CC BY
27
УДК 631.354.026
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УБОРКИ БЕЛОГО ЛЮПИНА С ЯРОВЫМ ТРИТИКАЛЕ
Н.В. АЛДОШИН, доктор технических наук, зав. кафедрой (e-mail: cxm.msau@yandex.ru)
А.А. ЗОЛОТОВ, кандидат технических наук, профессор
А.С. ЦЫГУТКИН, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127550, Российская Федерация
Резюме. В связи с разными технологическими свойствами зерна растений в смешанных посевах белого люпина с яровым тритикале уборку комбайнами с классической молотильно-сепарирующей системой целесообразно проводить за два прохода. Оптимальный срок уборки люпино-злаковых посевов наступает при побу-рении более 90 % бобов люпина и влажности семян в них 16-18 %. При этом потери белого люпина отсутствовали, а повреждения составили 3 %, потери тритикале недомолотом находились на уровне 0,5 %, повреждение зерна - 1,5 %. Это соответствует агротехническим требованиям для уборки зерновых колосовых и зернобобовых культур. В роторных комбайнах процесс обмолота и сепарации происходит в одном органе, который одновременно обмолачивает и сепарирует зерно. В таких МСУ устанавливают достаточно большие технологические зазоры между ротором и декой. Большая часть зерна в роторных МСУ выделяется благодаря вытиранию из колосков, а не ударам бичей, как в традиционных молотильных аппаратах. При использовании последовательной комбинации аксиально-роторных МСУ с тангенциальной подачей массы транспортер наклонной камеры подает обрабатываемую массу кротору первого молотильно-сепарирующего устройства, настроенного на «мягкий» режим работы, в котором семена легко вымолачиваемой бобовой культуры полностью выделяются и сепарируются. Это обеспечивает большая площадь обмолота и сепарации. Одновременно вымолачивается и сепарируется часть зерновой колосовой культуры. Оставшееся зерно колосовой культуры вымолачивает второе МСУ, работающее в более «жестком» режиме. Другой вариант использования аксиально-роторных МСУ на уборке смешанных посевов можно реализовать путем его разделения на две части кожухом, при этом каждая из них будет вращаться отдельно и обеспечивать обмолот и сепарацию одной из культур. Также можно предложить аксиально-роторное МСУ с двухсекционным ротором с тангенциальной заходной частью. Первой его секции задается невысокая скорость вращения, второй - увеличенная.
Ключевые слова: норма высева, смешанный посев, зерновая колосовая культура, зернобобовая культура, способ уборки, зерноуборочный комбайн, молотильно-сепарирующее устройство. Для цитирования: Алдошин Н.В., Золотов А.А., Цыгуткин А.С. Технологические аспекты уборки белого люпина с яровым тритикале //Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 2. С. 73-76.
Перед сельхозтоваропроизводителями стоит задача повышения урожайности возделываемых культур. Одним из направлений ее решения может стать использование смешанных посевов. В таком случае урожайность каждой из культур уменьшается по отношению к чистым посевам, но общий выход продукции с единицы площади может увеличиваться [1].
Создание смешанных посевов, в том числе люпиново-зерновых, позволяющих получать 35-40 ц/га зерна, сбалансированного по содержанию белка, или 500-700 ц/га зеленой массы - один из мощных факторов биологической интенсификации в растениеводстве [2-8]. В таких ценозах в меньшей степени развивается сорный компонент, что позволяет не применять гербициды.
Микроорганизмы, находящиеся в симбиозе с белым люпином, способны усваивать 300-350 кг/га азота атмосферы и трансформировать трёхзамещённые фосфаты, недоступ-
ные для большинства растений, в дву- и однозамещённые [9-13]. Это повышает качество продукции зерновой колосовой культуры, возделываемой в смешанном посеве. Такие посевы могут служить хорошими предшественниками.
С учётом созданных за последние годы в нашей стране скороспелых сортов (Дельта, Гамма, Дега, Де-тер 1), семеноводство белого люпина стало возможным в регионах с суммой активных температур за вегетационный период ниже 2200 °С. Его можно с успехом возделывать не только в Центрально-Чернозёмной зоне, но и в Среднем Поволжье, южной части Нечерноземья, Урала, Западной и Восточной Сибири [14-15].
