CC BY
29
В этом номере мы публикуем материалы о работе ученых Россельхозакадемии и специалистов региональных предприятий сельскохозяйственного машиностроения Татарстана, Ярославля, Иванова, Твери и Челябинска под руководством члена-корреспондента РАСХН заслуженного деятеля науки Российской Федерации Назиба Каю-мовича Мазитова. Их многолетний труд (с 1973 по 2006 гг.) получил достойную оценку в виде семи золотых медалей ВВЦ (1980, 2003, 2004, 2006 гг.). Кроме того, созданный этим творческим коллективом культиватор впервые в истории Россельхозакадемии удостоен Гран-при в номинации «Лучшая почвообрабатывающая машина 2006 г.».
Опыт научно-производственной школы Н.К. Мазитова подтверждает, что разработки российских ученых в состоянии конкурировать с продукцией других производителей сельхозтехники на мировом рынке.
ОСНОВА УСПЕХА - ИНТЕГРАЦИЯ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА
Н.К. МАЗИТОВ, член-корреспондент Россельхозакадемии
Татарский НИИСХ
Р.Л. САХАПОВ, доктор технических наук Казанский ГАУ
Ф.М. САДРИЕВ, кандидат технических наук М. Ш. ТАГИРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук Татарский НИИСХ
Р. С. РАХИМОВ, доктор технических наук Н. Т. ХЛЫЗОВ, кандидат технических наук Челябинский ГАУ
В.Р. АЛФЕЕВ, кандидат технических наук ОАО «Агропромтехника»
Д.З. ФАИРУШИН, кандидат технических наук Башкирский ГАУ
Обработка почвы во все времена была и остается самой трудоемкой и ответственной операцией при возделывании сельскохозяйственных культур. Поэтому машины для ее выполнения постоянно совершенствуются, а их модернизация в направлении снижения энергоемкости при повышении агротехнических показателей всегда актуальна. Одним из наиболее перспективных путей решения такой задачи сегодня можно считать блочно-модульное конструирование.
Развитие этого направления началось с того, что в 1973 г. ученик А.Н. Сердечного и И.М. Гринчука, кандидат технических наук Ю.И. Матяшин предложил своему аспиранту Н.К. Мази гову изучить принципиально новый тип рабочего органа для поверхностной обработки почвы и создать на его основе ранее не существовавшее орудие — коническую борону.
По мнению А.Н. Сердечного, новый рабочий орган должен был обладать высокой крошащей и выравнивающей способностью. Кроме того, он должен работать как фреза, что, учитывая отсутствие привода, позволит существенно снизить энергозатраты на обработку почвы и резко повысить производительность агрегата. Исследования группы ученых под руководством знаменитого теоретика И.М. Гринчука подтвердили такую гипотезу. Согласно их расчетам разница в окружной и поступательной скоростях бес-приводного конического барабана, установленного
под углом к направлению движения машины, обусловливает не только повышенное воздействие рабочих органов на почву (крошение), но и выравнивание ее (рис. 1).
В результате развития этого направления благодаря четкой постановке задачи и широким познаниям Ю.И. Матяшина под его руководством был сконструирован рабочий макет принципиально новой машины - бороны ротационной конической БРК-6 (рис. 2) и получено авторское свидетельство № 485712. Орудие оказалось настолько удачным, что конструктивные схемы таких агрегатов были составлены для тракторов всех тяговых классов. Этот этап научных исследований завершился в 1976 г. защитой Н.К. Мазитовым диссертации на соискание степени кандидата технических наук, после которой началась самостоятельная работа ученого по дальнейшему совершенствованию новинки.
Всесторонний анализ, проведенный на кафедре
Рис. 2. Борона ротационная коническая БРК-6.
эксплуатации МТП Казанского СХИ, показал, что промышленность не выпускает высокопроизводительную технику для поверхностной обработки почвы, отвечающую требованиям интенсивных технологий. Поэтому была предпринята попытка повысить урожайность с помощью улучшения агротехнических показателей проведения указанной операции путем создания и применения принципиально новых машин с ротационными бесприводными комбинированным рабочими органами. Она базировалась на научной идее разработки универсальной методи-
Ш
Таблица 1. Эффективность предпосевной подготовки почвы комбинированными и серийными культиваторами в совхозе «Новоматинский» в 1982 г.
