Появление новых, более перспективных технологий заготовки кормов и особенно силоса предопределило развитие конструкций кормоуборочных комбайнов. Сжатые сроки уборки (до 10 дней) и высокая степень измельчения позволяют заготовить корм высокого качества. Основная культура для заготовки силоса — кукуруза. Наилучшее его качество обеспечивает уборка растений в фазе восковой спелости зерна (влажность 65 %). В этом случае при силосовании в траншеях не вытекает сок и создаются наиболее благоприятные условия для деятельности молочно-кислых бактерий, благотворно влияющих на пищеварение животных. Сроки прохождения фазы восковой спелости колеблются от 8 до 14 дней. Уборка в более ранние фазы вегетации приводит к недобору 16—39 % кормовых единиц, в более поздние — к снижению качества корма и уменьшению на 5—6 % сухого вещества.

Кроме того, необходимо выполнение агротехнических требований по качеству измельчения растительной массы: отрезки стеблей до 10 мм должны составлять не менее 75 %, а частицы дробленых зерен не крупнее 5 мм — не менее 95 %. Только в этом случае обеспечивается полная поедаемостъ силоса.

Для выполнения вышеизложенных требований необходимы новые высокопроизводительные комбайны. Разработанный более 35 лет назад прицепной силосоуборочный комбайн КСС-2,6А для этой технологии непригоден, так как не обеспечивает необходимого качества измельчения (80 % частиц имеют длину более 55—60 мм). В настоящее время выпускают самоходный кормоуборочный комбайн "Дон-680", кормоуборочный комплекс К-Г-6 (энергосредство УЭС-250 + кормоуборочный комбайн "Полесье-3000"), которые соответствуют агротехническим требованиям.

Для выявления направления развития конструкций отечественных кормоуборочных комбайнов целесообразно изучить опыт ведущих зарубежных фирм. Наиболее существенный показатель, предопределяющий про-

изводительность комбайна, — мощность двигателя на протяжении более 30 лет неуклонно растет (рис. 1). Например, фирма Claas выпускала в 90-е гг. серию самоходных кормоуборочных комбайнов мод. Jaguar-820; 840; 860; 880 с двигателями мощностью соответственно 313, 364, 415 и 480 л. с. К 2001 г. она полностью обновила свой типоразмерный ряд и стала выпускать Jaguar-830; 850; 870; 890; 900 (321, 389, 438, 503, 605 л. с).

Аналогичная тенденция наблюдается и для прицепных комбайнов. Если минимальная мощность агрегати-руюших их тракторов существенно не изменилась, так как до настоящего времени выпускаются одноручьевые и прифермские комбайны, то верхний уровень достиг 250—280 л. с. В таблице представлены основные технические характеристики некоторых зарубежных и отечественных кормоуборочных комбайнов.

Существующие технологические схемы и, в большей степени, компоновки кормоуборочных комбайнов обусловлены, главным образом, многообразием конструкционных решений рабочих органов, сменных навешиваемых приспособлений (жаток и подборщиков), систем приводов и т. д. Типичная технологическая схема самоходного кормоуборочного комбайна приведена на рис. 2. Технологический процесс включает в себя следующие операции: кошение растительного материала или подбор скошенной подвяленной массы, подачу ее к питающему аппарату, прессование, измельчение и транспортирование полученной массы по силосопрово-ду в выгрузную тележку. Указанные операции выполняются активными рабочими органами, некоторые из них могут совмещать операции (например, измельчение и транспортирование растительной массы измельчающе-швыряющим аппаратом).

