Картофелеуборочная техника

Проанализированы современные способы применения и развития картофелеуборочной техники в Российской Федерации; обоснованы тенденции конструкций данного вида сельскохозяйственных маши
Рассмотрены три группы современной картофелеуборочной техники: малогабаритная техника, применяемая в малых фермерских хозяйствах; средняя – прицепные машины различных систем, применяемые на крупных фермерских хозяйствах, и сложная самоходная высокопроизводительная многорядная техника, отличающаяся применением электронных систем управления контроля технологическим процессом, применяемая на предприятиях, располагающих необходимыми системами технологического обслуживания. Приводятся примеры всех групп исследуемой техники. Исследованы серийные картофелеуборочные машины, представленные отечественными и зарубежными производителями. Несмотря на ряд преимуществ импортной техники, ее недостатком является чрезмерно высокая стоимость, равно как и запасных частей к ней. Отмечено, что для увеличения производства картофеля хозяйствам всех типов необходима надежная и простая в эксплуатации серийная техника российского производства, адаптированная для отечественных условий, а также отвечающая оптимальному сочетанию цены и качества.
В 2014 г. правительством нашей страны была принята программа по импортозамещению, предполагающая ежегодное наращивание производства основных видов сельскохозяйственной продукции. В связи с этим возникла необходимость в новой сельскохозяйственной технике.
При этом структура сельскохозяйственного производства также претерпела значительные изменения. Если до 2014 г. в стране значительное место занимали малые и средние хозяйства (производственные кооперативы, сельскохозяйственные потребительские кооперативы, крестьянские (фермерские) хозяйства и др.), то сегодня на первое место вышли крупные агропромышленные холдинги.
Известно, что в Российской Федерации одной из основных культур является картофель. Значительному повышению объемов производства картофеля способствует внедрение высокопроизводительных машин для его уборки.
Цель исследования – выявить тенденции развития конструкций картофелеуборочной техники.
Материал и методы
Исследования проведены на основе данных Росстата, а также информации, предоставленной отечественными и зарубежными производителями современной техники.
В 2015 г. в Российской Федерации под посадку картофеля использовалось около 2,1 млн га, а наличие картофелеуборочной техники составило 6600 единиц.
Анализ распределения машин между хозяйствами разных типов и средней сменной производительности 1, 2 и 4-рядных комбайнов (равной, соответственно, 0,625, 1,25 и 2,5 га/см), а также количества смен в уборочный сезон (60), показывает, что имеющийся парк техники без превышения нормативной наработки и без нарушения сроков уборки способен убрать 540 тыс. га картофеля. Данное значение в 4 раза меньше имеющихся земельных площадей, используемых для выращивания этой культуры. Это означает, что потребное количество техники для уборки картофеля составляет около 
20 тыс. ед. В текущем году ситуация изменилась незначительно. При этом встает вопрос о типаже приобретаемой картофелеуборочной техники – для обеспечения максимальной производительности требуется применение машин современных высокотехнологичных конструкций.
Результаты и обсуждение
Анализ картофелеуборочной техники на материалах выставок «Золотая осень» и «Агросалон» позволил выявить основные тенденции развития конструкций картофелеуборочной техники, поделив ее на три группы.
Первая группа – малогабаритная техника, выпускаемая для малых фермерских хозяйств (рис. 1). Это простые машины с апробированной за долгий период их существования конструкцией. Основные нововведения в таких конструкциях направлены на обеспечение агрегатирования с новыми минитракторами, мотоблоками и т.д. Поставки техники осуществляются из стран СНГ – ОАО «Лидсельмаш», ПООО «Техмаш» (Белоруссия) и сопредельных государств – Unia (Польша), Changzhou, Zhengzhou, Weifang Shengxuan и др. (КНР), Gaspardo (Франция).

а)

б)

Рис. 1. Однорядные картофелеуборочные машины:
а) Техмаш ККУ-1; б) Gaspardo Taurus-140

В новой конструкции картофелеуборочной машины – прицепном мини-комбайне КСК-1 «Кабан», разработанном Л.М. Максимовым (Ижевская ГСХА) (рис. 2) – реализован принцип отделения клубней от почвы и ботвы в восходящем потоке клубненосной массы (в отличие от всех существующих картофелеуборочных машин).

а)

б)

Рис. 2. Прицепной мини-комбайн КСК-1 «Кабан»:
а) общий вид; б) технологическая схема: 1, 2 – элеватор; 3 – барабан; 4 – ролик;
5 – отражатель
Принцип работы комбайна следующий: силами трения клубненосный пласт затягивается в рабочую щель между ворохом и поверхностями основного 1 и клубнеприемного 2 элеваторов. При этом ворох уплотняется, часть комков разрушается и просеивается. На барабане 3 центробежные силы прижимают клубненосную массу к поверхности основного элеватора, способствуя интенсивному отделению примесей. Далее масса подхватывается двумя параллельными ветвями элеваторов и поднимается вверх.
Вторая группа машин – это средние прицепные машины (в основном двухрядные), выполненные с применением новых технологий и разных систем конструкций.
К первой системе относятся упрощенные конструкции с минимальным использованием гидроприводов, адаптированные к применению в агрегате с распространенными тяговыми средствами – тракторами «Беларус» тягового класса 1,4. Примером такой конструкции является AVR Spirit 5200 производства Бельгии (рис. 3), в которой в качестве подкапывающих органов использованы пассивные лемехи с отрезными дисками и механический привод от ВОМ.