Культура Урожайность, ц/га Прибавка урожая, ц/га Площадь, га
КПС-4К КПС-4+4БЗСС-1
Свекла кормовая 260 230 30 83
Кукуруза (зеленая масса) 165 154 11 620
Пшеница яровая 25 23,8 1,2 860
Горох 11,2 7,9 3,1 977
Ячмень 25,2 23,9 1,3 600
Овес 26,1 24,7 1,4 710
Г речиха 2,8 1,9 0,9 45
Вика 23 21,3 1,7 50
тора способствовала публикация в газете «Известия». Первыми его перспективность оценили аграрии Башкирской АССР. В совхозе «Новоматинский» Бакалинского района было организовано изготовление рабочих органов и заложены производственные опыты
(табл. 1), согласно результатам которых прибыль полученная благодаря использованию КПС-4К на площади 3945 га составила 99243 руб., ; или 25,2 руб./га.
Рис. 3. Коническая дискозубовая борона ПБЛ-10 для аэрационной обработки. Принцип действия раз-
ки оценки эффективности совершенствования технологии с помощью математической модели, учитывающей нетолько агротехнические (как до сих пор было принято), но и эргономические показатели, чего ранее не использовалось.
Работа началась с создания конической дискозубовой бороны (рис. 3) предназначенной для аэрационной обработки дернины многолетних трав на лугах и пастбищах (авторское свидетельство № 933008). Испытания новой машины, которая позднее была удостоена Золотой медали ВДНХ СССР, на Поволжской, Западной и Литовской МИС показали прибавку урожая трав до 50 %.
В 1979 г. по заданию партийных и хозяйственных органов Марийской АССР ученые занялись усовершенствованием культиватора КПС-4 для формирования семенного ложа на глубине 1 см для посева многолетних трав. Уже к весне 1980 г. на полях Марийской АССР работало более 100 модернизированных орудий с новыми рабочими органами, изготовленными на заводах Республики.
В этом же году опыт марийцев был рекомендован для освоения в Татарстане. Использование усовершенствованного культиватора на полях колхоза им. К. Маркса Ютазинского района Татарской АССР в 1981 г. позволило повысить урожайность кормовой свеклы на богаре, по сравнению с традиционной технологией возделывания, на 120 ц/га, а при поливе - на 380 ц/га. В результате на площади 80 га удалось собрать дополнительно 33480 ц свеклы на сумму 88387 руб. при стоимости переоборудования орудия своими силами 200 руб. Кроме того, в острозасушливых условиях 1981 г., когда за период вегетации не выпало ни одного миллиметра осадков, прибавка урожая яровой пшеницы Московская-35 в результате его использования составила 2 ц/га.
Дальнейшему распространению нового культива-
работанного орудия был основан на теории Жюрена о капиллярном испарении влаги и теории Мальцева о семенном ложе (рис. 4).
5* *
Г i \ Tipscp
rot 0 А®»4*«'0
*Г
?
0 +
Зер/юбыs? І I
ксртофел
Ктшщ.і „Ч‘- 1
Облаш > С(з<
Щ. К ¡<р, рр
истреше Шга копиаощю*
О pût 17{£ча.'Я
ДІ-ІЄМ
_L
С?Лдл(,,7 t'-VT
от .«мвй? к «ту
Тер/ЖЫтчеапй щхкт
Рис. 4. Условия испарения и сохранения почвенной влаги по теории Жюрена и Мальцева.
Патриарх российского земледелия Терентий Семенович Мальцев (рис. 5), ознакомившись с технологическим процессом работы КПС-4К в 1984 г., подтвердил, что это первое орудие способное одновременно
Рис. 5. Консультация с патриархом российского земледелия Терентием Семеновичем Мальцевым.
формировать семенное ложе путем подповерхностного уплотнения почвы на глубине посева и мульчирующий слой, гарантирующий обеспечение оптимального тепло-влаго-воздушного режима развития растений.
Использование комбинированных культиваторов, как по обычным, так и по интенсивным технологиям в Татарской АССР обеспечило существенную прибавку урожайности (3...7 ц/га). Хорошее качество предпосевной подготовки почвы способствовало увеличению отдачи удобрений и реализации генетического потенциала возделываемых сортов.
Комплекс машин созданный в Татарском НИИС-Хе был одобрен выездным заседанием НТС МСХ РСФСР и рекомендован для всей России.
Второй значимой вехой в разработке блочно-модуль-ных почвообрабатывающих машин стало присуждение Государственной премии РСФСР 1990 г. в области науки итехники за «Создание и внедрение комплекса сельскохозяйственных орудий круглогодичного использования для поверхностной обработки почвы», которую можно считать первым официальным признанием перспективности блочно-модульного конструирования.
