Грунтообробні агрегати на основі тракторів ХТЗ

Одним із шляхів гарантованого підвищення ресурсозбереження в сільськогосподарському виробництві є впровадження комбінованих (КМТА) і широкозахватних машинно-тракторних агрегатів. Особливо це стосується такого енергоємного технологічного процесу, яким є обробіток грунту.

За способами агрегатування комбіновані агрегати поділяють на три групи:
1) КМТА, в яких одноопераційні машини/знаряддя, що їх випускають серійно, послідовно з’єднані між собою за допомогою зчепів;
2) агрегати, в яких енергетичний засіб агрегатується з машиною, що має єдину раму, на якій можна закріплювати постійні або змінні робочі органи;
3) КМТА, складені з кількох одноопераційних машин/знарядь, одні з яких навішують на передній, а інші на задній навісний механізми енергетичного засобу.
Найперспективнішою, на нашу думку, є третя схема складання КМТА. Переваги таких агрегатів полягають у тому, що маса і тяговий

Фото 2. Культиваторний МТА на базі ХТЗ-121 зі здвоєними шинами

опір фронтально навішених секцій машин чи знарядь збільшують вертикальне навантаження на передні ведучі колеса енергетичного засобу, підвищують зчеплення їх із грунтом і зменшують буксування. Як наслідок, поліпшуються умови використання потужності енергетичного засобу завдяки перерозподілу навантажень за його мостами, підвищується продуктивність праці та знижується питома витрата палива. У багатьох випадках знижується металомісткістю і кінематична довжина агрегату, що сприяє зменшенню ширини поворотної смуги та невиробничих витрат часу в разі руху КМТА по ній.
Проте для складання комбінованих МТА за такою схемою потрібний енергетичний засіб з переднім навісним механізмом. Бажано, щоб він мав ще й передній вал відбору потужності (ВВП), реверсивний пост керування або реверсивну трансмісію, двигун з двома рівнями потужності тощо.
Останнім часом Україна освоїла випуск сімейства орно-просапних тракторів сімейства ХТЗ-160, які практично повністю відповідають сформульованим вище вимогам. Ці енергетичні засоби можна використовувати практично на всіх технологічних операціях, починаючи з ранньовесняних робіт і закінчуючи осіннім основним обробітком грунту.
Безпосередньо трактори сімейства ХТЗ-160 на ранньовесняному обробітку грунту використовувати не рекомендується, оскільки вони

Фото 3. Орно-подрібнювальний агрегат

обладнані штатними шинами 16,9R38, завдяки чому створюватимуть відносно високий питомий тиск на грунт.
Водночас, за аналогією з Т-150К, є підстави вважати, що у ранньовесняний період енергетичні засоби ХТЗ-160 можна агрегатувати зі здвоєними шинами. Причому не зі штатними, а з тими, використання яких, як свідчить практика, дає змогу істотно зменшити ущільнення грунту рушіями колісних тракторів тягового класу 3.
До таких шин належать ті, якими нині обладнують трактори сімейства ХТЗ-170, — 23,1R26. Саме ними було обладнано трактор ХТЗ-121 (різниться з ХТЗ-160 меншою потужністю двигуна), який на боронуванні зябу агрегатували зі зчепом СГ-21 (фото 1).
У шинах трактора ХТЗ-121 встановили такий тиск повітря:
n передній міст: внутрішні колеса —
0,11 МПа; зовнішні колеса — 0,09 МПа;
n задній міст: внутрішні колеса —
0,09 МПа; зовнішні колеса — 0,07 МПа.
Боронування зябу агрегатом проводили за вологості грунту, середнє значення якої в шарі 0–15 см становило 25,9%, а щільність — 1,19 г/см3.

