Сівалка PLANTER на чотирьох полях
У статті наведено результати оцінювання якості роботи в польових умовах висівного апарата під час сівби насіння цукрових буряків на високих швидкостях та адаптивність сошникової групи сівалки PLANTER до різних систем основного обробітку грунту.
У статті наведено результати оцінювання якості роботи в польових умовах висівного апарата під час сівби насіння цукрових буряків на високих швидкостях та адаптивність сошникової групи сівалки PLANTER до різних систем основного обробітку грунту.
В. Погорілий, заст. директора,
УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
До кінця ХХ ст. провідні виробники сільськогосподарської техніки пропонували аграрним підприємствам сівалки із сошниковими групами, спроектованими для забезпечення якісного висівання культур за конкретного способу обробітку грунту (після оранки застосовували лише сошникові групи, після безполицевого розпушування — решту механізмів) за роботи на невисоких (оптимально — не більше ніж 4,5–5,5 км/год) робочих швидкостях. Такі сівалки обладнували пневматичними та механічними висівними апаратами, що забезпечували значну їхню універсальність щодо висіву різного за розміром і формою насіння, але мали низьку пристосованість (адаптивність) сошникових груп до роботи за мінімальних систем основного обробітку грунту.
Сьогодні, з появою нових технологій вирощування сільськогосподарських культур, що орієнтовані на зниження витрат енергії, та мінімальних систем обробітку грунту, виробник потребує універсальних висівних агрегатів не тільки щодо висіву різного за своїми фізико-механічними характеристиками насіння, а й таких, які можуть забезпечувати сівбу як на полях із традиційним обробітком грунту — з оранкою, так і після безполицевого розпушування поверхні поля на різну глибину або й узагалі пристосованих до прямого висівання (тобто без проведення попереднього обробітку грунту і за значної кількості пожнивних решток поверхні поля).
Таким чином, розвиток сучасних агротехнологій, у тому числі і за висівання просапних культур, висуває жорсткі вимоги як до сошникових груп сівалок (вміння рівномірно загортати насіння на задану глибину за значної кількості пожнивних решток на полі та підвищеної твердості і гребенястості поверхні грунту), так і до висівних апаратів (значне, майже вдвічі, підвищення робочих швидкостей сівалки — до 9–10 км/год).
Конструктивні особливості сівалки
Тестована сівалка точного висіву PLANTER виробництва Kuhn-Huard S.A. (Франція) — навісна, виконана у 12-рядному варіанті (табл. 1). Сівалка призначена для проведення точного висіву каліброваного, дражованого і звичайного насіння цукрових та кормових буряків, ріпаку, кукурудзи, соняшнику, сої, сорго, томатів, бавовни та інших просапних культур.
Висівний апарат за своєю конструкцією є пневматичним апаратом вакуумного типу. В ньому застосовано робочий орган добре відомої у світі сівалки «Пневмосем», яку впродовж тривалого часу виготовляла фірма Kuhn-Nodet (Франція).
Селектор заповнення насінням комірок висівних дисків має такий самий принцип дії, як і в інших конструкціях висівних апаратів із пневматичним механізмом захоплення та транспортування насіння до місця його висівання у борозну. Але, на відміну від свого попередника, в його конструкції покажчик положення скидача «зайвого» насіння виконує одночасно і функцію регулювального елемента.
Пневмосистема сівалки складається із вентилятора відцентрового типу, пневмоколектора та гофрованих пневмопроводів, які сполучують колектор із камерами заповнення висівних апаратів. Наявність у конструкції сівалки пневмоколектора забезпечує вирівнювання ступеня розрідження повітря у всіх висівних апаратах незалежно від їхнього віддалення від вентилятора, чим досягається стабільність процесу заповнення комірок висівних дисків насінням. Крім того, застосування пневмоколектора усуває потребу в пневмопроводах великої довжини, які захаращують простір між посівними секціями та створюють певні незручності під час обслуговування машини.
