В.П. Буяшов, к.т.н., доцент, А.И. Николаевич, к.т.н., доцент,

А.В. Горный, к.с/х.н., доцент, г. Минск

Аннотация.

Основная задача при выращивании корнеплодов и луковичных культур – повышение урожайности и снижение затрат труда и средств.

Применяемые в настоящее время ресурсосберегающие технологии и машины для уборки этих культур при оборудовании их сменными рабочими органами значительно увеличивают производительность и более универсальны.

The summary.

The main goal at cultivation of root crops and bulbous cultures – increase of productivity and manning decrease and means.

The cars which now use for cleaning of root crops and bulbous cultures at the equipment their which seed working bodies considerably increase productivity and are more universal.

Введение

В Республике Беларусь возделываются лук, морковь, сахарная, кормовая и столовая свекла, капуста, картофель и другие корнеплоды и овощи. Имеющийся парк машин для возделывания овощей ориентирован на технологию выращивания на гладкой поверхности, некомплектен, морально и физически устарел. В производстве овощей наметился переход на технологии их возделывания на узкопрофильных грядках, о высокой эффективности которых свидетельствует опыт западной Европы и Республики Беларусь.

Методика и материалы

Общие специфические особенности корнеплодов и луковичных культур:

• ● наиболее ценная часть урожая частично или полностью располагается ниже поверхности почвы;
• ● каждый плод имеет пучок ботвы, расположенной выше уровня почвы;
• ● каждое растение имеет один плод (корнеплоды, лук) или компактно расположенное гнездо (картофель, топинамбур).

Первая особенность характерна для более широкого круга культур, носящих общее название корнеплоды. Ею определяется ряд общих для всех корнеклубнеплодов операций (выкапывание, сепарация почвы, отделение примесей и др.).

Вторая и третья особенности присущи моркови, свекле, луку. При уборке извлечение из почвы происходит методом теребления за ботву, используются выжимные копачи и др.

Технологический процесс уборки корнеплодов и лука включает выполнение следующих операций:

• ● обрезка нетоварной части растений – ботвы;
• ● извлечение из почвы;
• ● отделение примесей;
• ● затаривание.

Перечень операций не зависит от вида корнеклубнеплодов. Поэтому до настоящего времени не прекращаются работы по универсализации машин, в частности попытки приспособить для уборки моркови и столовой свеклы картофелеуборочные машины, поскольку уровень механизации уборки картофеля более высок.

Однако эти попытки не имеют большого успеха, т.к. столовые корнеплоды труднее поддаются механизации из-за малых размеров плодов, низкой механической прочности и др. особенностей. Высок уровень механизации уборки сахарной свеклы. Тем не менее, и в этой области проблему механизации нельзя считать решенной. Особенно большие сложности возникают при уборке в экстремальных условиях: при повышенной и пониженной влажности почвы.

При создании корнеклубнеуборочных машин возникает необходимость в математическом моделировании технологических процессов и принятии многоступенчатых решений, от стратегических до частных. Технические решения при этом характеризуются многовариантностью и многокритериальностью отбора наилучшего варианта из множества альтернатив.

При конструировании машин недостаточно учитывались реальные условия, имеющие место при их нормальном функционировании. В большинстве случаев при теоретических исследованиях рабочих органов за основу принимали статические модели, идеализируя реальные условия работы этих машин. Наиболее существенной особенностью условий функционирования машин для уборки корнеклубнеплодов является то, что они относятся к случайным в вероятностно-статистическом смысле.

Для оптимизации компоновочных решений машин и их техпроцессов, а также оптимизации параметров рабочих органов возникает необходимость в моделировании техпроцессов.

Модель функционирования машины можно представить в виде многомерного объекта, блок-схема которого показана на рисунке 1 [1].

Входными воздействиями модели при постоянной рабочей скорости V_м, глубине подкапывания hл, ширине приемной части и определенных эксплуатационных регулировках рабочих органов r являются:

Q (t) – секундная подача компонентов рядка растений (почва, корнеклубнеплоды, камни, ботва, сорняки);

W_вх (t) – состояние компонентов (влажность, размеры и др.);

R (t) – сопротивление движению машины.

