Тукорозподільники: можливості і реальність

На сучасному етапі землеробства застосування твердих мінеральних добрив в Україні має низку особливостей. Через значне зростання їхньої вартості їх вносять у грунт невеликими дозами, переважно внутрішньогрунтово водночас із сівбою зернових та технічних культур. 

Ю. Вожик, д-р техн. наук,

ННЦ «ІМЕСГ»

Поверхневе внесення добрив застосовують переважно під час підживлення посівів зернових колосових культур невеликими (до 150 кг/га) дозами азотних добрив. Для виконання цієї операції ринок України пропонує широке розмаїття технічних засобів із бункерами вантажопідйомністю від 500 до 6000 кг і шириною захвату від 15 до 42 м — як вітчизняного, так і закордонного виробництва. Це зумовлює потребу правильно зорієнтувати сільгоспвиробника щодо оптимального вибору цих технічних засобів залежно від їхніх технічних параметрів та відповідно до умов експлуатації. Перед вітчизняними розробниками постало важливе завдання: під час створення власного іпмортозамінного технічного засобу — тукорозподільника значно спростити його конструкцію, адаптувавши до умов українського ринку добрив.

Обгрунтування технологічних параметрів тукорозподільника тісно пов’язане з такими факторами, як вантажопідйомність бункера, робоча ширина захвату, робоча та транспортна швидкості, доза внесення добрив, відстань від складу до поля, довжина гону, продуктивність завантажувача тощо, без урахування яких проектанту важко зорієнтуватися на раціональні параметри і режими роботи тукорозподільника.

Основним критерієм вибору параметрів тукорозподільника насамперед є його змінна продуктивність. Шляхом аналізу складових змінного часу роботи розробники отримали нескладні залежності для її визначення за прямоточної технологічної схеми роботи (тукорозподільник завантажується добривами на складі) та перевантажувальної технологічної схеми (завантаження відбувається безпосередньо у полі). 

Після нескладних математичних розрахунків було побудовано відповідні графіки для визначення раціональних параметрів і режимів роботи тукорозподільника. Як видно із рисунка (а), за дози внесення гранульованих мінеральних добрив до 200 кг/га, яка нині є домінуючою, за прямоточної схеми роботи достатньою робочою шириною захвату є 20–25 м. За перевантажувальної схеми цей параметр може бути значно більшим. Проте слід мати на увазі, що для відцентрових тукорозподільників, пропозиція яких наразі переважає на світовому ринку, досягнення робочої ширини захвату понад 25 м можливе шляхом такого підвищення кутової швидкості обертання відцентрового диска, яке призводитиме до неприпустимого руйнування добривних гранул, особливо їхніх азотних форм. Крім того, перевищення такої робочої ширини захвату буде недоцільне і через тривалішу дію вітру на частинки добрив, що негативно вплине на рівномірність їхнього розподілення поверхнею грунту. Слід також ураховувати те, що такі тукорозподільники використовуються переважно для підживлення посівів озимини під час пересування технологічними коліями, прокладеними у масиві рослин з інтервалом 18 або 24 м, і їхня робоча ширина захвату має відповідати цьому інтервалу.

Що стосується вибору раціональної вантажопідйомності бункера тукорозподільника, то дані рисунка (б) свідчать про те, що за невеликих (до 300 кг/га) доз внесення і перевантажувальної схеми роботи перевищувати цей параметр понад 1000–2000 кг недоцільно. З урахуванням даних впливу відстані від складу до поля на продуктивність тукорозподільника можна стверджувати, що за внесення добрив дозами до 300 кг/га і відстані від складу до поля до 2000 м доцільно застосовувати тукорозподільники із бункерами до 2000 кг, використовуючи при цьому прямоточну схему їхньої роботи; за відстані понад 2000 м слід переходити на перевантажувальну схему, яка, порівняно із прямоточною, може збільшити продуктивність удвічі-втричі.

Раціональна робоча швидкість тукорозподільника обумовлюється, головним чином, безпечним рівнем швидкості пересування полем, що, як відомо, у наших умовах для тракторних агрегатів становить 3–4 м/с.

Довжина гону помітно впливає на продуктивність у доволі вузькому діапазоні: до 500 м — за прямоточної схеми і до 1000 м — за перевантажувальної.

Раціональна продуктивність завантажувача тукорозподільника добривами забезпечується такими параметрами: 20 т/год — за прямоточної схеми і 30 т/год — за перевантажувальної; у разі використання для цієї мети кранових маніпуляторів і контейнерів для добрив раціональною вантажопідйомністю останніх є 750–1250 кг.

Як видно із наведеного вище аналізу, вибір таких головних параметрів тукорозподільника, як робоча ширина захвату і вантажопідйомність бункера, у сучасних моделях, особливо закордонних, не завжди обгрунтований. Через бажання досягти рекламного ефекту робоча ширина в окремих випадках доводиться аж до 42 м, а вантажопідйомність навісного тукорозподільника — до 6000 кг, що ускладнює конструкцію і зумовлює невиправдані витрати енергії.

З урахуванням наведених вище даних, в основу розроблених нами тукорозподільників було покладено такі параметри: вантажопідйомність навісного модуля — 1000 кг, напівпричіпного — 2000 кг; робоча ширина захвату — 24 м.

