Комбинированные машины для обработки почв

Комбинированные машины и агрегаты

Использованием комбинированных машин, которые выполняют за один проход несколько операций, достигается увеличение производительности сельскохозяйственных агрегатов. Их применение снижает уплотнение и распыление почвы за счёт сокращения количества проходов агрегатов по полю. Сокращаются сроки проведения полевых работ с одновременным повышением их качества, снижаются производственные затраты (энергоёмкость снижается на 20-30%).

Комбинированные машины и агрегаты должны комплектоваться рабочими органами для осуществления тех операций, совмещение которых возможно во времени, не нарушая качества и сроков выполнения операций. Процессы обработки почвы могут быть совмещены по следующим схемам: основой и дополнительной, основной либо предпосевной с внесением удобрений, предпосевной с посевом.

Комбинированные средства бывают трёх типов: агрегаты, в состав которых входит несколько однооперационных машин либо орудий (культиватор с боронами, плуг с катками и прочее); машины с несколькими однооперационными рабочими органами, которые заимствованы у простых орудий и смонтированы последовательно на одной общей раме (АКП-2,5; КПШ-8; ВИП-5,6; РВК-3,6); машины с многооперационными (комбинированными) рабочими органами (ротационные плуги, фрезы, игольчатые и конические бороны); комплексные (КФГ-3,6; КА-3,6 и прочее).

Примером комбинированного агрегата, который в своём составе имеет несколько однооперационных машин либо орудий и выполняет за один проход несколько технологических операций, служит агрегат представленный на рис. 1. В своём составе он имеет: плуг и приспособление для выравнивания и рыхления почвы, в которое входят кольчато-шпоровые диски (2), балластный ящик, а также диски-паковщики (3). Диски-паковщики создают большое удельное давление, разрезая крупные глыбы, и проникают в почву на глубину порядка 10-15 см, вследствие боковых сдвигов более глубокие слои почвы уплотняются. Комки, которые остались на поверхности, дробят диски (2) и выравнивают почву. Изменением массы балласта в ящиках регулируют глубину хода. Плуг и приспособление могут быть использованы как по отдельности, так и в составе агрегата.

Рис. 1. Комбинированный пахотный агрегат.

А) – Технологическая схема работы, Б) – общий вид приспособления ПВР-2,3 к 4-6-корпусным плугам, В) – схема присоединения приспособления ПВР-3,5 в пахотном агрегате, 1) – Плуг, 2) – Кольчато-шпоровый диск, 3) – Клинчатый диск-паковщик, 4) – Опорный диск, 5) – Цепь, 6) – Балластный ящик, 7) – Трактор.

Примером технического агрегата второго типа является фронтальный плуг, снабжённый опорно-рыхлительно-выравнивающим катком, который имеет шарнирно-упорное крепление к раме плуга. Шарнирно-упругое соединение делает лёгкий планчатый каток неотъемлемой частью плуга, каток при этом одновременно выполняет функции опорного (вспомогательного) и рабочего органа. На свои рабочие органы он воспринимает вертикальную составляющую реакции почвы и часть силы тяжести плуга и применяет их для полезной работы – рыхления комьев и выравнивания поверхности поля, что позволяет предотвратить образование «плужной подошвы». Регулировка давления катка на поверхность почвы производится пружиной.

Комбинированные технические средства, используемые для предпосевной обработки почвы, в основном в своём составе имеют однооперационные рабочие органы, сформированные в разных сочетания.

Во время работы рыхлителя-выравнивателя-катка рис. 2 происходит рыхление почвы пружинными лапами первого ряда (1), а также сдвигание глыб в междурядья, откуда они попадают под диски разреженного катка (2), подвергаются разрушению и вдавливанию в почву. Пружинные лапы (3) второго ряда производят рыхление почвы в междурядьях лап первого ряда. За выравнивание поверхности почвы отвечает подпружиненный брус (4), а за её равномерное уплотнение – сплошной кольчато-шпоровый каток (5). Подобные комбинированные агрегаты с различной шириной захвата (РВК-3,6, РВК-5,4, РВК-7,2) применяются для тракторов тяговых классов 3-5 соответственно.

