Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса

В статье представлен теоретический анализ возможной величины площади уборки
сои в зависимости от ширины захвата жатки и других параметров, а также приведены результаты наблюдений по фактическим показателям уборки сои комбайнами с шириной захвата жаток 7,5 м, 9,0
м, и 9,3 м. Установлено значительное увеличение площади уборки при применении жатки с шириной
захвата 9,3 м. Экспериментально определено влияние работы выгрузного шнека зерноуборочного
комбайна на увеличение дробления зерна сои от 0,44 до 1,12%.

В статье рассмотрены основные виды потерь сои в условиях Амурской области, зависимость урожайности от сроков уборки, а также предложены основные способы минимизации
времени непроизводительных операций при помощи систем анализа параметров, использования
средств автоматизированного мониторинга, а также реализации комплексной системы автоматизации технологических процессов.

В увеличении производства сои важная роль отводится снижению косвенных потерь от дробления, особенно при уборке и обработке урожая, так как содержание дроблёного и
микроповреждённого зерна снижает посевные и продовольственные качества сои. Чтобы выяснить,
какую величину силового воздействия можно считать допустимой для зерна сои, теоретически установлена зависимость между прочностью зерна, действующими на него усилиями и возникающими
в нем деформациями. Приведена диаграмма сжатия зерна сои и установлена разрушающая деформация, а также нагрузки, действующие на него. Зерно сои всех сортов при некотором допущении
имеет форму шара, коэффициент сферичности его изменяется от 0,931 до 0,755. Модуль упругости и
предел прочности зерна сои по сортам при влажности 6,5% изменяется от 290,71 до 132,02 кг/см2, и
с увеличением влажности уменьшается в 1,5…2 раза. Классическая теория соударения твёрдых тел
Ньютона не позволяет определить величину сил при ударе, так как эта теория ограничивается только
установлением первоначальных и конечных скоростей соударяющихся тел. Внутренние закономерности процесса удара, контактные силы, продолжительность удара, величина деформации при ударе
остаются неизученными. Полученные зависимости силы удара зерна и рабочих органов молотильных и транспортирующих устройств зависят от модуля упругости зерна и рабочего органа, скорости
взаимодействия, массы зерна и кривизны поверхности в зоне контакта и позволяют определять критическую силу удара, разрушающую зерно сои при силовом контакте. Зная разрушающую нагрузку
для зерна сои можно не допускать разрушающие режимы работы рабочих органов молотильных и
транспортирующих устройств комбайна. На основе достоверно полученного уравнения регрессии
построена поверхность откликов, определяющих силу воздействия рабочих органов молотильного
барабана в функции от изменяющейся скорости (от 8.0 до 20 м/с) и массы зерна (от 15 до 35 г), которая на сорте Сентябринка возрастает до 10 Н.

Проведённый анализ качества семян сои, высеваемых товаропроизводителями Амурской области, показал, что в среднем за 40 лет только 80 % соевых полей засевается кондиционными семенами. Доказано, что, чем выше качество семян, тем выше урожайность сои. Основной проблемой техники, используемой при уборке и подработке семян, является высокая степень механического повреждения зерна. Причём при уборке сои величина дробления и микроповреждения бункерного зерна меньше, чем репродукционных семян, прошедших подработку и подготовку к посеву. Послеуборочная подработка репродукционных семян сои сорта Алёна приводит к увеличению в 1,7 раза дробления по сравнению с величиной дробления при комбайновой уборке. Высокий уровень механического повреждения (9,1…9,6 %) отмечается и у других сортов. Анализ агротехнической оценки работы уборочных агрегатов показал, что чистота бункерного зерна сои находится на достаточно высоком уровне – 98,0…99,0 %. Основными показателями некондиционных семян сои являются отход основной культуры и пониженная всхожесть из-за значительного дробления и микроповреждения. Микроповрежденные семена по сравнению с целыми имеют пониженную энергию прорастания и лабораторную всхожесть. Повреждённые семена сои сортов Сентябринка и Нега, с трещинами в области семядолей и зародыша, снижали полевую всхожесть в три раза по сравнению с целыми семенами, а с отбитой частью зерна и повреждённой оболочкой в области зародыша и семядолей ещё ниже. Всхожесть их была 26,8 и 27,8 %, соответственно. Целые семена сои, без повреждений, перечисленных сортов, имеют энергию прорастания 95 и 94 %, лабораторную всхожесть 97 и 96 % и высокую полевую всхожесть – 96,0…96,4 %. Модернизация комбайна двухфазного обмолота с двухпоточной очисткой на основе обеспечения соответствующим комплектом опций (конструктивно технологических адаптеров) позволит без подработки получать качественные семена и сокращать косвенные потери.