Начало целенаправленных исследований по разработке широкозахватных блочно-модульных почвообрабатывающих машин было положено после создания на КамАЗе под руководством доктора техничес-
ких наук В.И. Каминского нового трактора. Однако в силу ряда причин этот проект пришлось свернуть, а работа над блочно-модульными орудиями продолжилась в рамках программы Россельхозакадемии направленной на существенное (до 3 раз) повышение производительности отечественной сельхозтехники.
Первый блочно-модульный культиватор потехничес-ким условиям разработанным в Татарском НИИСХ изготовили на ПО «Сибсельмаш», а испытания провели в колхозе «Большевик» Тюлячинского района РТ (рис. 6).
Результаты превзошли все ожидания. Ни одно из отечественных и зарубежных орудий не обеспечивало такого качества выполнения предпосевной подготовки почвы за один проход (рис. 7).
. * >
Рис. 7. Сравнение работы культиваторов КБМ-2,1 Н (слева -поле без гребней и глыб, выровненность 100 %) и «Компактор» фирмы «Лекмен» (справа — гребнистость 4 см, выровненность — 76 %).
Академик Россельхозакадемии Л.П. Кормановс-кий назвал создание этого культиватора «инженерным подвигом».
По инициативе Главы администрации Нурлатского района Ф.С. Сибагатуллина высокопроизводительные орудия стали выпускать на местном машиностроительном заводе (рис. 8). Причем качество их оказалось даже
Рис. б. Испытания первого блочно-модульного культиватора КБМ-10,5 в колхозе «Большевик» Тюлячиского района РТ, заслуженным аграномом, Лауреатом Госпремии РТ в области науки и техники С.Г. Шайхутдиновым (слева).
5* -» »ж ^
Рис. 8. Нурлатский культиватор КБМ-10,5 за один проход агрегата в ранние сроки полностью готовит почву к посеву.
лучше, чем у первых образцов, изготовленных на Казанском моторо-строительном объединении. Благодаря использованию новой техники, которой обеспечили все хозяйства района, весенний сев был окончен к 1 мая, тогда как в целом по Республики его завершили только к концу месяца. В результате Нурлатский район за один сезон с 37 места (из 42 районов) по урожайности поднялся на 6, увеличив сбор зерна с 17 до 46 ц/га.
Президент Республики Татарстан Минтимер Ша-рипович Шаймиев, изучив опыт нурлатцев (рис. 9), дал задание руководителю проекта разработать и наладить производство аналогичного культиватора с шириной захвата 15 м на Чистопольском заводе. К весне
Рис. 9. Президент РТ М.Ш. Шаймиев на испытаниях в Нур-латском районе РТ.
следующего года под непосредственным контролем Министра СХиП Республики Татарстан М.Г. Ахметова (рис. 10) КБМ-15 был изготовлен (рис. 11).
Рис. 10. Министр СХиП РТ М.Г. Ахметов (второй слева) принимает готовый культиватор КБМ-15 на Чистопольском заводе «Автоспецоборудование».
Третий этап разработки комплекса блочно-модульных почвообрабатывающих орудий завершился при-
Рис. 11. Культиватор КБМ-15 Чистопольского завода «Автоспецоборудование».
суждением 1999 г. Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники за «Создание,
Рис. 12. Участники выездного заседания Президиума Россель-хозакадемии знакомятся с комплексом блочно-модульных культиваторов ТатНИИСХ. Присутствует Президент РАСХН академик Г.А. Романенко.
технологическое обоснование и освоение производства модульно-блочных культиваторов для предпосевной обработки почвы».
Высокую значимость унифицированных блочномодульных культиваторов для науки и производства в 2000 г. подтвердили участники выездного заседания Президиума Россельхозакадемии во главе с академиком Г.А. Романенко (рис. 12) и Техсовет Минсельхоза РФ (рис. 13), на котором было принято решение о вклю-
Рис. 13. Участники Техсовета по включению комплекса блочно-модульных культиваторов ТатНИИСХ в Госреестр.
чении их в Госреестр сельскохозяйственной техники и оборудования для реализации сельхозтоваропроизводителям с государственной поддержкой на условиях финансовой аренды (лизинга).
Уникальность этих орудий заключается в первую очередь в том, что они агрегатируются с тракторами более низкого тягового класса (рис. 14), чем аналоги зарубежных производителей.
