Иван Баскаков, кандидат технических наук, доцент кафедры сельскохозяйственных машин;
Алексей Чернышов, инженер кафедры сельскохозяйственных машин
(Воронежский государственный аграрный университет имени императора
Петра I)
В настоящее время российский парк кормоуборочных машин состоит из самоходных и прицепных комбайнов, пресс-подборщиков, косилок, граблей, ворошителей и т.д. Причем разнообразие сельскохозяйственных машин постоянно увеличивается, а их конструкция постоянно совершенствуется.
Самоходные кормоуборочные комбайны в России представлены в основном фирмами Сlaas, John Deere, Krone, New Holland, ПО «Гомсельмаш», «Ростсельмаш» и другими.
За последние годы доля зарубежных кормоуборочных комбайнов в нашей стране резко возросла. Так, за 2005– 2010 годы ввоз кормоуборочных комбайнов компании Claas (новой и бывшей в эксплуатации) на таможенную территорию РФ составил более 660 единиц, John Deere – более 230 единиц. Присутствие фирм New Holland и Krone в России характеризуется незначительными продажами – до 10 единиц в год. В целом с 2005 по 2010 год в Россию было поставлено более 4400 единиц самоходных кормоуборочных комбайнов, в том числе производителями стран СНГ – 3335 единиц, производителями стран дальнего зарубежья – более 1070 единиц [2].
Таким образом, на полях страны работает большое количество современных кормоуборочных комбайнов российских, немецких, американских, белорусских и других производителей. Перед сельскохозяйственными товаропроизводителями стоит задача эффективного их использования, что невозможно без знания конструкции и технологических процессов машин.
Износ рабочих органов кормоуборочных комбайнов более интенсивный, чем износ самого самоходного шасси. Повышение надежности работы технологических органов резко увеличивает металлоемкость и цену конструкции. Поэтому в настоящее время рабочие органы изготавливают в виде быстросъемных технологических модулей, которые легко можно заменить после гарантийного срока службы (4–5 сезонов) или при ремонте.
Современные кормоуборочные комбайны различных компаний имеют следующие общепринятые технологические модули: питающий аппарат, измельчающий аппарат, плющильный аппарат, ускоритель потока кормовой массы, силосопровод.
Технологический процесс работы кормоуборочного комбайна протекает следующим образом. Адаптер сужает поток поступающих растений и направляет его в горловину приемного канала. Далее растения захватываются подпрессовывающими вальцами, подпрессовываются и подаются на измельчающий барабан, с помощью которого кормовая масса измельчается и направляется к зернодробилке, где происходит дробление зерен кормовой культуры. Потом масса поступает в ускорительный барабан, который создает плотный поток кормовой массы, направляемый в силосопровод. По силосопроводу измельченная масса подается в движущееся рядом или прицепленное к комбайну сзади транспортное средство. С помощью козырька силосопровода осуществляется изменение направления движения потока измельченной массы для обеспечения равномерного заполнения транспортного средства.
Основные отличия между комбайнами разных производителей связаны с особенностями технических решений конструкций рабочих органов.
Питающий аппарат почти всех самоходных кормоуборочных комбайнов состоит из нескольких вальцов, обеспечивающих уплотнение кормовой массы и ее подачу к измельчающему аппарату. Количество подпрессовывающих вальцов у разных производителей варьируется от 4 до 8.
Наибольшее распространение получили четырехвальцовые схемы питающих устройств. Такие питающие аппараты устанавливаются на комбайны New Holland FR 9000-й серии, Claas Jaguar, John Deere 7050-й серии, «Палессе FS80», РСМ-1401 и РСМ-1701. На комбайнах Krone BiG X и «Палессе FS8060» устанавливаются шестивальцовые питатели, а «Дон-680М» и «Палессе FS60» имеют пятивальцовую схему. Ширина питающих аппаратов находится в диапазоне от 650 мм («Палессе FS60») до 860 мм (New Holland FR9090).
Практически все питающие аппараты оснащаются металлодетектором и камнеуловителем, которые предотвращают попадание посторонних предметов внутрь машины.
Наиболее перспективным техническим решением являются подвижные подпрессовывающие вальцы, которые способны изменять свое положение в вертикальной плоскости, что способствует уравновешиванию потока корма при неравномерной подаче кормовой массы. Подобные устройства устанавливаются, например, на комбайнах BiG X компании Krone [5].
Питающие аппараты большинства производителей имеют гидравлический привод (BiG X, John Deere, Jaguar, New Holland FR9090), но встречаются и устаревшие ременные приводы («Дон-680М»). С помощью изменения числа оборотов подпрессовывающих вальцов регулируют длину измельчения кормовой массы. Гидростатический привод позволяет бесступенчато регулировать длину резки от 2,5 мм (BiG X) и выше.
Прогрессивным решением является установка рамы питающего аппарата на петлях. При этом после выполнения несложных вспомогательных операций питатель может свободно отводиться в сторону, как дверь, обеспечивая свободный доступ к измельчающему барабану. Подобная конструкция применена на комбайнах John Deere 7050-й серии [4].