Уборка является важной и энергоёмкой операцией в сельскохозяйственном производстве. В настоящее время совершенствование уборочного процесса связано с развитием систем точного позиционирования, компьютерных систем, повышением надёжности узлов и агрегатов. Важной проблемой уборки сои является снижение энергоёмкости, решение которой возможно при апробации и внедрении метода очёса растений на корню. В данной работе исследованы геометрические параметры гребёнки очёсывающего барабана для уборки сои, теоретически обоснованы конструктивные размеры гребёнки очёсывающего барабана. Анализируя представленные результаты, выяснено, что максимально возможный угол установки очёсывающих гребёнок относительно радиуса барабана составляет 50°. При этом длина зуба гребёнки не должна превышать 200 мм. При исследовании процесса уборки методом очёса на корню растений сои минимум потерь зерна этой культуры (7,9 %) было отмечено при использовании угловой скорости вращения очёсывающего барабана 350 об./мин и скорости движения агрегата 11 км/ч.

Статья посвящена вопросу о точности наземных валидационных измерений влажности почвы при использовании измерительного устройства SKZ-DM 3001. Определено, что калибровочная функция этого прибора имеет экстремум, что обусловливает наличие оптимальной величины результата измерения при проведении многоточечных измерений, где результирующее влагосодержание может достигнуть максимума года. Определены точностные показатели в указанном экстремальном режиме, появляющаяся при этом погрешность обозначена как погрешность перекалибровки. Аналогичным образом также рассмотрен экстремальный режим, в котором определена оптимальная функция зависимости отсчётов от порядкового номера измерений при некотором вводимом ограничительном условии.

Значительным резервом наращивания производства сои является повышение качества её уборки в условиях Амурской области (площади посевов составили от 861,6 тыс. га в 2022 году до 886,1 тыс. га в 2023 году. Климатические особенности Амурской области в период уборки сои (октябрь) характеризуются малым выпадением осадков и низкой относительной влажностью воздуха, что способствует высыханию растений сои. В этих условиях бобы и соевое зерно теряют прочность и, попадая под воздействие несовершенных рабочих органов жатки, наклонной камеры, молотильно-сепарирующего устройства (МСУ) зерноуборочного комбайна, легко разрушаются, и зерно при этом дробится, приводя к существенным потерям урожая. Причём потери урожая от воздействия жатки достигают 10 %, или в натуральном выражении 0,20…0,25 т/га, а дробление сои МСУ комбайна 15 %. Содержание большого количества дроблённого зерна сои приводит к снижению его товарности, которая не превышает 60…80 %. Из-за этого сельхозтоваропроизводители Амурской области при продаже сои на переработку ежегодно теряют сотни тысяч рублей. В процессе послеуборочной подработки, при снижении температуры воздуха до 0 ºС невозможно получить качественные семена сои. При двухфазном обмолоте наиболее интенсивно зерно данной культуры вымолачивается и сепарируется в зоне первого молотильного барабана комбайна. В зависимости от технологических регулировок и подачи в молотилку сепарируется до 70 % наиболее полновесного и менее повреждённого зерна сои. Преимущества, полученные двухфазным обмолотом, при раздельном сборе наиболее вызревшего полновесного и менее повреждённого зерна сои, выделенного из зоны первого молотильного барабана и очищенного на первой половине решётного стана комбайна, позволяют раздельно получать качественные семена, которые собирают в отдельном бункере непосредственно при комбайновой уборке сои.

Уборку семенных посевов сои производят однобарабанными зерноуборочными комбайнами, работающими на больших скоростях воздействия при обмолоте и допускающими высокие потери из-за дробления зерна (12,5…15 %). Для получения семян бункерное зерно дополнительно проходит стадию очистки на зерноочистительном комплексе, где также дополнительно повреждается при перемещениях от силового воздействия транспортирующих устройств и не полностью отсортировывается от дроблённых и микроповреждённых семян.
Перспективным направлением увеличения продуктивности сои наряду с другими приёмами, является разработка технологии получения качественных кондиционных семян сои, которые получают в комбайнах двухфазного обмолота в процессе уборки урожая. Разработаны технологические и конструкторские решения, позволяющие разделять обмолоченное зерно по качеству на две фракции (семенная и товарная). Для доведения семенной фракции до кондиционного уровня по чистоте проводятся исследования процесса очистки мелкого вороха, поступающего после обмолота первым молотильным барабаном на жалюзийные решёта с разной длиной лепестков жалюзи. Выявляются наиболее эффективные формы жалюзи и определяются параметры дополнительной транспортной доски над первой половиной верхнего решета при подаче мелкого вороха от второго молотильного барабана на вторую часть решётного стана комбайна. Разделяя скатную доску на две части и предотвращая смешивание просепарированного зерна, вымолоченного первым и домолоченного вторым молотильным барабанами на жестких режимах, раздельно получают в бункере комбайна свыше 60 % качественных семян сои первой фракции, выделяемых при обмолоте и сепарации от первого молотильного барабана. Семенная фракция с высокой массой 1000 семян обладает чистотой на уровне требований посевных качеств репродукционных для семенных целей, с низкой величиной дробления и микроповреждения и повышенной продуктивностью. Вторая фракция семян, выделяемая, после домолота вторым молотильным барабаном, очистки соломотрясом и после домолачивающего устройства предотвращает потери зерна и является товарной фракцией.

