Дисковий та анкерний сошники для прямого висіву зернових культур

У таких технологіях головною сільськогосподарською машиною є сівалка, від конструкції робочих органів якої залежать умови подальшого розвитку рослин, вплив на грунтове середовище і взагалі сама можливість застосування таких технологій.

Враховуючи різноманітність сільськогосподарських підприємств за площею сільгоспугідь із різним грунтово-рослинним середовищем, культурами, які прийнято вирощувати у господарстві, виробники висівних машин, як правило, розробляють декілька модельних рядів сівалок із різними конструкціями сошників, що забезпечують їхню роботу в різних грунтово-кліматичних умовах. У низці випадків це сошники із тупим кутом входження у грунт, для забезпечення працездатності яких потрібна висока питома металомісткість машин. Цих недоліків позбавлені машини із сошниками, що входять у грунт під гострим кутом, але вони також мають свій недолік — накопичення на стояках рослинних решток. Різні компанії-виробники вирішують ці проблеми по-різному, пропонуючи власні конструктивні рішення. Так, компанія Morris (США) для забезпечення сівби зернових сільськогосподарських культур після нульового та мінімального грунтообробітку випускає сівалки Contour Air Drill, Maxim II, Maxim III, Never Pin.

Сівалки Contour призначені як для потреб невеликих господарств — з шириною захвату від 7,62 до 9,45 м, так і великих — три- та п’ятирамні моделі із шириною захвату від 12,5 до 26,21 м (табл. 1).

Рівномірність загортання насіння та добрив за глибиною забезпечується паралелограмним з’єднанням сошників із рамою сівалки, завдяки чому кожен сошник добре копіює поверхню поля. Вузькі сошники із гострим кутом входження у грунт чинять менший питомий тяговий опір під час роботи.

У Франції широкого використання для прямого висіву зернових культур за технологією ноу-тілл набули сівалки марок Easydrill, Maxidril, Seed Master різних модифікацій (табл. 2).

Причіпна сівалка для прямого висіву Seed Master придатна для сівби пшениці, ячменю, гороху, ріпаку та інших сільгоспкультур.

Сошник сівалки Seed Master являє собою активний гідравлічний стояк анкерного типу із вузькими ножами для внесення добрив, сівби насіння та ущільнювального колеса, яке забезпечує рівномірність глибини його ходу.

Завдяки невеликим розмірам сошник легко проникає у грунт, а паралелограмну підвіску із копіювальними колесами за будь-яких умов можна відрегулювати на оптимальну глибину загортання насіння та забезпечити її стабільність протягом усього часу роботи сівалки на конкретному полі. Такі сошники розпушують навіть сухий твердий грунт і можуть працювати за наявності на поверхні поля шару рослинних решток без додаткового (попереднього) обробітку. Тиск сошника на грунт суттєво не впливає на його заглиблення, оскільки цей робочий орган є самозаглиблюваним.

Недоліками таких сошників є те, що у разі надмірної забур’яненості поля їхні стояки у певний проміжок роботи забиваються рослинними рештками, що порушує агротехнічні вимоги до сівби та збільшує час на технічне обслуговування.

Розробка ряду конструкцій долотоподібних сошників з активними роторними очисниками стояка від рослинних решток дещо вирішує проблему прямої сівби за наявності на полі великої кількості пожнивних часток рослин, проте складність конструкції та приводу роторів ставить під сумнів їхнє широке застосування.

Аграрний ринок здебільшого пропонує сьогодні сівалки як імпортного, так і вітчизняного виробництва, але вони не завжди адаптуються до умов роботи на наших грунтах, не повністю відповідають агроекологічним вимогам, мають високу вартість та значну питому металомісткість. У такій ситуації виробники сільськогосподарської продукції не завжди отримують бажаний ефект від застосування технологій нульового та мінімального обробітку грунту.

Тому на часі актуальним завданням є створення таких сівалок, які б задовольняли всі вимоги нульових технологій і водночас за вартістю були б порівняно доступні для кожного бажаючого запровадити такі технології у своєму господарстві.

І роботи у цьому напрямі ведуться. Так, на кафедрі сільськогосподарського машинобудування Кіровоградського національного університету розроблено експериментальну сівалку для прямої сівби зернових культур (табл. 3), яка складається із рами, начіпного пристрою, бункера для насіння і добрив. Вона має котушкові висівні апарати, до рами сівалки за допомогою паралелограмної підвіски у два ряди кріпляться дев’ять посівних секцій із експериментальними сошниками. Відстань між сошниками одного ряду становить 300 мм, а між сошниками за шириною захвату сівалки — 150 мм. Привід висівних апаратів забезпечується від опорно-привідних коліс через редуктор.

Висівна секція сівалки включає в себе: кронштейн кріплення паралелограмної підвіски секції до бруса рами сівалки; стояк сошника зі встановленим у передній частині долотом, до якого кріпиться пристрій стебловідведення і фіксується у відповідному положенні за допомогою гайки; коток із механізмом регулювання глибини ходу сошника; насіннєпровід та натискну штангу із пружиною.