Измельчающий аппарат большинства кормоуборочных комбайнов представляет собой технологический модуль с собственной несущей системой (рамой), благодаря которой обеспечивается его оперативный демонтаж для обслуживания и ремонта. Измельчитель всех производителей включает в себя следующие основные узлы: измельчающий барабан, противорежущую пластину, подбарабанье.
Измельчающий барабан большинства фирм (New Holland, Krone, «Ростсельмаш» и других) имеет V-образно установленные на нем ножи (см. рисунок), которые осуществляют непрерывный срез кормовой массы, так как один из шевронно расположенных ножей всегда находится в зацеплении с противорежущей пластиной. Однако компания Claas, начиная с Jaguar 930, усовершенствовала данную конструкцию, установив на барабан швыряющие ножи с плавно изогнутой гранью (см. рисунок), поверхность которой выступает в роли лопатки. Загнутые вперед по ходу вращения ножи обеспечивают высокое давление воздуха и, следовательно, большую транспортирующую способность [7].
На кормоуборочных комбайнах John Deere 7050-й серии и «Палессе FS80» измельчающий аппарат состоит из многосекционного барабана, ножи в котором располагаются в четыре ряда (см. рисунок).
Все современные кормоуборочные комбайны оснащаются устройством самозатачивания ножей, регулировкой противорежущей пластины, реверсом измельчающего барабана.
Прогрессивным технологическим решением является саморегулируемое подбарабанье, которое предназначено для уравновешивания потока корма в поперечном разрезе. В данном устройстве передняя часть днища барабана шарнирно соединена с противорежущей пластиной. При увеличении потока кормовой массы система автоматически изменяет зазор между измельчающим барабаном и днищем, для этого задняя часть днища имеет пружинную основу, которая позволяет удерживать зазор в оптимальных параметрах. Подобная конструкция Vari Stream применяется на кормоуборочных комбайнах BiG X компании Krone [5].
Привод измельчающего барабана, который является основным потребителем энергии, практически у всех производителей осуществляется напрямую, непосредственно с коленчатого вала двигателя через высоконадежный, находящийся в постоянном натяжении многоручьевой ремень.
В целом ширина измельчающего барабана варьируется в диапазоне от 646 мм («Дон-680М») до 884 мм (New Holland FR9090), а диаметр – от 610 мм (John Deere 7050-й серии) до 750 мм («Дон-680М»). Больший размер барабана обеспечивает более качественный срез, но требует больших затрат энергии и вызывает большие инерционные нагрузки. Таким образом, самый узкий и самый большой барабан у «Дон-680М», но барабан New Holland FR9090 имеет большую инерцию (до 670 кг) из-за значительно большей ширины. Самый маленький барабан у John Deere 7550, но он оснащается эксклюзивным барабаном Dura-Drum с четырьмя рядами ножей [4].
Частота вращения измельчающих барабанов большинства кормоуборочных комбайнов находится в диапазоне от 1000 до 1200 об/мин. Встречаются комбайны и с меньшими оборотами, например 838 об/мин у «Дон-680М» [3].
Плющильный аппарат предназначен для раздробления стеблей и зерен кормовой культуры. В основном доизмельчитель зерен состоит из двух рифленых цилиндрических вальцов. Зубчатые ролики вращаются с различной скоростью в противоположных направлениях. Зерно продвигается между ними и измельчается. Подобная конструкция предусмотрена на комбайнах «Палессе FS80», Jaguar, John Deere 7050-й серии, BiG X.
Отличительной особенностью комбайнов New Holland серии FR9000 является возможность отвода доизмельчителя зерен в сторону и перемещения ускорителя вплотную к измельчающему барабану. При этом плющильный аппарат исключается из работы, а расстояние между ускорительным и измельчающим барабанами сокращается на 60% [6]. Данная система обеспечивает лучшую проходимость потока кормовой массы, высокую скорость прохождения материала, предотвращает зависание массы, снижает потребляемую мощность и т.д.
В целом диаметр плющильных вальцов варьируется от 190 мм (РСМ-1701) до 250 мм (Jaguar, BiG X). Количество рифов (зубьев) при этом колеблется в диапазоне от 77 (New Holland FR9090) до 166 шт. (BiG X).
На некоторых комбайнах устанавливаются роторные («Дон-680М») или бичевые («Палессе FS60») доизмельчители зерен [1].
За измельчителем зерен устанавливается ускоритель выброса, обеспечивающий подачу обработанной массы в транспортное средство плотной струей с большой скоростью, что позволяет эффективно использовать емкость транспортного средства.
Лопатки ускорителя могут иметь шевронное расположение на барабане (Jaguar), прямое («Дон-680М») или располагаться в три ряда (John Deere 7050-й серии). Количество лопаток колеблется в диапазоне от 4 («Дон-680М») до 12 штук (John Deere 7050-й серии). Диаметр ускорительного барабана равен примерно 500–600 мм, ширина – 600–800 мм, частота вращения – 1600–2200 об/мин.
