Какой сошник выбрать?

«Аграрный сектор» №1 (63)

На рынке сегодня огромный выбор моделей посевных агрегатов — западного, российского, китайского производства… Уже появились сеялки отечественных производителей. Перед аграриями встает сложный вопрос: сеялку с каким рабочим органом выбрать?

При написании данного аналитического материала автор больше опирался на собственный практический опыт работы в агрохолдинге, где присутствуют практически все посевные комплексы с различными видами сошников. О них подробно  написано в данной статье. Литературные источники по функционалу сошников содержат во многом противоречивые выводы, которые явно не соответствуют казахстанским почвенно-климатическим условиям. Поэтому и возникла идея подробно разобраться в данной теме.

Начнем с теории. Как известно, посев — это сложная технологическая операция, заключающаяся в заделке семян на заданную глубину рабочими органами посевных агрегатов (сошниками). Семена необходимо равномерно распределить в рядке на установленную глубину на уплотненное ложе и засыпать рыхлой почвой. Сверху семени должна быть влажная почва для получения дружных всходов. При этом ее слой должен составлять минимум 1–2 см для мелкосемянных культур и 2–4 см — для остальных (больше влаги надо бобовым, которые для прорастания тратят больше воды, чем вес самих семян).

Успех посева зависит от качественного семенного ложа (осевшей почвы тонкокомковатой структуры), которое позволяет выдерживать равномерную глубину посева и добиваться высокой полевой всхожести. При этом верхний слой должен быть достаточно рыхлым (комочки 0,5–10 мм), не препятствующим доступу воздуха и тепла, а слой, расположенный ниже семян, должен сохранять капиллярное строение и обеспечивать подтягивание влаги к семени.

Неравномерная глубина заделки семян — очень негативный фактор, который ведет к следующим последствиям:

–   конкуренции между культурными растениями;

–   забиванию посевов сорняками;

–   неравномерности созревания урожая и затягиванию с его уборкой (при увеличении затрат на свал/десикацию);

–   снижению качества урожая.

В соответствии с этими агрономическими канонами модели сошников должны соответствовать следующим требованиям:

–   быть универсальными: сеять любую культуру в любых почвенных условиях;

–   выполнять очистку посевного ряда от органических остатков и иметь хорошее самоочищение;

–   не закупориваться органическими остатками и влажной почвой при экстремальных условиях работы;

–   вести укладку семян в посевной горизонт при оптимальной и постоянной глубине и качестве посева даже при больших скоростях;

–   вдавливать семена в почву, обеспечивая с ней хороший контакт, не нарушая почвенные капилляры, и прикрывать семенной материал достаточным количеством земли;

–   быстро приспосабливать давление сошника под изменяющиеся почвенные условия;

–   оснащаться защитой от камней в процессе работы или иметь невосприимчивость к ним;

–   иметь долгую службу благодаря высокой износостойкости при низких эксплуатационных затратах.

Однако достичь этих требований очень сложно из‑заразличных агроклиматических условий, типов почв, технологий возделывания, особенностей культур, схем посева и множества других факторов. Поэтому у многих сельхозмашиностроителей под одни и те же культуры и технологии в ассортименте есть несколько сеялок с различными сошниками (например, John Deere 1830, HORSCH SPRINTER 12 HD с комплектом сошников культиваторных и анкерных или Bourgault серии FMS с анкерными или дисковыми сошниками).

В традиционной классификации все сошники по принципу действия подразделяются на два основных типа: дисковые (вращательное движение) и наральниковые (поступательное движение). К первым относят одно- и двухдисковые, а также комбинированные сошники с дисками. Видов же наральниковых сошников гораздо больше: полозовидные, килевидные, трубчатые, лаповые (культиваторные), анкерные и долотообразные.

Все сошники, как наральниковые, так и дисковые, классифицируются по углу вхождения в почву: тупой, прямой и острый.

Сошники с тупым углом вхождения при прокладывании бороздок перемещают почву сверху вниз, уплотняя дно бороздок. К ним относятся:

–   дисковые (все);

–   наральниковые;

–   полозовидные;

–   килевидные.

