Факторы, влияющие на производительность картофелеуборочных комбайнов

Сергей Арискин, руководитель направления «Техника», ООО Компания «Агротрейд»

Урожайностью картофеля в 50 тонн с гектара сегодня вряд ли кого-то можно удивить. Настоящим достижением данный результат является только в том случае, когда львиную долю от выращенного объема составляет продукция товарного качества.

Бесспорно, что при использовании хорошего семенного материала, внесении нужного количества удобрений, внедрении оптимальной системы защиты растений, соблюдении технологии мы получим товар высокого класса. Но в процессе уборки клубни нередко страдают от повреждений, а часть урожая порой и вовсе остается в поле.

Росту потерь способствуют погодные особенности сезона. В засушливых условиях много картофеля бьется о жесткие закраины почвенных комков, во влажных резко понижается производительность. Не говоря уже о заморозках.

Вот и получается, что в гребнях лежит картофель отличного качества, но в ходе сбора урожая количество товарной продукции значительно уменьшается. Как правило, причины этого кроются в недостаточной производительности и нехватке картофелеуборочной техники.

Предлагаем рассмотреть факторы, влияющие на производительность картофелеуборочной техники.

Производительность любой сельскохозяйственной техники за час чистого рабочего времени (агрегат движется без остановок) вычисляется по формуле:

W = 0.1*V*B,

где V – рабочая скорость в км/ч, В – ширина захвата в метрах, 0,1 – коэффициент, учитывающий разные единицы измерения.

Ширина захвата картофелеуборочного комбайна зависит от двух факторов – ширины междурядий и количества убираемых рядов.

Факторов, влияющих на рабочую скорость, больше:

• производительность очистки комбайна;
• урожайность;
• количество примесей, поступающих на очистку комбайна;
• погодные условия.

Производительность очистки комбайна зависит от его технических характеристик (площади сепарации, типа сепарации и, что немаловажно, возможности оперативного изменения параметров работы). Скажем, если ширину первого просеивающего транспортера увеличить с 1500 до 1700 мм, его площадь увеличивается на 13%. Это не значит, что производительность вырастет на такую же величину, но в тяжелых условиях позволит работать с меньшей нагрузкой на последующие элементы очистки.

В зависимости от типа почв и условий уборки подбирается тип сепарации. У комбайнов GRIMME возможны различные варианты. Самый простой – это сепарация на прутковых транспортерах. Как пример, это картофелекопатели серии WR и WH или прицепные комбайны с очисткой типа NB и EasySep. Очистка осуществляется за счет просеивания почвы через зазоры между прутками.

Очистки типа UB и ClodSep кроме просеивания производят отбор еще и по разнице объемной массы и формы комьев земли и клубней картофеля. Подходит для большинства почвенных условий.

Очистка типа AirSep отделяет почву от картофеля по аэродинамическим свойствам.

На самоходных машинах GRIMME доступны очистки типа MultiSep и роликовая сепарация. Система MultiSep позволяет работать с большим количеством комков, роликовая сепарация хорошо очищает клубни на легких переувлажненных почвах.

Правильный выбор типа сепарации повышает не только производительность, но и значительно уменьшает травматизацию.

Рабочая скорость не влияет на производительность линейно. Нужно учитывать время на развороты и выгрузки. Чем короче гон, чем выше урожайность, тем меньше рабочая скорость сказывается на производительности.

Производительность двухрядного (междурядья 75 см) картофелеуборочного комбайна при рабочей скорости 4 км/ч за час чистого рабочего времени составляет 0,6 га в час.

Но это если комбайн движется без остановок. Реальная производительность зависит от многих факторов. Отсюда и появляется такое понятие как коэффициент использования времени смены. Тогда формула производительности в смену будет выглядеть следующим образом:

W = 0.1*V*B*T*Ꚍ,

Где T – время смены, а Ꚍ – коэффициент использования времени смены.

Если время смены и количество примесей – факторы объективные, то коэффициент использования времени смены в большей степени фактор субъективный.

От чего он зависит? Необходимо принимать во внимание:

• время на выгрузку
• время на развороты
• время на обслуживание агрегата и личные нужды механизатора

Рассмотрим каждый подпункт подробно.

