Анализ источников. 
Исследование отечественных и зарубежных конструкций дисково-катковых почвообрабатывающих агрегатов

Опыт применения дискаторов в ряде хозяйств Республики Беларусь показывает, что дисковая борона обеспечивает превосходные результаты при осуществлении основной обработки — качественное разрушение предплужной подошвы, измельчение и перемешивание пожнивных остатков, что обусловлено особенностями конструкции орудия.

Слегка вогнутые сферические диски и фиксированный угол атаки передней дисковой батареи обеспечивают высокую рабочую скорость машины [1]. Два ряда катковых рабочих органов выравнивают поверхность почвы и создают мульчированный и уплотненный верхний слой почвы.

Методы исследования

Анализирование данных технологий обработки почвы дискаторами производилось исходя из ранее полученных опытным путем результатов В. Г. Гусакова и др. [1]. Теоретические и методологические основы развития аграрного рынка Беларуси (Минск: Центр аграрной экономики Института экономики НАН Беларуси, 2006.340 с.).

Основная часть

Важно отметить, что в процессе работы дисковые рабочие органы дискатора в меньшей степени отбрасывают почву. Стойки данного агрегата приподнимают почвенный пласт и осуществляют его качественное рыхление на значительную глубину с целью разрушения уплотнения в обрабатываемом слое. Задние дисковые батареи измельчают солому, перемешивают и выравнивают верхний слой почвы.

Дискатор — это разновидность дисковой бороны с индивидуальной стойкой каждого диска. Дискаторы получили огромное распространение именно из-за этой особенности, ведь использование индивидуальных стоек позволило уменьшить забивание агрегата, снизить сопротивление и улучшить перемешивание растительных остатков с почвой. А четыре ряда дисков дало возможность применять дискаторы в еще более тяжелых условиях экстремального земледелия, в том числе при переувлажнении и большом количестве растительности, растительных и пожнивных остатков, например соломы.

Параметры заделки соломы (с плугом или без него) зависят от севооборота, т. е. промежутка времени до посева последующей культуры. Ускоренное разложение соломы при предпосевном ее применении обеспечивается внесением в почву стартовой дозы минеральных удобрений.

Начало эффективного использования соломы можно связать с появлением новых дисковых агрегатов. В научных статьях, технической литературе называться они могут по-разному, т. е. короткобазовая дисковая борона; компактная дисковая борона; ротационный культиватор; стерневой культиватор; дисковый мульчирователь; дискатор. Чаще всего используется название «дискатор» .

Дискатор — это разновидность дисковой бороны с индивидуальной стойкой каждого диска. Дискаторы получили огромное распространение именно из-за этой особенности, ведь использование индивидуальных стоек позволило уменьшить забивание агрегата, снизить сопротивление и улучшить копирование и перемешивание растительных остатков с почвой и в итоге повысить производительность машинно-тракторного агрегата.

Отметим технологические, конструктивные и функциональные особенности дискатора:

по технологической схеме расстановки рабочих органов:

установка дисков с углом атаки и крена;

размещение за дисками гребенок-ограничителей почвенных потоков;

использование в технологической схеме выравнивающих и прикатывающих катков;

индивидуальная подвеска дисков и расстановка их параллельными рядами (2-х, 3-х, 4-х рядные);

по параметрам конструкции дискатора:

сферические дисковые рабочие органы в виде сплошных или вырезных с диаметрами 410, 460, 510, 560, 610, 650 мм;

углы атаки дисков — от 15° до 25°;

углы крена дисков — от 0° до 35°;

жесткая или упругая подвеска дисковых рабочих органов;

дорожный просвет дискатора (высота рамы) 700−800 мм;

расстояние между дисками 220−250 мм (в 2 ряда), 425−460 мм (в 4 ряда);

катковые рабочие органы с упругими или жесткими элементами, решетчатые, зубчатые, гладкие, шпоровые;

смещение рядов дисков в горизонтальной плоскости;

по назначению и параметрам технологического процесса:

скорость обработки почвы 8−15 км/ч;

глубина обработки лущения стерни 80−100 мм;

мульчирование поверхности почвы — глубина обработки 35−55 мм;

мелкая обработка (культивация) — глубина обработки 100−160 мм;

вспашка с разуплотнением нижележащих слоев почвы — глубина обработки 160−250 мм;

способ движения дискатора по полю челночный;

увеличение возможностей дискаторов — приспособления для внесения стартовой дозы минеральных удобрений, мелкосеменных культур и др.

