Комбинированные машины и агрегаты

Использованием комбинированных машин, которые выполняют за один проход несколько операций, достигается увеличение производительности сельскохозяйственных агрегатов. Их применение снижает уплотнение и распыление почвы за счёт сокращения количества проходов агрегатов по полю. Сокращаются сроки проведения полевых работ с одновременным повышением их качества, снижаются производственные затраты (энергоёмкость снижается на 20-30%).

Комбинированные машины и агрегаты должны комплектоваться рабочими органами для осуществления тех операций, совмещение которых возможно во времени, не нарушая качества и сроков выполнения операций. Процессы обработки почвы могут быть совмещены по следующим схемам: основой и дополнительной, основной либо предпосевной с внесением удобрений, предпосевной с посевом.

Комбинированные средства бывают трёх типов: агрегаты, в состав которых входит несколько однооперационных машин либо орудий (культиватор с боронами, плуг с катками и прочее); машины с несколькими однооперационными рабочими органами, которые заимствованы у простых орудий и смонтированы последовательно на одной общей раме (АКП-2,5; КПШ-8; ВИП-5,6; РВК-3,6); машины с многооперационными (комбинированными) рабочими органами (ротационные плуги, фрезы, игольчатые и конические бороны); комплексные (КФГ-3,6; КА-3,6 и прочее).

Примером комбинированного агрегата, который в своём составе имеет несколько однооперационных машин либо орудий и выполняет за один проход несколько технологических операций, служит агрегат представленный на рис. 1. В своём составе он имеет: плуг и приспособление для выравнивания и рыхления почвы, в которое входят кольчато-шпоровые диски (2), балластный ящик, а также диски-паковщики (3). Диски-паковщики создают большое удельное давление, разрезая крупные глыбы, и проникают в почву на глубину порядка 10-15 см, вследствие боковых сдвигов более глубокие слои почвы уплотняются. Комки, которые остались на поверхности, дробят диски (2) и выравнивают почву. Изменением массы балласта в ящиках регулируют глубину хода. Плуг и приспособление могут быть использованы как по отдельности, так и в составе агрегата.

Рис. 1. Комбинированный пахотный агрегат.

А) – Технологическая схема работы, Б) – общий вид приспособления ПВР-2,3 к 4-6-корпусным плугам, В) – схема присоединения приспособления ПВР-3,5 в пахотном агрегате, 1) – Плуг, 2) – Кольчато-шпоровый диск, 3) – Клинчатый диск-паковщик, 4) – Опорный диск, 5) – Цепь, 6) – Балластный ящик, 7) – Трактор.

Примером технического агрегата второго типа является фронтальный плуг, снабжённый опорно-рыхлительно-выравнивающим катком, который имеет шарнирно-упорное крепление к раме плуга. Шарнирно-упругое соединение делает лёгкий планчатый каток неотъемлемой частью плуга, каток при этом одновременно выполняет функции опорного (вспомогательного) и рабочего органа. На свои рабочие органы он воспринимает вертикальную составляющую реакции почвы и часть силы тяжести плуга и применяет их для полезной работы – рыхления комьев и выравнивания поверхности поля, что позволяет предотвратить образование «плужной подошвы». Регулировка давления катка на поверхность почвы производится пружиной.

Комбинированные технические средства, используемые для предпосевной обработки почвы, в основном в своём составе имеют однооперационные рабочие органы, сформированные в разных сочетания.

Во время работы рыхлителя-выравнивателя-катка рис. 2 происходит рыхление почвы пружинными лапами первого ряда (1), а также сдвигание глыб в междурядья, откуда они попадают под диски разреженного катка (2), подвергаются разрушению и вдавливанию в почву. Пружинные лапы (3) второго ряда производят рыхление почвы в междурядьях лап первого ряда. За выравнивание поверхности почвы отвечает подпружиненный брус (4), а за её равномерное уплотнение – сплошной кольчато-шпоровый каток (5). Подобные комбинированные агрегаты с различной шириной захвата (РВК-3,6, РВК-5,4, РВК-7,2) применяются для тракторов тяговых классов 3-5 соответственно.