Время на выгрузку зависит от:

• урожайности
• количества примесей в бункере
• способа выгрузки
• емкости бункера
• времени ожидания транспорта
• соответствия емкости бункера и транспортного средства

Урожайность напрямую влияет на количество выгрузок. Чем она выше, тем больше выгрузок. Например, при работе двухрядного комбайна с 6-тонным бункером на междурядьях 75 см при урожайности 30 тонн с гектара выгрузка будет осуществляться через 1,3 километра или каждые 20 минут при скорости 4 км/ч. При урожайности 60 тонн с гектара это уже 660 метров или каждые 10 минут.

Способ выгрузки

Классический бункерный комбайн вынужден останавливаться на выгрузку. Очень важно, чтобы грузоподъемность технологического транспорта была кратна грузоподъемности бункера комбайна. То есть при выгрузке бункер должен освобождаться полностью, чтобы исключить простои на смену транспортного средства.

А вот элеваторному комбайну не нужно делать длительных остановок. Небольшие паузы на смену транспортного средства незначительно влияют на время выгрузки. Но логистика имеет огромное значение. У комбайнов GRIMME серии Select есть решение, которое позволяет не останавливать процесс уборки. Это реверсивный элеватор, который укладывает картофель между двумя соседними с проходом рядками. В следующем проходе комбайн, оснащенный сплошным подкапывающим устройством, убирает картофель сразу с четырех рядков. Однако в некоторых условиях (например, очень сухо) значительно увеличивается количество почвенных комков, захватываемых сплошным лемехом из междурядий.

Кроме того, следует учитывать, что использование такого типа уборки требует наличия технологического транспорта с возможностью синхронизации скорости движения с комбайном. Погодные условия тоже являются ограничивающим условием.

Комбинированная выгрузка при помощи NonStop бункера с реверсом транспортера.

Такой тип бункера сочетает в себе преимущества выше приведенных способов выгрузки. Возможность выгрузки на ходу исключает остановки на выгрузку. Если нет возможности выгружать в рядом идущий транспорт, машина собирает картофель в бункер.

Реверсивный транспортер бункера с подвижной задней стенкой позволяет продолжать работу даже при наличии в бункере некоторого остатка картофеля.

Использование такого типа бункера обеспечивает возможность значительно повысить производительность.

Емкость бункера также имеет немаловажное значение. Чем больше бункер, тем меньше требуется остановок комбайна на выгрузку.

Например, для уборки 100 га с урожайностью 50 тонн с гектара потребуется

• 1250 остановок с бункером 4 тонны
• 850 остановок комбайна с бункером 6 тонн
• 625 остановок комбайна с бункером 8 тонн

Если предположить, что одна остановка на выгрузку занимает 5 минут, затраты времени будут следующими:

• 4-тонный бункер – 105 часов – 13 смен по 8 часов
• 6-тонный бункер – 70 часов – 9 смен по 8 часов
• 8-тонный бункер – 52 часа – 6,5 смен по 8 часов

Следующий фактор – количество примесей, попросту комков. Он прямо пропорционально влияет на количество выгрузок. Содержание примесей в размере 10 процентов увеличивает продолжительность уборки комбайна с 6-тонным бункером на целую восьмичасовую смену. Кроме того, в сухую погоду это дополнительная травматизация при выгрузке в транспортное средство и его разгрузке в приемный бункер. Ну и, естественно, дополнительные затраты на перевозку.

Отдельно можно сказать о колее опрыскивателя. Содержание комка в рядках, смежных с проходом колес опрыскивателя и трактора, вынуждает либо уменьшать скорость уборки, либо увеличивать количество выгрузок. А таких рядков в поле от 10 до 20 процентов, в зависимости от конфигурации поля и ширины захвата опрыскивателя. Использование технологической колеи (пустых рядков) позволяет уйти от этой проблемы и повысить количество товарного картофеля.

Значительное влияние на производительность картофелеуборочных комбайнов оказывает логистика.

Первый аспект – это время ожидания транспорта. Для комбайнов с бункером и элеваторных комбайнов это означает простой. Исключение составляет описанная ранее технология сдваивания рядов для элеваторных комбайнов.