Рис. 14. Трактор МТЗ-1221 агрсгатируется с культиваторомс шириной захвата 10,5 м (а), ВТ-100 —15 м (б).
Государственные испытания и производственные проверки продемонстрировали неоспоримое преимущество блочно-модульных культиваторов по сравнению с образцами импортной техники такого же назначения (табл. 2). Их применение позволяет выполнить все работы по предпосевной обработке почвы за 6 дн. против 30 дн. по обычной технологии.
Благодаря совмещению при предпосевной подготовке почвы 2...5 операций КБМ-15 обеспечивает, по сравнению с классической технологией:
сокращение сроков обработки, потребности в тракторах и расхода топлива в 2-5 раз;
Таблица 2. Сравнительная характеристика почвообрабатывающих орудий
Показатель Марка ор /дия (производитель)
КБМ-15 (Россия) Компактор (Германия) Синхрожерм (Франция)
Тяговое сопротивление, кН 40,0 44,0 43,0
Удельное тяговое сопротивление, кН/м 2,72 7,33 10,75
Удельная металлоемкость, кг/м 266 750 1050
Удельный расход топлива, кг/га 2,5 4,5 7,8
Производительность, га/ч 12,9 4,6 3,0
Вынос влажного слоя почвы, % 0 6,4 5,4
Гребнистость поверхности поля, см 0 2,3 2,5
Себестоимость работ, тыс. руб./га 39,2 158,0 149,6
повышение производительности агрегата в 2-3 раза; уменьшение затрат в 5-8 раз.
Производство культиваторов КЕМ к концу XX века было освоено на 5 заводах Республики Татарстан.
Распространение блочно-модульных культиваторов в западных регионах Российской Федерации пришлось на 2001-2006 гг. и началось с организации их производства в ОАО «Агропромтехника» г. Тейково Ивановской области. В местных условиях орудия стали применять в первую очередь на подготовке почвы под лен, семена которого заделывают на глубину 1 см.
Высокая конкурентоспособность КБМ привлекла руководство Ярославской области (рис. 15). При
листов была поддержана Россельхозакадемией и в составе комплекса «Полесье» удостоена премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники.
В соответствии с пожеланиями аграриев, на Ярославском РТП освоили производство орудий со стрельчатыми лапами для ухода за парами (рис. 16). Разработанный культиватор с шириной захвата 7,2
Рис. 15. Ярославская областная конференция по ресурсосбережению на обработке почвы. Присутствуют заместители губернатора по сельскому хозяйству - М.В. Боровицкий, по промышленности — А.Г. Федотов, помощник губернатора В.П. Патанин, директор РТП - Г.В. Хаецкий, главный инженер - В.В Черкасов, руководитель проекта - Н.К. Мазитов.
его поддержке на базе ЗАО «Ярославское РТП» был организован выпуск более совершенных моделей блочно-модульных культи-
Рис. 16. Блочно-модульный культиватор КБМ-7.2П для паровых полей.
м агрегатируется с трактором тягового класса 1,4 (МТЗ-82), тогда как ранее такие энергосредства работали с 4-метровым КПС-4. Испытания нового орудия на Уральской МИС показали его очень высокую эффективность (табл. 3). Дополнительно полученный урожай подсолнечника на площади 400 га и пшеницы на площади 100 га (772 тыс. руб.), а также экономия топлива (11,5 тыс. руб.) в сумме обеспечили экономическую эффективность применения КБМ-7,2 равную 783,5 тыс. руб., что в 3,8 раза выше стоимости культиватора.
Дальнейшее развитие блочно-модульной техники пошло по пути создания комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов. Так, Казанская сельхозтехника изготовила подобную машину для трактора ХТЗ-171. На его переднюю навеску устанав-
Таблица 3. Результаты производственных опытов проведенных Уральской го ваторов, а с целью пропа- сударственной зональной машиноиспытательной станцией
ганды новой техники проведено несколько конференций с участием руководителей из центральных, западных и северных областей России. На сегодняшний день Ярославль — самый крупный центр производства культиваторов КБМ. Только фирма «Рус-Агро» (Белгородская область) приобрела у ярославцев в 2004 г. 12 таких орудий, в 2005 — 30, в 2006 — еще 17 шт. Эти цифры лишний раз свидетельствуют о высокой эффективности блочно-модульной техники.
