Az elektromos eke egy elektromos meghajtású mechanizmus, amely a föld szántását végzi. Helyhez kötött csörlő és az ekét húzó kábel, vagy az ekére szerelt villanymotor segítségével működik, amely kábelen keresztül külső forrásból kap áramot. Az elektromos ekék az 1880-as és 1930-as években szereztek némi népszerűséget, de nem tudták felvenni a versenyt a traktorokkal.
1856-ban John Fowler brit mérnök és vállalkozó feltalálta és szabadalmaztatta a gőzekét. Az egyik felhasználási lehetőség a következő volt: egy vagy két csörlős gőzgép, amely kábellel mozgatja az ekét - a kábel másik oldalát egy másik gőzgéphez vagy blokkhoz erősítették, amely a tábla másik végén található . Később Fowler saját nevű céget hozott létre gőzgépek és mezőgazdasági eszközök gyártására. A rendszer meglehetősen elterjedt volt a régi és az új világban is, de számos hátránya volt: működési nehézség, nagy tömeg, valamint az ára is, amely 1870-ben 450 font között mozgott egy 8 LE-s gőzgépes rendszer esetében. Val vel. 2330 fontig egy két, 30 literes kapacitású gőzgépből álló rendszer esetén. Val vel. [1] [2] (azaz körülbelül 55 000–285 000 GBP 2020 -ban [3] ). 1907-ben Németországban körülbelül 1000 gőzeke működött, de ezek a szántóterületnek csak körülbelül 1%-án dolgoztak. Németországban azonban az 1960-as évekig működtek egyedi gőzekék [4] .
Az elektromosság fejlődésével magától értetődővé vált a mezőgazdasági felhasználás gondolata, beleértve a Fowler gőzeke módosítását is. 1879-ben Ernest Bazin francia feltaláló szabadalmaztatott egy elektromos ekét Párizsban [Comm 1] [5] . Ugyanebben az évben két honfitársa - néhány Chrétien ( fr. Chrétien ) és Felix ( Félix ), a sermezi cukorgyár alkalmazottai épített egy működő elektromos ekét (akár a Bazin-szabadalom, akár a saját fejlesztésük volt, nem ismert) . Összekötötték a dinamót az erőmű gőzgépével, és meghajtottak két csörlőt, amelyek egy közeli szántó szélén álltak, és mozgásba lendítették az ekét. A dinamó és a csörlő távolsága 800 m, az elektromos eke sebessége 16 m/perc, a szántási teljesítmény 18 m2 / min [6] [7] .
1880-ban Werner von Siemens német mérnök apósával és unokatestvérével , Carl von Siemensszel együtt kifejlesztett és szabadalmaztatott [Comm 2] egy elektromos ekét, melynek modellje a hohenheimi múzeumban [7] található .
1895-ben a breslaui Franz Bensing ( németül Fanz Bensing ) kezdte meg az első elektromos ekék gyártását. Kiszámolta azt is, hogy mezőgazdasági felhasználásuk jövedelmezőbb lenne, mint a gőzekék használata: egy hektár feldolgozási költsége Bensing számításai szerint 19 birodalmi márkába kerülne, szemben a gőzekével történő feldolgozás 34 birodalmi márkával. A víz és a szén szállítási költségeinek hiánya miatt megtakarításról volt szó [7] . Más, 1898-ban végzett becslések szerint egy hullaház feldolgozása elektromos ekével 4,7-5,5 birodalmi márkába került, gőzekével 6-10 márkába, ökrök segítségével pedig 13 márkába [4] .
1899-től 1901-ig a Német Mezőgazdasági Társaság az elektromos ekék kiterjedt tesztelését végezte porosz állami gazdaságokban Dahlwitzban , Marschwitzban és Silliumban . Így 1900-ra a gőzeke meglehetősen észrevehető alternatívájává váltak. A 20. század elején Németországban egy 80 LE-s elektromos eke költsége két csörlővel, transzformátorral egy kocsin és 800 m kábellel körülbelül 70 000 birodalmi márka volt, ami egy gőzeke árához hasonlítható ( 30 000-100 000 Reichsmárka . Több német cég, köztük a Siemens és az AEG 900 A termelők technológiailag fejlettebb és kevesebb munkaerőt igénylőként mutatták be termékeiket, ami a 20. század elején a vidéki lakosság városokba való kiáramlásának növekedésével, valamint a külföldi munkaerő (elsősorban lengyelek) beáramlásának megállításával volt fontos. ) német földekre. Az összes gyártó elektromos ekéből azonban mindvégig kevesebb mint 1000 darabot adtak el [4] [7] .
Az elektromos ekék használatának fejlesztését Németországban nem annyira a magas ár, mint inkább a központosított villamosenergia-ellátás hiánya akadályozta meg sok vidéki területen, ami miatt minden gazdálkodó arra kényszerült, hogy saját erőművet telepítsen gőzgépről. Mindazonáltal ez további lendületet adott az elektromos cégeknek, amelyek nemcsak a városi fogyasztók, köztük az üzemek és gyárak, hanem a vidéki fogyasztók számára is szívesen vállalták az áramtermelést. 1908-ban az AEG mérnöke, Kurt Krohe ( németül Kurt Krohe ) felhívta a figyelmet arra, hogy a vidéki területek további villamosításával az elektromos gépek (beleértve az ekét is) az áramtermelők számára előnyösnek bizonyultak, mivel a gépeket főként a vidéki területeken használták. a nappali órákban, és a világításban - sötétben, vagyis csökkent a különbség a villamosenergia-felhasználás napi ingadozásai között. 1910-ben a Rhenish-Westphali Energy Company vezetője, Bernhard Goldenberg , hogy ösztönözze a mezőgazdasági villamosenergia-felhasználást, egy sor tarifát vezetett be, amelyek megfizethetőbbé tették az elektromosságot a mezőgazdasági termelés számára. 1913-ra azonban Németország vidéki területeinek csak egyharmada volt villamosítva [4] [7] .
1910-ben a Siemens-Schuckert mérnöke, Harald Wallem ( németül Harald Wallem ) azt jósolta, hogy a mezőgazdaság villamosításának fejlődése nemcsak technikai, hanem társadalmi változásokat is fog okozni a német vidéken, különös tekintettel a mezőgazdasági termelők együttműködésére. a drága berendezések használatának csak a nagy mezőgazdasági vállalkozásoknál volt értelme. A gazdaságok mérete azonban igen heterogén volt - ha az Elbától keletre sok nagygazdaság volt , akkor nyugaton a gazdaság mérete ritkán haladta meg a 2 hektárt. Az új technológia bevezetése, amely akkoriban az elektromos ekéket is magában foglalta, nemcsak technológiai, hanem társadalmi és mentális átalakulást is igényelt a társadalomban. A nagy gazdaságok bevezették az elektromos motorok használatát a mezőgazdasági gépek meghajtására, de ezek közül néhány villanymotort használtak elektromos ekék meghajtására. Ennek eredményeként az 1920-as évekre Németországban körülbelül 2000 gőzeke és csak 200 elektromos eke volt, később mindkettőt traktorra cserélték [4] [7] .
Az 1917-es októberi oroszországi forradalom után az országban elkezdődött az elektromos eke használatának fejlesztése. Így 1919 nyarán a petrográdi városi erőmű munkásai csörlőkből és kiegyensúlyozó ekéből házilag készített elektromos ekét szereltek össze, és elektromos szántást szerveztek a város közelében lévő egyik telken. Később a technológiát továbbfejlesztették, és 1920 nyarán az elektromos eke új tesztjeit végezték el a Petrográd melletti Polyustrovskiy telephelyen . Később ugyanabban az évben Vlagyimir Lenin kezdeményezésére Borisz Ugrimov mérnök vezetésével létrehozták az Electroplow bizottságot [8] [9] . 1920-ban elfogadták a GOELRO tervet , amely rendelkezéseket tartalmazott az elektromos ekék használatának szükségességéről a mezőgazdaságban. A terv készítői magabiztosan kijelentették: „... előre láthatjuk az elektromos ekék közelgő győzelmét versenytársaik – különféle traktorok – felett. Ahol a mezőgazdasági munka területén elektromos hajtás van, ott az elektromos eke már és jelenleg is döntően veri a traktort [10] . 1921 elejére az Electroplow Bizottság elfogadta a Vlagyimir Kochukov mérnök és Vaszilij Batyuskov agronómus által kidolgozott projektet , és több állami tulajdonú gyárba szállította gyártásra: csörlőket a petrográdi balti hajóépítő üzemben , ekéket a Brjanszkban gyártottak. Mozdonyépítő üzem , elektromos berendezések - az " Elektromos Energia " üzemben. 