Универсальные энерго-, ресурсосберегающие почвообрабатывающие и посевные машины комплекса «Уралец»

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ЭНЕРГО-, РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЕ И ПОСЕВНЫЕ МАШИНЫ КОМПЛЕКСА «УРАЛЕЦ»

В.В. БЛЕДНЫХ, член-корреспондент РАСХН Челябинский ГАУ

Н.К. МАЗИТОВ, член-корреспондент РАСХН Татарский НИИСХ

P.C. РАХИМОВ, доктор технических наук Челябинский ГАУ

B.Н. КОНОВАЛОВ ООО «Варнаагромаш»

Н. Т. ХЛЫЗОВ, кандидат технических наук Челябинский ГАУ

C.В. СТОЯН

ЗАО ИПП «ТехАртКом»

И.Р. РАХИМОВ Челябинский ГАУ

Согласно «Стратегии машино-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 г.», утвержденной в 2003 г. Минпромнауки России, Минсельхозом России и Россельхозакадемией, намечена разработка, производство и введение в эксплуатацию техники нового поколения с существенно более высокими техникоэкономическими параметрами. Ведущим показателем интенсификации и обеспечения конкурентоспособности сельского хозяйства назван уровень производительности труда, который нужно увеличить в 3-4 раза.

В связи с этим, однооперационные орудия следует заменить многофункциональными, универсальными и комбинированными агрегатами, способными адаптироваться к изменяющимся условиям производства путем быстрой смены рабочих органов или модулей с различными их типами. Такой подход позволит сократить число необходимых машин для выполнения технологических процессов при возделывании сельскохозяйственных культур в 4-5 раз. При этом общая металлоемкость агрегатов снизится в 2-3 раза, а капиталовложения — в 1,5-2 раза.

Над решением этой серьезнейшей проблемы совместно работают ученые Челябинского ГАУ, Татарского НИИСХ, конструкторы и производственники заводов ООО «Варнаагромаш» и ЗАО ИПП «ТехАртКом». Они создали влаго-, энерго-, ресурсосберегающий комплекс «Уралец», включающий машины для основной, предпосевной обработки почвы и посева зерновых культур.

Почвенно-климатические условия Южного Урала разнообразны. Сельскохозяйственные угодья региона расположены в горно-лесной, лесостепной и степной зонах. Они отличаются рельефом, типом и свойствами почвы, а также количеством осадков. Поэтому нужна техника с различными типами и параметрами рабочих органов.

Известно много способов основной обработки почвы, каждый из которых имеет свои положительные и отрицательные стороны. Необходимо, выбирать тот из них, который дает возможность поддерживать и повышать плодородие, предотвращать возникновение ветровой, водной и механической эрозии почвы. Как показывают наши исследования, особого внимания на Южном Урале заслуживает обработка почвы с сохранением стерни. Даже в лесостепной зоне, где нет явных признаков эрозии, на чистых от сорняков полях эффективно периодическое рыхление без оборота пласта. В то же время целесообразна и отвальная вспашка для заделки органических компонентов, без которых невозможно сохранение плодородия. Есть преимущества и у плоскорезной обработки с одновременным щелеванием, в частности на склонах. Эффективно также применение чизельных орудий с прямыми и наклонными стойками особенно для уничтожения плужной подошвы на переуплотненных почвах.

Без дифференцированного подхода к этой проблеме недобор сельскохозяйственной продукции может составлять 2...8 ц/га зерновых. От способа обработки почвы зависит также расход топлива. Так, замена вспашки на безотвальное рыхление позволяет снизить его на 24...50 %, а необоснованное увеличение глубины обработки на 1 см влечет дополнительный расход топлива до 7 %.

Важное значение имеют сроки обработки почвы. Поздняя зябь вызывает снижение урожайности на

15...17 %, а ранняя, по сравнению с поздней, — позволяет экономить 19...30 % топлива, кроме того,

4....8 % его можно сберечь благодаря правильной, рациональной подготовке полей к обработке.

