Результаты полевых испытаний селекционного комбайна КС-130-SE

Автор: Редреев Г.В., Янковский К.А., Голованов Д.А., Помогаев В.М., Демчук Е.В.

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Рубрика: Агроинженерия

Статья в выпуске: 3 (55), 2024 года.

Бесплатный доступ

В 2023 г., по данным Росстата, валовый сбор зерновых и зернобобовых культур в России составил 142,6 млн тонн, это на 9,5% меньше в сравнении с 2022 г.. В Омской области этот показатель в 2023 г. - 2,5 млн тонн (меньше прошлого года на 14,2%). Основной причиной снижения являются неблагоприятные погодные условия. В условиях резко континентального климата Сибири для получения потенциально возможного урожая возделываемой культуры необходимо создавать сорта, адаптированные к местным почвенно-климатическим условиям. В свою очередь, создание новых сортов возможно только при наличии селекционного и семеноводческого оборудования и техники. Селекционный комбайн - одна из наиболее сложных агромашин, выполняющая значимую технологическую операцию - уборку урожая. В настоящее время данная машина не выпускается в Российской Федерации, а рынок представлен только зарубежной техникой, в большей степени производимой в недружественных странах. Для разрешения сложившейся проблемной ситуации в области селекционной техники на Омском экспериментальном заводе спроектирован и изготовлен опытный образец селекционного комбайна. Машина, обозначенная маркой КС-130-SE, прошла полевые испытания на Сибирской государственной зональной машиноиспытательной станции: осуществлялось прямое комбайнирование пшеницы сорта Омская-35. Урожайность сорта составила 21,3 ц/га. В ходе полевых испытаний селекционного комбайна определены его агротехнические и эксплуатационно-технологичные показатели. В целом комбайн выполняет технологический процесс, однако некоторые показатели (суммарные потери зерна за комбайном, суммарные потери зерна за молотилкой, сорная примесь) не соответствуют СТО АИСТ 8,22-2010. Этот факт свидетельствует: необходимо провести научные исследования по обоснованию параметров и режимов работы молотильной части комбайна с целью устранения вышеотмеченных недостатков. По итогам исследований следует провести модернизацию и доработку конструкции комбайна КС-130-SE для качественного процесса обмолота.

Еще

Селекционный комбайн, уборка, полевые испытания, агротехнические показатели

Короткий адрес: https://sciup.org/142242305

IDR: 142242305

Текст научной статьи Результаты полевых испытаний селекционного комбайна КС-130-SE

Продовольственная безопасность одна из ключевых задач обеспечения суверенитета страны [1; 2]. Основной продукцией растениеводства агропромышленного комплекса Российской Федерации является зерно, главным образом, зерно пшеницы. Значительные объемы зерна экспортируются, внутри страны продовольственное зерно используют для производства продуктов питания населения, фуражное зерно перерабатывается в комбикорм различного вида для кормления поголовья животных [3].

По данным Росстата, всего в России в 2023 г. собрано 142,6 млн тонн зерновых и зернобобовых культур, что на 9,5% ниже в сравнении с 2022 г. Сбор пшеницы при этом составил 92,8 млн тонн [4]. В Омской области зерновых и зернобобовых культур намолочено 2,5 млн тонн (меньше, чем в 2022 г., на 14,2%) [5].

Агрономическая наука утверждает, что любая сельскохозяйственная культура, даже в условиях предпочтительной зоны произрастания, имеет пределы величины урожайности. При их достижении ни учет ландшафтных условий региона, ни применение различных технологических приемов в сочетании с внесением различного вида удобрений не могут обеспечить значительное повышение урожайности. Только вновь создаваемые сорта, адаптированные к местным почвенно-климатическим условиям, существенно смогут повысить урожайность [6 9].

