Анализ источников. 
Агротехнические основы обоснования технических параметров кормоуборочных комбайнов

Результаты и их обсуждение. В научных трудах по механизации процессов в сельском хозяйстве приведено немало разработок по обоснованию оптимальных параметров сельскохозяйственной техники, проектированию производственных процессов. К родоначальникам этих работ можно отнести академика В. П. Горячкина и профессора Ф. С. Завалишина [1, 2], из которых первым дано обоснование сроков проведения уборочных работ исходя из динамики накопления урожая, а вторым обоснована продолжительность производственного процесса с учетом потерь выращенного урожая, его стоимости и затрат на приобретение и хранение техники, что влияет на определение оптимального срока уборочных работ.

Основная часть

Нами поставлена задача выработать подходы, чтобы определить типаж и основные параметры технических средств, используемых в производственном процессе, для обоснования которых предлагается следующая методология на примере уборки трав и силосных культур с заготовкой измельченного корма в виде сенажа, силоса и зеленой травяной массы для подкормки скота.

Первым условием должно быть определение с учетом ближайшей перспективы объемов планируемых работ. Так, на ближайшую перспективу в Республике Беларусь планируется ежегодно производить 5500−6000 тыс. тонн молока и 600−700 тыс. тонн говядины, для чего необходимо заготавливать 8000−9200 тыс. тонн сенажа, 11 000−13 000 тыс. тонн силоса и 19 000−21 000 тыс. тонн зеленой массы в виде подкормки скоту на фермах. Исходя из этого, в условном (модельном) хозяйстве региона необходимо ежегодно в лучшие агротехнические сроки с учетом погодных условий, потерь при уборке и хранении заготавливать кормов в объемах, приведенных в табл. 1, которые позволяют определить требуемый темп уборки или необходимую пропускную способность измельчающего аппарата основной машины в технологическом процессе заготовки кормов (кормоуборочного комбайна) [3].

Таблица 1. Необходимый темп уборки при заготовке кормов в модельном хозяйстве.

Таким образом, темп уборки, определяемый в данном случае пропускной способностью измельчающего аппарата кормоуборочного комбайна, является основной операцией, регламентирующей технологический процесс уборки, и обеспечивает связь объемов выполняемых работ в модельном хозяйстве с технологическими требованиями уборки кормовой культуры и техническими возможностями средств механизации.

Учитывая, что кормоуборочный комбайн предназначен для работы на уборке различных кормовых культур (кукуруза на силос, провяленная трава на сенаж и свежескошенная трава на зеленую подкормку) классификацию типажа комбайнов по пропускной способности следует проводить по одной культуре, а по другим — делать перерасчет.

Анализом опытных данных по пропускной способности измельчающего аппарата на измельчении свежескошенной травы, в зависимости от пропускной способности, при измельчении кукурузы получено следующее выражение:

Q_з.m = 0,6q_к, (1).

где q_з.m — пропускная способность измельчающего аппарата комбайна на уборке зеленой массы травы, кг/с; q_к — пропускная способность измельчающего аппарата комбайна на уборке кукурузы, кг/с.

При измельчении травы, провяленной до влажности сенажной массы (40−60%), показатель пропускной способности измельчающего аппарата в отличие от показателя пропускной способности на кукурузе при ее уборке на силос имеет параболическую зависимость следующего вида:

q_п.Т = q_к^0,78, (2).

где q_п.Т — пропускная способность измельчающего аппарата кормоуборочного комбайна при подборе провяленной травы на сенаж, кг/с; q_к — пропускная способность измельчающего аппарата на уборке кукурузы на силос, кг/с.

Коэффициенты 0,6 и 0,78 являются эмпирическими величинами, характеризуют их средние значения и зависят от физико-механических свойств измельченного материала.

В зарубежной практике типаж кормоуборочных комбайнов определяется по пропускной способности измельчающего аппарата при уборке кукурузы на силос и подразделяется на три класса [4].

К первому классу относятся комбайны с низкой пропускной способностью, составляющей на уборке кукурузы 10−25 кг/с.

Второй класс представляют комбайны с пропускной способностью 25−40 кг/с.

К третьему классу относятся комбайны с высокой пропускной способностью 40−55 кг/с и более (табл. 2). Используя уравнения пересчета (1) и (2) пропускной способности измельчающего аппарата при уборке кукурузы на силос, получим пропускную способность на кошении трав для комбайнов первого класса, равную 6−15 кг/с, для комбайнов второго класса — 16−24 и третьего — 25−32 кг/с. При подборе провяленной травы пропускная способность комбайнов составит соответственно 4−11, 12−17, 14−24 кг/с.

Таблица 2. Техническая характеристика кормоуборочных комбайнов.

*) П — прицепной; С — самоходный; Н — навесной; ПН — полунавесной.

Для обеспечения заданного темпа уборки кукурузы на силос (табл. 1) необходимо убирать кукурузу с преобладающей для хозяйств Республики Беларусь урожайностью 250−300 ц/га при скорости движения прогнозируемого комбайна 3,0−2,5 м/с и шириной захвата ручьевой жатки 5,6 м, подобно восьмиручьевой жатки комбайнов Jaguar 850, 870, 900. При этом пропускная способность измельчителя составит в час основного времени около 42 кг/с, что соответствует принятой за рубежом классификации типажа кормоуборочных комбайнов третьего класса, обеспечивающих пропускную способность 40−55 и более кг/с на кукурузной массе.

Такой комбайн обеспечивает при кошении травы с измельчением пропускную способность 20−27 кг/с, а при подборе провяленной травы на сенаж — 15−19 кг/с.

Для обеспечения требуемого темпа заготовки сенажа (табл. 1) пропускная способность измельчителя должна составлять 18,5 кг/с, что в пересчете на кукурузный силос составляет 42,6 кг/с.

Такую пропускную способность обеспечивают машины третьего класса классификации типичных кормоуборочных комбайнов.

Для обеспечения пропускной способности измельчителя кормоуборочного комбайна на заготовке сенажной массы 18,5 кг/с должны быть выдержаны следующие технологические и технические параметры: рабочая скорость машины 2,5 м/с (9 км/ч); средняя урожайность зеленой массы 135 ц/га (провяленной 68 ц/га), на промежуточных и однолетних посевах 110 ц/га (55 ц/га), многолетних трав 160 ц/га (80 ц/га); подбираемый валок должен быть сформирован с ширины захвата в среднем 10,9 м, при максимальной урожайности — 9,2 и минимальной — 13,4 м. Для образования такого валка необходимо применять на сгребании травы широкозахватные грабли типа LINER3000 или LINER 1550 twin, а также создать валкообразователи-сдваиватели валков соответствующей ширины захвата. Для подбора валков комбайн должен быть оснащен подборщиком, шириной захвата не менее 3 м.

Для заготовки зеленой подкормки в среднем хозяйстве кормоуборочный комбайн должен работать 150 дней в году и убирать в соответствии с технологическим регламентом кормления скота около 71 тонны травяной массы в течение трех часов ежедневно, что обеспечивает пропускную способность 9,4 кг/с по свежескошенной траве или в пересчете на пропускную способность по кукурузе — 16,0 кг/с.

В соответствии с классификацией кормоуборочных комбайнов такой тип машины относится к первому классу и может быть изготовлен в прицепном к трактору, навесном или полунавесном исполнении. Один комбайн может заготовить зеленую подкормку для фермы с поголовьем около 400 условных голов крупного рогатого скота.

Таким образом, для заготовки кормов из трав и силосных культур с измельчением на ближайшую перспективу необходимо иметь для хозяйств республики два типа кормоуборочных комбайнов с пропускной способностью на кукурузе 42,6 кг/с и 16 кг/с, из которых первый в самоходном исполнении, а второй в агрегате с трактором в прицепном, навесном или полунавесном исполнении.

Дальнейшими расчетами определяются базовые параметры перспективных кормоуборочных комбайнов: необходимая мощность двигателя на привод рабочих органов машин и их масса.

Анализом пропускной способности кормоуборочных комбайнов на уборке кукурузы, их массы и мощности двигателя существующих лучших зарубежных образцов определены коэффициенты соотношений параметров (табл. 3).

Используя коэффициенты соотношений для лучших зарубежных комбайнов (табл. 3), можно определить основные параметры перспективных комбайнов требуемой пропускной способности (табл. 4), где масса комбайна приведена со сменными адаптерами (жаткой для травы, кукурузы, подборщиком и транспортной тележкой).

Таблица 3. Коэффициенты соотношений параметров существующих зарубежных кормоуборочных комбайнов.

Примечание: Коэффициент К₁, позволяющий определить массу прогнозируемого комбайна, представляет отношение силы его тяжести с кукурузной жаткой (в кН) к пропускной способности (в кг/с); Коэффициент К₂, позволяющий определить мощность прогнозируемого комбайна, представляет отношение мощности двигателя (л.с) к пропускной способности (кг/с).

Таблица 4. Основные параметры прогнозируемых кормоуборочных комбайнов.

Предлагаемая методика может быть использована для определения параметров перспективной техники других технологических процессов возделывания и уборки сельскохозяйственных культур.