Повышение эффективности производства зернобобовых культур в Дальневосточном регионе

УДК 631.4

М. В. Канделя, Н. М. Канделя

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ РЕГИОНЕ

В статье рассматривается проблема деградации почвы, её плодородного слоя в первую очередь сельскохозяйственного назначения, допустимые удельные давления, с чем связаны проблемы переуплотнения почв, особенно в дальневосточном регионе, а также предложения по уменьшению вредного экологического воздействия на почву.

Ключевые слова: уплотнение почвы, деградация почвы, плодородный слой, переувлажнение почвы, агротехническая проходимость, уборка урожая, экологическое воздействие.

Уплотнение почвы, особенно сельскохозяйственного назначения, — проблема мирового значения. В связи с бурным развитием техники и технологии этот процесс ускоряется и уплотнение почвы достигает уровня, когда дальнейшее её использование для выращивания культур становится невозможным.

Проблема переуплотнения почвы в Дальневосточном федеральном округе ещё более остра, так как здесь до 90 % всех сельскохозяйственных площадей подвержены переувлажнению.

Деградацию почвы — плодородного слоя (переувлажнение, разрушение структуры, снижение плодородия) — связывают с применением техники, обладающей большой массой. В данной проблеме имеет место, помимо экологического ущерба, и серьёзный экономический, вызванный снижением урожайности до 30 % и более. Об этом свидетельствуют данные исследований более чем в 40 странах мира. В Российской Федерации недобор урожая составляет по зерновым 13 —15 млн т в год.

Наиболее влияющим на плодородие почвы и сельскохозяйственных угодий является фактор её переуплотнения под воздействием применения различных видов техники — тракторов, комбайнов и других средств производства сельскохозяйственных культур.

Мировой парк всех видов тягово-транспортных уборочных средств, применяемых в агропромышленном комплексе, неуклонно и бурно рас-

Канделя Михаил Васильевич — кандидат технических наук, профессор (Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема, Биробиджан); e-mail: kandelya79@mail.ru.

Канделя Николай Михайлович — кандидат технических наук, доцент, заместитель председателя правительства Еврейской автономной области (Правительство Еврейской автономной области, Биробиджан); e-mail: kandelya79@mail.ru.

© Канделя М. В., Канделя Н. М., 2017

45

тёт, растёт производительность, мощность и, как следствие, эксплуатационная масса этих средств, что, в свою очередь, ведёт к чрезмерному переуплотнению почвы. Масштабы вредного воздействия на плодородие земли в ближайшие 20 — 30 лет могут привести к пагубным экологическим последствиям и угрозе продовольственной безопасности.

Современные зерноуборочные комбайны «Вектор», «Акрос», «Полесье» и др. имеют эксплуатационный вес 25 — 30 т (рис. 1 — 3).

Рис. 1. Зерноуборочный комбайн VECTOR 410

Рис. 2. Зерноуборочный комбайн ACROS 595 Plus

46

Допустимое удельное давление для дальневосточных полей, особенно переувлажнённых, составляет не более 0,5 кг/ см2 [2].

В колёсном варианте комбайн превышает данный показатель в 8 — 10 раз.

Какими способами можно обеспечить агротехническую проходимость современного комбайна [3 — 6]?

Если раньше комбайны моделей СК-3, СКГ-3 имели ёмкость бункера 1,8 м3, СКД-5 «Сибиряк» — 2,3 м3, «Енисей-1200» — 3 м3, то «Енисей-950» (рис. 4) и его модификации — 5 м3, как и ёмкость бункеров комбайнов «Акрос» и «Вектор».

Современные комбайны, а их иначе, как мастодонтами, и не назовёшь, имеют ёмкость бункера 7 — 8 м3, в котором размешается до 6 т зерна, и эта масса находится на высоте более 4-х м над уровнем почвы.

