Разработка принципиальной схемы однорядного комбайна для уборки картофеля

Увеличение производства такой важной сельскохозяйственной культуры как картофель, во многом сдерживается катастрофической нехваткой уборочной техники. Это привело к тому, что в Рязанской области, несмотря на предпринимаемые региональным правительством меры и изменение структуры картофелеводческих предприятий, общие площади занятые картофелем снижаются, что видно на примере 2012 года - более чем в 2 раза в сравнении с 1995 году, а наличие картофелеуборочных комбайнов упало с 820 шт. в 1995 году до 43

машин в 2012 году[1]. Только крупным сельскохозяйственным предприятиям области необходимо удвоить свой комбайновый парк, а учитывая сложившуюся динамику приобретения картофелеуборочных машин, это произойдет не скоро[2]. Основная проблема – финансовая, но большое значение имеет и сложившаяся ситуация в сельхозмашиностроение. Так по данным Российской ассоциации производителей сельхозтехники «Росагромаш», в июле 2011 года производством картофелеуборочных комбайнов в России занималось два предприятия с участием иностранного капитала -ЗАО «Евротехника» (г. Самара) и ЗАО «Конлаг» (г. Коломна). За первое полугодье (январь-июль) 2011 года их суммарное производство составило 13 комбайнов, что выше того же периода 2010 года, когда было произведено 7 комбайнов. За это же время (январь-июль) 2011 года импорт картофелеуборочных комбайнов в Российскую федерацию составил 775 машин на сумму 15 176 963 долларов США. Импортируются комбайны разных типов и производителей: прицепные одно и двухрядные комбайны, а также многорядные самоходные модели.

Приведенные данные свидетельствуют о полной зависимости крупных российских товаропроизводителей картофеля от иностранных поставок техники, что подрывает и продовольственную безопасность Российской Федерации.

Дальнейшее развитие независимого и многоукладного сельского хозяйства в России невозможно без обеспечения товаропроизводителей необходимой техникой, особенно важно возрождать и развивать отечественное производство. В перспективе доля хозяйств с занятой картофелем площадью до 40 га останется значительной, им целесообразно использовать комплексы машин на базе энергосредств кл. 0,6, 0,9 и 1,4 – позволяющими повысить эффективность производства [3].

Из анализа структуры импорта картофелеуборочных комбайнов видно, что значительную часть составляют однорядные комбайны, поэтому считаем, что налаживание выпуска отечественного картофелеуборочного комбайна для мелких товаропроизводителей является важным и перспективным, а главным конкурентным преимуществом здесь может стать простота конструкции, знакомая большинству потребителей элементная база и при условии относительно невысокой стоимости машины.

Работы по созданию картофелеуборочных машин для работы на малых площадях проводятся рядом научных и образовательных учреждений [4, 5].

Учеными Рязанского государственного агротехнологического университета продолжаются работы по созданию и совершенствованию рабочих органов картофелеуборочных машин[4]. Опираясь на отечественные разработки и опыт ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля, государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха», проанализировав конструкции современных моделей однорядных картофелеуборочных комбайнов разработано несколько принципиальных схем для различных почвенно-климатических условий.

Одним из направлений по созданию картофелеуборочных машин, способных работать в тяжелых условиях (тяжелые суглинистые почвы, повышенная влажность и засоренность полей) представляется разработка конструкций копателей и копателей-погрузчиков, в том числе на базе серийных копателей [5], подобные работы ведутся в ряде образовательных учреждений.

Учитывая разнообразные, требования предъявляемые потребителями, результаты заводских испытаний опытных и мелкосерийных образцов комбайнов ККУ-1А, ККФ-1, ККС-1, ВК-30, а также проанализировав конструкции однорядного картофелеуборочного комбайна ММТ-1 производства Республики Беларусь, однорядных комбайнов ряда Западно Европейских фирм (GRIMME SE 75, ROPA Keiler I, PYRRA, IMAC 8090RB 45-55, WM-Kartoffeltechnik 4500 и JUKO SUPERMIDI) мы пришли к выводу, что перспективный комбайн должен строится по модульной схеме, а желаемая заказчиком конфигурация, отвечающая конкретным условиям, получается комбинацией базового и опционного оборудования. Такой подход позволяет широко использовать, как хорошо зарекомендовавшие себя узлы и решения, что позволит снизить затраты на производство, так и широко внедрять инновационные решения.