На некоторых кормоуборочных комбайнах для унификации деталей в качестве лопаток служат прямые ножи измельчающего барабана (John Deere 7050-й серии).
Прогрессивным конструкторским решением является подвижная задняя стенка ускорителя выброса (устройство Vari Stream комбайна BiG X). С помощью данного устройства можно изменять площадь проходного сечения при изменении потока кормовой массы. Регулировочный механизм задней стенки ускорителя на пружинной основе обеспечивает оптимальные параметры работы устройства.
Как правило, все современные кормоуборочные комбайны имеют прямой привод ускорительного барабана непосредственно с коленчатого вала двигателя через высоконадежный, находящийся в постоянном натяжении многоручьевой ремень.
Большинство кормоуборочных комбайнов имеют модульную конструкцию силосопровода, поэтому легко демонтируются при необходимости. Силосопровод имеет механизм поворота и козырек для изменения направления потока кормовой массы.
Современные зарубежные комбайны оснащаются автоматической системой управления силосопроводом, которая самостоятельно переведет его на противоположную сторону комбайна при развороте (Jaguar, John Deere и т.д.).
Инновационным решением является установка сканирующих датчиков на корпус силосопровода, которые в режиме реального времени отслеживают, как идет наполнение кузова, регулируют движение силосопровода, измеряют скорость и температуру потока (Jaguar), собирают точные данные о влажности культуры, ее урожайности, пропускной способности и т.д. (John Deere 7050-й серии). Как правило, все сведения отражаются на мониторе в кабине кормоуборочного комбайна.
Угол поворота силосопровода у большинства производителей составляет 200–220O. Однако некоторые комбайны имеют и другие углы поворота силосопровода, например 270O у «Палессе FS60» и 180O у «Дон-680М».
Повышение производительности комбайнов неумолимо влечет за собой большие затраты энергии. Поэтому мощность кормоуборочных комбайнов за последние 30 лет возросла в 3 раза. Например, Jaguar 690, выпущенный в 1983 году, имел двигатель мощностью 300 л.с., а современный BiG X 1000 оснащается уже двумя двигателями общей мощностью 1020 л.с.
С ростом энергонасыщенности связан и рост цен на самоходные кормоуборочные комбайны. Стоимость отечественных машин от зарубежных аналогов существенно отличается. Так, если средняя цена комбайна российского производства составляет 3 млн руб. без НДС, то средняя стоимость импортного комбайна составит 10,5 млн руб. без НДС [2].
По данным прайс-листов официальных дилеров, одним из самых недорогих самоходных кормоуборочных комбайнов является КСК-100А-3 (около 2 млн руб. без НДС) производства ПО «Гомсельмаш». В то время как цена не самого дорогого самоходного кормоуборочного комбайна BiG X 650 производства компании Krone составляет 384 тыс. евро, или более 15 млн рублей [2].
Все производители оснащают свои комбайны гидростатическим приводом ведущих колес, который обеспечивает наилучшее тяговое сцепление с почвой. Гидромоторы осуществляют привод каждого колеса в отдельности.
Все кормоуборочные комбайны, кроме самоходного шасси, состоят из навешиваемых на него сменных адаптеров, которые должны обеспечить уборку всех возможных кормовых растений.
Практически все производители изготавливают подборщики и жатки для трав, жатки для уборки грубостебельных культур и приставки для сбора початков. Больший спектр адаптеров гарантирует большую загрузку кормоуборочного комбайна. Некоторые зарубежные комбайны (Jaguar, BiG X и др.) оснащаются приставками для уборки древесных культур, необходимых при производстве биогаза.
Конструктивная схема современных комбайнов с центральным расположением кабины обеспечивает отличный круговой обзор. Кабины оснащены в соответствии с новейшими эргономическими достижениями. Управление всеми функциями оперативного управления производится с помощью многофункциональной рукоятки – джойстика. Полная информация о состоянии систем поступает на пульт контроля – монитор.
Ссылки:
1. Гомсельмаш [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Беларусь: Гомель, 2011. – Режим доступа: http://www.gomselmash.by.
2. Кто есть кто на российском рынке кормоуборочных комбайнов /А. Елисеев // Аграрное обозрение, №3. 2011. – С. 12–30.
3. Ростсельмаш [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Ростов-на-Дону, 2011. – Режим доступа: http://www.rostselmash.com.
4. John Deere [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – USA: Illinois, 2011. – Режим доступа: http://www.deere.com.
5. Krone [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Germany: Heinrich, 2011. – Режим доступа: http://landmaschinen.krone.de/pусский.
6. New Holland [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Global Web Site, 2011. – Режим доступа: http://www.newholland.com.
7. Claas [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Germany: Harsewinkel, 2011. – Режим доступа: http://www.claas.com.
Источник: журнал «Аграрное обозрение», №1 2012 год
