Комбайн сельскохозяйственный

КОМБАЙН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ (от английского combine, буквально - соединение, сочетание, комбинирование), машина для одновременного выполнения нескольких (не менее 3) технологических операций по уборке урожая сельскохозяйственных  культур. Первый в мире комбайн сельскохозяйственный (зерноуборочный) создан в США в 1836 году; первый отечественный комбайн сельскохозяйственный, построенный агрономом А. Р. Власенко, испытан в 1868 в Бежецком уезде Тверской губернии. Начало массового применения комбайнов сельскохозяйственных в мире относится ко 2-й четверти 20 века.

Все комбайны сельскохозяйственные состоят из 2 частей – моторно-ходовой (с системой управления) и технологической. Технологическая часть комбайна сельскохозяйственного, независимо от убираемой ими культуры, имеет общие по назначению устройства: для отделения продуктовой части растения (зерна, семян, клубней, ягод, фруктов и др.) от побочной (соломы, веток, листьев, ботвы и др.), для временного накопления продуктовой части растения и её транспортирования. По способу агрегатирования технологические части с моторно-ходовой комбайна сельскохозяйственного подразделяются на самоходные, прицепные, полуприцепные, полунавесные и навесные. В самоходных комбайнах сельскохозяйственных моторно-ходовая и технологическая части представляют собой единую машину. В других вариантах комбайнов моторно-ходовая и технологическа части независимы друг от друга: моторно-ходовая часть представлена так называемым мобильным энергосредством (например, трактором), а технологическая - сельскохозяйственной  машиной с собственным колёсным ходом (за исключением навесных комбайнов сельскохозяйственных). В прицепных комбайнах сельскохозяйственных технологическая машина стыкуется с мобильным энергосредством с помощью прицепного устройства, и привод её рабочих органов обеспечивается посредством карданных валов или системы гидропривода. В полуприцепных или полунавесных комбайнах сельскохозяйственных технологическая машина частично опирается на мобильное энергосредство, а остальная часть - на свои колёса. Если менее 50% массы технологической машины переносится на мобильное энергосредство, комбайн сельскохозяйственный считается полуприцепным, если более 50% - полунавесным. В навесных комбайнах сельскохозяйственных технологическая машина полностью навешивается на мобильное энергосредство с возможностью последующей расстыковки, что позволяет в период между уборками урожая агрегатировать мобильное энергосредство с технологическими машинами другого назначения. Наибольшее распространение в 2000-е годы получили самоходные комбайны сельскохозяйственные. Они отличаются повышенной маневренностью, малыми радиусами поворота и разворота, удобством в эксплуатации, что обеспечивает им большую производительность. Однако в период между уборками урожая их моторно-ходовая часть, стоимость которой составляет 60-70% общей стоимости комбайнов сельскохозяйственных, не используется. Прицепной комбайн сельскохозяйственный намного дешевле самоходного, но менее маневренен, требует разворотных полос большей ширины, сложен в управлении, затруднена его транспортировка с одного поля на другое. Навесной комбайн сельскохозяйственный сочетает преимущества самоходного и прицепного комбайнов, недостатком является трудоёмкость его стыковки и расстыковки с мобильным энергосредством.

Зерноуборочный комбайн предназначен для уборки зерновых хлебных культур так называемым прямым комбайнированием или путём обмолота валков (при раздельной, двухфазной уборке). При прямом комбайнировании зерноуборочный комбайн скашивает стебли вместе с соцветиями, обмолачивает их, отделяет зерно от незерновой части урожая, транспортирует зерно в бункер комбайна, а незерновую часть либо собирает в копнитель, либо укладывает в валок, либо измельчает и разбрасывает по полю. При двухфазной уборке комбайн подбирает валок, предварительно образованный валковой жаткой; дальнейшие технологические операции такие же, как при прямом комбайнировании. По типу молотильно-сепарирующего устройства зерноуборочные комбайны подразделяются на классические и аксиально-роторные. У классических комбайнов оно включает молотильный аппарат с бильным барабаном (длина 800-1750 мм) и подбарабаньем (декой) с углом обхвата 90-146° и клавишный соломотряс (длина 2-4,8 м); растительная масса движется в направлении, перпендикулярном оси вращения барабана. Аксиально-роторные комбайны снабжены ротором (диаметр 650-800 мм, длина 2-2,6 м), неподвижной или вращающейся декой и не имеют клавишного соломотряса; растительная масса движется вдоль оси вращения ротора. Аксиально-роторные комбайны наиболее эффективны при уборке кукурузы, а также высокоурожайных, незасорённых низко и среднерослых зерновых культур с нормальной влажностью соломы. Они обеспечивают больший сбор зерна с единицы площади и меньшее его дробление, обладают высокой производительностью (свыше 10 кг растительной массы в секунду). Недостатком является сильное измельчение соломы, затрудняющее её уборку и использование. Классические комбайны имеют более широкое применение (80-85% от общего числа зерноуборочных комбайнов в мире), так как более универсальны в эксплуатации, приспособлены к уборке большего количества культур и к различным условиям уборки; энергоёмкость процесса обмолота у них на 10-20% ниже, чем у аксиально-роторных. За исключением некоторых особенностей, связанных с различиями в конструкции, технологический процесс работы всех зерноуборочных комбайнов в принципе аналогичен. У классического зерноуборочного комбайна он протекает следующим образом (рис. 1). Наклонная камера 1, содержащая приёмный барабан и транспортёр, принимает срезанный хедером (комбайновой жаткой) 2 или собранный подборщиком валков поток растительной массы, выравнивает его по толщине и подаёт в молотильный аппарат 3. Бильный барабан захватывает растительную массу и направляет её в молотильный зазор, образованный между барабаном и решёткой подбарабанья 4. При ударе и протаскивании растительной массы по поверхности подбарабанья зерно вымолачивается из колосьев (97-99% от общего количества поступившего в молотильный аппарат). Вымолоченное зерно (70-85%) и мелкая фракция незерновой части урожая (до 30%) проходят через отверстия подбарабанья, подаются на стрясную доску 5 и далее на решёта очистки 6, продуваемые снизу воздушным потоком, который создаётся вентилятором очистки 7. Оставшиеся 15-30% зерна и до 70% соломы сходят с поверхности решётки подбарабанья и направляются на соломотряс 8, на котором проходит выделение свободного зерна из соломы. Зерно вместе с мелкими частицами соломы подаётся на решёта очистки, солома направляется в устройство для сбора незерновой части урожая - копнитель 9. Вместо копнителя комбайн может быть оборудован измельчителем-разбрасывателем соломы или валкоукладчиком соломы. Очищенное от соломистых примесей зерно при помощи зернового элеватора 10 перемещается в зерновой бункер комбайна 11. Сошедшие с нижнего решета колоски с недомолоченным зерном направляются колосовым элеватором 12 в домолачивающее устройство 13, вымолоченное зерно вместе с частицами соломы подаётся на решёта очистки. Главная характеристика зерноуборочного комбайна, определяющая его класс, - пропускная способность (количество растительной массы, обмолачиваемой комбайном за 1 с при уборке созревшего хлебостоя нормальной влажности, отношении массы зерна к массе соломы 1:1,5, потерях зерна не более 1,5% и дроблении зерна не более 2% для продовольственного и фуражного зерна). В Российской Федерации принят шестиклассовый типаж комбайнов для получения товарного зерна: 3; 5,5-6; 7-8; 9-10; 11-12 и 14-15 кг/с. Существуют различные модификации зерноуборочного комбайна для работы в сложных условиях (повышенные влажность, засорённость и др.), они отличаются наличием двух барабанов и ходовой частью повышенной проходимости (арочные шины, гусеничный или полугусеничный ход, пневмогусеницы и др.).

