Способ обмолота зерновых культур и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к сельскохозяйственному машиностроению и могут быть использованы при обмолоте зерновых культур. Способ включает сочетание ударного, вытирающего и очесывающего немонотонного воздействия на обмолачиваемую культуру. Энергетическое воздействие при обмолоте оказывают на двух уровнях интенсивности при соотношении между количеством воздействий высокого и низкого уровней 1:2-1:4 и соотношении высокого и низкого уровней воздействия 1,5:1-2:1. Устройство для обмолота включает барабан с зубовыми рабочими элементами и расположенную под ним деку. На всех или на части зубовых рабочих элементов расположены обтекаемые планки. Соотношение между суммарной длиной обтекаемых планок и суммарной длиной всех рабочих элементов составляет 1:3-1:6. Изобретения позволяют осуществить двухфазный обмолот однобарабанным молотильным аппаратом при снижении энергоемкости обмолота и травмирования зерна. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способам обмолота зерновых культур.

Известен однофазный обмолот, осуществляемый в однобарабанных комбайнах (Колганов К.Г., Четыркин Б.Н., Воцкий З.И. Комбайны двухфазного обмолота зерновых культур. Челябинск: Южно-Уральское кн. изд., 1971, с.89, 90, 93). При этом способе обмолота, заключающемся в захвате подаваемой транспортирующим устройством обмолачиваемой культуры молотильным барабаном и выделение им зерна из колосьев при протаскивании захваченной массы в молотильном пространстве, на обмолачиваемую культуру оказывается энергетическое (силовое) воздействие, необходимое для выделения из колоса зерен, наиболее прочно с ним связанных (одноуровневое энергетическое воздействие). Например, для твердых сортов пшеницы максимальное усилие отрыва зерна от колоса составляет 150-190 г, для мягких сортов пшеницы – 98-175 г.

Однако количество таких зерен составляет только 15-20% от общего количества зерен колоса. А остальные 80-85% зерен могут быть выделены при энергетическом воздействии в два и более раза меньшем указанного максимального. Таким образом, однофазный обмолот связан с излишним энергетическим воздействием на обмолачиваемую культуру, что обуславливает повышенные энергоемкость обмолота и травмирование зерна.

Известен двухфазный обмолот, осуществляемый в двухбарабанных комбайнах. Обмолот при этом способе осуществляется последовательно на двух режимах – «мягком» и «жестком» (при двухуровневом энергетическом воздействии). При «мягком» режиме обмолота на обмолачиваемую культуру оказывается энергетическое (силовое) воздействие, необходимое для выделения зерен, наименее прочно связанных с колосом. При «жестком» режиме обмолота на обмолачиваемую культуру оказывается увеличенное энергетическое (силовое) воздействие, необходимое для выделения зерен, наиболее прочно связанных с колосом.

Недостатком известного двухфазного обмолота является усложненность настройки осуществляющего его двухбарабанного комбайна, его повышенная энерго- и материалоемкость, незначительное (по сравнению с однофазным обмолотом) снижение микротравмирования зерна.

Известен однобарабанный бильный молотильный аппарат, содержащий молотильный барабан с рабочими элементами в виде рифленых планок (бичей) и расположенную под ним решетчатую деку, который оказывает на обмолачиваемую культуру ударное и вытирающее воздействия.

Известен штифтовый молотильный аппарат, содержащий молотильный барабан с рабочими элементами в виде зубьев (штифтов) и расположенную под ним деку со штифтами, оказывающий на обмолачиваемую культуру ударное воздействие.

В указанных молотильных устройствах все рабочие элементы барабанов (бичи или штифты) оказывают одинаковое энергетическое (силовое) воздействие на обмолачиваемую культуру, необходимое для выделения из колоса зерен, наиболее прочно с ним связанных. Такой характер воздействия избыточен для зерен, слабо связанных с колосом, и ведет к повышению энергоемкости обмолота и травмирования зерна.

Известно молотильное устройство по патенту РФ №2222138, А 01 F 12/18, содержащее молотильный барабан, снабженный расположенными по его образующей основаниями с рядами изогнутых зубьев одинаковой длины и с общими основаниями в каждом ряду, установленными на всех или части диаметрально противоположных оснований перед зубьями планками, и расположенную под барабаном деку, при этом планки выполнены короче основания, которое перекрывается суммарной длиной планок, установленных по крайней мере на двух основаниях.

Недостатком известного устройства является то, что не определено соотношение между суммарной длиной обтекаемых планок и суммарной длиной всех рабочих элементов, при соблюдении которого обеспечивается двухфазный обмолот. Кроме того, установка планок на диаметрально противоположных основаниях исключает возможность применения барабана с нечетным количеством бичей, который используется в некоторых моделях комбайнов (например, SR2055 финской фирмы Сампо Розенлев).

Задачей предлагаемого изобретения является осуществление двухфазного обмолота однобарабанным молотильным аппаратом, снижение энергоемкости обмолота и травмирования зерна.

Указанная задача решается за счет того, что в способе обмолота зерновых культур однобарабанным молотильным устройством, сочетающим в себе ударное, вытирающее и очесывающее воздействия на обмолачиваемую культуру, энергетическое воздействия на последнюю оказывается немонотонно на двух уровнях интенсивности (высоком и низком) при соотношении между количеством воздействий высокого и низкого уровня 1:2-1:4 и соотношении высокого и низкого уровней воздействия 1,5:1-2:1. В устройстве для обмолота зерновых культур, включающем в себя барабан с зубовыми элементами и расположенными на части из них обтекаемыми планками и расположенную под ним деку, соотношением между суммарной длиной обтекаемых планок к суммарной длиной всех рабочих элементов составляет 1:3-1:6.

