УДК 631.352:631.552:001.8

 

АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЙ ТА РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ МАШИНИ ДЛЯ СКОШУВАННЯ ТРАВ

 

А. Жаріков,

Львівська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого

 

Розглянуто конструкції косарок з різними типами різальних апаратів (сегментно-пальцевих, дискових та роторних) та результати досліджень машин для скошування трави. Оцінено ефективність косарок за агротехнічними, експлуатаційно-технологічними, енергетичними та економічними показниками.

 

Ключові слова: аналіз, конструкція, скошування трави, косарка, дослідження.

 

Суть проблеми. Для ефективного ведення молочного і мясного тваринництва необхідно заготовити на стійловий період близько 1 т сіна на корову [1]. Скошування трав є початковим етапом заготівлі сіна, від якості виконання якого залежить врожайність і якість сіна. Вони повинні виконувати зрізування природних трав не вище 6 см і сіяних трав – не вище 8 см, укладати скошену масу в прямолінійні валки [2]. Не менш важливим чинником, який впливає на якість сіна, є агрокліматичні умови. Дуже важливо всі операції з сінозаготівлі виконати в погожі сонячні дні у стислі терміни. Тому в господарствах необхідно мати надійну, продуктивну та ефективну техніку для сінозаготівлі, в тому числі і косарки. Найбільш повну оцінку косарок можна дати за сукупністю агротехнічних, експлуатаційно-технологічних, енергетичних і економічних показників.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. В публікації [2] описано конструкції і технологічні схеми косарок та наведено теоретичні основи розрахунку робочих органів. У матеріалах [3-8] наведено опис конструкцій і результати випробувань різних типів косарок. Однак, в розглянутих джерелах не проведено порівняльної оцінки машин з різними конструкціями різальних апаратів.

Мета дослідження – провести порівняльну оцінку різних типів косарок.

Виклад основного матеріалу. На ринку техніки представлено понад 700 моделей начіпних, напівпричіпних і самохідних косарок та косарок-плющилок виробництва фірм Сrone, Claas, Kuhn, Vicon, Caspardo тощо. В Україні серійне виробництво косарок впроваджено у ТОВ ”КДТ Сільгоспмаш”, ВАТ “Львівагромашпроект”, ВАТ “Львівсільмаш”, ВАТ “Новоград-Волиньсільмаш”, ВАТ “Білоцерківсільмаш” та інші. За типом різального апарату косарки поділяються на сегментні, сегментно-пальцеві та ротаційні.

Косарка з сегментно-пальцевими різальними апаратами (рис. 1) призначена для скошування природних і сіяних трав на рівнинних ділянках з укладанням скошеної маси в прокіс. Вони складається з механізму піднімання ріжучого апарату 1, тягової штанги 2, шатуна 3, рами з приводом 4, карданної передачі 5. Різальні апарати більшості косарок даного типу приводяться у рух кривошипно-шатунним механізмом. У косарках з фронтальним різальним апаратом застосовують також механізми приведення ножа типу коливальної вилки і коливальної шайби.

 

Описание: P1010002є 

а                                                                               б

 

а – загальний вигляд; б – конструкційна схема

 

Рисунок 1 – Косарка навісна КС-2,1

з сегментно-пальцьовим різальним апаратом

 

Сегментно-пальцьові різальні апарати зрізують рослини при швидкості ножа 1,5-3,0 м/с.  Вони не подрібнюють рослини, потребують менших затрат енергії порівняно з безпідпірними різальними апаратами. Водночас зворотно-поступальний рух ножа спричинює значні інерційні зусилля, що обмежує застосування таких косарок на підвищених робочих швидкостях під час збирання трав. Сегментно-пальцьові косарки, хоч і дешеві, та малопродуктивні й ненадійні на високоврожайному та переплутаному травостої, мають підвищені втрати врожаю від завищеного зрізування.

Конструкція сегментно-пальцевого різального апарату не дозволяє використовувати косарки на полях з нерівним рельєфом або кротовинами. Зважаючи на порівняно низьку продуктивність, косарки із сегментно-пальцевим або безпальцевим різальними апаратами займають незначне місце на ринку.

