Massey Ferguson 7370 PL Beta: на іспити — у ячмінь…

Тенденції, що простежуються у зростанні попиту на високопродуктивні машини, спонукають учених і конструкторів до пошуку нових технічних рішень
у комбайнобудуванні,
які б дали змогу підвищити продуктивність комбайнів середнього класу, збільшити сезонне навантаження і поліпшити якість роботи.

М. Занько, канд. техн. наук, ст. наук. співробітник, завлабораторії наукових досліджень і випробування машин для збирання та первинної переробки урожаю, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого

Однією із характерних тенденцій розвитку світового комбайнобудування є подальше збільшення продуктивності і підвищення технічного рівня зернозбиральних комбайнів барабанного типу. Вітчизняні комбайни мають традиційні однобарабанні молотарки і клавішні соломотряси, пропускна здатність яких становить близько 9 кг/с (за рівня втрат зерна за молотаркою 1,5%). У світовому комбайнобудуванні підвищення технічного рівня комбайнів барабанного типу досягається завдяки використанню у складі МСС додаткових сепарувальних барабанів для інтенсифікації сепарації грубого вороху, електронних систем контролю та управління роботою, забезпечення автоматичного копіювання поверхні поля жниваркою (завдяки електричним і ультразвуковим датчикам та відповідним гідромеханічним системам, збільшенню потужності двигуна та місткості бункера).
Сьогоднішній світовий ринок зернозбиральних комбайнів відносно стабільний. Основними виробниками зернозбиральних комбайнів є компанії John Deere, Claas, корпорації СNH (Case — New Нolland) та AGCO. Вони створили нові серії сучасних комбайнів — із роторною, комбінованою та тангенціальною системами обмолоту, які можна ефективно використовувати залежно від умов роботи та наявних технологічних культур.
Достойним представником корпорації AGCO є торгова марка Massey Ferguson. Своїм високим рейтинговим позиціям на ринку вона завдячує новим комбайнам, зокрема серії Beta.
І завдяки саме таким комбайнам компанія Massey Ferguson успішно конкурує на українському ринку з аналогами інших фірм.

Особливості будови
комбайна MF-7370 PL Beta

Жатка для збирання зернових колосових культур комбайна MF-7370 PL Beta є одним із основних агрегатів, який визначає продуктивність і якість їхньої роботи. Від того, наскільки високотехнічні її основні вузли — різальний апарат, мотовило, шнек, система вирівнювання і копіювання поверхні поля — залежить робоча швидкість комбайна, кількість втрат зерна і стабільність роботи молотарки. У представленому для тестування комбайні MF-7370 PL Beta використано жатку для прямого комбайнування зернових колосових культур Challenger, яка на рівних правах із компанією Massey Ferguson входить до складу транснаціональної
корпорації AGCO.
Цей агрегат розроблено з урахуванням роботи жатки в різних умовах. Залежно від урожайності, агрофону і можливості працювати із необхідною робочою швидкістю комбайн може бути укомплектованим жатками із шириною захвату 4,8; 5,4; 6; 7 та 7,7 м. Якісне, без заминання стебел у пальцях бруса різального апарата, зрізування виконує коса, яка приводиться у рух від механізму приводу Schumacher. Для роботи на рівних полях усі жатки обладнано системами автоматичного підтримання заданої висоти зрізу і копіювання поверхні поля у поперечному і поздовжньому напрямках. У приймальному вікні похилої камери, перед похилим транспортером, для забезпечення оптимального потоку подавання хлібної маси у молотарку — на рівні, що перевищує характерні для класичної молотарки 8–8,5 кг/с, — додатково розміщено активний пальцевий бітер. Це сприяє якіснішому та рівномірнішому розрівнюванню потоку хлібної маси всією шириною похилої камери та безперешкодному подаванню її до молотильного барабана, що запобігає забиванню молотильного барабана під час роботи. Результативність цього рішення особливо відчутна, якщо до складу МСС входитиме не один, а декілька барабанів, як у комбайна MF-7370 PL Beta. Від цього також значною мірою залежить рівномірність обмолочування та сепарації, а також інтенсивність проходження обмолоченого зерна через деку молотильного барабана.