Новые существенные признаки.

1. Энергетическое воздействие на обмолачиваемую культуру однобарабанным молотильным устройством оказывается на двух уровнях интенсивности – высоком и низком.

2. Соотношение между количеством воздействий высокого и низкого уровня составляет 1:2-1:4.

3. Соотношение высокого и низкого уровня воздействий составляет 1,5:1-2:1.

4. Соотношение между суммарной длиной обтекаемых планок и суммарной длиной всех рабочих элементов барабана молотильного устройства составляет 1:3-1:6.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Технический результат – осуществление двухфазного обмолота однобарабанным молотильным аппаратом, снижение энергоемкости обмолота и травмирования зерна – достигается за счет того, что в способе обмолота зерновых культур однобарабанным молотильным устройством, сочетающим в себе ударное, вытирающее и очесывающее воздействия на обмолачиваемую культуру, энергетическое воздействие на нее оказывается немонотонно на двух уровнях интенсивности при соотношении между количеством воздействий высокого и низкого уровня 1:2-1:4 и соотношении высокого и низкого уровня воздействия 1,5:1-2:1, что обеспечивает снижение общего уровня энергетического воздействия на обмолачиваемую культуру. В молотильном устройстве, включающем в себя барабан с зубовыми элементами и расположенными на части из них обтекаемыми планками и расположенную под ним деку, соотношение между суммарной длиной всех рабочих элементов составляет 1:3-1:6.

При полевых испытаниях на уборке ячменя с влажностью зерна 37% макета двухбарабанного комбайна, осуществляющего предлагаемый обмолот, потери зерна были в 2 раза меньше, чем за комбайном известного двухфазного обмолота – 1,6 и 3,2%. Удельный расход топлива составлял соответственно 2,16 и 2,50 кг/т, дробление зерна 0,2 и 0,5%, пропускная способность 5,6 и 4,5 кг/с. При уборке пшеницы с влажностью зерна 16% пропускная способность была соответственно 9,2 и 7,5 кг/с.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами:

фиг.1 – вид на устройство сбоку при длине планки, равной длине основания;

фиг.3 – вид на барабан устройства сбоку при длине планки, меньшей длины основания, и расположении планок на всех основаниях;

Способ обмолота зерновых культур состоит в сочетании ударного, вытирающего и очесывающего воздействий однобарабанного молотильного устройства на обмолачиваемую культуру, оказываемых немонотонно на двух уровнях интенсивности. Соотношение между количеством воздействий высокого и низкого уровней находятся в пределах 1:2-1:4, соотношение между высоким и низким уровнями энергетического воздействия может находится в пределах 1,5:1-2:1.

Молотильное устройство содержит барабан 1 и решетчатую деку 2. Барабан 1 снабжен рядами изогнутых зубьев 3 одинаковой длины с общими основаниями 4 в каждом ряду, закрепленными на корпусе 5 барабана 1. На части или всех основаниях перед зубьями установлены планки 6, нижняя и задняя поверхности которых обращены к основаниям 4 и зубьям 3, а рабочие поверхности выполнены выпуклыми. Планки 6 частично перекрывают зубья 3 по длине так, что рабочая часть 7 последних остается короче, чем зубья 3 остальных рядов. Длина планки 6 может быть равна или меньше длины основания 4. В первом случае планки 6 устанавливаются на части оснований 4. Во втором случае планки 6 могут устанавливаться на части или всех основаниях. Но во всех случаях соотношение между суммарной длиной обтекаемых планок и суммарной длиной всех рабочих элементов находится в пределах 1:3-1:6. Зубья рабочих элементов могут быть расположены на корпусе 5 по винтовой линии или в шахматном порядке так, что соседние следы зубьев частично перекрывают друг друга, а вершины всех зубьев лежат на одной цилиндрической поверхности. Зазор между концами зубьев 3 и 7 и декой устанавливается постоянным или уменьшающимся от входа к выходу из молотильного устройства. Минимальный зазор должен быть несколько большим, чем максимальный размер поперечного сечения зерна.

Молотильное устройство работает следующим образом.

Подаваемая растительная масса на входе в молотильное устройство подвергается обмолоту ударами рабочих элементов (зубьев 3, оснований 4 и планок 6) и отбрасывается на деку 2. На входе обмолачивается большая часть зерна. Отброшенная к поверхности деки 2 масса при продвижении ее под действием рабочих элементов барабана 1 подвергается дальнейшему обмолоту ударами, вытиранием и прочесыванием. Одновременно с обмолотом происходит сепарация зерна и мелких примесей через отверстие деки 2.

Благодаря воздействию на обмолачиваемую культуру на двух энергетических уровнях при соотношении между количеством воздействий высокого и низкого уровня 1:2-1:4 и соотношении уровней 1,5:1-2:1 снижается общее энергетическое воздействие на обмолачиваемую культуру, по сравнению с однофазным и известным двухфазным обмолотом, что обеспечивает уменьшение травмирования зерна, энергоемкости обмолота и расхода топлива на работу комбайна. Благодаря рациональному сочетанию ударного, выдирающего и очесывающего воздействий молотильного устройства на обмолачиваемую культуру повышается пропускная способность комбайна (на 20-25%), уменьшаются потери зерна (в 1,5-2 раза и более) и его травмирование.

1. Способ обмолота зерновых культур однобарабанным молотильным устройством, сочетающий в себе ударное, вытирающее и очесывающее немонотонные воздействия на обмолачиваемую культуру, отличающийся тем, что энергетическое воздействие оказывается на двух уровнях интенсивности – высоком и низком при соотношении между количеством воздействий высокого и низкого уровней 1:2-1:4 и соотношении высокого и низкого уровней воздействия 1,5:1-2:1.

