Повышение эффективности работы порционной жатки на уборке зерновых культур посредством её оснащения дополнительными устройствами

Повышение эффективности работы порционной жатки на уборке зерновых культур посредством её оснащения дополнительными устройствами

С.С. Пашинин, аспирант, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Многообразие факторов, определяющих сроки и качество проведения процесса уборки зерновых культур, обусловливает необходимость комплексного подхода к его технологическому и техническому обеспечению с учётом природно-климатических, производственных условий и особенностей убираемых культур. Наиболее предпочтительно, чтобы темпы уборочных работ соответствовали интенсивности созревания хлебов [1, 2]. В связи с этим сельское хозяйство начинает всё больше оснащаться высокопроизводительными комбайнами («Дон-1500», «Вектор», «ACROS», «Western», «Kase», «CLAAS» и др.). Однако современные высокопроизводительные зерноуборочные комбайны часто не являются решением проблем в условиях регионов, не отличающихся высокой урожайностью зерновых. Последнее не позволяет реализовать их производительность в полной мере, что к тому же может приводить к преждевременному выходу из строя недогружаемых молотильных аппаратов данной техники [3, 4]. Помимо этого следует учитывать и высокую энергозатратность данной техники.

Решением для таких условий работы (они характерны для Южного Урала, Северного Казахстана, отдельных территорий Саратовской области, Ставрополья и ряда других регионов) может являться раздельная уборка — скашивание посредством валковых жаток хлебной массы в валки и их подбор с обмолотом после дозревания. Анализ опубликованных работ показал, что существующие валковые жатки не обеспечивают полную загрузку молотилки комбайнов, формируют валки низкого качества, а потери зерна при работе данных жаток часто превышают допустимые и т.д. [1—3, 5, 6]. Также при раздельной уборке повышается негативное воздействие на почву тяжёлой техники.

Решить последний недостаток можно за счёт использования жаток-накопителей или порционных жаток. Данные машины не укладывают массу в непрерывный валок, а формируют так называемые порции, которые стыкуются при выгрузке. Такая конфигурация валка позволяет уменьшить число проходов на подборе. Главным недостатком таких жаток является неспособность создания валка регулируемой концентрации при любой урожайности [2, 5].

Проведённые учёными Оренбургского ГАУ исследования [3] позволили разработать порционную жатку (рис. 1) [7], в параметрах и режимах работы которой учтены вышеназванные негативные моменты [2, 5].

Основными узлами рассматриваемой жатки являются мотовило, расположенный под ним режущий аппарат, устройства для отвода хлебной массы от колёс МЭС, установленный за режущим аппаратом транспортёр. В конце транспортёра расположена заслонка со щётками, соединённая с механизмом подъёма. По мере накопления срезанной режущим аппаратом и уложенной мотовилом на транспортёр массы она перемещается вместе с транспортёром к заслонке со щётками, предотвращающими выдувание стеблей, её преждевременный сход и выделение зерна на ленте транспортёра. В момент окончания накапливания и достижения полосы формирования валка заслонка поднимается посредством механизма подъёма, повышается скорость транспортёра, благодаря чему порция укладывается на стерню. Вновь выгружаемые порции пристыковываются к выгруженным ранее. После разгрузки заслонка со щётками опускается, а скорость ленты транспортёра возвращается к нормальному режиму [5, 6]. В ряде работ более подробно рассмотрены технологический процесс и конструктивные особенности порционной жатки [2, 3, 5, 7-9].

Помимо базового варианта жатки существуют и её усовершенствованные модели, конструктивные отличия которых направлены на снижение потерь зерна и обеспечение мероприятий по сохранению и улучшению почвы [8, 9].

