Технические средства нового поколения для рассеивания минеральных удобрений

Технические средства нового поколения для рассеивания минеральных удобренийВ эпоху командно-административной системы минеральные удобрения в плановом порядке часто навязывались крестьянам, причем за запланированные на них (фактически «мертвые») средства, которые на другие цели использовать было невозможно. Поэтому и отношение крестьян к ним было соответственное. Такие удобрения длительное время (до одного года) хранились преимущественно в неприспособленных помещениях или вообще на открытых площадках. В результате такого хранения значительная часть удобрений терялась, а остальные увлажнялись и слеживались, что обусловливало необходимость их измельчения перед внесением.

В тот период удобрения использовались в сравнительно больших средних дозах (около 400 кг/га), а также проводилось известкование и гипсование почв со средней дозой внесения извести или гипса около 6000 кг/га. Поэтому для рассеивания минеральных удобрений и химических мелиорантов рационально было использовать центробежные машины кузовного типа с объемом кузова от 3 до 12 м3 и принудительными дозаторами, выполненными в виде цепочно-планчатого конвейера с регулировочной заслонкой (КСА-3, 1РМГ-4, МВУ-5, МВУ-6, МВУ-8 и МВУ-12).

Технические средства нового поколения для рассеивания минеральных удобренийВ эпоху командно-административной системы минеральные удобрения в плановом порядке часто навязывались крестьянам, причем за запланированные на них (фактически «мертвые») средства, которые на другие цели использовать было невозможно. Поэтому и отношение крестьян к ним было соответственное. Такие удобрения длительное время (до одного года) хранились преимущественно в неприспособленных помещениях или вообще на открытых площадках. В результате такого хранения значительная часть удобрений терялась, а остальные увлажнялись и слеживались, что обусловливало необходимость их измельчения перед внесением.

В тот период удобрения использовались в сравнительно больших средних дозах (около 400 кг/га), а также проводилось известкование и гипсование почв со средней дозой внесения извести или гипса около 6000 кг/га. Поэтому для рассеивания минеральных удобрений и химических мелиорантов рационально было использовать центробежные машины кузовного типа с объемом кузова от 3 до 12 м3 и принудительными дозаторами, выполненными в виде цепочно-планчатого конвейера с регулировочной заслонкой (КСА-3, 1РМГ-4, МВУ-5, МВУ-6, МВУ-8 и МВУ-12).

Однако за последние 12 лет ситуация с использованием минеральных удобрений в с.-х. производстве стран СНГ резко изменилась. Во-первых, цены на них за этот период выросли почти в 10 раз, причем покупать их необходимо за «живые» деньги, которые можно использовать, например, и на зарплату. Это коренным образом изменило психологию отношения крестьян к таким удобрениям. Они покупают минеральных удобрений почти в 10 раз меньше, но хранят их в закрытых помещениях и не более трех месяцев. Поэтому удобрения практически не теряются, не увлажняются, не слеживаются и, следовательно, отпадает необходимость в их измельчении. Во-вторых, цены на машины для рассеивания минеральных удобрений также выросли почти в 10 раз, а на топливо-смазочные материалы еще больше. На приобретение тяжелых и дорогостоящих кузовных машин для рассеивания минеральных удобрений у крестьян (в большинстве случаев) денег нет, да и их внесение экономически не оправдано, поскольку удельные расходы топлива и денежных средств в этом случае очень высокие. Поэтому для рассеивания минеральных удобрений преимущественным спросом у крестьян пользуются навесные центробежные машины с объемом бункера 0,5—1 м3. Если хозяйству кроме минеральных необходимо вносить местные удобрения (дефекат, фосфаты и др.), оно приобретает кузовные машины преимущественно с минимальным объемом кузова.

Заводы Украины для рассеивания минеральных удобрений выпускают навесные центробежные машины МВД-0,5 и МВД-900 с объемом бункера 0,5 и 0,9 м3 и гравитационными дозаторами. Они предназначены для внесения удобрений нормальной влажности и не засоренных крупными инородными предметами и не позволяют использовать КП трактора. Кроме того, налажено производство центробежных машин кузовного типа — МВД-5СПРО и МД-4 для внесения минеральных удобрений любой влажности, а также местных удобрений и химических мелиорантов. Однако по технико-экономическим характеристикам эти средства значительно уступают аналогам ведущих западных фирм (Amazone, Accord, Sulky, Diadem и др.). Так, их рабочая ширина захвата не превышает 24 м, а неравномерность рассеивания удобрений по ширине захвата достигает ±25 %. Кроме того, МВД-900, МВД-5СПРО и МД-4 сложны по конструкции из-за наличия двух дисков и усложненного механизма привода рабочих органов, а две последние модели имеют еще и недостаточную высоту расположения рассеивающих дисков от поверхности почвы (0,6 м), что исключает возможность применять их на подкормке высокорослых растений.