2. Устройство для обмолота зерновых культур, включающее в себя барабан с зубовыми рабочими элементами и расположенными на всех или части из них обтекаемыми планками и расположенную под ним деку, отличающееся тем, что соотношение между суммарной длиной обтекаемых планок и суммарной длиной всех рабочих элементов составляет 1:3-1:6.

Збирання врожаю зернових: як мінімізувати втрати

Мінімізування втрат під час збирання зернових — актуальне питання щороку для кожного агронома. Зернові культури можна збирати з найменшими втратами і з кращою якістю, а також із найменшими технічними й післязбиральними енергетичними затратами.

Основними причинами втрат зерна при збиранні є:

• несвоєчасне визначення початку й тривалості періоду збирання тієї чи іншої культури;
• незадовільне обслуговування збиральних агрегатів, яке викликає тривалі простої техніки;
• нерівна поверхня поля;
• загущені або зріджені посіви;
• засміченість поля;
• конструктивні недоліки машин або їхніх окремих робочих органів, порушення оптимальних технологічних регулювань тощо.

Оптимальний термін і можлива гнучкість за збирання видів і сортів зернових залежать від терміну дозрівання, властивостей соломи, схильності до осипання, стійкості до хвороб і проростання, а також від чутливості зерен до механічного пошкодження.

Пряме комбайнування на сьогодні є стандартною технологією збирання зернових. Його переваги: незалежність від погодних умов, більш висока якість обмолоту, менші витрати енергії і праці та менша собівартість продукції.

Самохідні комбайни сучасного типу мають жатку, молотильний апарат, соломотряс у багатьох типах, очищувач і подрібнювач соломи.

Жатка зрізає стебла і транспортує їх до молотильного апарата. Рівномірне транспортування забезпечує мотовило з керованими пружинними зубами, яке обертається. Його частоту обертання і висоту регулюють під час роботи. Це забезпечує, за різної довжини стебел або колосків, які вилягли, безперервну, рівномірну подачу хлібної маси до транспортного шнеку. Як правило, частота обертання мотовила трохи вища від швидкості руху комбайна, що запобігає втраті вибитих із колосків зерен. Для якісного функціонування дуже важлива правильна установка стеблепідйомників щодо поверхні ґрунту. Висота ріжучого апарату також регулюється з пульта управління.

Молотильний апарат складається з молотильного барабана (довжина — 1,2-1,7 м) із прикріпленими на ньому рифленими пасами різної форми і підбарабання, між якими зерна відокремлюються під дією ударів і тертя колосків. Більшість зерен падає через отвори решетовидного барабана і транспортується на очищувач. Частина зерна разом із рештками викидається через вихід підбарабання. Його можна відокремити від соломи тільки за допомогою соломотряса. Розрізняються тангенційні й осьові, або акcіально-роторні молотильні апарати. Більшість типів комбайнів мають тангенційний молотильний апарат. В осьових молотильних апаратів хлібна маса транспортується підбарабанням паралельно до осі барабана. Тоді як у тангенційних молотильних апаратів ця маса транспортується тільки один раз по зерновіддільній поверхні підбарабання, в осьових — до 8 разів. Зерновідділення підбарабанням досягається в останнього краще — 95-100%, у тангенційного молотильного апарата — 70-85%, тому в комбайнах з осьовим молотильним апаратом немає соломотрясів.

За вологих умов у комбайнів з осьовими молотильними апаратами відбувається відносно сильне зниження продуктивності. Регулювання молотильного апарата проводиться зміною частоти обертання молотильного барабана та відстані між барабаном і підбарабанням. Відстань повинна зменшуватися від входу до виходу. Коли менша відстань і вища частота обертання барабана, то краще намолотили зерна, та водночас зростає і його дроблення. Тому потрібне компромісне рішення за вибору частоти обертання барабана від 25-33 м/с. Що вологіша солома, то меншою має бути відстань між барабаном і підбарабанням, і вищою — частота обертання барабана.

Соломотряс у комбайнів із тангенційним молотильним апаратом в результаті багаторазового струшування відокремлює залишкове зерно від соломи й одночасно транспортує солому до кінця комбайна. Соломотряс складається з 4-8 клавішних хорд, поверхня яких ситовидна. За допомогою кривошипів вони вібрують. Солома при цьому транспортується до накопичувача або подрібнювача, а зерно та інші дрібні частинки через отвори соломотряса потрапляють на очищувач. Як більша поверхня соломотряса, то й краще відділення зерен. У сучасних комбайнах вона становить 1-1,5 м2/м ширини захвату комбайна. Відділення зерна залежить і від розпушування шару соломи на соломотрясі, на якому встановлені розпушувальні зуби.

Очисна установка відокремлює полову, порожні колоски, уламки соломи й інші дрібні частинки від зерна. Вона складається з двох решіт (верхнє і нижнє жалюзійні решета загальною площею від 4 до 6,5 м2), за якими продувається вентилятором повітряний потік.

Прохід через верхнє решето регулюється так, що полова, уламки соломи й порожні колоски затримуються і повітряним потоком виносяться із задньої частини комбайна. Зерна та уламки колосків падають на нижнє решето. Воно регулюється, пропускаючи тільки зерна, які зерновим шнеком транспортуються в бункер. Усі обмолочені частини, які не виводяться повітряним потоком і не проходять через нижнє решето, падають в кінці решета на поворотний шнек. За правильного регулювання решіт і повітряного потоку туди потрапляють тільки необмолочені колоски або їхні частини. Поворотним елеватором вони переносяться в молотильний апарат. Занадто маленькі отвори в нижньому решеті ведуть до повторного молотіння зерна, у результаті зростає небезпека їхнього дроблення. При недостатньому потоці повітря поворотний елеватор перевантажується легкими частинками соломи і колосків, які можуть привести до засмічення системи .