Рис. 2. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат РВК-3,6.

А) – Общий вид; Б) – Рабочие органы агрегата; 1) – Первый ряд пружинных культиваторных лап; 2) – Разреженный кольчато-шпоровый каток; 3) – Второй ряд пружинных лап; 4) – Подпружиненный выравнивающий брус; 5) – Сплошной кольчато-шпоровый каток.

В процессе работы выравнивателя-измельчителя почвы ВИП-5,6 (рис. 3) комья и глыбы почвы (которые также скапливаются перед выравнивателем (5)) разбивают игольчатые диски мотыги (4), а измельчением оставшихся комков и уплотнением поверхности почвы занимается кольчато-зубчатый каток (7). Глубина рыхления игольчатой мотыгой регулируется изменением положения опорного колеса (3) относительно рамы секции, а изменением натяжение пружины (6) изменяют качество выравнивания. Аналогичную схему компоновки (но в единой раме) имеет каток КЗК-9. Данные машины используются для подготовки под посев льна и мелкосеменных культур.

Рис. 3. Выравниватель-измельчитель почвы ВИП-5,6.

А) – Общий вид; Б) – Схема одной секции машины; 1) – Сница; 2) – Винт регулировки глубины обработки почвы; 3) – Опорное колесо; 4) – Игольчатая мотыга; 5) – Подпружиненный брус; 6) – Пружина выравнивателя; 7) – Кольчато-зубчатый каток.

На рисунке 4 показаны схемы других технических средств, используемых для предпосевной обработки почвы. Культиваторы со шлейф-балками (1) (рис 4, А), прутковыми катками (8) и пружинными зубьями (5) применяются для почвенной обработки на глубину 6-12 см с одновременным дроблением комьев почвы и выравниванием поверхности. Вместо прутковых катков на тяжёлых влажных почвах используют пружинные боронки.

Рис. 4. Схемы комбинированных агрегатов.

А) – Модульно-блочный культиватор; Б) – Агрегат АКП-2,5; В) – Почвообрабатывающий посевной агрегат КА-3,6; 1) – Шлейф-балка; 2) – Навеска; 3), 4) – Механизмы подъёма боковых секций; 5) – Пружинный зуб; 6) – Рама; 7) – Нажимная пружина; 8) – Каток; 9) – Дисковая батарея; 10) – Плоскорежущие лапы; 11) – Выравниватель; 12) – Каток; 13) – Балластный ящик; 14) – Фрезерный барабан; 15) – Защитный фартук; 16) – Сеялка; 17) – Прикатывающее устройство.

Комбинированный агрегат АКП-2,5 (рис. 4, Б) используется для послойной обработки почвы под озимые и повторные культуры без оборота пласта. Агрегат выполняет следующие операции: рыхление почвы, подрезание сорняков и пожнивших остатков, выравнивание и прикатывание. На раме (6) агрегата расположены три секции дисковых батарей (9) и три плоскорежущие лапы (10). К задней балке агрегата шарнирно крепят кольчато-шпоровый каток (12). Борону-волокушу-выравниватель (11) устанавливают под прицепным устройством катка. Изменением массы балласта (13) и положения двух опорных колёс катка регулируют глубину обработки плоскорежущих и дисковых рабочих органов.

Комбинированный агрегат КА-3,6 (рис. 4, В) применяется для выполнения за один проход таких операций как: предпосевная обработка тяжёлых почв; посев зерновых, зернобобовых либо крупяных культур; внесение минеральных удобрений, а также прикатывание почвы. В состав агрегата входят: навесной культиватор-глубокорыхлитель КФГ-3,6, сцепное устройство, зернотуковая сеялка (16), прикатывающее приспособление, следоуказатель.

