Серед великої кількості вітчизняної сільськогосподарської техніки досить поширеними є землеоброблювальні машини, обладнані дисковими робочими органами, як сферичними так і плоскими. До таких машин належать зернові та зерно-трав'яні сівалки які, залежно від призначення та умов використання, обладнують наральниковими сошниками (анкерні, кілевидні, полозкоподібні, трубчасті, лаповидні у сівалках: СЗ-3,6А-03, СЗП-3,6Б, СТС-2,1, СЗПП-4, СГП-10,8, СТЗ-3,6А тощо) та дискового типу (дводискові одно - та дворядкові, дводискові однорядкові з ребордами, однодискові у сівалках: СЗ-3,6, СЗ-3,6А-01 та ін). Останні дедалі ширше застосовують під час посіву сільськогосподарських культур [1,2]. Не дивлячись на те, що існують більш сучасні моделі сільськогосподарської техніки [4], в загальній масі сьогодні в Україні 95% посівів зернових припадає на сімейство сівалок типу СЗ [2], обладнаних переважно сошниками дискового типу - загалом 75120 сівалок (за даними Облдержадміністрацій України на 2004 рік), 10160 з яких експлуатуються у Західному регіоні (Волинська, Рівненська, Львівська, Тернопільська, Івано-Франківська, Закарпатська, Чернівецька обл.).
Рис.1.1 Діаграма середніх ресурсів конструктивних елементів сівалки
У зв'язку з цим врожайність істотно залежить від працездатності самого сошника (рис.1.1), оскільки під час експлуатації ресурс роботи його робочих органів - дисків не є меншим за ресурс роботи інших конструктивних елементів сівалки. В основному це зумовлено зношенням поверхні дисків сошників.
Конструктивна схема дискової сівалки, яка започаткована ще братами Ельворті, знайшла розвиток в конструкційно-технологічних особливостях окремих вузлів зернотукотрав'яної сівалки типу СЗ-3,6. Вона побудована на принципі посіву зернових, насіння яких може мати різні фізико-механічні характеристики. Практично вона може здійснювати посів як в ретельно - , так і в некондиційно підготовлений ґрунт. Ця сівалка обладнана котушковим висівним апаратом та дводисковими сошниками на підпружиненій повідковій підвісці. Вони забезпечують глибину загортання насіння в межах 30. .120 мм з високою рівномірністю (середньоквадратичне відхилення 12 мм) при продуктивності (у варіанті 3,6 м) до 20 га за світловий день. Обслуговується сівалка в агрегаті з найбільш поширеними тракторами класу 1,6ЮМЗ-6 та МТЗ-80/82/ одним чоловіком.
Останнім часом вітчизняними виробниками запропоновано модифікацію сівалки СЗ-3,6 з покращеним висівним апаратом СЗ-5,4, яка має більшу ширину захвату (5,4 м. проти 3,6 м). Пройшли випробовування і пропонуються до впровадження сівалки КЛЕН-4,5, КЛЕН-6, які обладнані оригінальним електронним висівним апаратом. Ці сівалки хоч і мають дещо полегшені основні конструктивні елементи порівняно із сівалкою СЗ-3,6, але у них ідентична система вкладання насіння - дводисковий сошник [3]. Дводисковою сошниковою групою обладнані і широкозахватні сівалки СЗПЦ-12 та “Поможанін SO-61", які розроблені в Україні.
Дводисковий сошник (рис.1.2), який встановлений на сівалках типу СЗ-3,6, СЗ-5,4, Клен-4,5, Клен-6, СЗПЦ-12, СЗУ-3,6 та ін., складається з двох плоских дисків 1, відлитого чавунного корпусу 2 з розтрубом та повідця 3. До дисків прикріплюються фігурні кришки 4, в яких встановлені осі 5 із кульковими підшипниками одноразового змащування 6. На осях передбачено нарізні отвори для закручування заглушок 7. Для уникнення попадання дрібних абразивних частинок та інших складових ґрунтової суміші в середину сошника між корпусом та дисками, передбачені прокладка (вкладиш) 8 та гумовий ущільнювач 9.
В задній частині корпуса сошника закріплені два “чистики” та напрямна пластина для спрямування насіння на дно борозенки [1,5,6].
Під час руху сівалки диски сошника 1 під дією сили тертя, характер якої в основному визначається фізико-механічними властивостями ґрунту, обертаються, розрізають грунт і зміщують його у дві сторони, утворюючи борозенку. Насіння та мінеральні добрива по напрямній пластині вкладаються на дно цієї борозенки. Її стінки осипаються і частково присипають насіння та добрива ґрунтом. Внутрішні поверхні дисків очищаються частинками висівної суміші.
Рис.1.2 Дводисковий сошник сівалки СЗ-3,6
а - схема конструкції сошника, б - зовнішній вигляд сошника, 1 - диск, 2 - корпус, 3 - система кріплення та регулювання, 4 - кришка, 5 - вісь, 6 - підшипник, 7 - заглушка, 8 - прокладка, 9 – ущільнювач
Глибину ходу дискового сошника регулюють гвинтом, а стійкість ходу - стисканням пружини натискної штанги 3 підвіски сошника. Корпус сошника та його складові деталі не повинні мати тріщин, жолоблень, викривлень і подряпин. Особливо це стосується деталей, які мають безпосередній контакт з ґрунтом - сталевих дисків сошника. Вони виготовлені із високовуглецевої сталі 65Г згідно ГОСТ 198-59. Основними хімічними елементами, які визначають фізико-механічні властивості сталі 65Г, є вуглець в кількості 0,65. .0,7% та марганець - 0,9. .1,2%. Диски мають стандартний зовнішній діаметр D1=350 мм. та товщину S=2,5 мм. (рис.1.3).
Згідно із агротехнічними вимогами до експлуатації дисків [7], їх поверхня повинна бути рівною та гладкою. Зминання леза допускається не більше, ніж у трьох місцях, глибиною до 1,5 мм. і довжиною не більше 1,5 мм. Фаска диска заточується на ширину 6-8мм, а допустиме затуплення леза не більше 0,5 мм. Кут заточування леза дисків - 200. Щілина у місці сходження дисків не повинна перевищувати 2. .3 мм. Спрацювання поверхні дисків за діаметром допускається до Æ325 мм.
Рис 1.3 Диск зернової сівалки: D1=350 мм - робочий діаметр,
D2=324 мм - діаметр, при якому виріб не підлягає експлуатації, S=2,5 мм. - товщина диска.
З метою досягнення необхідних експлуатаційних характеристик (стійкість проти спрацювання, втомних знакозмінних та ударних навантажень) диски сошника зернових сівалок піддають термічній обробці: гартування нагріванням струмами високої частоти до 900±300С і відпуск у штампах з індукційним нагрівом до 450-5000С та охолодження на повітрі. Структура металу після такого режиму термообробки являє собою троостит або троосто-сорбіт, а основні механічні характеристики диска є такими: σ0,2=1250. .1280 МПа, σВ=1375. .1400 МПа, d=6. .9%, y=14. .17%, 35. .40 HRC [8].
Під час експлуатації в середовищі ґрунту у дискового сошника можуть виникати такі характерні дефекти [7]: щілина в місці сходження дисків більша за 5мм; зношення диска за діаметром більше за допустимий розмір; затуплення та зминання леза (крайки); зношення підшипників та внутрішньої поверхні ступиць під підшипники; руйнування зварних швів осей; зношення очищувачів зернонапрямних каналів; пошкодження різі осей, гайок, болтів; тріщини та вигинання деталей; жолоблення дисків; зношення дисків в місці контакту із вкладкою; пошкодження лакофарбових покрить. Основні вимоги до процесу сівби, які забезпечують високе польове сходження рослин, наступні [14,15]: рівномірне розміщення насіння з метою досягнення оптимальної площі живлення і найкращих умов освітлення; якісне загортання насіння ґрунтом на однакову глибину для забезпечення одночасного проростання та рівномірного розвитку рослин (за даними досліджень професора Г.Й. Хееге [14], при відхиленні глибини загортання насіння на 6мм. відносно середнього значення глибини сівби польова схожість становить 80%, якщо ж відхилення буде 18 мм., вона зменшується приблизно до 54%); створення сошником сівалки ущільненої посівної борозенки тощо.
У сівалках СЗ-3,6 чи СЗУ-3,6, внаслідок зношення дисків, має місце деяке відхилення за глибиною сівби. Так, згідно конструкторських вимог, 80% насіння повинно бути у шарі ґрунту 30. .50 мм. Фактично, існуючі типи сівалок загортають тільки 55. .70% насіння в такому шарі. Решта розміщується або глибше, або мілкіше. Якщо дискова сівалка відрегульована на глибину 30. .40 мм., фактично, вона може коливатися від 0 до 100 мм. Також, відхилення вкладання зерен пшениці від оптимальної на 25. .30 мм. призводить до зменшення врожайності на 25. .30% [9].
Згідно з [50], робочий процес диска сошника складається з трьох фаз: утворення борозенки, вкладання у неї насіння та часткове або повне загортання цього насіння. Форма й розміри борозенки істотно залежать від взаємного розміщення дисків сошника та їх геометричних розмірів, серед яких визначальним є робочий діаметр дисків та кут сходження.
У зв'язку з цим важливим є загортання всього насіння на однакову глибину, що дає змогу забезпечити рівномірний розвиток кожної рослини. Також одним із основних факторів, які впливають на врожайність, є відповідність конструктивних елементів сошників агротехнічним нормам висіву сільськогосподарських культур. Особливо це стосується сошників дискового типу і, зокрема, геометричних параметрів самих дисків. Не дивлячись на те, що площа напрацювання дисків
Рис.1.4 Вплив зміни діаметра сошника D на ширину борозенки b (а) та глибину вкладання насіння к (б)
сошника зернової сівалки без капітального ремонту повинна становити 2500. .2700 га, вони звичайно внаслідок значного зношення, відпрацьовують лише половину цієї площі, що викликає необхідність їх заміни або ремонту. Як показав проведений аналіз, причин втрати працездатності дисків може бути декілька.
