Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном машиностроении

В Федеральной целевой программе стабилизации и развития агропромышленного производства в Российской Федерации на 1996 - 2000 годы [9] подчеркнуто, что вывод из кризиса, стабилизация Я подъем агропромышленного производства связаны прежде всего с его насыщением современной техникой, обновлением материальное технической базы, реконструкцией заводов сельхозмашиностроения активным подключением конверсионных предприятий и других фондов производящих отраслей. Основой технической политики в аграрном секторе должны были стать:

- проектирование на федеральном и региональном уровнях систем прогрессивных технологий и машин для сельскохозяйственного производства, позволяющих получать сельским товаропроизводителям более дешевую конкурентоспособную продукцию;

- государственный протекционизм производства группы базовых машин для выполнения технологических процессов;

- стимулирование иностранных инвесторов в создании совместных предприятий по производству сельскохозяйственных машин и оборудования.

В соответствии с этой программой особое внимание уделялось проблемам ограничения монополизма в машиностроении, выпуска комбинированных агрегатов, многофункциональной ресурсо- и энергосберегающей техники, создания и освоения более 900 видов машин.

Для насыщения сельского хозяйства страны современной высокоэффективной техникой разработаны Стратегия развития тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и проект Федеральной це­левой программы стабилизации и развития инженерно-технической сферы агропромышленного комплекса России на 2001-2007 годы [86]. Основными целями технической политики являются:

- формирование для АПК эффективно функционирующего парка машин и оборудования, позволяющего освоить высокие технологии агропромышленного производства;

- создание приоритетных технических средств для производства и переработки сельскохозяйственной продукции на отечественных ма­шиностроительных предприятиях;

- обеспечение условий для эффективного использования и об­служивания парка машин

Система машин XXI века призвана осуществить следующие задачи [86]:

- поднять энерговооруженность прямого работника сельскохозяйственного производства до 110...132 кВт (150...180 л.с.) вместо 51… 58 кВт (70...80 л.с.) в настоящее время;

- довести нагрузку на механизатора в зерновом производстве до 200…250 га, на оператора в молочном животноводстве - до 40...50 коров при 19 в настоящее время;

- сократить не менее чем на 50% издержки сельскохозяйственных товаропроизводителей на поддержание машин в работоспособном состоянии;

- обеспечить высокую конкурентоспособность отечественного продовольствия по цене и качеству;

- улучшить экологическую ситуацию, снизить травматизм и забо­левания механизаторов на 30...40%.

Одним из важнейших направлений научно-технического прогрес­са в рыночной экономике, в целом, и агробизнесе, в частности, являет­ся качественное изменение в машинной технике. Создание и внедре­ние принципиально новых орудий труда, превосходящих по своим тех­нико-экономическим показателям лучшие отечественные и мировые образцы - задача сегодняшнего дня. Решение это зависит, прежде всего, от развития тракторного и сельскохозяйственного машинострое­ния.

Для рынка сельскохозяйственной техники необходима гибкость производства, его воспримчивость к достижениям научно-технического прогресса. В данном случае важна самостоятельность предприятий тех отраслей промышленности, которые определяют научно-технический прогресс в АПК. Они должны быть свободными товаро­производителями средств производства для села.

Новое (четвертое) поколение машин должно отличаться более высоким (2...3 раза) уровнем надежности и межремонтным периодом использования, повышенными единичной энерговооруженностью и производительностью, адаптивностью к высоким технологиям, эконо­мичностью, экологичностью и комфортностью [49]. Для нового этапа машинного производства параметры оптимальности агрегатов для растениеводства смещаются в сторону увеличения тяговых классов на 20...30%. Поэтому тракторы тягового класса 1,4 должны быть замене­ны на 2, класса 5 - на 6 и т.д.

В связи с разрушением отечественной научно-конструкторской и машиностроительной базы, четвертое поколение машин, как и первое, будет базироваться в значительной мере на достижениях зарубежных Фирм с использованием возможностей российских разработчиков и

машиностроителей.