Широкий вибір сільськогосподарської техніки

Соломоподрібнювач. Солому можна або укладати у валки, або подрібнювати в комбайні й розподіляти по полю. Ширина розкидання може становити дев’ять і більше метрів. Рівномірний розподіл соломи має особливе значення під час обробки ґрунту і прямого посіву.

Продуктивність комбайнів і якість їхньої молотьби постійно підвищують удосконаленням молотильної, видільної та очисної систем.

Під час роботи комбайна розрізняють втрати до жнив, за обмолоту, за соломотрясом і при очищенні.

Втрати під час молотіння можна оцінювати по необмолочених колосках за комбайном. Зерно, яке падає за комбайном, це втрати соломотряса або очисної установки. Щоби мінімізувати загальні втрати, необхідно враховувати навіть незначні втрати при обмолоті.

Сорти сучасної селекції з високим індексом врожайності дозволяють проводити пряме комбайнування з більшою продуктивністю по площі та зниженням втрат зерна до 1,5% і менше. Від стійкості сорту до вилягання сильно залежать втрати при збиранні.

Для визначення втрат під час збирання поміщають перевірочну чашу розміром 1,0×0,25 м у стеблестій перед проходом комбайна. Комбайн їде далі, а коли чаша під ним перебуватиме між передніми й задніми колесами, її дістають і підраховують зерна, які там залишилися.

Втрати від недомолоту визначають по невимолочених колосках у валках соломи. Виймають із валка соломи 50 колосків, перевіряють на решту зерна і порівнюють результати з допустимими граничними параметрами. Такі вимірювання повторюють тричі.

Втрати за соломотрясом і під час очищення визначають за допомогою чаші, яку ставлять під падаючий валок соломи за комбайном. Солому витрушують над перевірочною чашею, підраховують наявне у ній зерно і порівнюють результати з доступними граничними параметрами. Вимірювання повторюють тричі.

Збереженню якості зерна, особливо пивоварного ячменю та призначеного для посіву, слід приділяти особливу увагу. Пошкодження зерен за обмолоту можуть бути:

• макроскопічно помітні, такі, як поздовжнє або поперечне сколювання зерна, дроблення, розчавлення, вибиті або зламані зародки;
• мікроскопічно помітні, такі, як тонкі тріщини в епідермісі, в зародку й ендоспермі. Пшениця більш чутлива до обмолоту, ніж ячмінь.

Схожість не можна визначити безпосередньо після молотьби, навіть якщо період спокою зерна вже завершений, оскільки пошкодження при збиранні стимулюють проростання зерна, такі визначення дають спотворені результати. Пізніше знижуються темпи проростання або навіть втрачається повністю здатність до проростання в окремій частині зерен.

Під час прямого комбайнування дуже важливо правильно визначити оптимальний термін збирання. Доцільно починати огляд посівів, коли вони переходять у фазу жовтої або молочно-воскової стиглості. Саме в цій фазі можна побачити різницю в стиглості, яку пізніше вже не помітно. З дводенними інтервалами слід продовжувати спостереження. Залежно від стану посівів визначають черговість прибирання.

Збиральній стиглості відповідають, в залежності від схильності сортів до ламкості колосків і осипання зерен, сортотипові терміни настання фаз повної стиглості зернових.

Для оптимального обмолоту зернових необхідно керуватися наступними показниками:

• вологість зерна — не більш ніж 18%;
• зерно повинно мати типове забарвлення і нормальну величину для даного виду, поверхня — злегка зморшкувата;
• зерно тверде і тріщить при надкушуванні;
• зерна можна повністю вийняти з колосків, але вони ще настільки міцно сидять, що без застосування зовнішньої сили не випадають;
• жовтий колір зрілої соломи переходить у брудно-сіре забарвлення;
• вузли стеблестою бурого кольору і тверді;
• солома ячменю легко ламається у верхній частині стебла;
• солома жита розпадається на дрібні частини при обертанні;
• стебла пшениці часто легше ламаються у своїй основі.

За правильного вибору терміну збирання втрати бувають мінімальними.

Для попереднього визначення ступеня зрілості та строку збирання, можна використовувати еозинову пробу . Для цього готують 1%-й розчин еозину. Вибирають 20 продуктивних стебел, зрізають їх на висоті 20-30 см від колоса і ставлять на 8-24 години в рідину. За ступенем забарвлення оцінюють попередній наступ збиральної стиглості.

Якщо після необхідної експозиції відбулося фарбування більшості колосків, термін збирання даного посіву настане приблизно через 8-10 днів. Якщо відбулося фарбування стебел до основи колоса, то це означає, що в найближчі дні можливий пробний обмолот для точнішого визначення терміну збирання. У тому ж разі, коли навіть на стеблах немає червоного забарвлення, слід негайно розпочинати збирання.

Кліматичні та погодні умови мають вирішальний вплив на проведення збору урожаю. Збирання комбайнами слід організувати таким чином, щоби за можливості обійти технічну сушку. Фінансові витрати на сушку, як правило, значно вищі, ніж фінансова виручка при використанні комбайнів у неоптимальних умовах. Особливо слід врахувати вологість повітря, утворення роси і перехід вологості на зерно.

За вологості повітря 81-100% комбайнування не проводять, за 51-80% — оптимальні умови збирання врожаю, за 50-31% — можливе збирання при відповідній установці комбайна, 30% і нижче — збирання у щадному режимі з найвищою швидкістю руху комбайна.