Одной из главных трудностей возделывания зерновых в зонах рискованного земледелия является недостаточная увлажнённость почвы [10]. Исходя

Рис. 1 - Схема порционной жатки:

1 - мобильное средство; 2 - навесное устройство; 3 - рама-платформа; 4 - режущий аппарат; 5 - мотовило; 6 - транспортёр; 7 - ленточные делители; 8 - башмаки

из этого, существует необходимость разработки и внедрения машин, способствующих сохранению и накоплению почвенной влаги [7]. Необходимо помнить, что увеличение количества используемой техники ведёт к повышению энергозатрат и к дополнительным расходам, а также к повышению уплотнения почвы, что опять же неблагоприятно сказывается на плодородии.

С учётом вышеизложенного имеет смысл разработка машин, выполняющих одновременно несколько функций. Повышение уровня влаги в почве и попутно профилактика эрозионных процессов могут обеспечить формирование стерневых кулис — оставленной после уборки высокой стерни. Стерневые кулисы препятствуют свободному воздействию ветра на почву и обеспечивают снегозадержание, благодаря которому уровень влаги в почве повышается. В целях формирования стерневых кулис при уборке зерновых культур был разработан вариант представленной выше жатки со специальным устройством [8]. Конструктивная схема порционной жатки с устройством образования кулис приведена на рисунке 2.

Перед началом работы устройство образования стерневых кулис (рис. 3) настраивается исходя из

устройства кулисы обеспечивают накопление снега высотой 0,45—0,50 м, что увеличивает запасы влаги в почве в начале весны в 1,8—2,3 раза, вследствие чего на их фоне было получено увеличение урожайности в среднем на 26% [7].

Помимо проведения дополнительных операций при работе порционной жатки следует оптимизировать и её непосредственный рабочий процесс. В целях предотвращения и минимизации потерь зерна при использовании рассматриваемой жатки были проведены исследования для выявления оптимальных режимов и параметров работы её основных механизмов и узлов [1, 2, 4]. Однако потери свободным зерном — преждевременным выходом зерна из колоса во время жатвенных работ — являются довольно распространённым видом потерь, а его сведение к минимуму затруднено тем, что в реальных условиях по погодным и организационным причинам агротехнические сроки уборки часто превышаются, а чем спелее колос, тем легче из него выходит зерно [3].

Для решения данной проблемы нами было разработано и предложено устройство для сбора свободного зерна, установка которого в задней части жатки (рис. 4) позволяет существенно снизить

I 4

/

V

3

Рис. 2 - Порционная жатка с устройством образования стерневых кулис:

1 - основное мотовило; 2 - основной режущий аппарат; 3 - устройства для отвода хлебной массы от колёс; 4 - транспортёр; 5 - барабан; 6 - лента транспортёра; 7 - заслонка; 8 - щётки; 9 - механизм подъёма заслонки; 10 - наклонный лоток; 11 - мотовило устройства для образования стерневых кулис; 12 - режущий аппарат устройства для образования стерневых кулис

высоты стеблестоя так, чтобы им срезались только колосья, а стерня оставалась в качестве кулисы.

При работе жатки основная часть убираемого традиционным способом (посредством основного мотовила и основного режущего аппарата) урожая скашивается и поступает на транспортёр, а устройство образования стерневых кулис срезает только колосья, которые поступают на наклонный лоток и перемещаются по нему на ленту транспортёра, где присоединяются к основной хлебной массе [5].

Особенности данного устройства и его функционирования также освещались в ряде публикаций [1, 6], поэтому здесь приведём только результаты некоторых его экспериментальных исследований: образованные посредством рассматриваемого

Рис. 3 - Взаимное расположение устройства образования стерневых кулис и основных мотовила и режущего аппарата:

1 - мотовило устройства образования стерневых кулис; 2 - режущий аппарат устройства образования стерневых кулис; 3 - основное мотовило; 4 - основной режущий аппарат

а) б)

Рис. 4 - Порционная жатка с устройством для сбора свободного зерна:

а) общий вид; б) вид сверху: 1 - рама; 2 - устройства отвода массы от колёс; 3 - транспортёр; 4 - режущий аппарат; 5 - мотовило; 6 - башмаки; 7 - навеска; 8 - бункер для свободного зерна; 9 - решето с воронками; 10 - заслонка

Рис. 5 - Схема расположения решета и воронок устройства для сбора свободного зерна: 1 - выгрузная заслонка; 2 - транспортёр; 3 - решето; 4 - воронки

показатели потерь [9]. Условно данное устройство можно подразделить на бункер 8 и решето с воронками 9.