Переважають на ринку косарки та косарки-плющилки з ротаційними роторними (барабанними) та дисковими різальними апаратами. Косарки даних типів забезпечують скошування високоврожайних трав, а також травостоїв, що вилягли або переплуталися на високих поступальних швидкостях руху.

Ротаційні косарки, в основному, виробляють типорозмірними рядами з шириною захвату 1,2-5 м та інтервалом у ряді 0,1-0,3 м. На ринку також представлені широкозахватні косарки, наприклад, BNG 630 (Kuhn) з шириною захвату 619 см, DISCO (Claas) – до 9,10 м. Для підвищення продуктивності агрегату та ефективнішого використання потужності трактора поряд із збільшенням ширини захвату косарки широко практикується використання уніфікованих рядів задньонавісних і фронтальних косарок в одному агрегаті. Косарки можуть обладнуватися валкоутворювачами як пасивними, так і активними, як, наприклад, косарки фірми МВА, Niemejer та Claas (Німеччина).

Ротаційні косарки оснащені різальними апаратами безпідпірного зрізування і не мають зворотно-поступального руху робочих частин. Ножі ротаційних апаратів здійснюють обертальний рух з лінійною швидкістю до 50-60 м/с разом з диском або барабаном. Це дає змогу істотно збільшити робочу швидкість косарки. За результатами випробувань продуктивність ротаційних косарок на 30%-50% більша в порівнянні з косарками з сегментно-пальцьовими різальними апаратами.

Барабанні (роторні) і дискові косарки працюють за однією технологічною схемою − різальні ножі обертаються навколо вертикальної осі. В дискових нижньопровідних косарках редуктор, привідні шестерні і робочі диски з ножами встановлено на одній балці. Така конструкція дозволяє значно зменшити масу косарки і відповідно, необхідну потужність трактора. Завдяки цьому можна за рахунок збільшення робочої ширини збільшити продуктивність. В роторних косарках балка з редуктором та привідними шестернями винесена вверх, а ножі встановлюються на роторах з потужними жорсткими стійками.

Ротаційні дискові косарки (рис. 2) складаються з рами навісного пристрою 6, підрамника 3, механізму зрівноваження 2, роторного різального апарату 1, польового дільника 10, тягового запобіжника 8, механізму приводу 7 і гідрообладнання.

 

Описание: Scanitto_2013-08-02_004 

а                                                                   б

 

а – загальний вигляд; б – конструкційна схема

 

Рисунок 2 – Косарка дискова навісна

 

Дисковий різальний апарат складається з плити бруса і днища, які між собою з’єднані болтами. В порожнині бруса розміщені шестерні приводу роторів. Під днищем встановлені башмаки 9, якими різальний апарат опирається на ґрунт. На брусі встановлено ротори, до кожного з яких кріпляться спеціальними болтами по пластинчасті ножі. На суміжних роторах встановлені ножі різної довжини. На більшості ротаційних косарок встановлено захисне огородження.

Робочі органи косарки приводяться в рух від ВВП трактора через карданний вал, клинопасову передачу,  одноступінчатий конічний редуктор і зубчату передачу. Дискові косарки, в яких застосовуються нижні редуктори на всю ширину захвату, конструкційно складні й також допускають завищений зріз трави. Конструкція дискових косарок не дозволяє їх використовувати на полях з нерівним рельєфом або кротовинами.

Апарати безпідпірного зрізування простіші за будовою і надійніші в роботі, але під час зрізування рослин вони додатково подрібнюють стебла, що призводить до втрат скошеної зеленої маси. Косарки з такими апаратами мають більші енергозатрати на одиницю зібраної площі, вони більш металомісткі.

Ротаційні дискові косарки (рис.3) складаються з рами навіски 1, балки середньої 2, карданного вала приводу 3, рами головної 4, різального апарату 5, захисного огородження 6, пружинного запобіжного пристрою. Копіювання поверхні ґрунту косарки здійснюється  за допомогою диска (роторно ріжучого апарату).

