Инновационный способ уборки технической конопли

Ростовцев Р.А., Попов Р.А. , Пучков Е.М.

 

Инновационный способ уборки технической конопли и схема многофункционального агрегата для его осуществления

журнал Аграрная наука,  2023, №9

УДК633.522:631.352.5      

DOI: 10.32634/0869-8155-2023-372-7-129-133

 

АННОТАЦИЯ

С учетом природно-климатических условий и направлений хозяйственного использования техническая конопля возделывается на семена, волокно, а также двусторонне (семена + волокно), поэтому для ее уборки применяются различные технологии и технические средства.

 

Анализ различных технологий уборки технической конопли показал, что на сегодняшний день отсутствуют отечественные машины, способные осуществлять уборку культуры по всем трем направлениям ее возделывания, в том числе с очесом стеблей на корню и сохранением полной технической длины стебля для получения длинного пеньковолокна. Наиболее распространенная в настоящее время (в том числе за рубежом) технология уборки конопли зерноуборочными комбайнами имеет ряд недостатков.

 

После сбора семян в поле остается нескошенный стеблестой различной высоты (до 1,5–2 м). Это значительно затягивает сроки уборки, переходящие с осени одного года на весну следующего, и не позволяет производить осеннюю обработку почвы и посев озимых культур, что является проблемой для большинства хозяйств. При весеннем сборе стеблей уже в виде готовой тресты образуется хаотично разбросанная масса из обломков стеблей различной длины и ориентации, сцепленных и спутанных между собой, что весьма затрудняет их подбор, прессование и дальнейшую переработку. Возникает необходимость дополнительной операции прикатывания тресты перед подбором.

 

Адаптированные для этой технологии уборки зерноуборочные комбайны «ПОЛЕСЬЕ»-GS10/GS12, «Акрос»-585/595, «Дон»-1500Б и др. оснащены жаткой с режущим аппаратом сегментного типа, которым срезаются семенные метелки вместе с частью стебля (1/3 от общей длины), уменьшая тем самым его общую техническую длину, как источника сырья для получения пеньковолокна. При этом, вместе с метелками на обмолот в комбайн поступает и срезанная часть стебля, имеющая прочные лубяные волокна, что создает дополнительную нагрузку на его рабочие органы, приводит к образованию забивок, намоток на вращающиеся элементы и вынужденным остановкам комбайна.

 

Цель исследований — повышение эффективности уборки технической конопли путем разработки инновационного способа и схемы многофункционального агрегата для его осуществления.

 

Материалы и методы

Исследования проводились в 2021–2022 годах на базе ФГБНУ «ФНЦ ЛК» совместно с ПАО «Пензенский машиностроительный завод (ПАО «Пензмаш). Объектом исследования являлись технологии уборки технической конопли и применяемые технические средства. В процессе исследований изучались технологии уборки культуры в ряде ведущих коноплесеющих регионов России (Курской, Ивановской, Пензенской областях и других субъектах), проводился анализ технологий, применяемых в зарубежных странах.

 

В ходе разработки нового способа исследовались показатели качества работы адаптера для уборки конопли в производственных условиях коноплесеющего хозяйства ООО «Смарт Хемп Иваново» Ивановской области в сравнении с уборкой конопли зерновым комбайном в обособленном подразделении ФГБНУ «ФНЦ ЛК» Пензенский НИИСХ в Пензенской области.

 

В процессе работы также проводились теоретические исследования и обоснование конструктивно-технологической схемы агрегата, применялись экспериментальные и производственные методы, методы сравнительного и системного анализа данных, экспертной оценки. Опирались на результаты хозяйственной деятельности коноплесеющих хозяйств, а также на данные собственных исследований авторов.

 

Результаты и обсуждение

Научные изыскания и результаты исследований различных технологий подтвердили необходимость разработки нового способа уборки технической конопли и схемы многофункционального агрегата для его осуществления. Этот способ должен обеспечивать получение семян конопли и конопляной тресты при снижении себестоимости производства за счет экономии топлива и электроэнергии на сушку и переработку семенного вороха, а также исключения дополнительных операций при получении лубяного сырья.

 

В соответствии с поставленной целью был разработан и запатентован инновационный способ уборки технической конопли, схема которого представлена на рисунке 1.

 

В новом способе уборки очес семенных метелок производился со стеблей на корню в стадии спелости семян, близкой к полному созреванию (от 80 до 90% для минимизации потерь семян) и осуществлялся методом протягивания стеблей между зубьями гребенки очесывающего устройства, освобождая их от семенной части. Очесанный ворох поступал на обмолот для получения семян и их первичной очистки. Одновременно с обмолотом вороха осуществлялись скашивание очесанных стеблей в комлевой части и укладка их в валок для вылежки в тресту.

 

Способ исключает срезание верхушечной части стебля, содержащей прочные лубяные волокна, при этом сохраняется техническая длина стеблей для производства длинного пеньковолокна. За счет отсутствия в очесанном ворохе стеблевой части обеспечивается качественный обмолот без дополнительной нагрузки на рабочие органы уборочной машины.