В отличие от сои семена белого люпина не содержат ингибиторов трипсина, что даёт возможность использовать их в кормлении животных и птицы без термической обработки [16].
Технология возделывания смешанных посевов включает комплекс организационных и агротехнических мероприятий, направленных на создание благоприятных условий для проявления биологического потенциала люпина, как ведущего компонента смешанного посева. Формирование оптимальных условий для роста и развития белого люпина, одновременно улучшает условия для роста и развития злакового компонента [17-23].
Один из наиболее сложных этапов возделывания зерновых культур в смешанных посевах - уборка [24-25]. Такая ситуация связана с тем, что одновременно необходимо убирать культуры с совершенно различными технологическими свойствами. Зернобобовые легко вымолачиваются, их семена крупные и больше подвержены повреждениям. Злаковые колосовые культуры требуют более «жестких» режимов обмолота, зерно мельче и менее подвержено травмированию. Готовность к уборке люпино-зерновых посевов определяют по степени зрелости растений люпина, когда побуреет более 90 % бобов при влажности семян в них 16-18 %.
Цель наших исследований - определить возможные варианты механизированной уборки смешанных посевов белого люпина с яровым тритикале.
Для проведения уборки тритикале зерноуборочным комбайном с классическим молотильно-сепарирующим устройством (МСУ) по агротехническим требованиям линейная скорость бичей молотильного барабана должна составлять 30-32 м/с, зазор между молотильным барабаном и подбарабаньем на выходе - 2-4 мм, для белого люпина - 15-18 м/с и 14-18 мм, соответственно.
Из анализа данных при увеличении зазора на выходе молотильного устройства для разных скоростей барабана при уборке смешанныхпосевов недомолот тритикале увеличивается, а повреждения белого люпина наоборот уменьшаются. Это не позволяет одновременно соблюдать агротехнические требования для обеих культур смешанного посева.
На сегодняшний день не выпускают зерноуборочные комбайны, которые в полной мере могли бы обеспечить качественную уборку смешанных посевов. В этом случае можно предложить способ уборки, который осуществляют в два прохода. При первом массу скашивают с обмолотом с технологическими настройками, соответствующими уборке белого люпина, а ворох укладывают в валок. При втором проходе валок подбирают и окончательно обмолачивают при технологических регулировках, соответствующих уборке зерновых колосовых [26-30].
Рис. 1. Последовательная комбинация двух аксиально-роторных МСУ с тангенциальной подачей массы для уборки смешанных посевов зерновых культур: 1 - первое аксиально-роторное МСУ; 2 - передаточно-транспортирующее устройство; 3 - второе аксиально-роторное МСУ.
Такой способ уборки был экспериментально опробован в 2014 г. в Мичуринском районе Тамбовской области на базе ООО «ЭХССБЛ». При этом во время первого прохода в бункер поступали семена белого люпина и частично тритикале. По итогам первого прохода недомолот люпина отсутствовал, повреждения составили 3 %, недомолот тритикале -65 %, повреждения отсутствовали. При втором проходе семян люпина в обмолачиваемой массе не было. Потери тритикале недомолотом составили 0,5 %, повреждения зерна - 1,5 %. Такие показатели соответствуют агротехническим требованиям к уборке зерновых колосовых и зернобобовых культур.
В роторных комбайнах процесс обмолота и сепарации происходит в одном рабочем органе. Путём изменения его интенсивности обеспечивают минимальные потери зерна даже при большой урожайности культур, повышенной влажности и наличии сорняков. В таких МСУ устанавливают достаточно большие технологические зазоры между ротором и декой. Благодаря многократному воздействию на массу процесс обмолота получается достаточно эффективным.
Значительная часть зерна в роторных МСУ выделяется благодаря вытиранию из колосков, а не ударам бичей, как
в традиционных молотильных аппаратах. По своему конструктивному исполнению различают роторные комбайны с аксиальной и тангенциальной подачей хлебной массы.
На базе роторных машин также можно реализовать различные варианты уборки смешанных посевов. Например, использовать последовательную комбинацию аксиально-роторных МСУ с тангенциальной подачей массы в них (рис. 1).
Комбинированное устройство работает следующим образом. Транспортер наклонной камеры, тангенциально подает обрабатываемую массу к ротору первого молотильно-сепарирующего устройства 1, настроенного на «мягкий» режим работы, где семена легко вымолачиваемой бобовой культуры не только полностью выделяются, но и полностью сепарируются при движении массы по винтовой траектории. Полное выделение семян бобовой культуры обеспечивается большой площадью обмолота и сепарации в устройстве 1. При этом одновременно вымолачивается и сепарируется часть зерновой колосовой культуры.
Оставшаяся растительная масса тангенциально передается через устройство 2, в молотильно-сепарирующее устройство 3, которое работает в «жестком» режиме, что обеспечивает полный вымолот зерна колосовой культуры. Значительная длина винтовой траектории движения обрабатываемой массы в молотильном пространстве при постоянном интенсивном ударном воздействии способствует полному выделению зерна в соответствии с агротехническими требованиями.
Другой вариант использования аксиально-роторных МСУ на уборке смешанных посевов можно реализовать путем разделения МСУ на две части, каждая из которых обеспечивает обмолот и сепарацию одной из культур. Предлагается МСУ с разделенным на две части кожухом, каждая из которых может вращаться отдельно одна от другой (рис. 2).
Работает устройство следующим образом. Обрабатываемая масса из наклонной камеры поступает в МСУ. Под воздействием лопастей ротора 1 и направителей кожуха она приобретает спиралеобразное движение.
Рис. 2. Аксиально-роторное МСУ для уборки смешанных посевов зерновых культур с раздельно вращающимися частями кожуха: 1 - заходная часть ротора; 2 - часть ротора зоны А; 3- часть ротора зоны В; 4 - молотильная часть зоны А; 5 - сепарирующая часть зоны А; 6 -молотильная часть зоны В; 7 - сепарирующая часть зоны В; 8 - устройство вывода массы.
Рис. 3. Аксиально-роторное МСУ для уборки смешанных посевов зерновых культур с двухсекционным ротором: 1 - заходная часть; 2 - молотильная часть секции А; 3 - сепарирующая часть секции А; 4 - сепарирующий кожух; 5 - молотильная часть секции В; 6 - сепарирующая часть секции В; 7 - привод секции А ротора; 8 - привод секции В ротора; 9 - устройство удаления массы из МСУ.
При этом значительная часть бобовой культуры обмолачивается. Одновременно начинается процесс сепарации свободных семян бобовой культуры через отверстия конической части кожуха в зоне «А», что снижает их повреждение. Оставшиеся семена вымолачивают бичи 4 ротора первой зоны. Полное выделение свободных семян бобовой культуры через отверстия кожуха зоны «А» происходит при ударном воздействии сепарирующих планок 5 ротора. Так как направление вращения ротора и кожуха первой зоны совпадают, то интенсивность ударного воздействия незначительна, что исключает повреждение семян бобовой культуры. Кроме того, зазоры между ротором и декой увеличены, то есть соответствуют режимам уборки зернобобовых. Скорость удара бичей ротора по обмолачиваемой массе уменьшается на величину соответствующую скорости вращения деки. Такие технологические параметры для первой части МСУ обеспечивают агротехнически допустимые требования для уборки белого люпина, а также частичного обмолота и сепарации зерновых колосовых культур.
В зоне «В» кожух имеет противоположное направление вращения относительно ротора, благодаря чему скорость удара бичей 6 и сепарирующих планок 7 ротора по обмолачиваемой массе возрастает на величину соответствующую скорости вращения кожуха. При этом зазоры между бичами и планками ротора и сепарирующим кожухом уменьшены. Такие технологические параметры МСУ обеспечивают полный вымолот и сепарацию зерна колосовой культуры. Оставшаяся соломистая часть выводится через соломоотводящее устройство 8.