Для основной обработки почвы мы разработали и начали выпускать на заводах АО «Варнаагромаш» и ЗАО ИПП «ТехАртКом» универсальные и лемешно-роторные плуги, а также плуги-рыхлители с чи-зельными рабочими органами для тракторов класса тяги 1,4; 2; 3; 4 и 5.

На универсальные плуги (табл. 1) устанавливаются сменные рабочие органы. В зависимости от выполняемых технологических операций и агротехнических требований это могут быть отвальные корпуса, безотвальные стойки СибИМЭ, наклонные чизель-ные стойки. Орудия также снабжаются сменными приспособлениями для выравнивания поверхности и создания мульчирующего слоя (дисковые и конические бороны, прутковые катки). Они меняются в зависимости от погодных условий, типа почвы и вида обработки.

Использование универсальных плугов со сменными рабочими органами дает возможность экономить материал на изготовление орудий, сокращать затра-

Таблица 1. Техническая характеристика универсальных плугов

Показатель Наименование орудия

ПН-ЗУ ПН-4У І ПН-5У | ПН-8У І ПП-9У

Ширина захвата, м Глубина обработки, см 1,05 1.4 1,75 2,8 3,4

корпус плуга, стойка СибИМЭ 20...27 20...27 20...27 20...27 20...27

чизельный рабочий орган 25...40 25...40 25...40 25...40 25...40

Производительность, га/ч 0,75 0,98 1,22 1,96 2,2

Рабочая скорость, км/ч до 7...9 7...9 7...9 7...9 7...9

Агрегатирование МТЗ-82 ДТ-75 Т-4, Т-150 К-701 К-701, К-744

ты на содержание парка сельскохозяйственных машин, улучшить технико-экономические показатели.

Двухрядное расположение чизельных рабочих органов на раме плугов-рыхлителей (табл. 2), позволяет значительно уменьшить их длину, улучшить устойчивость агрегата при транспортировке, снизить нагрузку на навеску и ходовую систему трактора. Наклонные чизельные стойки, установленные на РЧД-5 разуплотняют почву, устраняют плужную подошву и могут быть использованы также на посевах многолетних трав при улучшения лугов и пастбищ с одновременным внесением жидких комплексных удобрений.

Таблица 2. Техническая характеристика плугов' рыхлителей

Показатель Наименование орудия

ПР-4,2 ПЧ-10 РЧД-5

Ширина захвата, м 4,2 4,66 4Д..5

Глубина обработки, см 16...35 25...40 30...45

Производительность, га/ч 2,8...3,3 1,11...1,6 2,99...3,85

Рабочая скорость, м/с 1,94...2,5 2,2...3,0 2,0...3,2

Масса орудия, кг 2000 3100 2470

Агрегатирование К-701, Т-170 К-701,

К-744 К-744

Лемешно-роторные плуги (табл. 3) предназначены для обработки почвы под овощные и технические культуры, качественной внутрипочвенной заделки мелиорантов, навоза и сидератов на глубину 25...27 см с дополнительным крошением пласта на полях со стерней колосовых и других культур сплошного сева. Комбинированный рабочий орган состоит из лемешно-отвального корпуса с укороченным отвалом и лемехом, а также ротора с вертикальной осью вращения. Привод последнего осуществляется через коническую и ременные передачи от ВОМ трактора.

Таблица 3. Техническая характеристика лемешнороторных плугов

Показатель Наименование орудия

ПЛР-2 ПЛР-3 ПЛР-4

Ширина захвата, м 0,7 1,05 1,4

Глубина обработки, см 20...27 20...27 20...27

Производительность га/ч 0,5 0,75 1,0

Рабочая скорость, км/ч 7...10 7...10 7...10

Масса, кг 610 820 1180

Агрегатирование Т-40, МГЗ МТЗ РТМ-160

Использование лемешно-роторных плугов позволяет подготовить почву под посев и посадку за один проход и тем самым сократить затраты на выполнение дополнительных операций (культивация, боронование и др.), а также обеспечивает равномерное распределение мелиорантов в пахотном слое.

