Сравнительные испытания машин для уборки камней

ведущий инженер А.М.Земсков, агроном К.А.Рогожкин.


Слово «мелиорация» у многих ассоциируется с проведением работ по орошению или осушению земель. Хотя в действительности мелиорация (от латинского melioratio — улучшение) в кратком определении — это комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на улучшение свойств земель, на повышение их производительности.

В зависимости от характера мелиоративных мероприятий различают не-сколько типов мелиорации земель. Одним из типов является культуртехниче-ская мелиорация земель — это проведение комплекса мероприятий по корен-ному улучшению земель. В свою очередь культуртехническая мелиорация земель подразделяется на виды, одним из которых является расчистка мелио-рируемых земель от камней различных размеров.

ФГБУ «Северо-Западная государственная зональная машиноиспыта-тельная станция» (ФГБУ «Северо-Западная МИС) в 2014 году провело испы-тания камнеуборочных машин фирмы «SCHULTE» (Канада) в сравнении с валкователем-подборщиком камней ВПК-4.5 ранее выпускаемым в Республике Беларусь.

Камнеуборочные машины фирмы «SCHULTE» производят уборку мел-ких и средних камней размером от 51 мм до 686 мм раздельным способом: машина поворотная камнеуборочная с валкоукладчиком SRW 1400 (в даль-нейшем — валкователь) производит сбор камней с поверхности почвы в валки (рис.1); камнеуборочная машина барабанного типа 8000 High Rise (в даль-нейшем — камнеуборочная машина) подбирает камни из сформированных валков в бункер (рис.2) и выгружает их в транспортное средство (рис.3) или отвозит в места складирования.

 

Рисунок 1 - машина поворотная камне-уборочная с валкоукладчиком SRW 1400 в работе.
Рисунок 1 — машина поворотная камне-уборочная с валкоукладчиком SRW 1400 в работе.

 

Рисунок 2 - машина камнеуборочная барабанного типа 8000 High Rise в работе.
Рисунок 2 — машина камнеуборочная барабанного типа 8000 High Rise в работе.

 

Рисунок 3 - выгрузка камней в транспортное средство машиной камне-уборочной барабанного типа 8000 High Rise.
Рисунок 3 — выгрузка камней в транспортное средство машиной камне-уборочной барабанного типа 8000 High Rise.

 

Валкователь-подборщик камней ВПК-4,5 одновременно при выполне-нии рабочего хода собирает мелкие камни размером от 50 мм до 300 мм в ва-лок, подбирает уборочной частью и выгружает транспортѐром в рядом иду-щее транспортное средство (рис.4).

 

Рисунок 4 - Валкователь-подборщик камней ВПК-4,5 в работе.
Рисунок 4 — Валкователь-подборщик камней ВПК-4,5 в работе.

 

При испытаниях камнеуборочные машины работали в агрегате с широко распространѐнным в регионе трактором Беларус 82.1, обеспечивающим по энергетическим параметрам и параметрам агрегатирования работоспособ-ность машин. При определении эксплуатационно-технологических показате-лей и показателей качества выполнения технологического процесса агрегаты работали одновременно на одном поле, в одинаковых условиях. Работе агре-гатов предшествовала подготовка поля под посев: зяблевая вспашка поля из-под зерновых культур и рыхление на глубину до 11,2 см культиватором для сплошной обработки почвы КПС-4. Влажность почвы составляла 18,8 %, твёрдость — до 0,36 МПа, засорённость почвы камнями — 10,53 тыс.шт./га (21,9 т/га), средний диаметр камней 64 мм

Испытания валкователя SRW 1400 показали, что при работе на поле подготовленном под посев на сборе в валки камней при рабочей скорости движения 4,11 км/ч производительность агрегата за 1 час основного времени составила 1,62 га (35,55 т), удельный расход топлива — 4,12 кг/га (0,19 кг/т), коэффициент надежности технологического процесса -1,0. При выполнении технологического процесса производится уборка камней с рабочей шириной захвата 3,9 м (при конструкционной — 4,0 м) и средней глубиной хода зубьев ротора 8,0 см. Полнота сбора камней в валок составила 77,0 %. Не собирают-ся в валок камни, которые частично залегают в почве и, как правило, нахо-дятся в углублениях микрорельефа. Валкователь SRW 1400 формирует валок при движении в прямом и обратном направлениях со средней высотой 8,8 см, средней шириной 29,9 см. В сформированном валке содержится: камней — 32,0 %, почвы — 67,0 %, растительных остатков — 1,0 %.

В зависимости от условий работы (засорённости камнями, раститель-ными остатками, состояния верхнего слоя почвы) возможно формирование валков с нескольких проходов, перемещая камни от периферии к центру в отбитой загонке.

Эксплуатационно-технологические показатели камнеуборочной маши-ны 8000 High Rise определялись с учѐтом убранной площади предшествую-щей в технологии машиной — валкователя SRW 1400, который формировал валок с двух проходов по схеме «всвал». Оценка проведена на уборке камней из валков. Выгрузка камней осуществлялась в прицепы 2ПТС-4, 2ПТС-6.

Производительность машины камнеуборочной 8000 High Rise в агрега-те с трактором Беларус 82.1 при рабочей скорости движения 3,13 км/ч за 1 час основного времени составила 2,45 га (53,68 т), удельный расход топлива — 2,66 кг/га (0,12 кг/т).