Модульно-блочные культиваторы МБК-5,4 и МБК-4 (принципиальная схема показана на рис. 4, А) предназначаются для глубокого рыхления, а также для мелкой предпосевной обработки лёгких и средних (по гранулометрическому составу) почв. Ими проводят обработку стерневых фонов, подготовку пласта многолетних трав к вспашке, а также безотвальную обработку заплывающей зяби. Для этих целей машина комплектуется нижеперечисленными рабочими органами: рыхлительными лапами (ширина 10 мм), которые необходимы для резания дернины многолетних трав непосредственно перед вспашкой (на глубину до 10 см); рыхлительными лапами (ширина захвата 65 мм) для глубокого рыхления зяби (до 25 см); отвально-рыхлительными лапами (ширина захвата правых и левых отвальщиков – 75 мм) для заделки в почву (на глубину до 15 см) минеральных и органических удобрений; стрельчатыми лапами (ширина захвата 70 и 150 мм) для обработки паров и пашни (на глубину 6-12 см).

Рабочие органы культиваторов МБК монтируют на раме в следующей последовательности: регулируемая по высоте шлейф-балка (выравниватель); четыре ряда пружинных стоек (снабжены сменными рабочими органами); роторная борона в виде одного либо двух спаренных катков на подпружиненных поводках. Заглубление/выглубление рабочих органов, а также перевод культиватора в транспортное положение и обратно производится посредством гидравлической системы через приводные валы, на которых смонтированы колёса с пневматическими шинами. Изменением длины центральной тяги регулируют глубину хода рабочих органов.

Источник

Комбинированные почвообрабатывающие агрегаты

В последнее годы все большее распространение в отечественном сельском хозяйстве получают комбинированные почвообрабатывающие агрегаты, которые способны за один проход выполнить сразу несколько технологических операций. Аграрии используют такие машины при подготовке полей к севу, а также непосредственно для посева некоторых мелкозернистых культур (например, рапса, различных трав и т.д.). Использование данной технологии имеет как свои преимущества, так и недостатки.

История появление комбинированных агрегатов

Даже после того, как сельское хозяйство было переведено на промышленные рельсы и были изобретены новые дополнительные способы обработки почвы, сам процесс этой обработки принципиально не отличался от того, что было в древности.

Если в доиндустриальную эпоху конь (волы) тащил за собой плуг или борону, то с появлением сельхозтехники этот самый плуг тянул за собой уже трактор. Он делал это значительно быстрее, в том числе за счет того, что вместо одного лемеха у тракторного плуга их стало уже несколько. Однако всё равно это был один плуг, выполнявший лишь одну технологическую операцию — вспашку. Последующие операции, например, боронование, внесение удобрений, посев и т.д. выполнялись отдельно.

Долгое время такая ситуация всех устраивала, никто даже не помышлял о том, что обработка почвы может быть организована иначе. Впервые над идеей создания комбинированных агрегатов, способных за один проход трактора выполнить несколько технологических операций, всерьез задумались в США в 1930-х годах.

Необходимость создания комбинированных машин была вызвана серией катастрофических пылевых бурь в регионе Великих равнин, вызванных, в том числе, экстенсивными методами обработки почвы. Каждый раз, когда трактор американского фермера в очередной раз проходил по одному и тому же участку поля, он лишний раз нарушал целостность и без того тонкого плодородного поля. И когда неблагоприятные погодные факторы сошлись вместе, ветра буквально сдули сотни тысяч квадратных километров пашни, обрушив на города и ранчо региона десятки катастрофических пылевых бурь.

Впечатленные масштабом экологической и экономической катастрофы, американские агрономы пришли к выводу, что сокращение количества проходов техники по полю снизит эрозию верхнего почвенного слоя, а следовательно, уменьшит предпосылки для новых пылевых бурь. Впоследствии эта идея получила широкое признание в западной аграрной науке, поскольку оказалась еще и выгодной экономически. К сегодняшнему дню в большинстве развитых стран мира обработка полей ведется в основном такими комбинированными машинами и агрегатами.