Агрегат Ширина захвата, м Гпубина обрабо тки, см Произво- дитель- ность, га/ч Расход топлива, кг/га Прибавка урожая, ц/га
подсол- нечник пше- ница
МТЗ-82.1 + КБМ-7.2ПГ 7,2 5...7 4,6...5,2 1,8 2,3 3,2
МТЗ-82.1 + КПС-4 4,0 5...7 2,5...3,2 4,1 0 0
МТЗ-82.1 + Смарагд 2,6 5...7 1,5...1,7 7,8 0,5 1,5
К-701 + АКП-6 6,0 6...8 1,5...1,7 7,8 0,5 1,5
К-701 + БДТ-7,0 7,0 7...9 4,5...5,6 8,1 -0,5 0,3
Кроме того, работа коллектива ученых и специа-
ливался культиватор КБМ-7,2Н, а сзади — две сеялки СЗП-3,6. В ОАО «Агропромтехника» (г. Тейково) был создан агрегат для трактора ЛТЗ-155. В этом случае предполагалось навешивать впереди культиватор КБМ-6Н, а сзади — сеялку СПУ-6 (рис. 17а).
Позднее был разработан оригинальный посевной комбайн КСБМ-10,5 (рис. 176) для тракторов Т-150,
Рис. 17. Почвообрабатыватывающе-посевные агрегаты: а -комбинированный ЛТЗ-155+КБМ-6Н+СПУ-6 (ОАО «Агропром-техника» г. Тейково), б - посевной комбайн КСБМ-10,5, в — посевной комбайн с пневмовысевом ППА-7,2П.
ВТ-100 и МТЗ-1221. Эта машина может осуществлять сев по зяби (отвальной или безотвальной) причем зат-
раты в случае ее использования уменьшаются в несколько раз (до 5), по сравнению с традиционной тех-
Рис. 15. Вицг-презвденг РАСХН академик Ю.Ф. Лачуга беседег на выставке «Зсиотая осень» с создателями посевного комбайна ППА-7,2.
Таблица 4. Агротехнические показатели посева по обычной технологии и посевным комбайном КСБМ -10,5С
Показатель Технология
обычная сеялкой С3-3,6 КСБМ- 12,5
Тип посева рядовой полосный
Ширина полос, см 1...2 12...16
Расстояние между рядами
(полосами), см 12...14 10...11
Площадь, занятая растениями, % 13 54
Отклонение глубины посева, см 2,0 0,5
Продолжительность всходов, дн. 11 7
Полнота всходов, % 83 94
Площадь питания зерна, см2 0,5...1,0 4...5
Яровая пшеница Люба:
урожайность, ц/га 24 28
содержание клейковины, % 25 26
Озимая пшеница Мироновская-808
урожайность, ц/га 27 37
содержание клейковины, % 26 27
нологией, а условия роста и развития растений значительно улучшаются (табл. 4).
ЗАО «Ярославское РТП» освоило производство посевного комбайна с пневмовысевом ППА~7,2 (рис. 19в), который агрегатируется с трактором мощностью всего 130 л.с., тогда как для аналогичных зарубежных машин нужны в 2 раза более мощные энергосредства. ЗАО «ТехАртКом» (г. Челябинск) выпускает почвообрабатывающе-посевной агрегат ППА-6 для трактора РТ-М-160.
Продолжается совершенствования и непосредственно блочно-модульных культиваторов. Так, на выставке «Золотая осень — 2006» был представлен
КЕМ-14,4 ярославского производства (рис. 18). Он на 1,9 т легче своего предшественника (КБМ-15П) и агрегатируется с трактором тягового класса 3.
Следует отметить, что большую помощь в проведении этих исследований оказывают консультации академиков В.М. Кряжкова, И.П. Ксеневича, Н.В. Крас-нощекова, В.И. Анискина, Н.Г. Ковалева, Ю.Ф. Лачуга (рис. 19).
Таким образом, на сегодняшний день российские заводы Татарстана, Ярославля, Иванова, Челябинска выпускают полный комплекс почвообрабатывающих машин и орудий для любых технологий возделывания зерновых и технических культур, агрегатируемых с отечественными и недорогими белорусскими тракторами. Он может конкурировать с любыми зарубежными аналогами, поскольку по сравнению с ними вся входящая в его состав техника, обеспечивает:
уменьшение потребной мощности на 1 м ширины захвата в 3 раза;
увеличение производительности агрегатов в 2рази; снижение себестоимости продукции в 2 раза.