Регулювання частоти обертання мотовила і висоти зрізу відбувається із кабіни за допомогою мультифункціонального важеля. Винесення мотовила вперед-назад на платформі жатки проводиться із задіюванням гідроциліндра, а управління ним — з допомогою електродвигуна.
Основний молотильний барабан має параметри, які добре зарекомендували себе в класичних МСС комбайнів багатьох компаній. Його діаметр становить 600 мм, а частота обертання — 430–1210 об./хв. Для підтримання високого крутного моменту інерції і тим самим забезпечення стабільності кінематичних режимів роботи, а саме: встановленої частоти обертання молотильного барабана та збереження заданих параметрів у разі короткотермінових перевантажень МСС, — маса барабана збільшена. Для цього несучі диски барабана з’єднані між собою додатковими спеціальними важкими металевими пластинами.
Досвід експлуатації зернозбиральних комбайнів свідчить, що молотильний барабан не завжди забезпечує повне вимолочування зерна із колосків. Надалі, під час очищення зернового вороху, необмолочені колоски сходять із другого (колосового) решета і потрапляють у колосовий шнек. Звідти колосовим елеватором вони транспортуються до МСС через верхню зону основного молотильного барабана, де знову піддаються повторному обмолочуванню.

Трибарабанна молотарка та особливості технологічного процесу
Однією із характерних тенденцій розвитку світового комбайнобудування є подальше збільшення продуктивності і підвищення технічного рівня зернозбиральних комбайнів завдяки використанню у складі МСС додаткових ротаційних барабанів тангенціального типу, які виконують допоміжну, після основної у МСС, функцію розрихлення (розпушування) грубого вороху і сепарування із нього залишків зерна. Аналогічну систему обмолоту із ротаційним барабаном-соломосепаратором використано і в комбайні MF-7370 PL Beta.
Солома у молотарці після обмолочування дуже «примхлива» в плані вилучення із неї залишків вивільненого (вимолоченого із колосків) зерна. Тому що більше «приділено уваги» їй під час обмолочування і сепарації, то кращий буде результат. Досвід використання комбайнів класичної схеми свідчить, що основна маса втрат зерна під час обмолочування зернових припадає на зерно, яке не відокремлюється на клавішах соломотряса із соломистого (грубого) вороху. Особливо це спостерігається під час обмолочування високоврожайних, із підвищеною вологістю та забур’янених хлібів. Тому втрати зерна із соломою, що сходить із соломотряса, досить високі — 1,0–1,3% (у складі допустимих 1,5% за молотаркою), а решта — 0,2–0,4% із загального обсягу втрат припадає на систему очищення зерна, а точніше — на верхнє решето решітного стана. Тому збільшення продуктивності комбайнів класичної схеми першочергово спрямоване на інтенсифікацію роботи МСС шляхом використання додаткового ротаційного соломосепаратора. В трибарабанній МСС базовим робочим органом залишається 8-бильний молотильний барабан із зерновою молотильно-сепарувальною декою. Після обмолочення молотильним барабаном технологічна маса за допомогою бітера подається у систему ротаційного сепаратора, де грубий ворох піддається додатковій дії. І тільки після цього барабан-соломосепаратор спрямовує соломистий ворох на соломотряс. Молотильний барабан, як і в МСС класичного типу, вимолочує із соломи 90–92% зерна, а решту — майже 10% має відокремити ротаційний сепаратор та клавішний соломотряс. Як вони справляються із цим навантаженням?
Відбійний бітер та ротаційний соломосепаратор мають власні сепарувальні підбарабання і таким чином збільшують площу примусового відокремлення зерна із соломистого вороху та забезпечують додаткову вимолочувальну дію. І тільки після такої обробки обмолочена маса потрапляє на перший каскад клавіші соломотряса.