В Советском Союзе достаточно внимательно отнеслись к передовому опыту США и западноевропейских стран. Поскольку данный подход имел вполне очевидные экономические и технологические преимущества (о них мы расскажем чуть дальше), в нашей стране также был налажен выпуск сельскохозяйственного оборудования, позволявшего совместить в себе возможность проведения нескольких технологических операций одновременно. Тем не менее, отечественные комбинированные агрегаты были и остаются достаточно простыми в сравнении с европейскими и американскими системами.

Что такое комбинированные агрегаты?

Комбинированные сельскохозяйственные агрегаты — это сложное навесное (прицепное) оборудование для тракторов, используемое для предпосевной обработки почвы и для посева некоторых сельхозкультур. Они позволяют выполнить несколько технологических операций (или даже сразу все) за один проход.

Поскольку комбинированные агрегаты для обработки почвы представляют собой достаточно сложную инженерную конструкцию, перед проектировщиками подобной техники всегда стоит задача найти оптимальное соотношение между стремлением совместить как можно больше технологических операций в одном агрегате и возможностью сохранить высокий уровень качества выполнения этих операций. Причем учитывать приходится не только сугубо технические проблемы, но и вопрос применяемости такой техники в различных почвенно-климатических условиях.

Кроме того, в идеале комбинированная машина должна не только копировать и совмещать элементарные операции, но и выводить весь технологический процесс на качественно новый уровень. Иными словами, нужно не просто повторить стандартные действия в рамках одного прохода, но и выполнить их качественнее. Правда, на практике эта задача остается скорее идеалом, к которому нужно стремиться, нежели свершившимся фактом.

В настоящий момент производители агротехники работают по трем основным направлениям при создании комбинированных агрегатов:

1. Навесные либо прицепные почвообрабатывающие блоки либо сеялки, представляющие собой несколько простых агрегатов, соединенных системой сцепок.
2. Самоходная машина, на раму которой устанавливают органы для обработки почвы и посева.
3. В качестве базы берется культиватор или другое почвообрабатывающее оборудование, к которому добавляются высевающие аппараты. Альтернативный вариант —комбинированные посевные агрегаты с навесными почвообрабатывающими органами.

Львиную долю этого рынка сегодня составляют специальные комбинированные агрегаты, состоящие из блоков стандартных рабочих органов — культиваторов, плоскорезов, сеялок, дисковых борон и лущильников. Нередко у таких агрегатов все или часть органов являются съемными, что позволяет легко приспосабливать их для выполнения не только стандартных, но и специальных технологических операций.

Среди всех комбинированных агрегатов наиболее распространены ротационные плоские и сферические диски для обработки почвы на глубину от 8 до 14 см. Их используют преимущественно для подготовки полей под озимые колосовые культуры, а также просто для разуплотнения почвы. При этом большое значение имеет вопрос ширины захвата, ведь агрегат комбинированный широкозахватный позволяет охватить еще больше площади за один проход, нежели узкозахватная машина.

Преимущества и недостатки комбинированных агрегатов

В настоящий момент использование комбинированных агрегатов является широко распространенным явлением во всех технологически продвинутых странах. То есть по факту везде, где поля обрабатывает техника, а не животные.

Особенно сильно развита эта практика в США и Западной Европе, где агропредприятия используют в своей работе самые сложные машины, нередко совмещающие в себе сразу весь комплекс почвообрабатывающих органов. В России еще с советских времен используются в основном самые простые агрегаты, которые совмещают не больше 3-4 операций.

Широкое распространение комбинированных агрегатов недвусмысленно говорит нам о том, что такой подход вполне оправдан и в сравнении с традиционными методами обработки почвы несет в себе массу преимуществ. Комбинированные агрегаты среди прочего позволяют:

• минимизировать уплотнение почвы при проходе по ней тракторов и других сельскохозяйственных машин, задействованных в обработке поля;
• снизить расходы топлива и трудозатраты на обработку гектара площади, повысив тем самым энергоэффективность и продуктивность работы агропредприятия;
• сократить сроки проведения полевых работ, что весьма важно, если погода дает лишь небольшое «окно» для выполнения всех технологических операций.

Кроме того, при обработке полей агрегат комбинированный почвообрабатывающий (АКП) значительно замедляет либо даже обращается вспять негативные процессы формирования на полях ям и углублений на границе проходов и другие подобные явления.

