Úvod / Informácie / Stroje a zariadenia / Zber úrody

Trendy vývoja obilných kombajnov

24-09-2019
S použitím dostupných zdrojov spracoval: doc. Ing. Jozef Ďuďák, CSc. | jozef.dudak@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita, Nitra

Už niekoľko rokov sme svedkami zvýšeného záujmu o poľnohospodársku predovšetkým rastlinnú produkciu. Podľa názorov odborníkov tento pre pestovateľov priaznivý stav bol vyvolaný súbehom viacerých faktorov, ku ktorým možno zaradiť pomerne veľké výkyvy v úrodách pestovaných poľných plodín v jednotlivých rokoch, stále pomerne vysoký záujem o výrobu energií z obnoviteľných zdrojov (aj biomasy), narastajúcu spotrebu potravín v rozvojových krajinách v dôsledku rýchlejšieho zvyšovania populácie, ale aj badateľný rast životnej úrovne v týchto krajinách.

Poľnohospodári, ale aj výrobcovia poľnohospodárskej techniky sú tak postavení pred neľahkú úlohu. V situácii, keď dochádza k zhoršovaniu výrobných podmienok, čo možno charakterizovať takými faktormi, ako sú napr. veľké výkyvy počasia prejavujúce sa nerovnomerne rozloženými zrážkami, zhoršovaním vlastností pôdy v dôsledku nedostatočného využívania organických hnojív, nedostatkom pracovnej sily v dôsledku jej vysokej migrácie a vyľudňovania vidieka a pod. musia adekvátne reagovať na zvýšený záujem o poľnohospodársku produkciu. Základná otázka pre najbližšie roky znie: ako zabezpečiť požiadavky na rast produkcie a zároveň predchádzať ďalšiemu zhoršovaniu výrobných podmienok? 

Je zrejmé, že splnenie naznačených úloh spojených s rastom objemu vyrábanej poľnohospodárskej produkcie nebude možné bez kvalitnej poľnohospodárskej techniky. Tej pripadne v tomto smere rozhodujúca úloha. Odborníci sa zhodujú v názore, že poľnohospodárska technika budúcnosti musí byť výkonná a ohľaduplná k prostrediu, v ktorom sa bude prevádzkovať. Technika musí predovšetkým spĺňať požiadavky na vysoký stupeň automatizácie, čo vytvorí predpoklady pre jej pružné prispôsobenie sa okamžitým prevádzkovým podmienkam. Niektoré charakteristické znaky takejto techniky možno uviesť nasledovne:

  • pri pracovnom nasadení bude technika ohľaduplná k pôde a všetkým živým organizmom,
  • prostredníctvom prvkov automatizácie technika umožní ďalšie rozširovanie systému hospodárenia označovaného ako presné poľnohospodárstvo (Precision Farming),
  • technika sa bude vyznačovať možnosťami alternatívneho využitia energie pre vlastný pohon, ako aj pohon agregovaného náradia,
  • budú vytvárané predpoklady pre presné zdokumentovanie činnosti techniky s cieľom zvyšovania účinnosti, efektívnosti a racionalizácie je prevádzky.

Výrobcovia poľnohospodárskej techniky vytušili príležitosť vyplývajúcu zo zvýšeného záujmu o kvalitné stroje a na naznačené požiadavky a trendy vývoja promptne zareagovali, o čom sa možno presvedčiť tak pri firemných prezentáciách techniky, ako aj na rôznych medzinárodných výstavách. Badateľným trendom vývoja poľnohospodárskej techniky v posledných rokoch sa preto stala väčšia výkonnosť strojov, vyšší stupeň automatizácie, väčší komfort pre obsluhu, vyššia prevádzková spoľahlivosť strojov, nižšie prevádzkové náklady a snaha minimalizovať dopady na životné prostredie. Uvedený trend sa v plnom rozsahu premieta aj do konštrukcie nových obilných kombajnov.

Moderné a inteligentné obilné kombajny

Veľký tlak na znižovanie nákladov a premenlivé žatevné podmienky so skracujúcim sa žatevným obdobím vyžadujú používanie vysokovýkonných a spoľahlivých obilných kombajnov. Aktuálnym trendom pri ich vývoji je ponúkať stroje inteligentné, vysokovýkonné s vysokým podielom inovácií. Dodržiavanie legislatívnych opatrení vytvára tlaky na výrobcov, čo sa prejavuje ich snahou o zdokonaľovanie jednotlivých detailov. Tu sa k požiadavkám na inteligentnú a efektívnu techniku pripájajú aj požiadavky na techniku ohľaduplnú k životnému prostrediu.