На відміну від аналогів із ротаційним соломосепаратором виробництва інших компаній, у конструкції МСС комбайна MF-7370 PL Beta для ефективної роботи в різних умовах передбачено двопозиційне регулювання положення деки ротаційного соломосепаратора. Перше положення — активне нижнє, друге — пасивне верхнє. Під час збирання важкообмолочуваних хлібів та посівів із підвищеною вологістю хлібної маси комбайнер переводить деку в нижнє положення. Якщо ж немає потреби інтенсифікації процесу обмолочування — підбарабання повертається у вихідну позицію, тобто перебуває у верхньому, над сепаратором, положенні. Переведення деки відбувається з допомогою електродвигуна без використання інструменту.
Для чіткішого розуміння функціонального призначення ротаційного сепаратора та режиму його роботи слід додати таке: зазор між ним та декою становить 25–40 мм. Тобто такі параметри цього зазору забезпечують нормальний вихід через нього у режимі сепарації соломи, яка водночас піддається активній розпушувальній дії штифтами ротаційного барабана.
Інформація для порівняння: зазор на виході із МСС між молотильним барабаном бильного типу та декою під час обмолочування зернових становить 2–3 мм.
Наявність ротаційного барабана дає змогу встановити у першому молотильному барабані більш оптимальний зазор — на рівні 5 мм, що сприяє «м’якшому» впливу на зерно та зменшенню його пошкодження (дроблення).
Соломотряс. У комбайні MF-7370 PL Beta використано шестиклавішний чотирикаскадний соломотряс. Робоча поверхня клавіш соломотряса — штампована з отворами, розділена вертикальними сходинками по всій її довжині, що й утворює каскади клавіш. Важливий параметр соломотряса, який характеризує продуктивність сепарації зерна і визначає повноту його відокремлення із соломи, — площа робочої поверхні, яка під час сепарації грубого вороху контактує із ним. Тут вона досить значна — 6,81 м2.
Система очищення зерна. Отримання після процесу обмолочування чистого зерна, яке не потребує додаткового очищення, — це одна із вимог до сучасних високопродуктивних комбайнів. Тому конструкції системи очищення у комбайні MF-7370 PL Beta приділено значну увагу. Для транспортування дрібного вороху використано традиційну струсну дошку (грохот) і систему вітрорешітного очищення із регульованими жалюзійними решетами. У задній частині верхнього решета встановлено спеціальні електронні датчики, призначені для контролю оператором комбайна втрат зерна за системою його очищення.
Слід зазначити, що комбайн моделі MF-7370 PL серії Beta розроблено спеціально для збирання урожаю в горбистій місцевості із твердим грунтом. Для цього в конструкції комбайна використано систему автоматичного поперечного вирівнювання положення Avto Level. В основі її конструкції — рухомі бортові редуктори, які за допомогою гідроциліндрів змінюють своє положення так, щоб молотарка і сам комбайн перебували у горизонтальному положенні під час роботи поперек схилів крутизною до 20%, а вздовж схилів — до 8%. Завдяки цьому решета, вентилятор і грохот постійно перебувають у горизонтальному положенні; зернова маса рівномірно розподіляється решетами, а повітряний потік, що проходить через них, гарантує максимальну очисну здатність. Це забезпечує можливість роботи комбайна в оптимальному швидкісному режимі на пересічених місцевостях — без зменшення швидкості та зернових втрат.
До особливостей конструкції слід віднести використання у системі приведення в рух задніх коліс гідродвигунів із об’ємним приводом. Тобто ходова система комбайна має повний привід (4WD) коліс. До цієї функції оператор звертається під час роботи на схилах. За руху комбайна заднім ходом повний привід відключається автоматично (якщо тільки активована система вирівнювання). У транспортному положенні комбайна функція повного приводу відключається оператором — про таку необхідність йому нагадують світлові та звукові сигнали. Для повернення комбайна в робоче положення, тобто для включення повного приводу, комбайн необхідно зупинити: за свідомої або помилкової спроби включити цю функцію під час пересування в транспортному режимі така команда буде виконана комбайном тільки у разі руху на швидкості менше 1 км/год.

Тестування комбайна MF-7370 PL Beta в умовах експлуатації на збиранні ячменю
Оцінку функціональних можливостей комбайна проведено у західній частині Правобережного Лісостепу України — Тернопільській області у перших числах серпня 2015 року в господарських умовах. Цей регіон характеризується сприятливими умовами для вирощування всіх зернових колосових культур і, зокрема, ячменю пивоварного та наявністю крутих схилів на полях.
Природно, що в таких умовах застосування повного приводу (4WD) коліс ходової системи було цілком виправданим і доцільним — це позитивно позначилось на збиранні врожаю, зокрема у вересні під час комбайнування сої на полях із крутими схилами. Гідравлічні двигуни на задніх колесах сприяли збільшенню привідної потужності комбайна, особливо — на підйомі, а також полегшували рульове управління. Система автоматичного поперечного вирівнювання Avto Level за допомогою рухомих бортових редукторів вирівнювала молотарку на крутих схилах. Унаслідок цього решітний стан, вентилятор і грохот постійно перебували у горизонтальному положенні, зернова маса рівномірно розподілялась решетами, а повітряний потік, що проходив через них, забезпечив максимальну очисну здатність. Це дало змогу працювати на пересіченій місцевості так, як на рівному полі, — без зменшення швидкості і продуктивності та втрат урожаю. Останні оперативно та ефективно контролювали датчики втрат та відображав монітор автоматизованої системи.
Ячмінь на тестовому полі був повністю стиглий. Однак як технологічну культуру його можна характеризувати додатково ще низкою агрохарактеристик, параметри яких є певними «екзаменаторами» для всякого комбайна, що працює на збиранні цієї культури. Насамперед — це м’яке шовковисте стебло та наявність у колосі остюків. Вони створюють проблеми: для жатки — під час зрізання стебел рослин, у МСС — під час обмолочування технологічної маси (таке стебло майже не піддається перебиванню від удару бил барабана), а також у процесі очищення — довгі стебла важче піднімаються повітряним потоком у просторі над решетами, а під час сепарування, проходячи через решета, остюки забиваються та накопичуються у просторі між жалюзійними решітними гребінками і погіршують сепарацію зерна. Ще одна проблема на полі у період збирання ячменю — наявність у посіві рослин бур’янів (4%). Оскільки в цей час стиглий ячмінний хлібостій невисокий і несоломистий і не здатен повністю закривати собою поверхню поля, бур’яни почуваються вільно й пішли у ріст, нарощуючи вегетативну масу. Потрапляння їх у молотарку зумовлює збільшення вологості соломистої маси до 27,3% (!), що для соломи під час обмолочування забагато. Для інформації: вологість соломи за прямого комбайнування має не перевищувати 18%. Окрім цього, слід враховувати ще й «примхи» місцевого рельєфу: поле розкинулось на крутих схилах, якими треба було рухатися із нахилом молотарки і жатки. До втішного позитиву робочих умов слід віднести характеристики зерна на час збирання: його вологість становила всього 10,2%, а маса 1000 зерен — 49,3 г (для порівняння: регламентована для комбайнового збирання маса 1000 зерен пшениці в умовах Лісостепу України має становити 40 г, однак дуже рідко досягає 45 г). Ну і як же наш комбайн MF-7370 PL Beta почувався у цих умовах (табл. 1) та як він здав «екзамен на чин» (за визначенням літературного класика А.П. Чехова із однойменної повісті)?
Після проведення всіх «офіційних» замірів комбайн береться за справу. «Екзамен» здавали всі системи комбайна. На це була спрямована детально розроблена та успішно реалізована для умов рівного поля програма — методика випробувань. Технологічні режими були прийнято та встановлено для експлуатаційних, тобто польових, умов. За основний було прийнято режим прямого комбайнування ячменю. Оскільки одним із факторів, які визначають якість роботи молотарки, є робоча швидкість руху, було прийнято і реалізовано п’ять швидкісних режимів руху комбайна у діапазоні 4–8 км/год (табл. 2).
Приємно зазначити, що на всіх швидкісних режимах жатка не підвела — навіть на швидкості 8 км/год, а це досить-таки високе значення, якщо точніше — максимальна швидкість для прямого комбайнування зернових. І в такому режимі роботи жатка не проявила абсолютно ніякого «сумніву» в оперативності та якості зрізання маси на низькій стерні. Крім цього, ані грама не «хапонула» землі із поля! Тобто система копіювання грунтової поверхні у цих складних умовах працює відмінно. До того ж на полі за нею, за вітровим щитом жатки, майже не спостерігали втрат зерна — вони становили всього 0,1% (за технологічними вимогами — не більше 0,5%).
