Многофункциональный агрегат и способ уборки технической конопли на семена и тресту Российский патент 2024 года по МПК A01D45/00 A01D43/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в машинах для уборки технической конопли на семена и тресту.

Перспективным направлением развития сельского хозяйства в России в ближайшие годы становится коноплеводство, что обусловлено задачами по импортозамещению хлопка на отечественное волокно из конопли и льна.

Техническая конопля (Cannabis sativa L.) является стратегической сельскохозяйственной культурой, источником самого прочного волокна и ценным лубяным сырьем для производства пищевой и иной разнообразной продукции во многих отраслях промышленности. Важнейшим технологическим процессом при возделывании посевной конопли является ее уборка, которая требует применения специализированной техники и оборудования из-за особенностей строения стебля и значительной высоты посевов.

На протяжении многих лет динамичное развитие отечественного коноплеводства сдерживалось отсутствием современных высокопроизводительных уборочных машин и комплексов российского производства, поскольку именно уборка технической конопли является самым трудоемким и наиболее проблемным этапом производства культуры. Для сбора посевов конопли требуется комплекс узкоспециализированной техники, применение которой в основном связано с коноплей. А значительная высота растений (в среднем 2-3 м), строение стебля, наличие волокнистого слоя в его структуре дополнительно осложняют процесс сбора урожая и воздействие рабочих органов уборочных машин. Зарубежная коноплеуборочная техника присутствует на рынке и представлена высокопроизводительными комбайнами и жатками, однако из-за высокой стоимости, сложности конструкции, отсутствия запасных частей для многих хозяйств России она является недоступной. По этой причине исследование современного состояния технической оснащенности коноплеводства, изыскание новых рабочих органов и создание инновационных машин для уборки конопли является важной и актуальной задачей в развитии отечественного коноплеводства (Попов Р.А. Инновационные разработки и современные технические средства для уборки конопли посевной // Таврический вестник аграрной науки. 2021 № 1(25). С. 150-163).

Известен коноплеуборочный комбайн (Пат. РФ № 2522124, кл. A01D 45/30, 2014), содержащий раму, на которой установлено средство для срезания стеблей, состоящее, по меньшей мере, из двух вращающихся на оси дисков, на которых закреплены режущие элементы с возможностью регулирования высоты среза, средство для отделения зеленой массы от стебля, выполненное в виде гребенчатого отделителя с возможностью изменения его высоты относительно поверхности почвы и перемещения срезанной массы в бункер, средство для разрезания срезанных стеблей на отрезки, а также транспортер, бункер для сбора отделенной зеленой массы листьев и/или семян от стеблей и привод. Срезанные стебли конопли перемещаются транспортером к средству для разрезания срезанных стеблей на отрезки. Отделенная от стеблей зеленая масса направляется в бункер.

Недостатком известного коноплеуборочного комбайна является сложность конструкции, а также получение продукции (семян и тресты) низкого качества из-за отсутствия операций обмолота очесанной массы и первичной очистки семян, а разрезание срезанных стеблей на отрезки значительно снижает выход длинного волокна.

Известен кормоуборочный комбайн (патент РФ № 2137341, кл. A01D45/00, A01D41/04, 1998), содержащий срезающе-измельчающий аппарат для скашивания верхней части растений, размещенный за ним режущий аппарат для скашивания стеблевой массы, размещенный в кожухе, под которым установлен лоток для укладки скошенных стеблей на стерню, шнек, швырялку и силосопровод для подачи скошенной верхней части растений в транспортное средство. Для регулирования высоты среза верхней части растений он снабжен механизмом поворота коленчатой оси с пневматическими колесами в кронштейне, размещенном на раме комбайна параллельно поперечной его оси. Для регулирования высоты среза стеблевой массы он снабжен опорными башмаками и механизмом поворота кожуха в шарнирах, закрепленных на раме. Лоток имеет вогнутую форму и установлен с возможностью изменения его угла наклона.

Технологический процесс заготовки сельскохозяйственных растений на корм скоту не требует выполнения операций обмолота очесанной массы растений и первичной очистки семян, поэтому конструкция известного кормоуборочного комбайна не направлена на получение высококачественного зернового продукта.

Известна машина для уборки сельскохозяйственных культур (А.с. СССР № 1355161, кл. A01D 47/00, 1986), содержащая энергетическое средство, верхний колосовой и нижний режущий аппараты, верхний и нижний транспортеры, устройство для подачи растений к верхнему режущему аппарату, выполненное в виде мотовила, делители-стеблеподъемники, выполненные криволинейными и регулируемыми по высоте. Нижний режущий аппарат установлен на раме машины за верхним колосовым режущим аппаратом. После среза колосьев нижний режущий аппарат срезает стебли, которые поступают на нижний транспортер.

Известная машина для уборки сельскохозяйственных культур предназначена для уборки зерновых сельскохозяйственных культур, преимущественно колосовых и полеглых. Криволинейные делители-стеблеподъемники, благодаря своей конструкции, обеспечивают постепенный плавный подъем полеглой массы, распутывание и распределение ее на равные порции и, кроме того, постепенное натяжение стебля, чем достигаются наилучшие условия для отрезания колоса от стебля. Недостатками данной машины являются сложность конструкции и некачественная работа нижнего режущего аппарата из-за отсутствия мотовила.

Известен способ уборки технической конопли на семена и тресту и многофункциональный агрегат для его осуществления (Пат. РФ № 2772915, кл. A01D45/00, A01D41/12, A01D34/63, 2021). Известный многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту, содержащий энергетическое средство, жатку, включающую очесывающее устройство со шнеком, наклонную камеру с транспортером, молотильно-сепарирующее устройство, элеватор вороха, бункер для сбора семян, выгрузной шнек, при этом жатка-косилка ротационного типа расположена под очесывающим устройством и за ним, а сегменты режущих дисков барабанов жатки-косилки оснащены напаянными твердосплавными пластинами, принят за прототип заявленного многофункционального агрегата для уборки технической конопли на семена и тресту.