Энергосбережение при проведении основной подготовки почвы — это прежде всего замена глубокого рыхления различными орудиями на мелкую отвальную и безотвальную обработки дисковыми плугами (дискаторами) и лемешно-дисковыми культиваторами, которые намного (в 2 раза и более) экономичнее. Кроме того, при их использовании в 2 раза и более сокращается потребность в тракторах и топливе, сохраняется и без того скудный запас драгоценной влаги. Агрегаты успешно справляются с заделкой растительных остатков и уничтожением сорняков.

Плуг дисковый ПДБДМ6x411 «ЕРМАК» (рис. 1) предназначен для основной и предпосевной обработке почвы влажностью до 40 % под зерновые, технические и кормовые культуры, освежения задернелых лугов и лущения стерни. Один проход этого орудия эквивалентен

Рис. 1. Плуг дисковый ПД БДМ-6х4П

3 проходам традиционных дисковых борон. Его принципиальное отличие состоит в том, что каждый диск крепится к раме отдельно поэтому можно индивидуально регулировать их угол атаки и рабочую ширину захвата. Диск выполняет роль лемеха и отвала. Техническая характеристика ПД БМ-6x411 «Ермак»

Показатель Значение

Производительность: за 1 ч основного времени

при скорости 15 км/ч, га......................4...7

в смену, га...................................30...60

Рабочая скорость движения

при обработке, км/ч............................8...25

Глубина обработки, см..........................6... 18

Ширина захвата, м.................................6,2

Транспортная скорость, км/ч...............не более 25

Масса конструкции, кг............................3250

Агрегатирование.......................К-701, К-744

Культиваторы лемешно -дисковые (рис. 2) предназначены для предпосевной подготовке почвы под яровые и озимые культуры, ухода за парами, осенней обработки стерневых полей, первичной обработки

4

Рис. 2 Культиваторы лемешно-дисковые: 1 - КЛДН-2,6; 2 — КЛДН-4В; 3 - КЛДН-6.0В; 4 - КЛДП-7,2.

старопахотных земель. Они снабжены двумя рядами

последовательно расположенных сменных рабочих

органов (рыхлительные и плоскорежущие) на жест-

кой стойке со срезными болтами, сферическими дисками и пластинчато-прутковыми катками. За один проход орудия рыхлят и крошат почву, подрезают сорняки и пожнивные остатки, выравнивают поле, выполняют подповерхностное прикатывание и уплотнение почвы, а также создают мульчирующий слой (табл. 4).

Борона тяжелая игольчатая БТИ-21 (рис. 3) предназначена для закрытия влаги, предпосевного рыхления почвы, довсходового и послевсходового бо-

Рис. 3. Борона тяжелая игольчатая БТИ-21. ронования технических и зерновых культур, выравнивания полей, мульчирования верхнего слоя и при-катывания. При движении агрегата на скорости более 10 км/ч зубья орудия начинают вибрировать, благодаря чему обеспечивается интенсивное крошение почвы по всей ширине захвата.

Тяжелая борона БТИ-21 универсальна и легко перестраивается на проведение разных технологических операций, что увеличивает продолжительность ее использования в течение года. Вследствие малого тягового сопротивления рабочих органов орудие отличается большей производительностью и меньшим расходом топлива по сравнению с существующими зубовыми боронами.

Техническая характеристика бороны тяжелой игольчатой БТИ-21

Показатель Значение

Ширина захвата, м.................................21

Число секций, шт...................................7

Глубина обработки, см

на закрытии влаги........................... 5...7,5

на рыхлении почвы.............................до 12

Производительность

за 1 ч основного времени, га...............21...25

Рабочая скорость, км/ч.......................10...12

Межзубовое расстояние, мм.........................60

Масса, кг.......................................5900

Агрегатирование с тракторами класса тяги, т .. 3...5 Бороны модульно-зубовые БМЗ-15 и БМЗ-24 выполняют выравнивание поверхности поля после

Таблица 4. Техническая характеристика культиваторов лемешно-дисковых

Наименование орудия

Показатель КЛДН-2,6 навесной КЛДН-4В навесной КЛДН-6В навесной КЛДП-7.2В прицепной