Під час сильного утворення роси приріст вологості зерна може сягати до 3,3%, а за її відсутності — до 0,8%.

Різні яруси густоти стеблостою зернових висихають із різною швидкістю. Залежно від рельєфу поля вологість зерна сильно різниться навіть на відносно малій відстані, що також треба враховувати, беручи проби для визначення вологості та організовуючи роботу комбайнів.

Необхідно проводити контроль втрат перед збором врожаю. Особливо це стосується тих культур і їхніх сортів, які схильні до зламу колосків (озимий і ярий ячмінь), осипання зерна (овес, деякі ранні сорти озимої пшениці), вилягання (жито, озимий ячмінь) або до проростання (жито, тритикале).

Підписуйтесь нa YouTube-кaнaл СуперAгроном

Необхідно за 1-2 дні до початку збирання провести перевірку обмолоту для правильного прийняття рішення щодо використання комбайнів і організації роботи. При визначенні послідовності прибирання комбайнами слід виходити зі ступеня терміновості прибирання, на яку впливають збиральна площа, кількість комбайнів, небезпека втрат, погодні умови, терміновість подальших польових робіт і напрями використання зерна. Особливості окремих видів зернових слід враховувати під час збирання.

Озимий ячмінь — культура, яку важко збирати. Збирання комбайнами ускладнюється ламкістю колосків, схильністю до вилягання, коротким оптимальним терміном молотьби і жорсткими остюками. Посіви дозрівають, як правило, дуже нерівномірно. Початком строку збирання вважають стадію, коли ламкість класів ще слабка, остюки перебувають вже у зрілому стані, але ламаються тільки під час молотіння.

Ярий ячмінь — ідеальна культура для збирання комбайном. Строки збирання дозволяють реалізовувати велику продуктивність техніки.

Пивоварний ячмінь вимагає повного дозрівання. Збирають його тоді, коли з’являються перші обламані колоски. Важлива щадна молотьба.

Пшениця теж дуже добре придатна для однофазного комбайнового збирання. Дозрівання відбувається більш рівномірно, ніж у ячменю.

Жито досить складно збирати комбайном. Жито збирається в останню чергу (після пшениці), та виникає проблема з осипанням. Також за неправильної регуляції росту та значних опадів жито може вилягати, що значно ускладнює збирання та веде до втрат врожаю та якості. При збиранні жита на силос передусім допускають помилку у визначенні оптимальної фази для скошування та її тривалості. Для отримання силосу високої якості маса повинна якнайменше лежати на полі, тому потрібно максимально швидко розкидати валок свіжоскошеної маси по полі, адже в перші 2 години втрачається найбільша кількість води з рослин.

Тритикале за своєю придатності до комбайнового збирання схожий на жито.

Овес через свій короткий термін збирання, нерівномірне дозрівання соломи і велику схильність до падалиці також належить до зернових культур, які складно збирати.

Частину інформації взято з «Зернові культури » під ред. Д. Шпаара.

Дізнавайтесь першими найсвіжіші агрономічні новини України на нашій сторінці в Facebook, Telegram, а також підписуйтесь на Instagram СуперАгронома.

Технології збирання зерна: вибір правильного комбайна

Виробництво зерна в Україні традиційно є основною і вельми значущою галуззю сільськогосподарського виробництва, від розвитку якої до певної міри залежить продовольча безпека населення країни. Найважливішою ланкою в багатоскладовому ланцюжку виробництва зерна і найбільш напруженою і відповідальною операцією є збирання, яке є завершальною операцією в технології вирощування сільськогосподарських культур. Ефективність його проведення залежить перш за все від досконалості і надійності використаних зернозбиральних комбайнів.

Забезпечення підприємства комбайнами і досягнутий рівень їх використання істотно впливають на валовий збір зерна, оскільки запізнення із збиранням призводить до значних втрат вирощеного врожаю. Відомо, наприклад, що втрати зерна досягають 25—30 % при запізненні збирання зернових колосових на 10—12 днів. Ще більш жорсткі вимоги до збирання ріпаку та інших культур, які легко осипаються. Тому підприємствам економічно вигідно мати таку кількість комбайнів відповідної продуктивності та надійності, які забезпечать збирання зерна в оптимальні строки.

У структурі загальних витрат на виробництво сільськогосподарських культур збирання займає 31-50% витрат енергії і 45-60% трудових витрат. Тому саме від характеристик комбайна в значній мірі залежить рентабельність даного виробництва.

У практиці світового сільськогосподарського машинобудування зернозбиральні комбайни відповідають досить високому технічному рівню і однозначно виділити «оптимальну» характеристику комбайна з урахуванням всіх виробничих вимог є досить складним завданням. Нині та на перспективу при оцінці різних агропромислових технологій і використовуваної техніки домінують перш за все показники енергозбереження, що виправдано у зв’язку з зростаючими цінами на енергоносії. Стосовно проблеми вибору зернозбирального комбайна питання може розглядатися з погляду ефективного і виправданого вибору потужності двигуна комбайна по відношенню до технологічної необхідності витрат енергії на роботу основних вузлів і механізмів. При цьому підсумковим показником результатів використання комбайна може бути величина річного намолоту порівнюваних моделей в схожих умовах експлуатації. Показник річного намолоту інтегральний і відображає як технологічні можливості комбайна, так і організацію його використання. Сюди також входять і відносні втрати зерна та його пошкодження, надійність роботи і багато інших показників.

Крім того головним напрямом удосконалення конструкцій зернозбиральних комбайнів та їх робочих органів є підвищення продуктивності з одночасною мінімізацією втрат урожаю. Ці показники визначаються агротехнічними вимогами. Кожна з машин може працювати доволі ефективно за певних умов.