Привід висівних дисків здійснюється ланцюговою передачею через коробку зміни передач (зміни норми висіву), яка забезпечує привід усіх (12 шт.) висівних апаратів, що значно спрощує технічне та технологічне обслуговування машини. Ведучий блок коробки кінематично зв’язаний через трансмісійні вали з двома опорно-ходовими колесами сівалки, а ведений — через систему валів — із обмежувачами крутного моменту, ланцюгові передачі — з висівними апаратами висівних секцій сівалки.
Обмежувач крутного моменту (запобіжна муфта) призначений для запобігання руйнуванню висівних апаратів у разі різкого зростання навантажень у ланцюговому контурі приводу висівного диска (заклинювання диска). Складається обмежувач із двох кулачкових муфт та натискної пружини, кінематично з’єднаних із ведучою зірочкою так, що за перевищення допустимого навантаження на неї муфти виходять із зачеплення і ведуча зірочка зупиняється. Привід кожного із висівних апаратів має свою запобіжну муфту, тому порушення технологічного процесу будь-якого із них не впливає на роботу решти.
Припинення висівання насіння автоматично реєструє система контролю технологічного процесу з одночасним поданням звукового сигналу про виникнення нештатної ситуації.
Сошникова група
Конструкція сошникової групи висівної секції дає змогу здійснювати технологічний процес в умовах традиційного обробітку грунту, за мілкої культивації або без будь-якого обробітку поверхні грунту залежно від стану площі. Такий широкий діапазон умов, у яких може працювати сівалка, забезпечує особливість конструкції висівної секції — наявність цілої низки оригінальних додаткових робочих органів.
Спочатку працює грудковідгортач, змонтований на кронштейні перед переднім опорним котком і який може бути встановленим у двох положеннях: верхньому або нижньому. У нижньому положенні грудковідгортач встановлюють за невеликої глибини загортання насіння, а у верхньому — за її збільшення.
Далі встановлено дисковий ніж, призначений для поліпшення умов роботи кілеподібного сошника. Він розміщений по один бік із передніми опорними котками попереду кілеподібного сошника і на одній лінії з ним. Під час роботи, заглибившись у грунт менше ніж на 1 см глибини ходу кілеподібного сошника, він розрізає грунт і рослинні рештки, чим забезпечує формування борозни без будь-яких порушень технологічного процесу. Положення дискового ножа відносно сошника може змінюватись залежно від умов роботи: від 13 до 40 мм нижче від ложеутворювача, для чого конструкцією передбачено шість положень його кріплення.
Кілеподібний сошник складається із двох «щік» та вмонтованого між ними ложеутворювача. Передня частина сошника кріпиться шарнірно у вертикальній площині до корпуса висівного апарата, що дає змогу швидко та зручно відводити його донизу під час заміни висівних дисків. У робочому положенні сошник утримується за допомогою спеціальної фіксувальної планки, закріпленої до його задньої частини.
Для запобігання перекочуванню насінин дном борозни ложеутворювач у поперечному перерізі має клиноподібну форму, що допомагає формувати основу борозни такої самої форми, — це сприяє тому, що висіяне насіння «заклинюється» без зміни свого початкового положення. До спадання насіння на дно борозни «щоки» сошника запобігають осипанню грунту в борозну.
Задній опорний коток складається із двох коліс, встановлених на спільній осі під кутом 22° одне до одного у вертикальній площині. Коток виконує роль загортача, який утворює над рядком із висіяним насінням валок грунту у вигляді чотиригранної призми.
Ширину такого валка регулюють зміною відстані між колесами, для чого на їхніх осях є позиціоновані місця кріплення. Конструкцією висівної секції передбачено також використання додаткового загортача, встановленого за задніми опорними котками, який закриває мульчованим шаром валок грунту і перешкоджає виникненню поверхневої кірки у зоні насіннєвого ряду в спекотні післядощові періоди.
Механізм регулювання глибини загортання насіння виконано у вигляді кінематичної системи, що об’єднує в собі опорні колеса висівної секції, сошник та гвинтову пару, яка дає змогу плавно змінювати положення сошника відносно опорних коліс.
