Повышение эффективности работы комбинированных машин и комплексов

В ближайшее время возрастет интенсификация механизированных работ в сельском хозяйстве и резко повысится производительность труда механизаторов. Этот процесс будет сопровождаться возрастанием плотности механизированных работ на 1 га пашни, единичной мощности, а значит, и массы мобильных энергетических средств, производительности и массы технических средств. Уплотнение пашни при многократных проходах тракторов и комбайнов уже сейчас стало задачей, над которой работают многие ученые. В связи с этим проблема совмещения операций и создания комбинированных машин приобретает большое значение. В последние годы проведена значительная работа по агрономическому и технико-экономическому обоснованию технологии совмещения операций. Сегодня отечественные заводы по выпуску сельскохозяйственной техники совместно с конструкторами создали немало различных комбинированных машин и агрегатов для выполнения такой технологии.

Идея одновременного выполнения орудием или машиной нескольких логически оправданных технологических операций за проход по полю возникла очень давно. Но тогда многократные проходы простейших машин в конной упряжке по одному и тому же полю (хотя эти проходы сами по себе были невыгодными) все же не влекли за собой заметных отрицательных последствий для состояния почвы и судьбы урожая.

Самыми энергоемкими в земледелии являются различные способы обработки почвы, а их, как известно, очень много. На обработку почвы тратится примерно 35 % энергетических и 25 % трудовых затрат от общих затрат на весь комплекс работ по возделыванию и уборке полевых культур. Именно для выполнения почвообрабатывающих операций следовало бы с появлением тракторной энергетики в первую очередь создавать комбинированные орудия, но этого, как известно, не случилось, хотя история широкого применения тракторов насчитывает более полувека.

Проблема создания комбинированных машин для выполнения различных операций по обработке почвы охватила умы ученых, конструкторов и специалистов лишь в последние 15 - 20 лет. Решающую роль в этом, вероятно, сыграло появление мощных энергонасыщенных тракторов.

Условия и методы исследования

Комбинированные агрегаты из нескольких последовательно соединенных орудий; как правило, громоздки и металлоемки и лишь незначительно снижают затраты энергии по сравнению с отдельными орудиями. Комбинированные агрегаты из двух машин, из которых одна навешена на переднюю навеску трактора, а другая - на заднюю, несколько меньшей металлоемкости, удобны в эксплуатации и не имеют сложных устройств для присоединения.

В настоящее время наметились две тенденции создания комбинированных агрегатов: на базе рационального сочетания рабочих органов пассивного, а также полуактивного типа (ротационных бесприводных, вибрирующих и т.д.); на базе сочетания активных и пассивных рабочих органов.

Первая группа операций, как указывалось, - это основная обработка почвы, посев, внесение удобрений и гербицидов. Совмещение основной обработки почвы с посевом считается, как правило, технологически целесообразным лишь в том случае, если основная обработка почвы производится без оборота пласта - специальными рыхлящими или плоскорежущими рабочими органами, а поверхностная обработка почвы выполняется на глубину посева с последующим прикатыванием [2, 3, 9].

Во вторую группу входят следующие операции: предпосевная обработка почвы, посев, внесение удобрений и гербицидов. Совмещение предпосевной обработки почвы, внесения минеральных удобрений и гербицидов, а также посева зерновых культур весьма перспективно [1, 4, 8].

В третью группу совмещающихся операций входят выравнивание поля, рыхление почвы, прикатывание и другие способы предпосевной обработки почвы. Агрегаты для одновременного выполнения предпосевной обработки почвы наиболее просты и надежны в эксплуатации. Они включают различные пассивные рабочие органы, применяемые для мелкой обработки почвы,— дисковые батареи, лапчатые и зубовые рыхлители, катки и выравниватели [6, 7, 10].

В условиях огромных потоков информации, имеющей как специфический, так и общетехнический характер лицам, принимающим решения, сложно предвидеть будущее развития техники в избранной области. Возникает необходимость использования достаточно общих инвариантных средств, базирующихся на данных конкретных разделов техники и методах эмпирического исследования. Особое значение приобретает анализ информационных источников, несущих значительные информационные нагрузки (патенты, технические статьи), но не содержащих традиционных числовых параметров, по которым лица, принимающие решение, оценивали ранее достоинства новых технических решений. Поэтому возникает необходимость оценки анализа инженерно-технической значимости таких информационных источников. В таких случаях возникает необходимость применения методов эмпирического исследования, характеризующих техническую перспективность и конкурентоспособность новых технических решений на мировых рынках.

Результаты исследований и их обсуждение

Судя о комбинированных почвообрабатывающих агрегатах, нельзя не отметить их более высокую «чувствительность» к районированию и изменению почвенных условий, чем орудий и машин, выполняющих отдельные операции, поскольку почвенные условия, оптимальные для одних рабочих органов, могут быть неблагоприятными для других. В зонах недостаточного увлажнения с легкими почвами, склонными к распылению, подверженными ветровой эрозии, рекомендуется применять агрегаты с пассивными рабочими органами.

Ни у кого не вызывает сомнения эффективность совмещения:

• 1)    безотвального рыхления почвы с внесением минеральных удобрений и выравниванием;

• 2)    рыхления и выравнивания почвы с измельчением растительных остатков, мульчированием ими поверхности и прикатыванием.

Для современных ресурсосберегающих технологий необходима техника нового поколения, способная обеспечивать заметное ресурсосбережение. СПК «Колхоз Искра» Мухорши-бирского района Республики Бурятия является одним из передовых и крупных хозяйств, где используется почвообрабатывающая техника нового поколения. Примером таких машин могут служить агрегаты почвообрабатывающие дисковые серии «Ермак»: АПД-7,2 и АПК-7,2, которые были апробированы в условиях данного хозяйства. Эти почвообрабатывающие дисковые агрегаты выполняют примерно одинаковые операции [5].

АПД-7,2 – агрегат почвообрабатывающий дисковый шириной захвата 7,2 м. Назначение. Обработка паров, предпосевная обработка почвы под яровые и озимые культуры, обработка полей после высокостебельных пропашных культур и трав, а также основная обработка стерневых полей. Применяется в системе почвозащитного земледелия, где ведущим фактором предотвращения дефляции почвы является сохранение стерни и растительных остатков на поверхности поля.

Таблица 1

Технико-экономические показатели культиватора

Показатели	Значение
Торговая марка машины	АПД-7,2
Тяговый класс трактора	5
Тип агрегатирования машины	Прицепной
Конструктивная ширина захвата, м	7,4
Скорость, км/ч:
транспортная	20
рабочая	10,29
Дорожный просвет, мм	300
Материалоемкость, кг/м	528

Продолжение тпблицы 1

Число:
культиваторных лап	21
рядов лап	3
секций катков	8
Минимальный радиус поворота агрегата, м	13,8
Пределы регулирования рабочих органов по глубине, см	0-18
Тяговое сопротивление, кН/м	4,2
Угол поперечной статической устойчивости	31°
Габаритные размеры в транспортном положении, мм	6650x4260x3300
Масса машины, кг	4000
Регион испытаний	Республика Бурятия
Вид работы (испытания)	Предпосевная обработка
Марка трактора	К-701
Мощность трактора, л.с.	270
Трудоемкость составления агрегата, чел.-ч	0,08
Глубина обработки, см	8,6
Сменная производительность, га/ч	5,3
Подрезание сорняков, %	100
Крошение почвы, %	80,8
Гребнистость поля, см	1,6
Удельный расход топлива, кг/га	5,46
Затраты труда, чел.-ч/га	0,189
Цена машины без НДС, тыс. руб.	630
Часовые эксплуатационные затраты машины, руб.	901
Вклад машины в себестоимость работы агрегата, руб/га	170,1

АПК-7,2 - агрегат почвообрабатывающий комбинированный шириной захвата 7,2 м. Назначение. Уход за парами, предпосевная подготовка почвы, рыхление почвы под зябь, обработка старопахотных земель.

Таблица 2

Технико-экономические показатели культиватора

Показатели	Значение
Торговая марка машины	АПК-7,2
Тяговый класс трактора	3-5
Тип агрегатирования машины	Полуприцепной
Конструктивная ширина захвата, м	7,2
Скорость, км/ч:
транспортная	20
рабочая	11,43
Дорожный просвет, мм	300
Материалоемкость, кг/м	604
Число:
культиваторных лап	19
рядов лап	2
секций катков	4
заравнивающих дисков	9
Минимальный радиус поворота агрегата, м	15,6
Пределы регулирования рабочих органов по глубине, см	0-12
Тяговое сопротивление, кН/м	4,2
Угол поперечной статической устойчивости	34°

Продолжение таблицы 2

Габаритные размеры в транспортном положении, мм	6630x4300x3370
Масса машины, кг	4070
Регион испытаний	Республика Бурятия
Вид работы (испытания)	Предпосевная обработка
Марка трактора	К-701
Мощность трактора, л.с.	270
Трудоемкость составления агрегата, чел.-ч	0,1
Глубина обработки, см	9,9
Сменная производительность, га/ч	5,76
Подрезание сорняков, %	100
Крошение почвы, %	83,4
Гребнистость поля, см	1,4
Удельный расход топлива, кг/га	5,58
Затраты труда, чел.-ч/га	0,173
Цена машины без НДС, тыс. руб.	590
Часовые эксплуатационные затраты машины, руб.	844
Вклад машины в себестоимость работы агрегата, руб./га	146,6

Выводы

Сравнительный анализ агрегатов показывает, что агрегат АПД- 7,2 по сравнению с АПК-7,2 обладает большими возможностями:

• -    при обработке паров сильно заросшей растительностью у АПД-7,2 в отличие от АПК-7,2 не происходит зависание сорняков на стойки плоскорежущих лап, поскольку впереди каждой лапы имеется дисковая секция, которая измельчает растительность и почву для прохода стойки лапы;

• -    агрегат АПД-7,2 при работе на стерневых полях обеспечивает экономию горючего по сравнению с АПК-7,2 за счет рационального угла атаки дисковых секций происходит резание со скольжением во время измельчения почвы и пожнивных остатков;

• -    конструктивные особенности агрегата АПД-7,2 позволяют исключить необходимость в переоборудовании при переходе с одного вида работ на другой в отличие от АПК-7,2, где необходимо менять плоскорежущие лапы на сборные рыхлители.