CC BY
83
Обеспечение процесса снегозадержания с использованием валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис
М.М. Константинов, д.т.н., профессор, И.Н. Глушков, аспирант, С.С.Пашинин, соискатель, Оренбургский ГАУ
Увеличение производства зерна остаётся одной из основных задач механизированного растениеводства. Основные виды уборки зерновых — прямое комбайнирование и раздельная уборка (скашивание хлебной массы в валки с использованием валковых жаток с последующим дозреванием, подбором и обмолотом) [1—3].
Качество уборки зерновых на Южном Урале в большой степени зависит от использования валковых жаток. Стоит отметить, что к неблагоприятным факторам, сказывающимся на возделывании зерновых культур и на состоянии почв регионов Южного Урала, относятся недостаточная увлажнённость почв и ветровая эрозия. Всё вышесказанное обусловливает необходимость разработки и внедрения машин, способствующих сохранению и накоплению влаги в почве [4]. Однако увеличение количества используемой техники ведёт к повышению энергозатрат и к дополнительным расходам, а также к повышению уплотнения почвы, что неблагоприятно сказывается на её плодородии. Поэтому возникает потребность в машине, выполняющей несколько функций одновременно. Борьбу с ветровой эрозией и повышение уровня влаги в почве может обеспечить формирование
стерневых кулис — оставленной после уборки высокой стерни (стеблей растений, находящихся ниже линии среза режущих аппаратов). Стерневые кулисы препятствуют свободному воздействию ветра на почву и обеспечивают снегозадержание, благодаря которому уровень влаги в почве повышается. Так как стерневые кулисы могут быть образованы при уборке, целесообразно применять устройство для их образования на валковых жатках [2—4].
Анализ существующих конструкций жаток, функционально пригодных для формирования порционного валка и создания стерневых кулис [4—7], позволил наметить пути совершенствования режимов работы, а также реализовать его в разработанной конструкции валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис (рис. 1).
Основными узлами жатки (рис. 2) являются основное мотовило 1, расположенный под ним режущий аппарат 2, устройства для отвода хлебной массы от колёс мобильного средства 3, установленный за режущим аппаратом транспортёр 4, содержащий барабан 5 и ленту 6. В конце транспортёра расположена заслонка 7 со щётками 8, соединённая с механизмом подъёма 9. По наклонному лотку 10 перемещаются на транспортёр колосья, срезанные при помощи устройства для образования стерневых кулис, состоящего
Рис. 1 - Схема самоходной порционной жатки с устройством образования стерневых кулис:
1 - мобильное средство; 2 - навесное устройство; 3 - рама-платформа; 4 - основной режущий аппарат; 5 - основное мотовило; 6 - транспортёр; 7 - ленточные делители; 8 - башмаки; 9 - режущий аппарат устройства для образования стерневых кулис; 10 - мотовило устройства для образования стерневых кулис
из мотовила с укороченными регулируемыми по высоте лучами 11 и режущего аппарата с изменяемой высотой установки. Помимо перечисленных узлов важную роль играют также механизмы привода и гидравлическая система привода рабочих органов, причём устройства для отвода хлебной массы от колёс и сплошной транспортёр имеют общий привод.
Мотовило предназначено для разделения стеблей, их подъёма перед срезом, подвода к режущему аппарату, а затем подачи хлебной массы на транспортёр. Режущий аппарат предназначен для скашивания хлебной массы. Устройства для отвода массы от колёс предназначены для смещения скошенной массы в стороны, что препятствует возможному попаданию хлебной массы под колёса мобильного средства. Транспортёр жатки предназначен для накопления массы, скошенной режущим аппаратом и её выгрузки в определённый момент. Стоит также отметить, что помимо скошенной массы на полотно транспортёра поступают по наклонному лотку колосья, срезанные механизмом образования стерневых кулис. Устройство для образования стерневых кулис состоит из режущего аппарата и мотовила для образования стерневых кулис. Срез в пределах работы данного устройства осуществляется под колос, оставляя стебель не срезанным, обеспечивая тем самым оставление стерневой кулисы. Мотовило устройства для образования стерневых кулис имеет укороченные лучи по сравнению с основным мотовилом, причём длина лучей может изменяться в зависимости от высоты хлебостоя за счёт перестановочных отверстий. Режущий аппарат устройства для образования
I 4 II
Рис. 2 - Валковая порционная жатка с устройством образования стерневых кулис:
1 - основное мотовило; 2 - основной режущий аппарат;
3 - устройства для отвода хлебной массы от колёс;
4 - транспортёр; 5 - барабан; 6 - лента транспортёра; 7 - заслонка; 8 - щётки; 9 - механизм подъёма заслонки; 10 - наклонный лоток; 11 - мотовило устройства для образования стерневых кулис; 12 - режущий аппарат устройства для образования стерневых кулис
кулис является участком основного режущего аппарата, поднимаемого по сравнению с последним на определённую высоту в зависимости от высоты стеблей. Наклонный лоток расположен за режущим аппаратом устройства для образования стерневых кулис и предназначен для передачи колосьев, срезанных устройством, на ленту транспортёра для вовлечения их в общий поток хлебной массы.
