Розвиток вітчизняної бурякозбиральної техніки з урахуванням зарубіжного досвіду

Нині в Україні створено комплекси 6-рядних самохідних машин для роздільного збирання цукрових буряків БМ-6Б, МБП-6, КС-6Б, КС-6В, КБ-6, РКМ-6 (0,1–0,6), МКК-6 (0,2–0,7), буряконавантажувач СПС-4,2Б та розроблено і виготовлено причіпні 4- та 6-рядні машини на ВАТ “Тернопільський комбайновий завод”, які агрегатуються з орнопросапними тракторами ХТЗ-120/121, ХТЗ-161/163 Харківського тракторного заводу.
Використовуються енергетичні та матеріальні ресурси, закладені в конструкцію самохідних машин такого типу, практично протягом року не більше 240 год (одного місяця). Ці машини складні в регулюванні робочих органів і освоєнні у виробництві, що призвело до зниження якості збирання, збільшення неповернених втрат урожаю і пошкодження коренеплодів утричі—вчетверо порівняно з нормативами вихідних вимог, недобору врожаю, зниження технологічних якостей сировини за тривалого заводського зберігання і втрат цукру під час переробки, збільшення питомих і приведених витрат на 20–30%.

Крім того, за технологією роздільного збирання гички та коренеплодів цими машинами, для забезпечення безперервного процесу збирання потрібна значна кількість транспортних засобів, що рухаються побіля агрегатів по зібраному полю на малій швидкості (потоковий спосіб), це призводить до перевитрат палива і спрацювання техніки, переущільнення грунту. Цей недолік особливо відчувається з огляду на зміни, що виникли в агропромисловому комплексі України за наявного дефіциту палива та матеріально-технічних ресурсів зі збільшенням їх вартості. Отже, розробка вітчизняних ресурсозберігаючих технологій збирання цукрових буряків передбачала створення як бурякозбирального комбайна “Збруч” з удосконаленими викопувальними та сепарувальними робочими органами, поліпшеною конструкцією ходової системи та бункером коренеплодів 8 м3, так і комплексу менш металомістких, маловартісних, простих у регулюванні та надійних у роботі бурякозбиральних машин (напівначіпних за блочно-модульним принципом) із робочими органами, що забезпечують мінімальні втрати та пошкодження коренеплодів, до тракторів тягового класу 1,4; 2,0 (типу МТЗ-80, ЮМЗ-80, Т-70С) і 3 (типу ХТЗ-120/121, ХТЗ-161/163). Останнім часом ці машини трифазного способу збирання виготовлено на ВАТ “Борекс” із лемішно-коливальними копачами, а на “Уманьферммаш” застосовували пасивний сферичний диск, який встановлюють під кутом до напрямку руху залежно від умов збирання і робочої швидкості в поєднанні з пасивною лижею.
В Європі розвиток бурякозбиральної техніки знаменується створенням шістнадцяти типів потужних і надпотужних високопродуктивних самохідних 6-, навіть 9-рядних (для сівби 18-рядними сівалками) бурякозбиральних комбайнів 13-ма фірмами-виробниками в шести країнах, які дедалі більше домінують на ринку та у виробництві (табл. 1).
Із 16 бурякозбиральних машин іноземного виробництва в порівняльних випробуваннях щодо якості роботи брали участь системи: КRВ2 — 2 шт.; КRВЗ — 2 шт.; КRВ6 — 10 шт.; КRВ6+LВ — 2 шт. упродовж трьох років (1992; 1996; 2000) у Зелігенштадті, Німеччина, за участю всіх європейських виробників збиральних машин (табл. 2). У період випробування перевіряли навантаження на осі під час використання машин, відповідність правилам дорожнього руху, математичні розрахунки щодо розмірів визначали технічними вимірюваннями.
Конструкції іноземних самохідних бурякозбиральних машин розвивалися у напрямі підвищення потужності двигунів від 260 до 380 к.с. і переходом із 2- на 3-вісну ходову систему. Ці бурякокомбайни з місткістю бункера 15–25–40 м3 комплектуються агрофільними шинами та розсереджуються їх розміщенням, щоб забезпечити рівномірне ущільнення грунту.