K dosiahnutiu naznačeného trendu je nevyhnutný vysoký stupeň účinnosti kosenia a výmlatu obilnej hmoty. Pre zvýšenie kvality práce a výkonnosti, ako aj pre zlepšenie komfortu obsluhy a riadenia strojov, sa v širokom rozsahu využívajú možnosti elektroniky a informačných technológií. Prostredníctvom uplatnenia elektronických prvkov sa konštruktéri kombajnov snažia riešiť aj fyziologické limity obsluhy, brániace ďalšiemu zvyšovaniu ich výkonnosti pri zväčšovaní pracovného záberu, respektíve pracovnej rýchlosti pri pohybe po poli. Okrem toho nové riešenia vytvárajú vhodné podmienky aj pre optimalizáciu manažmentu (riadenia) a vedenie nevyhnutnej dokumentácie na podnikovej úrovni.

 Vysoká priechodnosť a optimálna kvalita – trend pri zbere zrnín

Skracujúce sa agrotechnické termíny zberu a nevyspytateľné zberové podmienky kladú zvýšený dôraz na vybavenie podnikov výkonnou zberovou technikou. V nižších výkonových triedach kombajnov je zvyšovaný predovšetkým komfort obsluhy a výkonnosť pri výmlate. V stredných výkonových sa objavuje viac kombajnov s rotorovými separačnými systémami. V najvyšších výkonových kategóriách kombajnov dochádza k rozšíreniu ponuky nových mlátiacich systémov a širokozáberových žacích stolov s osobitnými prvkami výbavy. Narastajúce pracovné zábery žacích líšt vytvárajú základ pre dosahovanie vysokých plošných výkonností.

Výrobcovia sa snažia o zdokonaľovanie systémov výmlatu, separácie a čistenia zrna s cieľom dosiahnuť aj vysoké hmotnostné výkonnosti (priechodnosti) kombajnov. Požiadavky na kvalitatívne parametre pozberaného zrna naďalej rastú. V zmysle zákona o potravinách musí byť obilie čisto vymlátené, poškodené zrno je nežiadúce, čistota vymláteného zrna je dôležitým kritériom pri posudzovaní jeho akosti. O to sa musia postarať moderné obilné kombajny so svojimi technickými vymoženosťami. Predovšetkým nastavenie obilného kombajnu je veľmi dôležité. Obsluhe kombajnu pomôžu pri zabezpečení optimálnej kvality zberu elektronické informačné a nastavovacie jednotky, ako aj systém riadenia kombajnu s podporou GPS.

U kombajnov s vytriasadlami sú ponúkané inovované načuchrávacie a separačné systémy. Systémy čistenia zrna sú zdokonaľované s cieľom získania produktu vysokých kvalitatívnych parametrov vhodného pre priamy predaj odberateľovi. Kontrolné systémy informujú obsluhu o stupni poškodenia a stratách zrna a vytvárajú predpoklady pre optimalizovanie procesu výmlatu a separácie. Osobitný dôraz pri vývoji nových kombajnov je kladený na znižovanie zaťaženia obsluhy, čo sa dosahuje širokým uplatnením informačných, regulačných a riadiacich elektronických prvkov.

Pre podniky s veľkou výmerou pestovaných zrnín je k dispozícii vysokovýkonná zberová technika. V podnikoch možno v závislosti na poveternostných podmienkach dosahovať denné výkonnosti strojov až na úrovni 500 ton (napr. pri zbere pšenice dosahuje hodinová výkonnosť - priechodnosť 50 až 60 t zrna). Najvýkonnejšie obilné kombajny majú motory s výkonom až 700 koní a žacie lišty so záberom na úrovni 12,5 m.

Veľký dôraz pri vývoji moderných obilných kombajnov kladú výrobcovia na zdokonaľovanie systémov separácie zrna. Za tangenciálnymi mláťacími bubnami sú integrované ďalšie bubny zvyšujúce účinnosť a kvalitu separácie. Pribúdajú koncepčné riešenia tak s tangenciálne, ako aj axiálne uloženými separačnými rotormi.

Spolu s rozširujúcimi sa riešeniami na optimalizovanie priechodnosti kombajnov a spôsobov ich paralelného riadenia sú ponúkané aj systémy pre manažment práce strojov na báze Internetu. Pri väčšom počte nasadených obilných kombajnov je možné priebežným analyzovaním výsledkov ich práce optimalizovať obslužné a logistické systémy, čím možno dosiahnuť zvýšenie výkonnosti a zníženie výrobných nákladov.

