Почему обычная жатка здесь не работает
К моменту уборки кукуруза — это уже не трава, а настоящее дерево в миниатюре. Стебель кукурузы, в отличие от большинства других злаков, не полый: его внутренность заполнена паренхимой , и именно эта структура позволяет растению вырастать до четырёх метров в высоту.
Паренхима — это ткань из живых тонкостенных клеток, составляющих «мякоть» стебля.
Диаметр стебля у стандартных коммерческих сортов составляет от 1,9 до 2,5 сантиметра, а у крупных гибридов и того больше. При этом анатомическая структура зрелого стебля включает кору, склеренхиму, сосудистую систему и паренхиму: это послойная конструкция, которая работает как армированная трубка и пружинит под нагрузкой, вместо того чтобы аккуратно срезаться.
Склеренхима — прочная, упругая ткань, состоящая из утолщённых, одревесневающих клеток
Именно здесь и кроется проблема для оборудования. Зерновая жатка срезает стебли с помощью ножевых секций, которые совершают возвратно-поступательные движения: ножи движутся поперёк направления хода и в паре с упорами создают режущее усилие, захватывая стебли в зазор между лезвием и направляющей. Этот принцип отлично работает на тонком пшеничном стебле диаметром 5–7 мм. Стебель кукурузы толще в три-пять раз и не поддаётся лезвию: вместо того чтобы срезаться, он гнётся под ножом, уходит в сторону и застревает между деталями, а механизм клинит.
Но дело не только в толщине стебля — есть ещё вопрос высоты. При уборке малых зерновых культур растение срезается на определённой высоте, и вся масса (стебель, колос, листья) целиком подаётся в молотильную секцию комбайна. У пшеницы это небольшой метровый стебель с колосом на конце: компактно, предсказуемо, управляемо. Трёхметровый стебель кукурузы в эту логику не вписывается физически: он не укладывается в транспортёр, заламывается и набивается в узлы машины. Именно поэтому для кукурузы придумали жатку с принципиально иным подходом: она не режет стебель снизу и не затаскивает его целиком внутрь, а использует его собственный вес и жёсткость против него же.
Главный трюк кукурузной жатки
Кукурузная жатка начинает работу ещё до того, как касается стебля. Острые направляющие носы — делители — расположены между рядами и направляют стебли в захватные цепи. На кукурузной жатке захватные цепи затягивают стебли назад в жатку, вальцы-протягиватели (парные вращающиеся валы с рёбрами, которые захватывают стебель) тянут стебли вниз, а отрывные пластины выбивают початки со стеблей. Это полная противоположность зерновой жатке: здесь ничто не режется сверху — машина работает снизу вверх, используя вес и инерцию самого растения.
Ключевой элемент всей системы — узкая щель между двумя отрывными пластинами. Щель достаточно широка, чтобы стебель кукурузы мог пройти сквозь неё, но достаточно узка, чтобы початок не прошёл. Пара быстровращающихся вальцов, расположенных под пластинами, стремительно тянет стебель вниз сквозь щель, и когда початок упирается в пластины, он отрывается от стебля. Физика процесса проста: стебель идёт вниз, початок остановлен пластинами — и в какой-то момент стебель просто вырывается из него. В норме цель системы — мягко удержать стебель захватной цепью и позволить вальцам потянуть стебель прямо вниз до тех пор, пока початок не оторвётся от стебля.
Оторванные початки остаются на пластинах, а затем захватные цепи транспортируют их назад, к конвейеру, и дальше — в питатель комбайна. Початки продвигаются к центру жатки, откуда попадают в питатель — серию широких планок, которые подают их в молотильный узел. Стебель при этом не попадает в комбайн вовсе: он уходит вниз, под жатку, и либо падает на поле, либо попадает в измельчитель. Трёхметровое растение разбирается на части меньше чем за секунду: початок отправляется в бункер, стебель остаётся снаружи.