Фото 4. Орно-подрібнювальний агрегат у роботі

МТА рухався зі швидкістю 2,27 м/с (8,17 км/год). Робоча ширина захвату становила при цьому 20,53±0,01 м за середнього квадратичного відхилення ±0,07 м. Варіабельність цього оцінюваного параметра була низькою, на що вказує значення коефіцієнта варіації — 0,34%.
Буксування рушіїв трактора було відносно малим. Середнє значення цього показника становило 5,8%.
За отриманих значень ширини захвату (20,53 м) та робочої швидкості руху (8,17 км/год) продуктивність дослідного агрегату становила 16,7 га/год основного (чистого) часу. Питомі витрати палива дорівнювали при цьому 0,81 кг/га. Це приблизно на 10% менше, ніж за використання на цій самій операції у складі аналогічного МТА серійного колісного трактора Т-150К.
Після проходу рушіїв трактора ХТЗ-121 щільність грунту в колії, порівняно з агротехнічним фоном, зросла на 7,6% і в середньому становила 1,28 г/см3 (що перебуває в оптимальних межах). Для порівняння: при випробуванні трактора Т-150К зі здвоєними шинами 21,3R24 вологість грунту агрофону була 25,5%, а щільність — 1,00 г/см3. Після проходу цього енергетичного засобу щільність грунту в колії зросла на 20% і становила 1,20 г/см3.
На суцільній культивації зябу цей самий трактор агрегатували з центральною частиною зчепу СП-16 і двома культиваторами КПС-4 (фото 2).
Під час проведення цієї операції середня вологість грунту була 24,2%. Щільність його в шарі 0–15 см дорівнювала 1,29 г/см3. Культиваторний МТА рухався зі швидкістю 2 м/с (7,2 км/год). Довірчий інтервал зміни робочої ширини захвату становив при цьому 7,83±0,02 м, а глибини обробітку грунту — 11±2 см. Коефіцієнт варіації обох процесів не перевищував 3%.
Буксування рушіїв трактора зі здвоєними шинами в складі культиваторного агрегату дорівнювало 9,8%.
Рушії ХТЗ-121 ущільнювали грунт до 1,36 г/см3. Проти вихідного агрофону цей показник збільшився на 5,4%.
Погодинні витрати палива культиваторним агрегатом становили 21,3 кг/год, що відповідає 85%-ному завантаженню двигуна трактора ХТЗ-121. За продуктивності 5,6 га/год основного часу питомі витрати палива дослідним МТА дорівнювали 3,8 кг/га. Це приблизно на

Фото 5. Чизельно-дискувальний агрегат на базі ХТЗ-16331

одному рівні з таким самим показником для аналогічного МТА на базі Т-150К.
Після збирання грубостеблових культур (соняшник, кукурудза) на полі залишається відносно висока стерня, яку перед проведенням основного обробітку грунту слід подрібнити. На практиці для цього спершу проводять одно- чи дворазове дискування агрофону, а опісля — основний його обробіток.
Для одночасного виконання цих операцій ми розробили подрібнювально-орний агрегат, який складається з трактора ХТЗ-121, задньонавісного плуга типу ПЛН та фронтального активнопривідного (від переднього ВВП) трактора  — подрібнювача стерні сільськогосподарських культур під умовною маркою ПРР-1,5 (фото 3). Конструктивна ширина захвату знаряддя — 1,5 метра.
Дослідження орно-подрібнювального агрегату проводили на оранці стерні соняшнику. Середня вологість грунту в шарі 0–30 см сягала 19,9%, а щільність — 1,39 г/см3. Висота стерні соняшнику змінювалася в межах 43 ± 2 сантиметри.
Орно-подрібнювальний агрегат рухався правими колесами у борозні (фото 4) зі швидкістю 2,0 м/с (табл. 1).
Робоча ширина захвату плуга дорівнювала 1,38 м. Знаряддя було налаштовано на глибину оранки 25 см. Справжнє середнє значення цього параметра становило 25,0±0,3 см, а середнє квадратне відхилення — ±1,2 см, що відповідає агротехнічним вимогам (±2 см) на цю операцію.
Після того як проходив подрібнювач, стерня соняшнику подрібнювалася на фракції, більшість із яких (41,3%) була завдовжки 15 см. Експериментально доведено, що без застосування подрібнювача рослинних решток якісна оранка агротехнічного фону з неподрібненою стернею грубостеблової сільгоспкультури (в цьому разі соняшнику) практично неможлива.
Попередніми розрахунками встановлено, що впровадження пропонованого комбінованого орно-подрібнювального агрегату на базі трактора ХТЗ-160 дасть змогу отримати на кожному гектарі оброблюваної площі економічний ефект у розмірі не менше 30 гривень.
Доволі перспективними є й інші комбіновані агрегати на базі ХТЗ-160, призначені для основного обробітку грунту з одночасним подрібненням стерні. Сюди слід зарахувати вже випробувані у виробничих умовах чизельно-дискувальний та культиваторно-дискувальний агрегати. Технологічна частина першого з них має плуг — чизель ПЧ-2,5 і дискову борону БДН-3 (фото 5).
У другого МТА, замість чизельного знаряддя, використано навісний культиватор-плоскоріз із робочими органами від культиватора КПЭ-3,8.
Практика свідчить: якщо операції дискування стерні соняшнику та чизельний обробіток грунту робити окремо (двома агрегатами), то сумарні витрати палива були б на 4–5 кг/га (31–39%) більшими, ніж ті, які є за одночасного виконання цих робіт (табл. 2).
Трактори сімейства ХТЗ-160 можна використовувати на оранці грунту. Та, завдяки наявності переднього навісного механізму на базі цього трактора, можна реалізувати орний агрегат за схемою push-pull (“штовхай — тягни”).

Фото 6. Орний МТА за схемою “штовхай — тягни”.

Для проведення лабораторно-польових досліджень орного агрегату за схемою push-pull було розроблено та виготовлено дослідний зразок фронтального двокорпусного плуга під умовною маркою ПЛН-2-3. Два механізатори на під’єднання цього знаряддя до трактора ХТЗ-121 витрачали приблизно 7 хв. Від’єднання фронтального плуга тривало не більше 6 хвилин.
Під час проведення лабораторно-польових досліджень ХТЗ-121 налаштували на реверсивний хід. Оглядовість фронтального плуга при цьому була задовільною.
У лабораторно-польових умовах порівнювали три схеми орних МТА. Перший складався з трактора ХТЗ-121 і плуга ПЛН-4-35 (0 + 4). У другого, замість чотирикорпусного, використали п’ятикорпусний плуг ПЛН-5-35 (0 + 5).
Орний агрегат за третьою схемою (2 + 4) містить передньонавісний плуг ПЛН-2-35 і задньонавісний ПЛН-4-35.    
Середня вологість грунту в шарі 0–30 см становила 13,5%. Щільність грунту перебувала в межах 1,21–1,25 г/см3. Забур’яненість агрофону дорівнювала 406 г/м2.
Трактор у складі кожного орного МТА (фото 6) рухався на другій та третій передачах заднього діапазону швидкостей. Усі плуги (фронтальний та задньонавісні) були налагоджені на одну й ту саму глибину оранки — 27 сантиметрів.
Встановлено, що наявна глибина оранки порівнюваних МТА була практично однаковою (табл. 3), оскільки нуль — гіпотеза про рівність середніх значень цього параметра на статистичних рівнях значущості 0,05 і 0,01 не відхиляється.
Середнє квадратне відхилення глибини оранки кожним агрегатом не перевищувало агротехнічних вимог (±2 см) і становило: для МТА за схемою (0 + 4) ±1,74 см; для МТА за схемою (0 + 5) — ±1,52 см і для МТА за схемою (2 + 4) — ±1,88 см. На вказаних вище рівнях значущості різниця між даними стандартами теж є статистично випадковою, оскільки, згідно з F, критерій Фішера нуль — гіпотеза про рівність порівнюваних дисперсій коливань глибини оранки не відхиляється.
За однакової глибини оранки наявна ширина захвату в МТА за схемою (2 + 4) була на 21,3% більшою за ширину захвату агрегату, який складався з трактора ХТЗ-121 і задньонавісного плуга ПЛН-5-35.
Щодо робочої швидкості, то у МТА за схемою (0 + 5) вона була більшою лише на 1,4% на другій передачі, і на 0,06% — на третій. У результаті продуктивність за годину основного часу агрегатом за схемою “тягни — штовхай” (тобто 2 + 4) виявилася на обох режимах руху на 20,2% вищою.
Якщо погодинні витрати палива у МТА за схемами (0 + 5) і (2 +4) були майже однакові (див. табл. 3), то питомі — різні. Агрегат за схемою (2 + 4) був економічнішим: на першому режимі руху — на 18,7%, на другому — на 16,5%.
Якщо порівняти з агрегатом за схемою (0 + 4), то застосування МТА за схемою (2 + 4) дає змогу підвищити продуктивність праці за годину основного часу на 33–36%. Щодо питомих витрат палива, то на другій передачі трактора в нового агрегату вони на 6,2% більші, а на третій — на 12% менші.
Через практично оптимальне значення щільності та відносно невисоку вологість грунту буксування рушіїв трактора ХТЗ-121 в агрегаті з шістьма корпусами плуга не перевищувало агротехнічно допустимого рівня (18–20%). Водночас завантаження двигуна (якщо судити за погодинними витратами палива) дорівнювало при цьому 99%. Цей факт свідчить про більші перспективи використання на оранці трактора ХТЗ-160, на якому встановлено потужніший, ніж на ХТЗ-121, двигун.
Агрегат за схемою (2 + 4) має задовільні траєкторні показники. Так, коливання траєкторії борозни, прокладеної цим МТА, носять доволі низькочастотний характер. Основний спектр дисперсії, величина якої становить 148,44 см2, зосереджено в діапазоні частот 0–0,7 м–1. За швидкості руху орного МТА 1,61 м/с це — 0–1,1 с–1, або лише 0–0,17 Гц.
Наведені вище результати випробувань трактора ХТЗ-121 на підготуванні грунту підтверджують технічну можливість і передбачувану економічну доцільність їх реалізації на базі потужніших енергетичних засобів сімейства ХТЗ-160.
Звичайно, нові агрегати потребують значно ширшої виробничої перевірки, результати якої мають бути доведені до потенційних покупців тракторів сімейства ХТЗ-160. Для цього завод “ХТЗ ім. С. Орджонікідзе” має забезпечити такими енергетичними засобами відповідні науково-дослідні установи. Інакше високі технологічні властивості нових харківських тракторів так і залишаться не відомими споживачеві, що, своєю чергою, може негативно позначитися на динаміці їхнього продажу. 

В. Кюрчев,
професор,
В. Надикто,
професор, НДІ механізації землеробства Півдня України