Используя известный многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту, способ уборки технической конопли на семена и тресту заключается в очесе семенных метелок в стадии спелости семян от 80 до 90% с последующим обмолотом вороха и первичной очисткой семян при одновременном скашивании очесанных стеблей и укладкой их в валок для вылежки.

К недостаткам известного способа относится следующее: растения конопли характеризуются крайне неравномерным созреванием семян в семенных метелках, что не позволяет в процессе очеса из-за разной интенсивности требуемых усилий для отделения семян полноценно собрать семенной ворох, обладающий равномерными характеристиками, что в конечном счете может сказаться на высокой разнокачественности собранных семян. Кроме того, известно, что в верхушечных участках стеблей, а именно в семенных метелках, расположено волокно с пониженным качеством. Раздельное механическое выделение волокна из верхушечных участков стеблей и из оставшихся участков длины стеблей обеспечивает получение двух масс волокон, которые по-разному перерабатываются и используются. При этом в каждой массе волокон обеспечивается пониженная неровность свойств, что облегчит процесс получения из них пряжи или иных полуфабрикатов. При очесе семенных метелок происходит смешивание в процессе механической обработки волокон верхушечных участков стеблей, в которых расположено волокно с пониженным качеством, с волокнами, которые имеются в оставшейся части длины стеблей - технической длине, в результате чего получают волокно с повышенной неровностью свойств.

Еще одним существенным недостатком является то, что стеблевая часть растений после срезания расстилается на поле для последующей вылежки, которая, учитывая характеристики растений (длину и толщину стебля) может потребовать осеннего, зимнего и весеннего периодов, что способствует несвоевременной обработке почвы и загружает сельскохозяйственную технику в весенний период, снижая тем самым эффективность использования пахотных угодий.

Наиболее близким к заявленному является способ уборки технической конопли на семена и тресту [В.Н. Перевозников В.Г. Филатов «Аспекты формирования комплекса машин для возделывания, уборки и первичной обработки конопли агротехнического назначения», опубл. 26.12.2019, прототип], согласно которому уборку конопли на семена производят в фазу полного созревания семян 75% растений конопли, как правило, зерновым комбайном, срезая семенные метелки на высоте примерно 2-х метров от почвы. Обмолоченные семена в виде вороха в течение 2-3 часов отправляют на сушку, в противном случае возможно их самосогревание, что приводит к потере их свойств, качества или даже гибели. Заявленным способом уборки технической конопли на семена и тресту предусматривается осенняя мацерация стеблей в валках и осенняя заготовка тресты конопли путем скашивания стеблей конопли косилкой роторной полуприцепной с бильным или плющильным адаптером после уборки семян, сгребание скошенных стеблей тресты в валок после вылежки в тресту граблями роторными, прикатывание валка тресты катком прикатывающим односекционным с рабочей шириной 1,5-1,8 м, подбор валков тресты рулонным пресс-подборщиком с формированием рулонов, погрузка рулонов в транспортное средство погрузчиком с рулонным захватом, транспортировка рулонов транспортировщиком-погрузчиком, разгрузка и складирование рулонов под шохами или в скирду погрузчиком специальным с рулонным захватом.

Недостатки известного способа уборки технической конопли на семена и тресту заключаются в необходимости отправки обмолоченных семян в виде вороха в течение 2-3 часов на сушку, чтобы избежать их самосогревания, приводящего к потере их свойств, качества или даже гибели, что с учетом в случае небольшой урожайности и удаленности участков от стационарных сушилок может вызывать определенные трудности логистического характера, а заготовка тресты конопли требует привлечения целого комплекса специальной техники и оборудования.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в создании многофункционального агрегата и способа уборки технической конопли на семена и тресту, позволяющего получить высококачественные семена и конопляную тресту для производства однотипного волокна в течение осеннего периода.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в получении высококачественных семян конопли и конопляной тресты для производства однотипного волокна. При этом снижается себестоимость производства высококачественных семенного материала и конопляной тресты за счет минимизации потерь семян и повышения эффективности вылежки конопляной тресты, позволяя выполнить весь уборочный цикл в течение осеннего периода.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что заявлен многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту, содержащий энергетическое средство, семенную жатку, молотильно-сепарирующее устройство, бункер для семян с выгрузным шнеком, жатку-косилку ротационного типа, расположенную за семенной жаткой и под ней, при этом жатка-косилка снабжена опорными копирующими колесами с возможностью регулировки высоты среза. Семенная жатка включает мотовило, режущий аппарат и шнек, связанный посредством загрузного транспортера с установленным в технологической линии перед молотильно-сепарирующим устройством для провяливания семенных метелок, содержащим накопительный бункер в виде короба, в нижнем основании которого установлен весовой накопительно-выгрузной транспортер, над которым по горизонтальной оси симметрии накопительного бункера установлена перфорированная полая труба, одним концом сообщающаяся с последовательно установленными с внешней стороны стенки бункера калорифером, вентилятором и электродвигателем, при этом другой конец полой перфорированной трубы жестко закреплен на противоположной боковой стенке бункера, в нижней части которой выполнено выгрузное окно с заслонкой, установленной с внешней ее стороны с возможностью перемещения в направляющих, выполненных по краям боковой стенки бункера, при этом в верхней части боковой стенки жестко закреплен электроцилиндр, шток которого жестко закреплен на заслонке, при этом электроцилиндр, электродвигатель и весовой накопительно-выгрузной транспортер посредством электрических проводов соединены с блоком управления, расположенным в кабине оператора многофункционального агрегата, кроме того, молотильно-сепарирующее устройство дополнительно снабжено выгрузным транспортером, установленным за соломотрясом, и бункером для обмолоченных верхушечных частей стеблей с выгрузным шнеком, за жаткой-косилкой на раме многофункционального агрегата последовательно установлены подпрессовывающие вальцы, плющильные вальцы и выгрузной транспортер, над которым установлено оборудование для обработки стеблей биодеструктором с возможностью мелкодисперсного его распыления, а опорные копирующие колеса снабжены копирующе-предохранительным механизмом, установленным на вертикальных сторонах трубы квадратного сечения, охватывающей ось опорных копирующих колес и установленной на держателях, жестко закрепленных посредством сварки на оси на одинаковом расстоянии от ее поперечной оси симметрии, при этом копирующе-предохранительный механизм состоит из двух одинаковых П-образных рамок, установленных симметрично на вертикальных стенках трубы, на которых перпендикулярно сторонам каждой П-образной рамки установлены нижний и верхний опорные вкладыши, регулировочная пластина, прижимная пластина, при этом регулировочная пластина установлена на трубе и поджата сверху верхним опорным вкладышем, на который опирается и поджата сверху прижимной пластиной рессора с хвостовиками, установленными жестко в рессорных упорах рамы жатки-косилки, при этом нижний опорный вкладыш жестко установлен под трубой.