   Показатели      "Енисей -    "Енисей-720"       Дон-680"   "Полесье-800"
                    КСК-324"

Агрегатирование    Самоходный  Прицепной           Самоходный Полунавесной
Привод                               вом                           УЭС-350
Мощность двигате-
  ля, кВт/л, с.      215/290  59/80-110/150           215/290      257/350
Тип измельчителя               Цилиндрический                     Дисковый
Диаметр/ширина
измельчителя, мм     630/750     450/720              750/680       1500/-
Площадь горлови-
  ны, см                1350         790                 1250         1020
Число ножей, шт.      4 х 12         4x6               2 х 12           12
Длина резки, мм     7,0-22,0   12,0-30,0       3,5; 8,0; 20,0     5,0-25,0
Частота вращения,
  мин-1                 1150        1000                  838          800
Тип питающего ап-
  парата                                   Битерный
Направление
  выгрузки                                  Любое
Наличие швырялки  Ускоритель         Нет           Ускоритель            — 
Доизмельчитель
  зерен                 Есть         Нет                 Есть         Есть
Ширина захвата, м:
  подборщика        2,2; 4,2         2,1               2,2; 3          4,1
  травяной жатки    4,2; 5,1         2,4            4,2; 4,95            5
  кукурузной жатки         3  Двухрядная                    4          4,5
Металлодетектор         Есть         Нет                 Есть         Есть
Масса, кг:
  базовой части                                          9400         2450
  с адаптером      10510 (т)     2400 (т)
Размеры, м       3,8x3,4x6,1  3,9x4,1x5,6  3,8хЗ,78(к)х8,5(к)  3,7x3,5x3,2
Рабочая/транспорт-
  ная скорость, км/ч   10/25        10/20               10/20        10/30


  Показатели             "Полесье-800"    Jaguar 900     BIG X V12
                                            (Claas)       (Krone)

Агрегатирование        Самоходный        Самоходный     Самоходный
Привод 
Мощность двигате-
  ля, кВт/л, с.           331/450           445/605        574/780
Тип измельчителя                       Цилиндрический
Диаметр/ширина
измельчителя, мм          630/800           630/750        660/800
Площадь горлови-
  ны, см                     1480              1400           1440
Число ножей, шт.           4 х 10            2 х 12          2х 14
Длина резки, мм          4,0-30,0          4,0-17,0       4,0-20,0
Частота вращения,
  мин-1                      1000              1200           1100
Тип питающего ап-
  парата                                 Битерный
Направление
  выгрузки                                Любое
Наличие швырялки                        Ускоритель
Доизмельчитель
  зерен                      Есть              Есть           Есть
Ширина захвата, м:
  подборщика                 3,42       2,2; 3; 3,8          3;4,5
  травяной жатки                5               5,1            5,8
  кукурузной жатки            4,5           4,5 и 6     10- и 12-рядные
Металлодетектор              Есть              Есть           Есть
Масса, кг:
  базовой части                               10440          11280
  с адаптером            10700 (л)
Размеры, м             4,3x5,4x7,3    3,73x3,3x6,43  3,82x3,3x7,86
Рабочая/транспорт-
  ная скорость, км/ч         12/25            14/30          14/40

С появлением дополнительных требований к качеству измельчения растительной массы в конструкцию измельчающего аппарата вводят дополнительные элементы, способствующие более мелкому и однородному измельчению растительного материала и дроблению зерен кукурузы в стадии молочно-восковой и полной спелости. Однако они не изменяют существенно технологическую схему комбайна. Приведенная схема широко применяется, как правило, на энергонасыщенных комбайнах не только с цилиндрическим измельчающим аппаратом, но и с дисковым.

Рассмотрим конструкции активных рабочих органов универсальных кормоуборочных комбайнов по ходу выполнения технологического процесса.

Сменные адаптеры (жатки для уборки толстостебельных культур, кошения трав и подборщики) применяют только на универсальных кормоуборочных комбайнах. Основной их параметр — ширина захвата — оказывает значительное влияние на производительность комбайна и выбирается исходя, прежде всего, из его энергонасыщенности.