Stále sa zvyšujúce požiadavky na kvalitu výsledného produktu nútia výrobcov vyvíjať systémy pre kontinuálne sledovanie práce jednotlivých pracovných mechanizmov kombajnov a automatické regulovanie ich činnosti bez potreby zásahu obsluhy.

Uplatnenie elektroniky a zvyšovanie presnosti práce

Pri vývoji moderných obilných kombajnov sa výrobcovia snažia uplatnením prvkov elektroniky a automatizácie o zdokonaľovanie systémov výmlatu, separácie a čistenia zrna s cieľom dosiahnuť aj vysoké hmotnostné výkonnosti (priechodnosti) kombajnov. Kontrolné systémy informujú obsluhu o stupni poškodenia a stratách zrna a vytvárajú predpoklady pre optimalizovanie procesu výmlatu a separácie.

Využitie snímačov a rôznych elektronických zariadení sa stalo štandardom pri informovaní obsluhy. Systémy diaľkového dozoru nad prácou obilných kombajnov sa stávajú zmysluplným doplnením systému riadenia pohybu obslužných vozidiel (dopravných súprav). Interaktívny systém automatického riadenia umožňuje optimalizáciu nastavenia obilného kombajnu a zvyšuje stupeň účinnosti využitia výkonnosti veľkých obilných kombajnov. Zlepšujú sa technické systémy zabezpečujúce pružnosť nasadenia strojov. Patria k ním napr. sklápateľné žacie stoly obilných kombajnov a nové systémy kosenia obilnej hmoty. Novovyvíjané žacie stoly majú pracovný záber až 15 m a vyznačujú sa použitím ľahkých materiálov pri ich konštrukcii.

K celkovému zvýšeniu komfortu jazdy prispievajú aj rôzne automatické systémy riadenia. Satelitmi podporované riadiace systémy uľahčujú obsluhe strojov orientáciu na pozemku a vytvárajú podmienky pre lepšie využívanie pracovného záberu strojov s konečným priaznivým dopadom na zvyšovanie dosahovaných výkonností strojov a znižovanie výrobných nákladov.

Širokým uplatnením informačných, regulačných a riadiacich elektronických prvkov pri vývoji nových kombajnov sa sleduje aj vytváranie podmienok na znižovanie zaťaženia obsluhy strojov. Spolu s rozširujúcimi sa riešeniami na optimalizovanie priechodnosti kombajnov a spôsobov ich paralelného riadenia sú ponúkané aj systémy pre manažment práce strojov na báze Internetu. Pri väčšom počte nasadených obilných kombajnov je možné priebežným analyzovaním výsledkov ich práce optimalizovať obslužné a logistické systémy, čím možno dosiahnuť zvýšenie výkonnosti a zníženie výrobných nákladov.

Vo vzťahu k legislatívnemu predpisu ЕС 2002/44/EEC sa výrobcovia snažia vytvárať podmienky pre zníženie prenosu vibrácií zo stroja na jeho obsluhu. Rieši sa to rôznymi technickými koncepčnými prístupmi - od odpruženia sedačiek až po uloženie kabín na pružné elementy. Tým sa dosahuje nielen znižovanie zaťaženia obsluhy, ale aj zvýšenie komfortu jazdy.

Mapovanie úrod zrnín a vysledovateľnosť výroby

Stále sa zvyšujúce požiadavky na kvalitu výsledného produktu nútia výrobcov prakticky celého sortimentu strojov vyvíjať systémy pre kontinuálne sledovanie práce jednotlivých pracovných mechanizmov a automatické regulovanie ich činnosti bez potreby zásahu obsluhy. V podstate už od roku 1993 sa vyvíjajú a  v súčasnosti sú už na veľmi dobrej úrovni prepracované systémy pre priebežné monitorovanie dosahovaných úrod zberaných poľných plodín. K určovaniu okamžitých úrod zrnín v súčasnosti existuje hneď niekoľko druhov meracích zariadení, ktorých snímače pracujú na rozdielnych princípoch merania. Všetky úrodové monitory sú však umiestnené medzi výstupom vyčisteného zrna z čistidla kombajnu a zásobníkom kombajnu. Signály od snímačov okamžitej úrody sú spravidla spresňované údajmi o okamžitej vlhkosti zberaného materiálu a celý systém je doplnený snímačom sledujúcim polohu žacieho stola kombajnu. Niektoré riešenia vyžadujú ešte ďalšie korekčné členy, napríklad pre prácu na svahu, kde dochádza k náklonu stroja. V súčasnosti sa pracuje na zvyšovaní presnosti ich práce odstránením niektorých chýb.

