Високопродуктивний плуг ПСКу-5. Експлуатаційний тест

Прогнозні розрахунки науковців та практика застосування грунтообробних знарядь свідчать, що традиційна система обробітку грунту в найближчій перспективі зберігатиме свої позиції і займатиме близько 40% загальних посівних площ (рис. 1) аграрного сектору економіки України.

В. Погорілий, заступник директора УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого,

Л. Шустік, канд. техн. наук, завідувач відділу,

С. Маринін, завідувач лабораторії

Традиційна система обробітку грунту зазвичай передбачає такі стратегічні складові: провокацію проростання насіння бур’янів і падалиці, руйнування капілярів і підрізання бур’янів; розпушування грунту з повним обертанням скиби на глибину 20–35 см; повне загортання рослинних решток на глибину 8–12 см; підготовку рівномірного за глибиною насіннєвого ложа і дрібногрудочкуватої структури посівного грунтового шару; загортання насіння культур на задану глибину за умови сівби у якісно підготовлений грунт.

Оранку застосовують у традиційній системі землеробства як основний прийом механічного обробітку грунту полицевими плугами, під час якого відбувається його подрібнення, перевертання та розпушення. Залежно від глибини можна виділити мілку 

(до 20 см), звичайну (20–24), глибоку (24–40) і плантажну оранку 

(понад 40 см). Оранка також дає змогу ефективно керувати розвитком бур’янів і хвороб, вологою грунту, його аерацією та агрофізичним станом.

Прагнення досягти максимально можливої широкозахватної здатності плугів, а відповідно, і продуктивності завжди залишалось пріоритетним для машинобудівників та аграріїв, котрі постійно перебувають у пошуку нових конструкційних рішень, завдяки яким ширина плуга залежатиме не лише від нарощування кількості корпусів.

Неординарний підхід до оранки

Так, ТОВ ТД «Агріс» (м. Бердянськ) запропонувало одне із таких техніко-технологічних рішень, що сприяє трансформації зусилля тертя-ковзання у зоні контакту польової дошки зі стінкою борозни у функції підрізання, розпушення і зміщення шару грунту протидіючим похилим лемешем. Завдяки цьому наступний корпус плуга проходить поруч із підрізаною, розпушеною і зміщеною зоною грунту з меншим зусиллям, що дає змогу збільшити ширину захвату корпуса, а відповідно, і плуга за 

незмінного тягового зусилля.

За даними розробників нової технологічної схеми оранки та оригінального корпуса, зусилля тертя-ковзання польової дошки сягає близько 30% загального опору корпуса плуга, а встановлення протидіючого похилого лемеша зменшує тягове зусилля на 40%, що дає змогу збільшити ширину захвату одного корпуса до 60 см.

Конструктивні особливості

Корпус плуга складається із лемеша і полиці, які прикріплені до зварного поковзня, а той — до гряділя корпуса. Леміш корпуса складається із трьох частин: правої, лівої і центральної. Переведення із плужного полицевого режиму у безполицевий (глибоке розпушування, чизелювання) передбачає демонтаж полиці.

Плуг швидкісний комбінований уніфікований ПСКу-5 призначений для полицевої оранки та безполицевого землеобробітку під зернові і технічні культури на глибину до 30 см. Застосовують на різних типах грунтів, що не містять каміння, плитняку та інших перешкод, із питомим опором до 0,1 МПа, твердістю до 3,5 МПа і вологістю до 25%.

Плуг складається із рами, навісного пристрою, робочих органів та опорних коліс. Розглянемо їх детальніше.

Рама зварної конструкції виготовлена із труб прямокутного та квадратного перерізу, до яких приварено кронштейни для кріплення різних вузлів та деталей плуга. Корпуси плуга жорстко прикріплені до рами.

Навісний пристрій плуга приварено до рами. Його складові — це нижні кронштейни зі спеціальними пальцями для кріплення нижніх тяг навісної системи трактора, а також стояк (башта), у верхній частині якої кріпиться центральна гвинтова тяга навіски трактора.

Опорні колеса — переднє і заднє — металеві (або гумові — на замовлення), обладнані чистиками. Зміною положення опорних коліс за висотою забезпечується глибина обробітку грунту, яка регулюється гвинтовим механізмом на кожному колесі.

У перебігу практичного інженерного оцінювання конструкції плуга було відмічено ще декілька його особливостей: необхідність певного терміну адаптації тракториста під час роботи на полі для набуття ним здатності дотримувати рекомендовану відстань руху агрегату від краю борозни; відсутність механізму захисту корпуса плуга за контакту з перешкодою; неможливість регулювання ширини корпуса плуга для підвищення ефективності обробки цілинних грунтів.

Технологічний процес обробітку грунту плугом відбувається у такий спосіб (рис. 2). На уявному перетині плуга у поперечній до напрямку руху площині (вид іззаду) права сторона першого корпусу — стійка 1 із лемешем 2 та полицею 3 — працює у режимі звичайного плуга, тобто підрізає грунт і відкидає його праворуч, а ліва сторона — протидіючий похилий леміш 4 — підрізає грунт, розпушує і зміщує його ліворуч, під прохід другого корпуса, який захоплює підрізаний і розпушений протидіючим лемешем грунтовий шар, перемішує його із власним відокремленим шаром і відкидає праворуч, як і звичайний плуг. Останній корпус плуга готує грунт для наступного проходу першого корпуса — і цикл повторюється. 

