Разработка новых технологий

Введение

 

В современном производстве продукции растениеводства широко используются машинные технологии. Под технологией в сельскохозяйственном производстве понимают систему производства, хранения, переработки и реализации продукции с конкретным количественными и качественными показателями при наименьших затратах труда, средств и энергии. Всякая технология - это результат многолетних научных исследований и полевых опытов. Технологии непрерывно совершенствуются и дополняются. Новые технологии могут быть рекомендованы к внедрению в производство после всесторонней проверки в хозяйственных условиях и получения положительного экономического эффекта.

Процесс создания машины состоит из нескольких этапов: зарождение идеи, воплощение идеи в техническое задание, разработка технического проекта, изготовление опытных образцов, их испытание, поставка на производство, массовое производство, старение, замена. Замена старой машины возможна лишь при появлении новых идей и научных разработок или модернизации старой.

Научно-технический процесс в механизации сельскохозяйственного производства направлен на снижение удельных затрат энергии, повышение производительности, улучшение показателей качества выполняемой работы и условий труда тракториста-машиниста, автоматизацию рабочего процесса машин, снижение техногенной нагрузки на природную среду.

Обзор и анализ технологий уборки зерновых культур

 

Комбайновая технология уборки

 

Зерновые, зернобобовые и крупяные культуры ежегодно высеваются на площади 60-80 млн. га, что более половины всех площадей в стране. Они возделываются в различных природно-климатических зонах, что определяет колебания урожайности, высоты и состояние стеблестоя, засоренности и влажности растений. Погодные условия также изменчивы и не всегда благоприятны в период уборки. Уборка -завершающий этап всех полевых работ. Убрать вовремя и без потерь то, что выращено - такова первая заповедь земледельца.

Основными и единственными средствами уборки зерновых культур служат комбайны, парк которых все время увеличивается.

Уборка хлебов в среднем по стране продолжается не менее 25-30 дней, что соответствует агротехническим требованиям. В связи с этим возрастают потери не зерновой части урожая - соломы и половы, так необходимых для нужд животноводства.

Зерновые комбайны могут нормально работать лишь при определенных погодных условиях, хорошем хлебостое и малой засоренностью полей. Допустимой влажности зерна и не зерновой части урожая, исправном техническом состоянии и соответствующей регулировке механизмов комбайнов. Комбайны не могут работать ночью, когда выпадает роса, сразу после дождя, пока не просохнет хлебостой и валки.

Существует три вида комбайновой технологии отличающихся способом сбора незерновой части урожая, с копнением, измельчением и валкованием.

Первый вид технологии широко применяется. Комбайн с навесными копнителями малой вместительности (9м³) для собора соломы половы оставляют на поле небольшие копны. При скашивании полей на проб поля теряется почти вся полова и значительная (до 35%) часть соломы, рассеиваются по полю семена сорняков. Во многих случаях копна остаются на поле длительное время в плоть до весны, что исключает своевременную и высококачественную подготовку поля под урожай будущего года. Негде в мире подобный вид уборки не применяется.

При использовании технологии второго вида вместо копнителя комбайн оборудуется измельчителем - устройством, которое измельчает солому подаёт её вместе с половой (или только полову) в прицепную тележку. Комбайн становится громоздким агрегатом, затрудняется выгрузка зерна на ходу.

При технологии третьего вида вместо копнителя или измельчителя комбайн оборудуется щитками для образования валка соломы с половой укладываемого на поле, в процессе уборки при подборе валков большая часть половы теряется, а общие потери с половой достигают 30%

Разработка новых технологий

Идёт по двум направлениям - это совершенствования технологии уборки с использованием зерно уборочных комбайнов и разработка совершенно новых и безкомбайновых технологий.

К совершенствованным комбайновым технологиям уборки зерновых культур обеспечивающим одновременную уборку всего биологического урожая можно отнести: комплекс УНИИМЭСХ (Украинский НИИ) и способ "невейка". Комплекс УНИИМЭСХ с различными его вариантами получил достаточно широкое распространение в южных районах Европейской части России. Это объясняется природно-климатическими особенностями возделывания (благоприятными) зерновых культур в этих районах и тем, что он базируется на серийно выпускаемых комбайнах. Этот способ базируется на однофазной и двухфазной технологии уборки и заключается в том, что комбайн вместо копнителя оборудуется измельчителем соломы, которая измельчается и подается в совместную с половой в прицепную ему тележку, либо подается в тележку только полова, а измельченная солома разбрасывается по полю. Существует и другие различные варианты в данной технологии.

Процесс уборки по этой технологии осуществляется следующим образом.

Комбайн, оборудованный режущим аппаратом или подборщиком, срезает массу или подбирает валок, обмолачивает, отделяет зерно от крупного и мелкого вороха, а солому измельчает. Измельчённая солома с половой подается, в тележку с ёмкостью 45м³. По мере накопления тележки её отсоединяют от комбайна, а на её место подсоединяют новую. Заполненная тележка с измельченной незерновой частью транспортируется к месту хранения.