Агротехнічне оцінювання роботи комбайна передбачає визначення втрати зерна за соломотрясом та системою очищення прямо на поверхні поля — із виведеної після комбайнового обмолочування соломистої маси або полови із відповідних технологічних потоків.
Втрати, які формує на заключному етапі обмолочування барабан-соломосепаратор та клавішний соломотряс. Соломотряс спрямовує всю солому, що сходить із нього із залишками (втратами) зерна, на подрібнювальний барабан, після чого подрібнена маса (разом із залишковим зерновим вмістом) рівномірно розкидається полем. Дослідження свідчать (табл. 2), що втрати за соломотрясом незначні — становлять усього 0,1% (проти 1,2–1,4% у класичної молотарки без ротаційного барабана — див. вище). Тобто за такого конструкційно-технологічного виконання та встановлених режимів роботи ротаційний барабан-соломосепаратор повністю виконує покладені на нього функції. На соломотряс разом із потоком соломи фактично не надходить залишків зерна, завдяки чому вдається уникнути його перенавантаження під час роботи, тож втрати за ним — мізерні. Природно, молотарка може працювати у режимі більшого подавання обмолочуваної маси, щоб працювати у межах допустимих втрат. Всі ці конструктивні рішення дають можливість ефективно працювати за збільшення обсягу подавання соломистого вороху і підвищення пропускної здатності комбайна.

Якість функціювання системи очищення зерна
ŒВтрати за системою очищення зерна засвідчили, що в кількісному відношенні вони були основними за молотаркою, оскільки значно перевищували 0,1% за соломотрясом (табл. 2). Причому вони відчутно зростали відповідно до швидкості руху, що визначала подавання хлібної маси на обмолочування та продуктивність комбайна, і потребували інтенсивності очищення у складі зернового вороху на верхньому решеті. За максимальної досліджуваної швидкості 8 км/год зерновтрати досягали значення 1,6% та перевищували допустимі сумарні втрати за молотаркою — 1,5%.
Засміченість зерна у бункері зафіксовано на рівні всього 0,2%, що значно менше допустимих 2%. Порівняно із показником дроблення зерна, це не зовсім простий показник. Якби поява у складі МСС барабана-соломосепаратора зумовила значний руйнівний вплив на соломистий ворох, ми мали б багато дрібної соломи і водночас — багато мороки із відокремлення із неї зерна. До того ж солом’яні частки, незважаючи на систему очищення, мали б багато шансів потрапити у бункерне зерно та збільшити його засміченість. Але в нашому випадку ми цього не зафіксували. І тому навіть уже один цей показник є достатнім, щоб переконати в тому, що ротаційний барабан-соломосепаратор органічно вписується у конструкцію всієї молотарки та позитивно впливає на процеси обмолочування зерна молотильним барабаном та одночасної основної його сепарації без проблем для системи зерноочищення. Результат нас цілком задовольнив: ми отримали в бункері чисте зерно.
До інтегрованих оцінних показників системи очищення зерна належить також і показник дроблення зерна. Його величина може залежати від великої (неоптимальної) частоти обертання молотильного барабана, малих зазорів молотильного барабана, неправильних зазорів у решетах, коли багато зерна йде на повторне обмолочування, занадто сухого зерна та інших факторів. Тобто дроблення зерна зумовлюється впливом багатьох факторів, та разом з тим, основні із них — параметри зазорів молотильного барабана і частоти його обертання — налаштовуються із урахуванням наявності барабана-соломосепаратора, що забезпечує щадний режим обмолоту. Тому дроблення зерна у молотарці комбайна MF-7370 PL Beta незначне — 1,7%, що не перевищує допустимого рівня (за агровимогами — до 2,0%).