Возникающая задача обеспечения сельскохозяйственных предприятий вышеуказанными сортами требует комплексной механизации всех производственных процессов селекционных и семеноводческих предприятий. В составе системы машин, используемой для производства семян, наиболее сложный селекционный комбайн. У импортных селекционных комбайнов на предприятиях АПК Сибирского региона отсталые технологические решения и несовершенное конструктивное исполнение, они не могут обеспечить высокое качество обмолота хлебной массы. К тому же, в современных условиях эксплуатация таких комбайнов обусловливает высокую стоимость их эксплуатации и ремонта.

Таким образом, разработка отечественного селекционного комбайна актуальна.

Материалы и методы

В результате анализа рынка зерноуборочных комбайнов установлено: в настоящее время в Российской Федерации отсутствует селекционный комбайн отечественного производства. Этот вид агромашин в стране серийно не производится. На мировом рынке есть лидеры производства данной техники компании: Wintersteiger, Sampo Rosenlew, Zürn Harvesting, Haldrup, Almaco, Kincaid и Baural [10; 11] (рис. 1–7).

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

а                              б                         в

Рис. 1. Кобайны компании Wintersteiger: а – Delta; б Alpha; в – Quantum Plus

Рис. 2. Комбайн SR 2010 компании Sampo Rosenlew

а

б

Рис. 3. Селекционные комбайны компании Zürn: а – Zürn 110; б – Zürn 170

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

а

б

Рис. 4. Селекционные комбайны компании Haldrup: а – Haldrup C-60, б – Haldrup C-65

б                             г                             е

Рис. 5. Селекционные комбайны компании Almaco: б – PMC 20; г – SPC 40; д – SHP 50; е – R1 (роторный)

Рис. 6. Селекционный комбайн компании Kincaid 8-XP - Single

б

а

в

Рис. 7. Селекционные комбайны компании Baural: а – DP 4000; б – SP 2100; в – RS 1600

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

Представленные селекционные комбайны имеют схожий принцип работы и отличаются возможностью установки дополнительного оборудования. Основные характеристики приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные технические данные селекционных комбайнов зарубежного производства [10]

Марса

Ши рит захвата жатки, м

Мощность двигателя. кВт

Вместимость топливного бака, л

_*П1С.Т5 ЭН скорости движения.

км/ч

Молотильный барабан:

Площадь соломотряса, м2

Площадь очистки. м2

Вместимость зернового бункера, л

Масса, кг

диаметр, мм

длина, мм

частота вращения.

мин1

Wrote

rsteiwr

Classic

Plus

1,25; 1,5

38

45

0-16

350

785

330-2100

1,6

0,65

400

2000

Classic ST

-

15; 11 (электродвигатель)

45

-

350

785

330-2100

1,6

0,65

400

1100-1300

Quantum

1,25; 1,5;

1.75

55

100

0-25

400

800

240-1680

1,5

1.5

700; 1100

3950

Delta

1.5; 1,75; 2;

2,4

63

100: 178

0-18

350

780

330-1900

1,8

2,18

1100;1500

3750

Alpha

3,1; 3,45;

3,9; 4,2; 4,5;

4,8; 5.1

136

350

0-20

500

1110

400-1150

Ид.

Нл.

4200

9000

Split

4-или 6-рядная

136

200

0-20

500

1110

400-1150

Ид.

Нл.

4200

9000

Sampo Rosenle^

SR 201011.6: 2.1:2.4

60

140

0-20

500

780

400-1150

1.4

0.7

1700

3450

Zorn Harvesting

Zurn 110

1.25:1.5

37

Нл.

Нл

350

780

Нл.

16

0.8

450

Нл.

Zinn

130-SE

1,25;1,5

37

Нл.

Нл.

350

780

Нл.

1,8

2

600

2600

Ziim 150

1,25; 1,5;

1.75:2

51

Нл.

0-20

350

7S0

Нл.

1,8

2

600; 800; 1100

2350

Ziirn 170

1,5; 1,75; 2;

2.4:2.7

74

Нл.

0-20

450

Ид.

450-1400

2,1

2,7

2500

5200-7500

Haldrup

C-60

1,25; 1,51;

1.74:2.05

55

90

0-20

350

640

350-1800

и

1,44

Нд.