 

Для реализации инновационного способа разработана конструктивно-технологическая схема многофункционального агрегата (совместная разработка с ПАО «Пензмаш») (рис. 2).

 

Агрегат содержит энергетическое средство, очесывающее устройство со шнеком, приемную камеру для приема и перемещения очесанной массы, жатку-косилку с делителями для среза очесанных стеблей, картер, передающий вращение очесывающему устройству и жатке-косилке, наклонную камеру с транспортером, молотильно-сепарирующее устройство, бункер для семян и выгрузной шнек.

 

Очесывающее устройство гребенчатого типа, установлено на гидравлических пантографах для перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от высоты стеблестоя и расположения на них семенных метелок для наибольшего захвата и гарантированного очеса стеблей.

 

Жатка-косилка — ротационного типа, расположена под очесывающим устройством. Имеет четыре вращающихся на осях в противоположном направлении барабана, состоящих из режущих и транспортирующих дисков. Сегменты режущих дисков оснащены напаянными твердосплавными пластинами для повышения износостойкости и долговечности при срезе волокнистых стеблей. Выбор жатки такого типа обусловлен необходимостью обеспечения высокой производительности уборки и скорости резания, исключения забивок, намоток на рабочие органы и вынужденных остановок.

Работа многофункционального агрегата осуществляется следующим образом (рис. 3).

 

 

 

При движении агрегата по полю очесывающее устройство, вынесенное вперед жатки-косилки, воздействует на верхушечную часть стеблей, при этом расположенные на них метелки с семенами попадают в зону вращения очесывающих гребенок. Стебли захватываются гребенками очесывающего устройства и протягиваются сквозь щели зубьев гребенок, освобождаясь от вороха. Очесанный ворох шнеком передается через приемную камеру на транспортер наклонной камеры и далее в молотильно-сепарирующее устройство для обмолота, а полученные семена проходят первичную очистку и поступают в бункер, из которого затем выгружаются в транспортное средство. Очесанные стебли разделяются на полосы делителями жатки-косилки, захватываются выступами транспортирующих дисков, срезаются в комлевой части режущими дисками, перемещаются к центру жатки-косилки комлями вперед, формируются в более плотный слой и укладываются в валок между колес энергосредства для дальнейшего приготовления тресты.

 

В качестве энергосредства для многофункционального агрегата предполагается использование отечественного зерноуборочного комбайна мощностью от 280 л. с. Адаптерами для сбора конопли послужит жатка очесывающего типа «ОЗОН» (производства ПАО «Пензмаш») с модернизированным очесывающим устройством, установленная на гидравлических пантографах для регулировки высоты очеса, а также жатка-косилка ротационного типа для среза очесанных стеблей и укладки в валок.

 

Разработанный способ позволит повысить: производительность уборки — до 30%, качество обмолота — до 95%, чистоту семян — до 50%, улучшить качество конопляной тресты до одного сортономера и получить первично очищенные семена, а также конопляную тресту для производства длинного пеньковолокна (данные исследований см в статье в журнале). Агрегат может применяться для различных технологий уборки технической конопли. 

 

В ходе исследований проводилась оценка показателей качества работы адаптера для среза стеблей технической конопли (производства ООО «Комбайновый завод “Ростсельмаш”») в сравнении с уборкой конопли сегментной зерновой жаткой комбайна «Дон-1500Б» в реальных условиях агропредприятий в период уборки посевов.

 

Установлено, что ротационный режущий аппарат адаптера обеспечивает наиболее качественный срез стеблей технической конопли (независимо от их диаметра) без нарушения технологического процесса по сравнению с сегментным аппаратом зерновой жатки, где наблюдались частые забивки, намотки и вынужденные остановки. Агрегат работает на более высоких скоростях (до 10 км/ч), особенно на равномерном фоне, чем зерноуборочный комбайн (до 3 км/ч), тем самым повышается производительность работы до 5 га/ч, при этом забивки адаптера незначительны. Минимальная высота среза стеблей адаптером составила 150 мм, сегментной жаткой — 800 мм. Адаптер обеспечивает качественную уборку как низкорослой, так и высокорослой конопли.

 

Выводы

В результате исследований разработан инновационный способ уборки технической конопли с очесом семян на корню и сохранением технической длины стебля. Предложена конструктивно-технологическая схема многофункционального агрегата для его осуществления, основанная на базе отечественного зерноуборочного комбайна, агрегатируемого с адаптерами для сбора семенной и стеблевой части конопли, что позволит получить первично очищенные семена, а также конопляную тресту для производства длинного пеньковолокна и костры. Исследования качества работы адаптера для среза стеблей в производственных условиях подтвердили явные преимущества разработанного технического решения в сравнении с традиционным способом уборки. Изготовление опытного образца многофункционального агрегата потребует проведения дополнительных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и организации производства.