Станіслав Смолінський, канд. техн. наук, доцент, НУБіП, Альона Смолінська, економіст, Віктор Марченко, канд. техн. наук, Agroexpert (Україна)
Одним із основних чинників ефективного виробництва цукрових буряків є застосування сучасної продуктивної техніки, зокрема під час виконання такої важливої і трудомісткої операції, як збирання, від якості виконання якої залежить отриманий прибуток.
В Україні для збирання солодких коренів використовують техніку від провідних фірм-виробників, таких як ROPA, Holmer, GRIMME та інших, які відрізняються за конструктивним особливостями та показниками технічних характеристик.
У процесі збирання цукрових буряків робочі органи збиральних машин послідовно виконують такі основні технологічні операції: зрізування гички із її завантаженням у транспортний засіб або розкиданням по полю, дообрізування або доочищення головок коренеплодів від залишків гички, викопування коренеплодів із ґрунту, очищення їх від рослинних і ґрунтових домішок із завантаженням у бункер для тимчасового розміщення або безпосередньо у транспортний засіб. Залежно від виробничих і господарських умов збирають буряки за потоковою, перевалочною або потоково-перевалочною технологіями та одно-, дво-, три- і чотирифазними способами, що потребує застосування відповідної техніки. За використання перевалочної технології зібрані й очищені коренеплоди вивантажують у полі та формують у кагати (буряки потім підбирають, доочищають та навантажувачами-очисниками завантажують у транспортні засоби).
Застосування технологій, способів і відповідної техніки під час збирання буряків (тобто компонувальних схем збиральних машин і їхніх робочих органів) визначаються агротехнікою та умовами збирання.
У світі найбільшого поширення (понад 70% усіх площ) набув однофазний спосіб збирання буряків із застосуванням бурякозбиральних комбайнів, що дає змогу зменшити кількість проходів збирального агрегату, і як результат – зекономити до 40% палива та зменшити більше ніж утричі приведені витрати. Хоча також доведено економічну доцільність використання самохідних бункерних комбайнів під час збирання на площі понад 200 га і врожайності коренеплодів вище 250 ц/га.
Якість механізованого збирання буряків регламентується агротехнічними вимогами, згідно з якими загальні втрати коренеплодів під час збирання не мають перевищувати 1,5% (із них 0,5% – невикопані корені), за вмісту домішок до 9% (у тому числі гички – до 3%, ґрунтових домішок – не більше як 1,5%, рослинних – до 2,5%). При цьому допускається загальна кількість пошкоджених коренеплодів не більше ніж 10% (до 5% сильно пошкоджених і 3% із діаметром зламу хвостової частини більше 1 см). Косий зріз гички при цьому не допускається.
Щоб оцінити якість роботи бурякозбиральних машин проводять регулярні випробування й тести у виробничих умовах (відомими у ЄС є тести, що виконують згідно з стандартами Міжнародного інституту дослідження буряків IIRB та Німецького аграрного товариства DLG). Результати тестів відкрито публікуються, що дає змогу аграріям прийняти правильне рішення щодо застосування певної бурякозбиральної техніки на своїх полях.
Типи бурякозбиральних машин
Залежно від технологічного призначення бурякозбиральні агрегати поділяються на гичкозбиральні машини, очисники головок коренеплодів, коренезбиральні машини, бурякозбиральні комбайни та навантажувачі-очисники буряків. За валкової технології (за несприятливих умов збирання буряків) застосовують копачі-валкоутворювачі та підбирачі валків коренеплодів.
Сучасні бурякозбиральні машини залежно від способу агрегатування з енергетичним засобом бувають причіпними, начіпними (незначна кількість для валкової технології або машини для видалення гички) та самохідними, а за кількістю рядків, що збирають одночасно, – одно-, дво-, три-, чотири- і шестирядними. Відомі варіанти восьми- та навіть дев’ятирядного виконання самохідних бурякозбиральних комбайнів. Звісно, зі збільшенням рядності машин зростатиме їхня маса і потужність двигунів, якими вони обладнані.
Причіпні бурякозбиральні комбайни (вони можуть бути одно-, дво- і трирядними) менш продуктивні та відносно дешеві. Їх доцільно застосовувати на невеликих площах. Під час збирання буряків на великих площах радше використовувати потужні (потужність двигуна від 250 к.с.) і важкі (середня маса становить близько 12 т) букерні самохідні комбайни, які за один прохід виконують комплекс робіт: видаляють гичку, викопують коренеплоди, очищують їх і завантажують у транспортний засіб. Самохідні машини найчастіше за один прохід збирають шість рядків буряків (фірми ROPA та Holmer виробляють також восьми- і дев’ятирядні комбайни). Машини можуть мати прямоточний, звужений і боковий потоки викопаного вороху по поверхні робочих органів, що визначає габарити й компактність машини.
Раніше, у 60-х роках минулого століття, на полях колишніх українських колгоспів використовували також причіпні бурякозбиральні машини із функцією висмикування коренеплодів із ґрунту за гичку (брального типу), але внаслідок технологічних особливостей у виробничих умовах широкого застосування вони не набули.