Коэффициент надежности технологического процесса составил 0,94. Снижение значения коэффициента обусловлено затратами времени на очист-ку бункера от налипшей почвы (рис.5). При выполнении технологического процесса механизатору необходимо постоянно следить за высотой установки уборочной части машины над поверхностью почвы. Возникают такие момен-ты, когда из-за неравномерности высоты валка или неровностей поля зубья решѐтки уборочной части частично заглубляются в почву и происходит сгруживание вороха перед уборочной частью. В этом случае агрегат останав-ливается и производится прокручивание барабана на месте до устранения сгруженного вороха.

Собранный ворох выгружался в прицеп по мере заполнения бункера до возможного предела.

 

Рисунок 5 - ручная очистка бункера.
Рисунок 5 — ручная очистка бункера.

 

Снижение производительности за час сменного времени до 1,46 га/ч (31,95 т/ч) и коэффициента использования времени смены до 0,59 обусловле-но затратами времени на повороты, выгрузку в прицеп, устранение техноло-гических неисправностей, на проведение ЕТО.

Уборка камней из валков производится камнеуборочной машины 8000 High Rise, при этом полнота сбора камней составляет 66,0 %. Не собираются камни, которые при перемещении попадают в микронеровности почвы. Со-держание почвы и растительных остатков в убранной массе камней составля-ет соответственно 51,7 % и 0,01 %, что обусловлено конструкционными осо-бенностями машины (рис.6): решѐтка уборочной части выполнена из брусьев Т-образного профиля с шириной верхней полки 61 мм, расстояние между планками на решѐтке составляет 34 мм. Поэтому отделение почвы и расти-тельных остатков из вороха на решѐтке происходит не достаточно эффектив-но, решѐтка практически играет роль наклонной плоскости.

 

Рисунок 6 - уборочная часть машины камнеуборочной барабанного типа 8000 High Rise.
Рисунок 6 — уборочная часть машины камнеуборочной барабанного типа 8000 High Rise.

 

При разгрузке происходит не полная выгрузка технологического мате-риала из бункера из-за зависания земли в углах бункера (рис.5) и недостаточ-ного угла опрокидывания бункера (задняя стенка бункера по отношению к горизонтальной плоскости располагается под углом 50º). Полнота выгрузки камней составила 78,0 %.

Объѐм бункера машины используется не эффективно — коэффициент использования объѐма бункера составляет 0,17. После наполнения бункера на незначительную величину (рис.7) дальнейшая работа не возможна, так как подаваемый барабаном ворох скатывается по образовавшейся насыпи и ре-шѐтке вниз.

 

Рисунок 7 - неполнота использования объёма бункера.
Рисунок 7 — неполнота использования объёма бункера.

 

Значения эксплуатационно-технологических показателей зависят от скорости движения агрегата (с повышением скорости снижается полнота сбора камней), влажности почвы (с повышением влажности почвы увеличи-вается количество выносимой с камнями почвы), от способа выгрузки камней (при использовании транспортного средства выпадает составляющая «время на технологические переезды»)

Производительность сравниваемого валкователя-подборщика камней ВПК-4,5 при уборке камней в агрегате с трактором Беларус 82.1 при рабочей скорости движения 2,77 км/ч, за 1 час основного времени составила 1,23 га (26,92 т), удельный расход топлива — 5,19 кг/га (0,24 кг/т).

Снижение производительности за 1 час сменного времени до 0,97 га/ч (21,25 т/ч) и коэффициента использования времени смены до 0,79 обусловле-но, в основном, затратами времени на повороты.

Валкователь-подборщик камней ВПК-4,5 производит уборку камней, при этом полнота сбора составляет 80,4 %. Не собираются камни, которые при перемещении попадают в микронеровности почвы. В убранной массе камней отсутствует почва, что обусловлено конструкционными особенно-стями ВПК-4,5 — большая длина пути технологического материала по элемен-там конструкции машины, способным производить сепарацию вороха.

Валкователь-подборщик камней ВПК-4,5 при одинаковых условиях эксплуатации качественнее выполняет технологический процесс по сравне-нию с машинами фирмы «SCHULTE» — валкователем SRW 1400 и камнеубо-рочной машиной 8000 High Rise по:

— полноте сбора камней: 80,4% против 66,0% у камнеуборочной ма-шины 8000 High Rise и 77% у валкователя SRW 1400;

— содержанию почвы в убранной массе камней: 0% против 51,7% у камнеуборочной машины 8000 High Rise.

При выполнении технологического процесса валкователем-подборщиком камней ВПК-4,5 исключаются непроизводительные состав-ляющие — затраты времени на выгрузку камней из бункера и очистку бункера от налипшей почвы, но в тоже время имеются простои из-за ожидания подъ-езда прицепа под выгрузной транспортёр.

 

Рисунок 8 - подбор камней с выгрузкой на не очищенную от камней поверхность поля.
Рисунок 8 — подбор камней с выгрузкой на не очищенную от камней поверхность поля.

 

У валкователя-подборщика камней ВПК-4,5 имеется возможность про-изводить перемещение камней на неочищенную от камней часть поля (рис.8) за несколько проходов при движении агрегата по схеме «всвал», что может быть использовано при длительном отсутствии транспортного средства.

В результате расчета экономических показателей на уборке камней машинами фирмы «SCHULTE» в сравнении с валкователем-подборщиком камней ВПК-4,5 установлено, что при применении камнеуборочных машин фирмы «SCHULTE» прямые эксплуатационные затраты увеличиваются на 35,26 руб./га и составляют 1521,94 руб./га. Затраты денежных средств на те-кущую эксплуатацию увеличиваются на 12,1%.