В статье рассмотрено применение перспективного сельскохозяйственного орудия – фронтального прокалывателя-щелереза – на полевых работах в составе комбинированного машинно-тракторного агрегата. Цель исследования – проведение полевых испытаний экспериментального комбинированного машинно-тракторного агрегата и получение доказательных материалов, подтверждающих эффективность предложенного технического решения. Определены зависимости состояния почвы от глубины прокалывания почвенного слоя после прохода экспериментального и серийного энергетического средства по полю. Приведены данные по изменению твердости по глубине прокалывания, как одному из критериев оценки уровня техногенного воздействия ходовых систем энергетического средства в составе МТА на почвенный слой.

В лабораторных условиях проведены исследования на экспериментальной установке, имитирующей работу воздушно-решётной очистки соезерноуборочного комбайна, осуществляющего раздельный сбор первой и второй фракций, получаемых от первого и второго молотильных барабанов. Целью исследования было изучение характера изменения скорости воздушного потока по площади верхнего решёта при различных углах наклона планок жалюзи, угла наклона направителя воздушного потока, дополнительно установленного в диффузоре вентилятора соезерноуборочного комбайна, а также частоты вращения вентилятора. В рамках работы представлены результаты лабораторных опытов, направленных на изучение изменения скорости воздушного потока по длине первой и второй половин верхнего экспериментального решёта, оснащенного рельефными лепестками длиной 70 мм. Исследование проводилось с учётом различных углов раствора планок жалюзи и угла наклона, дополнительно установленного в диффузоре вентилятора, направляющего воздушный поток. Предварительные результаты показывают, что для успешной сепарации и достижения достаточной чистоты фракций рекомендуется устанавливать направитель воздушного потока на угол от 5 до 7 градусов вверх от исходного положения (0°), в то время как угол раствора планок жалюзи верхнего решёта следует установить в диапазоне от 22 до 27 градусов.

Цель исследования заключалась в оценке качественных показателей зерна сои в зависимости от режимов обмолота, применяемых первым барабаном, подачи и влажности зерна, а также их влияния на повреждение и выход повреждённых семян в зоне промежуточного битера и второго барабана. Определено, что дробление зерна сои при обмолоте на комбайнах с двухфазным обмолотом в различных зонах МСУ происходит неравномерно, при этом наибольшее повреждение наносит именно первый барабан. Исследования показали, что для увеличения производства сои важнейшее значение имеет качество семян, которое можно улучшить, снизив уровень дробления и микроповреждения зерна в процессе уборки. Агротехническая оценка качества зерна в бункере новых эффективных комбайнов выявила повышенное содержание сорной примеси (до 4,8 %), а также уровень дробления и микроповреждения, достигающий 9,1 %. Эти результаты подчёркивают необходимость проведения послеуборочной обработки для обеспечения получения качественных семян. Установлено, что на участке первого барабана сепарируется до 70 % обмолоченного зерна сои с минимальным уровнем дробления, который составляет 2,2…2,7 %. Это позволяет выделить качественные семена. Также было проанализировано значительное увеличение механического повреждения зерна при двухфазном обмолоте сои, что связано с высокой окружной скоростью бичей первого барабана, превышающей 14,0 м/с, низкой подачей в молотилку (менее 3 кг/с) и низкой влажностью зерна, доходящей до 9 %. Выявлены важные параметры, влияющие на качественные характеристики процесса обмолота, а также оценены действия нескольких факторов, влияющих на него. На основе технических характеристик новых моделей комбайнов была проанализирована скорость воздействия бичей барабанов и предложено использовать эти комбайны для уборки репродукционных семян, которые меньше вредят зерну сои.

Существующие методы оценки эффективности устройств, применяемых для измельчения и разбрасывания соломы при уборке сои, не всегда могут быть признаны адекватными. В связи с этим предлагается усовершенствовать методику отбора проб измельчённой соевой соломы путём использования специального полуавтоматического устройства, разработанного специально для этой цели. Основной задачей проведённых исследований стало создание нового технического устройства, способного одновременно и эффективно осуществлять достоверный отбор проб измельчённой соевой соломы в процессе уборки. Кроме того, исследование сосредоточено на определении направлений для дальнейшего совершенствования этих устройств с целью повышения их функциональности и точности анализа образцов. В основе методического подхода лежат принципы достаточной точности отбора проб измельчённой соломы при уборке, доступности, простоты и минимальной трудоёмкости метода. В работе также представлена схема использования устройства для отбора проб половы и измельчённой соломы. Особое внимание уделено разработанной методике применения автоматически выкладываемых на поле рамок, которая обеспечивает высокую достоверность, оперативность и снижение трудоёмкости при проведении качественной оценки измельчения соевой соломы.