Машины для сельскохозяйственных работ

Первые сельскохозяйственные машины появились в Англии, где в конце XVIII в. деревня уже не могла обеспечить потребности города в продуктах питания и промышленности в сельскохозяйственном сырье, так как в результате промышленной революции около 70% крестьян, разорившись, ушли в город, пополнив ряды пролетариата. Продовольственная проблема особенно остро встала в связи с континентальной блокадой, которую проводил в начале XIX в. Наполеон. Все это, а также развитая крупная промышленность потребовали применения машин в английском сельском хозяйстве. В первой четверти XIX в. машины в земледелии начали использовать в других странах, вступивших на капиталистический путь развития.

Сначала в Англии, а затем и в других странах образовалась специальная отрасль машиностроения, которая стала изготовлять машины для обработки земли (плуги, бороны), для посева (сеялки всех родов), для уборки зерновых культур (жатвенные машины), для обработки злаков (молотилки, веялки, сортировки) [2].

Обработка почвы в конце XVIII в

В начале XVIII в. в Англии был распространен деревянный, однолемешный конный плуг. Он имел четыре основные части: лемех, отрезавший лласт земли в горизонтальной плоскости; отвал, который оборачивал и разрыхлял пласт; подошву, служащую опорой плугу; грядиль, или дышало, с помощью которого плуг приводился в движение тягловой силой. Все части, кроме лемеха, были деревянными. В лемех вставляли железную пластину. Глубина запапши таким плугом не превышала 10 см.

В 30-х годах XVIII в. в Шотландии появился плуг, у которого лемех и отвал целиком изготовлены из железа. Эти плуги получили некоторое распространение в Англии, а потом и в США. Однако они не отличались большой прочностью. В 1803 г. англичанин Р. Рансон сделал цельный плуг из чугуна [3]. Хотя это и повысило прочность плуга, но он был пригоден лишь для вспашки чернозема. В 1819 г. американский фермер П. Вуд сконструировал чугунный плуг оригинального типа. Части плуга, изготовлявшиеся отдельно, по мере изнашивания можно было заменять другими. Однако такие плуги имели недостатки: лемехи при обработке рыхлой земли притуплялись, а в каменистой твердой почве ломались. В 1833 г. американец Д. Дир сделал первый цельностальной плуг. Сначала для этого использовали так называемую пильную сталь, но в 1863 г. американец В. Морисон получил специальную плужную сталь [2].

Сеялка (начало XIX в.)

Наряду с поисками нового материала для изготовления плуга шла работа над его усовершенствованием. К 30-м годам XIX в. была выработана целесообразная конструкция плуга. В зависимости от назначения начали изготовлять специальные плуги одно- и многолемешные, окучники, почвоуглубители, культиваторы и т. д. Все это позволило достичь более глубокой пахоты (до 30-40 см), наилучшего перевертывания и крошения пласта земли, а также значительно увеличить пространство, обрабатываемое плугом.

Стремление к интенсификации процесса обработки почвы выдвинуло задачу применения механической тягловой силы. Создание паровой машины позволило решить эту задачу практически. Мысль об использовании паровой силы в сельском хозяйстве зародилась в конце XVIII в. Еще Дж. Уатт делал опыты в этом направлении. Однако в практику сельского хозяйства паровая машина вошла лишь к 60-м годам XIX в.

В 1855 г. английские фермеры Фаулер и Говард создали конструкцию машины, в которой был использован паровой двигатель. Глубина запашки паровым плугом составляла до 48 см (при вспашке лошадьми - лишь 10 см). Средний урожай пшеницы повысился на 24%, ячменя на 32,7%, свеклы - на 27%. Паровой плуг вспахивал до 9 десятин в день, тогда как производительность конного четырехлемешного плуга не превышала 2 десятин. К 80-м годам XIX в. паровой плуг стали широко использовать в крупных хозяйствах. Однако в мелких хозяйствах его почти не применяли ввиду высокой стоимости.

