Дискові борони. Новинки вітчизняного машинобудування.

Дискові борони. Новинки вітчизняного машинобудування.

Нове в вітчизняному машинобудуванні. Дискові агрегати типу TallAr виробництва ПП «ВФ «ПОЛІМАШПРОЕКТ».

 Шустік Л.П., канд. техн. наук (УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого),

Степченко С.В., старший науковий співробітник,

Нілова Н.П., старший науковий співробітник,

Погоріла З.П., провідний економіст.

 

Обробіток ґрунту – це механічна дія на грунт робочими органами ґрунтообробних машин і знарядь, щоб оптимізувати грунтові умови для вирощування культур. Він є  однією з найважливіших складових в системі агротехнічних заходів у виробництві продукції рослинництва. На його виконання припадає близько 25 % трудових та 40 % енергетичних затрат від загальних затрат на вирощування і збирання сільськогосподарських культур (1). Тому вибір технології вирощування і комплексу ґрунтообробних знарядь має значний вплив на трудові та енергетичні затрати і взагалі на показники економічної ефективності виробництва сільськогосподарської продукції. Як правило, цей вибір залежить від ряду чинників, головними з яких є: ґрунтово-кліматична зона, наявний машинно-тракторний парк, фінансова спроможність господарств доступу до нової техніки, закладені в техніку техніко-технологічні можливості, тип та фізико-механічні властивості ґрунту, умови роботи в тому числі характеристика поля (засміченість бур’янами, наявність на поверхні поля рослинних решток, нахил поверхні поля тощо), вологість, твердість, склад грунту та інші.  Вибір обов’язково має відбуватися з врахуванням цих чинників, і забезпечувати найбільш сприятливі умови для протікання біологічних та фізико-хімічних процесів у ґрунті.

Найбільш відомими і вживаними в Україні системами обробітку є традиційна – на базі оранки плугами з глибиною до 32 см; консервувальна – глибокорозпушувачами чи чизелями на глибину до 40 см; мульчувальна – дисковими чи лаповими робочими органами на глибину 15 см; мінімальний обробіток грунту на глибину посіву з одночасною сівбою; No-Till – нульовий обробіток грунту і пряма сівба та інші.

На початку перебудови та одночасного реформування сільського господарства в 90-ті роки в Україні був відчутний дефіцит техніки. В той час в країні поширювалось використання дискових борін імпортного та вітчизняного виробництва, яке динамічно нарощувало їх випуск і які з причин широкозахватності і прийнятної якості змогли скласти конкуренцію машинам, які мали традиційне використання. Дякуючи цьому в перехідний період була забезпечена спроможність обробітку ґрунту на великих масивах, що дало певний резерв часу і можливість накопичення коштів для залучення інших систем обробітку грунту і більш досконалих знарядь. Однак накопичений досвід роботи та вдосконалення самих дискових знарядь залишив цим знаряддям в багатьох господарствах України можливість їх подальшого використання. Прогнозується, що дисковий обробіток буде займати близько 25 % оброблюваних земель України.

Дисковий обробіток реалізується важкими дисковими боронами, варіодисковими знаряддями, дисковими лущильниками. При цьому кожна з цих знарядь має свої особливості обробітку за глибиною та інтенсивністю впливу на грунт. Останнім часом великого поширення отримали дискові знаряддя з робочим органом розміщеним на окремій стійці. Цю категорію знарядь означено як дискові агрегати або дискатори.

Дискатори працюють на глибину від 6 до 16 см, виконуючи розпушування, кришіння і часткове перевертання, перемішування ґрунту та підрізання бур’янів. При цьому вирішують питання  боротьби з бур’янами, шкідниками і збудниками хвороб культурних рослин; збереження і нагромадження ґрунтової вологи, активізації мікробіологічних процесів; загортання у верхню частину ґрунту післяжнивних решток і добрив.

Основними робочими органами дискових борін та дискаторів є сферичні диски із суцільним загостренням леза по коловій твірній, а також моделі дисків з вирізною крайкою. Класичні дискові борони з груповим (батарейним) розміщенням дисків дозволяють установлювати й регулювати тільки величину атаки розташування дисків до напрямку руху агрегату, чого не завжди достатньо для якісної роботи техніки й зменшення сили опору ґрунту залежно від їх фізико-механічних властивостей. В дискаторах використаний принцип кріплення диска на індивідуальній стійці, при цьому на окремій стійці закріплена нахилена вісь обертання,  за рахунок чого з’явилася змога встановлювати диск в нахиленій або одночасно нахиленій та повернутій площині.