Также для уборки смешанных посевов зерновых и зернобобовых культур можно предложить аксиально-роторное МСУ, имеющее двухсекционный ротор
(рис. 3). Оно состоит из ротора, который разделен на две секции с тангенциальной заходной частью. Каждая из частей ротора включает молотильную и сепарирующую части. Сепарирующий кожух обхватывает ротор на всем его протяжении. Секции «А» ротора задается невысокая скорость вращения, соответствующая обмолотузернобобовой культуры. Молотильная часть обеспечивает обмолот белого люпина, а сепарирующая часть - его полное выделение через отверстия в кожухе.
Секция «В» ротора имеет увеличенную скорость вращения, соответствующую обмолоту зерновой колосовой культуры. Благодаря этому происходит растаскивание слоя обмолачиваемой массы, что улучшает процесс сепарации зерна. Молотильная часть секции «В» ротора обеспечивает окончательный обмолот зерновой колосовой культуры, а сепарирующая часть ее полное выделение.
Работает устройство следующим образом. Растительную массу через заходную часть кожуха 1 захватывают бичи молотильной части 2 секции «А» ротора и обмолачивают в «мягком» режиме работы, необходимом для белого люпина. При этом обмолачиваемая растительная масса получает винтообразное движение в пространстве между ротором и кожухом 4. После вымолота семян из бобов в сепарирующей части ротора 3 происходит их окончательное выделение через отверстия кожуха 4. Секция «А» ротора имеет невысокую скорость вращения, соответствующую обмолоту белого люпина, которую обеспечивает привод 7.
Оставшаяся зерновая масса, перемещаясь, попадает в зону действия секции «В» ротора. Полный обмолот и сепарация зерновой колосовой культуры обеспечивается благодаря увеличенной скорости движения бичей 5 и сепарирующих планок 6, расположенных на секции «В» ротора. Она также имеет автономный привод 8. После обмолота и выделения зерна колосовой культуры растительная масса выводится из устройства через соломоотводящую часть кожуха 9.
Выводы. Для уборки смешанных посевов зерновых колосовых и люпина белого зерноуборочными комбайнами с классической молотильно-сепарирующей системой можно использовать способ, основанный на двух проходах машины.
На базе роторных комбайнов можно реализовать различные варианты уборки смешанных посевов: последовательную комбинацию аксиально-роторных МСУ с тангенциальной подачей массы в них, усовершенствованные конструкции аксиально-роторных МСУ с раздельно вращающимися частями кожуха или с двухсекционным ротором.
Литература.
1. Такунов И.П. Люпин в земледелии России. Брянск: «Придесенье», 1996.372с.
2. Гатаулина Г.Г., Медведева Н.В., Цыгуткин А.С. Сорта белого люпина селекции ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева: методические рекомендации. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева, 2010. 24 с.
3. Рост, развитие, урожайность и кормовая ценность сортов белого люпина (Lupinus albus L.) селекции РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева/Г.Г. Гатаулина, Н.В. Медведева, А.Л. Штеле, А.С. Цыгуткин//ИзвестияТСХА. 2013. Вып. 6. С. 12-30.
4. Гатаулина Г.Г., Медведева Н.В., Цыгуткин А.С. Особенности роста и развития растений, технологии возделывания нового сорта белого люпина Детер 1 //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 9. С. 26-28.
5. Аминокислотный состав зерна белого люпина сортов Гамма и Дега/А.С. Цыгуткин, А.Л. Штеле, Е.Н.Андрианова, Н.В. Медведева //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 9. С. 41-43.
6. Белопухов С.Л., Цыгуткин А.С., Штеле А.Л. Применение термоанализа для изучения зерна белого люпина //Достижения науки и техники АПК. 2013. № 4. С. 56-58.
7. Использование белого люпина в экономике/С.В. Зверев, И.А. Панкратьева, А.С. Цыгуткин, А.Л. Штеле//Хранение и переработка зерна. 2014. № 5. С. 31-34.
8. Сычев В.Г., Цыгуткин А.С. Продовольственная безопасность страны и мониторинг плодородия земель сельскохозяйственного назначения//Плодородие. 2003. № 5. С. 6-9.