2700

C-65

1,25; 1,51;

1.74:2.05

55

90

0-20

350

640

35O-1SOO

и

1.44

Нд.

3600

C-70

1,25; 1,51;

1.74:2.05

55

90

0-20

350

640

350-1800

1,3

1-46

Нд.

3600

C-85

1.25: 1,51;

1,74; 2,05;

2.35: 3.01

80

200

0-20

450

850

350-1800

1,7

1,92

Нд.

5500

CTS-95 Twin Shaker

2,5; 3; 3,5

160

465

0-20

450

640

Нл.

Нд.

1,44

7000

8600

Ahnaco

HP 5

1.14

29

50

Ил.

337

438

Нд.

Нл

Нд

Их

1905

PMC 20

Их

20

114

Ил

380

800

250-1400

Ид.

1.98

255:365

2630

SPC20

Нл.

55

114

Нл.

380

800

Нл.

1.98

Нл.

Нл.

SPC40

Их

67

160

Нл.

380

800

0-1230

Ид.

2.37

Нд

Нл.

SHF 50

Нл.

54

168

Нл

337

1016

Нл

Ил

Нл.

Нд.

4536

RI

103

300

Ид.

394

2514

200-800;

800-1200

0,97

1455

6940

Baural

RS 1600

1.5:2.1

74

180

0-25

Нл.

Нд

450-1450

Ил

1.4

1700

6200

SP2100

1.9:2.1

85

230

0-25

Их

Ид.

400-1200

Нл

2.5

2800

7300

DP 4000

2.8:3.6

136

300

0-25

Нл

Ил

450-1000

2x0.75

3.1

4000

9900

Kincaid

8-XP

1.5:2:2.3

60

168

0-20

498

780

400-1150

0.42

0.21

1745

3720

Результаты и их обсуждение

Опытный образец комбайна КС-130-SE (рис. 8) разработан и изготовлен на Омском экспериментальном заводе; может производить обмолот зерновых культур на опытных участках селекционных станций. Пневматическая подача продуктов обмолота внутри комбайна обеспечивает полную очистку его рабочих органов, исключая возможное смешивание зерна разных культур [12].

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

Рис. 8. Комбайн селекционный КС-130-SE

Полевые испытания представленного комбайна проводились в ФГБУ «Сибирская государственная зональная машиноиспытательная станция». При испытании осуществлялось прямое комбайнирование пшеницы сорта Омская-35. Урожайность сорта составила 21,3 ц/га. Условия испытания комбайна и перечень определяемых при этом показателей устанавливали в соответствии с требованиями ГОСТ 20915 2011 и ГОСТ 28301 2007 (табл. 2). Агротехническая оценка показателей лабораторно-полевых испытаний проведена по ГОСТ 28301 2007 [12]:

Таблица 2

Условия испытаний

Показатель

Значение показателя:

СТО АИСТ 8.22-2010

по данным испытаний

лабораторнополевых на фонах

эксплуатационно-технологических на фонах

на надежность на фонах

Культура, сорт

Пшеница

Пшеница Омская 35

Способ уборки

Прямое комбай-нирование

Прямое комбайнирование

Рельеф поля

Нет данных

Ровный

Уклон поля, град.

Не более 8

0

Влажность почвы в слое от 0 до 10 см, %

До 25

22,43

22,43

21,5-22,5

Твердость почвы в слое от 0 до 10 см, МПа

Не менее 1,3

3,0

3,0

2,5-3,0

Засоренность почвы камнями, шт./м2

Нет данных

0

Характеристика убираемой культуры

Высота растения, см

От 30 до 180

112,0

112,0

100-120

Полеглость растений, %

Не более 20

12,5

12,5

12,5-15,0

Отношение массы зерна к массе соломы

1:1,5

1:1,7

1:1,7

1:0,8-1:2,0

Соломистость

Нет данных

0,63

0,63

0,52-0,67

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

В ходе полевых испытаний определены агротехнические показатели работы комбайна (табл. 3).