Найпотужніші збиральні комбайни створили фірми Ropa tiger (374 кВт) із роторними активізаторами та пальчасто-роликовими доочисниками, Matrot М 2001 (363 кВт), Kleine SF 40 (353 кВт), Німеччина, Barigelli (325 кВт), Італія, ТІМ SR 2500 (260 кВт), Данія, Gilles, Бельгія, тощо.
Випробування зазначених вище систем бурякозбиральної техніки проводили в діапазоні наявної вологи від 24,1 до 28,3%, що свідчить про надважкі умови роботи машин. Швидкість переміщення збиральних машин згідно із стандартом Міжнародного інституту цукрових буряків становила від 4,5 до 7 км/год, але в конкретних умовах збирання цукрових буряків у цьому діапазоні використовувалися швидкості, за яких одержували найчистіші коренеплоди. Тому системи зі збирання цукрових буряків КRВ2 працювали на швидкості — 5,5 км/год, КRВ3 — 5,3, КRВ6 — 5,4, за двофазного способу збирання система КR+LB — 5,2, а за навантаження в бункер — 5,8–6,3 км/год.
Задля найменшого ущільнення грунту на збирання коренеплодів було встановлено оптимальну швидкість переміщення коренезбиральних машин, визначено пропускну здатність машин (т/год) в основний період збирання коренеплодів та їх справжню забрудненість. Для систем KRB2 забрудненість становила 13%, для KRB3 — 9,4% і для KRB6 — 10%, а для двофазного способу KR+LB — 13,7%. До того ж, зазначимо, що всі 6-рядні коренезбиральні машини та Stoll V2002 були обладнані лемішними копачами, а всі інші машини — підкопувальними дисками. Регулювання машин проводили лише для поліпшення якості. Пошкодження враховували тільки на поверхні коренеплодів без зрізу головок як неминучі. Середні значення становили у системі КRB2 — 200 см2/100 коренеплодів, у КRB3 — 348 см2/100 кореплодів і у КRB6 — 225 см2/100 коренеплодів.
Втрати маси коренеплодів, невикопаних з грунту, та на поверхні поля в усіх однофазних бурякозбиральних машинах становили в межах 0,1–0,5%, а у двох машин вони сягнули 0,9–1,1% через неправильне регулювання.
Пошкоджена маса коренеплодів (“бой”) за системами машин для викопування коренеплодів становила пересічно 2,5%.
Виходячи з якості обрізування головок коренеплодів, варто було б кількість надто низько обрізаних коренеплодів зменшити, а збільшити процент надто високо обрізаних.
Ця ситуація пов’язана із зміною системи збирання, яка передбачає закладання і зберігання коренеплодів у кагатах край поля протягом тижня (6–8 днів), а потім для їх навантаження в магістральний транспорт використовують очищувач-навантажувач із спіральними барабанами, завдяки яким рештки листя, гички та кореневища буряків відокремлюються і залишаються на полі, а очищені коренеплоди доставляють на цукровий завод.
Тому оцінюють здебільшого якість обрізування головок коренеплодів за величиною відсотка нормально обрізаних та надто високо обрізаних коренеплодів. Для оцінки врожайності коренеплодів найдоцільніше ці два показники розглядати в сумі, тому що вони є визначальними для оцінки якості роботи бурякозбиральних машин усіх систем.
У сумі середні значення цих показників для системи КRB2 становлять 84,3%, для КRB3 — 88,3, для КRB6 — 82,8 і для двофазного способу КRB+LB — 86,9 і найкращі значення — понад 90%. Якщо простежити за навантаженням на осі цих бурякозбиральних машин, то воно з початку випробування (1996 рік) не змінилося і за піднятих у транспортне положення агрегатів для гичкозрізування і викопування залишається в межах 12 т. За повного бункера навантаження на осі у КRB6 і LB становить до 20 т.
На системах КRB6 встановлюють високооб’ємні шини та мінімальної величини шини 710/70R34 або 800/65R32. Під час обладнання високооб’ємними шинами потрібне міжряддя завширшки 50 см, водночас ширина машини збільшується до 3 м, а тому потрібне спеціальне рішення для її використання. Практично нині ці машини використовують на шинах мінімальної величини, забезпечуючи висоту перевантаження коренеплодів у магістральний транспорт.