Для зручності виконання операції регулювання глибини ходу сошника на квадратному стержні гвинта вільно встановлено циліндричну втулку, яка під час обертання гвинта вводиться у круглу частину отвору опорного кронштейна.
Якість роботи сівалки PLANTER
Мета точного висіву — отримати рівномірне розміщення всією площею поля насіння просапних культур із загортанням на глибину, яка забезпечує найсприятливіші умови для його проростання та сходження. За інших рівних умов рослини розвиваються найкращим чином і точний висів забезпечує економію насіння та підвищення врожайності.
Завдання технологічного процесу, виконуваного сівалками точного висіву, — перетворення випадкового скупчення насінин у бункері на впорядковане і послідовне — із заданим інтервалом та на задану глибину — їхнє розміщення в грунті. Варто враховувати, що через імовірні відмінності фізико-механічних властивостей насіння і грунту в роботі технологічних систем можливі похибки щодо забезпечення висівного процесу — це стосується розподілення насінин у рядку та за глибиною, що носить статистичний (випадковий) характер (рис. 1). Тому для оцінки якості роботи висівних апаратів та сошникових груп сівалки в польових умовах ми застосували методи теорії ймовірності та математичної статистики, а саме:
оцінювання якості роботи висівного апарата та розподілення насіння вздовж рядка проводили із визначенням середнього інтервалу між насінням (см) та коефіцієнта варіації інтервалів (%). Середній інтервал може змінюватись залежно від встановленої (заданої) норми висіву (в нашому разі — 5 шт./ м. п.), а от коефіцієнт варіації як статистична характеристика його нестабільності має бути досить низьким і згідно з агротехнічними вимогами — не перевищувати 27–30%;
стабільність дотримання встановленої глибини загортання насіння також оцінювали визначенням її середнього значення (см), а нерівномірність — визначенням середньоквадратичного відхилення глибини (± см). Знову ж таки глибину можна встановлювати (в нашому разі — 2,5 см), а середньоквадратичне відхилення в усіх випадках має не перевищувати двох діаметрів насінини (для цукрових буряків — ± 1 см).
Результати досліджень за 12 проходів сівалки, без проведення додаткових регулювань механізмів, що забезпечують процес висіву, наведено у табл. 2.
Як свідчать результати лабораторно-польового тесту, ні на одному із фонів та на всіх швидкостях висівні секції просапної сівалки PLANTER не змогли забезпечити дотримання постійного значення встановленої глибини загортання (2,5 см) та заданої норми висіву (5 шт./м. п.). Ці показники, відповідно, становили: 2,0–2,4 см — глибина загортання та 4,3–5,3 шт./м. п. — норма висіву. І це природно, оскільки встановлення заданих параметрів глибини та норми висівання проводили в ідеальних умовах — на асфальтованому регулювальному майданчику. А от у польових умовах на результат роботи почали чинити свій вплив згадані вище природні характеристики фізико-механічних властивостей грунту, які ми спеціально змінювали застосуванням різних систем обробітку грунту, також похибки в роботі технологічних систем сівалки, звичайно, залежать від робочої швидкості, яку за умовами тестування також змінювали (традиційна — 5 км/год, підвищена — 7 та висока — 9 км/год). За звичайних умов у кожному конкретному випадку потрібно проводити додаткові коригувальні дії для досягнення бажаного результату, але в нашому разі, відповідно до завдання, коригування не проводилось. За поглибленого аналізу отриманих даних ми були приємно вражені результатом.
Середня глибина загортання насіння за різних систем обробітку грунту дещо змінювалась, і сошникові групи сівалки виглиблювались зі збільшенням його твердості (від 0,78 МПа — за традиційного обробітку до 1,20 МПа — за системи з елементами «міні-тілл»), але забивань робочих органів не спостерігалось навіть за збільшення швидкості від 5 до 9 км/год та значного збільшення кількості пожнивних решток на поверхні поля. Насіннєва борозенка формувалась стабільно якісно, та й зміна глибини загортання становила лише 0,2 см, або 8,25% середнього показника за всіма варіантами значення.