Залежно від стану хлібостою на кожну тонну намолоченого зерна необхідно витратити енергії від 11—12 кВт год. на високоврожайних, не забур’янених посівах і до 30 кВт год. та більше на низьковрожайних, забур’янених та полеглих хлібах.

Ефективною особливістю перспективних комбайнів є збільшення тривалості та інтенсивності дії молотильних робочих органів під час переміщення стебел з колосками. Тому всі комбайнобудівні фірми ведуть інтенсивний пошук шляхів підвищення продуктивності комбайнів, зменшення енергоємності й матеріаломісткості процесу збирання зернових та їм подібних культур. За останнє десятиріччя створений ряд енергонасичених високопродуктивних зернозбиральних комбайнів нового покоління.

Особливістю конструкцій нових комбайнів є підвищення інтенсивності дії молотильно-сепаруючого пристрою (МСП) робочих органів на технологічну масу завдяки додатковим пристроям роторного типу, каскадним двопродувним повітряно-решітним очисткам, збільшенню ширини молотарки та площі сепарації, підвищенню потужності двигунів, збільшенню діаметрів молотильних барабанів тощо. Крім того у них суттєво збільшена місткість зернового бункера і продуктивність вивантажувального пристрою. Сучасні комбайни більш комфортні, у них підвищена енергонасиченість технологічного процесу. Для зменшення втрат зерна широко застосовуються електронні системи контролю та автоматичного регулювання технологічного процесу.

Обґрунтування оптимального типажу комбайнів для будь-якої країни — суто національна проблема, оскільки їх реальна експлуатаційна продуктивність визначається врожайністю і збиральною вологістю зерна і соломи, швидкостями руху, що фактично реалізовуються, і шириною захвату жатки на різних фонах, експлуатаційною надійністю та транспортним забезпеченням відвезення зерна.

З урахуванням вимог ринку кожен аграрій повинен мати можливість вибрати собі модель комбайна, що повністю відповідає його інтересам і можливостям.

На основі аналізу існуючих технологій і технічних засобів збирання зернових культур можна стверджувати, що, як і в попередні роки, основною машиною для збирання зернових культур як в Україні, так і за рубежем залишається класичний самохідний зернозбиральний комбайн. Із існуючих технологій збирання зерна зернових культур перевага надається однофазному способу. Поряд з удосконаленими конструкціями комбайнів класичної схеми для збирання зернових культур все більше використовують комбайни роторного типу з високою пропускною здатністю (10…12 кг/с), а також жатки з обчісувальними пристроями. При врожайності зернових до 30 ц/га найбільш широким попитом користуються комбайни класичної схеми з пропускною здатністю 5…7 кг/с як найбільш легкі та дешеві.

Широкий спектр робіт, які може виконувати комбайн, досягається за рахунок можливості агрегатування з різними спеціальними приставками та пристроями, які дозволяють пристосовувати технологічний процес скошування і обмолоту до специфічних вимог при збиранні кожної з цих культур.

Підвищення продуктивності комбайнів традиційних конструкцій досягається шляхом збільшення розмірів жаток, МСП, підвищення потужності двигунів, а також використанням гідравлічних трансмісій, гідроприводу робочих органів, електроніки та мехатроніки.

Найчастіше використовуються наступні автоматичні системи:

– контроль за роботою або станом різних пристроїв та систем комбайна;

– управління жаткою (Auto Contour – Claas, Contour Master або Header Track – John Deere, Field Star – Fendt, Autocontrol – Deutz-Fahr та ін.);

– синхронізація частоти обертання мотовила жатки із швидкістю руху комбайна;

– контроль і управління режимами робочих органів молотарки комбайна (Cebis – Claas, AME – John Deere, Jnfo View – New Holland, Fieldstar – Fendt, Teris або TCS – Deutz-Fahr та ін.);

– водіння комбайна по рядках кукурудзи, краю нескошеної загонки зернових культур (Autopilot; Laser Pilot – Claas, Auto Trac – John Deere та ін.);

– стабілізація завантаження молотарки комбайна (John Deere серія STSi, Massey Ferguson, Fend|, Cruise Pilot – Lexion 600 Claas та ін.);

– стабілізація частоти обертання ротора МСП незалежно від частоти обертання колінчастого валу двигуна (роторні комбайни Massey Ferguson, Challenger та ін.);

– підвищення потужності двигуна на 20 і навіть на 41 кВт при зниженні внаслідок перевантаження частоти обертання колінчастого валу на 200 хв –1 від номінального значення;

– вимірювання і картирування врожайності для системи «точного землеробства» (Claas, John Deere, Massey Ferguson, Fendt, Deutz-Fahr та ін.);

– вирівнювання корпусу молотарки (або тільки очищення) на схилі (Levelling System – Laverda, Climber і Balance – Deutz-Fahr, Auto Levell – Massey Ferguson, Hillmaster – John Deere, Montana – Claas та ін.); вирівнювання очищення (New Holland), динамічне вирівнювання шару на решетах по ширині (3D – Claas).

Дослідження виявляють цілком певну, статистично стійку спільність і однорідність комбайнів по параметрах не дивлячись на різноманіття комбайнобудівних фірм, моделей комбайнів і конструкційно-компонувальних схем, вага їх і основні параметри мають постійність в комбайнах певної пропускної спроможності. Випадки відхилення по окремих параметрах мають місце, але вони зустрічаються рідко, а загальний розкид має достатньо стійке середнє значення з відхиленням не більше 8—10%. Основними параметрами комбайна для формування його пропускної спроможності визнані: потужність двигуна, площа розгортки підбарабання, соломотрясу і решіт очищення. Проте, не всі узагальнені параметри різних моделей використовуються однаково ефективно і тому для всіх однозначно прийматися не можуть. При одній і тій же площі підбарабання в одній машині процес обмолоту і сепарації може проходити інтенсивніше, ніж в іншій, унаслідок впровадження деяких інтенсифікуючих чинників (збільшений робочий перетин підбарабання, більш активна поверхня підбарабання, встановлення бичів з підбичниками спеціальної конструкції з великим молотильно-сепаруючим ефектом та ін.).

