Зерноуборочные комбайны: потребности покупателей, предложения производителей

Сергей Ломакин, профессор (МГАУ имени В.П. Горячкина)
Продолжаем публикацию цикла статей об импортных и отечественных зерноуборочных комбайнах, предлагаемых сегодня на российском рынке. На этот раз мы сравним реальные технические парамет-ры продаваемой техники с теми, что заявляют производители.
Темп уборки зерна в том или ином в регионе и, следовательно, продолжительность этой уборки при прочих равных условиях определяются производительностью зерноуборочного комбайна за 1 час сменного времени и количеством комбайнов.
Из-за невысокой урожайности пшеницы, ячменя, овса, кукурузы, подсолнечника производительность зерноуборочных комбайнов на уборке во многих регионах страны будет напрямую зависеть от ширины захвата жатки при прямом комбайнировании и ширины захвата валковой жатки при раздельном комбайнировании. Пропускная способность (qoH) комбайна нередко будет намного выше максимально возможных подач убираемой зерновой культуры, поскольку скорость движения комбайна ограничена величиной vmax=2-2,2 м/с (при больших скоростях резко снижаются показатели качества работы жаток и подборщиков, возрастают нагрузки на всю конструкцию машины и напряжённость труда оператора).
На уборке пшеницы со средним отношением масс соломы (mс) и зерна (mз) mс:mз=1,2 (характерным для большинства регионов) максимально возможные приведённые подачи (qmax) в комбайн и его производительность за 1 час сменного времени (Qсм max при коэффициенте использования времени смены tсм = 0,7 будут варьироваться в зависимости от урожайности зерна и ширины захвата жатки в следующих пределах (таблица 1).

Только при урожайности пшеницы 4,5 т и выше с жатками захватом 7 м и более максимально возможные подачи превысят 10-13 кг/с.
На уборке кукурузы со средним отношением массы незерновой части вороха початков к массе зерна 0,6 и изменении урожайности от 3 до 7 т/га максимальная приведённая подача в комбайн и производительность за 1 час сменного времени будут изменяться при различных приставках (кукурузных жатках) в следующих пределах (таблица 2).

Для реального диапазона урожайности кукурузы в стране от 2,2-2,6 до 4,6-4,8 т/га максимальные приведённые подачи вороха початков в комбайн не превысят 4,2 и 5,6 кг/с с 6– и 8-рядными приставками, а при редко встречающейся урожайности 7 т/га – 5,9 и 7,8 кг/с соответственно.
При уборке подсолнечника, площади под которым в ряде южных регионов страны достигают 30-40% всех зерновых и масличных, максимальные величины приведённых подач массы в комбайн (mс:mз=1,1, vmax=2 м/с, tсм=0,7) даже при 8- и 12-рядковых жатках с захватом 5,6 и 8,4 м не превысят 1,2 и 1,8 кг/с в зонах с урожайностью до 0,6 т/га; 2,1 и 3,1 кг/с – до 1 т/га; 3,1 и 4,6 кг/с – до 1,5 т/га; 4,1 и 6,2 кг/с – до 2 т/га. Максимальные значения производительности комбайна за 1 ч сменного времени могут при этом достигать в зависимости от урожайности 1,2-1,8 т/ч; 2,8-4,2; 4,2-6,4 и 5,6-8,5 т/ч соответственно.
Целый ряд регионов страны характеризуется повышенной пересечённостью ландшафта, сложной контурностью и небольшими размерами полей. В Северо-Западном, в северной части Центрального, Приволжского, Сибирского, в предгорных районах Южного федерального округа 50-80% полей имеют размеры менее 30 га. Здесь затруднено применение зерноуборочных комбайнов с шириной захвата жатки более 4-5 м и валковых жаток более 4,9-6 м. Максимально возможный уровень подач qmax и производительности Qсм mах на уборке зерновых (кроме ржи) при таких жатках будет ограничен 1,5-2,3 кг/с и 1,9-2,9 т/ч (урожайность до 1,1 т/га); 2,1-3,1 кг/с и 2,6-3,8 т/ч (урожайность до 1,5 т/га); 3,5-5,1 кг/с и 4,4-6,4 т/ч (урожайность до 2,5 т/га).
В реальных условиях комбайны работают на скоростях более низких, чем максимально допустимая. В зависимости от макро– и микрорельефа поля, состояния стеблестоя убираемой культуры, профессиональных и субъективных свойств оператора и других факторов реальные рабочие скорости не превышают 80-85% максимально допустимой. Следовательно, и наибольшие реальные подачи обрабатываемой массы в комбайн, и наибольшие значения производительности комбайна за 1 ч сменного времени будут ниже указанных на 15-20%.