1921. október 22-én tesztelték az első szovjet elektromos ekét a Moszkva melletti Butyrsky farmon , amelyen személyesen vettek részt a szovjet állam vezetői - Vlagyimir Lenin és Mihail Kalinin . Lenin elégedetlen volt a teszteredményekkel, de utasította, hogy díjazza az elektromos ekék fejlesztőit és gyártóit. További tesztelésre 20 készletet készítettek a mechanizmusból, amelyeket elküldtek a Petrográdhoz közeli Szrednaja Rogatkára , a Kosztromához közeli Shungen burgonyaszövetkezethez , Közép-Ázsiában gyapotföldekre , Kaukázuson túli teaültetvényekre és más helyekre [8] [ 9] . Az elektromos ekék hatástalannak bizonyultak, gyártásukat és fejlesztésüket a Szovjetunióban 1925-re nagymértékben korlátozták, bár 1937-ig a Medvegyev elvtársról elnevezett mezőgazdasági üzem Oryol üzemében lévő üzemben gyártották őket [11] [12]. [13] . A Szovjetunióban is használtak bizonyos mennyiségben importált elektromos ekéket, mint például a német Siemens-Schuckert cég által gyártott , megfordítható, nyolc barázdás egyensúlyozó ekével felszerelt Kemna elektromos ekét használták a Staro-Shcherbinsky kolhoz 1930 -ban [14] .
A Nagy Honvédő Háború után más technológia alkalmazása mellett döntöttek, és az SKHTZ-NATI hernyó alapján megalkották a KhTZ-12 elektromos traktort , amelynek gyártását 1952-ben kezdték meg.
Legkésőbb 1921-ben Richard Borlase Matthews brit farmer elektromos ekét szerelt fel a surrey -i Lingfield közelében lévő Greater Felcourt farmján , és Borlaze farmja egyike volt annak a kettőnek az Egyesült Királyságban, ahol ezt használták. A rendszer két csörlőt tartalmazott, egyenként 12 literes kapacitással. -val., amelyek felváltva mozgásba hozták az ekét. A csörlők áramát gőzgép állta elő. Több évnyi kísérletezés után, 1925-re a gazda arra a következtetésre jutott, hogy az elektromos eke hatékony használatához csak egy munkás üzemeltetheti, és az elektromos vagy gőztraktor ésszerűbb mechanizmus. 1928-ban Matthews közölt egy cikket, amelyben többek között az elektromos ekével kapcsolatos tapasztalatait is megosztotta [15] [16] .
A háború utáni időszakban különböző országokban történtek kísérletek elektromos ekék használatára: az 1940-es évek második felében Németországban [17] , az 1960-as és 70-es években Kínában [18] , sőt az 1980-as években az USA-ban is [19] ] , de ezeknek az eseményeknek a sikeréről semmit sem tudunk.
Jelenleg az elektromos ekék használata kiskertekre, háztartási telkekre stb. korlátozódik. [20] Ma a meglévő elektromos ekéket főleg kisvállalkozások gyártják, vagy saját készítésűek [21] , azonban több éve a MogilevLiftMash OJSC ( Belarusz ) gyárt és sikeresen értékesít LS-10A elektromos ekéket, amelyeket szántásra és egyéb munkákra terveztek személyes leányvállalatok és kisgazdaságok körülményei között. A csörlő 300 mm-es szántási mélységet biztosít, és 1500 W-os villanymotor teljesítményével kiváló minőségű talajművelést tesz lehetővé [22] .
A korábbi forrásokban az elektromos ekékhez olyan mechanizmusok is tartoztak [6] [11] [14] , amelyek később elektromos traktorként [22] [23] váltak ismertté .
Valószínűleg egy ilyen eszköz első rajzait egy Roberts nevű amerikai mérnök készítette 1894-ben. A hagyományos elektromos ekével ellentétben a Roberts rendszerben a csörlő egy mozgatható kocsin helyezkedett el, amely egy kifeszített kábelbe kapaszkodva haladt át a mezőn, és szántott. A csörlő áramellátása ugyanúgy történt, mint a hagyományos elektromos ekén - külső forrásból származó kábelen keresztül. Nem ismert, hogy a Roberts rendszer elektromos eke mintáját valaha is megépítették és tesztelték-e [6] .