Жатки для уборки толстостебельных культур предназначены, главным образом, для уборки кукурузы и подсолнечника. Можно выделить жатки ручьевые и сплошного среза (платформенные и роторные). Платформенные жатки традиционны для сельского хозяйства нашей страны. Они наиболее универсальные, так как обеспечивают уборку всего биологического урожая на данном участке независимо от способа посева. Такими жатками комплектуются самоходные кормоуборочные комбайны КСК-100А, КСГ-Ф-70, Е-281 "Марал", КПИ-2,4А и др. Их существенные недостатки — невозможность уборки высокостебельной (4—5 м) кукурузы и наличие колебаний от возвратно-поступательного движения ножа режущего аппарата, снижающих надежность жатки и комбайна в целом. Ширина захвата в зависимости от энергонасыщенности комбайна 1,8—3,4 м.

Наибольшее распространение за рубежом получили ручьевые жатки (рис. 3). Они могут эксплуатироваться только при уборке культур рядкового посева, надежность их работы независимо от высоты стеблей может быть достигнута только при отсутствии подсевов и засоренности междурядий. Расстояние между ручьями в жатке согласуется с междурядьями посева (как правило, 0,7 м). Выбор числа ручьев определяется энергонасыщенностью комбайна.

Прицепные модели кормоуборочных комбайнов комплектуются двух-трехручьевыми жатками, самоходные (более энергонасыщенные) — четырех-восьмиручь-евыми. Так, фирма Case на мод. 7400 (310 кВт) применяет шестиручъевую жатку для уборки кукурузы, а на мод. 7800 (353 кВт) — восьмиручьевую.

На большинстве зарубежных ручьевых жаток в качестве режущего аппарата установлены с перекрытием два вращающихся навстречу друг другу ножа с зубчатой или волнистой кромкой лезвия. Ножи подпружинены и находятся в постоянном фрикционном контакте. Режущие кромки ножевых дисков выполняют роль одновременно режущего и противорежущего элементов. Наличие активного противорежущего элемента обеспечивает самоочищение режущего аппарата, что повышает надежность его работы.

Подача срезанных стеблей к питающему аппарату комбайна в широкозахватных ручьевых жатках (четыре и более рядков) осуществляется сужающим шнеком. Это позволяет расположить все ручьи на одном уровне, унифицировать их конструкцию и элементы привода с использованием блочно-модульного принципа.

Наибольший интерес представляют принципиально новые конструкции жаток сплошного среза роторного (барабанного) типа. Впервые такая жатка (ширина захвата 3 м) была продемонстрирована в середине 80-х гг. в агрегате с полунавесным кормоуборочным комбайном Champion-ЗООО. В настоящее время их конструкции значительно модернизированы, ширина захвата составляет 2,2-7,5 м (рис. 4).

Особенность конструкций таких жаток — наличие двух и более вертикальных барабанов, вращающихся в разные стороны. Соосно с ними вращаются ножи для срезания толстых стеблей. Срезанные стебли захватываются выступами барабанов и транспортируются в вертикальном положении в центр жатки, где подаются комлем вперед в вальцы питающего аппарата. Главное преимущество этих жаток — сочетание положительных качеств жаток сплошного среза платформенного типа и ручьевых: возможность убирать толстостебельные культуры независимо от способа посева и в любом направлении движения комбайна, упорядоченная подача стеблей, отсутствие колебаний от привода ножа режущего аппарата. Такие жатки широко внедряются на самоходных кор-моуборочных комбайнах Claas, John Deere, New Holland, "Полесье-ЗООО", "Полесье-800", "Енисей-324" и др.

Жатки для кошения трав, используемые в нашей стране и за рубежом, как правило, однотипные с шириной захвата 1,8—4,2 м. С повышением энергнасыщен-ности комбайнов появились жатки с шириной захвата 5,1—6 м. В качестве режущего аппарата в основном используется традиционный сегментопальцевый режущий аппарат с возвратно-поступательным движением ножа или его модификации. Несмотря на относительную простоту конструкции, к их недостаткам относится неуравновешенность, приводящая к значительной вибрации жатки и комбайна в целом и повышающая подверженность забиванию (особенно при полеглом агрофоне и перепутанных стеблях).