Кузовные машины используют по прямоточной технологии, при которой удобрения в хранилище загружают универсальным погрузчиком непосредственно в их кузов, транспортируют до поля и рассеивают по его поверхности. Навесные машины работают по перегрузочной технологии: удобрения доставляют на поле тракторным прицепом и перегружают в бункер машины.

Последняя технология имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, для обеспечения работы одной машины необходимо иметь два трактора, причем в связи с малыми средними дозами внесения удобрений (около 100 кг/га) трактор с прицепом почти всю смену простаивает у края поля. Это исключает возможность использования таких машин в небольших фермерских хозяйствах, в которых имеется лишь один трактор. Во-вторых, из кузова прицепа в бункер машины удобрения перегружают вручную (совками или ведрами), для чего требуются два грузчика. В результате резко возрастает удельная трудоемкость операции. В-третьих, при ручной перегрузке удобрительные агрегаты длительное время простаивают при загрузке удобрений, что обусловливает снижение их сменной производительности почти вдвое.

Результаты наших теоретических и экспериментальных исследований центробежных рассеивающих органов позволили сделать новые научные выводы и на их основе найти принципиально новые технические решения, которые дают возможность существенно улучшить технико-экономические показатели центробежных машин для рассеивания минеральных удобрений (по существу, создать их новое поколение).

Во-первых, установлено, что при работе двухдисковых центробежных машин удобрения движутся лишь по одной половине каждого диска. Исходя их этого, нам удалось создать однодисковую центробежную машину (Пат. Украины № 49293А), которая обеспечивает такие же показатели, как и двухдисковая благодаря использованию всей поверхности диска.

Во-вторых, анализ процесса рассеивания удобрений центробежным диском показал, что равномерность их внесения в наибольшей степени зависит от формы поступающих на диск потоков удобрений и размещения фигур, образующихся при их встрече с рабочей поверхностью диска. В связи с этим нам удалось оптимизировать форму этих потоков и их размещение для кузовных и навесных машин (Пат. Украины № 51419А), что обеспечило снижение неравномерности рассеивания удобрений в поперечном направлении до ±12 %.

В-третьих, исследование режимов и параметров работы центробежных дисков показало, что при увеличении скорости схода с диска и угла наклона вектора абсолютной скорости частиц удобрений к горизонту дальность их полета увеличивается. Однако при частоте вращения дисков >800 мин-1 скорость соударения частиц удобрений с их лопатками превышает допустимые пределы и происходит разрушение гранул аммофоса и аммиачной селитры украинского производства, а также других удобрений с равноценной прочностью гранул. Для снижения повреждения гранул удобрений и повышения за счет этого допустимой частоты вращения дисков до 1000 мин разработан принципиально новый рассеивающий аппарат (Заявка № 2002108225, Украина), в котором происходит удар гранул о лопатки не прямой, а косой. При увеличении угла наклона лопаток к горизонту дальность полета частиц удобрений сначала возрастает и при 25° достигает максимума, а при дальнейшем увеличении угла она плавно снижается. Следовательно, угол 25° является оптимальным. Однако при изготовлении конусного диска с такой конусностью значительно возрастает его масса и высота, что обусловливает нежелательное увеличение высоты центробежной машины. Кроме того, диск с такой конусностью сложнее в изготовлении. Поэтому был разработан новый рассеивающий орган (Заявка № 2002129658, Украина) с плоским диском и изменением угла наклона вектора абсолютной скорости частиц удобрений к горизонту (в момент их схода с диска) за счет новой формы лопаток. Эти два изобретения позволили увеличить дальность полета частиц удобрений до 25 м.