Працює посівна секція таким чином. Під час руху сівалки долото створює борозну, в яку через насіннєпровід подається насіння і засипається грунтом та прикочується котком. Пристрій стебловідведення спрямовує рослинні рештки за площину заднього вертикального обрізу стояка сошника.

Глибина сівби регулюється зміною положення колеса відносно поверхні поля і забезпечується поворотом повідка навколо осі з утриманням у відповідному положенні сектором за допомогою гвинта. Необхідний тиск посівної секції на поверхню грунту забезпечується натискною штангою із пружиною.

Для порівняльної оцінки запропонованої конструкції сошника було проведено польові випробування із найпоширенішими конструкціями сошників — дисковими та анкерними. За основні оцінювані показники, що визначають якість виконання технологічного процесу, було прийнято такі:

— рівномірність загортання насіння за глибиною, що визначалася коефіцієнтом варіації r;

— значення реальної глибини загортання насіння.

Щодо першого показника (рис. 1) варто зазначити: щодо порівнюваних сошників він має певні особливості — його значення не завжди аналогічні традиційним і загальноприйнятим. Як і очікувалося, якість загортання насіння дисковим сошником із підвищенням робочої швидкості знижувалася. Результати ж роботи сошників із гострим кутом входження у грунт виявилися певною мірою не зовсім очікуваними. Так, зі збільшенням робочої швидкості рівномірність загортання насіння спочатку підвищувалася (до досягнення близько 13 км/год), а потім знижувалась. Щодо експериментального сошника пояснити такі показники можна особливостями конструкції секції, до складу якої він входить. Так, на малих швидкостях і за недостатніх динамічних навантажень на грунтові елементи з боку копіювального котка сошник встигав реагувати на всі нерівності мікрорельєфу поверхні поля (грудки, післяжнивні рослинні рештки культур-попередників тощо), у результаті чого формувалася відповідна рівномірність загортання насіння. 

Із підвищенням поступальної швидкості рівномірність ходу сошника за глибиною стабілізувалась, а отже, поліпшувалась і якість загортання. За досягнення швидкостей понад 

13 км/год загортальна робоча система не встигала чітко копіювати поверхню поля, і якісний показник знову погіршувався. Характер роботи анкерного сошника схожий з експериментальним, але загальний показник рівномірності загортання насіння нижчий від експериментального у середньому на 5–7%. До того ж за наявності певної кількості рослинних решток на поверхні поля він виявляється непрацездатним.

Порівняно із дисковими, експериментальні сошники здатні якісніше працювати на вищих швидкостях. Дводискові ж сошники задовільно працюють на малих швидкостях, а із підвищенням їх до 8 км/год і більше насіння виноситься дисками навіть на поверхню поля, і воно загортається шлейфом сівалки у поверхневому шарі грунту на невеликій глибині. 

Характер залежності показника рівномірності для експериментального сошника від заданої глибини загортання насіння за різних робочих швидкостей (рис. 2, 3) є схожим із відомими результатами, отриманими попередніми дослідниками.

У такому разі є логічним зниження коефіцієнта варіації, а отже, і поліпшення якості роботи зі збільшенням заданої глибини загортання насіння та перемінне його значення із наростанням робочої швидкості, що підтверджується і результатами аналізу взаємного впливу глибини загортання hз та робочої швидкості V на показник рівномірності r (рис. 3).

 Не менш важливим для оцінки якості роботи сошникових груп є дотримання ними заданих параметрів глибини загортання насіння на різних робочих швидкостях висівного агрегату.

Найбільшим відхиленням від нормативних значень (рис. 4) у діапазоні V=7–13 км/год характеризується дисковий сошник. Для нього реальна глибина загортання насіння за заданої  (5 см) становить близько 4 см із тенденцією зниження зі збільшенням швидкості.

Криві 1 та 2, що зображують параметри забезпечення реальної глибини загортання насіння сошниками із гострим кутом входження у грунт, мають змінний характер. Водночас експериментальний сошник забезпечує більшу відповідність реального значення глибини ходу заданому параметру. Максимальне наближення між заданим та реальним значенням досягається у діапазоні робочих швидкостей на рівні до 12–13 км/год.

Крім цього, за результатами експериментальних досліджень встановлено, що сошники висівних секцій із гострим кутом входження у грунт, які обладнані оригінальними елементами конструкції — стебловідводами, забезпечують надійне виконання технологічного процесу без попереднього обробітку грунту за середньої довжини рослинних решток на поверхні поля до 20 см і питомої їхньої маси на 1 м2 поверхні — до 0,6 кг.

Вони здатні якісно працювати на досить високих робочих швидкостях за тяговим опором залежно від глибини сівби та швидкісного режиму, мають переваги щодо дотримання параметрів рівномірності глибини загортання насіння, порівняно з анкерними — на 14% і дводисковими — на 22%, і певною мірою відкривають нові можливості для конструкторських рішень щодо компонування висівних машин зі значним зниженням їхньої металомісткості.

В. Сало, професор, д-р техн. наук,

П. Лузан, доцент, канд. техн. наук,

Кіровоградський національний технічний університет