Суть технологии выражена в названии и заключается в отделении зерновок от стебля растения рабочими органами жатки без срезания самого стебля. Собранная таким образом хлебная масса (свободное зерно, оборванные колосья, полова и незначительное количество оборванных стеблей) поступает в комбайн на домолот, сепарацию и очистку. При этом стебли растений остаются в поле на корню, убирается преимущественно зерновая часть урожая.
История метода уходит в 1 в. н. э., во времена Римской империи, и связана с так называемой галльской жаткой, описанной древнеримским писателем Палладием. История галльской жатки подробно изложена в работах П. И. Чуксина.
Для понимания устройства современных очёсывающих жаток полезно рассмотреть эволюцию их технического орудия для очёсывания колосовых культур на корню был использован гребель – пластина с заостренными зубьями. В силу того, что гребель широко использовался для чесания пряжи, льна, расчёсывания волос, тип жатки, в которой рабочим органом был гребень, назван очёсывающим. Соответственно, способ отделения зерна от стебля основывается на очёсывании стеблей с помощью гребня.
Галльская жатка (рис. 1) представляла собой короб на колёсах, сзади которого был впряжён вол, толкающий короб вперёд. На передней стенке был закреплён гребень с заострёнными боковыми гранями зубьев. При движении короба гребень внедрялся в стеблестой, а идущий сбоку человек с т-образным толкателем в виде длинной палки с поперечиной на конце пятился назад и воздействовал на колосья, которые при соприкосновении с острыми кромками гребня обламывались и падали в короб. Целью этого процесса было отделить колоски от стебля, поэтому рассматриваемый способ уборки урожая можно назвать прообразом метода обмолота растений на корню.
В гальской жатке гребень был пассивным рабочим органом, а т-образный толкатель – активным инструментом.
В австралийской жатке Джона Ридли (рис. 2), созданной в 1843г., гребень также оставался пассивным рабочим органом, а функцию человека с толкателем выполнял расположенный над гребнем лопастный битер. Как и в случае с гальской жаткой, целью процесса является сбор колосков. Сделать это было легко, так как в Австралии сухой климат и стебли растений легко ломались от механического воздействия лопастей битера, при этом не возникало необходимости делать грани на зубьях гребня заострёнными. При воздействии лопастей битера на колосья из них вымолачивалась сравнительно большая часть зерна, чем в галльской жатке, поэтому и эту машину можно назвать орудием для обмолота растений на корню.
Изложенное показывает, что первые жатки очёсывающего типа в целом были колосоуборочными машинами, и к технологии обмолота растений на корню их можно отнести только в качестве прообразов будущих машин. Однако важная роль этих устройств в развитии зерноуборочной техники состоит в том, что это были реальные образцы, которые убирали только зерновую часть урожая, оставляя солому в поле.
Австралийская жатка, даже превратившись в комбайн, который собирал и обмолачивал колоски, отвеивал зерно, наполнял им мешки и автоматически выгружал их, оставалась простой, имела небольшие габариты, массу и позволяла убирать за световой день до 40 га. А энергетические затраты на получение одного килограмма зерна и сегодня остаются непревзойдёнными, что ещё раз подтверждает – недостатки современных традиционных технологий уборки урожая связаны со срезанием и переработкой соломы.
Колосоуборочные комбайны хорошо работали в условиях сухого климата Австралии и Южной Америки, но использование их на территориях с влажным климатом не было успешным. Влажный эластичный стебель растения, взаимодействуя с пассивным гребнем, плохо обламывался, и уборка сопровождалась большими потерями в виде пропущенных колосьев. Это обстоятельство, наряду с некоторыми другими условиями, не позволило колосоуборочным машинам с пассивным гребнем найти своё место в растениеводстве стран Северного полушария.
Законы развития технических систем устанавливают, что совершенствование устройств происходит в строго определенном направлении: от статики к динамике, от пассивного к активному. Поэтому не удивительно, что в начале 70-х гг. прошлого столетия начался новый этап в разработке жаток очёсывающего типа, способных работать при любом климате.
Первыми этим вопросом занялись ученые из научно-исследовательской лаборатории при Мелитопольском институте механизации сельского хозяйства под руководством Петра Антоновича Шабанова. Многочисленные исследования и эксперименты в области очёсывания стеблестоя на корню привели к выводу, что основной рабочий орган очёсывающей жатки (гребенка) должен быть активным, а в основу его работы должно быть положено ударное взаимодействие колоса и гребенки.