Рис. 2. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат РВК-3,6.

А) – Общий вид; Б) – Рабочие органы агрегата; 1) – Первый ряд пружинных культиваторных лап; 2) – Разреженный кольчато-шпоровый каток; 3) – Второй ряд пружинных лап; 4) – Подпружиненный выравнивающий брус; 5) – Сплошной кольчато-шпоровый каток.

В процессе работы выравнивателя-измельчителя почвы ВИП-5,6 (рис. 3) комья и глыбы почвы (которые также скапливаются перед выравнивателем (5)) разбивают игольчатые диски мотыги (4), а измельчением оставшихся комков и уплотнением поверхности почвы занимается кольчато-зубчатый каток (7). Глубина рыхления игольчатой мотыгой регулируется изменением положения опорного колеса (3) относительно рамы секции, а изменением натяжение пружины (6) изменяют качество выравнивания. Аналогичную схему компоновки (но в единой раме) имеет каток КЗК-9. Данные машины используются для подготовки под посев льна и мелкосеменных культур.

Рис. 3. Выравниватель-измельчитель почвы ВИП-5,6.

А) – Общий вид; Б) – Схема одной секции машины; 1) – Сница; 2) – Винт регулировки глубины обработки почвы; 3) – Опорное колесо; 4) – Игольчатая мотыга; 5) – Подпружиненный брус; 6) – Пружина выравнивателя; 7) – Кольчато-зубчатый каток.

На рисунке 4 показаны схемы других технических средств, используемых для предпосевной обработки почвы. Культиваторы со шлейф-балками (1) (рис 4, А), прутковыми катками (8) и пружинными зубьями (5) применяются для почвенной обработки на глубину 6-12 см с одновременным дроблением комьев почвы и выравниванием поверхности. Вместо прутковых катков на тяжёлых влажных почвах используют пружинные боронки.

Рис. 4. Схемы комбинированных агрегатов.

А) – Модульно-блочный культиватор; Б) – Агрегат АКП-2,5; В) – Почвообрабатывающий посевной агрегат КА-3,6; 1) – Шлейф-балка; 2) – Навеска; 3), 4) – Механизмы подъёма боковых секций; 5) – Пружинный зуб; 6) – Рама; 7) – Нажимная пружина; 8) – Каток; 9) – Дисковая батарея; 10) – Плоскорежущие лапы; 11) – Выравниватель; 12) – Каток; 13) – Балластный ящик; 14) – Фрезерный барабан; 15) – Защитный фартук; 16) – Сеялка; 17) – Прикатывающее устройство.

Комбинированный агрегат АКП-2,5 (рис. 4, Б) используется для послойной обработки почвы под озимые и повторные культуры без оборота пласта. Агрегат выполняет следующие операции: рыхление почвы, подрезание сорняков и пожнивших остатков, выравнивание и прикатывание. На раме (6) агрегата расположены три секции дисковых батарей (9) и три плоскорежущие лапы (10). К задней балке агрегата шарнирно крепят кольчато-шпоровый каток (12). Борону-волокушу-выравниватель (11) устанавливают под прицепным устройством катка. Изменением массы балласта (13) и положения двух опорных колёс катка регулируют глубину обработки плоскорежущих и дисковых рабочих органов.

Комбинированный агрегат КА-3,6 (рис. 4, В) применяется для выполнения за один проход таких операций как: предпосевная обработка тяжёлых почв; посев зерновых, зернобобовых либо крупяных культур; внесение минеральных удобрений, а также прикатывание почвы. В состав агрегата входят: навесной культиватор-глубокорыхлитель КФГ-3,6, сцепное устройство, зернотуковая сеялка (16), прикатывающее приспособление, следоуказатель.