В лучшем исполнении хвостовики рессоры установлены в рессорных упорах рамы жатки-косилки посредством болтов крепления. Нижний опорный вкладыш установлен под трубой квадратного сечения путем навинчивания на каждый конец каждой стороны П-образной рамки, выполненный с резьбой, контргайки. Оборудование для обработки стеблей биодеструктором включает установленный на раме многофункционального агрегата бак, сообщающийся посредством шлангов с распылителями щелевого типа. Режущий аппарат жатки-косилки выполнен из восьми вращающихся на осях в противоположном направлении барабанов, состоящих из режущего нижнего и транспортирующего верхнего дисков, при этом сегменты режущего нижнего диска снабжены зазубренной односторонней режущей кромкой.

Способ уборки технической конопли на семена и тресту характеризуется тем, что используют заявленный многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту. Способ включает срезание семенных метелок в фазу полного созревания семян 75% растений конопли, провяливание их до влажности 18% путем продувания подогретым до 55°С воздухом со скоростью 8 м/с, обмолот семенных метелок, сепарирование полученного семенного вороха на фракции: семена и верхушечные части стеблей с загрузкой каждой фракции в отдельный бункер, скашивание стеблей на высоте 10 см от почвы после срезания семенных метелок с последующими их подпрессовыванием, плющением, обработкой расплющенных стеблей конопли путем мелкодисперного опрыскивания биодеструктором Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б, рабочий раствор которого для обработки 1 га поверхности стеблевой массы включает 2 л микробиологического биодеструктора Биокомпозит-Деструкт, маточный раствор карбамида марки Б, полученный путем растворения 2 кг гранул карбамида марки Б в воде в соотношении карбамид марки Б:вода 1:1,5, и воду - до 200 л, и расстил обработанных биодеструктором расплющенных стеблей в валок для вылежки их в тресту.

В основу разработки конструкции многофункционального агрегата и способа уборки технической конопли на семена и тресту положены ботанико-биологические характеристики растения конопли, анализ которых показывает, что основной сложностью при уборке технической конопли на семена и тресту является высокая неравномерность созревания семян и отделение волокнистой части (пеньки) от древесины стеблей в процессе вылежки, называемой мацерацией. Кроме этого, учитывая мощность развития растений конопли, обусловленную их ботанико-биологическими характеристиками, в процессе сбора семян определяющим фактором получения высококачественных семян является влажность семенного вороха, зачастую насыщенного влагой неувядших листьев частей семенных метелок при уборке, что при несвоевременном удалении влаги может привести к самосогреванию семенной массы и существенному снижению посевных характеристик семян. В этой связи контролируемое срезание и сбор семенных метелок целиком с последующими провяливанием и обмолотом позволяет избежать потерь от осыпания семян из семенных метелок в процессе взаимодействия рабочих органов уборочных машин с растениями. Сбор семенных метелок в фазу полной спелости семян 75% растений конопли позволяет обеспечить повышение качества собранного семенного материала, снизить потери и травмируемость семян при уборке.

Предшествующее обмолачиванию провяливание семенных метелок до влажности 18%, как показывают многочисленные экспериментальные и производственные данные, направлено на эффективное выделение семян и наиболее эффективный обмолот семенных метелок с последующей очисткой выделенного семенного вороха. При этом в процессе обмолачивания семенных метелок помимо семян выделяют стержни метелок, характеризующиеся значительным содержанием волокна, порядка 28% (Жукова С.В. Исследование новых сортов конопли и разработка технологии получения однотипной пеньки: автореф. дис.… канд. техн. наук. Кострома, 2012. 19 с). Данное волокно характеризуется более низким качеством, поэтому с целью получения однотипного пеньковолокна нецелесообразно смешивать стеблевую часть семенных метелок с остальной частью стеблей растений технической конопли.

Обязательным условием получения качественной конопляной тресты является процесс вылежки стеблей, или мацерация. Распространенным приемом в технологии уборки технической конопли является зимняя мацерация, когда очесанные стебли или растения со срезанными соцветиями после каткования оставляют в полевых условиях в течение всей зимы с их последующими сгребанием и подбором (прессованием) в весенний период.

Недостатком зимней мацерации является невозможность осуществления зяблевой обработки почвы, являющейся важнейшим компонентом интегрированной системы защиты растений, одновременно создаются предпосылки для вынужденной загрузки имеющейся сельскохозяйственной техники в период весенней посевной кампании, требующей максимальной сжатости по срокам. Учитывая недостатки зимней мацерации, важнейшим условием эффективной уборки стеблевой части технической конопли на тресту осенью является разработка технологического процесса, позволяющего сократить длительность вылежки тресты.

При мацерации прядильных культур разрушается паренхимная ткань и межклетные пектиновые вещества, окружающие пучки лубяных волокон, в результате чего волокна отделяются друг от друга и от древесной части стебля прядильного растения. Пектиновые вещества содержатся в больших количествах во всех растительных тканях и служат главной составной частью межклетного вещества, соединяющего растительные ткани.

Известно, что высокой пектиноразрушающей активностью обладают аэробные бактерии из рода Bacillus, анаэробные бактерии из рода Clostridium, а также факультативно-анаэробные бактерии из рода Paenibacillus и ряд других. Они сбраживают пектиновые вещества с образованием продуктов, характерных для масляно-кислого брожения, вследствие чего этот процесс является усложненным типом масляно-кислого брожения. Пектиновое брожение лежит в основе процесса мацерации прядильных растений: льна, конопли, кенафа, джута, канатника и др.

Известно, что химические реагенты улучшают кислотность среды развития микроорганизмов, стимулируя таким образом активность микрофлоры. Так, содержание азота в соломе прядильных растений составляет в среднем 0,5%, а углерода - 40%. Для нормального функционирования грибной микрофлоры отношение количества азота к углероду должно составлять 1:25. Имеющегося в соломе азота явно недостаточно для быстрого развития микрофлоры. Поэтому ускорение процесса мацерации можно стимулировать развитием микроорганизмов с помощью сбалансированного добавления азотистых соединений.

Известно, что обработка растительного материала специальными препаратами-биодеструкторами усиливает процесс дезинтеграции растительного сырья, и при малых дозах расхода способны обеспечить кратное сокращение периода мацерации.

Обработку стеблей конопли осуществляют рабочим раствором микробиологического биодеструктора для ускоренного разложения растительных остатков Биокомпозит-Деструкт, выпускаемого промышленным способом АО «Щелково Агрохим» (141108, г. Щелково, Московская обл., ул. Заводская, д. 2, стр. 3а, +7 (495) 745-05-51, 777-84-89, info@betaren.ru). Препарат представляет собой консорциум в культуральной жидкости хозяйственно-ценных штаммов нескольких видов полезных бактерий (Bacillus amyloliquefaciens (БИМ В-842 Д), Bacillus mojavensis (ВКПМ В-13580), Paenibacillus polymyxa (ВКМ В-747) - с общим титром не менее 1×10⁹ KOE/см³, наличие посторонней микрофлоры - не более 1×10⁴ КОЕ/см³. Показатель активности водородных ионов (рН) 7,0±1,5.

Дополнительно для усиления процесса мацерации в рабочий раствор вносят маточный раствор карбамида марки Б, представляющий собой предварительно полностью растворенные гранулы удобрения в небольшом количестве воды. Так, норма расхода карбамида марки Б на 1 га обрабатываемой поверхности составляет 2 кг. Для приготовления маточного раствора 2 кг карбамида засыпают в емкость и заливают водой в соотношении карбамид:вода: 1:1,5.

Карбамид - азотное минеральное гранулированное удобрение, содержащее 46,2% действующего вещества азота. Марка Б свидетельствует о принадлежности данного вещества растениеводству. Выпускается промышленным способом большим количеством агрохимических компаний.

Процесс приготовления рабочего раствора биодеструктора Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б для обработки 1 га поверхности стеблевой массы включает следующие операции:

- приготовление маточного раствора карбамида марки Б путем растворения 2 кг гранул карбамида марки Б в воде в соотношении карбамид марки Б:вода 1:1,5;

- приготовление рабочего раствора путем внесения в емкость 2 л микробиологического биодеструктора Биокомпозит-Деструкт, маточного раствора карбамида марки Б и воды до получения 200 л рабочего раствора. Обработку расплющенных стеблей конопли производят путем мелкодисперного опрыскивания.

Длительность вылежки конопляной соломы после расстила в валок определяется преимущественно климатическими условиями, а именно количеством осадков, среднесуточной температурой воздуха, а также колебаниями между дневной и ночной температурами воздуха. Также на скорость мацерации влияют параметрические характеристики убираемых стеблей (толщина и длина). В среднем, исходя из экспериментальных данных, вылежка конопляной соломы при реализации всех предусмотренных способом технологических операций длится от 4 до 6 недель.

Учитывая параметрические характеристики растений технической конопли, а именно: мощные стебли, имеющие толщину до 30 мм и высоту до 2,5 метров, необходимо обеспечить высокую интенсивность покрытия мацерируемого материала биодеструктором, что, в частности, достигается посредством предварительного плющения стеблей путем пропуска их через плющильные вальцы, имеющие различную конфигурацию рабочей поверхности.

Осуществление одновременно с уборкой семян скашивания стеблей с удаленными семенными метелками с последующими подпрессовкой, плющением, обработкой биодеструктором и расстилом в валок для вылежки в тресту позволяет в осенний период получить ценное сырье для дальнейшего производства пеньковолокна и исключить применение дополнительных, растянутых на весенний период операций.

Скашивание стеблей с удаленными семенными метелками на высоте 10 см от почвы обеспечивает как сохранность полной технической длины стебля, так и расстил валков на стерневые остатки, минимизируя контакт расстилаемых стеблей с почвой и сокращая тем самым возможность развития патогенной микрофлоры, приводящей к порче тресты.

Анализируя ботанико-биологические характеристики растения конопли, заявлена конструкция многофункционального агрегата и способ уборки технической конопли на семена и тресту с использованием многофункционального агрегата, позволяющего выполнить весь уборочный цикл в течение осеннего периода и получить высококачественные семена и конопляную тресту для производства однотипного волокна.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 изображена технологическая схема способа уборки технической конопли на семена и тресту; здесь под «биодеструктором» следует понимать «биодеструктор Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б»; на фиг. 2 изображен многофункциональный агрегат, общий вид; на фиг. 3 - принципиальная схема многофункционального агрегата для уборки технической конопли на семена и тресту; на фиг. 4 изображено устройство для провяливания семенных метелок, продольный разрез; на фиг. 5 - то же, вид А на фиг. 4; на фиг. 6 - жатка-косилка, вид сверху; на фиг. 7 - семенная жатка, вид сверху; на фиг. 8 - опорные копирующие колеса с копирующе-предохранительным механизмом, вид спереди; на фиг. 9 - то же, вид А на фиг. 8; в таблице 1 приведена зависимость длительности провяливания семенных метелок технической конопли от исходной влажности при оптимальном режиме их провяливания; в таблице 2 показана продуктивность технической конопли сорта Надежда в зависимости от способа уборки.

Заявленный многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту содержит энергетическое средство 1, семенную жатку с делителями 2, мотовилом 3, режущим аппаратом 4 и шнеком 5, установленную на гидравлических пантографах 6 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от высоты стеблей конопли, загрузной транспортер 7, устройство для провяливания семенных метелок 8, молотильно-сепарирующее устройство с молотильным барабаном 9, подбарабаньем 10, отбойным битером 11, соломотрясом 12, сепарирующим блоком 13, бункер для сбора семян 14, бункер для сбора верхушечных частей стеблей 15, жатку-косилку ротационного типа, содержащую делители 16, режущий аппарат 17, выполненный из восьми вращающихся на осях в противоположном направлении барабанов, состоящих из режущего нижнего 18 и транспортирующего верхнего 19 дисков, получающих вращение через карданную передачу и двухступенчатую коробку передач, и шнек 20, при этом жатка-косилка установлена под семенной жаткой и за ней на передней навеске рамы многофункционального агрегата, снабжена опорными копирующими колесами 21, установленными на ее раме 22 с возможностью копирования рельефа поля и изменения высоты расположения режущего аппарата 17 относительно поверхности почвы, позволяющими регулировать высоту резания стеблей, при этом сегменты режущего нижнего диска 18 снабжены зазубренной односторонней режущей кромкой, что позволяет равномерно срезать стебли растений и одновременно транспортировать их к шнеку 20, кроме того, зазубренная односторонняя режущая кромка обеспечивает высокое качество реза, снижение энергоемкости технологического процесса кошения, а также повышение производительности и надежности режущей части. За жаткой-косилкой на раме многофункционального агрегата последовательно установлены подпрессовывающие вальцы 23, плющильные вальцы 24, выгрузной транспортер 25, оборудование для обработки стеблей биодеструктором, включающее бак 26, насос 27, шланги 28 и щелевые распылители 29.

Устройство для провяливания семенных метелок содержит накопительный бункер 30 в виде короба, в нижнем основании которого установлен весовой накопительно-выгрузной транспортер 31. [Принцип работы весового транспортера достаточно прост: сила тяжести взвешиваемого груза преобразуется тензорезисторными датчиками в электрический сигнал, который обрабатывается аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Программное обеспечение контроллера выполняет фильтрацию, усреднение, обработку сигнала и далее выдает на индикатор веса значение массы груза в килограммах. Википедия]. По горизонтальной оси симметрии накопительного бункера 30 установлена перфорированная полая труба 32, одним концом сообщающаяся с последовательно установленными на внешней боковой стенке 33 накопительного бункера 30 калорифером 34, вентилятором 35 и электродвигателем 36, оси симметрии которых совпадают с осью симметрии перфорированной полой трубы 32. При этом другой конец полой перфорированной трубы 32 жестко закреплен на противоположной боковой стенке 37 накопительного бункера 30, на которой с внешней стороны в верхней ее части жестко закреплен электроцилиндр 38, шток 39 которого жестко закреплен на заслонке 40, установленной в направляющих 41, выполненных по краям боковой стенки 37 с внешней ее стороны, с возможностью перемещения в них. Заслонка 40 закрывает выгрузное окно 42, выполненное в нижней части боковой стенки 37 накопительного бункера 30. При этом электродвигатель 36, электроцилиндр 38 и весовой накопительно-выгрузной транспортер 31 посредством электрических проводов соединены с блоком управления 43, установленном в кабине оператора многофункционального агрегата.

Опорные копирующие колеса 21 установлены на оси 44 с обоих ее концов с возможностью вращения, между которыми на равном расстоянии от ее поперечной оси симметрии закреплены жестко посредством сварки держатели 45 с охватывающей ось 44 трубой 46 квадратного сечения. На вертикальных сторонах трубы 46 установлен копирующе-предохранительный механизм, состоящий из двух одинаковых П-образных рамок 47, установленных симметрично на вертикальных стенках трубы 46. На П-образных рамках 47 перпендикулярно сторонам каждой П-образной рамки 47 установлены нижний 48 и верхний 49 опорные вкладыши, регулировочная пластина 50, прижимная пластина 51. При этом регулировочная пластина 50 установлена на трубе 46 и поджата сверху верхним опорным вкладышем 49, на который опирается и поджата сверху прижимной пластиной 51 рессора 52 с хвостовиками 53, установленными жестко в рессорных упорах 54 рамы 22 жатки-косилки посредством болтов крепления 55, при этом нижний опорный вкладыш 48 жестко установлен под трубой 46 путем навинчивания на каждый конец каждой стороны П-образной рамки 47, выполненный с резьбой, контргайки 56. [Контрящий элемент, гайка, навинчивающаяся перед основной гайкой, чтобы предотвратить развинчивание резьбового соединения. Зачастую выполняется более тонкой, чем основная гайка (2/3 толщины) и без изменения прочих параметров гайки. При затяжке соединения сначала затягивается контргайка моментом, равным номинальному или чуть ниже номинального, затем накручивается и подтягивается основная гайка (первая при этом удерживается ключом) моментом порядка 1/3-2/3 от номинального. Увеличивающееся при затягивании второй гайки давление между элементами соединения предотвращает развинчивание соединения. Википедия].

Предуборочную регулировку высоты срезания стеблей технической конопли жаткой-косилкой проводят следующим образом:

1) жатку-косилку посредством гидросистемы многофункционального агрегата переводят в транспортное положение;

2) ослабляют контргайки 56 на каждом конце каждой стороны П-образной рамки 47;

3) устанавливают регулировочную пластину 50, обеспечивающую заданную высоту стерни;

4) затягивают контргайки 56 на каждом конце каждой стороны П-образной рамки 47;

5) посредством гидросистемы многофункционального агрегата жатку-косилку переводят в рабочее положение;

6) осуществляют проверочный прокос жаткой-косилкой с последующим измерением высоты стерни; в случае необходимости выполняют дополнительную регулировку.

Опорные копирующие колеса 21 с копирующе-предохранительным механизмом позволяют эффективно эксплуатировать многофункциональное устройство даже в условиях высокой вариативности элементов микро- и макрорельефа убираемых участков. Конструкция копирующе-предохранительного механизма, включающего рессору 52, снижает риск деформации жатки-косилки при прохождении участков, характеризующихся закамененностью, закочкаренностью и наличием кротовин и позволяет надежно выполнять операцию срезания стеблей с удаленными верхушечными частями на высоте 10 см от почвы.

Многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту используют для осуществления способа уборки технической конопли на семена и тресту, включающего следующие операции:

- срезание семенных метелок в фазу полной спелости семян 75% растений конопли;

- провяливание семенных метелок до влажности 18% путем продувания их подогретым до 55°С воздухом со скоростью 8 м/с;

- обмолот семенных метелок;

- сепарирование семенного вороха на фракции: семена и верхушечные части стеблей, с загрузкой каждой фракции в раздельные бункеры - бункер 1 и бункер 2;

- выгрузку семян и верхушечных частей стеблей семенных метелок в транспортные средства 1 и 2 соответственно;

- срезание стеблей с удаленными верхушечными частями на высоте 10 см от почвы сразу после срезания семенных метелок;

- подпрессовывание стеблей технической конопли с образованием растительного мата;

- плющение стеблей технической конопли;

- обработку расплющенных стеблей технической конопли биодеструктором Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б путем мелкодисперного опрыскивания, рабочий раствор которого для обработки 1 га поверхности стеблевой массы готовят следующим образом:

- приготовление маточного раствора карбамида марки Б путем растворения 2 кг гранул карбамида марки Б в воде в соотношении карбамид марки Б:вода 1:1,5;

- приготовление рабочего раствора путем внесения в емкость 2 л микробиологического биодеструктора Биокомпозит-Деструкт, маточного раствора карбамида марки Б и воды до получения 200 л рабочего раствора;

- расстил обработанных биодеструктором Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б расплющенных стеблей в валок для вылежки на тресту.

Многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту работает следующим образом.

При движении многофункционального агрегата от энергетического средства 1 по полю семенная жатка погружается в растительную массу, вследствие чего делители 2 и мотовило 3 направляют семенные метелки к режущему аппарату 4, который перерезает стебли ниже семенных метелок. Регулировку высоты реза семенной жатки осуществляют посредством гидроцилиндров, функционирующих от гидросистемы энергетического средства. Семенные метелки подхватываются и перемещаются шнеком 5 к загрузному транспортеру 7, которым они загружаются в накопительный бункер 30 устройства для провяливания семенных метелок 8. Семенные метелки, постепенно падая на весовой накопительно-выгрузной транспортер 31, заполняют накопительный бункер 30. При достижении установленной заранее массы наполнения накопительного бункера 30 семенными метелками весовой накопительно-выгрузной транспортер 31 передает информацию на блок управления 43, установленный в кабине оператора многофункционального агрегата, который останавливает многофункциональный агрегат и включает режим провяливания семенных метелок. Электродвигателем 36 запускают вентилятор 35 и включают электрокалорифер 34. Теплый воздух, проходя по перфорированной полой трубе 32, нагнетается в накопительный бункер 30, обеспечивая провяливание семенных метелок до влажности 18%, после чего шток 39 электроцилиндра 38 поднимает заслонку 40, открывая выгрузное окно 42. Одновременно с открыванием выгрузного окна 42 включается весовой накопительно-выгрузной транспортер 31, перемещающий семенные метелки к молотильно-сепарирующему устройству. После полного опорожнения накопительного бункера 30, о чем свидетельствует информация, предаваемая на блок управления 43 от весового накопительно-выгрузного транспортера 31, шток 39 электроцилиндра 38 опускает заслонку 40, закрывая выгрузное окно 42. Далее провяленные до 18% семенные метелки поступают к молотильно-сепарирующему устройству, где обмолачиваются молотильным барабаном 9 с подбарабаньем 10. Обмолоченные семенные метелки, благодаря отбойному битеру 11, поступают на соломотряс 12 с сепарирующим блоком 13, на которых происходит окончательное дообмолачивание оставшихся семян, при этом выделенные при обмолачивании из семенных метелок семена перемещаются в бункер для сбора семян 14, а верхушечные обмолоченные части стеблей семенных метелок, проходя по поверхности подбарабанья 10 и соломотряса 12, поступают в бункер для сбора верхушечных частей стеблей 15.