9. Агрохимическое минеральное сырьё: словарь-справочник/И.Н. Чумаченко, Б.А. Сушеница, В.Н. Капранов, А.С. Цыгуткин/под общей редакцией Чумаченко И.Н. М.: Россельхозакадемия, 2003. 33 с.
10. Агрохимический словарь. Термины и определения. М.: Агроконсалт, 1999.48 с.
11. Новиков М.Н. Белый люпин как фактор оптимизации биологизации земледелия в Центральном районе Нечерноземной зоны// Белый люпин. 2014. № 1. С. 12-14.
12. Влияние новых изолятов клубеньковых бактерий на рост и развитие белого люпина сорта Детер 1 / Чандраабал Зулцэцэг, О.В. Селицкая, А.С. Цыгуткин, Г.В. Степанова //Достижения науки и техники АПК. 2015. № 11. С. 78-80.
13. Гатаулина Г.Г., Медведева Н.В., Цыгуткин А.С. Формирование урожая семян белого люпина в условиях Центрального Черноземья // Белый люпин. 2014. № 1. С. 7-11.
14. Цыгуткин А.С., Шарагин А.И. Возделывание белого люпина в условиях Центрального района Нечернозёмной зоны//Владимирский земледелец. 2014. № 2-3. С. 43-45.
15. Эффективность использования микробиологического препарата под белый люпин, выращиваемый на неудобренной почве / В.И. Титова, Е.В. Дабахова, Е.О. Титова, Д.Ю. Макаров, А.С. Цыгуткин//Плодородие. 2015. №5. С. 55-57.
16. Белый люпин и другие зернобобовые культуры в кормлении птицы/И.А. Егоров, Е.Н. Андрианова, А.С. Цыгуткин, А.Л. Штеле// Достижения науки и техникиАПК. 2010. № 9. С. 36-38.
17. Гатаулина Г.Г., Цыгуткин А.С., Навальнев В.В. Технология возделывания белого люпина. Белгород: Белгородский НИИСХ, 2009. 28 с.
18. Фитосанитарное состояние посевов белого люпина на Северо-Востоке и Юго-Западе Центрального Черноземья/Ю.С. Шап-кина, Ю.М. Стройков, А.С. Цыгуткин, Н.В. Медведева, К.Н. Веселовская, С.И. Тютюнов, В.В. Навальнев, И.И. Васенев, А.П. Полтинин,
A.В. Подлеснов //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 9. С. 29-31.
19. Шапкина Ю.С. Распространённость болезней белого люпина в зависимости от способа посева //Доклады ТСХА. 2012. Вып. 284. Ч.1. С. 80-81.
20. Алдошин Н.В., Дидманидзе Р.Н. Выбор стратегий качественного выполнения механизированных работ // Международный технико-экономический журнал. 2013. № 5. С. 67-70.
21. Алдошин Н.В. Исследование технологических процессов в растениеводстве при помощи стохастических матриц// Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 3. С. 45-47.
22. Обоснование технологических параметров комбайнов на уборке белого люпина /Н.В. Алдошин, А.А. Золотов, А.С. Цыгуткин,
B.Д. Сулеев, А.Е. Кузнецов, Н.А. Аладьев, Малла Бахаа //Достижения науки и техники АПК. 2015. № 1. С. 64-66.
23. Алдошин Н.В., Золотов А.А. Анализ повреждения зерна на уборке белого люпина//Глобализация и развитие агропромышленного комплекса России: сборник науч. трудов по материалам международной научно-практической конференции, посвященной 110-летию ФГБОУВПО СПбГАУ /под общ. ред. В.А. Смелика. СПб: СПбГАУ, 2014. С. 132-136.
24. Оценка повреждений зерна белого люпина при уборке урожая/ Н.В. Алдошин, А.А. Золотов, А.С. Цыгуткин, В.Д. Сулеев,
A.Е. Кузнецов, Н.А. Аладьев, Малла Бахаа //Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 2. С. 26-29.