Модульно-блочные культиваторы МБК-5,4 и МБК-4 (принципиальная схема показана на рис. 4, А) предназначаются для глубокого рыхления, а также для мелкой предпосевной обработки лёгких и средних (по гранулометрическому составу) почв. Ими проводят обработку стерневых фонов, подготовку пласта многолетних трав к вспашке, а также безотвальную обработку заплывающей зяби. Для этих целей машина комплектуется нижеперечисленными рабочими органами: рыхлительными лапами (ширина 10 мм), которые необходимы для резания дернины многолетних трав непосредственно перед вспашкой (на глубину до 10 см); рыхлительными лапами (ширина захвата 65 мм) для глубокого рыхления зяби (до 25 см); отвально-рыхлительными лапами (ширина захвата правых и левых отвальщиков – 75 мм) для заделки в почву (на глубину до 15 см) минеральных и органических удобрений; стрельчатыми лапами (ширина захвата 70 и 150 мм) для обработки паров и пашни (на глубину 6-12 см).

Рабочие органы культиваторов МБК монтируют на раме в следующей последовательности: регулируемая по высоте шлейф-балка (выравниватель); четыре ряда пружинных стоек (снабжены сменными рабочими органами); роторная борона в виде одного либо двух спаренных катков на подпружиненных поводках. Заглубление/выглубление рабочих органов, а также перевод культиватора в транспортное положение и обратно производится посредством гидравлической системы через приводные валы, на которых смонтированы колёса с пневматическими шинами. Изменением длины центральной тяги регулируют глубину хода рабочих органов.

Сельскохозяйственные и мелиоративные машины

Поверхностная обработка почвы

Для того, чтобы качественно подготовить поле к посеву и посадке сельскохозяйственных культур, одной только вспашки плугом недостаточно. Поэтому одновременно со вспашкой или после ее проведения применяют поверхностную обработку почвы.

Поверхностная обработка почвы — обработка почвы различными орудиями на глубину до 16 см.
Эта обработка почвы необходима для превращения почвы в рыхлое состояние, провокации и уничтожения проростков сорняков, для предпосевной подготовки почвы, для ухода за растениями, для выравнивания поверхности поля с целью создания микрорельефа, оптимального для роста растений и для высококачественной уборки урожая.
К поверхностной обработке почвы относятся лущение, культивация, боронование, прикатывание, планировка поверхности поля, шлейфование и некоторые другие способы механического воздействия на почву.

Машины и орудия для поверхностной обработки почвы

Культиваторы — сельскохозяйственные орудия, предназначенные для поверхностной обработки почвы без ее оборачивания на глубину 8-14 см. В хозяйствах используют культиваторы для сплошной и междурядной обработки почвы. Они могут быть навесные и прицепные. Сплошная обработка проводится перед посевом и на полях, не занятых растениями (паровых полях).
Основными рабочими органами культиватора для сплошной обработки почвы служат универсальные стрельчатые и рыхлительные лапы. Универсальные стрельчатые лапы рыхлят почву и подрезают сорняки.
Рыхлительные лапы предназначены для рыхления почвы и вычесывания корневищ многолетних сорняков.
Культиваторы для междурядной обработки рыхлят почву, уничтожают сорняки в междурядьях посевов пропашных культур: кукурузы, свеклы, картофеля, хлопчатника, капусты и др. С их помощью вносят и удобрения. На этих культиваторах устанавливают различные рабочие органы: односторонние лапы (бритвы), стрельчатые плоскорежущие и универсальные лапы, рыхлительные долотообразные лапы, подкормочные ножи, окучники и др.

Лущильники — орудия, с помощью которых проводят первую мелкую обработку почвы после уборки хлебов и других культур (лущение). Лущение на глубину 4-5 см способствует прорастанию семян сорняков, которые запахиваются при основной (зяблевой) вспашке. Оно также улучшает накопление влаги, которая хорошо впитывается рыхлой почвой.
Лущильники бывают лемешные и дисковые.
Рабочие органы дискового лущильника — вогнутые диски, собранные по 9-10 штук в секции — батареи.
Дисковые лущильники имеют по 4, 8, 12 батарей и соответственно ширину захвата 5, 10, 15 м.