Рабочая скорость, км/ч не более 8...10 8...10 8...10 10

Транспортная скорость, км/ч не более 20 20 20 20

Производительность за 1 ч основного времени, га Глубина обработки, см 2,4...2,72 4,2...4,76 6...6.8 6,1 ...7,2

рыхлителями 7...16 7...16 7...16 7...16

плоскорежущими лапами 6...12 6...12 6...12 6...12

Масса конструкционная, кг 1400 2150 3150 4150

Агрегатирование с тракторами тягового класса 1,4 2...3 4...5 5

культивации, закрытие влаги, заделку минеральных удобрений, довсходовое и послевсходовое боронование технических и зерновых культур, обработку стерни, а также сбор соломы и сена в валки.

Орудия состоят соответственно из 10 и 16 расположенных в ряд модулей боронок с пружинными зубьями, имеющими регулируемый угол атаки от 15 до 90°, что позволяет изменять глубину рыхления в интервале 2...9 см.

Уменьшенный шаг зубового поля (38 мм) совместно с вибрацией пружинных зубьев позволяет полностью уничтожать сорняки в фазе «белой нити». Вибрация зубьев обеспечивает процесс их самоочи-стки от земли и растительных остатков при угле атаки менее 15°.

Перевод агрегата из транспортного положения в рабочее и наоборот полностью механизирован и выполняется одним человеком (табл. 5).

Таблица 5. Техническая характеристика модульнозубовых борон БМЗ-15, БМЗ-24________________________

Показатель Марка машины

БМЗ-15 БМЗ-24

Производительность за

1 ч сменной работы, га не менее 16 не менее 18,8

Ширина захвата, м 15 24

Рабочая скорость, км/ч до 15 до 12

Масса, кг 2050 3800

Агрегатирование МТЗ, ЛТЗ, Т-150К, Т-150,

Т-70, ДТ-75 РТМ-160,

МТЗ-1221

Предпосевную обработку мелкоконтурных полей можно осуществлять культиватором противоэрози-онным модернизированным прицепным КПЭ-3,8МП,

который снабжен стрельчатыми лапами, а для измельчения и прикатывания почвы, создания мульчирующего слоя - дисковыми выравнивателями, батареями планчатых и витых трубчатых катков (рис. 4). Стрельчатые лапы на орудии установлены на жест-

Рис.4. Культиватор КПЭ-3,8 МП. ких стойках со срезными пальцами. Агрегатируется с тракторами ДТ-75, Т-150, Т-150К, Т-74. Техническая характеристика культиватора КПЭ-3,8 МП

Показатель Значение

Ширина захвата, м................................3,8

Глубина обработки, см........................5... 16

Производительность, га/ч.........................2,6

Рабочая скорость, км/ч..........................до 9

Транспортная скорость, км/ч....................до 15

Масса, кг.......................................1750

Для предпосевной обработки различных типов почвы создан культиватор универсальный блочно-модульный КУБМ-14,7со сменными модулями с разными видами рабочих органов. Они производят качественное рыхление и выравнивание, вычесывание корневых систем сорняков, подпочвенное прикаты-вание и мульчирование поверхности (рис. 5).

Рис. 5. Культиватор КУБМ-14,7 в работе.

Техническая характеристика КУБМ-14

Показатель Значение

Рабочие скорости, км/ч......................8... 12

Ширина захвата, м:............................14,75

Транспортная скорость, км/ч......................15

Производительность, га/ч

основного времени..............................14,5

эксплуатационного времени.....................10,15

Масса эксплуатационная, кг.....................4820

Глубина обработки, см........................4... 12

Агрегатируется с тракторами...........Т-150 К-701

Число сменных модулей.............................5

Сменные модули (рис. 6) оснащаются рыхлитель-ными лапами на пружинной стойке (базовый вариант), стрельчатыми лапами на усиленной пружинной стойке, жесткой подпружиненной и жесткой стойках, зубьями тяжелой игольчатой бороны.

