Глава 5. Комбайн для уборки облепихи

Облепиха получила в отечественном садоводстве довольно широкое распространение, но расширение площадей под ней ограничивается высокой трудоемкостью ручного сбора урожая, составляющей до 90% от всех трудозатрат. Решение этой проблемы сдерживается исключительной сложностью, обусловленных специфическими физико-механическими свойствами плодов и агробиологическими особенностями растений.

В настоящее время уборка облепихи осуществляется вручную. В НИИ садоводства Сибири проводятся многолетние НИР и ОКР по созданию рабочих органов и технических средств для уборки ее урожая.

Цель работы - разработка облепихоуборочного комбайна, определение и уточнение оптимальных конструктивных параметров рабочих органов и его режимов работы: разработка исходных требований на комбайн.

Ранее были проведены в НИИСС полевые эксперименты, доработка конструкции и исследовательские испытания различных вибрационных экспериментальных образцов рабочих органов к комбайну для уборки облепихи.

Были осуществлены теоретические исследования на ЭВМ (при помощи метода Фурье) вынужденных колебаний куста облепихи в процессе вибрации для съема урожая.

В основу разработки комбайна положен стандарт предприятия СТП-84-03-11-06-86 «Смесь плодов и листьев облепихи. Технические требования», разработанные Бийским витаминным заводом (ныне ЗАО «Ал- тайвитамины»).

Согласно стандарту сырье облепихи представляет собой смесь плодов и листьев с эластичным однолетним приростом (длиной побегов не более 7 см) в соотношении не более 30% листьев и однолетнего прироста и 70% плодов.

Следовательно, при работе комбайна необходимо также механизировать операцию разделения получаемого вороха на следующие две фракции (согласно указанному стандарту):

    смесь плодов, сока, соплодий и однолетних эластичных побегов (приростов) длиной 7 см, с наличием листьев не более 30% к общей массе смеси;

    смесь однолетних побегов длиной более 7 см, отдельных початков, листьев и соплодий, т.е. зеленая травянистая масса.

Оценка новых сортов и гибридов облепихи, пригодных для механизированной уборки, предусматривает проведение учетов полноты съема плодов с кустов, уровня потерь урожая на землю, степени и вида повреждений ветвей разного порядка и возраста, качества вороха, форму кроны кустов, углы отхождения скелетных ветвей, длину плодоносящих веток и т.д. Были определены и уточнены физико-механические свойства и размерно-массовые характеристики плодов, состав и качество вороха, повреждения плодов, а также агротехнические исследования и учеты по оценке работы уборочных рабочих органов и в целом комбайна.

При выполнении НИР использовали общепринятые методики с учетом инженерного обеспечения и с применением стандартных приборов и средств измерения.

Экспериментальный образец комбайна СВК-4Д по договору был впервые изготовлен АО «ГСКБ садовых машин» (г. Кишинев) (рис.). Исходные требования и техническое задание на ОКР комбайна были разработаны на основе ранее проведенных НИР лабораториями механизации и агротехники НИИС Сибири. Комбайн самоходный портального типа предназначен для участков с шириной междурядий не менее 2,5 м. Комбайн состоит из шасси, уборочного модуля, улавливающих транспортеров и системы разделения вороха. Съем плодов осуществляется активаторами при вибрационном воздействии их на ветви. Уборочный модуль или активаторы представляют собой две пары пальцевых барабанов. Для улавливания отряхнутого урожая имеются два ковшовых транспортера, смыкающихся под кроной кустов. Скорость транспортеров синхронна с рабочей скоростью комбайна, и они выполнены совместно с уборочным модулем. Краткая техническая характеристика комбайна: производительность за 1 ч основного времени - 0,7-0,9 га; рабочая скорость движения - 1,0-1,5 км/ч; транспортная скорость - до 16 км/ч: мощность двигателя - 75 л.с.; габаритные размеры - 5150х4210х3250 мм, высота портала - 2000 мм; число активаторов - 4 шт.; масса - 7800 кг.

В работе комбайн «седлает» ряд облепихи и двигается над ним с включенными рабочими органами. Две пары активаторов, воздействуя пальцами на ветви кроны, отряхивают плоды, которые падают на два ковшовых улавливающих транспортера, последние перемещают его на два ленточных поперечных транспортера, а далее - на разделительно-очистительную систему для разделения вороха на компоненты.

В период проведения НИР были осуществлены расчеты по уточнению параметров рабочих органов уборочного модуля, системы по разделению вороха на компоненты и сепарации фракции, силовые расчеты, расчеты по кинематике в зависимости от величины давления масла в гидросистемах привода рабочих органов с целью синхронизации скоростей движения всех транспортеров и т.д.

На основе теоретических исследований, вышеуказанных расчетов и экспериментов были осуществлены в 1995-2005 гг. следующие основные элементы доработки комбайна:

    частичная модернизация гидросистемы привода всех рабочих органов;

    усовершенствование уборочного модуля (переход на зубчатые ремни привода дебалансов, новый надежный способ закрепления пальцев активаторов, новые шаровые опоры на валах активаторов и т.д.);

    установка двух гидронасосов НШ-5 (правый плоский) на привод активаторов и на привод двух вентиляторов и шести разделительных транспортеров;

    изменение компоновки вентиляторов с заменой всасывающего потока для удаления листьев из фракции условно «чистых плодов» на нагнетательный воздушный поток и т.д.