Шляхом аналізу технологічних і конструкційних схем вітчизняних і закордонних тукорозподільників було визначено можливості спрощення їхньої конструкції і підвищення надійності. Основними недоліками імпортних машин є недостатня адаптація до добрив, які використовуються в Україні, та умов їхнього зберігання, через що у контейнерах із добривами можливе утворення грудок, які під час завантаження їх у бункер можуть утворювати скупчення добрив на захисній сітці; крім того, всі сучасні тукорозподільники мають гравітаційний принцип висіву — тож через недосконалу конструкцію живильників процес їхньої роботи може бути нестабільним.

Задля усунення цих недоліків у конструкції тукорозподільників розробники ННЦ «ІМЕСГ» замість однієї захисної сітки у бункері застосували дві: попередню — із крупними вічками (у верхній частині бункера) і остаточну — із дрібними (у середній частині). Сенсом такого вдосконалення було те, що у процесі завантаження бункера добривами їхня основна маса проходить крізь обидві сітки, а грудки добрив, які залишаються на попередній сітці, подрібнюються механічним шляхом оператором. Завдяки цьому основна маса добрив під час завантаження безперешкодно надходить до дозувальних отворів у днищі бункера, а невелика частина грудок добрив, які залишаються на попередній сітці, не заважають проходженню крізь неї основної маси добрив, оскільки ця сітка має отвори більшого розміру і розташована у верхній частині бункера, де поперечний переріз максимальний. 

Щодо удосконалення конструкції живильника, то аналіз принципу його роботи у сучасних і закордонних розробках не виявив оптимального рішення у цьому напрямі.

Так, живильник вітчизняного заводу Хмільниксільмаш має істотний недолік — його встановлено на валу приводу відцентрового диска, який обертається із великою частотою, що може призвести до значного руйнування гранул добрив.

Живильники тукорозподільників виробництва заводу Оріхівсільмаш (Україна) і Stara (Бразилія) мають значно меншу частоту обертання (150 хв-1), проте їх виконано у вигляді шнека, що може призвести також до часткового руйнування гранул.

Рішення фірми RAUH (Німеччина) більш вдале за своєю конструкцією завдяки гумовому виконанню, проте також має недоліки, оскільки активує роботу лише незначного (20 мм) нижнього шару добрив над днищем бункера і також може руйнувати гранули добрив, які перебувають між днищем бункера і пальцями живильника. Другий варіант живильника цієї ж німецької фірми під час своєї роботи також активує лише незначну частину нижнього шару добрив у бункері, що може призвести до залягання їх на днищі бункера.

Виконання живильника МРД-1000 (Україна) може призвести до руйнування гранул добрив у зазорі між прутком і днищем бункера.

Проведений аналіз дав змогу визначити більш вдалу конструкцію живильника. Основу його становить горизонтальний вал, на якому змонтовано ряд прутків із зазором між днищем бункера 0,5 мм за частоти їхнього обертання 56 хв-1. Порівняно з аналогами, у ньому було значно спрощено привід живильника, що дало змогу позбутися додаткових редукторів, храпових механізмів тощо. 

Вказані вище тукорозподільники мають ще один суттєвий недолік: через те, що бокові стінки їхніх бункерів нахилені до горизонталі на значні 

(60–70°) кути, для забезпечення належної вантажопідйомності їхня ширина зростає, а це, своєю чергою, викликає потребу встановлення двох відцентрових розсівальних дисків і, відповідно, трьох конічних редукторів приводу. Також вони мають складні приводи живильників через необхідність зменшення їхньої частоти обертання щодо ВВП трактора у 10–20 разів.

Водночас чомусь не враховано, що ці тукорозподільники через наявність у них гравітаційних дозаторів можуть працювати лише із гранульованими добривами, які дають змогу зменшити кут нахилу бокових стінок бункера до 45° і, відповідно, ширину бункера та обмежитися — замість двох розсівальних дисків — одним і замість трьох редукторів їхнього приводу — теж одним.

З урахуванням усіх цих важливих аргументів розробники ННЦ «ІМЕСГ» на ДП «Агромаш» сконструювали і виготовили два варіанти тукорозподільників: навісний ТР-1000 і побудований на його основі напівпричіпний ТР-2000.

Як показали випробування на дослідних полях ННЦ «ІМЕСГ», запроваджені вдосконалення тукорозподільників істотно поліпшили, порівняно з наявними аналогами, їхню роботу: спростився процес завантаження добрив через зменшення грудкування їх у бункері, покращилась стабільність дозування добрив — навіть із підвищеною вологістю і знизився рівень руйнування гранул добрив. Під час випробувань у 2015 році було внесено аміачної селітри і нітроамофоски на площі 650 га без жодної зупинки на ремонт. Нерівномірність внесення перебувала у межах агровимог.

Випробування також підтвердили, що «модне» нині у нас і за кордоном дублювання навісної машини вантажопідйомністю 1000 кг напівпричіпною із 2000 кг не виправдане: окрім здорожчання у 2–3 рази, воно практично не додає продуктивності за перевантажувальної схеми роботи (рисунок, б), яка наразі є найбільше застосовуваною, і ненабагато — за прямоточної. Слід також мати на увазі, що тепер такі тукорозподільники використовують практично тільки для підживлення посівів озимини, і за руху технологічними коліями, прокладеними у масиві рослин, зайві два колеса в агрегаті додатково пошкоджуватимуть рослини.