В тракторостроении особое внимание должно быть уделено рез­кому увеличению эксплуатационной надежности, доведению ресурса основных агрегатов до 8...10 тыс. моточасов, коэффициента технической готовности - до 0,98...0,99, времени наработки на отказ - до 500 моточасов. Первоочередными задачами являются: развитие двигателестроения, достижение удельного расхода топлива до 197,2...210,8 г/кВтч (145...155 г/э.л.с.ч), обеспечение требуемой экологичности от­работавших газов, адаптация к альтернативным видам топлива, в том числе к биологическим, высокая техническая надежность и т.д. [86].

Большая работа проводится институтами и конструкторскими бю­ро по созданию техники нового поколения с применением многофунк­циональных и комбинированных машин и агрегатов. Ими, совместно с другими организациями, разработано более 500 наименований машин, оборудования, приборов [100]. Наладить их выпуск можно за счет раз­вития регионального машиностроения.

Применение новых технологий в сельском хозяйстве существен­но повлияет на количество, качество, конструкцию, комплекс исполь­зуемой техники и технико-экономические показатели. Например, в Ме­литопольском институте механизации разработана технология уборки зерновых культур очесыванием растений на корню с последующим скашиванием хлебной массы [127]. При этом достигается повышение производительности комбайнов на 50...100% без увеличения металло-и энергоемкости, снижается травмирование зерна в 2...4 раза. Качест­венные показатели очесывающего устройства в малой степени зависят от скорости движения уборочной машины и влажности растений. Тех­нологический процесс протекает устойчиво, без забивания рабочих органов. Простота и надежность уборочной машины позволяет снизить затраты на ее техническое обслуживание и ремонт.

При совершенствовании технологии производства, которая явля­ется важнейшим направлением развития науки и техники, особое ме­сто занимает техническое перевооружение отраслей АПК. Для сель­ского хозяйства еще в прошлые годы были разработаны, но только теперь начинают внедряться электротракторы, газотурбинные двига­тели. Меняется схема "трактор-плуг", которая практически была неиз­менной со времени конной тяги. Продолжается процесс совмещения операций [64].

На конструкции машин, применяемых в растениеводстве, должны оказывать влияние тенденции развития технологий обработки почвы, сочетающая в себе экологизацию, снижение энергозатрат и почво­охранные требования. Так, одним из факторов минимизации обработки почвы, а также полного отказа от обработки (нулевая), получивших широкое распространение в США, является применение орудий для прямого посева зерновых культур в необработанную почву. В данном случае преимущество отдается сеялкам для прямого посева с диско­выми разрезающими ножами и установленными по их следу двухдис­ковыми сошниками. Они просты по устройству, позволяют высевать семена с небольшой шириной междурядий, а составленные из них аг­регаты маневренны и высокопроизводительны. Эффективно примене­ние комбинированных агрегатов, рабочие органы которых в зависимости от почвенных условий и засоренности позволяют совмещать прямой посев с рыхлением посевного и корнеобитаемого слоев, внесением стартовых и полных доз минеральных удобрений.

В технике должно быть предусмотрено использование ее отдельных блоков в других технологических процессах. Это техническое решение уменьшит в 2,5 раза необходимое число машин, на 30...60% снизит металлоемкость, на 10... 15% - себестоимость производимой продукции (86).

Дороговизна энергоносителей ставит вопрос о всемерной экономии энергозатрат, переходе на энергосберегающие технологии, на ^пользование возобновляемых источников энергии. Энергоемкость конечного продукта нашего сельского хозяйства намного выше, чем в развитых странах.

Заменой обычной отвальной обработки на нулевую в США на 1 га экономится 50...70 кг условного топлива. Широко используются возоб­новляемые источники энергии.

На европейской части бывшего СССР за счет ветра можно полу­чить в течение года 3000 млрд. кВт энергии. Широко можно использо­вать геотермальную энергию и т.д.