Выходными переменными являются:

Q_кл (t) – количество корнеклубнеплодов в бункере;

Q_пр (t) – количество примесей в бункере (их характеристики);

П (t) – потери корнеклубнеплодов (сумма потерь на каждом рабочем органе);

W_вых – состояние выходных переменных;

N (t) – мощность, затрачиваемая на выполнение техпроцесса.

Рисунок 1 – Блок-схема модели функционирования технологического процесса

Машина перерабатывает входные воздействия в качественные технологические и энергетические выходные показатели. Условия работы и показатели качества могут быть оценены специальным математическим аппаратом. По тому, как машина перерабатывает условия функционирования в выходные показатели, может быть найден оператор, математическая связь, которая может идентично заменить машину, т.е. вместо машины – математическая модель, адекватно описывающая работу машины.

Результаты исследований и их обсуждение

Для уборки столовых корнеплодов применялись машины «Вюльмаус» 1055MZ, EM-11, MMT-1M, E-825 теребильного типа с роторно-планчатым ботвоотделяющим механизмом, который встречается в настоящее время практически во всех машинах, выпускаемых в различных странах.

Для возделывания корнеплодов с базовой колеей 1,8 м в НПО ВИСХОМ разработан трехрядный самоходный комбайн МУК-1,8 (рисунок 2).

Основные рабочие органы заимствованы у машины ММТ-1, за исключением прокосчика междурядий 1, активных ботвоподъемников 2 и пальчиковой горки 7 с отрицательным углом наклона, установленной в технологическом переходе с поперечного транспортера 6 на погрузочный 8.

Активные ботвоподъемники и прокосчик междурядий значительно снизили время на устранение технологических отказов, однако нормативные показатели технологической надежности не были достигнуты.

Для уборки луковичных культур выпускались машины ЛКГ-1,4 и ЛКП-1,8, а для уборки чеснока – МУЧ-1,4.

В качестве подкапывающе-сепарирующей секции применялись два грохота.

Машина снабжена автоматической системой поддержания заданной глубины подкапывания, а также устройством формирования ложа для укладывания валка.

1 – прокосчик междурядий; 2 – ботвоподъемник активный; 3 – устройство подкапывающее; 4 – механизм теребильный; 5 – ботвоотделитель; 6 – транспортер прутковый; 7 – горка пальчиковая; 8 – транспортер погрузочный; 9 – транспортер ботвы
Рисунок 2 – Самоходный комбайн МУК-1,8

Машину отличает широкий диапазон функциональных возможностей:

• ● при двухфазной уборке лука-репки, а при замене решет – и лука-севка, машина выкапывает лук, сепарирует почву и укладывает на поверхность поля для просушки и дозревания; после дозревания лука в течение 8–12 дней валок подбирается, почва сепарируется и лук погружается в идущее рядом транспортное средство;
• ● при однофазной уборке лука машина выполняет все уборочные операции, от выкапывания до погрузки в транспортное средство;
• ● после установки на лемех выжимных лемешковых копачей машина используется для уборки моркови и других корнеплодов.

Разработан и производится отечественный комплекс машин для возделывания овощей и корнеплодов: культиватор ЛК-2,8; ботвоуборочные машины КИТ-1,5, БМК-4-75, БМК-4-90; копатель-валкоукладчик КЛ-1,4; подборщик-погрузчик ПП-1,4; комплект адаптеров к картофелеуборочному комбайну ПКК-2-02 для уборки репчатого лука КАН-01, КАН-02 и КАН-03; машина для уборки репчатого лука МУЛС-1,4; универсальный копатель-валкоукладчик КПУ-1,4 и др. Все машины комплекса агрегатируются с трактором класса 1,4. В РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» разработан и выпускается весь спектр техники для послеуборочной доработки корнеклубнеплодов и лука: приемные бункеры, скутеры-подборщики, наклонные и телескопические конвейеры, машины для сухой очистки убранной части урожая, наполнители контейеров и др.Этот комплекс машин позволяет хозяйствам республики выйти на запланированные объемы производства лука [2].

Уборку сахарной свеклы осуществляют комбайны КСН-6М
(ПО «Гомсельмаш»), немецких фирм «Holmer», «Kleine», в 2007 г. появились комбайны фирмы «Ropa» EuroTigerV8.

