ТЕХНОЛОГИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ УБОРКИ СОИ

Присяжная И.М.¹, Присяжная С.П.²

¹ORCID: 0000-0002-1825-0023, Кандидат технических наук, доцент, Амурский государственный университет в г. Благовещенске, ²ORCID: 0000-0002-1825-0097, Доктор технических наук, профессор, Амурский государственный университет в г. Благовещенске

ТЕХНОЛОГИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ УБОРКИ СОИ

Аннотация

Высокое содержание полноценного растительного белка и масла в зерне и полове ставит сою в ряд незаменимых культур, как в животноводстве, так и в пищевой промышленности. На основе сравнительного анализа содержания питательных веществ и минеральных элементов в соломе и полове зерновых культур и сои, показана рациональность сбора половы и использования в кормлении животных, а соломы в качестве органического удобрения.

Приведены результаты по урожайности зерна с одного га, выходу половы, соотношению фракционного состава и объемной массы половы. Для использования половы в качестве корма в животноводстве разработаны технологии энергосберегающего сбора половы.

Внедрение разработанных устройств позволит обеспечить сбор половы в достаточном объеме для животноводства и повысить эффективность животноводства по привесу на 11,62 % и по надою на 14,39 %. Эффективность технологии уборки сои со сбором половы, измельчением и разбрасыванием соломы в ценах 2012 года составляет 1.2 млн руб. на один комбайн.

Ключевые слова: соя, солома, полова, энергосберегающая технология, комбайн, уборка, измельчитель-разбрасыватель соломы, половосборник, эффективность, прибыль.

Prisiazhnaya I.M.¹, Prisiazhnaya S.P.²

¹ORCID: 0000-0002-1825-0023, PhD in Engineering, Associate professor, Amur State University in Blagoveshchensk, ²ORCID: 0000-0002-1825-0097, PhD in Engineering, Professor, Amur State University in Blagoveshchensk

TECHNOLOGY OF ENERGY SAVING SOY HARVESTING

Abstract

The high content of complete vegetable protein and oil in grains and chaff makes soy the irreplaceable culture of a particular importance, both in animal farming and in food industry. Based on the comparative analysis of the nutrients and mineral elements in straw and grain of crops and soybeans, the authors show the rationality of chaff collecting and use of a straw in animal feeding as an organic fertilizer. The results are given on the yield of grain from one hectare, the yield of chaff, the ratio of the fractional composition and the bulk mass of chaff. The technologies of energy saving harvesting of chaff have been developed to use chaff as cattle fodder. The introduction of the developed devices will ensure the collection of enough chaff for animal farming and increase the efficiency of animal farming by 11.62%, and milk yield by 14.39%. The efficiency of soy harvesting technology with harvesting of chaff, chopping and spreading of straw in prices of 2012 costs 1.2 million rubles per one harvester.

Keywords: soy, straw, chaff, energy-saving technology, harvester, harvesting, straw chopper and spreader, chaff collector, efficiency, profit.

За последние годы совместными усилиями учебных и научно-исследовательских институтов, организаций промышленности и передовых хозяйств разработаны новые технологии уборки зерна, предусматривающие вывоз с поля на стационарный пункт всего урожая или его продуктивной части. Эти технологии можно назвать энергосберегающими – агропромышленными. Для решения проблемы энергосберегающей уборки сои это означает применение технологических операций со сбором высокобелковой половы измельчением и разбрасыванием соломы, а также совмещение операций при уборке и по обработке почвы. В производстве сои получают в качестве побочного продукта высокобелковую не зерновую часть урожая сои – солому и полову. Солому, имеющую высоту стеблей до800-900 мм, крепкий стебель толщиной от 3 до10 мм при современной технологии уборки измельчают и вместе с половой разбрасывают по полю. Избыток ресурса кормового белка в большем количестве содержится в полове сои, используется нерационально из-за несовершенства комбайновой технологий уборки.

