Станіслав Смолінський, канд. техн. наук, доцент, НУБіП, Альона Смолінська, економіст, Віктор Марченко, канд. техн. наук, Agroexpert (Україна)
Попри те, що з кожним роком дедалі більшої популярності набувають ресурсоощадні технології землеробства, більшість аграріїв усе ж надають перевагу класичній технології із застосуванням полицевого обробітку ґрунту, в якій найважливішу роль відіграють плуги.
Саме застосовуючи плуги можна ефективно боротися з бур’янами, досягти необхідних умов ефективного росту і розвитку рослин шляхом забезпечення споживання необхідної кількості сонячної енергії, вологи, повітря відповідно до кліматичних умов та вимог сучасних агротехнологій.
Зацікавленість аграріїв щодо плугів викликана також і тим, що оранка є однією із найенергоємніших операцій у рослинництві, оскільки на її виконання припадає до 20% загальних витрат енергії на виробництво продукції рослинництва і до 40% енергозатрат передпосівного обробітку ґрунту.
У процесі оранки робочі органи плуга підрізають скибу ґрунту на глибину до 35 см (можливо й більше), перевертають і кришать її (необхідно, щоб частка грудочок розміром менше 5 см становила не менше 75%) з одночасним загортанням 95 – 100% рослинних решток, бур’янів та добрив у ґрунт.
Одним із основних робочих органів плуга, що забезпечує ефективне виконання технологічного процесу, є корпус, а елементом корпуса плуга, що забезпечує ефективне перевертання та кришення скиби, є полиця, форма якої істотно впливає на якість виконання оранки. Крім найпоширеніших – полицевих, у конструкціях плугів знайшли також застосування безполицеві, вирізні та інші типи корпусів. Взаємодіючи з ґрунтом, корпуси вирізають переважно скибу прямокутного перерізу, хоча відомі варіанти ромбо- і навіть V-подібного перерізування скиби.
Для якісного загортання у ґрунт рослинних решток та добрив конструкції плугів обладнують передплужниками або кутознімами, які встановлюють на верхньому обрізі полиці. Застосування кутознімів особливо рекомендоване на ділянках зі значною кількістю рослинних решток. Більшість виробників плугів повністю відмовляються від передплужників і оснащують свою високоефективну техніку кутознімами, хоча на важких ґрунтах вважають усе ж доцільнішим застосовувати передплужники. Серед важливих переваг кутознімів, на думку як самих машинобудівників, так і аграріїв, є зменшення маси знаряддя загалом.
Корпус плуга може бути також обладнаний пером для якіснішого перевертання скиби, а полиці зі сталі додатково піддають цементації та гартуванню для зміцнення і підвищення стійкості до спрацювання.
Сучасні плуги, які виготовляють відомі іноземні машинобудівні компанії Lemken, Maschio Gaspardo, Kuhn, Farmet, Kverneland, Rabe, Amazone, Gregoire Besson, Unia, Poettinger, та ін., бувають загінного й оборотного типів, начіпними та напівначіпними, можуть мати кількість корпусів від 2 до 12 (одиничні зразки – 13), а також обладнані системами автоматичного керування оранкою. Але попри все це різноманіття знарядь, однозначно можна зробити висновок, що на ефективність роботи орного агрегату впливатимуть характеристики природно-кліматичних умов та його робочі параметри, серед яких основними є конструктивна схема, форма і параметри робочих органів, їхнє розміщення на рамі тощо.
Кількість корпусів і ширина захвату
Сучасні плуги обладнують різною кількістю корпусів – від трьох (деякі виробники пропонують двокорпусні варіанти) до дванадцяти, а це, відповідно, впливає на конструктивну схему й агрегатування плугів із енергетичним засобом. На вибір кількості корпусів на рамі впливає низка чинників, серед яких найвагомішими є ґрунтові умови та обсяги виконання оранки. Останнім часом більшість виробників плугів перейшли на виробництво оборотного типу знарядь, повністю відмовившись від загінних плугів.
Особливо поширеними в аграріїв є три- і п’ятикорпусні варіанти плугів, які добре себе зарекомендували під час оранки на глибину 20 – 27 см на незасмічених камінням полях за швидкості орного агрегату до 9 км/год. Хоча останнім часом підвищений попит мають і восьмикорпусні плуги (переважно – напівначіпні) для оранки на глибину до 30 см зі швидкістю до 9 км/год, які агрегатують із тракторами потужністю близько 280 к.с.
Більшість марок плугів із кількістю корпусів від трьох до семи виробляють у начіпному варіанті, а з більшою кількістю корпусів – напівначіпними з одним або двома опорними колесами, та гібридними, де поєднуються переваги начіпної і напівначіпної схем агрегатування.