Okamžitá úroda sa spravidla zisťuje pomocou merania hmotnostného alebo objemového toku vyčisteného zrna pred jeho vstupom do zásobníka kombajnu. Okamžitý prietok materiálu je možné určiť pomocou snímačov mechanických, optických, kapacitných, nárazových a röntgenových. Z hľadiska presnosti je lepšie merať hmotnosť, pretože výsledky merania objemu sú ovplyvnené hustotou (špecifickou hmotnosťou) zberaného materiálu, ktorá sa môže meniť. Najmenej presné sú snímače mechanické. Optické snímače dosahujú presnosť do 20%, nárazové do 5% a u röntgenových snímačov výrobca uvádza presnosť do 2%.

Pomerne značnú úlohu môže pri zbere i počas jediného dňa hrať okamžitá vlhkosť zrna. Preto väčšina výrobcov používa tiež snímače pre jej zisťovanie. Sú spravidla umiestnené na spodnej strane v koncovke závitovkového dopravníka, privádzajúceho vyčistené zrno do zásobníka kombajnu. Ide o snímač, ktorého povrch má určitú kapacitu a tá sa mení pri prechode rozlične vlhkého materiálu. Zmena kapacity snímača je snímaná a vyhodnocovaná a na jej základe je možné usudzovať na okamžitú vlhkosť zberaného materiálu. Tieto snímače pracujú pomerne presne v širokom rozmedzí vlhkosti (0 až 40%). Je to spôsobené zrejme predovšetkým veľkým množstvom snímaných vlhkostných údajov.

Na spresnenie práce všetkých typov snímačov sa používajú údaje o pojazdovej rýchlosti, alebo stave prejdenej dráhy stroja. Pretože pri práci poľnohospodárskych strojov, kombajny nevynímajúc, dochádza často k preklzu hnacích kolies, používajú sa rôzne snímače slúžiace na jeho korekciu. Prejdená dráha strojom sa dá najjednoduchšie zistiť snímačom počítajúcim otáčky nepoháňaných kolies. Niekedy sa ku korekcii preklzu používajú aj snímače náklonové, pracujúce na rovnakom princípe ako korekčný snímač priečneho náklonu. Okamžitá rýchlosť sa dá zistiť aj radarovým snímačom, ktorý sníma pohyb stroja oproti povrchu pozemku. Ďalšou možnosťou zisťovania okamžitej rýchlosti je tiež využitie signálov o polohe stroja zo systému GPS (DGPS). Rôzne porovnávacie výskumy ukazujú, že aj v prípade príjmu iba signálu GPS (menej presného) je presnosť určenia pojazdovej rýchlosti v porovnaní s ďalšími možnosťami jej merania (napr. radarový snímač) veľmi dobrá. Znamená to, že stroje vybavené prijímačom GPS už vlastne nepotrebujú ďalšie zariadenia na určovanie pojazdovej rýchlosti.

Mapovanie dosahovaných úrod poľných plodín je jedným z predpokladov zabezpečenia tzv. vysledovateľnosti výroby, ktorá si vyžaduje podrobnú evidenciu od pozemkov až k potravinám. Súčasné riešenie ISO-zberníc sa stalo základňou pre tvorbu prevažnou väčšinou výrobcov vyvíjaného programového vybavenia pre dokumentáciu. Zber údajov sa uskutočňuje vo veľkom rozsahu automaticky bez pričinenia vodiča a taktiež prenos údajov je v určitých intervaloch vykonávaný plne automaticky. Dáta sú ukladané na pamäťové médiá, alebo prostredníctvom GSM sietí prenášané do podnikového počítača, kde sú pre farmára k dispozícii bez dodatočných nákladov v každom čase. Takto zaznamenávané údaje budú podstatným prvkom precízneho poľnohospodárstva a ich rozširovanie bude v budúcnosti uskutočnené v podstatnejšom rozsahu. Jednotlivé programátorské spoločnosti ponúkajú pre uvedené činnosti široký sortiment softvérových produktov. Okrem podkladov pre dokumentovanie pracovných procesov poskytujú programy aj dostatok informácií pre manažment prevádzky techniky, čo možno považovať za ich druhotný úžitok a príspevok k lepšej podnikovej, či nadpodnikovej logistike.

Záver

V oblasti konštrukcie a prevádzkovania poľnohospodárskej techniky je aktuálnym trendom zavádzanie čoraz výkonnejších poľnohospodárskych strojov do praxe, čím sa sleduje zvyšovanie intenzity poľnohospodárskej výroby a znižovanie spotreby živej ľudskej práce. Pri výrobe a ponuke obilných kombajnov je uvedený trend badateľný v celom rozsahu.