Полова, состоящая из створок бобов, частичек листьев, недозрелых бобов и семян, мелких частей соломы, семян сорных растений, богаче питательными веществами, чем солома, лучше переваривается и поедается животными, скармливается им в сухом виде, а также в смеси с концентратами и сочными кормами. В полове бобовых культур выше, чем в полове злаковых, содержание протеина, что обуславливает ее более высокую перевариваемость. Кормовое достоинство соевой половы составляет 0,56 кормовых единиц и почти в 1,5 раза выше, чем у соломы. Период уборки сои в Амурской области начинается с наступлением заморозков и сухой погоды в конце сентября и в октябре месяце. Собранная и складированная в это время года полова не теряет своих свойств и до весны пригодна к скармливанию. Потери половы при уборке урожая сои – это прямые финансовые убытки сое сеющих хозяйств и, для решения сложной проблемы сбора половы, требующей определенных капитальных вложений, необходима разработка и выпуск приспособлений к зерноуборочному комбайну, которая наиболее оптимальна для хозяйств соево-животноводческого направления.

На основании проведенного анализа авторами разработана технологическая схема сбора (рис.1).

Рис. 1 - Ориентированный граф технологии уборки НЧУ с измельчением соломы и заделкой в почву

Х – хлебная масса необмолоченная;

Н₁ – незерновая часть урожая, измельченная на поверхности поля;

Н₂ – незерновая часть урожая цельная в валке;

Н₃ – незерновая часть урожая, измельченная, заделанная в почву;

Н₄ – НЧУ цельная разбросанная по полю;

Н₅ – незерновая часть урожая, разделенная на полову – собираемую в транспортное средство для доставки на ферму и солому – измельченную и разбрасываемую по полю с заделкой под урожай будущего года;

И Р_н(п) – измельчитель- разбрасыватель навесной (прицепной);

ИРВС – измельчитель- разбрасыватель соевой соломы;

К+ОР – комбайн + обмолоченная хлебная масса, разбросанная по полю;

К+ИР_н – комбайн + измельчитель – разбрасыватель навесной;

Т+ФО – трактор + фрезерное орудие;

К+К_п – комбайн + копнитель;

Т+ИР_п – трактор + измельчитель – разбрасыватель прицепной;

Т+ДО – трактор + дисковое орудие;

СП + ИРВС – сборник половы + измельчение разбрасывание соломы (Патенты РФ №2417572, №2506737, №2529914, №2554997).

С целью снижения затрат мощности на измельчение прочных стеблей соевой соломы разработан измельчитель-разбрасыватель валкообразователь с использованием на измельчающем барабане и противорежущем брусе ножей сегментного типа. Измельчающий барабан выполнен в виде ротора с двумя рядами с шарнирно закрепленными на них по двухзаходной винтовой линии рабочими органами для уравновешивания. Рабочие органы обоих рядов расположены равномерно по окружности и в определенный момент времени с измельчаемой массой взаимодействует только один рабочий орган, что обеспечивает снижение пульсации нагрузки на вал измельчающего барабана.

Сбор половы при уборке сои может производиться половосборником [1]. Полова перемещается шнеком вправо по ходу движения комбайна, всасывается и нагнетается центробежным вентилятором – швырялкой в транспортное средство 2 ПТС-4793 А-03, агрегатируемое трактором класса 1,4 кН.

Корытообразный шнек диаметром 0,2 м, шагом 0,24 м и частотой вращения 3,7-4,0 с^-1 обеспечивает подачу половы во всасывающий пневмополовопровод до 1,2 кг/с, а вентилятор-швырялка создает скорость воздушного потока на нагнетании от 14 до 15 м/с при частоте вращения от 20 до 25 с^-1.

Определенный интерес представляет схема уборки сои со сбором половы в копнитель с перемещением, измельчением и разбрасыванием стеблей соломы за боковины копнителя влево и вправо с разгрузкой половы на стерню [2].

Технологический процесс включает сбор половы при сходе ее со скатной доски комбайна в копнитель. Копнитель выполнен навесным с корытообразным распределительным кожухом с левой и правой навивкой спирали винта и измельчающими ножами на валу и противорежущими пластинами на кожухе шнека, с отводом соломы за боковины. Для сбора половы содержит накопительную камеру с двумя шарнирными боковинами, переходящими в днище и сеткой, закрывающей верхнюю часть копнителя. Выход половы при скорости движения комбайна 7 км/ч на уборке сои урожайностью 1,75 т/га составляет до 2,15 т/га. Объем копнителя, с учетом оптимальных параметров по длине, ширине и высоте на основании проведенных исследований составляет 4,5 м³, при кратности разгрузки бункера зерна и копнителя 1:5.

В разработанном устройстве для сбора половы использовано недорогое переоборудование сое зернового комбайна со сбором половы в дополнительный бункер (рис. 2) по мере наполнения которого производится разгрузка половы на стерню [3].

Рис. 2 - Схема соезернового комбайна со сбором половы в дополнительный бункер

Собранную полову для доставки в кормоцех подбирают всасывающе–нагнетательным устройством [4].

Всасывающе-нагнетательное устройство содержит редуктор, вентилятор всасывающий и нагнетательный пневмополовопроводы, которое на начальном участке имеет заборное устройство в виде суживающего сопла с меньшей площадью живого сечения, обеспечивающего эффективное всасывание половы, а на конце нагнетательного пневмополовопровода вентилятора установлен регулируемый направитель половы для полного заполнения объема транспортного средства.

Разработанное всасывающе-нагнетательное устройство работает с трактором класса 1,4 кН при числе оборотов ВОМ трактора 500 и 1000 об/мин с мультипликатором и диаметрами пневмополовопроводов 250-300 мм. С площадью живого сечения всасывающего и нагнетательного окна пневмополовопроводов от 0,05 до 0,07 м² и за счет мультипликатора создает частоту вращения вентилятора от ВОМ трактора 1,4 кН от 16,6 до 25 с^-1 для обеспечения скорости воздушного потока до 18 м/с. В целях предотвращения загрязнения половы почвой устанавливается с помощью фиксирующего устройства необходимая высота (не более 100 мм) расположения всасывающего пневмополовопровода над уровнем почвы.

Внедрение разработанных устройств обеспечивают дополнительный сбор половы для животноводства, а за счет качественного измельчения, разбрасывания и заделки в почву соломы – повышение урожайности и эффективности (табл. 1).

Таблица 1 - Технико-экономические показатели вариантов уборки сои со сбором половы, измельчением и разбрасыванием соломы

Наименование показателя	Комплекс машин
	базовый	новый
1	2	3
Уборка сои	Енисей - 1200	Енисей – 1200 + ИРВС-1200+копнитель +вентилятор+ трактор МТЗ-80+ 2ПТС4-793А-03
Площадь, га	160	160
Урожайность, т/га	1,50	1,57
Валовый сбор, (зерна/половы) т	240/-	251,2/70,3
Полные затраты основной/побочной, тыс. р.	1625,3/-	1627,4/24,0
Выручка от реализации основной/побочной, тыс. р	2072,4/-	2169,3/120,9
Прибыль от роста урожайности и сбора половы, тыс. р	-	1198,2
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в пересчете на плановый объем работ на 1 комбайн, год	-	2

 

Результаты экономической оценки разработанной технологии позволяют дополнительно собирать 70,3 тонны кормовых единиц ценного высокобелкового корма для животноводства, повышать урожайность сои и других культур за счет внесения в почву измельченной соломы. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в пересчете на плановый объем работ на 1 комбайн составляет 2 года.