Проходя через решето устройства, зерно очищается от крупных примесей и поступает в воронки 4 под действием разряжения, создаваемого вентилятором (рис. 5). Из воронок зерно по трубопроводу поступает в бункер [9].

Принцип работы устройства для сбора свободного зерна заключается в том, что в бункере с помощью вентилятора через конусную камеру создаётся разряжение, которое по трубопроводу достигает воронок. Свободное зерно, проходя через решето, препятствующее сходу к воронкам основной стебельной массы, попутно очищается от крупных примесей и засасывается в воронки. Далее по трубопроводу оно поступает в бункер. В ходе опытно-полевых исследований было установлено, что при работе порционной жатки с функционирующим устройством сбора свободного зерна данный вид потерь сокращается в 3—3,5 раза по сравнению с вариантом порционной жатки без устройства и в 5—6 раз по сравнению с ЖВР-10 (серийной жаткой) [2, 4].

Всё вышеизложенное говорит об актуальности применения разработанной в Оренбургском ГАУ

порционной жатки. Вместе с тем, несмотря на все её плюсы, можно выделить и пути её совершенствования посредством оснащения дополнительными устройствами. Испытания экспериментальных образцов порционной жатки, оснащённых названными выше устройствами, подтверждают наличие ряда положительных эффектов от их применения.

Литература

1. Глушков И.Н. Использование валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис для обеспечения снегозадержания и минимизация потерь зерна при уборке зерновых культур // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2013. С. 155-159.

2. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Обоснование соотношения скоростей накопительного транспортёра и энергосредства порционной жатки // Научное обозрение. 2015. № 11. С. 24-29.

3. Жалнин Э.В. Классификация потерь зерна и их оценка // Сельский механизатор. 2014. № 9 (67). С. 4-6.

4. Константинов М.М. Рекомендации по настройке и регулировке техники на уборке урожая зерновых культур, севе озимых и вспашке зяби в Западном Казахстане и Южном Урале / М.М. Константинов, Б.Н. Нуралин, А.П. Ловчиков, В.Г. Кушнир, И.Н. Глушков. Уральск, 2011. 57 с.

5. Глушков И.Н. Обоснование параметров и режимов работы порционной жатки с устройством образования кулис: дисс. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2013. 141 с.

6. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Анализ совместной работы мотовила устройства образования стерневых кулис и основного мотовила порционной жатки // Уральский промышленникъ. 2015. № 10. С. 54-56.

7. Константинов М.М. Патент №2212780, А0Ш69/00,34/00 Валковая жатка / М.М. Константинов, А.Н. Бугров, В.А. Павленко, Е.Ю. Морозов. Бюл. № 27. М., 2003.

8. Константинов М.М. Патент РФ на изобретение № 2493685. Валковая порционная жатка с устройством образования стерневых кулис МПК А0Ю34/04, А3Ю57/18 / М.М. Константинов, И.Н. Глушков, А.Н. Кондрашов, С.С. Пашинин. Бюл. № 27. М., 2013.

9. Константинов М.М. Патент РФ на изобретение №2523847. Валковая жатка. МПК А0Ю34/00. Бюл. № 21 / М.М. Константинов, С.С. Пашинин, И.Н. Глушков, А.Н. Кондрашов. М., 2014. Патентообладатель Оренбургский ГАУ. 4 с.

10. Константинов М.М. Совершенствование технических средств для сохранения влаги в засушливых условиях Южного Урала / М.М. Константинов, И.Х. Галиев, И.Н. Глушков, К.С. Потешкин // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. Оренбург, 2015. С. 59-64.