В-четвертых, привод дозирующего конвейера от ходового колеса машины посредством ролика с пневматической шиной, прижимаемого к колесу с помощью гидроцилиндра, усилие прижатия которого поддерживается стабилизатором давления масла в гидроцилиндре, недостаточно надежен. Как показала эксплуатация таких приводов на машине 1РМГ-4, при работе на переувлажненных глинистых и черноземных почвах ролик пробуксовывает и уменьшается установленная доза внесения. Кроме того, имелись определенные трудности у механизаторов с регулировкой стабилизатора давления. Поэтому был разработан более совершенный привод дозирующего транспортера, в котором ролик изготовлен из металла и прижимается к колесу машины пружиной, а включается в контакт с колесом машины и выключается с помощью гидроцилиндра. Причем при удалении (выключении) ролика от колеса натяжение пружины не только не увеличивается, а даже уменьшается, что исключает потерю ее упругости в процессе хранения машины (в настоящее время это устройство патентуется).

В-пятых, для получения возможности проведения подкормки высокорослых растений кузовными машинами (она проводится в некоторых хозяйствах Украины) разработано устройство (Заявка № 2001053333, Украина), которое позволяет увеличить расстояние от плоскости диска до поверхности почвы до 0,8 м. При этом нежелательного увеличения высоты расположения центра масс машины (от которой зависит ее поперечная устойчивость) и ее погрузочной высоты за счет изменения расположения транспортера-дозатора по отношению к поверхности почвы не происходит.

В-шестых, использование существующих дозирующих устройств конвейерного типа на навесных машинах затруднено, поскольку натяжное устройство тягового органа препятствует приближению бункера к трактору. Кроме того, чтобы исключить самопроизвольное истечение удобрений из бункера при неподвижном конвейере его задний конец должен выступать за пределы бункера не менее чем на 400 мм, а рассеивающий орган с приводом должен устанавливаться позади конвейера. В результате центр масс груженой машины значительно удаляется от задней оси трактора, ограничивая грузовместимость. Поэтому разработан принципиально новый питатель-конвейер (Заявка № 2001010156), в котором функцию питателя выполняет верхняя ветвь его тягового органа, а функцию конвейера — нижняя. Это дает возможность приблизить бункер навесной машины и ее рассеивающий орган к трактору и увеличить грузовместимость бункера на 150 кг.

Первые пять разработок реализованы в МРД-4, а первые три и шестое — в МВДТ-0.5М.

Рама машины МРД-4 установлена на двух пневматических колесах и на ней закреплен кузов, сваренный из листовой стали толщиной 2 мм. На днище кузова, изготовленном из нержавеющей стали, смонтирован дозатор, выполненный в виде прутково-пластинчатого конвейера, над верхней ветвью которого размещена регулировочная заслонка. У задней части дозатора установлен двухсекционный туконаправитель и под ним расположен рассеивающий аппарат, выполненный в виде плоского диска, на верхней рабочей поверхности которого закреплены фигурные лопатки.

Привод рассеивающего аппарата во вращательное движение осуществляется гидромотором, который питается от гидросистемы трактора. Дозирующий конвейер приводится от ходового колеса через прижимной металлический ролик и трехступенчатую цепную передачу.

Применение МРД-4 дает возможность повысить производительность на 40 % и снизить удельные затраты топлива в среднем на 45 % по сравнению с машиной 1РМГ-4.

Рама машины МВДТ-0,5М снабжена прицепной скобой для присоединения дышла прицепа и кронштейнами (для соединения с навесной системой трактора). На раме установлен бункер, сваренный из листовой стали и имеющий форму в виде комбинации четырехугольных усеченной пирамиды, установленной меньшим основанием книзу, и призмы. Нижняя часть бункера закрыта днищем, изготовленным из нержавеющей стали, вокруг которого смонтирован тяговый орган питателя-конвейера. Регулировочная заслонка размещена над передней частью верхней ветви тягового органа, которая выполняет роль питателя, а под его нижней ветвью закреплен желоб (она выполняет роль транспортера). Двухсекционный туконаправитель закреплен у заднего обреза желоба, положение которого (обреза) не зависит от длины тягового органа. Под туконаправителем установлен рассеивающий орган в форме плоского диска, на котором закреплены две фигурные лопатки из нержавеющей стали.