Из теоретической механики известно, что среднее значение ударной силы можно определить из соотношения:
Экспериментальным путём было определено, что для отделения зерновки от колоса необходимо усилие F=3H.
Следовательно, при взаимодействии гребёнки с зерновками они должны отделяться от колоса. В случае прочной связи зерновок с колосом, когда усилие отрыва колоса меньше, чем усилие, необходимое для отделения зерновок, будет отрываться колос.
Важным в явлении удара есть то обстоятельство, что перемещение точки взаимодействия за время удара стремится к нулю. Другими словами, если скорость гребёнки подобрана правильно, стебель при взаимодействии гребёнки с колосом не перемещается, т.е. остается в земле. Поэтому первая научная задача состояла в подборе скорости движения гребёнок. Эта скорость должна была отвечать двум противоречивым условиям. С одной стороны, она должна быть максимально Большой, чтобы стебель не вырывался из земли, с другой - как можно меньше, чтобы при ударе не повреждалась зерновка. Как выяснилось, оптимальная скорость движения гребёнок должна составлять V≈17 м/с.
На основании выбранного учеными ударного принципа действия гребёнок была создана конструкция жатки (рис. 4), основным рабочим органом которой являлся очёсывающий барабан, на котором вдоль его образующих были расположены ряды гребёнок.
После взаимодействия с гребёнками вращающегося барабана очёсанные зерна и колосья летели вперёд и вверх. При этом для зерна, летящего вверх, был установлен верхний кожух, который формировал и направлял поток в зону сбора очесанной массы, а для зерна, летящего вперед установлен битер-отражатель с гребёнками, основной функцией которого было направление этого зерна обратно в основной поток.
Сбор очёсанной массы происходил позади очёсывающего барабана в желобообразной ёмкости, в которой был расположен шнековый транспортер, необходимый для перемещения очёсанной массы в комбайн.
Чтобы исключить воздействие гребёнок битера-отражателя на стеблестой в нижней части, он был ограждён передним кожухом. При вращении барабана и битера-отражателя навстречу друг другу возникающий воздушный поток способствовал транспортированию очёсанной массы в зону шнека. Для отведения воздуха за пределы жатки заднюю часть верхнего кожуха сделали перфорированной. После добавления в устройство адаптера для соединения с комбайном агрегат стал жаткой с активными рабочими органами, способной очёсывать стеблестой в районах с влажным климатом.
Рассматривая конструктивную схему жатки очёсывающего типа с активными гребёнками, следует отметить, что она отличается от ранних колосоуборочных машин не только конструкцией, но и принципом действия, который состоит в следующем.
При поступательном движении жатки она своим передним кожухом наклоняет стеблестой, пропуская его под собой. Далее со стеблестоем взаимодействуют гребёнки очёсывающего барабана. Стебли растений проходят сквозь щели между зубьями гребёнки, освобождаясь от колосьев и зерна. При этом очёсанная масса содержит приблизительно 80% свободного зерна, т.е. происходит обмолот колосьев.
Оптимальная зона очесывания лежит в пределах ф=70 градусов, расположенных в IV квадранте очёсывающего барабана (см. рис. 4). Чтобы выдерживать этот диапазон, жатку погружают в стеблестой на глубину приблизительно 0,4м. Если колос будет очёсан ниже этой зоны, возникает вероятность выброса очёсанной массы вперед, если выше - часть очёсанной массы может быть увлечена гребёнками и сброшена на землю. В обоих случаях уборка будет сопровождаться потерями зерна.
После очёсывания хлебная масса по инерции и под воздействием воздушного потока движется вдоль внутренней поверхности верхнего кожуха в шнековую ёмкость, а оттуда транспортируется шнеком в наклонную камеру комбайна и далее домолачивается в молотильном аппарате.
Как видно из описания конструкции и работы жатки, её отличительной особенностью, в сравнении с колосоуборочными машинами, является наличие одного основного рабочего органа (активного очёсывающего барабана) вместо двух (пассивного гребня и активного лопастного битера) рабочих органов, как у австралийской жатки. Это отличие позволило сделать жатку более совершенной и дало возможность убирать хлеба с влажным стеблестоем. Поскольку при взаимодействии гребенок с колосом высвобождается до 80% свободного зерна, то такая жатка – это наиболее совершенное орудие для технологии уборки урожая методом очёсывания растений на корню без срезания стеблестоя.
Источник: "Очесывающая технология уборки урожая". Пособие по основам техники и технологии.