Таблица 3

Агротехнические показатели работы комбайна

Показатель

Значение показателя:

СТО АИСТ 8.22-2010

по данным испытаний

Фон 1

1

2

3 1

4 1

5

6 1

7 1

8 1

9 1

10 1

11

Дата и место проведения оценки

Нет данных

17.09.2016 г. БПОУ ОО СПК, Таврический район Омской области

Состав агрегата

То же

КС-130-SE

Режим работы:

скорость движения агрегата, км/ч

До 10

1,13

1,10

1,26

1,96

2,04

1,96

3,09

3,22

3,38

Зазор между декой и молотильным барабаном, мм:

на входе

Нет данных

7

на выходе

То же

3

Частота вращения вала, мин-1: молотильного барабана

-«-

1100

приемного битера

-«-

110

вентилятора очистки

-«-

1000

мотовила

-«-

72

Положение вала мотовила относительно спинки ножа режущего аппарата, мм: по высоте

-«-

80

по ходу движения

-«-

27

Величина открытия жалюзи решет очистки, мм

-«-

Нерегулируемые

Показатели качества выполнения технологического процесса

Пропускная способность молотилки комбайна (расчетная), кг/с

Нет данных

Не определена, т.к. уровень потерь за молотилкой превышает 1,5%

Подача фактическая, кг/с

То же

0,30

0,31

0,31

0,43

0,50

0,56

0,60

0,61

0,75

Подача приведенная, кг/с

-«-

2,02

1,53

2,46

2,24

2,13

1,79

3,10

3,00

2,72

Потери зерна из-за недостаточного уплотнения молотилки комбайна, %

-«-

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Потери зерна распылом, %

-«-

0,08

0,04

0,09

0,07

0,06

0,06

0,06

0,04

0,08

Суммарные потери зерна за молотилкой, %

Не более 1,5

2,10

1,57

2,55

2,31

2,19

1,85

3,16

3,04

2,80

Качества зерна из бункера:

дробление зерна, %

Не более 2,0

0,80

0,40

0,91

0,74

0,59

0,60

0,60

0,44

0,80

сорная примесь, %

Не более 2,0

5,70

2,25

5,10

3,55

4,84

3,40

10,04

3,99

6,70

Потери зерна за жаткой, всего, %

Не более 0,5

0,04

0,01

0,02

0,02

0,03

0,01

0,06

0,02

0,02

в том числе:

свободным зерном

Нет данных

0,04

0,01

0,02

0,02

0,03

0,01

0,06

0,02

0,02

зерном в срезанных колосьях

То же

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)                                                              AGROENGINEERING

Окончание таблицы 3

Показатель

Значение показателя:

СТО АИСТ 8.22-2010

по данным испытаний

Фон 1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Суммарные потери зерна за комбайном, %

Не более 2,0

2,14

1,58

2,57

2,33

2,22

1,86

3,22

3,06

2,82

Высота среза:

установочная, см

Нет данных

14,0

средняя фактическая, см

5-30

16,0

14,0

14,0

12,0

13,0

12,0

12,0

16,0

17,0

стандартное отклонение, см

Нет данных

1,15

1,16

1,02

1,0

1,01

1,06

1,09

0,98

0,8

коэффициент вариации, %

То же

7,19

8,28

7,28

8,33

7,77

8,83

9,08

6,12

4,7

Проанализированы полученные значения агротехнических показателей. Установлено, что почвенно-климатические условия юга Омской области соответствовали условиям испытаний зоны деятельности Сибирской МИС. Получены следующие показатели: масса 1000 шт. зерен – 36 г, содержание сорных примесей в зерновом ворохе бункера или мешка – 0,75%; влажность зерна – 10,2%; влажность соломы – 9,2%. Отношение массы зерна к массе соломы – 1:1,7. Все показатели близки к установленным СТО АИСТ 8,22-2010.

