Пресс-подборщики. Часть 3. Рулонные пресс-подборщики

12 апреля 202412 апр 2024

121

15 мин

Оглавление

История появления рулонных пресс-подборщиков
Особенности перевода "baller" и "hay press"
Машина для поленьев

Третья статья цикла расскажет о появлении и развитии рулонных пресс-подборщиков. Во второй части мы рассказали о первых самообвзязывающих прессах.

История появления рулонных пресс-подборщиков

Следующий этап развития пресс-подборщиков связан с появлением рулонных пресс-подборщиков. История создания рулонных прессов началась с мобильной машины для производства соломенных поленьев для печей Люббена.

Особенности перевода "baller" и "hay press"

Для начала, следует уточнить особенности перевода. В английском языке слово "Baler" переводится на русский как "паковальный пресс" (в тюк, пакет, брикет, рулон и т.п.). Применительно к сельскому хозяйству, это пресс-подборщик. Но это не совсем корректно. "Baler" – это пресс для сена, формирующий круглые или прямоугольные тюки сена. Он может быть и ручным. Естественно, в ручном прессе никакого подборщика быть не может. Тем не менее, слово "baler", в основном, стали использовать для обозначения механизированных самообвязывающих пресс-подборщиков, первые из которых не обладали, собственно, механизмом подбора. Изначально все прессы для сена обозначались как "Hay press" (дословно – сенной пресс), и именно так они упоминались в первых патентах. Про любой "Baler" также можно сказать, что он и "Hay press". Для всех сенных прессов также может использоваться "Baler" (мы же получаем тюк). На русском процесс изготовления рулона мы называем "прессованием", а американцы его называют "упаковыванием" или "брекетированием" ("bailing"). Так что, увидев в тексте слово "пресс-подборщик", использующееся для обозначения машины без аппарата подбора, не удивляйтесь, просто в оригинальном тексте использовалось слово "Baler".

Машина для поленьев

Изобретение рулонного пресс-подборщика приписывают Хью Люббену и его сыновьям Мельхиору и Уммо из Саттона. Работа над изобретением, возможно, началась еще в 1892 году, а патент был выдан в 1903 или 1905 году.

Идея создания рулонного пресса была описана Уильямом Уоттсом, который приехал в Округ Накколс (Небраско) в 1874 году и сообщил, что в суровые зимы часто не хватало топлива. Он сказал: "Щепа из Баффало закончилась, угля не было, а в наших прериях не было дров. Мы начали использовать солому в качестве источника топлива, грубо скручивая ее в виде веревки, которую затем можно было скрутить в шар и сжечь в печи." Люббен перенял и механизировал этот процесс, создав устройство, которое крепится к задней части молотилки и формирует солому в круглые тюки.

Однако первое устройство не имело успеха, поскольку, с точки зрения современных инженеров, у него была низкая надежность - оно постоянно выходило из строя. Первоначально сено требовалось подвозить к прессу, но обвязка пеньковым шпагатом была автоматической. Принцип формирования рулона заключался в свертывании поступающей массы в петле из движущихся плоских бесконечных ремней. Машина создавала обмотанные рулоны небольших размеров.

Первый рулонный пресс-подборщик

Затем машину применили для формирования рулонов сена. Более поздняя, улучшенная модель представляла собой самоходный агрегат с буксируемым погрузчиком сена, подающим его в пресс. Машина с собственным двигателем работала на заготовке сена и люцерны с производительностью от четырех до семи тонн в час. Младший из сыновей, Уммо, запатентовал ее как пресс-подборщик в 1910 году.

Люббены прибыли в Саттон примерно в 1890 году. Мельхиор работал банкиром в Первом национальном банке Саттона. К 1900 году он был президентом банка и входил в городскую элиту, привлекая упоминания в местных газетах за общественную деятельность, а также за свои деловые начинания. Уммо Люббен, по-видимому, вложил большую часть изобретательского гения в пресс-подборщик, в то время как Мелхиор руководил финансовым подразделением предприятия.

Из-за махинаций с привлечением финансовых средств банка для разработки и продвижения пресса, Мельхиор получил 10-летний срок тюремного заключения, а банк был закрыт. Скандал не затронул Уммо, и он продолжил работу над пресс-подборщиком. Он перенес бизнес сначала в Линкольн в 1910 году, а затем в Омаху в 1920 году.

