Віктор Погорілий, заступник директора, Леонід Шустік, канд. техн. наук, зав. відділом, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого (Україна)
Одним із суттєвих факторів впливу на кінцеву врожайність сільськогосподарських культур є виконання технологічних операцій у чітко визначені агротехнічні терміни. Їх недотримання може привести до значних втрат вирощеної продукції, а отже, й до зменшення прибутків і навіть до збитків.
Особливо гостро фактор продуктивності машинних агрегатів є відчутним у агрохолдингах, де одним агрегатом за світловий день можуть обробляти 50 – 100 га, а за роботи у дві або три зміни – декілька сотень гектарів.
Надзвичайно актуальним є застосування високопродуктивних машин за мінімальних технологій обробітку ґрунту, позаяк це пов’язано із втратою вологи та оптимумом стиглості ґрунту.
Один зі шляхів підвищення продуктивності машинних агрегатів є збільшення ширини захвату робочих машин, що безпосередньо залежить від використання потужних енергонасичених тракторів.
Дотримання агростроків прямо пов’язане з продуктивністю агрегатів. Якщо порівняти продуктивність вітчизняної та зарубіжної техніки, то перевага буде на боці іноземних машин. Крім того, зарубіжна техніка працює з меншими витратами праці й пального, але вона дорожча за ціною.
Компромісом між ціною агрегатів та їхньою продуктивністю є підбір комбінацій вітчизняних і імпортних машин, що призводить до прискорення виконання послідовних технологічних операцій у жорстко регламентовані агротехнічні терміни й завершення технологічного процесу виробництва сільгоспкультур.
Упродовж останніх років в Україні спостерігається тенденція до відчутного зменшення енергооснащеності аграрних підприємств. Однією з причин виникнення такої ситуації є низька купівельна спроможність сільгоспвиробників. Зменшення технічного оснащення сільгосппідприємств спричинює зростання навантаження на техніку, зокрема на енергетичні засоби.
Проведений аналіз використання техніки свідчить, що навантаження на основні машини у сільськогосподарських підприємствах України протягом останніх років збільшилося вдвічі порівняно з 1990 роком. Для зменшення навантаження до оптимального, за підрахунками науковців, господарствам України потрібно близько 5–7 тис. надпотужних тракторів (із потужністю двигунів понад 450 к.с.).
Для перевірки ефективного використання широкозахватної вітчизняної техніки в агрегаті з потужним імпортним енергозасобом, влітку цього року в УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого проходив експлуатаційні випробування агрегат, до складу якого входив трактор Xerion 5000 TRAC німецької компанії Claas та глибокорозпушувач ГР-5,4 вітчизняного виробництва. Випробування проводили спільно з Приватною науково-дослідною та комерційно-консультативною фірмою «Конкорд ГЕЙ» та ТОВ НВП «Білоцерків МАЗ». Фірма «Конкорд ГЕЙ» спеціалізується на постачанні в Україну кращих світових брендів тракторів, комбайнів та сільськогосподарських машин й обладнання. ТОВ НВП «Білоцерків МАЗ» виготовляє різноманітну сільськогосподарську техніку.
Особливості будови ГР-5,4
Глибокорозпушувач ГР-5,4 є однією з високопродуктивних причіпних машин, представлених в одній типорозмірній лінійці з ГР-4,5 та ГР-6,3. Машина призначена для обробітку ущільнених ґрунтів різного механічного складу для безполицевого розпушування і поліпшення водно-повітряного режиму ґрунту та запобігання розвитку ерозії.
Основу глибокорозпушувача становить трисекційна рама (одна центральна та дві бокові секції), два підрамники, на яких у певному порядку розташовані 12 ґрунторозпушувальних лап та два котки. Спереду до центральної рами прикріплена сниця з приєднувальним пристроєм, положення якої відносно центральної рами регулюється за допомогою гідроциліндра та набору кліпс. Позаду центральної рами розташований колісний хід з двома гідроциліндрами керування. На підрамниках закріплено по двоє коліс з механізмом регулювання їхнього положення у вертикальній площині та голчасті котки тандемної системи кріплення.