Сушествует зависимость, при которой для увеличения массы зерна, перевозимого в бункере, на 1 т, необходимо увеличить массу металла комбайна также на 1 т.

Традиционная технология уборки урожая зерновых культур и сои в Дальневосточном регионе предполагает всю биологическую массу, скошенную жаткой, направлять в молотилку комбайна, где хлебная масса обмолачивается штифтовым, а затем бильным барабанами.

Соотношение массы зерна к соломистой массе составляет 1:2 и более.

Учитывая, что ширина жатки составляет 6 — 9 м, то в молотилку комбайна поступает большое количество биологической массы, а это требует больших усилий для её обмолота.

47

Рис. 4. Зерноуборочный комбайн «Енисей-950»

По этим причинам мощность двигателя на современном комбайне достигает величин от 200 до 500 л. с., а ёмкость топливного бака — 500 л. Одной заправки такого бака топливом хватает только на одну смену.

Стоимость одного литра дизтоплива превышает стоимость одного литра бензина А-95 ~ 40 руб. Современные дизельные двигатели расходуют до 180 г/ л. с. ч. топлива. По этим причинам стоимость топлива для работы комбайна в одну смену существенно повышается.

Ранее выпускаемые комбайны СКГ-3 и СКД-5 были укомплектованы двигателями СМД-7 мощностью 65 л. с., соответственно и расход топлива был в разы меньшим.

Решение применять в Дальневосточном регионе комбайны с двигателем относительно небольшой мощности было правильным, так как урожайность здесь, по наблюдениям за последние 12 лет, существенно снизилась. Так, для сои, возделываемой на Дальнем Востоке, 70 % площадей преимущественно имеют среднюю урожайность 10 ц/га, а зерновых культур — 15 ц/ га, поэтому экономически невыгодно применять высокопроизводительные комбайны на Дальнем Востоке.

Очень важным показателем является стоимость намолота 1 кг бункерного зерна.

Так, стоимость 1 кг зерна, намолоченного комбайном КЗС-3 «Русь», в 2 раза дешевле 1 кг, намолоченного комбайном «Енисей-950» и его модификациями.

Такая же картина с ростовскими и зарубежными высокопроизводительными комбайнами.

48

Китайский комбайн John Deere 3316 (рис. 5) и КЗС-6 «Цзялянь-Шимановск-Амурский-6» (рис. 6) по этому показателю сопоставимы с комбайном КЗС-3 «Русь».

Рис. 5. Зерноуборочный комбайн John Deere 3316

Рис. 6. Зерноуборочный комбайн КЗС-6 «Цзялянь-Шимановск-Амурский-6»

49

Предлагаются новые способы и комбайны для уборки урожая зерновых культур и сои. Анализ различных технологий уборки зерновых показал, что по критерию «максимум производительности при минимуме энергозатрат» одной из перспективных считается технология уборки зерновых с очёсом растений на корню.

ОАО «Пензмаш» в 2005 — 2012 гг. изготовило 66 жаток для очёса и отправило в 25 регионов страны на испытания. Схема жатки показана на рисунках 7—9.

Рис. 7. Устройство жатки для очёса зерновых культур на корню [1]

Жатка для очёса зерновых культур на корню (рис. 7) содержит копирующую платформу 1 с опорными башмаками 2 и полевыми делителями 3, мотовило 4 с граблинами 5 с пружинными пальцами 6 (рис. 8), барабан 7 с очёсывающими гребенками 8 с зубьями 9 и отверстиями 10 в местах соединения их боковых кромок 11 (рис. 9), выполненных по гипоциклоиде, построенной при соотношении Я = 3г (рис. 10), две ветви 12 которой исходят из вершины 13 зуба 9 и пересекаются с осью х направляющей окружности 14 в местах их соединения, где Я — радиус направляющей окружности 14, г — радиус производящей окружности.

Шнек 15, выгрузное устройство 16 с вентилятором 17. Мотовило 4 выполнено с копирующей дорожкой 18 для роликов 19, связанных с

50

граблинами 5 с пружинными пальцами 6 посредством щеки 20 (рис. 8), при этом пружинные пальцы 6 загнуты по окружности с радиусом г1, равным радиусу Я1, расположения граблин 5 мотовила 4 относительно оси 21 его вращения (рис. 7) Я1 = п.

Рис. 8. Устройство жатки для очёса зерновых культур на корню [1]

Рис. 9. Устройство жатки для очёса зерновых культур на корню [1]

Ролики 19 копирующей дорожки 18 (рис. 11), связанные с граблинами 5 с пружинными пальцами 6 посредством щеки 20 (рис. 8), могут быть выполнены из полимерного материала, например, из капролана.

51

12 1 % 13 11 9 10

Рис. 10. Устройство жатки для очёса зерновых культур на корню [1]

Рис. 11. Устройство жатки для очёса зерновых культур на корню [1]

При движении жатки для очёса зерновых культур на корню (рис. 7) копирующая платформа 1, опираясь на опорные башмаки 2, с помощью полевых делителей разделяет хлебный массив.

Мотовило 4 граблинами 5 с пружинными пальцами 6 (рис. 8) подводит стебли убираемой культуры к барабану 7 с очёсывающими гребёнками 8 (рис. 9) с зубьями 9 и отверстиями 10 в местах соединения их боковых кромок, выполненных по гипоциклоиде, которые прочёсывают стебли убираемой культуры снизу вверх, обрывают колосья и направляют их к шнеку 15, затем через выгрузное устройство 16 вентилятором 17 очёсанная хлебная масса загружается в ёмкость рядом идущего транспортного средства или в приёмный бункер молотильного устройства зерноуборочного комбайна.

Благодаря тому, что мотовило 4 выполнено с копирующей дорожкой 18 для роликов 19, связанных с граблинами 5 с пружинными паль-

52

цами 6 посредством щеки 20, можно исключить или уменьшить «мертвую зону» между мотовилом 4 и барабаном 7 с очёсывающими гребёнками 8 с зубьями 9 и улучшить подачу хлебной массы к очёсывающим гребёнкам 8 барабана 7.

Выполнение пружинных пальцев 6, загнутых по окружности с радиусом г, равным радиусу Я, расположения граблин 5 мотовила 4 относительно оси 21 его вращения, улучшает захватывающую способность пружинных пальцев 6 граблин 5 мотовила 4.

Выполнение роликов 19 копирующей дорожки 18, связанных с граблинами 5 с пружинными пальцами 6 посредством щеки 20, из полимерного материала, например, из капролана, позволяет:

1. Сократить число шарикоподшипников жатки;

2. Снизить расход металла на изготовление жатки;

3. Снизить трудоёмкость изготовления жатки.

По результатам многочисленных теоретических и экспериментальных исследований и проверок опытно-конструкторских разработок в реальных условиях эксплуатации показывают, что технология уборки зерновых с очёсом растений на корню является перспективной. Но все эти работы проводились на зерновых культурах.

В ЕАО и Амурской области основной культурой является соя. Необходимо провести серьёзные испытания по уборке сои, доработать (разработать) новую полевую машину (комбайн) для этой технологии. По нашему мнению, использование предлагаемого комбайна для уборки зерновых и сои методом очёса растений на корню позволяет:

1. Уменьшить вредное экологическое воздействие ходовой части комбайна на почву за счёт снижения массы комбайна;

2. Повысить производительность комбайна за счёт лучшей работы очистки молотилки комбайна;

3. Снизить уровень потерь зерна за счёт разгрузки очистки молотилки комбайна от соломистой массы;

4. Снизить процент травмирования зерна за счёт сокращения рабочих органов, воздействующих на зерно при его обмолоте и очистке;

5. Упростить конструкцию молотилки комбайна за счёт исключения «лишних» рабочих органов;

6. Снизить затраты при изготовлении молотилки комбайна;

7. Уменьшить потребляемую мощность двигателя;

8. Уменьшить расход топлива за счёт снижения мощности двигателя.