Виділення зерна з соломи залежить від наявності і величини сил, що діють на зерно у напрямі сепарації, шаруватості шару обмолоченої маси і його товщини, конструкції сепаруючих грат робочого органу і часу перебування зерна в зоні сепарації, достатньому для проходження зерна з верхніх шарів обмолочуваної маси під сепаруючі грати. Відсутність або недостатність будь-якого з цих чинників зменшує ефект сепарації зерна або повністю його виключає. Тому при виборі МСП з великою подачею важливим завданням є знайти оптимальне співвідношення всіх цих чинників не в збиток якості отримуваного зерна.

У всіх вітчизняних і зарубіжних комбайнах продуктивність, втрати і пошкодження зерна насамперед визначають досконалість МСП. Тому докладніше розглянемо найбільш характерні особливості конструкції МСП сучасних зернозбиральних комбайнів.

Аналізуючи конструкцію найбільш характерних моделей зернозбиральних комбайнів, можна зробити висновок, що в основному застосовуються МСП двох типів. Це пристрої з одним або декількома поперечними розташованими барабанами (прискорювачами, сепараторами) з гратчастими підбарабаннями під ними у поєднанні з клавішними соломотрясами і аксіальні МСП.

Найбільшого поширення у всьому світі набули комбайни з однобарабанними МСП у поєднанні з классичними соломотрясами, як результат їх універсальності, високої надійності технологічного процесу, простоти будови і обслуговування. Проте комбайни з двохбарабанним МСП більш пристосовані для роботи в несприятливих умовах при збиранні важкообмолочуваних культур підвищеної вологості, при цьому їх продуктивність вища, а втрати і пошкодження зерна нижчі, ніж у однобарабанних. Тому зарубіжні фірми поступово переходять до молотильних пристроїв з декількома барабанами (прискорювачами, сепараторами) не дивлячись на деяке ускладнення їх конструкції.

Зернозбиральні комбайни, обладнані аксіальними МСП, при збиранні сухих короткостеблових культур в порівнянні з барабанними мають повну перевагу по продуктивності, меншим втратам і пошкодженню зерна. Проте при збиранні довгостеблових культур підвищеної вологості вони схильні до забивання внаслідок утворення джгутів. Тому витрата палива комбайнами з аксіальним МСП дещо вища ніж комбайнами з барабанами і соломотрясами. У зв’язку з цим в комбайнах з аксіальним МСП спостерігається тенденція до подрібнення обмолочуваної маси перед подачею її до частини ротора, що обмолочує, що неминуче веде до додаткового пошкодження зерна.

До недоліків цього МСУ слід віднести порційну подачу лопатями ротора обмолочуваної маси в молотильний зазор і нерівномірність її розподілу по сепаруючих гратах, що знижує потенційні можливості цього пристрою. Крім того, при попаданні в аксіальний МСП твердих предметів і деформації ротора, довжина якого досягає 3556 мм, ремонт його можливий тільки в заводських умовах, оскільки в кінці ремонту обов’язково потрібне динамічне балансування. Все це пояснює ту обставину, що комбайни з аксіальними МСП не дивлячись на їх незаперечні переваги вже багато років не можуть витіснити комбайни, обладнані поперечними барабанами і соломотрясами.

На сьогодні практично припинена суперечка про вибір технологічної схеми комбайнів: класична або аксіально-роторна. Сплеск надмірного захоплення аксіально-роторними комбайнами припинився, і кожна схема знайшла своє гідне місце. На збиранні високоврожайних, сухих, не засмічених і короткостеблових хлібів і кукурудзи на зерно переважно використовуються аксіально-роторні комбайни. У всіх інших випадках — класичні (тобто з бильним барабаном, чотирьохклавішним соломосепаратором і двухрешетним вітровим очищенням). Прогнозується розширення розробок по багатоклавішним соломосепараторам (6, 8, 10), три-чотири каскадним решетам, комбінованим МСП: бильний молотильний апарат і аксіально-роторні соломовідокремлювачі; аксіально-роторні МСП з осьовою і тангенціальною подачею хлібної маси і ін.

Великі перспективи має тенденція комп’ютеризації комбайна і забезпечення його роботи в системі координатного рослинництва. Це дозволить не тільки вплинути на вибір режимів роботи всіх попередніх польових с.-г. агрегатів по обробітку зернових, але і оптимізувати режими роботи самого комбайна при природній варіації польової врожайності зерна і соломи по критеріях максимуму продуктивності і мінімуму втрат зерна.

Важливим також є оптимізація енергозабезпечення комбайна за рахунок зниження витрати потужності на холостий хід, самопереміщення і підвищення потужності на робочий процес, установки двигунів з багаторівневим регулюванням потужності, застосування електрогенераторів і електродвигунів і ін.

Крім того в комбайні втілюються передові досягнення конструкції по забезпеченню екологічних показників і виконання вимог безпеки відповідно до загальносвітових стандартів і досягнень науки: тиск на ґрунт до 80—120 кПа, зменшення вмісту шкідливих домішок у вихлопних газах, зниження пилоутворення і тому подібне.