В 1910 году для устранения необходимости в погрузчике сена был разработан пресс-подборщик с приводом от ВОМ трактора. Полученное изделие стало компактнее и мобильнее.

Продажа патента на пресс-подборщик Allis-Chalmers

Компания производила от двух до шестнадцати машин в год с 1920 по 1940 год. В 1940 году Уммо продал патент на пресс-подборщик компании Allis-Chalmers. Инженеры Allis-Chalmers немедленно приступили к модификации и созданию пресс-подборщика на основе модели Люббена. Согласно книге Нормы Суинфорд "Сельскохозяйственное оборудование Allis-Chalmers: 1914-1985", в начале 1940-х годов было построено и испытано несколько опытных образцов. Самый ранний патент, выданный Allis-Chalmers на собственный пресс-подборщик, был выдан в декабре 1945 года. Судя по изображениям в заявке на патент, этот патент относится к шасси и системе подачи в камеру для скручивания рулонов. Патент, выданный Allis-Chalmers в 1946 году, иллюстрирует и описывает камеру формирования рулонов и механизм обвязки. После проведения испытаний и доводки машины инженерным отделом компании был выдан еще один патент в 1949 году.

“Rotart Baler” Patent No. 2.468.641, 1949 (United States Patent and Trademark Office)

Судя по всему, он относился к выпущенному на рынок в этом же году первой коммерческой версии пресс-подборщика под названием Rotor Baler. В Rotor Baler подбор сена осуществлялся при помощи цепочно-планчатого транспортера. В отличие от машины Люббена, прессовальная камера была образована двумя рядами широких плоских ремней. По шесть ремней в каждом ряду (нижний и верхний ряды). Подаваемая транспортером травяная масса сначала захватывалась и обжималась двумя вальцами, затем попадала в прессовальную камеру. Когда слой сена достигал двух замыкающих роликов, ролик нижнего ряда ремней затормаживался, что приводило к их прогибу. Когда прогиб ремней достигал критической величины, слой сена подхватывался встречным движением верхних ремней, что приводило к началу скручивания (формирования) рулона. По окончании формирования рулона начиналась его обвязка. На это время требовалось остановить движение трактора. Готовые рулоны выпадали на поле. Пресс мог производить тюки диаметром от 14 до 22 дюймов (35-56 см) и, в зависимости от размера, весом от 40 до 100 фунтов (18-45 кг). Для получения ровного круглого тюка во всю ширину требовался двойной валок.

Следующая модель, Rotor Baler 10, дополнилась верхним обходным транспортером, по которому травяная масса перенаправлялась на время работы обвязывающего аппарата вместо прессовальной камеры, на начало нижнего приемного транспортера. Это исключило необходимость остановки трактора. Время обвязки сократилось до 3 секунд. Однако применение обходного транспортера оказалось не лучшим техническим решением. Было изготовлено около 1500 пресс-подборщиков № 10, и большинство из них в конечном итоге были переделаны в стандартные.

No. 10 Roto-Baler at 2008 Orange Spectacular

Принцип использования плоских лент для формирования рулонов сена стал основным для рулонов весом 1000 фунтов (453 кг) и больше.

Уммо продолжал работать над пресс-подборщиком до своей смерти в 1953 году. К моменту остановки производства в середине 1960-х годов Allis продала по разным данным от 75 до 79 тысяч подборщиков. До 1970-х годов Allis-Chalmers была единственной компанией, массово выпускающей рулонные пресс-подборщики.

Изобретение круглого пресс-подборщика Уммо Ф. Люббеном из Саттона определено Американским обществом инженеров сельского хозяйства и биологии как одна из 50 исторических инженерных достопримечательностей.

Рулонные пресс-подборщики больших размеров

Для дальнейшего увеличения диаметра и массы рулонов уже требовалось существенное изменение конструкции пресс-подборщика. Одна из первых попыток создать большой пресс-подборщик была предпринята в университете штата Айова профессором инженером Уэсли Бучелли и аспирантом Вирджилом Хавердинком (в качестве исключительно экспериментального образца).