Ширина захвату корпусів як загінних, так і оборотних плугів може мати певне встановлене значення, а також змінюватися ступінчасто або безступінчасто, вручну чи автоматично в межах від 30 (у деяких марках 25) до 50 (навіть 55) см (у Gregoire Besson ширину захвату корпуса встановлюють у дюймах – 12, 14, 16, 18, 20, 22). Доцільність зміни ширини захвату корпуса (у тому ж числі й в автоматичному режимі) пояснюється забезпеченням умов кращого перевертанням скиби за збільшеної глибини оранки або твердості ґрунту, а також для підвищення продуктивності і зменшення витрати палива. За збільшення ширини захвату корпуса, а також за кріплення корпусів плуга збоку рами, забезпечується також збільшення простору між ними, а це своєю чергою поліпшує якість оранки без забивання робочих органів плуга рослинними рештками та загалом підвищує продуктивність.
Збільшення кількості корпусів на рамі плуга є причиною зростання тягового опору знаряддя, а це потребує застосування потужніших енергетичних засобів. Цього разу зниження тягового опору плуга можливо досягти завдяки використанню смугових корпусів, виготовлених із пластику, або відповідним способом з’єднання плуга з енергетичним засобом.
Форма корпуса
Форму робочої поверхні плужного корпуса визначають насамперед максимальною адаптацією до ґрунтово-кліматичних і виробничих умов. У конструкціях плугів поширення набули культурні, гвинтові, напівгвинтові та циліндричні форми поверхні полиць, які відрізняються як геометрією поверхні, так і характером дії на скибу ґрунту.
Для обробітку легких і середніх ґрунтів на староорних ділянках за незначної кількості рослинних решток доцільно застосовувати культурні полиці на плугах із передплужниками та кутознімами. При цьому скиба якісно перевертається і розкришується. На середніх та важких ґрунтах староорних і цілинних земель для цього варто скористатися напівгвинтовими полицями. Добре перевертання, але неналежне кришення скиби з утворенням широкої борозни на цілинних землях та після багаторічних трав, досягають завдяки застосуванню корпусів із гвинтовими полицями. За потреби в інтенсивному кришенні, особливо глинистих ґрунтів, доцільно застосовувати циліндричні полиці. Всі названі форми полиць знайшли своє застосування в конструкціях сучасних плугів.
Світові виробники плугів та їхніх робочих органів визначають можливість використання гвинтових корпусів для будь-яких умов, оскільки гвинтові полиці якісно обробляють як задернілі, так і староорні землі, неістотно реагують на зміну швидкості роботи та менш енергоємні порівняно, наприклад, із культурними корпусами. Своєю чергою, корпуси з культурною поверхнею досить чутливі до швидкісного режиму роботи й якісно виконують процес лише у чітко встановленому діапазоні робочих швидкостей. Серед різних типів плужних корпусів особливий попит мають також напівгвинтові, які задовільно кришать і якісно перевертають скибу чорноземів, глинистих та суглинистих ґрунтів (в Європі й на Американському континенті їх ще називають універсальними).
Конструкція корпусів провідних виробників плугів
Світові фірми-виробники пропонують аграріям плуги з робочими органами, які найбільше відповідають умовам роботи. Так, полиці виготовляють суцільними або складеними із крила і грудей, або із декількох частин (смугові).
Смугові полиці, що складаються із декількох окремих пружних смуг високої зносостійкості, довговічніші порівняно з суцільними полицями, але водночас дорожчі. За потреби замінюється не вся полиця, а лише окрема смуга (полиця зазвичай спрацьовується в зоні над носком лемеша, а суцільну полицю при цьому доведеться замінити повністю). Смугові полиці добре зарекомендували себе під час оранки перезволожених глинистих ґрунтів.
На сучасних плугах відомої компанії Lemken встановлюють високоефективні корпуси Dural та DuraMaxx із різними типами полиць: універсальними суцільними (ефективно працюють на легких і важких ґрунтах, а також на схилах, утворюючи широкі борозни); універсальними смуговими (для оранки різних типів ґрунтів на глибину до 40 см із якісним кришенням й утворенням широкої борозни); смуговими зі змінними смугами (для оранки на глибину 30 – 40 см на середніх та важких ґрунтах із утворенням широких борозен і якісним кришенням ґрунту, зокрема й на вологих та з інтенсивним налипанням на робочу поверхню, та забезпечуючи легкий хід агрегату); гвинтовими суцільними (для роботи на середніх та важких ґрунтах, а також із пластику для роботи на ґрунтах, які схильні до налипання); суцільними циліндричними (для оранки легких і важких ґрунтів із оптимальним перевертанням скиби шириною до 57 см та утворенням широких борозен за незначного тягового опору); суцільними гвинтовими (для оранки всіх типів ґрунтів, особливо важких, з якісним перевертанням і кришенням скиби за невеликого тягового опору й утворенням широких борозен).
Смуги полиць виготовлені з міцної, спеціально загартованої сталі, завдяки чому мають підвищену зносостійкість. Вони кріпляться індивідуально фіксуючими болтами з глибокою посадкою. Стабільна оранка на встановленій глибині досягається внаслідок плавного переходу робочої поверхні корпуса від лемеша на полицю. Кут встановлення корпуса до напрямку руху плуга може змінюватися, а поступове входження корпуса у ґрунт забезпечує зменшення енергозатрат та підвищення якості обробітку ґрунту.