Зазначений вище аналіз свідчить, що всі системи для збирання цукрових буряків досягли високого рівня технологічного розвитку і відповідають високим вимогам стандарту щодо якості Міжнародного інституту цукрових буряків за правильного їх налагодження в роботі (табл. 3).
Так, якість обрізування головок коренеплодів становить понад 80% і навіть сягає 90%.
Втрати маси коренеплодів у землі при викопуванні становлять лише 0,6%.
За важких умов викопування ступінь забрудненості коренеплодів землею сягає 7,7%, а пересічно по всіх машинах — 10%.
Високооб’ємні шини забезпечують мале ущільнення грунту.
Комп’ютери та поліпшені термінали значно полегшують контроль за технологічними процесами та краще управляють бурякокомбайнами.
Усвідомивши зазначений вище аналіз і напрацювання в розробці зазначених 6-рядних машин, європейський виробник збиральних машин — фірма JPS, Франція, — вперше розробляє 12-рядну двофазну бурякозбиральну машину, яка складається з 12-рядних гичко- і коренезбиральних модулів, начеплених на трактор. Гичкозбиральний агрегат навішується на передню начіпку трактора, а на задній агрегатується напівнавісний 12-рядний коренезбирач-валкоутворювач.
Збирання цукрових буряків 12-рядним гичкозрізувально-викопувальним агрегатом швидко утвердилося у Франції, а демонстрація цієї техніки допомогла зробити важливі висновки. З часом двофазна система збирання була репрезентована вже двома 12-рядними гичкозрізувально-викопувальними агрегатами фірми JPS та однією 8-рядною машиною фірми Gilles. Фірми Moreau і Vervaet розробили та виготовили 9-рядні бурякозбиральні комбайни.
У збільшенні робочої ширини захвата творці їх бачили не тільки переваги в збільшенні продуктивності, а ще більшою мірою в тому, що завдяки їм можна уникнути ущільнення грунту. Збільшення ширини захвата давало можливість застосовувати шини з великими опорними поверхнями, які щадять грунт. Крім того, зменшувалася кількість проходів по полю під час збирання цукрових буряків.
Обидві 12-рядні збиральні машини фірми JPS, а також самохідний навантажувач із бункером місткістю 75 м3 вражали радше гігантськими розмірами, а не якістю роботи, особливо щодо обрізування головок коренеплодів. Запропоновано цікаве технічне рішення: встановлювати ножі-гичкообрізувачі з допомогою пневматичних піднімальних циліндрів, але й вони не могли змінити незадовільну якість обрізування гички.
Бельгійська фірма Gilles запропонувала двофазний спосіб збирання 8-рядними гичко- та коренезбиральними машинами, які агрегатуються з трактором на передній і задній начіпках, а з допомогою гідравлічної системи складаються для зручності транспортування дорогою. Викопувач-валкоукладач обладнується трьома решітчастими очищувальними турбінами. Велика ширина захвата має особливі переваги за двофазного способу збирання, оскільки той, що йде ззаду, самохідний навантажувач із бункером можна обладнувати широкими шинами, які щадять грунт.
У Франції фірма “Моreau” для створення 9-рядних машин використала відомий гичкообрізувач-викопувач-навантажувач Lectra. Зрізувальний пристрій, дообрізувач головок коренеплодів та викопувач розширені на 3 рядки. Додатково було подовжено несучу раму і доповнено трьома турбінами. Ця машина єдина, яка обладнується дисковими лемешами. На інших машинах використовували підкопувальні лемеші з паралельним або фазоперемінним приводом.
Надзвичайною новиною є 9-рядний викопувач (БИТ Інтер-”ковтач буряків”) нідерландської фірми Vervaet. Машина сконструйована як гичкообрізувач-викопувач-бункер на тривісному шасі, тобто передня вісь є тандемною, а як задню використовують вузьку керовану вісь, аналогічно тому, як це відбувається у шасі Big six — “велика шістка” — фірми Agrifac. “Родзинкою” машини фірми Vervaet є те, що передня вісь тандемної осі може з місця водія переводитися з транспортного положення на польове використання, змінюючись на ширину 4,4 м гідравлічним способом. Завдяки цьому викопувач зі своїми трьома різними значеннями ширини колії сягає повної ширини захвата (4,5 м) за один прохід. Бункер місткістю 35 м3 відповідає за розмірами ширині захвата 9 рядків.