Однако следует отметить, что есть и несколько негативных сторон у использования комбинированной техники. В первую очередь это более низкое качество обработки поля в целом. Если дорогая европейская и американская техника практически лишена этого недостатка (а то и вовсе обеспечивает повышенное качество), то недорогие отечественные агрегаты зачастую дают результат заметно (хотя и не радикально) хуже, чем при использовании традиционных отдельных органов обработки.

Другим немаловажным недостатком является дороговизна таких агрегатов. Нередко выгоднее купить простые плуги, бороны и сеялки по отдельности, чем приобретать комбинированный агрегат, совмещающий в себе всё и сразу.

Наконец, комбинированные агрегаты весят значительно больше и создают значительное большее тягловое сопротивление движению, поскольку больше органов погружено в землю одновременно. По этой причине их можно цеплять только к очень мощным и большим тракторам, количество которых у рядового сельхозпредприятия зачастую невелико.

Классификация и перспективы развития комбинированных агрегатов

За время существования комбинированных агрегатов появилось огромное их разнообразие, поэтому следует дать им некую обобщенную классификацию. Обычно эту технику различают по следующим признакам:

• по типу сельхозкультуры, под которую они предназначены — зерновые, или злаковые, кукурузные, свекловичные, овощные и кормовые (выращивание кормовых трав);
• по типу выполняемых операций —комбинированные агрегаты для предпосевной обработки почвы, посевные, по уходу за посевами.
• по способу агрегатирования — «тандем» (серийная техника, соединяемая между собой последовательно), агрегаты на единой раме (рабочие однооперационные органы могут быть как постоянными, так и сменными), агрегаты, навешиваемые на переднюю навеску трактора (в то же время на заднюю навеску или прицепное шасси навешиваются остальные агрегаты).

Главным преимуществом агрегатов типа «тандем» является их универсальность. Они позволяют использовать штатные орудия по модульному принципу, то есть подключать лишь те, которые нужно в данный момент. Также это позволяет комбинировать орудия под трактора имеющегося класса тяги. В то же время при подключении всех органов комбинированный агрегат получается непомерно большим в своих продольных размерах и ему требуется очень широкая поворотная полоса. К тому же именно агрегаты типа «тандем» являются наиболее критикуемыми по критериям качества обработки почвы. Особенности компоновки просто не позволяют им добиться максимальной эффективности работы.

Комбинированные агрегаты, изготовленные по второй схеме, обычно представляют собой единую прицепную раму (реже самоходное устройство), на которую по мере необходимости вешаются нужные рабочие органы. Многие модели агрегатов этого типа также являются довольно громоздкими и тяжелыми, а их перестройка и наладка порой требует значительных трудозатрат. Например, регулировка комбинированного агрегата АКП 2 5 требует массы времени. Впрочем, эти проблемы свойственны не всем моделям.

Характерной особенностью комбинированных агрегатов третьего типа агрегатирования является включение в набор почвообрабатывающих органов систем внесения удобрений. Главным преимуществом этого типа агрегатов можно считать более равномерную загрузку колесных осей трактора, улучшенную устойчивость и управляемость, а также меньшую ширину поворотной полосы. Равномерная нагрузка на оси важна потому, что она прямо влияет на интенсивность уплотнения почвы под колесами машины.

К числу достоинств комбинированных агрегатов, предусматривающих загрузку передней навески трактора, является также простота обслуживания и меньшие трудозатраты на присоединение рабочих органов к трактору. Это позволяет оперативно переоборудовать трактор под другие технологические процессы, а также перебросить сами рабочие органы на другую машину.

В целом тенденции таковы, что в будущем, вероятно, будет возрастать популярность комбинированных агрегатов, предусматривающих размещение рабочих органов как на задней, так и на передней навеске трактора. При этом немаловажным остается фактор сменяемости рабочих органов. То есть модульная система, при которой рабочие органы можно свободно ставить и убирать за короткое время, является самой перспективной.

Источник