Сошники с прямым углом раздвигают почву в стороны, поэтому требуется дополнительная заделка посевной борозды. Среди них некоторые наральниковые сошники и трубчатые.

Сошники с острым углом вхождения при прокладывании бороздок перемещают почву снизу вверх, разрыхляя дно, в отличие от сошников с тупым углом. Среди них:

–   анкерные;

–   долотообразные;

–   лаповые (культиваторные).

Различают сошники и по способу посева: для рядкового и безрядкового посева (двухстрочный, ленточный, разбросной или сплошной). Последние снабжены разбрасывателями, распределяющими семена и удобрения широкой полосой под слоем почвы.

Об устаревших моделях

Хотелось бы вначале рассказать о сошниках, которые уже не используются на современных посевных комплексах. Лет 15 назад сеялки с полозовидными сошниками еще можно было увидеть в хозяйствах, на посевах той же кукурузы и подсолнечника (например, СУПН-8).

Фото 1, 2. Сеялка СУПН‑8 и полозовидный сошник

Сейчас же встретить их нельзя ни в поле, ни в каталогах фирм-производителей. И дело даже не в повсеместном переходе на бесплужные технологии при возделывании пропашных культур, а в скорости и качестве распределения семян в рядке и полевой всхожести. Так как после выхода из семяпровода в полозовидном сошнике семена, по сути, предоставлены сами себе, на предельных для них рабочих скоростях неизбежно возникают проблемы как с качеством распределения в рядке, так и с их четкой укладкой по центру борозды. Предельная скорость для качественного распределения семян на этих сошниках 4–4,5 км/ч, что и делает их неактуальными.

Ситуация с килевидными сошниками похожа на предыдущую, с той лишь разницей, что в настоящее время никто не станет готовить почву по полной классической технологии для посева льна или других мелкосемянных культур. Поэтому место килевидных заняли анкерные и дисковые сошники. Последние вытесняют килевидные сошники даже из овощных сеялок. Подобное произошло и с ориентированными на зерновые культуры сеялками с трубчатыми сошниками (например, сеялка СЗС-9), которые использовали в районах, подверженных эрозии почв. Помимо того, что эти сошники гораздо более чувствительны к качеству предварительной обработки стерни, в некоторых случаях возникали трудности с гарантированным закрытием семян в бороздке. Иногда она закрывается лишь путем естественного осыпания боковых стенок, особенно при небольшой глубине сева, что, конечно, не обеспечивает качественные всходы.

Популярные и необходимые

Теперь о сошниках, которые актуальны в современных условиях. Прежде всего это не сдающие свои позиции наральниковые сошники.

Все сошники с острым углом атаки являются по сути культиваторными лапами с тем или иным наконечником: стрельчатым, анкерным или долотообразным. Этот угол позволяет успешно справляться даже с сухой и твердой почвой и не пасовать перед толстыми мульчированными слоями. Начнем наш обзор с лаповых сошников, которые применяют для высева семян зерновых культур по необработанной стерне в зонах, подверженных ветровой эрозии, они также применяются в пахотных технологиях. Ими одновременно можно рыхлить почву, подрезать сорняки, делать бороздки и вносить гранулированные удобрения. Эти сошники также хорошо подходят для поверхностной культивации почвы.

Они состоят из стрельчатой лапы, направляющего язычка и распределителя семян. Последний часто называют наконечником (рассекателем). Сошники без такого рассекателя семян используют при проведении сева рядковым (однострочным) способом. Сошники с рассекателем в зависимости от ширины и формы используются при посеве разбросным способом (полосным или сплошным). Ширина стрельчатой лапы в большинстве случаев равна 300 мм.

Форма лапы и ширина ее крыльев у одного и того же производителя могут быть разными. Это связано с тем, что лапа должна выполнять не только рыхление почвы и создание бороздки для семян, но и подрезку сорняков. Размер лапы связан с конструкцией сеялок, а именно с шириной междурядий.

Существуют две основные модификации лапы — стрельчатая и стелс. У стрельчатой лапы имеются крылья, при этом проблема просыпания сухого слоя на дно посевной борозды решается за счет наваренных на стойку крылышек. Лапа стелс представляет собой полный треугольник. Она плохо зарекомендовала себя ввиду большего сопротивления, плохой прорезающей способности в сложных условиях.