Бучелли знал, насколько важна работа в сельском хозяйстве, так как сам вырос, работая на ферме своей семьи в юго-центральной части Канзаса. Его отец умер в 1931 году, оставив 11-летнего Бучелли и шестерых братьев и сестер управлять семейной фермой и продолжать учиться в школе. В 15 лет он уже руководил группой из четырех человек, занимающейся молотильной работой. Бучелли не только поддерживал работоспособность семейной фермы, но и получил докторскую степень в области сельскохозяйственной инженерии, став профессором в Университете штата Айова. К концу своей жизни он получил 23 патента, включая патент на большой круглый пресс-подборщик, который, как говорится в его некрологе, "изменил сельский ландшафт мира".

История большого пресс-подборщика началась в 1965 году, когда аспирант Университета штата Айова Вирджил Хавердинк обратился к Уэсли Ф. Бучелли в поисках темы для своей магистрской диссертации. В течение следующего года Бучелли и Хавердинк разработали новую конструкцию большого рулонного пресс-подборщика, собрали его и протестировали в 1966 году, после чего назвали его большим круглым пресс-подборщиком Buchele-Haverdink. Большие круглые тюки имели диаметр около 1,5 метра и длину около 2 метров, а после сушки весили около 270 кг.

В то же время в Австралии уже несколько фермерских хозяйств использовали пресс-подборщики фирмы Econ Fodder оригинальной конструкции. Пресс-подборщик приводился в действие от ВОМ трактора, и не поднимал валок сена с поля, а формировал рулон непосредственно на поверхности земли. Это происходило благодаря сгребающему аппарату, основным элементом которого был бесконечный цепочно-планчатый транспортер с пружинными зубьями. Транспортер, натянутый между тремя звездочками, образовывал треугольник с основанием, близко расположенным к земле для контакта с сеном и скручивания его в тюк цилиндрической формы. По мере формирования рулона, транспортер приобретал вогнутую форму в соответствии с увеличивающимся размером рулона в основании треугольника. Как только тюк достигал необходимого размера, задняя часть машины с транспортером приподнималась, и рулон оставался на поле. Остановка машины для извлечения тюка не требовалась. Обвязка рулона не осуществлялась. Конструкция пресса позволяла производить рулоны весом до 135 кг.

Патент US3110145A Nov. 12, 1963 P. J. AVERY 3,110,145

В сентябре 1969 года компания Hawkbilt из Винтона, Айова, связалась с доктором Бучелли по поводу его конструкции, изготовила большой рулонный пресс-подборщик, подбирающий сено, уложенное в валок, и начала производство больших круглых пресс-подборщиков в 1970 году. Пресс-подборщик Hawk Bilt 480 Roll Baler работал по схожему принципу (рулон формировался на земле) и позволял изготавливать в том числе и обвязанные рулоны. Тюки получались довольно рыхлыми. В модели Hawk Bilt 580 Roll Baler вязальный аппарат уже был встроен. Hawk Bilt была первой коммерческой компанией, начавшей производить большие пресс-подборщики в США.

Оригинальная рекламная брошюра и описание рулонного пресс-подборщика Hawk Bilt 480. The Hawk-Bilt 480 Roll Baler: Simple as a rake... tough has a hedge post

В 1972 году Гэри Вермеер из Пеллы, штат Айова, спроектировал и изготовил рулонный пресс-подборщик дизайна пресс-подборщика Allis-Chalmers - модель 706, а вскорости, 605 Vermeer. К лету 1971 года пресс-подборщик демонстрировался по всей Айове, и Вермеер получил более 300 заказов на поставку. В 1973 году планировалось произвести 2000 машин, однако было произведено около 3500. Рулоны были диаметром 1,8 метра и шириной 1,5 метра. В конструкции Vermeer камера прессования ограничивалась рядом ремней, перекинутых через вальцы. Ремни образовывали петлю, куда подавалось сено, где и происходило оборачивание рулона. С ростом размера тюка, размер петли увеличивался благодаря подвижному вальцу, связанному с системой натяжения.

Подобное решение определило развитие многих последующих современных пресс-подборщиков. А сами пресс-подборщики получили название "пресс-подборщики с камерой переменного объема". В период с 1974 по 1979 годы компанией Вермеер было изготовлено 13 160 пресс-подборщиков модели 605С.