Низкий уровень возможных максимальных подач и часовой производительности в сочетании с коротким агротехническим сроком и продолжительностью проведения уборочных работ в течение суток (8-12 ч) ограничивают сезонную наработку зерноуборочных комбайнов. Даже при обеспечении нормируемой надёжности и близкой к идеальной организации уборочно-транспортных работ сезонная наработка зерноуборочных комбайнов может не превышать 270-500 т (в регионах с урожайностью до 1,1 т/га), 300-600 т (до 1,5 т/га), 400-1200 т (до 2,5 т/га). Только при урожайности 3,5 и 4,5 т/га максимально достижимые сезонные наработки комбайнов с жатками с захватом 7 – 9 м могут варьироваться от 960 – 1100 до 1200 – 1600 и от 1200 – 1500 до 1600 – 2000 т соответственно.
Своевременная и качественная уборка урожая зерновых с наименьшими затратами труда и средств во всех регионах требует формирования в стране парка зерноуборочных машин рационального типажа. По разработкам различных специалистов, этот парк должен включать комбайны пяти или шести классов пропускной способности: 1-2 кг/с (I класс); 2-3, 2-3,5 (II класс); 5-6, 5-6,5 (III класс); 7-8 (IV класс); 8-9, 8-9,5 (V класс); 11 – 12, 11 – 13 кг/с (VI класс). Некоторый разброс объясняется необходимостью включения в типаж комбайнов с пропускной способностью менее 2 кг/с (I класс) и конкретными значениями границ отдельных классов (3 или 3,5 кг/с и др.).
От всей численности парка комбайны с пропускной способностью до 3 (3,5) кг/с должны составлять около 10%, 5-6 (6,5) кг/с – около 45%, 7-8 и 8-9 кг/с – примерно по 20% и 11 – 12 (13) кг/с – около 5%.
Основные удельные показатели технического уровня (в расчёте на 1 кг/с пропускной способности) комбайнов различных классов должны находиться в следующих пределах: материалоёмкость – 1200-1300 кг для машин высокой пропускной способности и 1400-1700 кг для машин низкой и средней пропускной способности, ширина захвата жатки – 0,75-1,2 м, вместимость бункера – 0,6-0,8 м3, энергонасыщенность – 18-20 кВт.
Общая численность парка зерноуборочных комбайнов даже при нынешних объёмах производства зерна должна составлять 250-270 тыс. штук.
Рациональный парк валковых жаток должен включать четыре типоразмерных класса зернового назначения: с шириной захвата 6 м (около 22% численности всего парка), 7-7,5 (около 25%), 8-10 (около 17%), 11 -13 м (около 10%) и один класс специального назначения (бобовые, рисовые и др.) с шириной захвата 3,5-5 м (около 26%).
У навесных жаток удельная материалоёмкость не должна превышать 120-140 кг на 1 м ширины захвата, а у прицепных – 185– 190 кг/м.
Источником формирования парка зерноуборочной техники является рынок, на котором наряду с отечественными активно работают зарубежные компании. Каждый крупный производитель уборочной техники выпускает и поддерживает в работоспособном состоянии у потребителей комбайны нескольких серий (семейств), включающих обычно от 1-3 до 8-10 и более моделей и модификаций (см. приложение в конце этой статьи). Основу каждой серии составляют модели универсального назначения. На базе одной или нескольких универсальных моделей разработаны модификации или модели комбайнов, предназначенные для уборки специфичных культур (например, рисоуборочные) или приспособленные для работы в специфичных условиях: на склонах – косогорные (Hillmaster – John Deere; Montana – CLAAS; AL – Laverda и др.); на почвах низкой несущей способности – полугусеничные модификации (Terra-Trac – CLAAS; Rubber-Track System – John Deere) и т.п.
В качестве дополнительного оборудования к зерноуборочным комбайнам, поставляемого по отдельным заказам, предлагают: жатки различных типов (серий D – транспортёрные или Р – шнековые компании John Deere; серий С – стандартное исполнение, V – жатки Vario с переменным расстоянием между режущим аппаратом и шнеком, 410-460 – складывающиеся для транспортного переезда фирмы CLAAS); платформы-подборщики для раздельного комбайнирования; кукурузные жатки различной ширины захвата; приспособления к жаткам для уборки подсолнечника, рапса, сои и других культур.