Фото 3. Стрельчатая лапа           Фото 4. Лапа «Стелс»

При выполнении рядкового посева в большинстве случаев для подобных сошников доступна возможность одновременного внесения удобрений в рядок посева.

Поскольку для данных сошников не предусмотрено чистиков, они работают при ограниченной влажности почвы, до 30%. Если влажность выше, рассекатели забиваются грязью, почва наматывается на каток, особенно если он кольчато-шпоровый.

При хорошем угле крошения – 5% (носок лапы ниже пятки на 5 мм) – обеспечивается качественное крошение, сохраняется влага, обеспечивается хорошее качество сева, выдерживается глубина 5–10 см, что оптимально для зерновых культур.

Для сошника нескоростного оптимальная скорость работы — 8–9 км/ч. Он подходит для прямого сева по минимальной технологии, поскольку вместе с посевом проводится культивация.

Прикатка. Поскольку данный тип сеялок исключительно рамный, то прикатывающие катки в основном являются опорными, за счет них осуществляется регулировка глубины посева. Они бывают в виде клина или кольчато-шпоровые (линейка СЗС-2,1), катки с полукруглым сечением и трапециевидные (Esse On 7550, Flexi Coil 5000, Versatile C500), с пневматическими колесами (линейка HORSCH) либо с прорезиненными роликами (Джон Дир-1830). Подробно об этом насано в статье «К вопросу о прикатывании почвы» («Аграрный сектор», №1(31), 2017 г.).

Исключение составляют сеялки с прицепными спиралевидными катками (Bourgault 8810), на которых глубина регулируется за счет тандемных колес рамы сеялки.

Основные ошибки, которые допускаются на производстве, обычно связаны с выбором прикатывающих колес и способом посева. Например, сеялки типа СЗС-2,1 зачастую укомплектованы рассекателями и оборудуются клиновидными катками. Это неправильно, поскольку при разбросном севе должна быть широкополосная прикатка кольчато-шпоровыми катками (от которых отказываются по причине плохой работы по влажной почве и из-за наматывания сорняков и льняной соломы (см. статью «К вопросу о прикатывании почвы», «Аграрный сектор», №1(31), 2017 г.). Поэтому при такой комплектации сеялок требуется проведение дополнительных операций — боронование и прикатывание после посева. В отличие от дисковых сошников лапы не позволяют добиться равномерности посева по всем требуемым параметрам.

Основные параметры износа лап как импортных, так и отечественных производителей:

–   Uн — линейный износ носка лапы, мм;

–   Uл — линейный износ лезвия лапы, мм;

–   Аmax — угол наклона обратной фаски ко дну борозды, град.;

–   Rкр — радиус притупления кромки лезвия, мм;

–   bф — ширина обратной фаски.

Например, из-за воздействия обратной фаски на дно борозды (Аmax = 20–50°) всхожесть посевов, особенно зерновых, снижается из-за чрезмерного уплотнения почвы под лапой и ухудшения доступа капиллярной влаги к семенам (рис. 1). Лезвие лапы не режет почву острой кромкой, а заминает ее из-за образования угла обратной фаски. Это, в свою очередь, может привести к потерям до 20–30% урожая. В данном случае теряется острый угол вхождения в почву. Допустимый износ Аmax = 10–20°.

Заявленные размеры износа носка лапы (Uн) — до 20–30%. Отчасти эта проблема решается упрочнением лап различными физическими методами: электроискровое легирование, нанесение износостойких материалов на режущие кромки. Благодаря созданию биметаллического слоя (с различной прочностью металла) режущей кромки обратная фаска значительно уменьшается, так как лезвия при эксплуатации остаются острыми более длительное время из-за эффекта самозатачивания.

Схема 1. Параметры износа стрельчатой лапы             Фото 5. Обратная фаска на лапе

Процесс упрочнения лапы, кроме этого, решает многие негативные проблемы, связанные с ее износом.

1. Увеличивается рабочий ресурс лапы, особенно на абразивных почвах: солонцеватых, карбонатных, легкого мехсостава, а также пересушенных.

2. В процессе работы лапа испытывает сильное лобовое сопротивление, что вызывает большой износ носка лапы. Это, в свою очередь, снижает ресурс работы всего агрегата, так как по мере износа лапы увеличиваются нагрузки на сошник (особенно на пружину) и раму сеялки.

3. По мере затупления лапы сильно ухудшается ее скольжение в почве, что приводит к ее залипанию, образованию наростов из сорняков и почвы, особенно на хвостовой части лапы.

4. По мере износа лапы во влажной почве сильно затруднен сам процесс подрезания стеблей сорняков, особенно стелющихся по поверхности (вьюнок, подмаренник). При этом площадь эффективного сопротивления хвостовика в этих условиях увеличивается до 5–10 раз. Нагрузка на тяге вырастает от 25 до 80%. А это существенный спад производительности агрегата, ухудшение качества сева (расширение борозды, ухудшение условий заделки семян).

Факторы износа лапы общеизвестны. Во-первых, это маятниковые, непрерывные по времени работы лапы, вынужденные колебания ее стойки, определяющие траекторию движения в почве (вверх-вниз, вправо-влево). Также на сеялках существует фактор неравномерности износа по рядам и месту установки лап. Неравномерность износа лап велика, что видно на рисунке 2. Можно выделить следующие зоны по интенсивности износа: по следу трактора и посевного агрегата, передний ряд, средний ряд (не по следу), наименьший износ — последний ряд (не по следу).

Неравномерность посева семян из-за маятниковых колебаний стоек возрастает. Все эти негативные факторы значительно увеличиваются с износом лап. Регулировка и смена лап при таком числе неравномерности, скорости и величине износа, при воздействии множества неконтролируемых и неустранимых факторов становится большой проблемой для обеспечения качественного сева. Отчасти можно решить проблему регулярной заменой каждой лапы индивидуально при достижении ею критических параметров износа. Причем заявленные параметры износа носка лапы до 30% не совсем корректны. Покажем на примере лапы посевного комплекса Bourgault 8810.

Фото 6. Слева – лапа по следу трактора, справа – лапа не по следу трактора

Реальные предельные параметры износа носка лапы, наиболее стираемой ее части, в зависимости от ее размеров должны быть в интервале 15–20%, чтобы обеспечить качественную заделку семян.

Выводы по культиваторной лапе

Плюсы:

• подходит для любого типа зональных почв (посев на солонцовых почвах при оптимальной влажности);

• одновременно с посевом идет обработка почвы с подрезанием сорняков, поэтому совместимо с традиционной и минимальной технологией обработки;

• современные посевные комплексы не требуют последующих операций (боронования и прикатывания), так как за катком или перед ним идут штригели;

• возможность выполнения операций разбросного и сплошного посева.

Минусы:

• плохое качество заделки семян;

• быстрый износ носка лапы;

• образование обратной фаски;

• неконтролируемые колебания стойки лапы при работе в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

• неравномерный износ лап (по рядам сеялки и по следу трактора) и, как следствие, плохой контроль глубины заделки семян и равномерности высева;

• высокие требования к выравненности полей и качеству настройки сеялки на глубину (по ширине агрегата и по контурной глубине);

• высокие эксплуатационные издержки (на абразивных почвах требуется по 3–4 комплекта лап за посевную);

• из-за большего размера лап требуется дополнительное боронование и прикатывание, особенно при высокой влажности почвы и при пересыхании почв тяжелого мехсостава для заделки посевной борозды;

• тяжелые настройки на глубину высева, поэтому ограничения по посеву мелкосемянных культур;

• плохая работа при большом количестве растительных остатков, в том числе трудно перерабатываемых (стерня подсолнечника и льна). На таких агрофонах возникает эффект загребания и сгруживания почвы и растительных остатков перед сеялкой;

• плохая работа при повышенной влажности почвы, что вызывает залипание сошников и прикатывающих органов;

• потеря влаги из-за дополнительного весеннего рыхления верхнего слоя почвы, особенно при суховеях;

• невысокая производительность из-за ограниченной скорости работы сеялки.

Полную версию статьи читайте в журнале «Аграрный сектор» №1 (63).