В уборочной технике приоритетной является проблема создания отечественных зерноуборочных машин различной производительно­сти. Их отличительными особенностями должны стать совершенство обмолота и сепарации массы, что приведет к снижению потерь зерна на 30..50%, повышению технической и технологической надежности, достижению уровня безотказности 150...300 моточасов (в 5... 10 раз выше, чем у выпускаемых), высокой комфортности труда механизато­ра, экологичности. Такие же показатели должны быть характерными и для кормоуборочных машин, картофелеуборочных комбайнов и т.д. ОАО «Ростсельмаш» ведет большую работу по созданию нового поко­ления зерно- и кормоуборочной техники, технический уровень которой обеспечит высокую конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынке. Стоимость новых машин будет в 3 раза ниже зарубежных ана­логов. Внедрение этой техники позволит снизить потребный парк их на 50 тыс. шт. благодаря более высокой производительности, сократить расходы на эксплуатацию за счет повышения надежности и экономич­ности, улучшить условия труда механизаторов. Общий годовой эконо­мический эффект от внедрения новой техники одного только «Ростсельмаша» составит по стране более 16 млрд. руб. Работу по освое­нию новой зерно- и кормоуборочной техники проводят также Тульский и Красноярский комбайновые заводы [86].

В отрасли животноводства предложено 14 новых технологий про­изводства животноводческой продукции, в том числе технология про­ производительности труда 2...3 раза и продуктивность животных на 15...20%, определяющая конъюнктуру выпуска машин для животновод­ческих комплексов, ферм и т.д. [76].

В рыночных условиях повышается восприимчивость хозяйственных субъектов к использованию новинок, особенно тех, которые не требуют больших средств для освоения и приносят быструю отдачу. Однако всякое изобретение или открытие требует конструкторских разработок, изготовления опытных образцов машин и оборудования, испытания их в производственных условиях, что связано с финансированием и трудозатратами.

Определенные сдвиги имеются в области механизации животно­водства и птицеводства:

- полностью удовлетворяется потребность в отечественном до­ильном оборудовании;

- освоено производство установок для охлаждения молока, ма­шин для приготовления и раздачи кормов, ветроэнергетических и ветроподъемных установок, солнечных коллекторов нового поколения.

Однако, для выхода на конкурентоспособные параметры по сни­жению трудоемкости производства продукции животноводства за счет механизации и автоматизации процессов необходимо обеспечить соз­дание следующих машин, оборудования и машинных технологий [40; 76]:

1. Комплектов технических средств для подготовки однородных кормовых смесей, пригодных для механизированной раздачи живот­ным мобильными и стационарными системами, оборудованных дози­рующими устройствами. Эта задача может быть решена за счет разра­ботки специализированных машин для измельчения и смешивания компонентов в кормоцехах, создание универсальных мобильных ма­шин многофункционального назначения, осуществляющих погрузку, измельчение, смешивание компонентов и их раздачу животным. При­менение универсальных мобильных машин более эффективно, так как позволяет (на 55...65%) снизить удельную металлоемкость, в 2,5...3,0 раза сократить номенклатуру техники и затраты труда за счет умень­шения на 20...25% дополнительных погрузочных и перевалочных опе­раций. Помимо сокращений металле»- и трудоемкости устраняются потери кормов и сохраняется их качество, так как все операции выпол­няет один оператор с помощью одного агрегата.

Учеными ОАО «ВНИИМЖ» и «ВНИПТИМЭСХ» проводятся науч­но-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию универсальных мобильных машин для измельчения, смешивания и раздачи кормосмеси на фермах от 100 до 200 голов скота на базе тракторов класса 0,9 - 1,4. По данным ОАО «ВНИПТИМЭСХ» приме­нение универсальных машин, по сравнению с комплексами машин для измельчения и смешивания кормов в кормоцехах, обеспечивает сни­жение удельных затрат труда на выполнение всех процессов на 13...15%, капитальных вложений и металлоемкости на 59...62%.

