Дискатор — нове технічне рішення

У системі обробітку грунту дискові грунтообробні знаряддя в останні десятиріччя дістали широкого розповсюдження, поступово витісняючи плуги та культиватори. 

Робочим органом дискових знарядь є, зазвичай, сферичні (вирізні та суцільні) диски різних діаметрів. Сферичні диски нині використовують у різних технологічних операціях. Їх застосовують для лущення стерні, основного обробітку грунту, нарізання борозен, підгортання і навіть прибирання картоплі. Така багатофункціональність дискових знарядь забезпечується широким діапазоном встановлення дисків під кутом до напрямку руху (кут атаки a) і кутом нахилу диска в поздовжньо-вертикальній площині (кут встановлення диска b).
На якість технологічного процесу впливають не лише конструктивні параметри диска (діаметр, радіус сфери, форма і кількість вирізів), а й встановлення дисків до напрямку руху, що визначається кутом атаки (a) і кутом встановлення в поздовжньо-вертикальній площині (b).
До кінця минулого сторіччя сферичні дискові органи встановлювали тільки жорстко на одному валу. Таке конструктивне рішення спричинює до обертання всіх дисків, що сидять на одному валу, з рівною кутовою швидкістю (w), що викликає пригальмовування одних дисків та активізацію обертання інших. Важливий недолік дискових борін - низьке розташування розпірних втулок. Це призводить до намотування і забивання осі батареї (вал + розпірні втулки) землею і рослинними рештками.
Виділимо основні недоліки грунтообробних знарядь дискових борін:
- встановлення дисків на одній осі не дає змоги змінювати кут b і він становить 0°;
- суцільна вісь створює малий кліренс, що визначається різницею (RД - rв) радіусу диска RД і зовнішнього радіуса втулки rв, що спричинює забивання грунтом і рослинними рештками міждискового простору;
n жорстке кріплення дисків до осі призводить до обертання всіх дисків, що сидять на ній, з однаковою кутовою швидкістю. Проте дія зовнішніх сил на кожен окремий диск істотно різниться за величиною, тому одні диски "пригальмовуватимуться", а інші - "розкручуватимуться", що веде до збільшення тягового опору, погіршення якості роботи та скручування осі батареї.
n регулювання кута атаки потребує повороту осі дискової борони, що веде до збільшення кінематичної довжини борони.
На початку цього сторіччя з'явилося нове конструктивне рішення - встановлення кожного сферичного диска на відокремленій осі.
Кожен диск розташований на індивідуальній осі. Кожен ряд дисків забезпечений регулювальним пристроєм, що гарантує зміну кута атаки та робочої ширини захоплення диска. Диск при цьому грає роль лемеша і полиці, що сприяє кращому обертанню пласта, який відрізається, його кришінню, а зменшення роботи сили тертя ковзання грунту по робочому органу - завдяки використанню сил тертя кочення в підшипниках. Також особливість взаємодії диска з грунтом призводить до зниження необхідного тягового зусилля. Відсутність у конструкції дискових батарей єдиної осі дає змогу дискатору працювати у вологу погоду, на полях із великою кількістю рослинних решток, а також на полях із будь-якою кількістю бур'янів, при цьому виключається як намотування їх на вісь диска, так і щільне забивання рядів дисків. Відпадає потреба  застосування в конструкції чистиків, оскільки в процесі роботи відбувається самоочищення дисків.
Застосування таких знарядь забезпечує зниження витрати палива на обробітку грунту на 30-50 відсотків.
В Україні першим розробкою та виготовленням дискаторів почав займатися СТ ВФ "Агрореммаш". Нині підприємство випускає серію таких знарядь під маркою АГД, що агрегатуються практично з усіма тракторами.
Проте з назвою таких знарядь підприємства-виробники поки що не визначилися. СТ ВФ "Агрореммаш" називає таке знаряддя агрегатом грунтообробним дисковим (серія - АГД), "Червона Зірка" - бороною дисковою, "Уманьферммаш" - лущильником дисковим важким (серія - ЛДВ); ПП ПКФ "Велес-агро" - агрегатом грунтообробним, "Белагропром-сервіс" - мульчувальником дисковим (серія ДМ) і бороною дисковою, "Восход" - бороною причіпною (БП-6 тощо) і плугом дисковим (ПД-2, 2 тощо).