Плуг у період випробувань було агрегатовано із тракторами ХТА-250 «Слобожанець» потужністю 250 к.с. та тракторами Т-150К, оснащеними 6- та 8-циліндровим двигунами ЯМЗ (наробіток визначали лише за тракторами Т-150К).

Умови випробування 

Випробування плуга проводили у різних грунтово-кліматичних зонах із властивими для них умовами і відповідною якістю роботи (таблиця), зокрема на різних типах грунтів — чорноземах типових малогумусних суглинкуватих та лучних чорноземах. При цьому у першому випадку пошарова вологість на рівні 10–30 см коливалась від 16,6 до 11,3%, що свідчило про нехарактерну посушливість грунту та суттєву твердість середнього і нижнього шарів (3,5–3,7) МПа, яка була практично на межі агровимог. У другому випадку пошарова вологість була задовільна — у межах 23,0–17,4%, а також помірна твердість — 

2,2 МПа.

Показники якості обробітку грунту: кришення, масовість та глибина загортання пожнивних решток, гребенистість — попри великі межі вологості і твердості грунту на практиці були на рівні агровимог.

Під час випробувань за врахування показників якості виконання технологічного процесу проводили низку додаткових експериментів: встановлення характеру перемішування і позиціювання шарів грунту; повноти загортання решток грубостеблових культур (стерня кукурудзи заввишки 80–100 см) та органічних добрив (50–60 т/га); використання плуга в режимі чизеля (глибина обробітку — 33 см).

Спеціальним точковим випробуванням на фоні цілини, на якому зелена поверхнева дернина слугувала своєрідною маркувальною площиною, було встановлено характер переміщення і позиціювання шарів грунту. У такому разі в цьому тесті було візуалізовано характер процесу підрізання грунту протидіючим лемешем, відокремлення, відкидання й перевертання грунту корпусом плуга і розміщення маркувальної площини в скибі. Прогнозний висновок: максимального потенціалу плуга за якістю і продуктивністю можна досягти за умови його швидкісної роботи на окультурених полях.

На фонах зі стернею кукурудзи та органічними добривами плуг забезпечив прийнятну якість загортання решток під подальші технологічні операції.

Режим глибокорозпушувача

Робота плуга у режимі безполицевого глибокого розпушування показує, що в умовах низької вологості грунту (важкі умови також на фоні аналогічної роботи плуга по стерні вівса) плуг забезпечував прийнятний рівень агровимог за одночасно низьких показників витрати палива — 16 л/га, що економніше порівняно із класичними чизелями. У режимі чизеля плуг працював на глибині 33,2 см, водночас спушуючи верхній горизонт грунту та ущільнюючи його нижче елементів кріплення протидіючого лемеша, що є неприйнятним для роботи глибокорозпушувача, базовою вимогою якого є боротьба із плужною підошвою шляхом створення розпушеної мережі тріщин у грунтових горизонтах нижче глибини обробітку.

Експлуатаційно-технологічну оцінку роботи плуга проводили за виконання полицевого обробітку грунту по стерні пшениці на швидкості 6,7 км/год на різних типах грунтів і в умовах різних грунтово-кліматичних зон. За таких умов продуктивність за годину основного часу становила 1,7–2,0 га. У структурі балансу часу за нормативну тривалість зміни час основної роботи становив близько 80%. Із урахуванням витрат часу на виконання операцій для забезпечення технологічного процесу (щозмінне технічне обслуговування, відповідні маніпуляції у процесі підготовки агрегату до роботи та по її закінченню, проведення потрібних налаштувань і регулювань, час на відпочинок оператора та на холості переїзди агрегату) продуктивність плуга за годину змінного часу становила 1,4–1,6 га.

Витрати палива коливались від 14,5 до 20,0 л/га залежно від умов роботи. Зокрема, питомі витрати палива на кубометр зораного грунту перебували в діапазоні 5,0–6,0 мл/м3, що є показником високої енергоекономічності виконання технологічної операції оранки. При цьому прямі експлуатаційні витрати становили близько 451 грн/га (за річного нормативного навантаження 250 год та ціни плуга 89 620 грн), що є вдвічі нижчим за такий показник, отриманий за використання імпортних аналогів.

Висновок

Корпус плуга ПСКу виконано за оригінальною схемою, у якій використано ефект протидіючого похилого лемеша, водночас менші тягові його зусилля трансформовано у збільшену ширину захвату. Перевагами плуга є висока продуктивність, низькі витрати палива, багатофункціональність, завдяки використанню у режимі плуга та глибокорозпушувача; екологічність, оскільки із його застосуванням удається уникнути ущільнення дна борозни колесами трактора; можливість використання тракторів із широкими шинами, розмір яких не обмежується шириною борозни; рух трактора не траєкторією борозни, а лінією необробленої частини поля, що ефективніше за тяговими характеристиками.

В агрегаті із тракторами потужністю 165–250 к.с. плуг ПСКу-5 забезпечує задовільне виконання технологічного процесу полицевої оранки або глибокого розпушування на робочих швидкостях 6,5–7,5 км/год за різних фонів та умов. Водночас за прийнятних норм витрат палива — до 20 л/га продуктивність такого агрегату становить 1,7–2,0 га/год основного часу, що майже вдвічі більше від показника аналогічних агрегатів, скомплектованих на базі звичайних 5-корпусних плугів вітчизняного та зарубіжного виробництва.

Плуги ПСКу можуть бути рекомендовані для проведення робіт із полицевої оранки та глибокого розпушування для господарств, які вирощують сільськогосподарські культури із застосуванням традиційної та диференційованої систем обробітку грунту.