Робочі органи бурякозбиральних агрегатів
Для забезпечення якісного виконання технологічного процесу бурякозбиральні машини обладнують гичкорізами, копачами та очисниками, які призначені для механізованого виконання всіх операцій, що передбачені технологічним процесом збирання.
Механізоване видалення гички здійснюється завдяки поштучному копіюванню й індивідуальному зрізуванню гички з кожної головки коренеплоду окремо або суцільному (чи масовому) зрізуванні гички з коренеплодів на корені з подальшим дообрізування головок. Для цього застосовують гичкорізи з активними і пасивними робочими органами. Враховуючи особливості умов збирання буряків та роботи гичкорізів під час видалення гички, на головках коренеплодів залишаються їхні залишки і вічка, для видалення яких використовують роторні або кільцеві очисники. Хоча більшість виробників бурякозбиральної техніки відстоюють думку дообрізування головки коренеплодів, а не їх доочищення, оскільки таким чином втрати врожаю значно менші за витрати на виконання процесу.
Завдяки простоті конструкції та високій продуктивності в схемах сучасних бурякозбиральних машин найбільшого поширення набули апарати суцільного зрізу, хоча внаслідок коливання розміщення головок коренеплодів над поверхнею поля цей тип гичкорізів не завжди забезпечує високоякісне зрізування гички. Крім того, гичка подрібнюється і забруднюється ґрунтом, що не дозволяє її подальше використання для годівлі тварин. А отже, виникає потреба у рівномірному її розкиданні поверхнею поля.
Для видалення гички сучасні бурякозбиральні машини переважно оснащують роторним гичкозрізувачем суцільного зрізу, що забезпечує швидке зрізування гички із можливістю подальшого розподілення її поверхнею поля. Для індивідуального зрізування гички також можна застосовувати дискові гичкорізи та робочі органи у вигляді комбінації активного копіра і пасивного ножа. Високої якості видалення гички досягають також за послідовного суцільного зрізування гички й подальшого її дообрізування пасивними ножами та доочищення щітками.
Надзвичайно важливою операцією під час збирання буряків є викопування коренеплодів із ґрунту, для виконання якої бурякозбиральні комбайни обладнують пасивними (безприводні дискові, полозково-дискові, лемішні тощо) або активними (приводні дискові, лемішно-коливальні і т. д.) копачами. Для викопування коренеплодів із ґрунту після попереднього видалення гички найбільшого поширення в сучасній бурякозбиральній техніці набули вібролемеші та дискові копачі.
Враховуючи якість викопування буряків, перспективними вважаються лемішні копачі, які активно руйнують зв’язок коренеплоду із ґрунтом і з мінімальними затратами енергії викопують їх. Хоча в умовах підвищеної вологості робоче русло копача забиватиметься вологим ґрунтом, а за низької вологості та високої твердості ґрунту можливе обламування хвостової частини коренеплодів.
Ефективно викопують коренеплоди і забезпечують менше потрапляння ґрунту на очисники дискові копачі, хоча вони мають складнішу конструкцію та більшу металомісткість порівняно з лемішними. Диски копачів зазвичай пласкої або сферичної форми, що істотно впливає на процес викопування коренеплодів із ґрунту, і можуть бути пасивними, активними або із одним приводним диском.
Бурякозбиральні агрегати також обладнують копачами типу «Євродиск» із диском діаметром 450 – 550 мм і полозком, встановленим під гострим кутом до осі рядка.
Під час збирання буряків копачами одночасно з коренеплодами викопуються також домішки у вигляді вільного сипкого ґрунту, грудок, налиплого ґрунту на поверхні коренів, рослинних домішок тощо. Для їх відокремлення у конструкції бурякозбиральних машин передбачено встановлення турбінних (роторних), шнекових та пруткових очисників, які мають забезпечити максимальне відокремлення домішок від буряків за мінімального пошкодження коренів. Крім того, очисники мають забезпечувати високу транспортну здатність вороху як важливу умову роботоздатності машини загалом.
Для ефективного відділення домішок і очищення коренеплодів від налиплого ґрунту за малих розмірів, забезпечення самоочищення робочих органів від налиплого ґрунту широкого застосування в схемах сучасної бурякозбиральної техніки набули шнекові очисники різної конструкції. Уникнути защемлення хвостової частини коренеплодів і їхнього пошкодження можливо завдяки встановленню шнеків із відповідними зазорами. Хоча шнекові очисники і мають досить високу транспортну здатність, для покращення виконання процесу та спрямованого подавання вороху їх можуть дообладнувати перекидними вальцями й бітерами.
Складно уявити собі сучасні бурякозбиральні комбайни, де б не використовувалися роторні (турбінні) очисники з 2 – 4 роторами, які за послідовного встановлення забезпечують довжину шляху очищення вороху до 10 м і більше. Роторні очисники надійні в роботі, хоча й досить енергоємні. Для кращого відокремлення домішок по периферії роторів встановлені пруткові решітки. Просіювання ґрунту відбуватиметься як на самому роторі, так і під час взаємодії коренів із решіткою (вважається, що саме через решітку відокремлюватиметься максимальна кількість домішок).