Модули с рыхлительными рабочими органами на пружинной стойке (рис. 6а) предназначены для предпосевной подготовки почвы в ранние сроки, когда сорная растительность находится в фазе белой нити. Их вибрация обеспечивает сплошное крошение и вынос корневых систем сорняков, находящихся в нитевидной стадии, на поверхность. Недостаток таких рабочих органов — неспособность подрезать растения, особенно корнеотпрысковые, после всходов, в результате чего до 10 % сорняков приживаются.

Модули со стрельчатой лапой шириной 115... 125 мм на пружинной стойке применяются для предпосевной подготовки после появления всходов. При этом соединяются эффект вибрации и сплошного подрезания, что обеспечивает полное уничтожение сорной растительности и малое тяговое сопротивление. С целью увеличения жесткости стоек устанавливаются дополнительные пружинные пластины (рис. 66).

Для работы машины по стерневому фону используются модули со стрельчатыми лапами шириной захвата 270 мм на жесткой стойке шарнирно прикрепленной к раме. Для обеспечения вибрации, стойки в

направлении движения связаны с рамой через пружину (рис. 6в). При изменении свойств почвы происходит деформация пружины, что ведет к колебаниям стоек. Одновременно налипшая почва и растительные остатки сходят с поверхности лапы, а вибрация способствует снижению тягового сопротивления. Такие рабочие органы устойчиво выполняют технологический процесс как на глубине

4...6 см, так и

10...12 см. Их регулировка осуществляется путем изменения силы предварительного сжатия пружины.

Рис. 6. Сменные модули: а — с рыхли- Для обработки тельными рабочими органами на пружин- пара на глубину ДО ной стойке, б— со стрельчатой лапой шири- 10...12 СМ приме-ной 115...125 мм на пружинной стойке, в — няюхся МОДУЛИ С со стрельчатыми лапами шириной захвата 270 мм на жесткой стойке шарнирно при- лапами ширинои крепленной к раме, г — с лапами шириной 270 мм на стойке 270 мм на стойке жестко прикрепленной к жестко прикреп-раме, д — с пружинными зубьями. ленной к раме

(рис.бг). Они просты по конструкции, менее металлоемки и устойчиво выдерживают заданную глубину рыхления.

Сменные модули с пружинными зубьями (рис. 6д) предназначены для поверхностной обработки, мульчирования и прикатывания почвы. Регулировка угла наклона зуба относительно продольно-вертикальной плоскости от 15° до 90° дает возможность добиваться различного технологического эффекта, аналогично тяжелой игольчатой бороны.

Прутковые катки служат для выравнивания поля, дополнительного крошения почвы, подповерхностного прикатывания на глубине посева и мульчирования верхнего слоя.

Таким образом, культиватор КУБМ-14,7 с перечисленными сменными модулями выполняет весь комплекс операций по поверхностной обработке почвы и используется в течение всего сезона.

Для совмещения предпосевной подготовки и посева созданы широкозахватные агрегаты «Уралец»:

ППА-5,4; ППА-7,2; ППАБМ-14,7 (рис.7). Их назначение — посев по любым фонам (отвальному, безотвальному и стерневому). За один проход агрегаты выполняют закрытие влаги, предпосевную обработку почвы с уничтожением сорной растительности, вычесывание корневых систем сорняков, выравнивание поверхности, посев зерновых культур, прика-тывание и мульчирование верхнего слоя.

Машины обеспечивают качественное выполнение посева в сжатые агротехнические сроки и сохранение почвенной влаги. При снятой посевной части они могут работать как культиватор для предпосев-

Рис. 7. Почвообрабатывающие посевные агрегаты: а — ППА-5,4; б - ППА-7,2; в - ППАБМ-14,7.

ной подготовки почвы и обработки пара. В конструкции предусмотрено использование пневматических высевающих аппаратов с регулируемым дозированием семян и специальных сошников для подпочвенного разбросного посева полосой до 20 см при ширине междурядий 22,5...22,9 см (табл. 6).