25. Способ уборки смешанных посевов зерновых колосовых и зернобобовых культур/Н.В. Алдошин, А.А. Золотов, А.С. Цыгуткин,
B.Д. Сулеев, А.Е. Кузнецов, Н.А. Аладьев, Малла Бахаа // Патент РФ № 2578533, 27.03.2016. Бюл. № 9.
26. Аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство для уборки смешанных посевов зерновых колосовых и зернобобовых культур/Н.В. Алдошин, А.А. Золотов, А.С. Цыгуткин, Е.А. Алдошина, Малла Бахаа, А.С. Кудаева//Патент РФ № 156475, 10.11.2015. Бюл. № 31.
27. Дифференциальное аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство для уборки смешанных посевов зерновых колосовых и зернобобовых культур/Н.В. Алдошин, А.А. Золотов, А.С. Цыгуткин, А.С. Кудаева, М.Н. Алдошина, Малла Бахаа, Н.А. Лылин, А.А. Манохина //Патент РФ № 155136,20.09.2015. Бюл. № 26.
28. Аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство для уборки смешанных посевов зерновых колосовых и зернобобовых культур/Н.В. Алдошин, А.А. Золотов, А.С. Цыгуткин, С.Е. Дарькин, Е.А. Алдошина, Малла Бахаа, А.С. Кудаева //Патент РФ № 155137, 20.09.2015. Бюл. № 26.
29. Алдошин Н.В. Сравнительная оценка комбайнов на уборке белого люпина//Сельский механизатор. 2015. № 11. С. 10-13.
30. Механизация уборки смешанных посевов зерновых культур / Н.В. Алдошин, А.А. Золотов, А.С. Цыгуткин, Малла Бахаа // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 10. С. 41-45.
TECHNOLOGICAL ASPECTS OF HARVESTING OF WHITE LUPINE WITH SPRING TRITICALE
N.V. Aldoshin, A.A. Zolotov, A.S. Tsigutkin
Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, ul. Timiryazevskaya, 49, Moskva, 127550, Russian Federation Abstract. Due to the different technological properties of grain in mixed crops it is expedient to harvest them by combines with the classical threshing-separating system at two passages. The optimal time for harvesting lupine-cereal crops is when 90 % of lupine beans got brown and seed humidity is 16-18 %. In this case the losses of triticale grain due to the underthreshing are 0.5 %, and grain damage is 1.5 %. It meets the agrotechnical requirements for harvesting cereal and legume crops. In rotary combines the process of threshing and separation occurs in one apparatus, which is threshing and separating grain simultaneously. Changing the intensity of separation process in the rotary operating tools provides minimization of grain losses even in the cases of high crop yield, higher moisture and weed presence. In such threshing-separating systems (TSS) there are rather large technological gaps between the rotor and concave. Because of the repeated action on the bulk the threshing process is effective. The larger part of grain in rotary tSs is separated because of the wiping from spikelets, but not of the impact of rasps, as in the traditional threshing apparatus. At the use of the sequential combination of axially-rotary TSSes with a tangential feed of bulk the transporter of inclined chamber tangentially gives the processed bulk to the rotor of the first threshing-separating system, tuned in the "soft" operating mode, where seeds of the easily threshed legume crop are separated completely. It is ensured by a large area of threshing and separation. A part of grain crop is threshed and separated simultaneously. The other variant of usage of axially-rotary TSSes during the harvesting of mixed crops can be realized by its separation into two parts, each of them ensured threshing and separation of one of the cultures. It is also possible to propose an axially-rotary TSS with a two-section rotor with a tangential entry part. Each part of the rotor has threshing and separating parts.
Keywords: seeding rate, mixed crops, cereal crop, legume crops, method of harvesting, combine harvester, threshing-separating device. Author Details: N.V. Aldoshin, D. Sc. (Tech.), head of department (e-mail: naldoshin@yandex.ru); A.A. Zolotov, Cand. Sc. (Tech.), prof.; A.S. Tsigutkin, Cand. Sc. (Biol.), head of laboratory.
For citation: Aldoshin N.V., Zolotov A.A., Tsigutkin A.S. Technological Aspects of Harvesting of White Lupine with Spring Triticale. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2017. V. 31. No. 2. Pp. 73-76 (in Russ.).