Чаще всего только по отдельным заказам на комбайны могут быть установлены широко разрекламированные устройства и системы автоматизации контроля и управления. Например, на комбайнах Lexion 440,430,420,410, 530, 520 и 510 не устанавливается стандартно система Auto Contour (автоматическое поддержание высоты среза и копирование жаткой рельефа поля). На всех комбайнах обеих серий Lexion не предусмотрена обязательная комплектация системами: Laser Pilot (автоматическое вождение комбайна в загонке); 3-D-очистка (динамическое выравнивание толщины слоя вороха по ширине верхнего решета на склонах до 20%); Quantimetr (контроль урожайности убираемой культуры) и Сebis (бортовая электронная информационная система). Не на всех комбайнах этих серий обязательна установка измельчителей соломы и распределителей половы с измельченной соломой по поверхности поля. Похожая ситуация и с комплектацией комбайнов других компаний и фирм.
Подавляющее большинство моделей зерноуборочных комбайнов имеет молотилку «классического» типа. Основной частью такой молотилки является «классическая» молотильно-сепарирующая система (МСС), состоящая из барабанно-декового молотильно-сепарирующего устройства (МСУ) и клавишного или комбинированного (роторно-клавишного, клавишного с различными активизаторами) соломосепаратора.
Молотилки с аксиально-роторными МСС и МСС совмещённого типа (состоят из барабанно-декового МСУ и аксиально-роторного соломосепаратора) встречаются пока редко.
При анализе параметров особое внимание уделено главным технологическим показателям любого зерноуборочного комбайна – номинальной пропускной способности (кг/с) его молотилки и номинальной производительности (т/ч). Без них крайне сложно дать объективную оценку технологических возможностей предлагаемых комбайнов и получить удельные (отнесённые к единице пропускной способности) показатели технического уровня.
Номинальная пропускная способность молотилки и производительность комбайна по намолоту зерна определялись расчётным путём при стандартных для нашей страны условиях: убираемая культура – пшеница полной спелости, влажность 14-16%, соотношение масс зерна и соломы 1:1,5 – коэффициент соломистости bо=0,6, масса 1000 зёрен 40 г, урожайность зерна 4 т/га, засорённость травостоем не более 5%.
Для комбайнов с молотилками «классического» типа номинальная пропускная способность определялась по допустимой приведённой подаче массы в молотильно-сепарирующую систему (именно эта система ограничивает технологические возможности молотилки).
За допустимую принята такая приведённая подача массы пшеницы стандартного состояния, при которой потери зерна за МСС равны 1,1% (0,5% – недомолот и 0,6% – свободное зерно в соломе). Априори принято, что ветро-решётные очистки зарубежных комбайнов, имеющие увеличенные площади решёт и зачастую интенсифицированные воздушные системы, в большинстве случаев могут работать с потерями зерна не более 0,4%.
Пропускную способность (номинальную) молотилок с МСС совмещённого типа определяли по допустимой приведённой подаче массы в МСС (допустимые потери 1%) и допустимой загрузке очистки (потери зерна в полове 0,5%).
При определении номинальной пропускной способности молотилок комбайнов с МСС аксиально-роторного типа учитывались не только параметры МСС и очистки, но и (для однороторных МСС) тяговая способность привода ротора.
Номинальная производительность комбайна Qн по намолоту зерна при известной номинальной пропускной способности qoн подсчитывается по зависимости Qн=1,44 qон, т/ч.
Во всех расчётах проверялось соблюдение ограничительного условия по удельной энергонасыщенности комбайнов, при которой исключается перегрузка двигателя и обеспечивается стабильность кинематических режимов работы рабочих органов молотилки. У комбайнов с молотилкой «классического» типа удельная энергонасыщенность должна составлять не менее 18, совмещённого – 20 и аксиально-роторного – 22 кВт в расчёте на 1 кг/с пропускной способности.
Полученные расчётные значения номинальной пропускной способности хорошо согласуются с известными результатами агротехнической оценки при испытаниях и полевых исследованиях зерноуборочных комбайнов с молотилками рассматриваемых типов.
По величине номинальной пропускной способности молотилки все анализируемые зерноуборочные комбайны подразделяются на семь классов (таблица 3).

Основная доля моделей зерноуборочных комбайнов (около 70%) относится к 3, 4 и 5 классу пропускной способности (от 6 до 9 кг/с). Комбайны с номинальной пропускной способностью менее 6 кг/с предлагаются в основном фирмами Sampo Rosenlew (9 моделей), Deutz-Fahr (6 моделей), CLAAS (3 модели), Massey Ferguson (3 модели) и Case IH – New Holland (5 моделей), а свыше 9 кг/с – фирмами CLAAS и John Deere (11 и 17 моделей соответственно).