предназначена для точного посева всех видов злаковых, бобовых и мелкосемянных культур. Конструкция трубчатого сошника обеспечивает надежное сохранение глубины заделки семян при различных характеристиках свойств почвы и скорости движения агрегата. Агрегатируется с тракторами класса 2...3.

Таблица 6. Техническая характеристика почвообрабатывающих посевных агрегатов

Показатель Марка машины

ППА-5,4 ППА-7,2 ППАБМ-14,7

Конструктивная ширина захвата, м 5,4 7,2 14,7

Число сошников, шт. 24 32 64

Ширина междурядья, см 22,5 22,5 22,9

Ширина ленты посева, см 18...20 18...20 18...20

Глубина обработки, см:

при обработке пара 10...12 10...12 10...12

при поверхностной обработке 3...8 3...8 3...8

при посеве 3...8 3...8 3...8

Производительность, га/ч

основного времени 5,4 7,2 14,7

эксплуатационного времени 3,78 5,04 10,29

Скорость движения, км/ч 1

рабочая на основных операциях 10 10 10

транспортная ДО 15 ДО 15 до 15

Объем семенного бункера, м3 2,8 3,61 4,0

Агрегатирование с тракторами класса тяги, т 1,4...2 2...3 4...5

Для посева зерновых культур по стерне на тяжелых почвах, на базе СЗС-2,1, разработана сеялка дисковая СЗД-2,1 (рис. 8). Благодаря дисковым рабочим органам машина строго выдерживает глубину задел-

Рис. 8. Сеялка зерновая дисковая СЗД-2,1. ки семян. Кроме того, при их использовании выравнивается поверхность поля, прикатывается почва и создается верхний мульчирующий слой. Агрегатируется с тракторами класса 1,4 т.с.

Техническая характеристика сеялки СЗД-2,1

Показатель Значение

Ширина захвата, мм............................2052

Количество дисков, шт...........................16

Число рядов дисков по ходу сеялки, шт............2

Масса с полным набором

рабочих органов, кг..................... 1250±3 %

Рабочая скорость, км/ч.......................до 15

Расстояние между дисками в ряду, мм............250

Диаметр прикатывающих катков, мм...............550

Число зерновысевающих аппаратов, шт..............9

Число туковысевающих аппаратов, шт...............9

Для посева зерновых культур по фону, обработанному культиватором КУБМ-14,7, разработана сеялка пневматическая навесная СПН-8 (рис. 9). Она

Техническая характеристика сеялки СПН-8

Показатель Значение

Тип.......................................навесная

Вид подачи семян...................пневматическая

Объем бункера, дм3..............................2200

Привод вентилятора...............стандартный ВОМ

540-1000 об/мин

Число рабочих органов, шт.........................64

Расстояние между рядами, мм......................125

Ширина захвата, м..................................8

Транспортная скорость, км/ч.............не более 10

Рабочая скорость, км/ч........................8...12

Производительность, га/ч...................6,4...9,6

Масса, кг.......................................1800

Рис. 9. Сеялка пневматическая навесная СПН-8.

Почвообрабатывающие машины КЛДП-7,2, КУБМ-14,7 и БТИ-21 и почвообрабатывающие посевные машины ППА-5,4 и СЗД-2,1 прошли государственные испытания в Уральском испытательном центре сельскохозяйственной техники и рекомендованы к производству для условий Южного Урала. Они обеспечивают, по сравнению с существующими агрегатами, увеличение производительности в 2-4 раза, снижение расхода топлива в 2-3 раза, проведение полевых работ в сжатые агротехнические сроки. Роторные и чизельные плуги, ПД БДМ 6x4 П, КУБМ-14,7, ППА-5,4, ППА-7,2 и ППАБМ-14,7 выпускает ЗАО ИП «ТехАртКом», а универсальные плуги, КЛДН-2,6, КЛДН-4В, КЛДН-6В, КЛДП-7,2В, БТИ-21, БМЗ-15, БМЗ-24, СЗД-2,1 и СПН-8 — ООО «Варнаагромаш».