В последнее время некоторые фирмы, например Таагuр, Mengele и др., вместо традиционных жаток для кошения трав снабжают кормоуборочные комбайны жатками с режущим аппаратом ротационного типа. На рис. 5 представлена жатка (ширина захвата 5,1 м) кор-моуборочного комбайна Jaguar. Режущий аппарат состоит из 12 роторов, на каждом из которых закреплены по два ножа.

Аналогичный тип режущего аппарата жатки для уборки трав используется на комбайне "Енисей-720". Привод роторов осуществляется шестернями, размещенными в брусе, который представляет собой корпус редуктора, заполненный маслом. Это повышает срок службы режущего аппарата. Конструкции ротационных режущих аппаратов жаток и ротационных косилок практически идентичны. Отсутствие знакопеременных нагрузок у режущего аппарата вращательного движения позволяет при необходимости увеличить скорость резания и, следовательно, повысить поступательную скорость движения комбайна. Кроме того, такие режущие аппараты имеют лучшие показатели при работе на высокоурожайных и полеглых агрофонах.

Подборщики выпускаются, как правило, барабанного типа с шириной захвата 1,8—2,2 м. Для обеспечения копирования рельефа и регулирования расстояния между пальцами подбирающего устройства и почвой они оборудуются опорными пневматическими колесами, катками или копирующими башмаками.

Зарубежные подборщики оснащены барабаном небольшого диаметра (0,44—0,54 м). Для сужения потока массы перед питающим аппаратом шарнирно установлен шнек, который может занимать различные положения по высоте в зависимости от толщины поступающего слоя. Прижимное устройство П-образной конструкции способствует равномерному подбору валка. В последнее время это устройство заменяют одним или двумя вальцами. Современные подборщики изготавливают в облегченном исполнении — без боковых стенок (рис. б). Это позволяет, кроме снижения массы, облегчить техническое обслуживание.

В целях повышения производительности комбайна на подборе провяленных трав, а также обеспечения полной загрузки двигателя фирмы John Deere, Claas, New Holland и др. комплектуют энергонасыщенные комбайны подборщиками с увеличенной шириной захвата (3,6—5,8 м), обеспечивающими подбор одновременно двух валков или работу кормоуборочного комбайна врасстил. Это принципиальное новшество в развитии подборщиков. Все сменные рабочие органы оборудованы приспособлениями, обеспечивающими их быструю навеску и замену.

Питающие аппараты битерного типа — наименее энергоемкие и наиболее надежные в работе. Как правило, они состоят из двух-трех цилиндрических битеров и двух-трех прессующих вальцов. Нижние битеры и прессующий валец жестко закреплены на раме питающего аппарата, а верхние имеют возможность вертикального перемещения, обеспечивая тем самым необходимое прессование растительного материала при различной подаче. Такая конструкция получила широкое распространение как в зарубежных (New Holland, Claas, John Deere, Kemper и др.), так и в отечественных комбайнах (КСК-100А, "Полесье-3000", "Полесье-800", КПИ-2.4А, "Енисей-324", "Дон-680" и др.).

Ширина битерных питающих аппаратов составляет 0,45—0,58 м в зависимости от ширины измельчающего аппарата. На моделях сверхвысокой производительности она достигает 0,8 м и более. Например, на комбайнах фирмы Claas ширина питающего аппарата 0,74 м (при ширине измельчающего аппарата 0,75 м), а на комбайнах серии BIG фирмы Krone — 0,8 м.

Питающие аппараты служат для постепенного уплотнения толстого слоя растительного материала, поэтому битерные аппараты наиболее эффективны на широкозахватных жатках с большим коэффициентом сужения. Наиболее распространены компактные питающие аппараты с четырьмя вальцами. Они особенно рациональны для полунавесных кормоуборочных комбайнов с фронтальной навеской (Champion-3000, "Полесье-3000" и др.).

