Техника 15 Мая 2020

Пластик вместо стали - как сэкономить топливо для сельхозтехники?

Пластик вместо стали - как сэкономить топливо для сельхозтехники?

Текст: К. В. Першин, инженер

В себестоимости сельхозпродукции затраты на горючее могут доходить до 40% от общего объема, что является серьезной статьей расходов как для мелких, так и для крупных хозяйств. По этой причине вопрос экономии топлива всегда остается актуальным, причем его важность растет вместе с ценами на ГСМ.

Сегодня существуют различные способы снижения издержек на горючее. Среди них можно выделить несколько основных — правильные подбор и настройка тракторов и других сельхозмашин, аграрного оборудования и режимов его работы, а также применение новых материалов, уменьшающих расход топлива за счет отличных от стали физических свойств и параметров.

НЕОБЫЧНОЕ РЕШЕНИЕ

История развития технологий в сельском хозяйстве всегда представляет собой движение к большей продуктивности и эффективности. Так, первые земледельцы рыхлили почву обычными мотыгами, потом появилась деревянная соха, а затем дерево было заменено бронзой, на смену которой спустя определенное время пришло железо. Всегда каждый следующий инструмент или агрегат обладал лучшими качествами и свойствами по сравнению с предыдущим орудием. Сегодня же на помощь стали, из которой изготавливаются рабочие органы многих аграрных машин, приходят сложные композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена хорошей плотности, или СВМПЭ (UHMW PE).

На первый взгляд, идея использования такого материала при разработке сельхозтехники кажется невероятной, ведь опыт подсказывает: пластик является менее прочным материалом, чем сталь, поэтому работать с его помощью с почвой невозможно. Однако наука и технологии не стоят на одном месте, и сегодня для применения в различных сферах, в том числе в сельском хозяйстве, были созданы пластики и их композиты, по своим свойствам и некоторым характеристикам в разы превосходящие традиционные металлы. Многих уже не удивляет использование подобных материалов в авиации, автомобилях и на судах, поэтому в скором времени перестанет казаться диковинкой их применение в сельхозмашиностроении.

ЛЕГКАЯ ВСПАШКА

Проведенные полевые опыты позволили установить одно из главных отличий СВМПЭ от стали — практически нулевую адгезию, за счет чего к композиту на основе данного пластика почти не прилипает влажный грунт. По этой причине при движении в слое почвы он испытывает гораздо меньшее сопротивление по сравнению с аналогичной деталью, изготовленной из металла. Помимо этого, абразивный износ композита при работе в земле в разы ниже, чем у стали, вследствие чего ресурс изделия из пластика оказывается существенно выше. Данными особенностями обладают все рабочие органы, взаимодействующие с землей, — отвал, полевая доска, стойка культиватора и прочее. Единственные комплектующие, которые нельзя полностью заменить изделием из нового материала, — лемех плуга и лапа культиватора.

Разработчики сельскохозяйственного оборудования в ЕС и США давно обратили вни­мание на нулевую адгезию композитов на основе СВМПЭ. Многочисленные тесты подтвердили существенное снижение тяговых усилий, необходимых, например, при вспашке с применением пластиковых отвалов, за счет чего увеличивается скорость проведения операции и сокращается расход топлива. Более того, практический опыт показал, что с композитными рабочими органами на почвообрабатывающих орудиях не только гораздо проще пахать, особенно на влажных почвах, но и не нужно делать промежуточные остановки для их очистки от налипшего грунта. Широкое применение новых материалов показали последние чемпионаты мира по вспашке. В частности, на мероприятии, проходившем в 2018 году в Германии, подобные детали использовала половина команд, причем все лучшие результаты были достигнуты именно в случае оснащения агрегатов пластиковыми отвалами.

ВНЕДРИТЬ В ПРОИЗВОДСТВО

Композиты на основе СВМПЭ уже широко применяются ведущими мировыми производителями сельскохозяйственного оборудования, в частности компаниями John Deere, Wil-Rich или Case IH. При осмотре их культиваторов на стойках над лапами можно заметить желтые или белые детали, которые и являются пластиковыми накладками. Помимо защиты стойки от истирания, их предназначение заключается в существенном снижении сопротивления набегающего потока грунта, за счет чего уменьшается расход топлива. Более того, на рынке доступны плужные отвалы, выполненные из пластика, например детали № 14 и № 34 от компании Kverneland. В Украине также существуют фирмы, выпускающие комплектующие из композитов на основе СВМПЭ и предлагающие готовые решения для сельскохозяйственных предприятий. Среди них — отвалы для основных типов плугов, применяемых в стране, в том числе перьевые разновидности, а также полевые доски, накладки на стойки культиватора и прочее. При этом с 2016 года многие хозяйства активно используют плуги с пластиковыми деталями, и их количество неуклонно растет. Нередко компании, попробовав работать на одном орудии с композитными комплектующими, модернизируют все свои почвообрабатывающие агрегаты. Сельхозпроизводители ценят пластик за экономию топлива, качество вспашки и больший ресурс отвалов, а трактористы — за скорость работы и отсутствие налипания грунта.

РЕАЛЬНЫЙ ОПЫТ

Экономия топлива при использовании композитов на основе СВМПЭ в конструкции почвообрабатывающего орудия зависит от его разновидности, проводимых операций, влажности и типа почвы, однако при правильной эксплуатации она может достигать 5–20%. При этом средние значения для пластиковых отвалов составляют 12%, для накладок на стойки культиваторов типа КГШ — до 15%, что подтверждается многочисленными испытаниями.

Уровень снижения издержек на горючее в рамках одного предприятия может быть существенным. Так, в 2018 году Таврическим государственным агротехнологическим университетом были проведены испытания плуга ПЛН-5-35 с пластиковыми отвалами и полевыми досками. Исследования показали снижение необходимого тягового усилия на 13,8% и экономию топлива 3,75 л/га по сравнению с этим же агрегатом, оснащенным аналогичными стальными рабочими органами. Также весной 2018 года одно из крупных хозяйств Николаевской области Украины приобрело 77 пластиковых накладок на стойки культиватора «Восход», потратив на них всего 330 евро. Как сообщил инженер предприятия, обычно расход топлива на данном орудии составлял 4,6–5 л/га, однако после установки деталей из композитов на основе СВМПЭ данный показатель уменьшился до 3,6 л/га. Поскольку испытываемый агрегат являлся основным культиватором в хозяйстве, им обрабатывались значительные площади. В результате, по утверждению этого же специалиста, применение пластиковых накладок позволило сэкономить до четырех тонн топлива только за сезон 2018 года, причем на накладках не было обнаружено особых следов износа, поэтому накладки смогут прослужить еще многие годы. Подобного результата позволяет добиться далеко не каждое решение по усовершенствованию аграрной машины. Таким образом, сегодня замена стали либо ее покрытие деталью из композита на основе СВМПЭ является действенным и очень эффективным способом увеличения производительности труда и экономии топлива при полевых работах. Вероятно, в России в скором времени такая практика начнет более активно распространяться.

Популярные статьи