Интенсификация сельского хозяйства сопровождается значительным увеличением мощности тракторов и производительности почвообрабатывающих машин и орудий. Однако, увеличение глубины обработки почвы, повышение интенсивности крошения пласта, усиливают такие отрицательные явления, как повышение темпов минерализации органических веществ, уплотнение нижележащих слоев, потеря влаги.
Природно-климатические условия Северо-Западной зоны РФ характеризуются повышенной влажностью почвы, мелкоконтурностью земельных угодий, наличием на поверхности и в пахотном горизонте большого количества мелких и крупных валунных камней, что является препятствием для механизации работ в растениеводстве и предъявляет повышенные требования к качеству выполнения технологического процесса предпосевной обработки почвы, так и надежности сельскохозяйственной техники.
Рациональное использование почв заключается в выборе системы ее предпосевной обработки, обеспечивающей условия для оптимального развития культур в сочетании с подбором машин, наиболее соответствующим данному типу почвы.
В связи с этим перспективными почвообрабатывающими орудиями являются те культиваторы, у которых каждый рабочий орган закреплен на индивидуальной стойке, имеющей защиту от перегрузок и позволяющих производить обработку почвы, с наличием естественных природных камней. К таким машинам относятся культиватор КАРАТ 9/600КА производства ООО «ЛЕМКЕН-РУС», культиватор Cenius 5003-2ТХ фирмы «AMAZONEN–WERKE» Германия, культиватор SIPMA AU 300 DZIK фирмы АО «SIPMA», Польша и культиватор КБМ-6НУ производства ЗАО ПК «ЯРОСЛАВИЧ».
Культиваторы отличаются по конструкции шириной захвата и способом агрегатирования к трактору: полунавесные и навесные. На культиваторе КБМ6НУ для защиты от повреждений рабочих органов установлены S-образные пружинные стойки. Конструкция культиваторов КАРАТ 9/600КА и Cenius 5003-2ТХ позволяет производить обработку почвы на глубину до 30 см, культиватором SIPMA AU 300 DZIK до 20 см.
Культиватор КАРАТ 9/600КА
Культиватор KARAT 9/600 KA (рис.1) предназначен для предпосевной обработки почвы на глубину 5-30 см (рыхления, выравнивания и уплотнения почвы).
Культиватор KARAT 9/600 KA агрегатируется с тракторами мощностью 154-265 кВт (210-360 л.с.) и состоит из рамы с прицепным устройством, рыхлителей, выравнивателя борозд, трубчато-пластинчатых катков, ходовых колес, гидросистемы.
Рисунок 1. Культиватор KARAT 9/600 KAРыхлитель предназначен для рыхления почвы и состоит из 3-х рядов подпружиненных рыхлящих органов для защиты от перегрузок, закрепленных держателями к раме. Глубина хода рыхлящих лап регулируется перестановкой штифтов в отверстиях держателей. Выравниватель почвы предназначен для выравнивания борозд, образованных рыхлителем, и состоит из полусферических дисков. Глубина обработки почвы сферическими дисками регулируется перестановкой штифтов в отверстиях стоек.
Трубчато-пластинчатые катки предназначены для прикатывания почвы и уплотнения обрабатываемого слоя. Регулируются изменением наклона верхней тяги.
Особенности конструкции:
- каждый рыхлящий рабочий орган (рыхлитель) имеет пружинную защиту от поломок;
- для выравнивания почвы после рыхлящих рабочих органов установлены сферические диски;
- легкодоступная регулировка глубины обработки почвы;
- для выравнивания и уплотнения почвы установлены сплошные катки.
Испытания культиватора проводилась в агрегате с трактором "CLAAS 930 AXION " на предпосевной обработке почвы. При рабочей скорости движения агрегата 9,18 км/ч и рабочей ширине захвата 5,91 м производительность за час основного времени составила 5,43 га, за час сменного времени составила 3,63 га.
Качество выполнения технологического процесса на предпосевной обработке почвы культиватором удовлетворительное, средняя глубина обработки почвы составляет 12,2 см. Количество комков почвы размером до 25 мм составляет 91%, гребнистость поверхности поля 1,8 см ,плотность обработанного слоя почвы 1,04
г/см3.
При наработке 259 часа (1406 га) по культиватору отмечено 6 отказов конструкционного характера: предельный износ стрельчатых лап и крыльчатых лемехов переднего ряда рыхлителей, излом кронштейнов катков в месте крепления к раме и смятие резьбы на осях подшипниковых узлов полусферических дисков. Наработка на отказ составила 43,2 часа, коэффициент готовности равен 0,96.