Список литературы / References

1. Способ приемки очесанного зернобобового вороха, домолота и очистки с выделением кормовой, семенной и товарной фракций зерна сои и устройство для его осуществления: пат. 2565294 Рос. Федерация: В07В9/00, В02С9/00, А01F12/00 / С. П. Присяжная, М. М. Присяжный, А. Н. Панасюк, М. И. Татаринов, Р. Е. Самсонов, И. М. Присяжная, А. А. Вельмякина; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ДальНИИМЭСХ. – № 2014126019/03; заявл. 2014.06.26; опубл. 2015.10.20, Бюл. № 29. – 4 с. : ил
2. Совершенствование технологии сбора половы с измельчением и разбрасыванием соломы при комбайновой уборке сои: монография / С. П. Присяжная [и др.] – Благовещенск: ДальГАУ, 2013. – 202 с. : ил.
3. Способ сбора биологического урожая сои с измельчением и разбрасыванием соломы и устройство для его осуществления: пат. 2506737 Рос. Федерация, А01D91/04, А01D45/22 / А. Н. Панасюк, С. П. Присяжная, М. М. Присяжный, И. М. Присяжная, К. А. Калентьев, Т. А. Малышевский; заявитель и патентообладатель ГНУ ДальНИПТИМЭСХ Россельхозакадемии. – № 2011134977/13: заявл. 2011.08.19; опубл. 2013.02.27, Бюл. № 5. – 6 с. : ил
4. Всасывающе-нагнетательное устройство для сбора половы: пат. 2554997 Рос. Федерация, А01D87/10 / С. П. Присяжная, М. М. Присяжный, А. Н. Панасюк, И. М. Присяжная, И. М. Айбатов; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ДальНИИМЭСХ. – № 2013135633/13: заявл. 2011.08.29; опубл. 2015.07.10, Бюл. № 19. – 4 с. : ил

Список литературы на английском языке / References in English

1. Sposob priemki ochesannogo zernobobovogo vorokha, domolota I ochistki s vydelenniem kormovoy, semennoy i tovarnoy fraktsii zerna soi dlia ego osushchestvleniya [Method for accepting combed legume heap, grinding and cleaning with the separation of fodder, seed and commercial fractions of soybean grain and a device for its implementation]: Pat. 2565294 Russian Federation: B07B9/00, B02C9/00, A01F12/00/ S.P. Prisiazhnaya, M.M. Prisiazhniy, A.N. Panasyuk, M.I. Tatarinov, R.E. Samsonov, I.M. Prisiazhnaya, A.A. Velmyakina; Applicant and patent holder: FSBEU DalSRIMEF - No. 2014126019/03; Claimed. 2014.06.26; Publ. 2015.10.20, Bul. № 29. - 4 p.: fig. [In Russian]
2. Sovershenstvovaniye technologii sbora polovy s izmelcheniem i razbrasyvaniem solomy pri kombaynovoy uborke soi: monografiya [Improving technology of chaff harvesting with chopping and scattering of straw in the harvesting of soybeans]: monograph / S.P. Prisiazhnaya [et.al.] - Blagoveshchensk: DalSAU, 2013. - 202 p.: fig. [In Russian]
3. Sposob sbora biologicheskogo urozhaya soi s izmelcheniem i razbrasyvaniem solomy i ustroistvo dlia ego osushchestvleniya [Method for harvesting a biological soybean crop with chopping and spreading of straw and a device for its implementation]: Pat. 2506737 Rus. Federation, A01D91/04, A01D45/22 / A.N. Panasyuk, S.P. Prisiazhnaya, M.M. Prisiazhniy, I.M. Prisiazhnaya, K.A. Kalentiev, T.A. Malyshevsky; Applicant and patent holder: SSI DalSRPTIMEA Russian agricultural academy. - No. 2011134977/13: app. 2011.08.19; publ. 2013.02.27, Bul. No. 5. - 6 p.: fig. [In Russian]
4. Vsasyvayushche-nagnietatelnoye ustroistvo dlia sbora polovy [Suction-discharge device for collection of chaff]: Pat. 2554997 Rus. Federation, A01D87/10 / S.P. Prisiazhnaya, M.M. Prisiazhniy, A.N. Panasyuk, I.M. Prisyazhnaya, I.M. Aibatov; Applicant and patent holder of FSBEU DalSRIMEF. - No. 2013135633/13: app. 2011.08.29; publ. 2015.07.10, Bul. No 19. - 4 p.: fig [In Russian]