Оцінка «апетиту» зернозбирального комбайна

Зернозбиральні комбайни — важлива і складна група сільськогосподарської техніки, яка потребує об’єктивної оцінки експлуатаційних показників. Ефективність експлуатації комбайна в господарських умовах значною мірою визначають витрати пального протягом зміни, оптимальну кількість яких забезпечує експлуатація комбайна в найбільш відповідному режимі продуктивності.

М. Занько, канд. техн. наук,
УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого

Особливо це стосується оптимізації експлуатаційних режимів роботи, з тим щоб вони забезпечили максимальну продуктивність комбайна (за допустимого рівня втрат зерна за молотаркою — 1,5%). В якості одного з основних оцінкових показників економічності технологічного процесу прийнято брати питомі витрати пального (Qn). Його розмірність доцільніше виражати в кілограмах на тонну зерна (кг/т), отриманого під час обмолочування технологічної культури.
Визначення питомих витрат пального для комбайнів різних типів, конструкцій, технічних параметрів і продуктивності можливе за результатами експлуатаційно-технологічної оцінки його роботи у полі в сезон жнив. Точності такої оцінки можна досягти, насамперед, за об’єктивного оцінювання експлуатаційної продуктивності комбайна, одночасно з яким ведуть облік витрат пального за одну годину експлуатаційного часу. За результатами польових досліджень проводять розрахунок питомих витрат пального, що дорівнює відношенню витрат пального до продуктивності комбайна за 1 год роботи.
Навіть якщо ви провели визначення питомих витрат пального, це не застереже вас від роботи комбайна зі збільшеними, тобто неефективними, його витратами. А як бути, коли ви пройнялися рекламою нового сучасного комбайна, який сподобався вам просто на сільськогосподарській виставці, і «загорілися» купити його негайно, просто зараз? І раптом, в останню хвилину, резонно притамували свій запал: комбайн, на перший погляд, наче й не дуже дорогий, але ж наскільки він економічний хоча б щодо витрат пального в перерахунку на 1 т зібраного врожаю? Молодий хлопчина-менеджер, який уже бачить комбайн проданим, говорить, що ці витрати — мізерні, а комбайн-то — просто красень сучасної збиральної техніки! Після цього у вашій голові постає питання: як, виходячи тільки з технічної характеристики комбайна, визначити, яку ж «порцію» пального комбайн «з’їдатиме» в полі для намолочування 1 т зерна? Ви починаєте «штудіювати» технічну інструкцію на комбайн і, повірте мені, відповіді на питання, що так вас трепетно хвилює, ви там не знайдете. У кращому разі у технічному документі виробник вкаже тільки один показник, який може деякою мірою прояснити питання, що збуджує вашу уяву про комбайн. Це — більш-менш конкретне значення пропускної здатності комбайна. Але як використати цю інформацію, щоб усе-таки самостійно й при тому твердо й обгрунтовано прояснити для себе: цей комбайн, зазначених технічних параметрів, під час роботи в режимах проектної пропускної здатності та продуктивності, яку гарантує виробник (постачальник), витрачатиме на намолочування 1 т зерна стільки-то, а точніше — мало або порівняно мало пального?
Як свідчить практичний досвід експлуатації зернозбиральних комбайнів у господарських умовах, на обмолочуванні зернових культур питомі витрати пального навіть для одного комбайна перебувають у межах від 1,8 до 4,0 кг/т. Комбайни сучасного технічного рівня більшості провідних комбайнобудівних фірм забезпечують цей показник на рівні до 2,0 кг/т. Звичайно, збільшення витрат пального понад «норму» (навіть у наведеному діапазоні витрат — від 1,8 до 4,0 кг/т) зумовлює збільшення собівартості 1 т зерна на заключному етапі його виробництва, збиранні, на рівні 22 грн (!). Тому навіть у невеликих господарствах (з посівною площею зернових — близько 400 га і середньою врожайністю — 4 т/га та за збирання всього 1600 т зерна) це спричинює збільшення собівартості, а значить — зменшення прибутку до 35 200,00 грн. В умовах сьогодення це неприпустимо!