Базовая     схема     разрабатываемого     однорядного картофелеуборочного комбайна для уборки раннего картофеля в мешки представлена на рисунке 1.

В предложенной схеме выкапывающая часть располагается сбоку от трактора 1, что позволяет использовать на уборке трактора

1 – трактор; 2 – копирующий каток; 3 – боковые отрезные диски; 4 – лемех; 5 – элеватор; 6 – интенсификатор пальчатый; 7 – ведущий вал элеватора; 8 – ботвонаправляющие пальцы; 9 – ботвоотрывной валик; 10 – поперечный транспортер; 11 – разделитель; 12 – платформа для мешков и рабочих; 13 – ходовые колеса; 14 – активный привод; 15 – лопастной битер; 16 – шатунный привод; 17 – ударный встряхиватель элеватора

Рисунок 1 – Принципиальная схема однорядного картофелеуборочного комбайна различных тяговых классов, не опасаясь разрушения ещё не убранных гряд и повреждения клубней. В варианте для уборки раннего картофеля с целью реализации продукции предусматривается платформа 12 для рабочих и мешков с продукцией. Такое решение было опробовано на комбайне ВК-30 (рисунок 2). Комбайн может быть выполнен по Г-образной схеме обрабатываемого материала или со спиральным потоком.

Рисунок 2 – Общий вид экспериментального комбайна

ВК-30 с платформой для рабочих.

Выкапывающая часть включает в копирующий каток 2, выкапывающие лемеха 3, боковые отрезные диски 4.

Конструктивной особенностью выкапывающего лемеха 2 является его шарнирное крепление на раме посредством кронштейна с пружиной, в результате чего лемех работает в режиме автоколебаний за счет того, что подкапываемый пласт является твердым и обладает упругими свойствами[6].

Предложенные отрезные диски 3 приводятся во вращение и могут иметь зубья и грунтозацепы, что обеспечивает разрезание растительных остатков и рыхление подкапываемого пласта[7].

Сепарирование пласта осуществляется на основном элеваторе 5 с распределяющим лопастным битером 15[8]. В зависимости от пожелания заказчика элеватор может быть снабжен пальчатыми интенсификаторами 6 или ударным встряхивателем 17 с шатунным приводом 16. Растительные примеси выделяются посредством ряда ботвонаправляющих пальцев 8 и ботвоотрывного валика 9, который работает совместно с ведущим валом элеватора 7[9]. На поперечном транспортёре 10 рабочие вручную корректируют процесс, оставляя в зоне ограниченной разделителем 11 товарные клубни. Чистые клубни затариваются в мешки для транспортировки к месту реализации.

В качестве вариантов, аналогично комбайну JUKO MAXI, на раме предложенного комбайна предусмотрена установка опрокидывающегося бункера (решение опробовано на ко мбайне

ККУ-1А, рисунок 3) или бункера с подвижным дном (решение опробовано на комбайне ККС-1[2]), либо сбор клубней в деревянные контейнеры.

Рисунок 3 – Общий вид мелкосерийного комбайна ККУ-1А с опрокидывающимся бункером.

Опыт эксплуатации техники в дождливых условиях осени 2013 года заставил вспомнить о необходимости использования на картофелеуборочных машинах активного привода 14 ходовых колес 13[10]. Подобные решения широко применяются на лесохозяйственных тракторах, есть решения по использованию тракторных прицепов с активными колёсами на транспортных работах в условиях Приморского края, так что данное направление исследований является перспертивным.

В настоящий момент на инженерном факультете ФГБОУ ВПО РГАТУ идёт активная работа по поиску партнёров по реализации имеющихся и внедрению имеющихся разработок.