            

Описание: IMG_0352

а                                                      б

 

а – загальний вигляд; б – конструкційна схема

 

Рисунок 3 – Косарка ротаційна навісна

 

Ротаційні барабанні косарки мають верхній редукторний привод і порівняно кращі показники якості скошування, але менш надійну конструкцію. Роторні косарки характеризуються високою надійністю та невибагливістю до умов роботи – косарки можуть працювати на полях з будь-яким рельєфом. Роторні косарки за своєю конструкційною схемою завжди вкладають скошену масу у валок, дискові косарки для цього обладнуються валкоутворювачами.

Для прискореного висихання скошена трава піддається кондиціонуванню або плющенню.

Кондиціонери, що використовуються в ротаційних косарках, – це барабани з шарнірно або жорстко прикріпленими пальцями, які обертаються з частотою 700-1000 обертів за хвилину. На косарках встановлюються різні типи кондиціонерів: кондиціонер з пальцями, що вільно провертаються (рис. 4, б); кондиціонер з V-подібними нейлоновими пальцями (рис. 4, в); пальцево-гребінний кондиціонер з регулюванням кожуха (рис. 4, г).

 

Описание: img053Описание: img053Описание: img053

а                                    б                     в                        г

 

Рисунок 4 Схема технологічного процесу косарки обладнаної

кондиціонером (а) та типи кондиціонерів (б, в, г)

 

Під час плющення рівномірно розподіляється волога в скошеній масі, внаслідок чого скорочується період сушіння. Косарки комплектуються різними типами вальців: спіральними сталевими вальцями, що мають великий експлуатаційний ресурс і найбільш прийнятні для плющення великих об'ємів трав (рис 5, б); спіральними вальцями з гумовим покриттям (рис. 5, в); спіральними вальцями з гумовим покриттям із збільшеною площею контакту для плющення люцерни і бобових культура в умовах досить низької атмосферної вологості (рис. 5, г) та інші типами.

 

а                                    б                         в                      г

 

Рисунок 5 Схема технологічного процесу

косарки-плющилки (а) та типи кондиціонерів (б, в, г)

 

Ротаційні дискові косарки можуть оснащуватися як плющильними апаратами, так і кондиціонерами.

Порівняно з плющильними вальцями, кондиціонери є більш досконалими: руйнуючи оболонку стебла вони одночасно утворюють більш спушений покіс чи валок, надійніші в роботі, менш чутливі до нерівномірності надходження рослинної маси. Разом з тим, вони активніше діють на рослинну масу, тому їх доцільно застосовувати на злакових травах.

Деякі моделі косарок провідних європейських та світових фірм обладнуються запобіжними механізмами від пошкоджень робочих органів сторонніми предметами (камінням тощо) (рис. 6, а), пристроями для поперечного і поздовжнього копіювання поверхні (рис. 6, б), транспортерними пристроями для здвоювання покосів (рис. 6, в).

 

а                                      б                                     в

 

Рисунок 6 – Пристрої косарок

 

Львівською філією УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого проведено випробування декількох моделей косарок як вітчизняних і зарубіжних виробників: косарки сегментної КС-2,1 (ВАТ “Новоград-Волинськсільмаш”), косарок дискових КН-2,1 (ВАТ „Завод„ Львівсільмаш”), Mewa 1,65 та  Alka XL 3,00 (UNIA group, Польща), GMD SELECT (KUHN, Франція), SILVERCUT 300 та OPTICUT 300 (SIP Strojna Industrija d.d., Словенія), косарок-плющилок дискових ALTERNA та FC 303 RGC (KUHN, Франція), косарок роторних DRUMCUT 275 (SIP Strojna Industrija d.d., Словенія), Z-169 (Agromech, Польща).

Висота зрізання трави сегментно-пальцьовою косаркою становить 6,2 см, дискові косарки зрізали траву на висоті 4-5,8 см від поверхні поля, а роторні – на 3,8-4 см. Ширина захвату косарок – від 1,65 м до 4,85 м (рис. 7). Отже, найменші втрати трави від висоти зрізу одержано при застосуванні роторних косарок.