Список литературы

1. Жатка для очёса зерновых культур на корню: пат. 2569957 РФ: МПК А01Б41/08 / Канделя М. В., Канделя Н. М., Шилько П. А., Гринкруг Л. С., Земляк В. Л.; заявитель и патентообладатель ПГУ им. Шолом-Алейхема. № 201403740/13; заявл. 04.02.2014; опубл. 10.12.2015, Бюллетень № 34. 7 с.

2. Канделя М. В. Влияние компоновочной схемы уборочной машины на распре-

53

деление её массы по опорам / / Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2014. № 1. С. 2—3.

3. Канделя М. В. Выбор типажа комбайна // Сельский механизатор. 2014. № 2. С. 20—21.

4. Канделя М. В. Использование уборочно-транспортных машин ходовой системой на резиноармированных гусеницах // Научное обозрение. 2013. № 2. С. 56 — 58.

5. Канделя М. В. Равномерная загрузка молотилки зерноуборочного комбайна — резерв для повышения его производительности / / Научное обозрение. 2013. № 2. С. 59 — 61.

6. Канделя М. В. Эволюция молотильных устройств гусеничных рисозерноубо-рочных комбайнов / / Техника и оборудование для села. 2013. № 3. С. 13 — 14.

k k к

Kandelya Mikhail V., Kandelya Nikolay M. INCREASE OF EFFICIENCY OF PRODUCTION OF GRAINED CROPS IN THE FAR EASTERN REGION

The article deals with the problem of soil degradation, its fertile layer primarily for agricultural purposes, permissible specific pressures. What are the problems of soil re-consolidation, especially in the Far Eastern region, as well as proposals to reduce the harmful environmental impact on the soil.

Keywords: soil compaction, soil degradation, fertile soil, waterlogging of soil, agrotechnical patency, harvesting, environmental impact.

References

1. Kandelya M. V., Kandelya N. M., Shil'ko P. A., Grinkrug L. S., Zemlyak V. L. Zhat-ka dlya ochesa zernovykh kul'tur na kornyu: patent 2569957 RF: MPK A01D41/08 (Harvester for harvesting crops on the vine: patent no. 2569957 RU: MPK A01D41/08), published on 10.12.2015, Bulletin no. 34. 7 p.

2. Kandelya M. V. The influence of harvesting machine assembly scheme for the distribution of its mass on the pillars [Vliyanie komponovochnoy skhemy uborochnoy mashiny na raspredelenie ee massy po oporam], Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva, 2014, no. 1, pp. 2 — 3.

3. Kandelya M. V. Choice facial features combine [Vybor tipazha kombayna], Sel'skiy mekhanizator, 2014, no. 2,. pp. 20 — 21.

4. Kandelya M. V. Usage of harvesting-transport machinery with rubber-reinforced tracks drive system [Ispol'zovanie uborochno-transportnykh mashin khodovoy sistemoy na rezinoarmirovannykh gusenitsakh], Nauchnoe obozrenie, 2013, no. 2, pp. 56—58.

5. Kandelya M. V. Balanced load of a harvesting combine thresher as a reserve for increasing its productivity [Ravnomernaya zagruzka molotilki zernouborochnogo kombayna — rezerv dlya povysheniya ego proizvoditel'nosti], Nauchnoe obozrenie, 2013, no. 2, pp. 59 — 61.

6. Kandelya M. V. Evolution of Threshing Devices of Tracklaying Rice and Grain Harvesters [Evolyutsiya molotil'nykh ustroystv gusenichnykh risozernouborochnykh kombaynov], Tekhnika i oborudovanie dlya sela, 2013, no. 3, pp. 13—14.

k k k

54