Обмолот на корню: технология очеса

Сегодня одним из действительно эффективных вариантов, благодаря которому можно добиться существенного повышения производительности уборочных машин, является оснащение комбайнов очесывающими жатками.

Конструктивная схема зерноуборочных комбайнов достаточно консервативна. Она достигла в своем развитии «апогея» и вряд ли в ближайшем будущем произойдут какие-либо существенные ее изменения. Комбайн - это громоздкая «трясучка», движущаяся по неровному полю. Неуравновешенные знакопеременные инерционные силы возникают при возвратно-поступательном движении ножа режущего аппарата, шатунов и поршней двигателя, грохота очистки, нижнего решетного стана, клавишей соломотряса, соломонабивателя копнителя соломы. Переменную нагрузку испытывают молотильный аппарат и битеры. Обычный молотильный барабан молотит фактически солому вместе с колосками. Две трети мощности расходуется на обмолот соломы. Она перебивается, усложняет процесс выделения зерна из колоса и соломистой массы.

В целом, по оценке экспертов, комбайновая технология уборки зерновых культур, при которой обмолоту подвергается вся выращенная масса растений, является достаточно энерго- и ресурсозатратной. Как показывают результаты исследований отечественных и зарубежных ученых, повысить эффективность комбайнов на уборке зерновых культур, особенно в условиях повышенной влажности, при уборке полеглых хлебов и высокой засоренности посевов, можно путем применения комбайнового очеса. При уборке по этой технологии навешиваемая на комбайн очесывающая жатка осуществляет обмолот соцветий растений на корню, подавая в молотилку комбайна зернополовистый ворох вместо всей выращенной массы.

Принцип действия жатки состоит в обмолоте растений на корню путем их очеса гребенками, расположенными на очесывающем барабане жатки. При этом стебель растения захватывается гребенками и протягивается сквозь щель между их зубьями, освобождаясь от зерна (семян). Образующаяся таким образом хлебная масса, на 80% состоящая из свободного зерна, под действием сил инерции и воздушного потока перемещается к шнековому транспортеру и наклонной камерой подается в молотилку комбайна для окончательного домолота и сепарации.

Существенное снижение технологической массы соломы, поступающей в молотильное устройство комбайна, снижает нагрузку и износ рабочих элементов молотильного аппарата и позволяет проводить уборку на более высоких скоростях. А это, в свою очередь, обеспечивает повышение производительности уборочных машин (в зависимости от условий работы и вида убираемых культур) в 1,9-2,5 раза, а расход топлива снижается на 30-40%.

История очеса

История этого метода уходит в древность в первый век нашей эры во времена Римской империи и связана с так называемой галльской жаткой, описанной древнеримским писателем Палладием. Впервые в качестве орудия для обмолота колосовых культур на корню был использован гребень - пластина с заостренными зубьями. В силу того, что гребень широко использовался для чесания пряжи, льна, расчесывания волос, тип жатки, в которой рабочим органом был гребень, назывался очесывающим. Соответственно, способ отделения зерна от стебля основывается на очесывании стеблей с помощью гребня. Жатка представляла собой короб на колесах, сзади которого был впряжен вол, толкающий короб вперед. На передней стенке был закреплен гребень с заостренными боковыми гранями зубьев. При движении короба гребень внедрялся в стеблестой, а идущий сбоку человек с т-образным толкателем в виде длинной палки с поперечиной на конце пятился назад и воздействовал на колосья, которые при соприкосновении с острыми кромками гребня обламывались и падали в короб. Конечно, целью этого процесса было отделить колоски от стебля, но поскольку в чистом виде без вымолачивания зерна из колоса сделать это было невозможно, то в первом приближении рассматриваемый способ можно назвать прообразом метода обмолота растений на корню.

В галльской жатке гребень являлся пассивным рабочим органом, а т-образный толкатель был активным рабочим органом. В австралийской жатке Джона Ридли, созданной в 1843 году, гребень также оставался пассивным рабочим органом, а функцию человека с толкателем выполнял расположенный над гребнем лопастный битер. В Австралии сухой климат и стебли растений легко ломались от механического воздействия лопастей битера, при этом не было необходимости делать грани на зубьях гребня заостренными. При воздействии лопастей битера на колосья из них вымолачивалась сравнительно большая часть зерна, чем в галльской жатке, поэтому и эту машину можно отнести к орудиям для обмолота растений на корню.

В целом это были колосоуборочные машины и к технологии обмолота растений на корню их можно отнести только как прообразы будущих машин. Однако заслуга этих устройств в развитии зерноуборочной техники состоит в том, что это были реальные образцы, которые убирали только зерновую часть урожая, оставляя солому в поле. Последующее развитие австралийской очесывающей жатки было направлено на расширение ее функциональных возможностей, а именно: обмолот очесанных колосьев, очистки зерна от половы и соломы, загрузки очищенного зерна в мешки и разгрузки мешков с зерном на ходу. Все эти задачи были решены благодаря усилиям изобретателей, в том числе Джеймса Морроу и Виктора МакКея, которые в 1883 и 1884 годах соответственно представляют свои варианты очесывающего комбайна.

Комбайн был трехколесным и тянулся лошадьми, запряженными спереди левее от комбайна. Обслуживалась уборочная машина двумя людьми, один из которых управлял движением комбайна, а второй загружал зерно в мешки. Благодаря маневренности, простоте управления комбайн убирал урожай с 40 гектаров за световой день. По своей эффективности - затратам энергии на тонну убранного урожая - австралийский очесывающий комбайн остался непревзойденным до настоящего времени.

Комбайны с подобными жатками хорошо работали в условиях сухого климата Австралии и Южной Америки, но использование их на территориях с влажным климатом не увенчалось успехом. Влажный эластичный стебель растения, взаимодействуя с пассивным гребнем, плохо обламывался, и уборка сопровождалась большими потерями в виде пропущенных колосьев. Это обстоятельство долгое время не позволяло колосоуборочным машинам с пассивным гребнем найти свое место в растениеводстве стран Северного полушария.

Значительным событием в истории развития очесывающих устройств можно считать появление в 1916 году оригинальной уборочной машины, изготовленной американцем К. Болдуином. От всех предыдущих конструкций очесыватель Болдуина отличался подающим (питающим) ленточным транспортером и совершенно новым активным рабочим органом – очесывающим барабаном (ротором), снабженным несколькими рядами пальцевых гребенок. Привод очесывающего ротора и всех остальных рабочих органов осуществлялся с помощью небольшого бензинового двигателя. Благодаря совокупности подобных технических решений очесыватель Болдуина демонстрировал неоспоримое преимущество – возможность проведения эффективной уборки с более высокой (по сравнению с существующими конкурентами) рабочей скоростью. Кроме этого, заметно снизилась нагрузка на основной тяговый «агрегат» – лошадь. В данном случае силы животного расходовались лишь на транспортировку машины по полю. Скорее всего, именно гребенчатый барабан Болдуина послужил прообразом основного рабочего органа современных очесывающих машин.

В дальнейшем множество зарубежных компаний занимались производством различных конструкций очесывающих устройств, мелкосерийный выпуск которых продолжался вплоть до конца 70-х гг. С этого времени начинается разработка новых моделей очесывающих жаток, адаптированных под разные культуры и климатические условия, география применения технологии обмолота на корню значительно расширяется.

На сегодняшний день рынок очесывающих жаток представлен двумя типами жаток – двух- и однобарабанными. По принципу действия они сходны,  в одной и в другой жатке очесывание осуществляется гребенками, закрепленными на вращающемся барабане. Основное различие этих жаток состоит в том, как возвращаются в основной поток  летящие вперед зерна. У однобарабанной жатки для этого используется пассивная отражающая поверхность. А у двухбарабанной - имеется активный отражающий барабан, который добирает все отраженное зерно от первого барабана (отсюда двухбарабанная жатка). И от того, что барабаны в ней крутятся друг другу навстречу происходит всасывание воздуха (как в пылесосе) поэтому потерь зерна за ними практически не наблюдается.

Наиболее известными конструкциями на рынке являются очесывающие адаптеры английской фирмы Shelbourne Reynolds Engineering Ltd., которая выпускает жатки двух типов: для уборки риса и зерновых, каждая из которых включает 8 модификаций, отличающихся диаметром барабана. Кроме этого, очесывающие жатки обоих типов (конструктивно они мало отличаются друг от друга) производят в США, Германии, Китае.

Опубликовано в издании: Ресурсосберегающее земледелие 2(18)/2013