По отдельным компаниям (например, Case IH – New Holland, фирмам концерна AGCO) доля моделей 3, 4 и 5-го классов номинальной пропускной способности (6-9 кг/с) достигает 88-92% общего количества выпускаемых этими компаниями комбайнов.
Номенклатура комбайнов практически всех фирм чрезмерно перегружена незначительно отличающимися друг от друга модификациями. Например, широко известные серии зерноуборочных комбайнов Lexion 400 и Lexion 500 фирмы CLAAS – это всего два типоразмера машин с номинальной пропускной способностью 7,9 кг/с (модели 410, 420, 430, 510, 520, 530) и 9,5 кг/с (модели 440, 450, 460, 540, 550, 560).
Серии СХ и CX 8000 компании New Holland также состоят из комбайнов двух типоразмеров с пропускной способностью 7,3 кг/с (модели СХ 720, 740, 760 и 780) и 8,8 кг/с (модели СХ 820, 840, 860, 880) или 7,2 кг/с (модели 8030; 8040; 8050) и 8,6 кг/с (модели 8050 – 8090).
У компании John Deere серии WTS, WTSi и W состоят из комбайнов с номинальной пропускной способностью 8,0 и 9,5 кг/с.
Следовательно, из 12 моделей серии Lexion и 15 моделей серии СХ реально можно выбрать всего по две, а из трёх названных серий компании John
Deere, включающих 14 моделей, также только две модели определённого класса пропускной способности и производительности.
Включение в серию нескольких моделей комбайнов универсального назначения с одинаковыми параметрами рабочих органов, но различной мощностью двигателя (нередко одной и той же марки) и вместимостью бункера можно расценивать как желание фирмы формально расширить номенклатуру предлагаемых потребителю машин. (Этот приём стали применять и отечественные производители зерно-уборочных комбайнов. Пример: «Вектор 410» и «Вектор 420»; ACROS 530 и ACROS 540 компании «Ростсельмаш».) Следует отметить, что всякие манипуляции с мощностью двигателя и вместимостью бункера вне пределов их оптимальных удельных параметров обычно приводят к снижению показателей эффективности применения комбайна конкретного класса пропускной способности.
Расчётные значения номинальной пропускной способности и номинальной производительности по анализируемым комбайнам намного (иногда в разы) отличаются от рекламных данных.
Вместо наибольшей расчётной номинальной производительности 14,4-17,3 т/ч (комбайны с наибольшей номинальной пропускной способностью 10-12 кг/с) встречаются сведения о достижении такими комбайнами максимальной производительности 30, 40, 50 и более т/ч.
Указанные различия в производительности обусловлены кардинальными отличиями условий испытаний (экспериментальная оценка) или исходных данных расчётной оценки зерноуборочных комбайнов в России и странах Западной Европы и США.
В странах Западной Европы и США максимально возможную производительность зерноуборочных комбайнов определяют при потерях зерна за молотилкой 2% на высокоурожайной пшенице (до 10 т/га) или кукурузе. Соотношение масс зерна и соломы искусственно (посредством увеличения высоты среза растений) снижают до 1:0,5-1:0,7, что соответствует значениям коэффициента соломистости b=0,33-0,41. В таких условиях максимально возможная производительность в 30,40, 50 т/ч и выше вполне реальна для комбайнов с номинальной пропускной способностью молотилки от 8-9 до 11-12 кг/с.
Специалистам известно, что уменьшение соломистости обрабатываемой массы убираемой культуры приводит к заметному повышению пропускной способности молотилки и резкому росту максимально возможной производительности зерноуборочного комбайна.
Расчёты показывают, что уменьшение соломистости пшеницы, соответствующее изменению коэффициента соломистости от 0,6 до 0,4, приведёт к росту пропускной способности и максимально возможной производительности отечественного зерноуборочного комбайна «Дон-1500Б» при потерях зерна за молотилкой 1,5% в приведенных пределах (см. таблицу 4).

>В реальных же условиях подавляющего большинства регионов РФ по урожайности, соломистости, влажности и засорённости убираемых зерновых культур, а также при соблюдении агротехнических требований по качеству работы (высота среза, потери зерна, повреждение зерна, содержание сорной примеси в зерне) проблематично достижение зарубежными зерноуборочными комбайнами даже скромных расчётных показателей номинальной пропускной способности и производительности.
Знание потенциальных технологических возможностей (номинальной пропускной способности и номинальной производительности) позволяет более предметно и аргументированно подойти к оценке технического уровня и эффективности применения зарубежных зерноуборочных комбайнов в нашей стране. Об этом читайте в следующем номере.