Причини збільшення витрати пального
Œ   Технічні
Здебільшого вони обумовлені технічним рівнем допоміжних технологічних систем і станом технічних систем комбайна.
Основна допоміжна, але функціонально важлива система комбайна — жатка. Її визначальна характеристика — інтенсивність роботи (різання) ножа різального апарата. Для оцінки його роботи прийнято брати показник «циклічність ножа різального апарата». Аналіз свідчить, що в комбайнах різних поколінь та технічного рівня величина даного показника перебуває в широкому діапазоні значень (табл. 1). Важливість даного показника полягає в тому, що швидкість зрізання технологічної культури створює першочергові обов’язкові передумови для збільшення робочої швидкості комбайна під час виконання ним прямого комбайнування хлібів. Звичайно, це дає змогу забезпечити бажану, а точніше,  високу інтенсивність подавання маси зрізаної технологічної культури в молотарку і, як наслідок, — високу продуктивність. Годинна витрата пального при цьому зберігається на встановленому (для даного двигуна комбайна) рівні. Тому в підсумку це дає змогу зменшити питомі витрати пального.
Не слід забувати й про стан паливної системи комбайна, несправна робота якої «реалізується» в небажані збільшені витрати пального.
   Експлуатаційні
Їх зумовлює не зовсім задовільний експлуатаційний режим роботи комбайна. Сюди ж доцільно віднести малу робочу швидкість і недостатню врожайність зерна технологічної культури. Як результат, у підсумку це «забезпечує» низьку продуктивність намолочування зерна. За встановлених витрат пального, «з’їденого» двигуном в оптимальному режимі роботи молотарки, це зумовить збільшення питомих його витрат на 1т отриманого зерна.

