

Результаты и обсуждение. Для повышения урожайности сельскохозяйственных растений в условиях недостаточного увлажнения почвы необходимо обеспечить плотный контакт семян с почвой при посеве, что улучшит поступление к семенам почвенной влаги и ускорит их прорастание. Решение этой задачи обеспечит предлагаемая кафедрой механизации и технического сервиса в АПК Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского» сошниковая секция сеялки, конструктивная схема которой представлена на рис. 3.

Ж Л-

V- А-А

Рис. 3. Схема сошниковой секции сеялки

Сошниковая секция сеялки содержит стойку 1, на которой закреплены семяпровод 2, рассеиватель 3 и культиваторная лапа, имеющая два плоскорежущих ножа 4 и долото 5. Режущие лезвия 13 плоскорежущих ножей 4 выполнены по симметричным относительно стойки 1 логарифмическим кривым. К стойке 1 при помощи шарнирного соединения прикреплено прикатывающее приспособление, состоящее из рамки 7, в нижней части которой, позади рассеивателя 3, установлен, с возможностью свободного вращения, прикатывающий каток 8 в виде эллипсоида вращения. Форма поперечного профиля катка 8 совпадает с формой режущих лезвий 13 плоскорежущих ножей 4. Позади прикатывающего катка 8 к рамке 7 прикреплены, симметрично относительно продольной оси 14, левый и правый пластинчатые укрыватели 9, выполненные по форме отрезков логарифмической спирали. Рамка 7 подпружинена пружиной 10 относительно рамы 11 сеялки. Позади плоскорежущих ножей 4 к стойке 1 прикреплён изогнутый щиток 12, закрывающий сверху промежуток от плоскорежущих ножей 4 до верхней части прикатывающего катка 8.

Сотрудниками кафедры механизации и технического сервиса в АПК академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского» в содружестве с работниками одного из фермерских хозяйств Красногвардейского района предложена конструкция машины для поверхностной

обработки почвы и посева адаптерного типа. Предполагалось, что на универсальную подъёмно-транспортную платформу можно будет навешивать последовательно: дисковые, культиваторные, бороновальные, посевные, катковые агрегаты, изготовленные в виде адаптерных узлов. При этом значительно упрощаются конструкции сельскохозяйственных машин. Например, в конструкции сеялки не потребуются довольно сложные механизмы подъема и регулировки сошников, контрприводной вал с муфтами отключения и обгона.

В качестве универсальной платформы после незначительной доработки возможно использование подъёмно-транспортной части дисковой бороны БДТ-3 (см. рис. 2). Она состоит из рамы, в задней части которой закреплена с возможностью поворота коленчатая ось с опорными колесами. В передней части рама имеет дышло, соединенное винтовым регулятором с осью поворота кулисы механизма подъёма, включающего, кроме кулисы, гидроцилиндр и тягу, шарнирно скрепленную одним концом с верхней частью кулисы, а вторым - с рычагом коленчатой оси.

В процессе подъема платформы выдвигающийся шток гидроцилиндра поворачивает кулису относительно оси пальца, соединяющего ее с винтовым регулятором, против часовой стрелки. Верхняя часть кулисы с помощью тяги, воздействуя на рычаг коленчатой оси, поворачивает её; при этом опорные колеса, установленные в нижней части боковин коленчатой оси, подкатываются под раму и поднимают заднюю часть платформы. Нижняя часть кулисы, осью связанная с кронштейном рамы, также поворачивается относительно оси пальца соединения с винтовым регулятором и поднимает переднюю часть платформы.

Предлагаемая в качестве одного из адаптеров сеялка-культиватор (рис. 3) содержит закрепленные неподвижно на раме 1 подъемно-транспортной платформы переднюю балку 2 и подрамник 3. На верхнюю часть подрамника 3 установлен заимствованный из конструкции сеялки С3-3,6А с частью рамы семенной ящик, снабженный высевающими аппаратами и редуктором 5. Под рамой 1 платформы передними тягами 6 к балке 2, а задними тягами 7 к кронштейнам 8 подвешены восемь крестообразных культиваторных секций 9, причем тяги 6, 7 и продольный брус каждой секции 9 образуют параллелограммный механизм. Продольный брус секции сверху нагружен нажимной пружиной 10 и удерживается по высоте регулировочной штангой 11. К переднему концу продольного и концам поперечных брусьев секции приварены три держателя 12, в которые вставлены и закреплены прижимными болтами культиваторные стойки 13, оборудованные в нижней части стрельчатыми лапами 14 и семяприемниками 15, соединенными семяпроводами 16 с высевающими аппаратами семенного ящика 4. В задней части подрамника 3 напротив редуктора 5 на полой оси, внутри которой смонтирован, с возможностью вращения, промежуточный вал 17 со звездочками на концах, шарнирно закреплен поводок 18, имеющий в нижней части приводное колесо 19. Жестко связанная с ним ведущая звездочка соединена цепной передачей 20 со звездочками промежуточного вала 17 и,

далее, с ведомой звездочкой редуктора 5. Агрегат укомплектовывается заделывающими шлейфами или катками.

а

Рисунок 4. Схема сеялки-культиватора адаптерного типа

Процесс работы предлагаемой машины следующий.