Рис. 3. Прицепной картофелеуборочный комбайн AVR Spirit-5200
Машина имеет прутковый необрезиненный элеватор на резиноременной основе и пассивный встряхиватель. Особенностями этой машины является отсутствие переборочного стола и возможность регулирования высоты опрокидывания бункера в кузов транспортного средства, что позволяет предохранять клубни от травмирования.
Ко второй системе этой группы машин можно отнести 2-х рядный комбайн ROPA RK-21 (Германия) (рис. 4).

Рис. 4. Прицепной картофелеуборочный комбайн ROPA RK-21
Эта машина более сложна по конструкции. Имеет отрезные диски для каждого ряда, пассивные лемехи, необрезиненный прутковый транспортер на рубчатом резиновом ремне, механизм ботвоудаления с лопатками для улавливания и транспортировки недоочищенного картофеля на пальцевую горку. В конструкцию встроен механизированный бункер-накопитель с изменяемой высотой подъема и опрокидывания на разной высоте, кроме того бункер снабжен устройством сужения и направления потока клубней в кузов транспортного средства, что позволяет снизить повреждения клубней при ударе о дно кузова. Привод осуществляется через трансмиссию непрямого действия: основной привод от ВОМ приводит в действие гидростатическую трансмиссию рабочих органов. Для повышения маневренности агрегата колесное шасси комбайна выполнено поворотным. Применение гидросистемы высокого давления требует использования современных энергонасыщенных тяговых средств.

Рис. 5. Машина для уборки картофеля и топинамбура в оригинальном семеноводстве
производства опытного завода ВИМ
В Российской Федерации картофелеуборочные комбайны, отнесенные ко 2-му типу, мелкосерийно выпускаются на опытном заводе ВИМ (рис. 5). Помимо картофеля, эта машина может убирать и топинамбур. Картофелеуборочная машина ВИМ может применяться как копатель с емкостью для семенного картофеля и переборочным столом – для доочистки, то есть может быть применена в фермерских хозяйствах. Машина оборудуется как гидравлическими, так и электрическими элементами управления.

Третья группа – это сложная самоходная высокопроизводительная многорядная техника, которая отличается применением электронных систем управления и контроля технологическим процессом. В ней широко применяются гидравлические приводы различных рабочих органов, что дает преимущество в современных условиях производства картофеля перед сложными металлоемкими громоздкими механическими приводами. Это позволяет сделать активными подкапывающие рабочие органы, систему сепарации, доочистки, транспортировки клубней по элеватору, автоматизировать регулирование подачи клубненосной массы, что даст возможность увеличить скорость машины и глубину подкапывания, а также внедрить процесс предварительного разрушения связей почвы с картофелем.
Примерами техники данного типа являются машины немецкой фирмы Grimme (рис. 6) моделей Tectron, Varitron, SF150-60, SF170 и др.

а)

б)

Рис. 6. Самоходные картофелеуборочные комбайны:
а) Grimme SF170; б) Grimme Varitron-470
Самоходные картофелеуборочные комбайны имеют все рабочие органы, что и машины 2-й группы, но оснащены навесной ботвоуборочной машиной с приводом от гидромотора.
Серийные картофелеуборочные машины отечественного производства на сегодняшний день на рынке представлены компаниями Колнаг и Гримме-Русь, осуществляющими крупноузловую сборку и сбыт машин компаний AVR и Grimme соответственно. К сожалению, техника отечественных конструкций серийно не производится. Крупнейший российский завод по производству картофелеуборочных комбайнов ККУ-2А, КПК-2, КПК-3 и КСК-4-1 – Рязанский комбайновый завод на сегодняшний день не функционирует. Ранее выпущенные машины выработали свой ресурс и, в основном, выведены из эксплуатации. В этих условиях производители картофеля вынуждены закупать импортные машины. Несмотря на очевидные достоинства, они имеют недостаток: чрезмерно высокую стоимость машин и запасных частей к ним.
Известно, что основной доход зарубежных производителей техники – это продажа запасных частей и техническое обслуживание машин. Так как импортная техника зачастую имеет низкую ремонтопригодность методом восстановления деталей, ее ремонт связан со значительными расходами, простоями и снижением периода эксплуатации.
В развитых странах, для которых производится современная высокопроизводительная картофелеуборочная техника, наблюдается недостаток квалифицированных рабочих, занятых в производстве сельскохозяйственной продукции, труд таких рабочих дорог в связи с тяжелыми условиями труда. По этой причине производители машин сокращают количество обслуживающего персонала до водителя-оператора и его помощника, имеющих высокую квалификацию и, зачастую, обученных в специальных центрах, создаваемых производителями техники, для работы на данном конкретном типе машин. В российских условиях такой подход ведет к необходимости переучивания большого количества рабочих, что дорого. Представляется в этом случае более рациональным применение труда большего количества рабочих, имеющих обычную квалификацию. В силу этих обстоятельств управление машиной должно быть более простым, что будет способствовать увеличению занятости сельского населения.
Существует также проблема, связанная с дороговизной качественных рабочих жидкостей, горюче-смазочных материалов. Применение обычного масла в гидроприводах высокого давления современных сельхозмашин и тяговых средств, а также отечественного топлива в двигателях приводит к отказам.
Зарубежная техника, как правило, создана для ровных полей и легких оструктуренных почв. Почвы значительной части Российской Федерации средние и тяжелые, что также затрудняет применение современной импортной техники.
Выводы
Для увеличения производства картофеля необходима надежная и простая в эксплуатации серийная техника российского производства, адаптированная для отечественных условий.
Для российского среднего производителя важным является оптимальное сочетание цены и качества техники.
Краснящих К. А., канд. техн. наук, доцент; Васьков А. А., канд. техн. наук, доцент;
Скороходов Д. М., канд. техн. наук; Трушина Л. Н., доцент;
Лазарь В. В., Российский ГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева