Спецтехника в сельском хозяйстве. Какой крепеж нужен, чтобы не потерять урожай

Современное сельское хозяйство целиком и полностью зависит от эффективной работы специальной техники. Все ключевые процессы механизированы и доведены до совершенства, чтобы в период, когда машины выйдут на очередное поле битвы за урожай, не было никаких неприятных сюрпризов.

Выпуск надежной и функциональной спецтехники — один из ключевых вопросов отечественного производства. По отношению к сельскохозяйственному машиностроению развернута громадная программа господдержки: субсидирование затрат, льготное кредитование, спонсирование инновационных разработок.

Сегодня доля отечественной техники в машинно-тракторном парке России составляет 50...60% для комбайнов и навесных агрегатов и всего 14% для тракторов. В планах Минпромторга — повысить эти показатели до 70...80% и 60% соответственно. И столь глобальный рывок невозможен без комплектации крепежом самого высокого класса.

Условия работы сельхозтехники

Работа профильных машин в сельском хозяйстве существенно отличается от их ближайших «родственников» в строительстве, горной добыче или металлургии. Сельхозтехника может работать всего несколько недель в году, но именно в этот период любой отказ или поломка становятся катастрофой годового масштаба.

Для оборудования такого рода характерны:

• длительное хранение;
• периодическое интенсивное использование;
• исключительные требования к надежности и безотказности.

К примеру, плуг нужен всего 10...15 дней весной и 55...60 дней осенью. Сеялки находятся в эксплуатации 25...30 дней в году, зато трактор за счет своей универсальности будет в работе почти постоянно: в теплое время — на поле, зимой — на расчистке дорог.

Что примечательно, сельскохозяйственная спецтехника всегда загружена по максимуму — на 89...95% от своих предельных возможностей. Такой подход идет в разбег с общепринятыми нормами, которые предполагают обязательный запас (хотя бы 25%). Но здесь следует вновь учесть, что суммарный период непосредственной работы профильной сельхозтехники по отношению к календарному году составит не более 20%. Эти машины работают максимально интенсивно, но короткое время.

В процессе применения на технику воздействует комплекс факторов:

• температура окружающей среды;
• запыленность;
• солнечные лучи;
• осадки;
• рельеф местности;
• характер поверхности (целина, стерня, вспаханное поле);
• влажность с/х культуры;
• истирание от контакта с растениями и грунтом.

Все факторы носят сугубо случайный характер, и практически невозможно точно предсказать, каким будет грядущий сезон. Это всегда сюрприз — как и камни, скрытые под верхним слоем дерна.

В зависимости от состава работ, сельхозтехника движется с различной скоростью: от 3,5 км/ч при посадке картофеля до 15 км/ч при кошении в валки. Самоходные машины при перемещении по автомобильным дорогам способны идти на 20...25 км/ч.

Требования к точности и скорости работы конкретных агрегатов будут также связаны с утвержденной технологией. Современные аграрии уже отступили от принципов классического земледелия в сторону точного. Следующим шагом в развитии отрасли будет переход на сберегающее земледелие, которое позволит повысить урожайность при более бережном обращении с окружающей средой.

Разновидности спецтехники

Тракторы

Самой главной, бесценной и незаменимой машиной в сельском хозяйстве был и остается трактор. Его основное назначение — реализация тягового усилия, необходимого для перемещения профильной техники по полю, будь то плуг, борона, сеялка или разбрызгиватель удобрений. Величина тягового усилия приходится на диапазон от 1,8...5,4 кН (183...550 кгс) для простых моделей и до 72...108 кН (7 342...11 000 кгс) на тяжелом оборудовании.

По области применения тракторы делятся на:

• общего назначения;
• пропашные;
• тепличные;
• садоводческие;
• семеноводческие;
• свекловодческие;
• виноградниковые;
• рисоводческие;
• хлопководческие;
• животноводческие.

Есть также специализированные серии для работы на чайных, табачных и хмелевых плантациях. Особняком стоят современные мини-трактора — универсальные помощники для небольшого частного хозяйства.

По типу шасси различают оборудование на колесном и гусеничном ходу. Гибридные варианты — полугусеничные и колесно-гусеничные — используются крайне редко и признаны неэффективными. При выборе определенного типа шасси учитывают как проходимость, так и воздействие на почву (уплотнение, колееобразование и т.д.).

Для превращения «тяговой лошадки» в рабочий комплекс на трактор устанавливают дополнительное оборудование — навесное или прицепное. Агрегатирование подразумевает прямое подключение к валу отбора мощности и силовой гидравлике машины.

Собственный моторесурс трактора составляет от 12 до 15 тыс. моточасов. Производители дают гарантию на 2 года и указывают величину наработки на отказ около 5000 часов. По истечении этого срока машина нуждается в ремонте, но внимательный владелец проводит техническое обслуживание чаще — обычно перед началом сезона и по его окончании.

Комбайны

В сельском хозяйстве термин «комбайны» применим к двум группам оборудования — тем, что используются при уборке зерновых культур, и тем, которые необходимы при заготовке корма для животных.

Зерноуборочный комбайн реализует целый комплекс функций, выраженный в последовательных этапах:

• скашивание;
• подбор;
• обмолот;
• сепарация;
• очистка;
• накопление и выгрузка в транспорт.

Рабочие органы расположены в передней части машины. Это жатвенная часть и молотильно-сепарирующее устройство, состоящее из молотилки и молотильного барабана. Ширина захвата может достигать 15 метров, при этом он рассчитан на взаимодействие с колосовыми, бобовыми, масличными, крупяными и пропашными культурами.

За один сезон зерноуборочный комбайн способен обработать 2000 гектар с производительностью до 45 тонн в час. Тяжелые модели демонстрируют расширенные возможности — до 100 тонн в час.

В свою очередь кормоуборочный комбайн предназначен для скашивания, измельчения зеленой массы кормовых культур и их последующей уборки. В некоторых изделиях заложена также функция сопутствующего внесения консервантов — чтобы сохранить высокое качество собранного материала.

Собирают:

• кукурузный силос;
• люцерну;
• зерностержневую смесь;
• зерносенаж;
• луговые травы.

В сезон с помощью кормоуборочного комбайна средней мощности заготавливают до 25 000 тонн продукта.

Рабочая часть представлена жаткой, измельчителем и подборщиком. Присутствует даже встроенный металлодетектор — чтобы исключить риск попадания в корм даже мельчайших частиц металла (к примеру, осколков проволоки или монет). Система выгрузки оканчивается Г-образным патрубком, который направлен в кузов или прицеп транспорта, сопровождающего комбайн на поле.

Почвообрабатывающая техника

Оборудование для обработки почвы представлено специальными агрегатами, которые стыкуются с мощным трактором. Различают несколько типов устройств:

• плуги — для непосредственной пропашки поля с оборотом пласта или без;
• бороны — для рыхления, перемешивания и выравнивания поверхностных слоев без оборота пласта;
• лущильщики — для заделки растительных остатков, провокации роста сорняков и закрытия влаги;
• культиваторы — для рыхления, уничтожения сорняков, окучивания;
• катки — для уплотнения поверхностного слоя.

Все указанные устройства имеют сугубо механическую конструкцию, разделенную на жесткие и нежесткие фрагменты системы. Общий принцип сборки может быть аналогичен, но характер, состав и расположение рабочих органов существенно различаются.

В зависимости от назначения плуги делят на лемешные (работающие с оборотом пласта), дисковые (для тяжелых почв) и чизельные (позволяющие работать на большую глубину). По методу агрегатирования с трактором плуг может быть навесным, прицепным или полуприцепным.

С учетом широкого разнообразия в форме рабочих органов бороны бывают дисковые, зубовые, ротационные и штригельные. Их сфера применения также весьма обширна: различают полевые, садовые, луговые и пастбищные серии, отличающиеся по конструкции. Кроме того, для разных условий аграрии выбирают легкие или тяжелые бороны.

Кормозаготовительная техника

Для заготовки сена в рассыпном и прессованном виде, сенажа и травяной муки используют комплект из трех единиц техники разных групп. Сюда войдут:

• косилки (навесные, прицепные и самоходные);
• грабли или валкователи (роторные и колесно-пальцевые);
• подборщики (тюковые и рулонные).

Суммарная задача проста: скосить, собрать и упаковать нужную культуру в таком виде, чтобы ее можно было легко загрузить в транспорт и передать на хранение без потери полезных свойств.

Ассортимент современных косилок включает как устройства, которые работают в тесной связке с трактором, так и самоходные машины, действующие полностью самостоятельно. С их помощью скашивают колосовые, крупяные и зернобобовые культуры, а также травы.

Позже по полю проходит трактор с навесными граблями, которые ворошат, оборачивают и сдваивают валки. Заключительным этапом работ выступает применение подборщиков: эти машины затягивают в себя растительную массу, прессуют в тюки или сворачивают в рулоны, после чего скрепляют лентой и выгружают.

Сеялки

В процессе посева аграрии используют два типа специализированной сельхозтехники: непосредственно сеялки и посадочные машины (картофелесажалки, рассадопосадочные и высокопосадочные агрегаты).

Ключевым параметром работы таких устройств выступает точность высева. К примеру, для зерна этот показатель не должен превышать ±3%, для свеклы — ±15%, а для картофеля — ±5%. Равномерность дозирования не только экономит посевной материал, но и существенно облегчает дальнейший уход за культурой.

По способу посева сеялки делят на:

• рядовые и узкорядовые;
• квадратно-гнездовые;
• пунктирные;
• разбросные (безрядковые);
• подпочвенно-разбросные.

Упрощенная схема оборудования включает:

• емкость для посевного материала;
• высеивающий аппарат (который может быть катушечным, дисковым или пневмовакуумным);
• семяпровод;
• сошник для получения бороздки;
• заделывающий орган.

Некоторые модели могут быть сразу оснащены механизмом одновременного внесения удобрений — если такой меры требует технология обращения с культурой. Для этой цели семяпровод дублируют тукопроводом, по которому распространяется удобрение.

Заделка семян специальными роликами необходима, чтобы защитить от солнца и птиц. Глубину заделки настраивают, исходя из потребностей конкретных растений, и точность этого параметра лежит в пределах ±1,5...2 мм.

Техника для внесения удобрений

Удобрения питают почву, выравнивают кислотность и стимулируют рост растений. Их вносят на различных этапах обработки земли. Это может быть заранее до посева, одновременно с посевом, в процессе роста культуры (подкормка) и после сбора урожая — с прицелом на следующий сезон.

Механизация работает с тремя типами удобрений:

• органические (навоз, перегной) — которые необходимо разрыхлить, измельчить и только потом дозированно внести;
• минеральные (порошок или гранулы);
• жидкостные (специальные растворы).

Тип удобрения напрямую влияет как на форму накопительной емкости на спецтехнике, так и на метод распространения — разбрасывание, разбрызгивание или капельная разливка (с обязательной последующей заделкой почвы, чтобы предотвратить испарение).

Сельхозтехнику для внесения удобрений настраивают на три варианта распространения материала:

• разбросной способ;
• рядовой;
• гнездовой.

Во всех случаях дозирование и область покрытия тщательно контролируются: неравномерность внесения не должна превышать ±10%. В противном случае какая-то зона недополучит требуемой подкормки, а иная — перенасытится, что приведет к худшим последствиям.

В общем случае техника для внесения удобрений имеет вид прицепа или полуприцепа, на котором 70...80% объема занято тентированным бункером или закрытой цистерной (для жидкости). Снизу расположен механизм дозирования, разделения и распространения. Для моделей, работающих с разбрасыванием гранул и порошка, это устройство представлено парными центробежными дисками, которые вращаются в разные стороны и выбрасывают удобрения по веерному принципу.

Специализированный крепеж

Лемешные болты

Для крепления лемеха плуга используют специальные болты — с конической потайной головкой и квадратным подголовком. Метизы устанавливают заподлицо с основной рабочей поверхностью лемеха, чтобы крепеж ни в коей степени не мешал скольжению комьев земли в процессе вспашки.

Для использования в качестве лемешных подходят болты по ГОСТ 7786 и DIN 608. Для легких плугов это типоразмеры М8 и М10, в тяжелых промышленных моделях закладывают М16 и М20.

Такой крепеж работает преимущественно на срез. На головке нет ни зева под ключ, ни шлицев для отвертки: болт устанавливают в квадратный паз, соответствующий параметрам подголовка, и потом накручивают гайку с обратной стороны.

Нужный уровень прочности — по классу 8.8. Для производства нужны среднеуглеродистые стали (35 или 45), подойдут также легированные (40Г2, 30ХГСА). Заготовка после горячей высадки и нарезки резьбы проходит обязательную закалку. Набранную максимальную прочность понижают посредством отпуска на температуре +425°С. В итоге крепеж приобретает уравновешенную структуру, что позволяет говорить о повышенной выносливости и надежности.

Болты для крепления режущих сегментов

В современных высокопроизводительных косилках используют систему среза «Schumacher». Такое решение уже реализовано в устройствах «John Deere» и «Claas», а также в отечественной продукции марки «Ростсельмаш» и многих других.

Для крепления режущих сегментов к несущей Г-образной планке здесь закладывают болты специальной конструкции. Их профиль предусматривает:

• шестигранную заниженную головку;
• коническую посадочную ступень с треугольными прямыми шлицами;
• хвостовик с метрической резьбой.

В некоторых случаях головку выполняют плоской и цилиндрической, а поверхность под затяжку ключом — глубоко в теле изделия, в виде прямоугольного шлица под отвертку или глубокого зева.

В комплекте с таким болтом обязательно ставят увеличенную шестигранную гайку с опорной юбкой и стопорные шайбы, на торцах которых нарезаны радиальные зубцы.

Посадка болта предусматривает одновременное расположение в отверстиях плоского режущего сегмента и несущей планки. Конус в сумме со шлицами обеспечивает дополнительную напряженность в соединении и снижает риск возможного проворота. С обратной стороны узел затягивают гайкой.

Подобное крепление обеспечивает не только надежную работу и на растяжение, и на срез, но и успешно противостоит ударным и вибрационным нагрузкам, которые постоянно сопровождают работу косилки. Заказать специализированный крепеж для узлов системы «Schumacher» можно либо непосредственно у производителя техники, либо напрямую на метизном заводе — с разработкой чертежа на соединение.

Болты для режущих сегментов косилок изготавливают из улучшенной углеродистой стали. Предел прочности металла должен быть не ниже 800 МПа (что соответствует классу прочности 8.8 по ГОСТ 1759.4), а поверхность готовых метизов обязательно защищают гальваническим или термодиффузионным оцинкованием. Некоторые производители настаивают на дополнительном хроматировании покрытия, чтобы усилить его стойкость, ведь постоянный контакт с соком растений и истиранием о стебли негативно сказывается на стойкости крепежа.

Срезные болты

В навесном и прицепном оборудовании, которое используют для работы с землей, обязательно закладывают предохранитель — для тех случаев, когда плуг или борона столкнутся с препятствием.

При отсутствии предохранителя, наезжая на камень или кусок арматуры, скрытый в земле, устройство испытает чрезмерную нагрузку и может сломаться. Чтобы этого не произошло, в конструкции присутствует узел, позволяющий технике «обойти» опасную зону без вреда и продолжить работу. Это может быть:

• срезной болт;
• рессора;
• гидравлическая защита на независимых шарнирах.

Под действием нагрузки, превышающей допустимые эксплуатационные значения, срезной болт ломается и тем самым размыкает нужную связь, заставляя технику уйти от препятствия чисто механическим путем.

Для такой задачи используют крепеж по ГОСТ 7798, ГОСТ 7805 или DIN 931. Это стандартные болты с шестигранной головкой и неполной резьбой. Заложенный предел прочности — не менее 1040 МПа. Это значит, что лишь когда плуг упрется в камень, и для его сдвига трактору понадобится приложить усилие, превышающее 1040 МПа, болт сломается, зато в самом устройстве все остальные детали останутся целыми.

Чтобы добиться такого результата, в изготовление берут преимущественно стали с легирующими добавками марганца или хрома. Это марки 38ХА, 35Х, 45Г, 40Г2, 16ХСН и 30ХГСА. Продукцию подвергают закалке с отпуском, после чего применяют химическое оксидирование или оцинковку с хроматированием, чтобы защитить от коррозии.

Винт заглубления

Настройку плуга, культиватора или бороны на нужную глубину воздействия осуществляют с помощью механической регулировки. Чаще всего для этой цели используют узел, состоящий из длинного винта с одной или двумя гайками. Перемещение гайки вдоль оси винта обеспечивает нужное вертикальное положение опорного колеса относительно базовой линии рабочих элементов (дисков, зубьев и т.д.).

Такие винты заглубления могут быть:

• с уменьшенной шестигранной головкой под ключ;
• с усиленной головкой, в которой расположено отверстие под вороток;
• с головкой, в которой расположено отверстие под ось, соединенную с иным узлом.

В зависимости от конструкции механизма, для регулировки глубины вращают либо сам винт, либо гайки, установленные на нем. Эту настройку всегда производят вручную. Достигнутое положение фиксируют с помощью упора.

Винт заглубления работает преимущественно на растяжение. Он не испытывает значимых эксплуатационных нагрузок, поэтому для его изготовления необязательно применять серьезные стали и назначать закалку. Но, чтобы снизить фрикционный износ от регулярного вращения по резьбе, большинство производителей всё-таки проводят объемное улучшение и наносят защитное покрытие из цинка: термодиффузионное или гальваническое.

Заключение

Непосредственная эксплуатация сельхозтехники проходит в интенсивном режиме: высокие продолжительные нагрузки, тяжелые и непредсказуемые условия, необходимость уложиться в весьма жесткие сроки. Любой отказ, поломка, остановка должны быть полностью исключены. Поэтому к каждому элементу конструкции предъявляют самые высокие требования по надежности.

В процессе проектирования комбайнов, культиваторов, косилок и сеялок инженера закладывают крепеж, хорошо известный всем машиностроителям: резьбовые шпильки, болты с шестигранной головкой, стандартные гайки и потайные винты. Предпочтение отдают метизам после закалки и отпуска, обязательно — с защитным покрытием, чтобы предупредить коррозию.

Помимо привычных решений, в конструкции сельхозтехники можно встретить и совершенно уникальные варианты, присущие исключительно этой отрасли. Важно понимать, что каждая деталь по отдельности отвечает за единую общую цель: чтобы никакая проблема не остановила машину до тех пор, пока она нужна на поле. Ведь сельское хозяйство — единственная отрасль промышленности, где человек в наибольшей степени вынужден считаться со временем и капризами погоды.