Конструктори фірми Herriau, щоб досягти якнайменшого ущільнення грунту, обладнали ходову частину своєї машини стрічкою, яка встановлюється спарено на обидва боки. Недоліком цього шасі є те, що за вологих умов викопування багато землі захоплюється та утримується між спареними стрічками, машина використовується тільки за малого кліренсу.
Як очищувальний агрегат здебільшого застосовують спіральні барабани та решітчасті турбіни, які є стандартними.
Французькі конструктори також намагаються зменшити частку ущільненого грунту під час збирання. Тому в різних конструкціях машин можна бачити розробки: з підбирачами спіральним барабаном під час підбирання буряків або очищення від грунту на місці решітчастими турбінами. Цікавою конструкцією є мішалка для вилучення землі, яка повертає потік коренеплодів на решітчасті турбіни та забезпечує найкраще відокремлення грунту.
Отже, під час розробки вітчизняної конкурентоспроможної широкозахватної бурякозбиральної техніки на базі машин КСБ-6 “Збруч”, КБ-6, РКМ-6 з удосконаленими викопувальними та сепарувальними робочими органами, поліпшеною конструкцією ходової частини доцільно використати досвід іноземних фірм. Зважаючи на те, що збирання цукрових буряків є найбільш трудо- і енергомістким процесом, наукові роботи в Інституті цукрових буряків з участю фахівців Тернопільського і Дніпропетровського комбайнових заводів були спрямовані на розробку викопувальних робочих органів, які забезпечують високу якість збирання коренеплодів, вирощуваних у різних грунтово-кліматичних умовах України.
І як результат, останнім часом вивчали економічний альтернативний і менш капіталомісткий напрям розвитку вітчизняних бурякозбиральних машин — відпрацювання конструктивно-технологічних схем 6- та 12-рядних машин, у яких передбачено механізми для укладання цукрових буряків із 30 і 36 рядків в один валок, щоб зняти з поля технологічний транспорт, істотно зменшити фізичну забрудненість вороху коренеплодів, а отже, більшою мірою щадити грунт від збільшення його щільності.
Доцільність цього напряму утверджується як створенням простих широкозахватних маловартісних машин із змінними викопувальними робочими органами, так і можливістю використання енергетичних засобів — тракторів ХТЗ-120/121 і ХТЗ-161/163 на всіх сезонних роботах упродовж року.
З огляду на закриття значної частини цукрових заводів і збільшення кількості віддалених від заводів господарств із вирощування цукрових буряків особливої значущості набуває технологія укладання цукрових буряків із 30 або 36 рядків в один валок і дальше зберігання коренеплодів у польових кагатах та централізоване їх вивезення. Для цього доцільно створити на базі наявних вітчизняних розробок (ІЦБ УААН) та зарубіжного досвіду фірми JPS (самохідний навантажувальний бункер місткістю до 75 м3) найбільш технологічно і економічно вигідний комплекс для двофазної технології — причіпні або самохідні бункерні підбирачі-очищувачі-навантажувачі як із валків, так і з кагатів, щоб істотно зменшити фізичне забруднення (практично вдвічі) і гостроту піку транспортних робіт восени (вересень—жовтень).
Реалізація викладеної концепції розвитку вітчизняної бурякозбиральної техніки з урахуванням досвіду розробок іноземних фірм забезпечить повніше, надійніше і масштабніше впровадження енергоресурсозберігаючої технології вирощування та збирання цукрових буряків, поетапне підвищення технічного та експлуатаційно-технологічного рівня вітчизняної бурякозбиральної техніки, технології її виготовлення, сприятиме створенню потрібного парку машин, озброїть наших комбайнерів і механізаторів надійними й довговічними машинами із зменшеною енергоматеріаломісткістю виробництва цукрової сировини.
А. Мазуренко,
канд. техн. наук, провідний науковий співробітник ІЦБ УААН