Предлагаемая жатка работает следующим образом.
Перед началом работы устройство образования стерневых кулис настраивается, исходя из высоты стеблестоя так, чтобы им срезались только колосья, а стерня оставалась в качестве кулисы. При работе жатки основная часть убираемого урожая традиционным способом (посредством основного мотовила и основного режущего аппарата) скашивается и поступает на транспортёр, а устройство образования стерневых кулис срезает только колосья, которые поступают на наклонный лоток и перемещаются по нему на ленту транспортёра, где присоединяются к основной хлебной массе.
Процесс формирования валка включает накопление скошенной массы на ленте транспортёра и последующую её выгрузку на стерню в порционный валок. Масса после скашивания режущим аппаратом с помощью мотовила укладывается на
транспортёр и на устройства для отвода хлебной массы от колёс мобильного средства, которые непрерывно сдвигают скошенные стебли на слой, срезанный ранее и находящийся на транспортёре. По мере накопления стебли перемещаются к заслонке, которая не допускает преждевременный сход массы и препятствует выделению зерна на ленте транспортёра. В момент окончания накапливания и достижения полосы формирования валка заслонка со щётками поднимается и повышается скорость движения ленты транспортера, вследствие чего порция укладывается на стерню. Выгружаемые порции пристыковываются к предыдущим [2, 3, 7].
Ширина полос со стерневыми кулисами может составлять от 0,7 до 1 м, однако излишнее увеличение ширины полосы может повлечь превышение допустимых потерь зерна несрезанным колосом, что особо актуально для полей с неравномерным распределением стеблестоя по высоте. Также большое значение имеет густота стеблестоя на конкретном поле или его участке [4]. Учитывая, что густота стеблестоя, как правило, определяется в среднем на 1 м2 поля, целесообразно рассчитывать долю площади поля под кулисами:
Количество продуктивной влаги в 1 см снега определяется как:
А = -
В
а(1-ср-) - КВа
Вс
К (Вкл - Вст )
(1)
К =
10 уп 100 :
(2)
где А — доля площади поля, занятая под кулисами;
с — коэффициент, учитывающий густоту стеблестоя на разных участках поля; а — наименьшая влагоёмкость метрового слоя почвы (по средним многолетним данным а = 150 мм продуктивной влаги);
К — количество продуктивной влаги в 1 см снега, мм;
Вст, Вер, Бмах, Вкл - высота соответственно стерни, средняя высота стеблей, максимальная высота культуры на данном поле и стерневых кулис.
где у - усвоение зимней влаги почвой, по у = 65%
[1, 4];
п - отношение плотностей снега и воды, п = 0,3;
10 — переводной коэффициент, см в мм. Экспериментально-полевые исследования показали, что стерневые кулисы высотой 35—40 см обеспечивают накопление снега высотой 45—50 см. Вследствие этого запас влаги в почве повышается на 30—35 см, запас воды в начале весны на участках с кулисами — в 1,5—3 раза больше, чем на отвальной зяби без кулис. Как следствие, на фоне стерневых кулис была получена прибавка урожая на 3,1 ц/га.
Создание порционной жатки с устройством для образования стерневых кулис позволяет повысить производительность машин, участвующих в уборке зерновых культур, обеспечить снегозадержание и борьбу с ветровой эрозией, снизить расход топлива, уменьшить площадь уплотнения почвы ходовыми системами машин, оптимизировать состав парка машин и соответственно сократить затраты на их применение, хранение и эксплуатацию. Литература
1. Константинов М.М., Ловчиков А.П., Ловчиков В.П. и др. Проектирование и организация эффективного процесса уборки зерновых культур. Екатеринбург: Институт экономики УрО РАН, 2011. С. 4-57.
2. Константинов М.М., Нуралин Б.Н., Глушков И.Н. Обоснование параметров транспортёра порционной жатки // Вестник КрасГАУ. 2011. № 12.
3. Константинов М.М., Кондрашов А.Н., Глушков И.Н. и др. Методика расчёта и обоснования параметров ленточного транспортёра порционной жатки // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 2.
4. Джамбуршин А.Ш. Колосоуборочные машины и механизмы. Алма-Ата: «Кайнар», 1977. С. 122-141.
5. Листопад Г.Е., Семенов А.Н., Демидов Г.К. и др. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: «Колос», 1976. С. 170-181, 594-598.
6. Константинов М.М., Горячев С.В., Моргунов А.Г. Патент № 2138150. А0Ш34/00. Валковая жатка. Бюл. № 27. М., 1998.
7. Константинов М.М., Бугров А.Н. Павленко В.А. Морозов Е.Ю. Патент № 2212780. А0Ш69/00,34/00. Валковая жатка. Бюл. № 27. М., 2003.
С