Основной недостаток рассмотренной технологии состоит в том, что он не согласуется с принципиальными положениями индустриальных технологий (основанными на упрощении мобильных машин и переносам сложных процессов на стационар), так как усложняется и без того сложный процесс и сам комбайновый агрегат. Затрудняется организация работ ибо комбайн оказывается связанным с транспортом по двум потокам - зерновому и незерновому. Бесперебойная работа комбайна возможна за счёт создания существенного избытка.

Многочисленными испытаниями комплекса в различных условиях установлена, что на веской измельчителя соломы на комбайн снижает его пропускную способность на 10-15%. С учётом этого и дополнительных затрат времени на смену тележек, эксплуатационная производительность комбайна снижается в среднем на 25%. Установлено, что срок служб комбайна с измельчителем ниже в среднем на 43%.

Для обеспечения поточного выполнения уборочного процесса и совершенствования технологий уборки незерновой части урожая при использовании высокопроизводительных комбайнов. УНИИМЭСХ обосновывая технологические параметры быстро разгружающегося универсального прицепа вместительностью кузова до 60м³. На ряду с выполнением функции сменной ёмкости для сбора и транспортировки измельчённой соломы и половы при поточной уборке хлебов, новый прицеп может формировать и быстро выгружать на поле копна соломы равномерно смешанной с половой, массой 2т. Так же копны не будут замыкать при выпадении осадков. Складирование незерновой части при уборке хлебов будет осуществляться при помощи агрегата УСА-10. Оборудование зерноуборочных комбайнов совершенными конструкциями измельчителей ПУН - 6 расширили возможность организации уборки всего биологического урожая комплексом УНИИМЭСХ, но остались не устраненными перечисленные выше недостатки присущие данному комплексу.

Всесоюзный институт механизации - ВИМ, УНИИМЭСХ, СибИМЭ и другими организациями разрабатывается и проверяется технология обработки невеяного вороха на стационаре - "Невейка".

Технология уборки с получением "невейки" основана на применении упрощенной мобильной машины, в том числе комбайна или подборщик-молотилка настраивается на получение зернового вороха с содержанием 20-30% соломистых частиц и половы, а основная часть соломы разбрасывается по полю, либо укладывается в валок с последующей уборкой различными комплексами машин для незерновой части урожая. Зерновой ворох транспортируется автомобилями или транспортными тележками на зерноочистительный пункт, оборудованный дополнительной приставкой в виде ворохоочистителя, обеспечивающий получение зерна с чистотой 92-98%.

Комплекс машин для получения "невейки" включает волновую жатку, упрощенную конструкцию комбайна, имеющего возможность работать на срезе хлебной массы или подборе валков, самосвальный транспортный прицеп емкостью 45-70 м³, ворохоочиститель ВН-12, производительностью 12 кг/с, вписанный в технологическую схему зерноочистительного пункта. Выделенный ворохоочистителем мелкий ворох, пневмотранспортом направляется в скирдооформитель половы.

Интересное решение по технологии "невейка" предложено челябинским институтом (ЧИМЭСХ). Оно заключается в использовании валковой жатки-накопителя, которая обеспечивает формирование хлебного валка шириной 4-5метров с полосы 6-ЮОметров. Это обеспечивается наличием у жатки платформы с транспортером, движущимся с малой скоростью в направлении, обратном движению жатки. По мере продвижения жатки (ширина захвата 4метра), скошенная масса непрерывно отводится транспортером от режущего аппарата, накапливаясь на платформе. Когда масса на платформе достигает противоположного края (платформа полностью заполняется хлебной массой), включается повышенная скорость транспортера и происходит разгрузка платформы с образованием поперечного валка. При следующем проходе, платформа разгружается хлебный валок перпендикулярно движущийся жатке. Благодаря формированию мощных валков предусматривается использовать молотилку с роторным молотильно-сенорежущим устройством двухфазного обмолота, позволяющий осуществлять дифференцированный сбор "невейки" с более ценным зерном, полученным при первой фазе обмолота и "невейки" с остатками зерна, выделенного из хлебной массы при жестком режиме второй фазы обмолота. Общая производительность полевой молотилки при ширине ее 4-5метров составляет 20-30кг/с. Молотилка имеет два бункера для раздельного сбора "невеек".

Обработка "невеек" обеих фракций осуществляется в конце гонов с помощью передвижного сепаратора. Длина гона выбирается с расчетом заполнения одного из бункеров полевой молотилки к концу гона. Сепаратор выполняется также двухпоточным для раздельной очистки семян обеих фракций. Очищенное сепаратором зерно первой фракции собирается раздельно в бункера-накопители сепаратора, из которых она отвозится на зерноочистительный пункт, для последующей обработки. Полова обеих фракций собирается в тележку или укладывается в бурты для последующей отвозки ее к месту хранения или потребления. Солома либо укладывается в валок, либо разбрасывается по полю.

Таким образом, комбайновая технология уборки зерновых культур не отвечает агротехническим и хозяйственным требованиям хозяйств.

Основные направления поисковых научно-исследовательских работ - разделение процесса уборки хлебов на скашивание и немедленную вывозку с поля хлебной массы и последующей обработкой на стационарных или полустационарных пунктах.