Втрати за молотаркою складаються із втрат за соломотрясом та системою очищення зерна (табл. 2). Отримані таким чином сумарні втрати за певного режиму подавання маси на обмолочування та відповідної продуктивності послугували фактажем для побудови кривої втрат зерна за молотаркою залежно від величини надходження маси (рисунок). Аналізуючи її, бачимо, що втрати 1,5% за молотаркою спостерігаються за величини подавання 10,8 кг/с. А це не що інше як пропускна здатність молотарки (за вказаного рівня втрат).
За соломистості ячменю на тестовому полі 1:0,7 у технологічному потоці за подавання маси на рівні 10,8 кг/с кількість зерна, що переробляється у молотарці за 1 с становитиме 6,3 кг. Тобто за забезпечення такої величини подавання маси у молотарку комбайн має намолочувати 22,8 т зерна за 1 год основного часу (тобто за його роботи без зупинок і без жодних інших непродуктивних затрат часу). Таку продуктивність було отримано на невеликій лабораторній ділянці. А як комбайн реалізує цей отриманий нами фактично «ідеальний» потенціал продуктивності на великому полі, коли йому ніхто не заважає та не стримує (навіть психологічно)?

Продуктивність комбайна. Всякий зернозбиральний комбайн в умовах експлуатації працює на великих площах. У такому разі він піддається впливу багатьох навколишніх чинників, які значною мірою впливають на його роботу та визначають продуктивність. Для її визначення було проведено експлуатаційно-технологічні випробування комбайна MF-7370 PL Beta на великому полі під час збирання озимого ячменю. Комбайн чутливо реагував на всі «команди» комбайнера і величаво та красиво, як сучасний степовий корабель ХХІ ст., легко і вільно, та разом з тим потужно «плив» ячмінним полем. Ми, випробувачі, не заважали йому в цьому — лише прискіпливо фіксували всі елементи роботи та затрати часу. Потім ці фрагментарні цифри в тиші інститутських кабінетів обробляли з допомогою спеціальних програм. І ось нарешті ми маємо те, на що недаремно потратили час — фактичну продуктивність комбайна (табл. 3).
Як бачимо, комбайн фактично підтвердив свій потенціал продуктивності, оскільки за одну годину основного часу він намолотив 20,3 т. Це трішки менше, ніж він «задекларував» під час проведення лабораторних робіт — 22,8 т. І це зрозуміло, оскільки ячмінне поле комбайнерові і комбайну все-таки не вдалося здолати на всі 100%. Але комбайн такого виконання і технічних параметрів не тільки амбіційно, але й фактично затвердив за собою високу здатність зробити це. Додаткове підтвердження тому — незначні питомі витрати палива за одну годину змінного часу, які становлять всього 2,5 л/т — показник на рівні кращих комбайнів-аналогів.
Комбайн під час проведення тестування обслуговував один сучасний зерновоз. Однак експлуатаційно-технологічний коефіцієнт використання змінного часу дорівнював 0,70 (табл. 3), що є, прямо скажемо, невисоким і свідчить, що для забезпечення ефективнішого використання такого комбайна господарство — власник комбайна має значно поліпшити логістику роботи на кожному полі. Особливо це стосується налагодженої технології забирання від нього зерна сучасними зерновозами. Це забезпечить йому значно вищу продуктивність за одну годину змінного часу та зменшить витрати на отримання одиниці продукції — намолоченої тонни зерна або 1 га зібраної площі.
Комбайн пристосований до інтенсивного використання протягом доби. На це спрямовані конструкція жатки і система вирівнювання комбайна на схилах, придатність молотарки до обмолочування вологої маси (що характерно для збирання рано-вранці та ввечері, коли у повітрі вже або ще є сирість), високий та разом з тим продуктивний шнек зернового бункера дає змогу без проблем вивантажити зерно у сучасний зерновоз. Цьому також сприяє система освітлення комбайна: на фронтальній частині кабіни розміщено 14 (!) фар, які без проблем забезпечать роботу комбайна у темний час, а шнек бункера сприяє полегшеному вивантаженню зерна у сучасний зерновоз. Питання щодо технічних відмов стосовно цього комбайна навіть не постають — ані впродовж робочого дня, ані протягом сезону. Їх просто нема!