 

 

Рисунок 7 – Агротехнічні показники роботи косарок

 

За результатами енергетичної оцінки встановлено, що найменші затрати енергії на привід робочих органів від ВВП трактора (5,9КВт) потребують сегментно-пальцьові косарки (рис. 8). Проте, враховуючи нижчу продуктивність, питомі енерговитрати і витрати палива знаходяться на одному рівні з дисковими і роторними косарками з шириною захвату 1,65 м.

 

 

Рисунок 8 – Енергетичні показники косарок

 

Найбільшу ефективність щодо енергозбереження та продуктивності одержано під час застосування широкозахватних косарок (рис. 9).

 

 

Рисунок 9 – Експлуатаційно-технологічні показники косарок

 

За нормативного завантаження 120 год пальцьово-сегментна косарка КС-2,1 може скосити траву на площі близько 100 га, а дискова косарка ALTERNA – на 450 га. Проте вартість косарки-плющилки на два порядки вища в порівнянні з КС-2,1.  

За показниками економічної ефективності найменші прямі експлуатаційні витрати на скошуванні трави одержано при застосуванні косарок виробництва фірм UNIA group і Agromech (Польща) та SIP Strojna Industrija d.d. (Словенія) (рис. 10).

 

 

Рисунок 10 – Економічні показники косарок

 

Висновки.

Зарубіжні косарки виробництва фірми Kuhn мають досить високі функціональні показники, надійні в роботі. Однак, зважаючи на їх високу вартість, такі косарки доцільно використовувати у великих господарствах. Косарки виробництва UNIA group і Agromech (Польща) та SIP Strojna Industrija d.d. досить вдало поєднують в собі задовільний технічний рівень та доступні ціни. Вітчизняна косарка за показники надійності поступається зарубіжним аналогам, однак за агротехнічними і експлуатаційно-технологічними показниками вона може конкурувати із зарубіжним аналогами.

 

Література

1. Трончук І.С., Рак Т. М., Чижанська Н. В. Структура і поживність раціонів для дійних корів із річним надоєм молока від 6  до 9 тисяч кілограмів// Вісник Полтавської державної аграрної академії. – 2012. – № 1. – С. 107–111.

2. Сільськогосподарські машини . Основи теорії і розрахунку: Підручник/ Д.Г.Войтюк, В.М. Барановський,  В.М. Булгаков та ін.; за ред. Д.Г.Войтюка. – К.: Вища освіта, 2005. – 464 с.: іл. ISDN 966-8081-38-2

3.      Косарка дискова Mewa 1,65. Протокол державних приймальних випробувань технічного засобу для АПК № 1601/0712-02-2012 – Магерів, 2012.

4.     Косарки-плющилки дискові серії ALTERNA/Протокол державних приймальних випробувань технічного засобу для АПК №1679/0706-02-2013 – Магерів, 2013.

5.     Косарки дискові серії GMD SELECT. Протокол державних приймальних випробувань технічного засобу для АПК № 1675/0707-02-2013 – Магерів, 2013.

6.     Косарки навісні барабанні серії DRUMCUT. ПРОТОКОЛ державних приймальних випробувань технічного засобу для АПК № 1673/0714-02-2013, - магерів, 2013.

7.     Косарки навісні дискові серії SILVERCUT, Протокол державних приймальних випробувань технічного засобу для АПК № 1664/0716-02-2013 – Магерів, 2013.

8.     Косарка – плющилка дискова FC 303 RGC. Протокол державних приймальних випробувань технічного засобу для АПК № 1659/0708-02-2013 – Магерів, 2013.

 

Аннотация

Рассмотрены конструкции косилок с разными типами режущих аппаратов (сегментно-пальцевых, дисковых и роторных) и результаты исследований машин для скашивания травы. Оценена эффективность косилок по агротехническим, эксплуатационно-технологическим, энергетическим и экономическим показателям.

 

Summary

The analysis of constructions of mowers is conducted with the different types of cutting vehicles (segment-dactylar, disk and rotor) and results of researches of machines for mowing of grass. Efficiency of mowers is appraised on agrotechnical, operating-technological, power and economic indexes.