Дисковые бороны (дискаторы) можно разделить на три группы, в зависимости от нагрузки на диск (или массы орудия на метр ширины захвата). От этого зависят их возможности условия эксплуатации.

а) б) Рис. 1. Варианты исполнения дискаторов:

а — вырезной диск с пружинной стойкой; б — дисковая стойка с пружинной защитой.

Рис 2. Пружинная двухспиральная стойка.

I группа. Легкие дискаторы (лущильники, мульчировщики) для неглубокой обработки почвы и лущения (мульчирования) стерни с диаметром диска 450−510 мм и нагрузкой на диск 60−30 кг при массе 500−800 кг на метр ширины. Индивидуальная стойка в таких легких боронах или пружинная (рис. 1 а) — ГЕЛИОДОР (LEMKEN), ДИСКОЛАЙТ (АГРОХИММАШ), или в большинстве случаев на резиновых (или пластиковых) втулках — CATROS (AMAZONE), OPTIMER (KUHN), CARRIER (VADERSTAD), DISKOMIX (GREGORIE BESSON). Такие дисковые бороны предназначены для неглубокой, до 10 см, обработки на высоких скоростях, что обеспечивает высокую производительность.

II группа. Тяжелые дисковые бороны (дискаторы) с диаметром диска 570−620 мм и нагрузкой на диск 80−130 кг. В этой группе резиновые втулки для амортизации уже не применяются, а применяются или подпружиненные стойки (рис. 1 б)" Рубин" (LEMKEN), DISCOPAK (GREGOIRE BESSON),.

или пружинные двухспиральные стойки UFO (GASPARDO) (рис.2), или батареи дисков на валу DISCOVER (KUHN), 1435 (SUNFLOWER).

Эти дисковые бороны могут использоваться при более тяжелых условиях — запущенные поля, после кукурузы и подсолнечника, в засуху, в том числе для основной обработки почвы на глубину до 15 см.

III группа. Сверхтяжелые бороны дисковые (дисковые плуги) с диаметром дисков 610−810 мм и нагрузкой на диск более 140 кг при массе более 1300 кг на метр ширины захвата. В этой группе индивидуальные стойки пока не применяются из-за того, что необходимо специально, принудительно, увеличивать вес орудий, и для этого дисковые батареи с тяжелыми литыми «болванками» между дисков подходят лучше.

Некоторые производители добиваются увеличения нагрузки на диск и за счет специального утяжеления рамы, применяя профильные трубы большого размера с толщиной стенки 10−12 мм или отдельные утяжелители (грузы). Сверхтяжелые бороны менее распространены, чем легкие и тяжелые.

Тяжелые дискаторы с пружинной стойкой или с предохранительной пружиной невозможно выполнить с регулируемым углом атаки дисков. У классических батарейных дисковых борон такие регулировки встречаются очень редко и стоят такие бороны значительно дороже.

Угол атаки у всех производителей дисковых борон устанавливается в диапазоне 15°-20°. Это многократно проверенная практика для наилучшего соотношения веса орудия, степени обработки почвы, скорости, тягового усилия и расхода ГСМ.

Незначительные изменения угла атаки зависят от массы орудия и мнения производителя, так как привязаться заранее к типу почвы, ее влажности, скорости, виду растительных остатков и их количеству невозможно. Поэтому, если бороне не хватает веса для более «агрессивной» обработки, применяют больший угол атаки. Например: у дисковых борон серии 8200−25N (KRAUSE) угол атаки передней батареи 20°, задней — 19° при нагрузке на диск 82 кг, у дисковых борон серии 637 BLACKLAND (JOHN DEERE) угол атаки передней батареи 20°, задней — 18° при той же нагрузке на диск 82 кг. Такой угол атаки дисков компенсирует нехватку давления (веса). У тяжелого дискатора DISCOPAK (GREGOIRE BESSON) угол атаки 16° при нагрузке на диск 145 кг.

Справедливости ради надо отметить, что свои «тяжелые» дисковые бороны американские производители относят к предпосевным орудиям (а у нас их хотят видеть как орудия для основной обработки). Как мы понимаем, северо-американские потребители для глубокой обработки почвы больше делают акцент на комбинированные орудия — дисколаповые бороны. Это наиболее эффективный способ основной обработки, более экономичный, чем увеличенное заглубление дисков.

Понятно, что, чем больше угол атаки дисков, тем больше сопротивление и больше расход ГСМ. Так что кажущаяся возможность экономии ГСМ на более легких агрегатах в итоге приведет к перерасходу ГСМ и это необходимо учитывать при выборе дисковой бороны.