Долгое время самым маломеханизированным процессом в сельском хозяйстве было сеяние. В Европе до половины XVIII в. посев вели почти исключительно вручную. Идея механизации сева возникла в Англии в 30-х годах XVIII в. В это время известный деятель в области сельского хозяйства Д. Тулль стал пропагандировать в Англии рядовую культуру. При этом методе земледелия предусматривался засев зерна правильными рядами, на равном расстоянии одно от другого и на определенной глубине. Для этого необходима была специальная сеялка. Д. Тулль значительно усовершенствовал уже имевшуюся сеялку, превратив ее в многолемешную, состоящую из двух частей: цилиндра с отверстиями, куда помещали зерна, и двух идущих один за другим сошников. Следующая за плугом борона покрывала зерна землей.

Наибольшее практическое применение получила сеялка, изобретенная в 1785 г. англичанином Куком [4]. Она состояла из трех аппаратов: проводящего бороздки, выбрасывающего семена и заполняющего бороздки землей. Эта сеялка, претерпев некоторые изменения и усовершенствования, связанные с именами многих изобретателей, превратилась в работоспособную машину. Она получила очень широкое распространение и почти полностью вытеснила ручной посев [5].

Первые жатвенные машины с режущим аппаратом в виде вращающегося диска начали появляться в конце XVIII в. в Англии и в США [2]. Впрочем большого распространения эти механизмы не получили из-за своего технического несовершенства. В 1822 г. англичанин Г. Огль построил модель жатвенной машины, режущий аппарат которой был основан на совершенно новом принципе: вместо диска изобретатель предложил раму, на которой помещалась железная полоса с зубьями. Под этими зубьями находился острый нож, который двигался взад и вперед и срезал стебель злака, когда он находился между зубьями. Здесь впервые был применен принцип ножниц, принятый во многих современных жнеях. Однако в начале XIX в. машины Огля не получили широкого распространения.

В 1826 г. шотландец Белл изобрел жнею, которая была более пригодна для уборки урожая и до конца XIX в. оставалась основной жатвенной машиной во многих странах. Режущий аппарат у этой машины состоял из 12 ножниц. Сзади жнею двигали лошади.

Первые попытки создать механизмы для вымолачивания зерен относятся ко второй половине XVIII в. В 1785 г. шотландец Мейкл предложил практически наиболее пригодную молотилку. Ее рабочий механизм состоял из двух небольших рифленых и желобчатых деревянных, покрытых сверху жестью валиков, которые, двигаясь в противоположном направлении, захватывали колосья, протягивали их между собой и уже отчасти выколачивали, а затем вместе с соломой передавали колосья барабану. На вращающемся барабане помещались четыре деревянные, покрытые жестью трехгранные планки (билы) с острыми краями, которые забирали подаваемые им валиком колосья и, проходя мимо соответствующих неподвижных планок, расположенных под барабаном, выталкивали зерна из колосьев.

В конце XVIII в. молотилки были изобретены и в США. С 1791 по 1794 г. в Америке было взято несколько патентов на молотильные машины. Однако лишь в 50-е годы XIX в. появляются и широко распространяются молотилки Тернера. В отличие от шотландской системы в американских молотилках зерна не выколачивались, а вычесывались. Зубья здесь располагались таким образом, чтобы колос проходил через них при движении молотилки.

В России в этот период были разработаны интересные конструкции плугов (передковый плуг с чугунным корпусом и полувинтовым отвалом Д. К. Советкина, 1864 г., «рязанский» плуг А. Г. Павлова, 70-е годы) [6); жаток (простая жатка Каугерта и Языкова, 1847 г., жатка-самосброска «Варшавянка», 1870 г.); сеялок (рядовая сеялка Ф. Майера, 40-е годы, разбросная сеялка И. Ф. Гриневецкого, - 1851 г.); молотилок (четырехконная бильная молотилка Д. К. Советкина, 1864 г.); жаток-лобогреек и других машин. В конкурсных соревнованиях многие машины отечественного производства не только не уступали по качеству и производительности аналогичным машинам, привезенным из-за границы, но значительно их превосходили. Так, например, в 1850 г. Ф. И. Вараксин построил ветрорешетную сортировку зерна по весу, которая экспонировалась на Выставке сельских произведений 1852 г. в Москве. Она привлекла всеобщее внимание и была приобретена для Лондонского музея изобретений, а сам изобретатель получил призы и награды. Вскоре сортировки системы Ф. И. Вараксина стали изготовлять на предприятиях России, Англии, Франции, Бельгии, Германии и других стран [7].

Простая жатка, конструкция Кауперта и Языкова (1847 г.)

Использование машин в сельском хозяйстве, а также расширение посевных площадей в связи с растущей потребностью городского населения и развивающейся промышленностью вызвали изменение системы земледелия [8]. Применявшаяся ранее система с посевом, главным образом хлебных злаков, стала заменяться плодопеременной системой. Она обеспечивала расширение посева других культур. Эта система позволила повысить урожайность. Возделывание кормовых культур способствовало развитию животноводства. Переход на новую систему земледелия, в свою очередь, вызвал необходимость создания и применения более производительных и приспособленных к этой системе сельскохозяйственных машин.

Однако конъюнктура капиталистического рынка не способствовала развитию такой системы. В результате процветала так называемая вольная система земледелия, при которой отсутствует планомерное чередование сельскохозяйственных растений. Это приводило к хищнической эксплуатации почвы или, как писал К. Маркс, «всякий прогресс капиталистического земледелия есть не только прогресс в искусстве грабить рабочего, но и в искусстве грабить почву, всякий прогресс в повышении ее плодородия на данный срок есть в то же время прогресс в разрушении постоянных источников этого плодородия» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 23, с. 515).

Паровой плуг (50-е годы XIX в.)

Капиталистический способ производства, - указывал К. Маркс, - «превращает земледелие из эмпирического, механически передаваемого по наследству занятия самой неразвитой части общества в сознательное научное применение агрономии, поскольку это вообще возможно в условиях частной собственности» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 25, ч. II, с. 166). Успехи естественных наук, особенно химии, физиологии растений и животных, применение машин в сельском хозяйстве привели к зарождению научных основ ведения сельского хозяйства. Большим вкладом в развитие агрономии и в частности агрохимии явились труды немецкого химика Ю. Либиха, разработавшего теорию минерального питания растений. В 1840 г. он опубликовал книгу «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений», которая способствовала широкому использованию минеральных удобрений в земледелии. Вначале в качестве удобрения стали использовать костяную муку, но она содержала трудно усваиваемые растениями вещества. В 1840 г. Ю. Либих предложил технологию обработки костей серной кислотой, что позволило изготовлять удобрение высокого качества, получившего название суперфосфата. Дальнейшая работа в этой области привела к созданию технологии получения суперфосфата разложением природных фосфатов серной кислотой. Первый завод по выработке суперфосфата был построен в 1842 г. в Англии. С этого времени такие заводы стали строить и в других странах. В России первое суперфосфатное предприятие начало работать в 1868 г. Постепенно начали применять и другие минеральные удобрения: фосфоритную муку, томасшлаки, натриевую селитру и др. Использование удобрений значительно подняло урожайность сельскохозяйственных культур, что было важно при расширении товарного земледелия.

Русский 'колонистский' предковый плуг (50-е годы XIX в.)

В рассматриваемый период стали разрабатывать и применять методы переделки растений, возникла селекция сельскохозяйственных растений. Хотя переделка растений началась вместе с возникновением земледелия, но только учение Ч. Дарвина о естественном и искусственном отборе, изложенное им в книге «Происхождение видов» (1859 г.), явилось той научной основой, на которой строжилась селекционная работа главным образом во второй половине XIX в.