Ґрунторозпушувальні лапи мають асиметричну форму. Вони обладнані протиерозійними накладками та міцним розвиненим долотом. Для кращого розпушувального ефекту лапи розміщені у два ряди.
Котки виготовлені у формі двох пасивних роторів, які синхронно працюють у вигляді труб з горизонтальною віссю обертання, оснащені дугоподібними зубцями завдовжки близько 150 мм.
Під час руху агрегату полем ґрунторозпушувальні лапи заглиблюються на встановлену глибину, і одночасно підіймають ґрунт та зсувають його, створюючи розгалужену мережу тріщин для накопичення повітря й вологи. Наявність двох розвернутих один відносно другого рядів ґрунторозпушувальних лап шляхом поєднання право- та лівостороннього напрямків дії векторів сил сприяє інтенсивному кришенню і забезпечує якісний обробіток ґрунту.
Робота голчастих котків полягає в їхній синхронній дії. Перший, завдяки більшому гострому куту входження зубців у ґрунт, сприяє активному подрібненню великих скиб, інтенсивному кришінню, розпушенню поверхневого шару, розриванню дернини. Другий забезпечує кондиційну підготовку ґрунту, оскільки його зубці мають більш пологий кут входження в ґрунт. Синхронне обертання котків та шахове розташування зубців одного котка відносно зубців іншого забезпечує самоочищення міжзубцевого простору. Загалом, тандемно-голчастий коток забезпечує, залежно від фону, необхідну якість обробітку поверхневого шару ґрунту, потрібну повітро- і водопроникність та перерозподіл рослинних решток.
Енергозасіб для агрегатування
Агрегатування глибокорозпушувача проводили трактором Claas Xerion 5000 TRAC, виготовленим у 2013 р. та оснащеного двигуном Caterpillar C13 NLGK 22140 номінальною потужністю 467 к.с. Трактор мав діапазон зміни робочих швидкостей руху від 0 до 30 км/год. На тракторі встановлені шини Trelloborg 900/60R42, робочий тиск у яких становив 0,13 МПа. Для ліпшого зчеплення рушіїв із ґрунтом додатково застосовували вантаж спереду (2600 кг) та позаду (800 кг) трактора.
Умови роботи
Для проведення експлуатаційного тесту передбачалося дослідження роботи агрегату на двох різних фонах озимої пшениці (лущена стерня і стерня) та на різних глибинах – малій (до 25 см), середній (25 – 30 см) та глибокій (40 см і більше). Вологість ґрунту у різних шарах змінювалася від 14,4 до 22,8%. Мінімальне та максимальне значення твердості ґрунту становило 0,81 МПа та 2,04 МПа, відповідно. У таблиці 1 наведені основні умови проведення тесту.
Умовою експлуатаційного тесту передбачалось також дослідження роботи агрегату на різних швидкостях, які змінювалися у діапазоні від 6 до 12 км/год. Водночас контролювали витрату пального та буксування. Згідно з налаштуваннями потужність трактора становила близько 75% її верхнього граничного значення.
Тестування
Випробування цього глибокорозпушувача проводили у лабораторно-польових умовах на двох різних фонах озимої пшениці – злущеній стерні та стерні.
Змінними чинниками виступали глибина обробітку ґрунту та швидкість руху. Контрольованими чинниками були глибина обробітку ґрунту за шириною захвату, вміст рослинних решток на поверхні ґрунту та повнота їхнього загортання, швидкість, витрата пального, буксування, якість кришення. У таблиці 2 наведені досягнуті значення контрольованих чинників.