В результате испытаний получены значения показателей качества технологического процесса (табл. 4). Суммарные потери зерна за молотилкой при прямом комбайнировании составили от 1,57 до 3,16%, это превышает требуемые 1,5%. В связи с этим не определялась расчетная пропускная способность молотилки. Содержание дробленого зерна в бункерном зерне – 0,4–0,91%, соответствуя требованиям СТО АИСТ. Содержание сорной примеси в бункерном зерне от 2,25 до 10,04%, это существенно превышает требования СТО АИСТ 8,22-2010 (не более 2%).

Таблица 4

Эксплуатационно-технологичные показатели

Показатель

Значение показателя:

по СТО АИСТ 8.22-2010

по данным испытаний

фон 1

Дата и место проведения оценки

Нет данных

17.09.2016 г.

Омская обл., Таврический район, БПОУ ОО СПК

Культура

То же

Пшеница

Технологическая операция

-«-

Скашивание, обмолот

Состав агрегата

-«-

Комбайн селекционный КС-130-SE

Режим работы:

– рабочая скорость движения, км/ч

-«-

2,6

– рабочая ширина захвата, м

-«-

1,40

Производительность за час, га/т:

-«-

– основного времени

-«-

0,36/0,78

– сменного времени

-«-

0,22/0,47

– эксплуатационного времени

-«-

0,22/0,47

Удельный расход топлива за время сменной работы, кг/га/кг/т

-«-

28,7/13,4

Эксплуатационно-технологические коэффициенты:

– технологического обслуживания

-«-

0,931

– надежности технологического процесса

-«-

1,0

– использования сменного времени

-«-

0,602

– использования эксплуатационного времени

-«-

0,602

Количество обслуживающего персонала, чел.

-«-

1

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

Перед эксплуатационно-технологической оценкой проведены испытания по установлению номинальной производительности комбайна. Для этого комбайн проходил учетные делянки на трех режимах производительности в трех повторностях, определялись потери зерна за молотилкой. Номинальную производительность зафиксировать не удалось вследствие потерь, превышающих регламентированный уровень. Наименьшие потери зерна за молотилкой получены при скорости движения комбайна 2,6 км/ч, в связи с этим дальнейшие испытания проводились при этой рабочей скорости.

Эксплуатационно-технологической оценкой установлено:

  • –    производительность за час основного времени Wов составила 0,78 т при рабочей скорости движения 2,6 км/ч и ширине захвата жатки 1,4 м;

  • –    коэффициент τ см составил 0,602, соответственно Wсв составила 0,47 т. Непроизводительные затраты времени включают время на техническое обслуживание комбайна, отдых исполнителя, холостые переезды, подготовку и окончание работ, замену мешка;

  • –    вследствие того что отказы не выявлены, производительность за час эксплуатационного времени и коэффициент использования эксплуатационного времени равны показателям при сменной производительности;

  • –    технологический процесс выполнялся устойчиво, это подтверждает коэффициент надежности технологического процесса, равный 1,0;

  • –    удельный расход топлива за время сменной работы составил 13,4 кг/т.

Проходила полевые испытания также модификация селекционного комбайна СК-110 [13] (рис. 9). Результаты испытаний приведены в табл. 5.

Рис. 9. Селекционный комбайн СК-110

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

Результаты испытаний (краткие) селекционного комбайна СК-110

Таблица 5

Назначение

Селекционный комбайн СК-110 предназначен для сбора урожая зерновых, масличных, бобовых и крупяных культур с опытных и селекционных участков, исключая смешивание между собой семян разного сорта

Качество работы:

Численные значения

– высота среза (фактическая средняя), см

12,2

– суммарные потери зерна за комбайном, %

1,54

в том числе:

а) суммарные потери за молотилкой

1,33

б) суммарные потери за жаткой

0,21

– качество зерна из бункера комбайна, %:

а) дробление зерна

0,24

б) сорная примесь

0,27

Производительность

Производительность за час основного времени составила 225 делянок

Условия эксплуатации:

– тип комбайна

Самоходный

– мощность двигателя, кВт

44,1

– основные настройки

Установка числа оборотов молотильного барабана осуществляется при помощи рукоятки, расположенной с левой стороны комбайна.