Елементи корпуса DuraMaxx виготовляють із пластику або з міцної загартованої сталі, а полиці навішують за допомогою защіпки, яка приклеєна без зварювання, що спрощує їхню заміну. Особливість конструктивного виконання корпуса полягає ще й у тому, що полиці (у тому ж числі й смугові) забезпечують лише перевертання та кришення ґрунту і не виконують ролі несучої конструкції.
Плуги обладнують також запобіжними пристроями, які майже повністю унеможливлюють пошкодження робочих органів. У разі зіткнення зі сторонніми предметами корпус відхиляється вгору чи вбік, а положення корпуса (у тому ж числі й ширина захвату) змінюється за допомогою електрогідравліки.
Для забезпечення якісної оранки компанія Kuhn пропонує встановлення на плугах більше 20 різних форм полиць. Серед них універсальна полиця типу N циліндричної форми попереду (для якісного кришення ґрунту) і гвинтоподібної позаду (для ефективного перевертання скиби й очищення борозни). Основними перевагами застосування гвинтових полиць типу L, в яких кришення ґрунту істотно залежить від швидкості, є якісне заорювання у ґрунт післяжнивних решток за повного перевертання скиби і формування широкої борозни для поліпшення прохідності ширококолісних тракторів без бічного зміщення та пошкоджень бічних поверхонь шин унаслідок тертя зі стінками борозни.
Структуризацію і рівномірний обробіток ґрунту з чітким виділенням меж борозни досягають завдяки застосуванню довгих гвинтових полиць типу H, а за використання ромбовидних забезпечується добре очищення дна борозни, а тягове зусилля знижується до 25%. Встановленням смугових полиць типу V внаслідок зменшення площі взаємодії ґрунту з відвалом унеможливлюється налипання на поверхню вологого ґрунту, забезпечується краще очищення борозни й обертання скиби, а за роботи за умов високої ймовірності налипання доцільно застосовувати полиці із синтетичного матеріалу. Серед інноваційних розробок компанії є зміцнена тришарова полиця із захисним потовщенням у передній частині завтовшки 3,3 мм. Усі корпуси незалежно від типу полиць мають можливість зміни ширини захвату за допомогою надійних регулювальних пристроїв.
На плугах виробництва Gregoire Besson для ефективної оранки з адаптацією до умов роботи застосовують різні типи полиць – металеві або пластикові, короткі чи довгі, суцільні або смугові, гвинтові, циліндричні чи змішані, а також зміцнені лемеші без долота.
На більшості плугів компанії Maschio Gaspardo монтують подовжені полиці, застосування яких поліпшує перевертання скиби ґрунту, зокрема глинистого, а поперечно встановлений борознорозподільник прорізає скибу горизонтально, зменшуючи при цьому тяговий опір за виконання наступних операцій.
На плугах фірми Rabe застосовують різні типи корпусів (переважно смугові), які якісно розпушують ґрунт та зменшують тяговий опір на 20 – 25%. При цьому на смугових плугах вологий ґрунт не налипає на полицю, а грудки й каміння не застряють між смугами. Конструкції корпусів передбачають застосування лемешів із наплавками з твердого сплаву, що вдвічі подовжує термін його служби та зменшує тягове зусилля внаслідок того, що немає потовщення. Долото якісно заглиблюється у ґрунт і спрацьовується рівномірно, а також не потребує перевертання. Важливою характерною особливістю такого типу корпусів є відсутність так званого хвильового ефекту, і як результат – незначне спрацювання передньої частини полиці порівняно з лемешем та долотом.
На плугах фірми Unia встановлюють також різні типи корпусів. За будь-яких умов експлуатації якісно працює корпус LONG, конструкція якого дає змогу перевертати широку скибу, зменшуючи при цьому тяговий опір, а отже, і потужність агрегатованого трактора. Ажурні смугові корпуси XL та XХL зі скребком забезпечують якісне подрібнення грудок за незначного тягового опору навіть під час роботи на глинистих або в’язких ґрунтах. Корпус зі скребком MX завдовжки 120 см, виготовлений із міцної, крупнозернистої сталі, забезпечує повне відрізання і перевертання скиби.
Сучасний ринок сільськогосподарської техніки пропонує аграріям велику кількість машин та знарядь. Не винятком у цьому є і плуги. Перед аграріями постає складне завдання вибору найефективнішого знаряддя, яке дасть змогу дотримуватися термінів і якості виконання оранки (передусім якісного кришенням скиби та якомога повнішого загортання у ґрунт рослинних решток і добрив), отримувати високі врожаї. Обираючи плуг, варто враховувати такі технологічні моменти, як ґрунтово-кліматичні та погодні умови, терміни виконання операції, агробіологічні особливості культур, під яку виконуватимуть обробіток, наявність відповідних енергетичних засобів для агрегатування зі знаряддям та економічну доцільність вибору.