Раньше в Республике Беларусь применялся комплекс украинских машин, выпускавшихся в Днепропетровске и Тернополе.

Для уборки ботвы cахарной свеклы использовались полуприцепные машины БМ-6Б и МБП-6, кормовых корнеплодов – МБК-2,7.

Машины МБК-2,7 и МБП-6 унифицированы, для уборки ботвы сахарной свеклы дополнительно установлен одновальный очиститель головок корнеплодов и пассивный дообрезчик. Ассиметричный способ агрегатирования машин исключает повреждение растений ходовыми системами трактора.

Для уборки корней сахарной свеклы применяются следующие машины: КС-6В с электронно-гидравлической системой автоматического вождения (САВ); КС-6Б с дисковыми копачами; КС-6Б-02, РКМ-6 с активными вильчатыми копачами; КС-6Б-05 и РКМ-6-03 – для кормовых корнеплодов с пассивным диском на каждый рядок и гидромеханическими САВ.

В Западной Европе различными фирмами («Aqrifac», «Franquet», «Gilles», «Grimme», «Holmer», «Kleine», «Matrot», «Riecam», «Ropa», «Vervaet», «WKM» и др. [3]) выпускаются как полуприцепные, так и самоходные машины.

Как правило, большинство машин комбинированные: с полным циклом операций техпроцесса – от уборки ботвы до загрузки бункера большой вместимости (от 9,2 до 27,5 т – «Ropa» – EuroTiger), с колесным двух- или трехосным движителем, с полугусеничным ходом («Grimme» – Maxtron 620) и задним управляемым мостом со спаренными колесами. Появились 9- и 12-рядные самоходные машины, все они оборудованы САВ. В качестве копачей используются в основном активные лемешковые или дисковые («Grimme» – Rootster 604, Maxtron 620, Stoll-V202). Масса комбайнов с полным бункером достигает 60 т, а мощность двигателя – свыше 370 кВт.

В тяжелых влажных условиях поздней осени при скорости движения 3,8–5,8 км/ч содержание почвы в бункере – 6,8–12,6 %, потери корнеплодов – 1,7–4,8 т/га при урожайности 75 т/га.

Минимальные потери свеклы (около 2 %) у комбайнов фирм «Grimme», «Holmer» и «Ropa» [4].

ПО «Гомсельмаш» выпускает навесные свеклоуборочные комбайны КСН-6 различных модификаций, агрегатируемые с УЭС. Разработан монокомбайн c бункером-накопителем для однофазной уборки сахарной свеклы СКС-624 «Палессе BS 624» и его модификация СКС-624-1.

По основным агротехническим показателям (качество обрезки ботвы 86,5 и 92,8 %; потери корнеплодов 1,7 и 2,4 %; повреждение корней 4,9 и 4,6 %) комбайн КСН-6-5 соответствует техническому заданию.

Заключение

Применяемые в Республике Беларусь машины белорусских производителей нередко разрабатываются в сжатые сроки, поэтому не всегда показатели их качества, производительности и надежности удается приблизить к лучшим зарубежным аналогам. Зарубежные аналоги могут найти то или иное применение в наших условиях на механизации отдельных процессов, но не каждая такая машина, даже обладающая большим техническим совершенством, может быть эффективна в системе машин, предназначенной для комплексной механизации растениеводства.

Литература

1. Буяшов, В.П. Обоснование компоновочных схем картофелеуборочных комбайнов для условий Республики Беларусь / В.П. Буяшов // Сб. трудов науч.-техн. конф. аспирантов и докторантов БАТУ. – Минск: БАТУ, 1996. – С. 100–106.

2. Рапинчук, А.Л. Механизация возделывания и уборки лука в Республике Беларусь / А.Л. Рапинчук, В.Н. Божок, Д.И. Комлач // Агропанорама. – 2004. – № 2. – С. 5–9.

3. Arbeitsqualitat und Bodeschonunq bei der Rubenernte: Rubenroder im belqisсh hollandischen Verqleichstest //Profi, 2, 2000. – S. 58–61.

4. 9 свеклоуборочных комбайнов в сравнении // Современная сельскохозяйственная техника и оборудование. – 2007. – № 3. – С. 122–124.