Что происходит со стеблем дальше
После того как початок оторван, стебель продолжает двигаться вниз — механизм выталкивает его под жатку прямо на землю. Целым он там не нужен: трёхметровый стебель пролежит до весны, будет мешать посеву и медленно гнить. Поэтому в момент, когда часть растения проходит сквозь вальцы, лезвия сразу её измельчают. Рубящие жатки оснащены валами с ножами или рубящим лезвием снизу, которое режет стебли на мелкие куски прямо в процессе уборки. На выходе из-под жатки появляется уже не цельный стебель, а его небольшие кусочки, равномерно рассыпанные по полю.
Измельчённые остатки — не мусор, а агрономический ресурс. Кукурузная стерня (срезанные и оставшиеся на поле части стеблей после уборки) разлагается значительно медленнее, чем остатки сои или мелкозерновых культур. Мелкая сечка же разлагается быстрее и работает на качество почвы: обрезки служат источником почвенного углерода, защищают поверхность от водной и ветровой эрозии (разрушения). То, что секунду назад было стеблем, становится удобрением для следующего урожая.
Очистка початка: резиновые вальцы против шелухи
Початок, попавший в комбайн, ещё не готов к обмолоту — он укутан в несколько слоёв листьев-обёрток. У обёртки есть три основные функции: фотосинтез, защита початка от насекомых и болезней, а также предотвращение попадания влаги внутрь. Пока початок растёт на стебле, обёртка ему необходима, но в молотильном барабане она становится помехой: если снимать зёрна с початка прямо сквозь слой листьев, качество обмолота резко падает и механизм забивается лишней массой. 
Поэтому перед обмолотом початок нужно очистить — для этого внутри комбайна работает отдельный механизм. Он состоит из близко расположенных, вращающихся навстречу друг другу резиновых вальцов, которые срывают обёртку с початка. Початок движется между ними, вальцы цепко захватывают листья обёртки и тянут их вниз — туда, где листьям проскользнуть некуда. Обёртка уходит вниз между вальцами, а початок продолжает движение вперёд. Только после этого очищенный початок попадает в молотильный барабан, где с него и сбиваются зёрна.
От поля до бункера: путь зерна внутри комбайна
К тому моменту, когда очищенный початок попадает внутрь комбайна, снаружи уже ничего не осталось — ни стебля, ни обёртки. Теперь задача машины — отделить зерно от початка и отсортировать его от всего лишнего. Весь этот процесс идёт непрерывно, пока машина движется по полю, и укладывается в несколько последовательных шагов:
Обмолот. Початок попадает в молотильный барабан — ротор, который вращается внутри перфорированного кожуха-деки. Правильно отрегулированные скорость ротора и зазор деки отделяют большую часть зерна от початка. Зерно проваливается сквозь отверстия деки вниз, початок и крупные остатки движутся дальше.
Сепарация. Крупные остатки — стебли и листья — транспортируются в заднюю часть комбайна и выбрасываются обратно на поле. Зерно вместе с мелкими примесями — половой, пылью и остатками стеблей — просыпается через деку вниз на зерновой поддон.
Полова — это это сельскохозяйственные отходы, которые остаются после обмолота и очистки зерновых культур
Очистка. Вентилятор направляет поток воздуха снизу вверх сквозь вибрирующие решёта. Поток воздуха подхватывает лёгкие примеси и уносит их к задней части комбайна, а зерно просыпается через решёта вниз.
Хранение. Очищенное зерно направляется с помощью конвейера в бункер. Шелуха, остатки оболочек зерна, мелкие кусочки стеблей и листьев, в которых ещё может быть зерно, возвращается на повторный обмолот, а бесполезная солома выбрасывается из задней части комбайна.
Так заканчивается путь, который начался с трёхметрового стебля на краю поля.
Тест по материалу "Кукурузная жатва"
Почему для уборки кукурузы нельзя использовать обычную зерновую жатку?
Комментарии