Як же бути?
Спробуємо абстрагуватись від цих та інших, не зовсім бажаних в оцінці витрат пального, факторів і зосередимо свою увагу тільки на експлуатаційних режимах, найхарактернішим із яких є продуктивність по намолочуванню зерна.
Часто доводиться спостерігати роботу групи однотипних комбайнів, навіть однієї марки. Одні, як-то кажуть, просто й легко «літають» полем (тобто мають високу робочу швидкість) і забезпечують добру продуктивність та задовільні витрати пального. Інші — з великими потугами, з невеликою робочою швидкістю, навіть за низької врожайності зерна, «повзуть» збиральною ареною. Водночас їхні витрати пального інколи навіть перевищують 4 кг/т!!! А які ж причини такого режиму роботи?
Слід зазначити, що, насамперед, роботі комбайна у проектному режимі продуктивності (по намолочуванню зерна), що буде гарантією отримання нормованих витрат пального, мають передувати оптимальні технологічні регулювання молотарки. До них відносять:
   частоту обертання молотильного барабана;
   зазори для входження обмолоченої технологічної маси в молотильно-сепарувальну систему (МСС) та виходу з неї, а також у решетах системи очищення зерна;
   частоту обертання вентилятора системи очищення зерна.
Їхній вибір грунтується здебільшого на значній частці суб’єктивізму та зумовлюється кваліфікацією комбайнера. Однак навіть за оптимальних регулювань основних технологічних систем: жатки, молотильно-сепарувальної та очищення зерна — занижена продуктивність і водночас менша від проектної може бути спричинена зниженим рівнем подавання хлібної маси в молотарку. Її доцільна величина в польових умовах досягається тільки завдяки оптимальній робочій швидкості. Постає питання: як оцінити технологічний режим продуктивності комбайна в даний момент часу і які витрати пального мають бути при цьому? Чи є потенціальна функціональна можливість комбайна збільшити або зменшити продуктивність і як це вплине на зміну витрати пального?
Як бачимо, причин для великих та водночас неефективних витрат пального багато. Тому дослідження показника питомих його витрат з урахуванням усіх об’єктивних факторів, що мають на нього вплив, є достатньо актуальним питанням і потребує застосування відповідних методів. Одним із них може бути метод графічного моделювання. У процесі його реалізації було проведено експлуатаційно-технологічну оцінку двадцяти зернозбиральних комбайнів з молотаркою барабанного типу на збиранні озимої пшениці. Їхня пропускна спроможність, продуктивність та технічні параметри характеризувалися широким діапазоном значень.
Оптимальні технологічні регулювання молотарки дали змогу налаштувати комбайни на проектний режим пропускної здатності і продуктивності та забезпечити тим самим об’єктивне визначення питомих витрат пального.
Для дослідження залежності показника питомих витрат пального і технічних параметрів комбайна було взято до уваги такі характеристики комбайна:
   площа молотильно-сепарувальних дек МСС;
   площа сепарації соломотрясом залишків зерна із обмолоченої соломи;
   ширина молотарки як один із технічних параметрів, що характеризує її молотильну спроможність — здатність технологічно переробити зерно, тобто просепарувати його (виділити із соломи) та очистити з регламентованою чистотою, — і тим самим забезпечити потрібну продуктивність із намолочування зерна;
   об’єм зернового бункера як один із вагомих показників нечастого вивантаження зерна з нього, що дає змогу уникнути неефективної затрати робочого часу зміни і, як наслідок, забезпечити високу продуктивність за 1 год основного часу;
   продуктивність комбайна за 1 год основного часу.
Проаналізувавши роботу комбайна за вказаними вище параметрами, було розроблено залежність (створено багатофакторну математичну модель) показника питомих витрат пального.
Важлива особливість розробленої моделі для подальших наших досліджень полягає в отриманні графічної залежності питомих витрат пального від площі молотильно-сепарувальних дек МСС і продуктивності за годину основного часу (рисунок). Графічна залежність свідчить, що під час вибору з метою придбання з-поміж двох комбайнів, які «приглянулись» вам, перевагу доцільно віддати зернозбиральному комбайну зі значною площею поверхні молотильно-сепарувальних дек, оскільки вона дає змогу забезпечити незначні втрати зерна за молотаркою (до допустимих 1,5%), а отже, працювати з високою продуктивністю. Природно, це дасть змогу отримати незначні питомі витрати пального та тим самим підвищити економічність технологічного процесу.
 Застосування молотильної системи з декількома барабанами, обладнаними деками, забезпечує високий рівень інтенсифікації процесу сепарації зерна у зоні обмолочування, тобто в молотильно-сепарувальній системі. Внаслідок цього кількість зерна, що сепарується через деки МСС, збільшується до 90–95%, а на соломотряс (для остаточної сепарації) надходить лише 5–8% зерна. Соломотряс добре справляється з покладеною на нього функцією остаточної сепарації зерна, тож комбайн може працювати в режимі високої пропускної здатності та продуктивності. А це, своєю чергою, зумовлює зменшення питомих витрат пального.
Важливою особливістю графічної залежності є її придатність для визначення абсолютного значення показника питомих витрат пального конкретного зернозбирального комбайна (марки, технічних параметрів, продуктивності та пропускної здатності).

Висновки
Доцільно зазначити, що даний метод забезпечує отримання розрахункових даних питомих витрат пального з достовірністю не менше ніж 0,95. Для прикладу визначення питомих витрат пального із застосуванням розробленого методу виконано для групи комбайнів. Результати наведено в табл. 2.
Фактичне визначення питомих витрат пального доцільно проводити в кінці зміни виходячи із співвідношення показників витраченого пального до намолоченого зерна. Його порівняння зі значенням, отриманим за допомогою  розробленого нами методу математичного моделювання, дає змогу оцінити, наскільки значно чи незначно вони відрізняються, та прийняти зважене рішення щодо правильності вибору режиму роботи — робочої швидкості та технологічного завантаження комбайна в даних умовах експлуатації — залежно від урожайності й оптимальності технологічних регулювань молотарки.