На базе зерноуборочных комбайнов путём некоторых изменений конструкции, дооборудования сменными приспособлениями или дополнительными комплектующими узлами и агрегатами создано семейство комбайнов для уборки крупяных, зернокормовых, технических, масличных культур и трав на семена. Рисоуборочный комбайн имеет молотильный аппарат, снабжённый двумя барабанами (штифтовым и бильным), между которыми располагается зона сепарации с одним или двумя промежуточными битерами (четырёхлопастными барабанами диаметром 300-400 мм). Первый битер (отбойный) снимает растительную массу с первого молотильного барабана. Второй битер (приёмный) принимает растительную массу от первого битера и подаёт её во второй молотильный барабан. Под битерами находится прутковая сепарирующая решётка. Кукурузоуборочный комбайн оборудован специальной жаткой-приставкой для одновременной уборки 6, 8 и более рядков и навесным измельчителем стеблей. Кукурузные початки отрываются в «ручьях» жатки от стеблей и подаются в молотильный аппарат, стебли измельчаются и направляются в кузов самостоятельно движущегося рядом с комбайном транспортного средства. Если комбайн не укомплектован измельчителем стеблей, то стебли без початков остаются на поле. По тому же принципу устроен комбайн для уборки подсолнечника. Он оборудован специальной жаткой-приставкой на 6, 8 и более рядков, срезающей шляпки и части стеблей подсолнечника и подающей их в молотилку. При этом основная часть стеблей подсолнечника может оставаться на корню или измельчаться и разбрасываться по полю дополнительным режущим аппаратом, установленным между жаткой-приставкой и передними колёсами комбайна. Клещевиноуборочный комбайн снабжён специальной жаткой для среза стеблей клещевины и подачи их в молотилку. Изменены конструкции подбарабанья и решёт очистки, режимы работы молотильного барабана. Комбайн для уборки трав на семена оборудован специальным тёрочным устройством и набором решёт с меньшими по диаметру отверстиями. Комбайн для уборки рапса укомплектован специальным «рапсовым столом», удлиняющим платформу жатки. Рапсовый стол снабжён двумя боковыми вертикальными режущими аппаратами для среза перепутанных стеблей, что позволяет в 2-5 раз снизить потери семян по сравнению с применением обычного зерноуборочного комбайна.

Картофелеуборочный комбайн производится в самоходном, прицепном и навесном вариантах; различные модели могут убирать картофель одновременно с 1 до 3 и более рядков. В зависимости от конструкции обслуживающий персонал картофелеуборочного комбайна составляет от 1 до 7 человек. Технологический процесс работы большинства картофелеуборочных комбайнов аналогичен, модели различаются между собой главным образом конструкцией отдельных узлов (лемехов, встряхивателей, комкодавителей и др.). При движении комбайна (рис. 2) по рядкам картофеля лемехи 1 подрезают пласт почвы ниже основного яруса расположения клубней, приподнимают его и направляют к прутковым элеваторам 2. Перед лемехами иногда стоят гребневые барабаны, помогающие вести комбайн вдоль гребней почвы, содержащих клубни. Для разрыхления поступающего пласта под элеваторами установлены встряхивающие устройства 3. На первом элеваторе основная часть почвенных частиц отделяется и ссыпается через зазоры между прутками на землю; на втором прутковом элеваторе, отличающемся меньшим расстоянием между прутками, отделяются мелкие фракции почвы. Далее смесь поступает к комкодавителям 4, раздавливающим крупные комки почвы, и направляется на третьи элеваторы 5, после которых она проходит через ботвоудаляющее устройство 6 и разделяется на два потока. Очищенные от почвы и ботвы клубни с подъёмного барабана 7 поступают на переборочный стол 8, а растительная масса (ботва, сорные растения) и др. - на транспортёр примесей 9. На переборочном столе клубни перебирают вручную (обычно 2-4 человек). Перебранные клубни транспортёром 10 направляются в накопительный бункер 11 или в кузов транспортного средства. В некоторых моделях картофелеуборочных комбайнов предусмотрена сортировка клубней по размеру и расфасовка в мешки. Производительность прицепных комбайнов до 0,35 га/ч, самоходных четырёхрядковых - до 0,9 га/ч.