Результати випробувань показали, що на злущеному фоні за середньої глибини із шириною захвату в межах 27–39 см на швидкостях 5,9–12,1 км/год він забезпечує рекомендовану (не менше 80%) фракцію часток до 50 мм. Зі збільшенням швидкості її кількісний склад підвищується до 92,5%. Водночас формується прийнятна нерівномірність дна борозни за шириною захвату з варіацією 23,8–28,7%.
Споживання пального на цих режимах роботи варіює від 10 до 16,2 л/га. В середньому питоме споживання пального на кожен кубічний метр обробленого шару становить 190 г/м3. Залежність витрати пального трактором Xerion 5000 TRAC від глибини обробітку та швидкості руху наведена у таблиці 3.
На незлущеній стерні за глибини обробітку ґрунту 41,7 см за кращого, ніж під час роботи на спушеному шарі, зчеплення коліс з ґрунтом, за високого (740 г/м2) вмісту рослинних решток порівняно з рекомендованим допустимим (500 г/м2), пального витрачається від 14 до 17,1 л/га. У цих умовах в середньому питоме споживання пального на кожен кубічний метр обробленого шару є меншим порівняно з обробітком злущеного поля і становить 150–183 /м3, тож економія сягає близько 15%.
Високою є надійність глибокорозпушувача. Про це свідчить той факт, що за період випробувань було зафіксовано лише одну відмову. Після напрацювання 7 га заклинив підшипник тандемного котка. Причиною відмови було напресування довгих стебел соломи у зазор між ущільненням підшипника і валом котка, що вказує на потребу доопрацювання цього вузла для унеможливлення потрапляння сторонніх включень.
Крім того, необхідним також є доопрацювання глибокорозпушувача у частині виглиблення, оскільки пальці, які фіксують глибину не входять в отвори нижнього рівня регулювань. Наявність двох широких кліпс не забезпечує регулювання глибини понад 40 см. Варто ввести використання декількох (6–7 позицій) вузьких кліпс для поступового дискретного заглиблення лап понад 40 см та провести виробничу перевірку ефективності пропозицій.
Результати тестування засвідчують, що глибокорозпушувач ГР-5,4 є технологічно затребуваною ресурсозберігальною машиною, потребує близько 30 к.с. потужності на кожну лапу, а за їх кількості 12 шт. це можливо забезпечити лише енергонасиченими тракторами з потужністю 360 к.с. і вище. Глибокорозпушувач добре адаптовано до імпортних зразків енергозасобів, зокрема Claas Xerion 5000, причому стабільно виконує технологічний процес по злущеній і стоячій стерні з прийнятними параметрами якості виконання технологічного процесу та витрат пального, буксування. В агрегаті з цим трактором він є маневреним під час обробітку поворотних смуг та під час транспортування дорогами загального призначення.
Виробництво цієї вітчизняної машини в Україні є важливим інноваційним напрямом розвитку ресурсозберігальних технологій і сприяє імпортозаміщенню аналогів. Водночас виявлені відмови за незначних об’ємів наробітку потребують доопрацювання конструкції для поліпшення технологічних налаштувань та підвищення надійності.
Висновки
За результатами випробувань можна зробити висновок, що глибокорозпушувач можна легко агрегатувати, для чого він оснащений опорним пристроєм, оперативно переводити з транспортного в робоче положення, він стабільно виконує процес заглиблення та основну функцію – глибоке розпушування ґрунту лапами, руйнує грудки поверхневого шару і здійснює його мульчування тандемним шпоровим котком.
Результати проведеного експлуатаційного тесту показують, що агрегат Xerion 5000 + ГР-5,4 стабільно виконують технологічний процес у діапазоні глибини обробітку 26,9 – 41,7 см на обох фонах озимої пшениці – лущеній стерні та стерні, з прийнятною повнотою загортання рослинних решток у межах 73 – 100%.
Аналогічні агрегати можна ефективно застосовувати у великих господарствах, загальна площа земельних угідь яких становить 8 – 10 тис. га, тому що за умови двозмінної роботи протягом доби агрегат забезпечує виробіток до 100 га.