Вдосконалення дискаторів йшлось по багатьох напрямках: розміру диска, кривизни поверхні диска, місцю встановлення підшипникового вузла (ззовні чи всередині сфери), жорсткості кріплення диска, оптимізації кроку установки дисків та рознесення рядів дисків, кількості рядів дисків, навантаженні дисків і виключенні дії шкідливих коливань всього агрегату місцем установки складених робочих коліс, оптимізації лінії тяги, вирівнюванням агрегата від бічних зносів, вибором додаткових опцій – котків, гребінок, тощо.          

Серед вітчизняних заводів, що пропонують на ринку техніки дискатори слід  відзначити продукцію нового на цьому напрямку пропозицій виробника
ПП «ВФ «ПОЛІМАШПРОЕКТ». Цей виробник дослідивши всі переваги і недоліки існуючих дискаторів ввів у власну конструкцію декілька досить суттєвих інновацій – високе змінне навантаження на диск від 100 кг до 130 кг, що прогнозує кращі перерізаючі властивості рослинних решток; різний діаметр дисків від 520 мм до700 мм; патентовану конструкцію оперативної, дискретної зміни кута атаки дискового робочого органу
(16 °, 21 ° та 25 °) і розміщення робочих органів на універсальній рамі з покращеними міцностними характеристиками шляхом використання її як модуля, чим можливо суттєво скоротити інвестиції с.г. виробника. Наприклад, в господарствах, що використовують обробіток грунту дисковими знаряддями або плугами доцільно проводити чизелювання грунту раз на три роки. Універсальна модульна рама забезпечує переобладнання машини під дискову борону, культиватор або чизель зміною робочих органів, що актуально для малих та середніх господарств, які шляхом мінімізації капіталовкладень вивільнюють обігові кошти. Крім цього модульна рама дозволяє вводити в конструкцію додаткові опції котків, наприклад шпорового, тандемного; колісний хід, сницю; трансформувати навісний чизель в причіпний.

Результати випробувань дискових агрегатів типу T-allAr (3) в інституті випробувань техніки (УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого) наведені нижче.

Дискові агрегати типу T-allAr (модельний ряд T-allAr-2,5; T-allAr-3,0; T-allAr-3,5) являють собою типорозмірний ряд машин, які мають однакове призначення, однотипні робочі органи – сферичні диски типу «Ромашка», а також однакову регулювальну систему глибини обробітку «палець-отвір». Відрізняються дискові агрегати лише габаритними розмірами, шириною захвату, масою, кількістю дисків та за класом енергозасобу для агрегатування (таб. 1).

                                                        Таблиця 1 – Технічна характеристика дискових агрегатів

Назва параметра

Значення параметра

1 Назва та марка

Дисковий агрегат

T-allAr-2,5

Дисковий агрегат

T-allAr-3,0

Дисковий агрегат

T-allAr-3,5

2 Тип машини

Навісна

3 Агрегатування з тракторами потужністю, к.с.

120-130

150-200

200-240

4 Конструкційна ширина захвату, м

2,8

3,0

3,5

5 Робоча ширина захвату, м, не менше

2,5

2,7

3,2

6 Глибина обробітку, см

5,0-18,0

7 Робоча швидкість, км/год

8,0-14,0

8 Транспортна швидкість, км/год, не більше

20,0

9 Кількість рядів дисків, шт.

2

2

2

10 Кількість дисків, шт.

14

18

22

11 Ширина планчастого котка, мм

2300

2800

3300

12 Зовнішній діаметр планчастого котка, мм

450

13 Габаритні розміри в транспортному положенні, мм, не більше:

– довжина

– ширина

– висота

2300

2800

1600

2300

3300

1600

2300

3800

1600

14 Габаритні розміри в робочому положенні, мм,

не більше:

– довжина

– ширина

– висота

2500

2800

1400

2500

3300

1400

2500

3800

1400

15 Конструкційна маса, кг, не більше

1600

1700

1800

16 Питома матеріаломісткість на 1 м ширини захвату, кг, не більше

571,4

566,6

514,3

17 Дорожній просвіт, мм, не менше

300

18 Питома витрата палива за годину змінного часу, л/га, не більше

15

     Дисковий агрегат T-allAr-2,5 (далі – агрегат) (мал. 1) призначений для обробітку грунтів різного механічного складу із подрібненням та загортанням рослинних залишків у грунт при вологості грунту до 25 % і твердості грунту до 3,5 МПа.