Льноуборочный комбайн обеспечивает раздельный сбор семенных коробочек и стеблей (льносоломки) льна-долгунца. Льноуборочные комбайны в основном прицепные и агрегатируются с тракторами. При движении комбайна по полю (рис. 3) клиновидные делители 1 разделяют стеблестой на рядки, каждый из которых поступает в отдельный «ручей» теребильного аппарата 2. В теребильном аппарате стебли льна зажимаются теребильными ремнями, выдёргиваются из почвы и попадают на поперечный транспортёр игольчатого типа 3, иглы которого передвигают стебли по специальным направляющим пластинам к зажимному транспортёру 4. Ремни зажимного транспортёра зажимают комлевую часть стеблей, при этом верхушечная часть стеблей прочёсывается гребнями очёсывающего барабана 5. Льноворох (отделённые от стеблей семенные коробочки и цветоножки) направляется транспортёром 6 в прицепленную к комбайну тележку. Слой очёсанного льна выходит из зажимного транспортёра и поступает на стол вязального аппарата 7, который формирует порционные снопы. Снопы сбрасываются на поле. Вместо вязального аппарата может быть установлен расстилочный стол, при помощи которого стебли расстилаются на поле в виде лент. Производительность льноуборочных комбайнов до 1 га/ч.

Виноградоуборочный комбайн - самоходная машина для уборки технических сортов винограда. Работает на виноградниках с междурядьями не менее 2 м. Рабочие органы комбайна смонтированы на высококлиренсном шасси портального типа. Комбайн (рис. 4) оборудован пальцевыми и бичевыми встряхивателями 1, состоящими из одной или двух секций и снабжёнными ударными стержнями из стекловолокна 2. При движении машины над рядком виноградника стержни ударяют по кустам. От ударов плоды падают на улавливатели 3, скатываются на транспортёры 4 или в ковши элеваторов для подачи в бункеры 5. В процессе перемещения плоды очищаются от примесей воздушным потоком, создающимся нагнетательными вентиляторами 6. Из бункера ягоды выгружаются в транспортные средства, следующие по соседнему междурядью. При уборке трудносъёмных сортов винограда снижают рабочую скорость, увеличивают амплитуду или частоту колебаний стержней пальцевых встряхивателей или используют барабанные встряхиватели. Барабаны совершают поперечные колебания, встряхивают кусты, при этом ягоды отрываются. Производят модели, убирающие виноград на равнине и участках с уклоном до 5°, и модели для работы на участках с уклоном до 12°, последние снабжены системой стабилизации горизонтального положения. Производительность машин 0,4-1,0 га/ч. Полнота съёма урожая с куста - до 99%, полнота улавливания ягод - до 99,6%. Целые грозди и ягоды в массе собранного винограда составляют до 77%.

Свеклоуборочный комбайн - самоходная или прицепная машина для уборки корней сахарной и кормовой свёклы. Он обрезает ботву, подкапывает корни свёклы, вынимает их из почвы, очищает от почвенных и растительных остатков и грузит в бункер, выполняющий функцию промежуточной ёмкости (вместимость 5-15 г), или в кузов следующего рядом транспортного средства. Обрезчик ботвы может быть выполнен в виде горизонтального роторного измельчителя или дискового режущего аппарата. Подкапывающие устройства представляют собой, как правило, дисковые или лемешные вибрационные копачи, более эффективные, чем применяемые ранее теребильные (за ботву) устройства. Очиститель корней выполнен в виде пруткового транспортёра или системы активных роторов с веерообразно расположенными по периферии пальцами. Современные комбайны имеют автопилот для стабилизации движения по рядкам свёклы, механизмы регулирования глубины хода копачей, положения обрезчика ботвы и высоты расположения выгрузного транспортёра; привод основных рабочих органов гидрофицирован; управление и контроль за технологическим процессом осуществляется с помощью бортового компьютера. Ботва свёклы может разбрасываться по полю и использоваться в качестве органического удобрения или укладываться в валок для последующего подбора и использования на корм скоту. В зависимости от конструкции свеклоуборочные комбайны могут убирать одновременно от 1 до 6 и более рядков. Производительность до 2 га/ч.