В ОАО «ВНИИМЖ» разработан универсальный кормораздатчик-смеситель-измельчитель грубых кормов с рабочими органами роторного типа объемом бункера 4 м³ и производительностью сочных и зеле­ных кормов - 20...35 т/ч.

2. Комплектов машин и оборудования для подготовки кормовых смесей из собственных кормов. Применяемые машины и оборудование имеют большие недостатки:

- морально устаревшие машины и оборудование не согласованы между собой по производительности и недостаточно надежны, не обеспечивают поточность технологического процесса и подготовку вы­сококачественных смесей;

- несовершенство применяемых технологий в сочетании с много­кратными перегрузками приводит к росту затрат рабочего времени на подготовку кормов;

- используемое в цехах технологическое оборудование плохо приспособлено к техническому обслуживанию и ремонту, не обеспечи­вается контроль параметров приготовляемых смесей - температуры, влажности, а также массы вырабатываемых кормов.

В ОАО «ВНИИМЖ» разработаны поточные автоматизированные технологические линии и созданы новые машины для кормоцехов по приготовлению кормовых смесей для ферм с законченным циклом производства, откармливающих в год от 1 до 12 тысяч свиней. Обес­печивается поточность и непрерывность технологического цикла при­готовления кормовых смесей, доставка компонентов, их загрузка, очи­стка, измельчение, смешивание, запаривание и выгрузка готовых сме­сей в кормораздающие средства.

В комплект входит пять взаимоувязанных поточных технологиче­ских линий - подготовки и обработки комбикормов, смешивания и раз­дачи готового корма.

Применение модульных автоматизированных цехов с поточной технологией подготовки кормосмесей обеспечивает снижение метал­лоемкости оборудования до 18...20%, затрат труда и энергии на 25...30% в сравнении с применяемыми технологиями.

Новые машины, входящие в комплект кормоцеха отличаются вы­сокой надежностью и универсальностью.

Для приготовления сбалансированных по питательной ценности рассыпных кормосмесей, уменьшающих перерасход кормов и повы­шающих продуктивность коров на 15...20% в ОАО "ВНИИКОМЖ" соз­дан измельчитель-смеситель ИСК-Ф-10. Он перерабатывает зеленую массу, силос, сенаж, корнеплоды, грубые корма (сено, солому), из­мельчает фуражное зерно, приготавливает и дозирует жидкие обогати­тельные добавки. Применение данной машины значительно (1,5...2,0 раза) экономит энергию и капитальные затраты.

На 20...30 % можно снизить потребление дорогостоящих комби­кормов за счет включения в рационы кормления свиней зеленой мас­сы, трав и корнеплодов. Для этого созданы в ОАО "ВНИИКОМЖ" измельчители-пастоприготовители ИПП-Ф и ИПП-Ф-6. Они качественно измельчают корма с их полным расщеплением, перерабатывают несколько видов кормов с приготовлением из них комбисилоса. Произво­дительность ИПП-Ф-б на зеленой массе (силосе) - 6 т/ч, на соломе -до 4 т/ч и на приготовлении комбисилоса - 8 т/ч.

3. Автоматизированных установок для нормированной раздачи кормов животным при различных системах содержания. Ученые счи­тают, что для свиноводства необходимо создать полностью автомати­зированные установки для дозированной раздачи комбикормов с мик­ропроцессорным управлением (Робот) с увлажнением их в процессе раздачи, а также универсальных электромобильных установок с бунке­рами объемом 0,8 и 2,0 м³ для смешивания и раздачи влажных кормо­вых смесей.

Для ферм крупного рогатого скота, особенно с высокой концен­трацией поголовья, необходимо создать автоматизированные стацио­нарные установки раздачи кормов с устройством для чистки кормушек Применение такой установки должен исключить ручной труд.