Полімашпроект

                                                         Малюнок 1 – Загальний вигляд дискового агрегату T-allAr-2,5

      Дисковий агрегат складається з рами, на якій в два ряди розташовані стійки з дисками, що мають вирізи по крайці твірної (тип «Ромашка»), пластинчастого опорного котка, опорно-пальцевої гребінки, навісного пристрою і механізму регулювання глибини обробітку. Рама являє собою конструкцію із балок поздовжніх прямокутного, а поперечних – квадратного перерізів, до яких кріпляться кронштейни вузлів: тягових осей, встановлення котків, механізмів регулювання технологічного процесу, навісного пристрою з точками приєднання до навіски трактора Крім того до балок кріпляться підрамники на яких встановлюються кронштейни кріплення робочих органів. Робочі органи – стійки з дисками типу “Ромашка” діаметром 630 мм та відстанню між ними 300-350 мм (регулювання відстаней залежить від діаметра диска). Розташування дисків – у два ряди під кутом атаки, що лежить у вертикальній площині. Кут атаки (кут повороту диска до напрямку руху) 18-24 ° можливо регулювати поворотом та фіксацією по відповідним проточкам внутрішнього діаметра втулки хвостовика стійки. Пластинчатий опорний коток має ребристу форму. Він зібраний з дисків та металевих штаб-полос, нахилених широким боком під кутом до уявної осьової лінії діаметра котка, що дає змогу розвороту його в горизонтальній площині на 180 ° та вибору різної активності роботи – від агресивної (рубаючої) до щадної (приминальної). Опорно-пальцева гребінка, що регулюється по висоті та нахилу до ґрунтової поверхні (залежно від твердості та вологості ґрунту або стану і властивостей пожнивних решток) призначена для додаткового подрібнення, сепарації та відсікання потоку ґрунту від першого ряду дисків до другого, при цьому значно зменшує можливість забивання великими рештками та ґрунтом другого ряду дисків. Навісний пристрій складається із тягової осі, яка встановлюється в нижні тяги навіски трактора, кронштейнів на рамі із спеціальними гніздами для фіксації тягової осі, а також кронштейна для закріплення центрального гвинта навіски трактора. Глибина обробітку регулюється механічно, шляхом ручної перестановки опорного пальця у відповідні отвори на рамній конструкції. За рахунок цього змінюється величина зміщення котка по вертикалі, і відповідно величина заглиблення дисків. Рівномірне заглиблення  першого та другого рядів робочих органів регулюється центральною тягою навісного пристрою трактора.

Робочий процес протікає наступним чином. При переміщенні по полю, диски заглиблюються в грунт, кришать та перемішують його, одночасно підрізають кореневу систему стерні та бур’янів і загортають пожнивні та рослинні рештки в ґрунт (мал. 2). Наявність двох рядів дисків забезпечує інтенсивне кришіння ґрунту, його зсув і повернення на місце. Опорно-пальцева гребінка додатково подрібнює і сепарує грунт, пропускаючи дрібну і середні фракції грудок, які допомагає подрібнити опорний коток, що також дискретно прикочує верхній шар ґрунту для збереження вологи, вирівнювання поверхні та доведення її до передпосівних кондицій.

Випробуванням передувало оцінювання умов роботи, які при роботі агрегату по стерні гречки були задовільними, характерними для зони Лісостепу України і відповідали агротехнічним вимогам. Так, вологість ґрунту в шарі, що обробляється (0-20 см), становила 18,0-18,3 %, твердість ґрунту – 1,22-2,43 МПа. На полі без обробітку маса пожнивних і рослинних решток становила 205 г/м2 (за агровимогами – 500-1500 г/м2), висота стерні – 16,5 см, засміченість бур’янами була невисокою – 15 шт/м2, висота бур’янів становила 4,8 см.

Умови роботи агрегату по стерні кукурудзи не повністю відповідали регламентованим вимогам. Так, вологість ґрунту в оброблюваному шарі була в межах 11,9-12,5 %, що не суперечило вимогам нормативних документів, але твердість ґрунту перевищувала встановлений в НД показник (до 3,5 МПа) і становила – 4,46 МПа. Висота бур’янів до
28 см також незначно перевищувала допустимий показник. Невідповідність даних показників несуттєво вплинула на якість дискування стерні кукурудзи.

Полімашпроект

Малюнок 2 – Загальний вигляд дискового агрегату T-allAr-2,5 в агрегаті з трактором Deutz Fahr Agrotron X 720 під час виконання технологічного обробітку грунту.

В результаті агротехнічного оцінювання якості виконання технологічного процесу агрегатом на стерні гречки і кукурудзи (таб. 2) встановлено, що по всіх досліджуваних показниках дисковим агрегатом він відповідав значенням задовільного рівня та його зростання до відмінних значень залежно від кількості проходів (один або два сліди).