Ще стабільнішою якість загортання виявилась за аналізу спеціального показника — середньоквадратичного відхилення глибини. У жодному варіанті тесту із 20-ти — ні зі зміною фону, ні за різкого зростання робочої швидкості сівалки — цей показник не сягнув навіть половини допустимого рівня
(± 1 см) і перебував у межах ± (0,32–0,42) см.
Отриманими результатами слід завдячувати оригінальній та збалансованій за параметрами конструкції сошникової групи сівалки, у якій поєднано техніко-технологічні можливості дискового i кілеподібного сошників. Дисковий ніж, встановлений перед кілеподібним сошником, забезпечує надійне розрізування поверхневого шару грунту та, незалежно від наявності i кількості в ньому рослинних решток і твердості грунту, створює сприятливі умови для роботи кілеподібного сошника. За таких умов останній формує насіннєву борозну на стабільній глибині i без будь-яких порушень поперечного профілю, що за рівномірного подавання насіння висівним апаратом є передумовою якісного його розподілення вздовж рядка і на рівномірній глибині.
На перший погляд, рівномірність розподілення висівним апаратом насіння вздовж рядка не повинна значно залежати від фону, на якому проводять висівання, а підвищення робочої швидкості сівалки та, відповідно, збільшення кутової швидкості висівного диска мають суттєво позначитись на якості висівання. Так, за меншої швидкості розподілення насіння має бути якіснішим, а за більшої — погіршуватись. Натомість отримані результати тесту, завдяки конструктивним особливостям висівного апарата та висівної секції сівалки, не зовсім підтвердили наші теоретичні посилання (рис. 2).
Як уже відмічалось раніше, середній інтервал між насінням у рядку дещо змінювався, але в незначних межах. Тож хоча і є деякі відмінності у середніх його значеннях за роботи на різних фонах обробітку грунту та на різних швидкісних режимах, отримані дані не дають підстав стверджувати про значний вплив умов роботи та робочої швидкості сівалки (до 9 км/год) на зміну норми висіву насіння цукрових буряків. Висівний апарат сівалки PLANTER за всіх умов якісно та стабільно витримував фактичну норму висіву — дуже близьку до встановленої.
Досить високі результати отримано і щодо показника стабільності дотримання середнього інтервалу — коефіцієнта його варіації. Причому стабільнішим за різних швидкостей він був у варіантах традиційного обробітку — 23,6% (-1;+ 0,8) та системи з елементами «міні-тілл» — 19,4% (-2,3;+1,9) і мав загальний тренд до збільшення строкатості показників за роботи на фоні застосування двох інших систем обробітку грунту: консервувальної — 21,4% (-5,6;+6,1) та мульчувальної — 28,4% (-4,2;+5,4). Можливо, у варіантах тестування за роботи на фоні двох, вказаних першими, систем завдяки рівномірнішому обробітку грунту щодо глибини (традиційна) та за відсутності обробітку («міні-тілл») динамічні навантаження на висівну секцію були дещо меншими, а за різноглибинного обробітку (консервувальна) та поверхневого (мульчувальна) строкатість щільності грунту вища, і, відповідно, посилюється динамічне навантаження, але сівалка реагує на ці зміни досить м’яко. І лише в одному варіанті — за консервувальної системи обробітку та високої робочої швидкості (9 км/год) — цей показник тільки наблизився до допустимого рівня в 30%, що знову підтвердило досконалість та збалансованість параметрів висівної секції сівалки PLANTER.
На завершення слід відмітити, що робочі органи висівної секції за всіх швидкісних режимів та робочих фонів якісно провели поверхневий обробіток грунту в зоні рядка та сформували над насінням горбик грунту заввишки 1,5–2,5 см, що сприяє оптимальному прогріванню грунту та створює перешкоди надмірному його висиханню.