Бороны сельскохозяйственные орудия, предназначенные для рыхления поверхностного слоя почвы, выравнивания, разрушения почвенной корки, уничтожения сорняков и т. п. В сельском хозяйстве применяют зубовые, дисковые бороны, шлейф-бороны и сетчатые бороны. Основным рабочим органом зубовой бороны служит металлический зуб (стержень) длиной 100 мм, закрепленный на раме. Если поле каменистое, то применяют бороны с зубьями в виде пластинчатых пружин.

Основной рабочий орган дисковой бороны — заостренный сферический диск. Диски, смонтированные на одну ось, образуют батарею. Они крепятся на раму в два ряда.

Шлейф-бороны предназначены для выравнивания поверхности поля и весеннего рыхления вспаханной осенью почвы. Они состоят из двух звеньев, соединенных с прицепом. Каждое звено имеет плоский выравнивающий нож с изменяющимся углом наклона, брус с зубьями (угольник-гребенка) и шлейф из четырех соединенных между собой металлических брусьев.
Во время боронования нож срезает гребни почвы, зубья рыхлят ее, а металлические брусья шлейфа выравнивают поверхность поля, перемещая почву с гребней в борозды.

Сетчатые бороны предназначены для рыхления верхнего слоя почвы и уничтожения сорняков, разрушения корки на посевах в период появления всходов, боронования гладких и гребневых посадок картофеля, прореживания всходов сахарной свеклы и кукурузы. Рабочие органы сетчатых борон — зубья, изготовленные из круглых стальных прутков.

Нередко бороны включают в агрегат вместе с плугами или культиваторами, чем сокращают сроки полевых работ и уменьшают число проходов трактора по полю.

Катки — орудия для прикатывания почвы, разрушения глыб, размельчения комков, выравнивания и уплотнения верхнего слоя почвы перед посевом и после него. Прикатывание почвы способствует притоку влаги из нижних слоев почвы к верхним и быстрому прорастанию семян. В зависимости от конструкции рабочих органов катки бывают кольчатые, кольчато-шпоровые, кольчато-зубчатые, борончатые, гладкие (водоналивные).
Гладкий (водоналивной) каток представляет собой пустотелый металлический барабан, в который для увеличения массы заливают воду.

Другие виды поверхностной обработки почвы

Кроме перечисленных выше основных приемов поверхностной обработки почвы применяются и некоторые другие:

Гребневание — прием обработки почвы, обеспечивающий форму изменения поверхности поля для лучшего прогревания и более раннего созревания почвы. Выполняется рабочими органами типа окучника.

Грядование — прием обработки почвы, обеспечивающий образование на поверхности поля гряд, способствует быстрейшему прогреванию и созреванию почвы.

Бороздование — прием обработки почвы, обеспечивающий нарезку борозд на поверхности почвы окучниками-бороздоделателями.

Лункование — образование замкнутых углублений почвы дисковыми лункообразователями для задержания талых и ливневых вод на почвах, подверженных водной эрозии.

Окучивание — разновидность междурядной обработки с приваливанием почвы к основанию стеблей пропашных культур рабочими органами культиваторов-окучников.

Букетировка — прием обработки, обеспечивающий прореживание, всходов свеклы с заданным размером вырезов и букетов, крошение, рыхление почвы и подрезание подземных органов растений в вырезах, выполняется культиваторами с плоскорежущими специально расставленными лапами.

Фрезерование – тщательное крошение, рыхление, перемешивание почвы, растительных остатков, удобрений вращающимися рабочими органами фрезы.

Комбинированная агрегатная обработка — комплекс приемов, обеспечивающий совмещение нескольких технологических операций обработки почвы (крошение, рыхление, выравнивание, уплотнение). Выполняется почвообрабатыващими агрегатами типа АКШ и РВК и др.

Применение того или иного приема поверхностной обработки зависит от состояния поля, засоренности, возделываемой культуры, почвенных и климатических условий.