                                           Таблиця 2 – Показники якості виконання технологічного процесу

Показник

Значення показника за даними

фахових рекомендацій

випробувань

агрофон – стерня гречки

агрофон – стерня кукурудзи

Режими роботи

Немає даних

1

слід

2

сліди

1

слід

2

сліди

Середня глибина спушеного шару, см

5,0-18,0

13,8

11,6

12,2

9,8

Середньоквадратичне відхилення глибини обробітку, ± см

2,5

2,6

1,4

2,6

1,9

Коефіцієнт варіації, %

Не має даних

18,7

11,8

21,2

19,6

кришіння спушеного шару ґрунту, вміст грудок розміром, %:

– до 50,0 мм

– більше 50,0 мм

Більше 80,0

Немає даних

90,2

9,8

96,8

3,2

81,1

18,9

97,0

3,0

Підрізання рослинних решток, %

Не менше 95

97,0

100

95,1

97,6

Загортання пожнивних решток у ґрунт, %

Не менше 60

90,2

95,8

75,2

90,6

Подрібнення довгостеблових пожнивних решток довжиною до 28 см, %

Не менше 75

76,5

Профіль дна, ± см

Не більше 3*

2,3

1,2

2,7

1,8

Гребенистість поверхні обробленого ґрунту, см

Не більше 3,0

1,5

0,9

2,1

1,4

Технологічна операція з обробітку ґрунту здійснювалась по стерні гречки  зі швидкістю 13,0 км/год та по стерні кукурудзи – 12,5 км/год (таб. 3). За таких умов продуктивність за годину основного часу становила 3,2 га/год та 3,1 га/год відповідно.  В структурі балансу часу за нормативну тривалість зміни час основної роботи склав 76,7 %, на повороти – 8,2 %. З врахуванням витрат часу на операції для забезпечення технологічного процесу (щозмінне технічне обслуговування, підготовку та закінчення роботи, проведення налагоджень і регулювань, відпочинок, холості переїзди) продуктивність за годину змінного часу становила 2,5 га/год на стерні гречки  та 2,4 га/год на стерні кукурудзи (коефіцієнт використання змінного часу ― 0,77 ).

                                                       Таблиця  3 –  Експлуатаційно-технологічні показники

Показник

Значення показника за даними

фахових рекомендацій

випробувань

агрофон – стерня гречки

агрофон – стерня кукурудзи

Робоча швидкість, км/год

8,0-14,0

13,0

12,5

Робоча ширина захвату, м

Не менше 2,5

2,5

2,5

Продуктивність, га за

годину часу:

– основного

– змінного

– експлуатаційного

2,0-3,5

1,4-2,45

1,3-2,28

3,2

2,5

2,5

3,1

2,4

2,4

Експлуатаційно – технологічні коефіцієнти:

   

– надійності технологічного процесу

Не менше 0,98

1,00

1,00

– використання змінного часу

Не менше 0,70

0,77

0,77

– використання експлуатаційного часу

Не менше 0,65

0,77

0,77

Інженерне оцінювання  конструкції  дискового агрегату дозволило відмітити його наступні позитивні якості:

– використання  універсальної рами модульного типу з покращеними міцносними характеристиками, що прогнозує застосування машини з змінними робочими органами в якості борони, чизеля або культиватора;

– ресурозбереження – як похідну виконання за один прохід декількох технологічних операцій: дисками – підрізання грунту та його зміщення; гребінкою – розбивання грудок та їх сепарація до розміру агрономічно-цінних агрегатів; котком – додаткова сепарація грудок, вирівнювання поверхні грунту та доведення її до посівних кондицій;

– добру проникаючу здатність дисків в грунт як результат високого навантаження на диск та наявність на ньому вирізів по крайці твірної, що сприяє якісному розрізанню рослинних решток;

– забезпечення раціональних під конкретні умови і вимоги режимів роботи як результат потенційного вибору налаштувань: зміни кута атаки,  установки активності роботи сепаруючої гребінки, вибору агресивного або щадного режиму котка його розвертанням на 180 ° в горизонтальній площині.

Таким чином, за результатами випробувань, що включають інженерне, агротехнічне та експлуатаційно-технологічне оцінювання роботи дискового агрегату T-allAr-2,5 можна зробити висновок, що його конструкція містить ефективні інноваційні рішення, агрегат задовільно виконує технологічний процес із відповідними експлуатаційно-технологічними та якісними показниками і може ефективно використовуватися в господарствах України за призначенням.

Джерела інформації:

  1. Ґудзь В.П. та ін. Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії. К.: Вища школа. –

10 1995. – 310с.

  1. Кравченко М.С. та ін. Землеробство К.: Либідь. – 2002. – 494с.
  2. Протокол випробувань № 01-47-2018 від “17” грудня 2018 р. Дослідницьке.
    УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Подобається? Підтримай проект!
Дуже поганоПоганоВлаштовуєДобреСупер (5 рейтинг, 1 підтримало)
Loading...

1 comment

Залишити відповідь