После реализации этих мероприятий по доработке при испытании комбайна в насаждениях были в основном получены удовлетворительные результаты.

В процессе испытаний комбайна в 1995 г. также были дополнительно выявлены следующие недостатки:

    разрыв зубчатых ремней привода дебалансов;

    слабое скатывание с ленты-«горки» продолговатых плодов, которые «сходом» уносятся в тару для накопления потенциальных потерь;

    самопроизвольное изменение фазы установки дебалансов маятниковой формы активаторов.

Правая и левая разделительные системы вороха комбайна в процессе регулировки были синхронизированы по скорости движения и обеспечили удовлетворительный процесс разделения фракций вороха с общими потерями плодов в виде в основном соплодий и початков с плодами в пределах 9,2-11,2%.

Предложения по конструкторско технологической доработке комбайна в 2011-2013 гг.;

    осуществить полное разделение общей гидросистемы на две автономные гидросистемы для привода ходовых колес и привода рабочих органов от линии привода ходовых колес и улавливающих транспортеров с установкой дополнительного маслобака;

    герметизировать зоны в пределах разделительных транспортеров с целью улучшения качества сепарации и снижения потерь плодов на землю;

    устранить самопроизвольное изменение фазы дебалансов активаторов;

    стабилизировать работу тормозного устройства активаторов;

    установить предохранительные клапаны в гидролиниях привода транспортеров и вентиляторов;

    повысить техническую надежность работы активаторов, узлов и систем комбайна и т.д.

Следует отметить, что ранее нами были обоснованы оптимальные параметры и схемы рабочих органов, доработана чертежно - техническая документация рабочих органов комбайна с ежегодным устранением ранее выявленных при его полевых испытаниях конструкторско-технологических и эксплуатационных недостатков.

Комбайн вибрационного действия в отдельные годы на различных сортах и гибридах и в разные сроки зрелости плодов обеспечил полноту съема в пределах 60- 95%.

Ежегодно проводилась оценка качества и состава вороха облепихи, разработаны, изготовлены к комбайну и исследованы различные системы для разделения вороха облепихи на компоненты, сформулированы предложения по дальнейшей НИР и поэтапной модернизации комбайна. Сравнивая полученные данные с отдельными параметрами, приведенными в ранее разработанных «Исходных требованиях на комбайн», получена в основном допустимая сходимость между ними.

Среди изучаемых сортообразцов облепихи выделены сорт Елизавета, отборные формы № 124-81-1, 714-78-1, 45-15-1 и гибриды 124-81-7, 722-77-1 и 1186, 84-1, относительно удовлетворяющие требованиям поточной уборки с помощью комбайна с вибрационными рабочими органами.

При положительных результатах приемочных испытаний комбайн подлежит выпуску опытной партией с внедрением его в специализированных хозяйствах.

Портальное энергетическое средство (несущая база комбайна) вполне позволяет разработать в перспективе также универсальный ягодоуборочный комбайн со сменными рабочими органами для уборки облепихи, жимолости, смородины черной, ирги, черноплодной рябины, шиповника и других культур.

НИИС Сибири остро нуждается в финансовой спонсорской и технической помощи на основе кооперации заинтересованных организаций в процессе доработки комбайна и в поиске конструкторской организации и завода-изготовителя комбайна.

В НИИСС имеется комплект первичной рабочей документации и элементов модернизации комбайна, теоретические обоснования, отчеты НИР и агротехнические результаты испытаний макета комбайна. [18]

Применение комбайна повышает производительность труда по сравнению с уборкой вручную в 30-43 раза, снижает трудозатраты в 24-26 раза, что позволяет в будущем расширить площади под культурой облепихи и другими ягодниками, повысить экономическую эффективность их возделывания. При этом будут полнее удовлетворены потребности населения и фармакологической промышленности в плодах и в сырье облепихи, в том числе с возможным экспортом различных продуктов на основе плодов облепихи.

.   Впервые разработан и изготовлен экспериментальный образец поточного комбайна СВК-4Д для уборки облепихи, который в течение десяти лет (поэтапно) проходил исследовательские испытания в полевых условиях и подвергался конструктивной доработке по выявленным недостаткам.

.   Обоснованы и уточнены технологические и геометрические параметры рабочих органов комбайна и частично устранены выявленные его конструктивно-технологические и эксплуатационные недостатки.

.   Многолетние исследовательские испытания экспериментального образца комбайна после поэтапной доработки показали принципиальную работоспособность, удовлетворительное выполнение им технологического процесса и дают возможность реализации в будущем поточной уборки на новых сортах и гибридах облепихи с усилием отрыва плодов от ветви в пределах 100-120 г и массой плодов 0,9-1,0 г.

.   Экспериментальный образец комбайна имеет еще некоторые недостатки конструктивно-технологического характера и требуется его окончательная доработка, изготовление опытного образца и его приемочные испытания на Алтайской МИС.

.   Рекомендуется в перспективе изготовление опытной партии и внедрение комбайнов в специализированных хозяйствах, возделывающих культуру облепихи.

.   Разработаны «Исходные требования на комбайн для уборки облепихи» и «Техническое задание на ОКР» для создания отечественного российского и, возможно, универсального ягодоуборочного комбайна.[18]