Комбинированные почвообрабатывающие машины и агрегаты

Многократные проходы почвообрабатывающих агрегатов по полю, связанные с необходимостью выполнения нескольких операций, неизбежно приводят к чрезмерному уплотнению и распылению почвы.
При вспашке пятикорпусным плугом трактор укатывает 40 — 50% поверхности поля. Под действием гусениц трактора и колес машин агрегатные комочки почвы разрушаются, распыляются, плотность почвы повышается, а капиллярность и влагопроницаемость уменьшаются.
Все это ведет к снижению урожая. Многократная предпосевная обработка затягивает сев, что также неблагоприятно сказывается на урожае.

Особенно вредна многократная обработка в зонах недостаточного увлажнения и на легких бесструктурных почвах. При интенсивной обработке теряется органическое вещество вследствие выветривания и водной эрозии, ухудшается структура почвы, возрастает потеря влаги и образование глыб. Поэтому современные методы обработки почвы все активнее предусматривают использование комбинированных машин и агрегатов, позволяющих за один проход выполнять несколько операций в различных сочетаниях.

Существует три основных типа комбинированных машин:

• агрегат, составленный из нескольких последовательно соединенных простых орудий, выполняющих отдельные операции;
• машина, на раме которой последовательно закреплены разные по назначению рабочие органы, заимствованные от простых орудий;
• машина, оснащенная специальным комбинированным рабочим органом, выполняющим все операции заданного технологического цикла.

К первому типу таких машин относятся комбинированный пахотный агрегат ПКА-2 , а также подобные агрегаты, составленные на базе 5 — 9-корпусных плугов, предназначенных для вспашки, уплотнения почвы, дробления глыб и выравнивания поверхности поля.
Комбинированный пахотный агрегат ПКА-2 составлен из плуга, к раме которого прикреплены волокуша и каток-комкодробитель, состоящий из двухрядных звездочек или кольчато-шпоровых вращающихся дисков.
Волокуша, расположенная под острым углом к направлению движения, срезает верхушки гребней после вспашки, перемещает их в продольном и поперечном направлениях и заполняет ими борозды между гребнями. Каток-комкодробитель, двигаясь следом за волокушей по выровненной поверхности, дробит дисками еще влажные глыбы, которые хорошо крошатся.
Одновременно с вспашкой и дроблением глыб агрегат уплотняет нижние слои пахотного горизонта, выравнивает и рыхлит верхние и обеспечивает тем самым сохранение влаги в почве.

Ко второму типу комбинированных машин относятся агрегаты АКП-2,5, РВК-3 и РВК-3,6.
Комбинированный агрегат АКП-2,5 предназначен для основной и предпосевной обработки почвы без оборота пласта в районах недостаточного увлажнения.
Агрегат состоит из двух секций. На раме У передней секции установлены три дисковые батареи и три плоскорежущие лапы. На задней секции смонтированы каток-рыхлитель с двухрядным расположением кольчато-шпоровых дисков, заравниватель и балластный ящик.
Передняя секция навешивается на трактор, а задняя присоединяется к ней прицепом.
Дисковые батареи могут быть составлены из сферических или игольчатых дисков. Заравниватель устанавливают только при использовании сферических дисков. Диски рыхлят верхний слой почвы на глубину до 8 см, лапы подрезают пласт на глубину до 16 см, рыхлят его и уничтожают сорняки, заравниватель выравнивает поверхность поля, а катки разбивают комья и уплотняют почву.
Ширина захвата агрегата 2,5 м, агрегатируют его с тракторами класса 30 — 40 кН.

Комбинированный агрегат РВК-3 предназначен для предпосевной обработки почвы. За один проход агрегат культивирует почву на глубину 15 см, разрушает глыбы и комки и прикатывает почву. Ширина захвата 3 м.
На раме агрегата последовательно расположены: ряд рыхлительных лап на пружинных стойках; разреженный кольчато-шпоровый каток, кольца которого уплотняют почву в промежутках между лапами; второй ряд рыхлительных лап, установленных вслед за кольцами катка; выравнивающий брус и секция уширенного кольчато-шпорового катка.
Заглубление рабочих органов регулируют поворотом оси с закрепленными лапами. Выравнивающий брус можно перемещать по высоте, а давление его на почву регулировать натяжными пружинами.
Агрегатируют РВК-3 с тракторами класса 14 — 30 кН.