Прямые эксплуатационные затраты на подготовке почвы при агрегатировании культиватора KARAT 9/600 KA с трактором CLAAS 930 AXION составляет 698,37 руб./га, при этом текущая эксплуатация, включая затраты денежных средств на оплату труда, ГСМ, ремонт и техническое обслуживание, обходится в 479,36 руб./га, а амортизационные отчисления составляют 219,00 руб./га.
Культиватор Cenius 5003-2ТХ
Культиватор Cenius 5003-2ТХ (рис.2 ) предназначен для обработки стерни, предпосевной обработки почвы на глубину 8-30 см (рыхления, выравнивания и уплотнения почвы) агрегатируется с тракторами мощностью от 160кВт (220 л.с.) и состоит из рамы с прицепным устройством, рыхлителей, выравнивателя борозд, катков с клиновыми кольцами, ходовых колес, гидросистемы.
Рыхлитель предназначен для рыхления почвы и состоит из 3-х рядов подпружиненных рыхлящих органов для защиты от перегрузок, закрепленных держателями к раме. Глубина хода рыхлящих лап регулируется с помощью катка и опорных колёс.
Рисунок 2. Культиватор Cenius 5003-2ТХ
Выравниватель почвы предназначен для выравнивания борозд, образованных рыхлителем, и состоит из полусферических дисков. Глубина обработки почвы сферическими дисками регулируется путём изменения длины ходового винта с использованием рычага с храповой муфтой. Уменьшение длины ходового винта увеличивает рабочую глубину, увеличение длины ходового винта уменьшает рабочую глубину обработки почвы полусферическими дисками.
Катки с клиновыми кольцами предназначены для прикатывания почвы и уплотнения обрабатываемого слоя. Регулируются изменением наклона
верхней тяги.
Особенности конструкции:
- каждый рыхлящий рабочий орган имеет защиту от камней защищающую рыхлящие лапы и диски от поломок;
- для выравнивания почвы после рыхлящих рабочих органов установлены сферические диски.
- легкодоступная регулировка глубины обработки почвы производится изменением длины ходовых винтов рычагом храпового механизма;
- для выравнивания и прикатывания почвы установлены катки с клиновыми кольцами диаметром 600 мм.
Испытания культиватора проводилась в агрегате с трактором Кировец К-744Р4 на обработке стерни многолетних трав. При рабочей скорости движения агрегата 8,54 км/ч и рабочей ширине захвата 4,65 м производительность за час основного времени составила 3,97 га Коэффициент использования сменного времени получен 0,77 при этом производительность за час сменного времени получена 3,04 га.. эксплуатационного времени 3,04 га.
Качество выполнения технологического процесса на обработке стерни многолетних трав культиватором Cenius 5003-2ТХ удовлетворительное, средняя глубина обработки почвы составляет 14,7 см. Гребнистость поверхности поля после прохода культиватора составляет 5,5 см (повлияла толщина дернинного пласта равная - 9,1 см). Забиваний и залипаний рабочих органов не отмечалось.
При наработке культиватора Cenius 5003-2ТХ 103 часа (409га) отказов не отмечалось. Коэффициент готовности равен 1.0. При годовой нормативной загрузке совокупные затраты на обработке стерни многолетних трав при агрегатировании культиватора Cenius 5003-2ТХ с трактором Кировец 744 Р4 составляют 1138,82 руб./га, в том числе совокупные затраты по культиватору составляют 201,04 руб./га. Текущая эксплуатация, включая затраты денежных средств на оплату труда ГСМ, ремонт и техническое обслуживание, обходится в 672,09 руб./га, а амортизационные отчисления составляют 464,87 руб./га (40,8%).
Культиватор SIPMA AU 300 DZIK
Культиватор SIPMA AU 300 DZIK (рис.3) навесной предназначен для обработки почвы (обработки стерни, зяблевой вспашки, обработки поля после вспашки на всех типах почв) рыхлителями, выравнивания борозд, образованных рыхлителями, с помощью сферических дисков и прикатывания почвы катком.
Рисунок 3. Культиватор SIPMA AU 300 DZIKКультиватор навесной SIPMA AU 300 DZIK агрегатируется с тракторами мощностью не менее 110 л.с. Культиватор состоит из рамы с навесным устройством, рыхлителей, выравнивателей борозд, трубчато-пластинчатого катка.
Рыхлители предназначены для рыхления почвы и состоят из 2-х рядов подпружиненных рыхлящих органов с автоматической защитой от перегрузок, закрепленных держателями к раме. Глубина хода рыхлящих органов регулируется перестановкой штифтов в отверстиях держателей.
Выравниватели предназначены для выравнивания борозд, образованных рыхлителями и состоят из четырех спаренных полусферических дисков. Глубина обработки почвы сферическими дисками регулируется перестановкой штифтов в отверстиях стоек.
Трубчато-пластинчатый каток предназначен для прикатывания почвы и уплотнения обрабатываемого слоя. Регулируются изменением наклона верхней тяги.
Особенности конструкции:
- каждый рыхлящий рабочий орган имеет пружинную защиту от поломок;
- для рыхления и выравнивания почвы после рыхлящих рабочих органов установлены сферические диски диаметром 460 мм;
- легкодоступная регулировка глубины обработки почвы;
- для прикатывания почвы установлен трубчатый каток диаметром 500 мм.
Испытания культиватора проводилась в агрегате с трактором Беларус 1523 на предпосевной обработке почвы. При рабочей скорости движения агрегата 9,25 км/ч и рабочей ширине захвата 2,92 м производительность за час основного времени составила 2,70 га. Коэффициент использования сменного времени получен 0,76, производительность за час сменного времени 2,06 га., за час эксплуатационного времени 1,88 га.
Качество выполнения технологического процесса на предпосевной обработке почвы культиватором SIPMA AU 300 DZIK удовлетворительное, средняя глубина обработки почвы составляет 17 см.
Количество комков почвы размером до 50 мм составляет 95,8 % Гребнистость поверхности поля после прохода культиватора получена равной 3,4 см, плотность обработанного слоя почвы -0,79 г/см3. При наработке культиватора SIPMA AU 300 DZIK 100 часа (270 га) отмечено 7 отказов конструкционного характера: изгибы и трещины кронштейнов автоматической защиты рыхлителей к раме и изгибы стоек дисковых выравнивателей. Наработка на отказ составляет 14,3 часа, коэффициент готовности 0,89.
Совокупные затраты на подготовке почвы при агрегатировании культиватора «SIPMA AU 300 DZIK» с трактором Беларус 1523 составляет 559,04 руб./га, при этом текущая эксплуатация, включая затраты денежных средств на оплату труда, ГСМ, ремонт и техническое обслуживание, обходится в 373,15 руб./га, а амортизационные отчисления составляют 184,89 руб./га.
Культиватор блочно-модульный КБМ-6НУ
Культиватор блочно-модульный КБМ-6НУ(Рис.4) предназначен для ранней предпосевной подготовки почвы с целью рыхления поверхностного слоя почвы на заданную глубину до мелкокомковатого состояния (без перемешивания в условиях недостаточного увлажнения), выравнивания поверхности поля, уничтожения проростков и всходов сорняков, создания семенного ложа на глубине заделки семян. Культиватор КБМ-6 НУ агрегатируется с тракторами класса 2.
Культиватор КБМ-6 состоит из рамы с навесным устройством, оборотных рыхлительных лап на S-образных стойках, планчато-зубового выравнивателя , роторно-трубчатых катков, опорных колес с механизмами регулировки глубины обработки и гидросистемы.
Рисунок 4. Культиватор блочно-модульный КБМ-6НУ
Рама культиватора состоит из центральной и двух шарнирно закреплённых боковых секций. Для транспортного положения боковые секции при помощи двух гидроцилиндров складываются на центральную секцию и опираются на упоры.
Оборотные рыхлительные лапы шириной 38 мм установлены на Sобразных стойках сечением 9х45 мм, которые закреплены на раме в 3 ряда. Регулировка глубины хода оборотных рыхлительных лап производится опорными колёсами, установленными на центральной и боковых секциях рамы. Вертикальные стойки колёс оснащены метками для ориентировки при установки необходимой глубины обработки.
Роторные трубчатые катки предназначены для прикатывания почвы и состоят из четырёх катков, закреплённых на центральной и боковых секциях. Катки под давлением пружин с регуляторами давления обеспечивают необходимое усилие для прикатывания почвы.
Планчато-зубовый выравниватель предназначен для выравнивания почвы и состоит из четырёх зубовых секций, закреплённых на центральной и боковых секциях рамы культиватора.
Особенности конструкции:
- для выравнивания почвы применяется планчато- зубовый выравниватель;
- для прикатывания почвы применяются роторные трубчатые катки;
- установка рабочих органов на S-образных пружинных стойках позволяющих защищать от повреждения оборотные рыхлительные лапы;
- боковые секции в транспортном положении складываются на центральную секцию рамы.
При рабочей скорости движения агрегата 8,03 км/ч и рабочей ширине захвата 5,8 м производительность культиватора КБМ-6НУ в агрегате с трактором Беларус МТЗ 1221.4 за час основного времени составила 4,66 га. Коэффициент использования сменного времени получен 0,79, производительность за час сменного времени - 3,68 га., производительность за час эксплуатационного 3,63. Удельный расход топлива составляет 3,18 кг/га. Средняя глубина обработки культиватора составила 12,0 см. Гребнистость поверхности поля после прохода культиватора 3,0 см, Крошение почвы по содержанию комков размером до 50 мм составляет 96,1 %.
Плотность почвы после прохода культиватора равна 0,73 г/см3. Забиваний и залипаний рабочих органов не отмечалось. Коэффициент надёжности технологического процесса 1,00.
При наработке культиватора КБМ-6НУ 126,6 часа (590 га) отмечено 7 отказов, 3 отказа конструкционного характера - изломы S-образных стоек на упругом витке, излом пружины регулятора давления роторного трубчатого катка на правой боковой секции культиватора и 4 отказа производственного характера - излом десяти рыхлительных оборотных лап по отверстию крепления к стойкам. Наработка на отказ составила 18,1 часа. Коэффициент готовности с учётом организационного времени – 0,98.
При годовой нормативной загрузке совокупные затраты на предпосевной культивации при агрегатировании культиватора КБМ-6НУ с трактором Беларус МТЗ 1221.4 составляют 286,09 руб./га. Текущая эксплуатация, включая затраты денежных средств на оплату труда, ГСМ, ремонт и техническое обслуживание, обходится в 216,6 руб./га, а амортизационные отчисления составляют 69,0 руб./га (24,1%).
Результаты испытаний культиваторов почвообрабатывающих
| Показатель | Марка культиватора | |||
| KARAT 9/600 KA |
Cenius 5003-2ТХ |
SIPMA AU 300 DZIK |
КБМ6НУ | |
| Агрегатируется, марка трактора | CLAAS 930 AXION |
Кировец К744Р4 |
Беларус 1523 |
Беларус МТЗ 1221.4 |
| Конструктивная ширина захвата, м | 6,0 | 5.0 | 3,0 | 6,0 |
| Количество рыхлящих лап, шт. | 20 | 17 | 7 | 48 |
| Количество рядов рыхлящих органов, шт. | 3 | 3 | 2 | 3 |
| Количество катков, шт. | 2 | 2 | 1 | 4 |
| Установочная глубина обработки, см | 12 | 14 | 16 | 12 |
| Рабочая скорость, км/ч | 9,18 | 8,54 | 9,25 | 8,03 |
| Производительность за 1 ч, га: | ||||
| - основного времени | 5,43 | 3,97 | 2,7 | 4,66 |
| - сменного времени | 3,63 | 3,04 | 2,06 | 3,68 |
| Удельный расход топлива за время сменной работы, кг/га | 7,48 | 12,37 | 6,68 | 3.18 |
| Рабочая ширина захвата, м | 5,91 | 4,65 | 2,92 | 5,8 |
| Средняя глубина обработки, см | 12,2 | 14,70 | 17,0 | 12,0 |
| Гребнистость поверхности поля, см | 1,8 | 5,5 | 3,4 | 3,0 |
| Крошение почвы с содержанием в обработанном слое фракции до 50 мм, % | 99,0 | - | 95,8 | 96,1 |
| Плотность почвы после прохода агрегата в слое от 0 до 10 см, г/см3 | 1,04 | - | 0,79 | |
| Коэффициент готовности | 0,96 | 1,0 | 0,89 | 0,98 |
| Совокупные затраты денежных средств, руб./га | 699,49 | 1138,82 | 559.04 | 286,09 |
| Затраты на текущую эксплуатацию, руб./га | 479,36 | 672,09 | 373,15 | 216,60 |
В результате проведенных испытаний установлено, что культиваторы удовлетворительно выполняют технологический процесс обработки почвы под посев, при этом культиваторы КАРАТ 9/600КА и SIPMA AU 300 DZIK имеют недостаточную надежность.