Ввиду неравномерности подачи шнеком растительного материала толщина слоя в питающем аппарате постоянно меняется, поэтому верхние вальцы поджимают пружинами для уплотнения растительного материала. В конструкциях с четырьмя вальцами силы их поджатия достигают 4—6 кН. В новых высокопроизводительных комбайнах с мощностью двигателя 450—550 кВт (например, BIG X VI2) использованы шестивальцовые питающие аппараты, поскольку с кукурузной жаткой захватом 12 рядков четырехвальцовая система не обеспечивает надежного уплотнения растительной массы. В этом случае требуется предварительное подпрессовывание, а затем окончательное прессование.

Для обеспечения устойчивого захвата растительного материала битерные вальцы выполняются рифлеными.

Несколько (2—4) скоростей работы питающих аппаратов позволяют выбрать необходимую длину резки в зависимости от вида заготавливаемого корма. Изменение скорости осуществляется с помощью КП, однако более перспективно использование гидропривода (комбайны сер. BIG, 600—700 л. с., фирмы Krone) или сочетание механического и гидроприводов.

Измельчающие аппараты — основные и весьма энергоемкие рабочие органы. Из большого многообразия их конструкций наиболее распространены цилиндрические и дисковые, причем самоходные кормоуборочные комбайны оснащены первыми. Это объясняется, главным образом, их высокой пропускной способностью и возможностью непрерывного резания с постоянным крутящим моментом. В последнее время стали применять технологию заготовки силоса из кукурузы восковой и полной спелости с дроблением початков и зерен специальными устройствами, например рекаттерами или Corn-Cracker, устанавливаемыми в днище кожуха измельчающего аппарата или в силосопроводе.

Диаметр измельчающего аппарата, выполняющего только измельчение, как правило, составляет 550—660 мм, измельчающе-швыряющего — 750—800 мм (для улучшения их аэродинамических свойств и создания необходимого воздушного потока в силосопроводе). Частота вращения аппаратов 80—120 с-1 , скорость резания 35-40 м/с.

Для получения высокой производительности необходимо не только повышение энергонасыщенности комбайнов, но и оснащение их измельчающими аппаратами большей ширины, что увеличивает площадь сечения приемной горловины (у современных комбайнов — 1300—1450 см2). В аппаратах шириной 700—800 мм применяют винтообразные либо (в многосекционных) прямые плоские ножи. В целях уменьшения длины резки измельчающие аппараты оснащают, как правило, 10—12 ножами.

Конструкция многосекционного измельчающего аппарата была впервые создана проф. Н. Е. Резником более 30 лет назад. Это решение находит все большее распространение как за рубежом (Claas, Krone и др.), так и в нашей стране ("Енисей-324", "Полесье-800" и др.). К его преимуществам относятся простота конструкции ножа, обеспечение рациональных угла его наклона по отношению к образующей цилиндра и углов заточки (23—30*), что снижает энергоемкость процесса измельчения.

Дисковые измельчающие аппараты наиболее эффективны в полунавесных кормоуборочных комбайнах с фронтальным агрегатированием энергосредствами.

В конструкции самоходного кормоуборочного комбайна "Енисей-324" (рис. 7) учтены самые современные тенденции: он оснащен двигателем 290 л. с., роторной (барабанной) жаткой для уборки кукурузы, жаткой для кошения трав с захватом 5,1 м, четырехвальцовым питающим аппаратом с четырьмя скоростями подачи, измельчающим аппаратом шириной 0,75 м с прямыми ножами, многосекционным устройством доизмельчения типа Corn-Cracker , ускорителем выброса. Конструкция комбайна рассчитана на мощность двигателя до 450 л. с. и расширение использования гидропривода на активные рабочие органы. Полевые испытания в хозяйствах Красноярского края показали хорошую проходимость комбайна, устойчивость выполнения технологического процесса на различных культурах и высокую пропускную способность.

Журнал "Тракторы и сельскохозяйственные машины", 2005 год, № 6
УДК 631.363
Канд. техн. наук А. И. ЧЕПУРНОЙ (ОАО "ВИСХОМ"),

инж. В. В. КОЗЛОВ (ОАО "Красноярский завод комбайнов")