К третьему типу комбинированных машин относятся комбинированный плуг с вращающимися отвалами ПВН-3-35 и ротационный плуг.
Кроме того, намечается выпуск плугов, у которых за каждым корпусом с укороченным отвалом расположена небольшая фреза, плугов с ножами, вращающимися в горизонтальной плоскости, культиваторов с рабочими органами типа фрез. Применение таких фрезерных машин наиболее эффективно на тяжелых заплывающих почвах, а также на полях, отведенных для картофеля, сахарной свеклы, овощных и других культур, требовательных к обработке почвы.

Применение комбинированных агрегатов дает возможность выполнять полевые работы в агротехнические сроки, снизить затраты труда и средств и эффективно использовать тракторы.

Технология и организация поверхностной обработки почвы

Для получения высокого качества работы необходимо правильно выбрать и составить машинно-тракторный агрегат, до выезда в поле отрегулировать рабочие органы машины, подготовить трактор к работе, выбрать направление и способ движения агрегата, подготовить поле; в процессе работы постоянно контролировать качество выполняемой операции.

При комплектовании почвообрабатывающих агрегатов стремятся максимально загрузить используемый трактор. Для этого при помощи сцепок С-11У, СП-11, СП-16, СГ-21 и СН-75 составляют агрегаты из нескольких однородных машин или нескольких машин, различных по назначению, например для культивации с боронованием.
При агрегатировании гусеничных тракторов с культиваторами, плоскорезами, боронами предварительно переналаживают механизм навески по трехточечной схеме (продольные тяги закрепляют по краям нижней оси навески, а шарнир верхней тяги устанавливают в центре).
Поле необходимо очистить от копен и остатков соломы. Большие массивы можно лущить и при наличии копен, расположенных прямыми рядами, с последующей обработкой нелущеных полос.

Направление и способ движения агрегата выбирают в зависимости от направления предшествующей обработки, конфигурации и размеров поля. Основной способ движения агрегатов челночный, при лущении можно применять диагональный и диагонально-перекрестный способы.
При работе лемешных лущильников рекомендуется применять способ движения с чередованием загонов, как и при вспашке.

Лущение проводят поперек направления движения уборочных агрегатов, а боронование, культивацию и прикатывание — поперек или под углом к направлению предыдущей обработки, предпосевное боронование — поперек или под углом к направлению предполагаемого посева.
Послепосевное боронование рядовых посевов проводят челночным способом поперек рядков посева или в диагональном направлении, а прикатывание — поперек направления борозд и ложбин.

Разбивку поля на загоны при работе лемешных лущильников выполняют так же, как при подготовке поля для пахоты. При работе почвообрабатывающих машин челночным способом особой разметки поля не требуется. Необходимо только отбить поворотные полосы, ширина которых должна быть кратной захвату агрегата. Линию первого прохода для работы челночным способом провешивают на расстоянии от края поля, равном половине ширины захвата, а для работы диагональным — по диагонали или с отклонением от угла поля влево на 70 % ширины захвата агрегата.
При первом проходе проверяют правильность всех регулировок машин и равномерность хода рабочих органов по всей ширине захвата. Глубину обработки измеряют в 10 — 15 местах. Для этого необходимо разровнять и слегка уплотнить слой почвы, а затем погрузить в почву линейку до плужной подошвы.

Качество подрезания сорняков проверяют в нескольких местах по диагонали обработанного участка. Во время работы необходимо следить за тем, чтобы машины не забивались почвой и растительными остатками. В случае забивания останавливают агрегат и очищают рабочие органы.

В процессе работы необходимо следить за прямолинейностью движения агрегата и обеспечивать перекрытие между смежными проходами не менее 15 см при бороновании, культивации и лущении и 7 — 10 см прикатывают. Поворотные полосы обрабатывают после окончания обработки основной части поля.
По окончании работы проверяют ее качество в соответствии с агротехническими требованиями, а результат оценки записывают в учетный лист тракториста.