В 1976 году компания CLAAS создала свой первый вальцовый пресс-подборщик. В новом круглопрессовом пресс-подборщике ROLLANT компания CLAAS представила концепцию камеры для тюков, окруженной не лентами, как раньше, а стальными роликами - вальцами. Особенностью тюков, сформированных в пресс-подборщиках с константной камерой, является разная плотность прессования в сердцевине и краях тюка. Центр рулона оказывается рыхлым, а периферия - сильно уплотненной. Такие рулоны менее подвержены воздействию осадков, и прессование можно осуществлять с использованием более влажного сена (с возможностью последующей досушки) по сравнению с прессами с камерой прессования переменного объема. Из недостатков можно отметить существенно меньшую плотность прессования, худшую сохранность формы рулона при транспортировке и перевалке, а также большие потери питательных веществ. В течение следующих нескольких лет эта роликовая система стала доминирующей конструкцией пресс-подборщиков с камерой постоянного объема и сделала ROLLANT лидером рынка в Западной Европе. Первой моделью в ассортименте был ROLLANT 85 с диаметром рулона 1,80 м и шириной рулона 1,50 м.

Они формировали 400-килограммовые тюки соломы, что эквивалентно примерно 20 небольшим тюкам высокой плотности. Круглые тюки можно было загружать фронтальным погрузчиком. Затем появились ROLLANT 34, 44 и 62 с диаметром камеры для тюков 0,9 м, 1,20 м и 1,60 м соответственно и шириной рулона 1,20 м.

В 1977 году компания KRONE представила свой первый рулонный пресс-подборщик KR 180. У конструктора Вильгельма Алера возникла идея перенять принцип донного скребкового транспортера, используемого в разбрасывателе навоза Optimat, для прессовальной камеры. В пресс-подборщике с камерой постоянного объема в качестве прессующего механизма использовался бесконечный цепочно-скалочный транспортер, вместо вальцов, как в пресс-подборщиках ROLLANT от компании CLAAS.

Технологическая схема работы пресс-подборщика с постоянным объемом камеры прессования: а — цепочно-скалочный прессующий механизм; б — вальцевый прессующий механизм;

Еще одно новшество в разработке пресс-подборщиков появилось в 1983 году, когда CLAAS представила систему упаковки в сетку ROLLATEX. Концепция упаковки тюков в сетку с креплением типа "крюк-петля" была совершенно новой идеей и установила новый стандарт в конструкции пресс-подборщиков. Ранее уплотненный тюк приходилось обматывать шпагатом до 20 раз. Запатентованная система обмотки сетки требовала всего двух обмоток, что значительно сокращало время обмотки по сравнению с обычным процессом обвязки шпагатом и, следовательно, повышало производительность до 50 процентов. Круглые тюки, обернутые сеткой ROLLATEX, также были надежно закреплены, что обеспечивало отличную устойчивость при хранении. Сетка также обеспечивает начальный слой защиты от непогоды и, при необходимости, легко снимается.

В 1985 году компания CLAAS представила первый в мире безостановочный пресс-подборщик круглого сечения ROLLANT RAPID 56. Новая машина подбирает урожай, формирует его в точно сформованные круглые тюки, заворачивает их в сетку и укладывает на землю без необходимости замедления или остановки машины, поскольку процесс полностью автоматизирован. Круглые тюки, надежно завернутые в сетку, просто выкатываются из камеры прессования, водителю не нужно останавливаться. Это позволило увеличить производительность, снизить зависимость от погодных условий, максимально использовать мощность машины, снизить нагрузку на трактор и уменьшить нагрузку на водителя. Однако из-за высоких производственных затрат, особенно на дорогостоящие электронные компоненты, ROLLANT RAPID оставался в производстве недолго. Он был особенно популярен среди профессиональных пользователей в США. В конечном итоге, в высокопроизводительном сегменте он был заменён новым пресс-подборщиком QUADRANT large square.

Заключение

О тюковых пресс-подборщиках производимых в СССР и изобретении и развитии рулонных пресс-подборщиков и их современной конструкции вы сможете в следующих статьях цикла.

Предыдущая статья цикла: Часть 2. Рождение самообвязывающего пресс-подборщика