Актуальность избранной темы исследования состоит в возможности для хозяйств, культивирующих зерновые культуры, выбирать комбайны, обеспечивающие минимальную себестоимость работ с учётом эксплуатационных затрат и потерь урожая. Это также позволит снизить простои и увеличить выработку за счёт учёта технического состояния и сезонной нагрузки комбайнов. Необходимо отметить, что на эффективную эксплуатацию комбайнов влияют урожайность, влажность зерна и соломы, а также их засоренность, влажность и твёрдость почвы. Решению отдельных аспектов этих важных народно-хозяйственных задач уделено внимание в работах [1-9].

Целью работы является обоснование эксплуатационно-технологических параметров зерноуборочных комбайнов и их влияние на уборку различных зерновых культур.

Рассмотрим решение заявленной темы исследования на примере типичного сельскохозяйственного Тепло-Огарёвского района Тульской области. Для Тепло-Огарёвского района характерно тёплое лето и умеренно холодная зима с достаточным количеством осадков. Среднегодовая температура воздуха составляет 3,4 — 4°С. Продолжительность теплого периода года в среднем 210–218 дней. Продолжительность безморозного периода составляет в среднем 142–147 дней, что вполне нормально для развития сельскохозяйственных растений. Среднегодовое количество осадков 525–630 мм. Высота устойчивого снегового покрова 20–25 см.

Сельскохозяйственные чернозёмные почвы занимают до 95% территории Тёпло-Огарёвского района. Механический состав почв — тяжёлые и среднепылеватые суглинистые. Структура гумусового горизонта мелко-комковая, иногда зернисто-комковая. Содержание гумуса в слое 0–10 см — 6,5–8,5%. Мощность гумусового горизонта 65–85 см, реакция (РН) от слабокислой до нейтральной. Площадь сельхозугодий Тепло-Огарёвского района составляет 18808 Га. При этом, озимая пшеница культивируется на 6932 Га, яровая пшеница занимает 2405 Га, а посевные площади под яровой ячмень составляют 4370 Га.

В связи с затруднённостью проведений натурных исследований в настоящее время используем в работе модельные исследования. В качестве основного критерия оптимизации работы зерноуборочного комбайна можно выделить минимизацию затрат на уборочную компанию при обеспечении сбора максимального урожая. Этого можно добиться за счёт обоснованного выбора модели комбайна, оценки его производительности, оптимизации параметров работы, анализа потерь зерна и оценки энергозатрат, а также моделирования необходимой диагностики и профилактического обслуживания зерноуборочных комбайнов.

Уборочные работы – ответственный период в сельском хозяйстве, так как от скорости выполнения операций зависит то, сколько зерна сможет убрать агропредприятие в срок. Уборку зерновых культур приходится проводить в сложных погодных условиях при нехватке уборочной техники и механизаторов, поэтому применение математической модели с использованием современных методов оптимизации производственных процессов с позиций ресурсосбережения и высокой производительности достаточно актуально.

Для проведения модельных исследований выбраны следующие исходные данные: культивируемая культура — озимая пшеница, посаженная на 2500 гектарах со средней длинной гона 600 метров и средней площадью полей в 125 гектар и урожайностью культуры в 5 тонн на гектар (По данным Тепло-Огаревского СМИ «Наша жизнь» урожайность по району в 2023 году составляет 52,6 центнера с гектара). Расстояние транспортировки составляет 7 километров, послеуборочной обработки не производится.

Для того, чтобы добиться высокой производительности и ресурсосбережения эксплуатируемых комбайнов их пропускная способность при нормальных условиях работы должна находиться в первой половине каждого диапазона, представленного на рис. 1.  При этом затраты на уборку будут стремиться к необходимым и достаточным. Для сложных условий уборки целесообразно выбирать комбайны из второй половины диапазона. При этом, однако, затраты на уборку возрастут.

Выбор для анализа комбайнов Российского и Белорусского производства может быть объяснён большей приспособленностью этих машин к эксплуатации и обслуживанию в условиях российского сельского хозяйства.

Значения пропускной способности, представленные на рисунке 2, для различных моделей зерноуборочных комбайнов определены для прямостоящей пшеницы при влажности зерна 15-18%, длине срезанных стеблей 70-90 см.

Рис. 1. Диапазоны необходимой пропускной способности кг/с комбайна в зависимости от урожая т/га

Рис. 2. Диапазон пропускной способности и ширина жатки комбайнов

Диаграммы, представленные на рисунках 2 и 3 позволяют, проанализировав показатели машин осуществить наиболее обоснованный выбор подходящего для условий Тёпло-Огарёвского района Тульской области зерноуборочного комбайна.

На следующем этапе моделирования определяют необходимую ширину жатки с учётом следующих факторов: коэффициент использования пропускной способности комбайна, рабочая скорость комбайна и урожайность зерна, а также отношение массы незерновой части урожая к зерновой.

Далее проверяют соответствие необходимой производительности выбранного комбайна его паспортным данным, принимая во внимание урожайность, пропускную способность выбранного комбайна, коэффициент использования времени смены и поправочный коэффициент, учитывающий отклонение условий уборки от нормальных.

Рис. 3. Основные удельные показатели, характеризующие конструктивные особенности зерноуборочного комбайна

Представленные материалы могут быть использованы для обоснованного выбора зерноуборочных комбайнов для условий Тепло-Огарёвского района.