Є і низка інших назв у технічній літературі такого рішення, як-от: варіодиск, борона дискова, дискатор, дископак тощо. У пошуковій системі Google ці знаряддя об'єднані назвою "Дискатор" (понад 14 тис. посилань). Нині на ринку грунтообробних знарядь України дискатори представлені понад 100 марками.
Дискатор - запатентована назва знаряддя, призначеного для мінімального, основного та передпосівного обробітку грунту під зернові, технічні та кормові культури, а також для омолоджування луків, що задерніли, й лущення стерні.
Існують суперечності юридичного характеру, оскільки деякі фірми запатентували назву "Дискатор" як товарний знак, тому, за суттю, назви нового знаряддя ще чекають на дискусію серед фахівців.
Оскільки ми розглядаємо "дискатор" як новий вид знаряддя, такий як плуг, борона, культиватор тощо,  та не маємо комерційної мети, а також використовуємо великий обсяг статей, наявних у пресі, проспектів і базу в інформаційній пошуковій системі Google під ключовим словом "Дискатор", то далі ці знаряддя об'єднуватимемо під поняттям "Дискатор". Розглянемо детальніше особливості технологічного процесу обробітку грунту знаряддям "Дискатор":
Дискатори призначені для поверхневого обробітку всіх типів грунтів (гранична глибина - 20 см), знищення бур'янів і подрібнення пожнивних решток у будь-яких кліматичних зонах. Дискатори виробляють в одно-, дво-, три- і чотирирядному варіантах.
Поєднуючи в одній операції спушування і кришення грунту, подрібнення рослинних решток і вирівнювання рельєфу, 4-рядні дискатори скорочують необхідну кількість обробітків грунту вдвічі-втричі.
Дискатори здатні працювати на вологих (вологість грунту - до 40%) грунтах. Дискатор не втрачає своїх якостей і під час роботи на засмічених грунтах з рослинними рештками будь-якої щільності заввишки до 2 м і вище.
Результатом застосування дискаторів є:
- зниження неконтрольованої мінералізації гумусу;
- зменшення деградації орного шару;
- створення мульчувального шару, що вберігає грунт від висихання.
Детальніше зупинимося на принципових відмінностях дискатора від традиційних дискових борін.
Кожен диск розташований на індивідуальній осі та відхилений від вертикальної площини - це сприяє кращому обертанню пласта, що відрізається, його кришінню, а також зниженню потрібного тягового зусилля трактора.
Кожен ряд дисків має плавне або ступеневе регулювання кута атаки й, відповідно, - робочої ширини захвату диска. Диск при цьому виконує роль лемеша і полиці.
Відсутність у конструкції дискаторів дискових батарей з єдиною віссю дає змогу дискатору працювати на перезволоженому грунті, на полях з великою кількістю рослинних решток, а також на полях із будь-якою кількістю смітної рослинності, при цьому виключається намотування на вісь диска і щільне забивання рядів дисків. Відпадає потреба застосування в конструкції чистиків, оскільки в процесі роботи відбувається самоочищення диска.
За даними держвипробувань, дискатори, на відміну від традиційних важких дискових борін БДТ, дають змогу працювати за абсолютної вологості грунту до 40%, що, як мінімум, удвічі більше за звичайні показники. Наприклад, реальне використання БДТ неможливе вже за вологості 20 відсотків.
Один прохід 2-рядним дискатором серії БДМ еквівалентний двом проходам 4-рядної борони або трьом проходам традиційної дискової борони.