Рабочие органы приводятся от ВОМ трактора карданным валом, от которого через червячный редуктор и цепную передачу приводится питатель-конвейер, а от вала червяка через промежуточный вал и конический редуктор — рассеивающий орган. Ниже приведены технические характеристики этих машин.

                                            МРД-4   МВДТ-0,5М

    Рабочая ширина захвата, м …………. До 36    До 32
    Скорость, км/ч:
        рабочая ……………………… До 15    До 15
        транспортная …………………. До 25    До 25
    Привод дозатора ………………. От ходово-   От ВОМ
                                        го колеса    трактора
    Доза внесения удобрений, кг/га ……. 50—3000   50—1000
    Неравномерность внесения, %:
        по ходу движения ……………… До ±10   До ±10
        по ширине захвата …………….. До ±12   До ±12
    Объем бункера, м3 ………………… 3,5      0,8
    Грузовместимость бункера, т ……….. 4        До 0,9
    Класс агрегатируемого трактора …….. 1,4      1,4
    Масса, кг ……………………….. 1350     280

Однако при эксплуатации машины МВДТ-0,5М по существующей перегрузочной технологии еще больше проявляются ее недостатки. Поэтому разработана принципиально новая малозатратная технология (Пат. Украины № 52174А). Ее характерная особенность состоит в том, что хозяйству не нужно покупать какие-то специальные машины (загрузчики и т. п.). Требуется лишь незначительно переоборудовать имеющиеся в хозяйстве навесные машины и тракторный самосвальный прицеп. При переоборудовании серийной навесной машины ее раму усиливают путем приваривания дополнительных угольников, к которым крепят прицепную скобу и новые, более надежные кронштейны. В заднем борту прицепа (например, 2ПТС-6) вырезают окно, длина которого не должна превышать ширину бункера навесной машины. Это окно снабжают шибером с рычагом управления. Кроме того, к его раме крепят кронштейн для увеличения высоты расположения задней части кузова от поверхности земли.

Разработанная технология включает такие операции:

присоединение к прицепной скобе машины дышла переоборудованного прицепа;
загрузка в хранилище минеральных удобрений в кузов прицепа с помощью универсального погрузчика;
транспортирование загруженных удобрений от хранилища к удобряемому полю;
установка прицепа с удобрениями у края удобряемого поля и отсоединение его дышла от навесной машины;
подъезд трактора с машиной к прицепу так, чтобы расстояние между бункером машины и задним бортом прицепа было (по возможности) минимальным;
механизированная перегрузка удобрений из кузова прицепа в бункер машины;
рассеивание удобрений навесной машиной;
повторные перегрузки удобрений из кузова прицепа в бункер машины;
подсоединение дышла прицепа к прицепной скобе машины и движение к хранилищу для последующей загрузки удобрений в кузов прицепа.
Ниже приведены сравнительные технико-экономические показатели машины МВДТ-0,5У (новая техноло- гия) и серийной машины МВД-900 (традиционная технология). 
                                                                   МВД-900   МВДТ-0,5М

    Трактор кл. 1,4 ………………………….2                 1
    Прицеп 2ПТС-6 …………………………. 1              1
    Грузовместимость прицепа, т ………………. 6      6
    Рабочая ширина захвата машины, м …………. 24     32
    Рабочая скорость агрегата,км/ч …………… 10     10
    Грузовместимость бункера машины, т ………. 0,9    0,9
    Время загрузки бункера машины, мин ……….. 22     10
    Производительность машины
        за 1 ч чистого времени, га …………… 24     36
    Коэффициент использования эксплуатационного
        времени при дозе внесения 100 кг/га
        и длине гонов 1000 м ……………….. 0,32   0,51
    Производительность за 1 ч
        эксплуатационного времени,га ………… 7,7     18,4
    Сменная производительность, га …………. 61,6   147,2
    Число занятых рабочих, чел …….. 4 (2 тракто-   1 (тракто-
                                          риста и 2       рист)
                                          грузчика)
    Затраты труда, чел.-ч/га ……………….. 0,51   0,06

Как видим, применение машины МВДТ-0,5М и новой технологии по сравнению с серийной машиной и традиционной технологией дает возможность высвободить для выполнения других работ дефицитный в настоящее время трактор. При этом эксплуатационная производительность удобрительного агрегата увеличивается в 2,4 раза, а удельные трудозатраты снижаются в 8,5 раза.

Добавить комментарий