Использование стационарных и мобильных систем раздачи кор­мов ставит задачу разработки автоматизированных устройств для до­зирования и смешивания различных компонентов. Для этого необхо­димо создать единую поточную линию приема, дозирования, смешива­ния компонентов рациона и раздача кормовой смеси животным. ОАО «ВНИИМЖ» разработал для этой цели универсальное весоизмерительное устройство конвейерного типа для дозирования кормов произ­водительностью до 30 т/ч с погрешностью взвешивания комбикормов до 2%, влажных кормов - 3...5%. Разработана также эксперименталь­ная технологическая линия для дозированной раздачи крупному, рога­тому скоту кормовой смеси, состоящей из комбикормов, корнеклубне­плодов, силоса и сенажа. Она состоит из дозатора компонентов, сис­темы загрузочных бункеров, ленточных и шнековых транспортеров, а также системы автоматического управления оборудованием.

Эта линия обеспечивает поточность выполнения всех технологи­ческих операций и нормированное распределение кормов животным с учетом их продуктивности.

Автоматизация дозированной выдачи компонентов рациона и управление оборудованием производится с помощью АСУ ТП с под­системой распознания животных. Расчет доз кормления для каждой коровы осуществляется ПЭВМ на основе разработанных алгоритмов и программ. При этом отклонение норм выдачи концентрированных кор­мов не превышает 1...3 %, корнеплодов - 5...15%.

Наиболее перспективным считается применение мобильных под­возчиков-загрузчиков, предназначенных для доставки и перегрузки кормов, так как отвечает требованиям санитарии, снижается энерго- и трудоемкость, исключает потери кормов. В связи с этим, представля­ется возможным освоить выпуск мобильного загрузчика кормов на шасси автомобилей ГАЗ и ЗИЛ и прицепного к тракторам класса 0,9 и 1,4. Научные исследования и опытно-конструкторские работы уже про­ведены в ОАО «ВНИИМЖ» и других организациях.

4. Высокоэффективных доильных установок с контролем молокоотдачи и автоматическим выполнением заключительных операций доения коров. Создание безвредных доильных машин с автоматическим выполнением массажа и отключением аппаратов после прекращения молокоотдачи позволит сократить общие

затраты труда на дое­ние коров в 1,8...2,2 раза.

5. Технологий и технических средств очистки стойл от навоза, внесения подстилки. Для этого необходимо применение станков с при­ поднятыми щелевыми полами в свиноводстве, решетчатых полов в скотоводстве. Их создание позволяет исключить ручной труд на чистку стойл и станков. Создание установок для расстила подстилки (соломы, опилок) обеспечивает механизацию выполнения этой операции.

6. Энергосберегающих технологий и оборудования. Разработаны оригинальные направления энергосбережения, которые предусматривают мероприятия по рациональному использованию топлива и электроэнергии (исключают их потери), в максимальной степени утилизацию биологического тепла животных, применение нетрадиционных (возобновляемых) источников энергии солнца, ветра, тепла земли и др. Особое внимание уделяется созданию энергосберегающих технологий, принципиально новых комплектов технологического оборудования для отопления и вентиляции помещений, подогрева воды и обра­ботки кормов, охлаждения продуктов.

ОАО «ВИЭСХ», «ВНИИМЖ», «СибИМЭ», «НИПТИМЭСХ НЗ» и др. разработали системы теплоснабжения и обеспечения микроклима­та, действующие на базе высокоэффективного теплоутилизационного оборудования регенеративного и рекуперативного типов, тепловых насосов, нетрадиционных источников энергии в сочетании с рацио­нальными схемами подачи и распределения воздуха. Такие системы позволяют уменьшить потребление энергии на тепловые цели и облу­чение животных и птицы в 1,7...2,0 раза.

Эти мероприятия позволят в 1,7...2,0 раза повысить производи­тельность труда, в 1,6...1,8 раза снизить трудоемкость получения про­дукции, на 15...17% повысить продуктивность животных, улучшить ис­пользование кормов и других материальных ресурсов.

В новых условиях хозяйствования особого внимания требует производство средств малой механизации с учетом потребностей кре­стьянских (фермерских) хозяйств, малых перерабатывающих предпри­ятий, кооперативов, товариществ и др.