Если вернуться к приведенным выше цифрам по количеству выгрузок, то увеличение времени на выгрузку на 1 минуту в итоге на поле в 100 га с урожайностью 50 тонн приведет к следующим результатам:

• 4-тонный бункер – плюс 21 час к 105 часам – или уже не 13 смен по 8 часов, а 16 смен
• 6-тонный бункер – плюс 14 часов к 70 часам – или уже не 9 смен по 8 часов, а почти 11 смен
• 8-тонный бункер – плюс 10 часов к 52 часам – или уже не 6,5 смен по 8 часов, а 8 смен

Таким образом, можно сделать вывод, что выгрузка картофеля – один из важных факторов, влияющих на производительность. И в большинстве случаев он субъективный, то есть решения по увеличению производительности в этом случае есть.

Следующее условие, влияющее на величину коэффициента использования времени смены – это время на развороты в конце поля.

Необходимо учитывать:

• способ движения по полю
• длину гона
• ширину разворотной полосы
• конструктивные особенности комбайна

Комбайны могут копать двумя способами – челночным и загонным.

Челночный способ доступен комбайнам с центральным подкопом. Это все самоходные машины, картофелекопатели и некоторые прицепные. Примером прицепных может служить GRIMME Select 200.

Загонный способ доступен всем картофелеуборочным машинам, а для комбайнов с боковым подкопом он является единственным.

Преимущество челночного способа – отсутствие холостых переездов по краю поля. Однако применять его можно, если есть широкая разворотная полоса и маневренные машины. Зачастую хозяйства с целью максимального использования площади поля сажают картофель с минимальной разворотной полосой. Это приводит к временным затратам на развороты. Самоходные и прицепные машины с управляемыми колесами частично решают эту проблему. Но нередко приходится видеть, что процессе разворота агрегат наезжает на гребни, что приводит к травматизации клубней.

Для работы загонным способом можно использовать несколько меньшую разворотную полосу. Но есть еще один момент. Это проблема открытия загонки. Если хозяйство располагает единственным комбайном с боковым подкопом, то для того чтобы открыть загонку, агрегат вынужден двигаться по еще не убранным гребням. Чтобы уменьшить травматизацию, приходится делать достаточно широкие загонки, а значит, и увеличивать время на переезды.

Открыть загонку – это отдельная проблема для комбайнов с боковым подкопом. Чтобы исключить повреждение клубней, необходимо использовать картофелекопатель с последующей ручной уборкой.

Если задействована технология «обогащения», это не является проблемой, в любом случае технология предполагает применение картофелекопателя с поперечным транспортером.

Технологическая колея или технологический проход – еще один способ упрощения открытия загонки. Опция TerraTronic, доступная на комбайнах GRIMME серии EVO, позволяет минимизировать количество комка, поступающего при копке технологической колеи.

Длина гона влияет на количество разворотов. Чем длиннее гон, тем их меньше. На коротких гонах время на развороты может превышать время на копку. Так называемые «языки» или края поля под круговой поливальной системой зачастую значительно увеличивают продолжительность уборки.

В течение смены тратится время на обслуживание и очистку комбайна и личные нужды механизатора. В идеальных условиях потери минимальны: заправка, смазка, контроль технического состояния, вот, пожалуй, и все.

Другая картина складывается при работе с тяжелыми переувлажненными почвами (особенно суглинистыми). В этом случае значительное время уходит на очистку комбайна. Оснащение машины дополнительными опциями делает ее дороже, но в тяжелых условиях, когда дорог каждый час, значительно повышает производительность. Есть такая проблема – «колобки»: почва просыпается через верхнюю ветку просеивающего транспортера, часть земли задерживается на нижней ветке, постепенно слипаясь и образуя крупные монолитные комья внутри транспортера. У GRIMME есть недорогая опция, позволяющая значительно минимизировать это явление, но, к сожалению, при покупке комбайна о ней редко кто вспоминает.

Очистка игольчатых транспортеров сепарирующего устройства также занимает достаточное количество времени. Есть технические решения этой проблемы – начиная с простейшего варианта (дополнительные элементы внутри транспортера), заканчивая системой TurboClean на комбайнах GRIMME серии EVO.

Таким образом, учитывая все потери, коэффициент использования времени смены редко превышает 0,5.

Сменная (8 часов) производительность двухрядного бункерного комбайна на междурядьях 75 см, работающего на скорости 4 км/ч:

W=0.1*V*B*T*Ꚍ =0,1*4*1,5*8*0,5=2,4 га.

И это в идеальных условиях.

Однако средняя сменная производительность картофелеуборочного комбайна за весь период уборки еще ниже.