Системи керування бурякозбиральними комбайнами дають змогу змінювати активність виконання процесу очищення. Особливо ефективні роторні очисники за роботи на незабур’янених полях. Але під час роботи в умовах підвищеної вологості можливе залипання зазорів між прутками роторів ґрунтом. У такому випадку для очищення роторів від налиплого ґрунту використовують спеціальні пристрої, що забезпечують якісну роботу очисника навіть у екстремальних умовах.
У конструкціях бурякозбиральної техніки використовують також кулачкові очисники, які забезпечують ефективне руйнування міцних ґрунтових грудок і якісне відокремленням домішок, але у процесі роботи коренеплоди невеликого розміру затискаються між кулачками, а самі кулачки забиваються вологим ґрунтом та рослинними рештками. Досить часто такі очисні пристрої встановлюють на машинах для підбирання коренеплодів із кагатів або валків, очищення і завантажування їх у транспортні засоби.
Якщо проаналізувати сучасну компоновку бурякозбиральної техніки робочими органами, то нескладно зробити висновок, що жоден очисник окремо не здатний забезпечувати необхідну якість виконання процесу. Для цього на комбайнах монтують систему очищення коренеплодів із набору робочих органів. Зокрема, на бурякозбиральному комбайні TERRA DOS T 40 фірми HOLMER загальна довжина очищення коренеплодів становить 11 м. При цьому роторні очисники, для яких характерна висока динамічна дія на масу, у більшості бурякозбиральних машин розташовують у кінці технологічної схеми, а пруткові транспортери для забезпечення рівномірного подавання маси – на її початку.
Для тимчасового накопичення зібраних коренеплодів та подальшого їх вивантажування у транспортні засоби більшість бурякозбиральних комбайнів обладнують бункерами, місткість яких становить 22 – 40 м3 для самохідних та близько 4 м3 для причіпних машин. Розмір бункера визначає запас ходу комбайнів між перевантаженнями зібраного врожаю у транспортні засоби (а відповідно, і ефективність використання збиральної техніки).
Додаткові пристрої бурякозбиральної техніки
Серед пристроїв, якими обладнують сучасні бурякозбиральні агрегати для підвищення ефективності їх роботи та адаптації до змінних виробничих умов, є різноманітні системи контролю й автоматичного керування, а саме водіння по рядках, регулювання глибини ходу копачів, контролю технологічних і технічних параметрів тощо. Існуючі системи також здатні вирівнювати навантаження на шини і захищати ґрунт від переущільнення, зменшувати коливання рами за допомогою однієї осі, що коливається (як результат – поліпшення спрямування машини рядками і точності глибини викопування), вирівнювати раму комбайна у горизонтальне положення під час роботи на схилах до 10% (при цьому центр ваги і навантаження на колеса зміщуються з нижнього боку на верхній) тощо. Ці додаткові пристрої довели свою ефективність на практиці, тому аграрії звертають на них належну увагу, хоча це здорожує вартість машин, потребує попередньої відповідної підготовки оператора та спеціалізованого обслуговування машини.
На машинах Terra Felis 2 виробництва HOLMER передбачена можливість інтенсивного очищення на доочисному вузлі VarioCleaner (розробила і запатентувала компанія). Особливість цього вузла полягає в тому, що частину вальцьового очисного шляху завдовжки 15 м накриває сепарувальний стрічковий транспортер. За потреби, коли корені забруднені землею або рослинними рештками, сепарувальний транспортер можна повністю або частково прибирати, й тоді інтенсивність очищення збільшуватиметься. Якщо додатково очищувати корені не потрібно, сепарувальний стрічковий транспортер на 80% накриває ділянку вальцьового шляху, запобігаючи таким чином надмірному травмуванню коренів. Положенням сепарувального транспортера керують легким натисканням кнопки з кабіни оператора.
Загальна компоновка бурякозбиральних комбайнів передбачає можливість переднього або заднього розміщенням двигуна (відповідно, і бункера), а також можливість бічного зміщення мостів для зручності керування та зменшення ущільнювальної дії на ґрунт ходових систем із забезпеченням безпечних умов для оператора. А для приводу ведучих коліс, робочих органів і керування технологічним процесом та напрямком руху машини загалом комбайни оснащують гідроприводом і електрогідравлічними системами керування.
Більшість бурякозбиральної техніки, що використовується в світі, обладнані колісною ходовою системою, що може мати різноманітні функціональні особливості (наприклад функцію крабового ходу тощо). Застосування коліс пояснюється насамперед вищою маневреністю машини, хоча водночас збільшується ущільнювальна дія ходових систем на ґрунт. Бурякозбиральні комбайни на гусеничному або колісно-гусеничному ходу мають низку переваг, утім, такі машини менш поширені порівняно з колісними.