Положение подбарабанья задается рычагом, расположенным слева от сиденья водителя.

Изменение частоты вращения мотовила производится бесступенчато при помощи рычага, расположенного на приборной панели

Время перевода машины в рабочее и транспортное положение

0,017 ч

Трудоемкость ежесменного ТО

0,17 чел.-ч

Эксплуатационная надежность

Удовлетворительная

Удобство управления

Удобно

Безопасность выполнения работ

Обеспечена

Заключение

В ходе полевых испытаний селекционного комбайна КС-130-SE определены его агротехнические и эксплуатационно-технологичные показатели. В целом комбайн эффективно реализует процесс обмолота, однако некоторые показатели не соответствуют СТО АИСТ 8,22-2010, в частности, суммарные потери зерна за комбайном и отдельно за молотилкой, содержание сорной примеси. Отдельные показатели комбайна этой марки улучшены в модификации комбайна СК-110. Этот факт свидетельствует: необходимо провести дополнительные научные исследования по обоснованию параметров и режимов работы молотильной части комбайна с целью устранения отмеченных при испытании недостатков. По итогам исследований может быть проведена модернизация и доработка конструкции комбайна КС-130-SE для качественного процесса обмолота.

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

Список литературы Результаты полевых испытаний селекционного комбайна КС-130-SE

  • Указ Президента РФ от 02.07.2021 N 400 «О Стратегии национальной безопасности Российской Федерации». URL: http://www.consultant.ru /document/cons_doc_LAW_389271/ (дата обращения: 10.08.2022).
  • Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 года. URL: http://www. consultant.ru/document/cons_doc_LAW_144190/ (дата обращения: 10.08.2022).
  • Experimental registrations of plain sieve operation, making transverse fluctuations / U.K. Sabiev, E.V. Demchuk, A.Y. Golovin [et al] // Journal of Physics: Conference Series. 2018. С. 012074.
  • Сбор зерна в РФ в чистом весе в 2023 году составил 142,6 млн тонн // ТАСС. URL: https://tass.ru/ekonomika/19622673.
  • В Омской области завершена уборочная кампания // Комммерсантъ. URL: https://www. kommersant.ru/doc/6321151.
  • Селекция адаптивных сортов яровой пшеницы в Сибири / А.А. Казак, Ю.П. Логинов, В.П. Шаманин [и др.] // Зерновое хозяйство России. 2015. № 1. С. 26–30.
  • Genetic diversity of spring wheat from ka-zakhstan and russia for resistance to stem rust UG99 / V. Shamanin, E. Salina, R. Wanyera [et al] // Euphytica. 2016. Т. 212. № 2. С. 287-296.
  • Genetic protection of wheat from rusts and development of resistant varieties in Russia and Ukraine / A. Morgounov, I. Ablova, L. Bespalova [et al] // Euphytica. 2011. Т. 179. № 2. С. 297-311.
  • Genetic basis of spring wheat resistance to leaf rust (puccinia triticina) in Kazakhstan and Russia / A. Morgounov, V. Pozherukova, J. Kolmer [et al] // Euphytica. 2020. Т. 216. № 11. С. 170.
  • Гольтяпин В.Я. Современные селекционные и семеноводческие зерноуборочные комбайны зарубежных компаний // Тракторы и сельхозмашины. 2020. № 4. С. 58–69.
  • Анализ моделей, технических характеристик и конструктивных особенностей селекционных и семеноводческих зерноуборочных комбайнов / Е.В. Демчук, Д.А. Голованов, Е.И. Мальцева [и др.] // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2023. № 3(51). С. 204–215.
  • Протокол испытаний комбайна селекционного КС-130-SE. № 12-1-2016. 2016. 58 с.
  • Протокол испытаний (краткий) селекционного комбайна СК-110. № 12-21-201. 2019. 5 с.
Еще
Статья научная