Сезонную производительность можно посчитать по формуле:

Wсез. = W*ПР*ТГ*ПУ, где

• ПР – период работ
• ТГ – коэффициент технической готовности
• ПУ – погодные условия

В регионах нашей страны уборка картофеля проводится в разное время. В средней полосе России – с середины августа по конец октября. На юге возможно выращивание двух урожаев, поэтому уборочные работы продолжаются с июля по начало декабря.

Возьмем для примера Арзамасский район Нижегородской области. Уборку здесь можно начитать в середине/конце августа и вести до конца октября. Это примерно 75 дней. И если брать сменную производительность 2,5 га, да еще и при двухсменной работе, двухрядный бункерный комбайн ТЕОРЕТИЧЕСКИ может убрать за этот период 360 гектаров. На деле, естественно, таких показателей нет.

Анализируя погодные условия по данным метеостанций, можно убедиться, что дней, когда можно убирать картофель с минимальными повреждениями и низким количеством примесей, выпадает не так уж много. Так, осенью 2022 года в указанном районе их было всего 23, в 2023 – 45, в 2024 – 27.

Получается, что в сезон 2022 года коэффициент погодных условий составил не более 0,3. Сезонная производительность в этом случае упала с 360 до 100…120 га.

Но есть еще и коэффициент технической готовности. Даже у новой машины он не может быть равен единице. У старых изношенных комбайнов он может быть и менее чем 0,5.

Зачастую получается, что многие предприятия, зная о том, что у них не хватает уборочной техники, вынуждены начинать работы, когда картофель еще не нарастил необходимую массу, а заканчивать их, когда температура клубней опустилась значительно ниже 8 градусов. Товарность картофеля в этом случае значительно уменьшается. Его приходится продавать по заниженной цене, а часть и вовсе утилизировать.

В сезон уборки 2024 года в некоторых регионах в сентябре стояла очень сухая погода. Тем хозяйствам, в которых отмечалась нехватка уборочной техники, пришлось копать в таких условиях. Количество травмированных клубней в общем объеме урожая в некоторых случаях доходила до 50 процентов.

Часть поврежденной продукции сельхозпроизводителям обычно удается продать, с пусть и с дисконтом. А часть приходится выбраковывать после хранения. Даже если предположить, что только 25 процентов от убранного урожая с поля в 100 га при урожайности 50 тонн с гектара было утилизировано по этой причине, финансовые потери при средней цене картофеля в 30 рублей за килограмм составили 37 миллионов рублей!!! Это цена нового, современного, хорошо оснащенного картофелеуборочного комбайна.

Немаловажный фактор обеспечения высокой производительности комбайнов – это соответствие их производительности и производительности складского комплекса.

Простои технологического транспорта на выгрузке – это простои комбайнов. Если комбайн копает 200 тонн картофеля в сутки, то прием должен обеспечивать как минимум такую же производительность.

Крайне желательно, чтобы в процессе приема была возможность выбраковки некондиционного и мелкого картофеля.

Например, уборка сезона 2023 года показала, что хозяйства, не имеющие возможности сортировать картофель при закладке на хранение из-за низкой производительности, были вынуждены грузить на склад все подряд. В итоге большой процент фактически некондиционного картофеля оказался в хранилище. Осенью такую продукцию пришлось продавать по самым низким ценам. Зимой и весной, когда картофель подорожал, оказалось, что значительная часть урожая (некондиция, мелочь) в хранилище ничего не стоит.

Если бы в период уборки была возможность загрузить в склад только качественный картофель, финансовые результаты были бы другими.

Пути повышения производительности картофелеуборочных комбайнов

1. Использование ширины междурядий 90 см (рост производительности не менее чем на 10 процентов).
2. Технология обогащения, то есть увеличение ширины захвата в два-три раза также (увеличение производительности от 10 и более процентов).
3. Правильный выбор системы очистки комбайна, использование дополнительного опционного оснащения (повышение рабочей скорости).
4. Возможность быстрой переналадки комбайнов. Например, наличие транспортеров с разным шагом, лемехов под различные условия.
5. Отлаженная логистика, использование современных систем выгрузки (например, бункер NonStop).
6. Оптимизация разворотов на конце поля.
7. Поддержание технической исправности комбайна. Профессиональные дефектовки, предсезонный ремонт, запас наиболее часто выходящих из строя запасных частей.
8. Организация двухсменной работы.