Сразу после срезания семенных метелок семенной жаткой стебли технической конопли с удаленными семенными метелками, находящиеся на корню, сгруживаются и направляются делителями 16 жатки-косилки к режущему аппарату 17, перерезающему их на высоте 10 см от почвы, выдерживаемой благодаря опорным копирующим колесам 21 с копирующе-предохранительным механизмом. Срезанные стебли подхватываются шнеком 20, который направляет их к подпресовывающим вальцам 23, формирующим растительный мат, перемещаемый к плющильным вальцам 24, после плющения которыми стебли поступают на выгрузной транспортер 25 для расстила в валок с целью получения конопляной тресты в процессе вылежки (мацерации), при этом при прохождении расплющенных стеблей по выгрузному транспортеру 25 из бака 26 при помощи насоса 27 по шлангам 28 к щелевым распылителям 29 подается раствор рабочей жидкости биодеструктора Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б, который равномерно путем мелкодисперсного опрыскивания покрывает расплющенные стебли технической конопли перед их расстилом валок.

Для эффективного осуществления уборки семян перед началом работы многофункционального агрегата определяют влажность семенных метелок посредством отбора образцов конвертным методом (пять точек: четыре по углам и одна на пересечении диагоналей в центре) с одновременным экспресс-определением влажности растительного материала при помощи портативного влагомера, например, типа Фауна- ВЛК, имеющего соответствующие калибровки. При уборке больших площадей участок разбивают на загонные полосы, исходя из сменной производительности агрегата, и влажность семенных метелок определяют перед началом работы на каждой убираемой полосе.

Информация о влажности семенных метелок необходима для корректной настройки режима их провяливания при поступлении в устройство для провяливания семенных метелок. По данным экспериментальных исследований наиболее оптимальным с точки зрения воздействия на семена режимом провяливания семенных метелок технической конопли является продувание подогретым до 55°С воздухом со скоростью 8 м/с.При этом исходная влажность семенных метелок определяет длительность провяливания. На основании выполненных экспериментальных работ была разработана таблица зависимости длительности провяливания семенных метелок технической конопли от исходной влажности при оптимальном режиме их провяливания, которой необходимо следовать при предуборочной настройке работы устройства для провяливания семенных метелок, осуществляя регулировки посредством блока управления 43.

Таким образом, многофункциональный агрегат позволяет получить высококачественные семена с отдельным выделением однотипного сырья для переработки, а также конопляную тресту для производства однотипного пеньковолокна.

Пример. Деляночные опыты проводили на опытном поле Тверской ГСХА в 2022-2023 годах на растениях технической конопли сорта Надежда.

Закладка опыта проводилась методом расщепленной делянки в рендомизированных блоках. Повторность в опытах трехкратная. Площадь учетной делянки в полевых опытах 500,0 м².

Схема опыта включала 2 варианта: контроль - уборка технической конопли сорта Надежда способом по прототипу с использованием необходимого парка машин: зернового комбайна, косилки роторной полуприцепной с бильным или плющильным адаптером после уборки семян, сгребание скошенных стеблей тресты в валок после вылежки в тресту граблями роторными, прикатывание валка тресты катком прикатывающим односекционным с рабочей шириной 1,5 - 1,8 м, подбор валков тресты рулонным пресс-подборщиком с формированием рулонов, погрузка рулонов в транспортное средство погрузчиком с рулонным захватом, транспортировка рулонов транспортировщиком-погрузчиком, разгрузка и складирование рулонов под шохами или в скирду погрузчиком специальным с рулонным захватом; экспериментальный вариант - уборка технической конопли сорта Надежда способом с использованием нового многофункционального агрегата для уборки технической конопли на семена и тресту.

Агротехника возделывания технической конопли - общепринятая; варианты отличались друг от друга только исследуемыми способами уборки. Норма высева составляла 1,2 млн. всхожих семян на 1 га.

В полевых опытах были выполнены все запланированные наблюдения и определения в соответствии с существующим методическим инструментарием (Методические указания по проведению полевых и вегетационных опытов с коноплей / ВАСХНИЛ, Отд-ние растениеводства и селекции ВНИИ лубяных культур; [Сост. Г.Р. Бедак и др.]. - Москва: ВАСХНИЛ, 1980. - 34 с.).

Из показателей качества определяли: масличность (ГОСТ 10857-64 Семена масличные. Методы определения масличности); лабораторная всхожесть (ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести); содержание волокна в стеблях (Методы технологической оценки льна и конопли. М., 1981. С. 5-67; ГОСТ 6729-60 Треста конопляная. Технические условия).

Данные по продуктивности технической конопли сорта Надежда в зависимости от способа уборки представлены в таблице 2.

Полевые опыты, проведенные в 2022 и 2023 годах, разных по климатическим условиям, подтвердили, что действительно уборка технической конопли на семена и тресту способом с использованием заявленного многофункционального агрегата позволяет получить высококачественные семена с отдельным выделением однотипного сырья для переработки, а также конопляную тресту для производства однотипного пеньковолокна, не требует обширного парка машин и оборудования. Способ уборки технической конопли на семена и тресту с использованием заявленного многофункционального агрегата является технологичным, что позволяет провести масштабирование процесса и осуществить его в промышленных условиях.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Многофункциональный агрегат содержит энергетическое средство, семенную жатку с делителями, мотовилом, режущим аппаратом и шнеком, загрузной транспортер, устройство для провяливания семенных метелок, молотильно-сепарирующее устройство с молотильным барабаном, подбарабаньем, отбойным битером, соломотрясом, сепарирующим блоком, бункер для сбора семян, бункер для сбора верхушечных частей стеблей, жатку-косилку с делителями, опорными копирующими колесами, установленными на раме жатки-косилки с возможностью копирования рельефа поля и изменения высоты расположения режущего аппарата жатки-косилки относительно поверхности почвы, позволяющими регулировать высоту резания стеблей, шнеком, подпрессовывающие вальцы, плющильные вальцы, выгрузной транспортер. Агрегат содержит также оборудование для обработки стеблей биодеструктором, включающее бак, насос, шланги и щелевые распылители. Изобретение касается также способа уборки технической конопли на семена и тресту, согласно которому осуществляют срезание семенных метелок в фазу полного созревания семян 75% растений, провяливание семенных метелок до влажности 18% путем продувания их подогретым до 55°С воздухом со скоростью 8 м/с, обмолот семенных метелок, сепарирование семенного вороха на фракции: семена и верхушечные части стеблей, с загрузкой каждой фракции в отдельный бункер, скашивание стеблей на высоте 10 см от почвы после срезания семенных метелок, подпрессовывание, плющение стеблей. Проводят также обработку путем мелкодисперсного опрыскивания проплющенных стеблей биодеструктором Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б и расстил в валок обработанных стеблей для вылежки в тресту. Технический результат заключается в получении высококачественных семян конопли и конопляной тресты для производства однотипного волокна. При этом обеспечивается минимизация потерь семян, повышение эффективности вылежки конопляной тресты, возможность выполнить весь уборочный цикл в течение осеннего периода. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 ил.