Ягодоуборочный комбайн - самоходная машина (специализированная или в виде уборочного модуля, навесного на самоходное шасси с увеличенным клиренсом) для уборки ягод смородины, а также черноплодной рябины на молодых плантациях. Для работы комбайна необходимы междурядья 2,5-3 м и расстояния между кустами в ряду 0,5-0,7 м. При движении комбайна вдоль рядов кустов формирователь поднимает наклонённые ветви куста, делит их на две части и вводит в каналы активатора. В активаторе на вертикальных трубах, совершающих колебания в горизонтальной плоскости, установлены бичи, которые стряхивают ягоды с ветвей; активатор при этом поджимает куст и стабилизирует его в вертикальном положении с помощью улавливателя. Улавливатель состоит из свободно вращающихся резиновых армированных дисков, установленных на подпружиненных рычагах, и активного центрального отражателя ягод; помимо стабилизации куста, обеспечивает улавливание снятых ягод и подачу их на продольные ленточные транспортёры. Скребки транспортёра выносят ягоды и растительные примеси (листья, плодоножки и др.) к системе очистки, которая удаляет примеси с помощью всасывающего воздушного потока, создаваемого вентиляторами. Ягоды с помощью продольных транспортёров подаются на разгрузочное устройство. По обеим сторонам комбайна размещены площадки для временного накопления пустых ящиков. Укладка ящиков на разгрузочное устройство и их замена производится вручную (комбайн обслуживают 2-4 человека, для размещения которых предусмотрена специальная площадка с лестницами и поручнями). Производительность ягодоуборочных комбайнов 0,4-0,9 га/час, полнота сбора ягод до 90%.

Кормоуборочный комбайн - машина для скашивания зелёных и подбора валков, провяленных сеяных или естественных трав, а также для уборки высокостебельных культур (кукурузы и подсолнечника) с одновременным измельчением и погрузкой растительной массы в кузов движущегося рядом транспортного средства. Производится в самоходном и прицепном вариантах, оборудован жаткой или подборщиком валков и измельчающим аппаратом барабанного или дискового типа. Производительность при кошении трав 22-40 т/ч; при подборе валков 15-70 т/ч; при кошении высокостебельных культур 30-150 т/ч.

Силосоуборочный комбайн - машина для уборки зелёной массы кукурузы, подсолнечника и других кормовых культур на силос. Выпускается в самоходном и прицепном вариантах, оборудован жаткой и измельчающим аппаратом барабанного типа с приспособлением для заточки ножей. Комбайн скашивает растения, измельчает их и подаёт через силосопровод в кузов движущегося рядом транспортного средства. Производительность 1,5-2,0 га/ч.

Комбайны  сельскохозяйственные могут быть оборудованы компьютерной системой мониторинга урожайности зерна в реальном режиме времени уборки по координатным участкам поля. Управление системой осуществляется с помощью спутников. Полученная в поле карточка памяти считывается офисной аппаратурой и распечатывается в виде карт урожайности поля, применяемых в системе точного земледелия (смотри в статье Системы земледелия).

Лит.: Механизация и электрификация сельского хозяйства / Под редакцией А. П. Тарасенко. М., 2000; Халанский В. М., Горбачев И. В. Сельскохозяйственные машины. 2-е изд. М., 2004; Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. М., 2004; Ежевский А. А., Черноиванов В. И., Федоренко В. Ф. Современное состояние и тенденции развития сельскохозяйственной техники. М., 2005; Сельскохозяйственная техника и технологии / Под редакцией И. А. Спицина. М., 2006.