На ринку комбайнів України пропонуються машини з різними типами і схемами молотильних пристроїв: однобарабанні («Ростсільмаш», John Deere), багатобарабанні (New Holland, Massey Ferguson), роторні (Case, John Deere) та гібридні (Claas). Кожен з виробників наводить власні аргументи на підтримку вибраної схеми обмолоту і вказує на відповідні переваги.

Розглянемо особливості комбайна серії 140 від Case ІН.

Однороторний обмолот та сепарація – це візитна картка Case ІН. Ними створюються нові лінійки комбайнів, які не просто відповідають поточним завданням сільського господарства, але й враховують виклики майбутнього.

Принцип обмолоту зерна об зерно, застосований у Ахіаl-Flоw, не тільки зводить до мінімуму втрати у полі завдяки більш ефективній сепарації, але й забезпечує найвищу якість та чистоту зерна, що потрапляє до зернового бункера. Поперечний барабан, що використовується в традиційних або гібридних комбайнах, в цих машинах відсутній, тому перехід від обмолоту до сепарації відбувається надзвичайно плавно: великі відцентрові сили досягаються вже на низьких швидкостях ротора, а для більш складних умов достатньо просто збільшити швидкість ротора.

Секція ротора, що закриває зону обмолоту оснащена новими бичами для попереднього обмолоту та сепарації, в той час як секція ротора, що закриває зону сепарації, отримала традиційні бичі з гребенями для того, щоб вловлювати залишки зерна. Переваги більшої потужності обмолоту та сепарації проявляються у зменшенні втрат зерна та зменшенні чутливості ротора до зміни умов збирання врожаю.

Висока якість зразків неможлива з дробленим зерном не тільки через самі пошкоджені ядра, але й через те, що їх може просто видути назовні через задню частину комбайна. Завдяки перевагам обмолоту новим ротором Small Тube від Ахіаl-Flоw комбайни Сазе ІН завжди гарантують високу якість зразків зерна. Молотильні бичі розташовані чотирма спіралями навколо ротора, що забезпечує покращений обмолот та більш високу якість соломи у складних умовах. Доступ до клітки ротора можливий з обох боків машини, а легкі взаємозамінні модулі можна легко зняти та замінити при збиранні різних культур – це справжня перевага Ахіаl-Flоw.

Машини Ахіаl-Flоw є унікальними не лише завдяки ротору. Система очищення Cross-Flow використовує вентилятор V-подібної форми, який подає великі об’єми повітря. На відміну від традиційних систем, не створюються повітряні кишені, розподіл повітряних мас під решетами є рівномірним, а швидкість вентилятора є повністю регульованою для роботи з дрібнонасіннєвими культурами. В результаті потужність очищення зростає, а решета регулюються прямо з сидіння. Кожне решето може працювати з ідеальним робочим ходом, а протилежно спрямовані рухи решіт взаємно нівелюються, що призводить до більш плавної роботи зерноочистки. Коротка солома практично усувається, що забезпечує більш чисте зерно в бункері. Повністю регульоване попереднє решето означає, що комбайни Ахіаl-Flоw серії 140 можна підлаштувати до будь-яких культур та умов збирання.

При зміні однієї культури на іншу або при зміні полів, очищення комбайна може забирати багато часу. Однак для того, щоб зберегти цінний час на роботу, на сенсорному моніторі FFS Pro 700 функціональне вікно «Очищення» («Clean-out»), яке конфігурується користувачем. Простим дотиком до екрану є можливість перемкнути систему очищення в режим «Clean-out». Ця функція неабияк заощаджує час і може бути увімкнена безпосередньо з м кабіни, що особливо корисно для насіннярів.

Важливо зазначити, що для визначення переваг тієї чи іншої моделі комбайна потрібно орієнтуватися не лише на його ціну придбання й окремі техніко-економічні характеристики, а й на вартість намолоту тонни врожаю. Адже в цьому показнику знаходять відображення ціна комбайна, експлуатаційні витрати, вартість запасних частин та надійність.

Основним показником зернозбирального комбайна є пропускна здатність, що є найбільш інтегральною його технічною характеристикою і дозволяє оцінити технічний рівень конструкції машини та тип МСП. Саме тип МСП визначає вимоги до потужності двигуна, оскільки в класичній схемі молотарки оптимальна енергонасиченість для забезпечення номінальної продуктивності за мінімального рівня втрат становить близько 27 к.с. для обмолоту 1 кг маси за 1 секунду, у гібридній схемі — 30, у роторній 32 к.с.

Отже, якщо пропускну здатність комбайна, вираженою в кілограмах маси, яку він може обмолотити за 1 сек. помножити на 27…32 (залежно від типу МСП), то отримаємо потужність двигуна, обчислену в кінських силах, необхідну для реалізації заданої продуктивності.

Аналіз динаміки розвитку комбайнового ринку показав, що за останні роки практично на всіх моделях спостерігається збільшення потужності двигунів, оскільки необхідна потужність забезпечує значне підвищення продуктивності комбайна при якісному виконанні технологічного процесу.

Напрошується думка, що зернозбиральний комбайн з потужним двигуном забезпечить успішне та швидке проведення збиральної компанії. Але при виборі моделі насамперед слід звертати увагу не просто на потужність двигуна, а на збалансованість отриманої потужності та потреби потужності усіх робочих агрегатів та вузлів комбайна (тип МСП, ширина захвату жатки, ємність бункера та ін.), бо саме вони значною мірою визначатимуть рівень витрат пального при роботі. Надто потужний двигун комбайна, без урахування зазначених меж, не зможе повністю реалізувати свої потенційні можливості, що призведе до невиправданого збільшення питомої витрати палива та значно підвищить його ціну.