Дискаторы можно считать находкой для мелиораторов республики в связи с необходимостью реализации программы реконструкции мелиоративных объектов и выведения на заданную продуктивность осушенных минеральных почв и торфяников.

Для обработки жнивья старопахотных почв сельскохозяйственных предприятий, в т. ч. фермерских хозяйств республики, наиболее удачным вариантом дискатора с функциями мульчирования, лущения и культивации (мелкой обработки) может служить агрегат дисковый навесной серии АДН (блок-модуль) с шириной захвата 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 м. Их выпуск освоен ОАО «СелАгро» в г. Минске, где предложен широкий спектр агрегатов, ориентированных на разную ширину захвата и схемы агрегатирования.

Агрегаты АДН прошли испытания на ГУ «Белорусская МИС» и включены в Республиканский реестр сельскохозяйственной техники для производства и переработки сельскохозяйственной продукции.

Особенностью комбинированных агрегатов АДН является:

индивидуальная установка диска на плоскопружинной стойке с углом крена 12,5°, что защищает рабочие органы дискового агрегата при работе на засоренных камнями почвах, а упругая подвеска способствует хорошему заглублению дисков и их самоочистке;

регулировка угла атаки дисков от 0° до 25°;

регулировка в горизонтальной плоскости расположения первого и второго рядов дисков относительно друг друга;

каток-рыхлитель-уплотнитель с пружинными элементами и граблиной активно перемешивает почву с измельченной соломой, создавая мульчированный слой почвы.

В блочно-модульных вариантах с использованием сцепок С-5 и С-6 составляются навесные агрегаты с шириной захвата 5 м (2×2,5) и 6 м (2×3,0) к тракторам 5 класса.

Эффективно применение дискаторов в системе традиционной и минимальной обработки почвы при переходе на нулевые технологии, для обработки междурядий садов, омоложения деградирующих лугов и пастбищ, восстановления посевов многолетних трав, обработки мелкоконтурных участков и участков со сложным рельефом. Применение дискаторов снижает неконтролируемую минерализацию гумуса и деградацию пахотного слоя, создает мульчирующий слой, предохраняющий почву от иссушения.

Основным недостатком российских, наиболее распространенных дискаторов БДМ является слабый подшипниковый узел (ступица), в т. ч. из-за жесткой стойки и использования ненадежных составляющих ступицы — подшипника и оси, к тому же при эксплуатации таких дискаторов много времени занимает необходимость частого смазывания каждой ступицы.

Подавляющее большинство отечественных производителей дисковых борон с использованием индивидуальной стойки изготавливают дискаторы именно на жесткой стойке, что значительно снижает надежность дискатора. Причем использование жестких стоек в импортной технике мы не встречали, все производители применяют или пружинные, или подпружиненные стойки. Поэтому можно считать, что применение жестких стоек на дискаторах является тупиковой ветвью развития дисковых орудий. Нужно использовать опыт лучших европейских и североамериканских производителей сельскохозяйственной техники.

Надо отметить, что бороны дисковые с индивидуальными подпружиненными стойками (дискаторы) значительно дороже классических дисковых борон батарейного типа и дискаторов с жесткими стойками из-за индивидуальных узлов амортизации и ступицы на каждом диске. За улучшение потребительских свойств приходится платить. Но эти дополнительные затраты окупаются сторицей при эксплуатации дискаторов с подпружиненными стойками за счет увеличения производительности дискаторов с необслуживаемыми ступицами, увеличения ресурса работы подшипникового узла, а также за счет возможности работать на переувлажненной почве и с большим количеством растительных остатков.

По нашему мнению, дискаторы (дисковые бороны) надо делить на две группы в зависимости от нагрузки на диск (или веса орудия на метр ширины захвата). От этого зависят их возможности (назначение) и особенности эксплуатации (исходные данные для сравнения представлены в табл.1). Надо отметить, что указанная в табл.1 нагрузка на диск рассчитана путем деления веса орудия с катками на количество дисков. Но так как базовые катки очень сильно отличаются по весу и для заглубления катка тоже нужна определенная нагрузка, то это несколько искажает реальную нагрузку на диск. Нагрузка на диск также зависит от конструкции рамы дисковой бороны (отличия в расположении колес). Поэтому для оценки реальной нагрузки на диск необходимо учитывать конструктивные особенности каждой дисковой бороны, расположение колес и вес катков. Очень важным моментом для сдерживания распространения сверхтяжелых дисковых борон является тот факт, что для глубокой обработки почвы удобнее и выгоднее использовать комбинированные дисколаповые бороны (чизель-культиваторы). В этом случае диски измельчают растительные остатки на глубину до 10 см, выполняя поверхностную обработку, а уж глубокое рыхление производят лапы (стойки с наконечниками). По нашему мнению, это наиболее прогрессивные орудия для основной обработки почвы, позволяющие экономить ГСМ и иметь качественную глубокую обработку почвы. В таких комбинированных дисколаповых орудиях с дисками диаметром 610 мм и весом 1100−1300 кг на метр ширины захвата встречаются диски с индивидуальными стойками:

• 1) дисковый рыхлитель 4411 (SUNFLOWER);
• 2) чизель-культиватор 4511 (SUNFLOWER);
• 3) глубокорыхлитель Ecolo-tiger (CASE);
• 4) дисколаповая борона АГРИМАКС (АГРОХИММАШ);
• 5) дисковый глубокорыхлитель АГРИЮНИТ (АГРОХИММАШ).

Однако комбинированные дисковые глубокорыхлители еще не нашли столь широкого применения в Северной Америке из-за более сложной настройки и соответственно больших требований к эксплуатации и квалификации кадров, их обслуживающих, а также из-за значительно большей цены, чем тяжелые дисковые бороны. Как правило, у нас предпочтение отдаются агрегатам с более низкой ценой, чем тем, которые позволяют экономить ГСМ, но стоят дороже. Надо отметить, что в ряде случаев сверхтяжелая дисковая борона удобнее и производительнее, чем комбинированное орудие. Большинство производителей сельхозтехники пока предпочитают не выпускать комбинированные орудия с возможностью раздельного использования дисков и стоек (редкое исключение — агрегат TOP DAUN (VADERSTAT) или наши дисковые глубокорыхлители АГРИМАКС и АГРИЮНИТ. Глубокое рыхление совместно с дисковой обработкой не применяется каждый год, а иметь и сверхтяжелую дисковую борону, и дисковый глубокорыхлитель одновременно не все могут себе позволить. Поэтому принятие решения о том, что лучше, в каждом случае остается за крестьянами, а наша задача — постараться наиболее полно осветить разные технические вопросы почвообрабатывающей техники, с тем чтобы крестьяне смогли обоснованно выбрать для себя наиболее подходящее орудие. Ведь для возможности применения современных технологий обработки почвы требуются разнообразные орудия: и легкие дисковые лущильники, и тяжелые дискаторы, и культиваторы, и разнообразные дисколаповые бороны.

Так, ЗАО «Славянская технология» выпускает универсальные комбинированные агрегаты типа АДУ. Универсальные комбинированные агрегаты предназначены для работы на всех типах почв с влажностью не более 35%, уклоном поверхности поля не более 8є, твердостью почвы в обрабатываемом слое не более 4 МПА. Агрегаты оснащены дисками или лапами чизельного плуга и сменными спиральными противоэрозионными прикатывающими катками или почвообрабатывающими блоками в составе планчато-зубового рыхлителя и планчатого прикатывающего катка или двух планчатых прикатывающих катков.

Используют их для рыхления и подготовки почвы под посев за один проход агрегата, уничтожения сорняков и измельчения пожнивных остатков, обработки почвы после уборки толстостебельных пропашных культур, а также для лущения стерни и ухода за лугами и пастбищами.

Достоинства универсальных комбинированных агрегатов:

универсальность агрегатов (возможность работы как с дисками, так и с лапами);

четырехрядное расположение рабочих органов с разнесенными рядами, исключающее «подбивание» растительных остатков;

использование универсальных спиральных противоэрозионных прикатывающих катков;

возможность выполнения всех операций по подготовке почвы под посев за один проход агрегата, высокое качество мульчирования почвы, измельчения и заделки растительных остатков (обеспечение высоких качественных параметров обработки почвы подтверждено протоколом Белорусской МИС № 003Д Ѕ-2008 от 10 января 2008 г.).

Таблица 1. Сравнительные характеристики дискаторов различных фирм-производителей.

В табл.2 представлены основные характеристики агрегатов типа АДУ.

Таблица 2. Сравнительные характеристики дискаторов типа АДУ.

Внедрение с помощью агрегатов АДУ новейших технологий биологического земледелия обеспечивает высокое качество подготовки почвы под посев сидератов, в частности редьки масличной, качественное измельчение и заделку до 40 т/га сидератов в почву (за один проход агрегата), уменьшение в 2−3 раза общих затрат на обработку почвы, а также защиту растений от сорняков и болезней при повышении урожая сельскохозяйственных культур на 10−20%.