Досвід використання дискаторів засвідчив, що після припинення традиційного обробітку грунту і використання дискатора за 3-5 років на полі утворюється мульчувальний шар. У перехідний період між традиційним обробітком до нульового вельми перспективно використовувати дискатори на глибину обробітку 5 см. Це дасть можливість накопичити мульчу і вирівняти поверхню поля. Виходячи з досвіду російських господарств, що використовують дискатори, можна стверджувати, що така технологія обробітку грунту дасть змогу у верхньому шарі накопичити мульчувальну подушку. За її наявності можна говорити про дальше застосування нульових технологій. Без мульчі вся робота за мінімальною технологією неефективна, потрібно використовувати широкий асортимент хімікатів для боротьби з бур'янами та хворобами. Відповідно, витрата коштів на придбання техніки без дотримання основ землеробства буде зайвою і невиправданою. Досвід господарств засвідчив, що під час підготування до сівби якісного зябу за допомогою дискаторів урожайність вища, ніж за традиційного підготування грунту. При цьому витрати палива знижуються майже втричі, що є певним резервом зниження собівартості продукції. Так, в агрофірмі "Лєбяжьє" Кіровської області Російської Федерації також відзначили, насамперед, відчутну економію палива: якщо на тракторі К-700 з 8-корпусним плугом на оранку 12-15 га витрачають 320 л дизпалива (тобто не вистачає повного бака), то дискатором з одним баком можна обробити до 60 га. Продуктивність і економія збільшуються вчетверо, відповідно, знижується витрата моторесурсу техніки та затрат людської праці.
Як наголошувалося вище, дискатори можуть замінити дискові плуги, важкі дискові борони й дискові лущильники. Проте дискатор - єдине грунтообробне знаряддя, здатне обробляти грунт після збирання врожаю високостеблових культур без їхнього попереднього  подрібнення. Ми провели випробування дискаторів на кинутих забур'янілих землях, зарослих травою, чагарником заввишки понад 2 м. Після чотирьох проходів (два проходи вздовж, два проходи впоперек) дворядним дискатором поле було вкрите мульчею, рослинність була задискована у шарі грунту 0,8 см, і поле майже було готовим для висіву озимих культур.
Зупинимося на ціні дискаторів і порівняємо її з ціною інших грунтообробних знарядь. Оскільки грунтообробні знаряддя випускають різною шириною захвату, проведемо оцінку ринкової ціни одного метра захвату грунтообробних знарядь (рисунок).
Дискатори за ціною одного метра захвату співставні з плугами та дешевші за важкі борони майже вдвічі. Серед фірм - виробників дискаторів, найнижча ціна зафіксована СТ ВФ "Агрореммаш". Сьогодні ціна одного метра захвату дискатора цієї фірми - 10963 грн, а коефіцієнт варіації ціни - 6,7 відсотка.
Ціна одного метра захвату дискатора фірми "Восход" - 18895 грн, а коефіцієнт варіації ціни - 16,8%. Ціна одного метра захвату дискатора фірми "Велес-агро" становить 19045 грн з коефіцієнтом 19,27%. Дискатори виробництва російських фірм мають ціну одного метра захвату від 20 до 30 тис. грн, а один метр захвату дискаторів зарубіжних фірм коштує 40-50 тис. грн (у перерахунку за курсом на липень 2010 року).

Висновки
1. Група грунтообробних знарядь, об'єднаних за особливостями конструкції у знаряддя типу "дискатор", реально перспективна в процесі переходу від традиційних до мульчувальних технологій і No-till. Знаряддя типу "дискатор" забезпечують чудове закладання рослинних решток у верхній шар (0-5 см) грунту. Дискатори можуть забезпечувати і добрий обробіток грунту на глибину до 20 сантиметрів.
2. Дискатори на операції обробітку грунту забезпечують високу економію енергоресурсів. Витрата палива зменшиться втроє-вчетверо порівняно з традиційним обробітком грунту.
Оскільки дискатори - порівняно нові знаряддя, багато питань як конструктивного, так і компонувального рішень залишаються відкритими. До них належать:
- особливості роботи грунтообробних сферичних дисків в індивідуальному режимі;
- визначення оптимальних параметрів сферичних дисків під час роботи в конструкції дискатора (діаметр, кількість і форма вирізів, встановлення кутів a та b, радіус сфери тощо);
- конструкції виконання підшипникового вузла для кріплення до диска, що забезпечує належну надійність і довговічність конструкції;
- параметри пружної підвіски, що забезпечує зниження енергоємності і підвищення якості технологічного процесу;
- розташування дисків, що забезпечує мінімальне перекриття залежно від кутів: атаки a, встановлення b - і глибини обробітку.
3. Потрібна уніфікація сферичних дисків для їхнього використання як на дискових боронах, так і на дискаторах.

А. Кушнарьов,
членкор НААНУ, д-р техн. наук, професор
С. Кушнарьов,
канд. техн. наук, доцент
О. Вершков,
канд. техн. наук, доцент
Є. Бобровний,
аспірант