1. Многофункциональный агрегат для уборки технической конопли на семена и тресту, содержащий энергетическое средство, семенную жатку, молотильно-сепарирующее устройство, бункер для семян с выгрузным шнеком, жатку-косилку ротационного типа, расположенную за семенной жаткой и под ней, при этом жатка-косилка снабжена опорными копирующими колесами с возможностью регулировки высоты среза, отличающийся тем, что семенная жатка включает мотовило, режущий аппарат и шнек, связанный посредством загрузного транспортера с установленным в технологической линии перед молотильно-сепарирующим устройством устройством для провяливания семенных метелок, содержащим накопительный бункер в виде короба, в нижнем основании которого установлен весовой накопительно-выгрузной транспортер, над которым по горизонтальной оси симметрии накопительного бункера установлена перфорированная полая труба, одним концом сообщающаяся с последовательно установленными с внешней стороны стенки бункера калорифером, вентилятором и электродвигателем, при этом другой конец полой перфорированной трубы жестко закреплен на противоположной боковой стенке бункера, в нижней части которой выполнено выгрузное окно с заслонкой, установленной с внешней ее стороны с возможностью перемещения в направляющих, выполненных по краям боковой стенки бункера, при этом в верхней части боковой стенки жестко закреплен электроцилиндр, шток которого жестко закреплен на заслонке, при этом электроцилиндр, электродвигатель и весовой накопительно-выгрузной транспортер посредством электрических проводов соединены с блоком управления, расположенным в кабине оператора многофункционального агрегата, кроме того, молотильно-сепарирующее устройство дополнительно снабжено выгрузным транспортером, установленным за соломотрясом, и бункером для обмолоченных верхушечных частей стеблей с выгрузным шнеком, за жаткой-косилкой на раме многофункционального агрегата последовательно установлены подпрессовывающие вальцы, плющильные вальцы и выгрузной транспортер, над которым установлено оборудование для обработки стеблей биодеструктором с возможностью мелкодисперсного его распыления, а опорные копирующие колеса снабжены копирующе-предохранительным механизмом, установленным на вертикальных сторонах трубы квадратного сечения, охватывающей ось опорных копирующих колес и установленной на держателях, жестко закрепленных посредством сварки на оси на одинаковом расстоянии от ее поперечной оси симметрии, при этом копирующе-предохранительный механизм состоит из двух одинаковых П-образных рамок, установленных симметрично на вертикальных стенках трубы, на которых перпендикулярно сторонам каждой П-образной рамки установлены нижний и верхний опорные вкладыши, регулировочная пластина, прижимная пластина, при этом регулировочная пластина установлена на трубе и поджата сверху верхним опорным вкладышем, на который опирается и поджата сверху прижимной пластиной рессора с хвостовиками, установленными жестко в рессорных упорах рамы жатки-косилки, при этом нижний опорный вкладыш жестко установлен под трубой.

2. Многофункциональный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что хвостовики рессоры установлены в рессорных упорах рамы жатки-косилки посредством болтов крепления.

3. Многофункциональный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что нижний опорный вкладыш установлен под трубой квадратного сечения путем навинчивания на каждый конец каждой стороны П-образной рамки, выполненный с резьбой, контргайки.

4. Многофункциональный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что оборудование для обработки стеблей биодеструктором включает установленный на раме многофункционального агрегата бак, сообщающийся посредством шлангов с распылителями щелевого типа.

5. Многофункциональный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что режущий аппарат жатки-косилки выполнен из восьми вращающихся на осях в противоположном направлении барабанов, состоящих из режущего нижнего и транспортирующего верхнего дисков, при этом сегменты режущего нижнего диска снабжены зазубренной односторонней режущей кромкой.

6. Способ уборки технической конопли на семена и тресту, характеризующийся тем, что используют устройство по любому из пп. 1-5, осуществляют срезание семенных метелок в фазу полного созревания семян 75% растений конопли, провяливание их до влажности 18% путем продувания подогретым до 55°С воздухом со скоростью 8 м/с, обмолот семенных метелок, сепарирование полученного семенного вороха на фракции: семена и верхушечные части стеблей с загрузкой каждой фракции в отдельный бункер, скашивание стеблей на высоте 10 см от почвы после срезания семенных метелок с последующими их подпрессовыванием, плющением, обработкой расплющенных стеблей конопли путем мелкодисперного опрыскивания биодеструктором Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б, рабочий раствор которого для обработки 1 га поверхности стеблевой массы включает 2 л микробиологического биодеструктора Биокомпозит-Деструкт, маточный раствор карбамида марки Б, полученный путем растворения 2 кг гранул карбамида марки Б в воде в соотношении карбамид марки Б:вода 1:1,5, и воду - до 200 л, и расстилом обработанных биодеструктором Биокомпозит-Деструкт с добавлением маточного раствора карбамида марки Б расплющенных стеблей в валок для вылежки их в тресту.