В рабочем положении платформа с адаптером опускаются. Закрепленные на стойках 13 лапы 14 заглубляются в почву и во время движения агрегата рыхлят верхний слой почвы, подрезают сорняки и образуют на глубине хода семенное ложе. Увлекаемое поводком 18, шарнирно закрепленным в задней части подрамника 3, приводное колесо 19 задевает почвозацепами за поверхность почвы и вращается. Связанная с ним приводная звездочка цепной передачи 20 передает вращение на звездочки смонтированного внутри полой оси промежуточного вала 17 и, далее, на ведомую звездочку редуктора 5.

Семена из семенного ящика 4, дозировано подаваемые высевающими аппаратами, свободно падают по семяпроводам 16 сначала в семяприемники 15, а потом - на семенное ложе, подготовленное лезвиями культиваторных лап 14, и прикатываются каточками 21.

Глубина заделки семян определяется высотой установки секций, задаваемой регулировочной штангой 11. Гарантированный контакт рабочих органов с почвой обеспечивается нажимной пружиной 10. Восемь секций по три рабочих органа в каждой обеспечивают установку 24-х рабочих органов на расстоянии 17 см друг от друга и ширину захвата орудия 4,08 м. В держатели брусьев секций, при необходимости, можно установить и дисковые сошники, укомплектовав их специальным изогнутым поводком. Секционное расположение рабочих органов позволяет комплектовать агрегаты различной ширины захвата в зависимости от класса тягового средства.

Выводы. Предлагаемая конструкция почвообрабатывающе-посевной машины адаптерного типа позволяет осуществлять операции обработки почвы и посева с помощью сменных рабочих органов, закрепляемых на одной универсальной раме, и тем самым сократить финансовые затраты фермерских хо-

зяйств на приобретение нескольких машин, что существенно повысит их конкурентоспособность. Сошниковая секция сеялки, навешиваемая на раму данной машины, обеспечивает плотный контакт семян с почвой при посеве, что улучшит поступление к семенам почвенной влаги и ускорит их прорастание, что положительно скажется на урожайности сельскохозяйственных растений.

Список использованных источников:

1. Карпенко А. П., Халанский В. М. Сельскохозяйственные машины. -5-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1983. - 495 с.

2. Павлов И. М. Сошник / И. М. Павлов, А. В. Перетятько, А. Е. Сарсенов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - №4 - 2016. - С. 28-29.

3. Механический посевной комплекс «AGRATOR 3400 М» [Электронный ресурс] URL: https://agroserver. rn/b/img/585898/588877/.

4. Дисковая борона БДТ-3 [Электронный ресурс] URL: https://yandex.ru/ images/search?p=1&text=%D0%B1%D 0%B4%D1%82%203%20%D0%BA%D 0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0 %BD%D0%BA%D0%B8&noreask=1&i mg_url=http%3A%2F%2Fpromsnab123. ru%2Fimages_board%2F704742. jpg&pos=44&rpt=simage&lr=35.

Сведения об авторах:

Бабицкий Леонид Федорович -доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механизации технического сервиса в АПК Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», e-mail: kaf-meh@rambler.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского».

Лузин Владимир Анатольевич -кандидат технических наук, глава КФХ

References:

1. Karpenko A. P., Khalanskiy V. M. Agricultural machines. - 5th ed. Rev. and extra - M.: Kolos, 1983. - 495 p.

2. Pavlov I. M., Coulter / I. M. Pavlov, A. V. Peretyatko, A. E. Sarsenov // Mechanization and electrification of agriculture. - № 4 in 2016. - P. 28-29.

3. Mechanical sowing complex «AGRATOR 3400 M» [Electronic resource] URL: https://agroserver.ru/b/img/ 585898/588877/.

4. Disc harrow BDT-3 [Electronic resource] URL: https://yandex.ru/ images/search?p=1&text=%D0% B 1 %D 0 %B4 %D 1 %8 2 %20 3 %20 %D0%BA %D0%B0%D1%80%D 1%82%D0%B8%D0%BD%D0% BA%D0%B8&noreask=1&img_ url=http%3A%2F%2Fpromsnab123. ru%2Fimages_board%2F704742. jpg&pos=44&rpt=simage&lr=35.

Information about the authors:

Babitskiy Leonid Fedorovich -Doctor of Technical Sciences, Professor, the head of the Section of mechanization and technical services in AIC of the Academy of Life and Environmental Science for scientific work of Academy of Life and Environmental Sciences, e-mail: a.m.izotov@mail.ru, FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal Uni-versity».

Luzin Vladimir Anatolievich - Candidate of Technical Sciences, the head

«Пульс 07» Красногвардейского района Республики Крым.

Москалевич Вадим Юрьевич -кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механизации технического сервиса в АПК Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», e-mail: v_moskalevich@mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского».

of farm «Pulse 07» Krasnogvardeysky district of the Republic of Crimea.

Moskalevich Vadim Yurievich -Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, associate Professor of the Section of mechanization and technical services in AIC of the Academy of Life and Environmental Science for scientific work of Academy of Life and Environmental Sciences, e-mail: a.m.izotov@mail.ru, FSAEI HE «V. I. Ver-nadsky Crimean Federal University».