A Szovjetunióban a Nagy Honvédő Háború után a KhTZ-12 elektromos traktort az SKhTZ-NATI hernyó alapján hozták létre .
Az elektromos ekéket kétgépesre - két-két csörlővel a tábla mindkét szélén felváltva hajtva - és egygépesre osztották, amikor a második csörlő helyett egy tárcsás kocsi volt, amelyet tekercsdobnak is neveznek [11] [14] [22] . Az 1935-ös kiadású "Agricultural Encyclopedia" ezenkívül egy körkörös elektromos ekét különített el, mint egyfajta egygépet [11] .
Az elektromos eke működése során a kábel egyik vége az ekére, a másik a csörlőre volt rögzítve. A csörlők minden két mozdulat után az eke szélességének kétszeresével mozogtak a tábla szélén. A második csörlőnek a barázdákra merőleges irányba történő mozgatására azt az időt használták, amikor az eke a tábla másik végére mozdult. Először az egyik elektromos csörlőt bekapcsolták, és az ekét mozgásba hozták. Kétgépes elektromos szántásnál a második csörlő is egy időben működött - az egyik (huzat) letekerte a kábelét, a másik feltekerte. Miután elérte a mező végét, és nem ért el néhány métert a második csörlőhöz vagy dobhoz (hogy elkerülje az ütközést, és ezáltal a mechanizmusok károsodását), a csörlőt kikapcsolták. Emiatt némi felszántatlan föld maradt a tábla szélein. Az elektromos eke kikapcsolása után egy ideig tétlen volt, le kellett ejteni az egyik kábelt az ekéről, és csatlakoztatni kellett a másodikat, valamint meg kell szabadítani a szembejövő eketesteket a talajtól. Ezt követően a munkás jelzést adott egy másik munkásnak, aki a pálya másik végén tartózkodott, aki pedig egy másik csörlőt kapcsolt be. I. Nikishin és A. Bondarenko cikkében közölt számítások szerint az eke nettó üzemideje 71% volt, és az állásidőbe nem került bele a meghibásodások megszüntetésére és a mechanizmusok kenésére fordított idő. Az elektromos ekékhez 1930-ban 3-4 ember kellett: 2 gépész (minden csörlőhöz egy), 1 eke és 1 eketisztító (ez utóbbit csökkenteni lehetett, ha nagyon száraz talajon dolgozunk) [11] [14] .
Az elektromos eke teljesítménye nagyon változó volt, és számos tényezőtől függött. A számításokhoz több képletet használtak:
Gorjacskin képlete : , ahol a vonóerő (kg s), az eke talajon való súrlódási tényezője, az eke tömege (kg), az eke szélessége (cm), a mélység szántás (cm), a képződés nyírási ellenállásának együtthatója adott, - a sebesség talajellenállásra gyakorolt hatását jellemző együttható az átlagos ekesebesség (m/s) [22] . Ennek következménye, amely lehetővé tette a szükséges teljesítmény értékének meghatározását: , hol van az átviteli hatásfok [22] .
A Matthews - képletet is alkalmazták : ___ általában 2-nek kell venni [14 ] .
Az elektromos eke óránkénti termelékenységét különféle körülmények között számítottuk ki. Tehát 3,2 km / h (0,9 m / s) elektromos eke sebességgel, 60 kg / dm 2 talajellenállással és 18 cm barázdamélységgel az elméleti teljesítmény a következőképpen alakult: eke esetében 40 literes teljesítménnyel. Val vel. — 0,41 ha/óra, 80 l. Val vel. — 0,82 ha/óra, 125 l. Val vel. — 1,27 ha/óra [14] .
Az Oryol üzem kétgépes eke műszaki jellemzői:Az elektromos ekék használatának, amelyek használatának viszonylagos virágkora a 19. század végén - a 20. század elején következett be, számos sajátossága és korlátja volt. Az alábbiakban ismertetjük az elektromos ekék előnyeit és hátrányait a konkurens szántóeszközökhöz képest a 20. század elején:
Az elektromos eke előnyei az igásállatokhoz képest nyilvánvalóak voltak: lényegesen nagyobb a termelékenység, ami alacsonyabb egységnyi szántó feldolgozási költséget jelent, aminek következtében a főszezonban a munkatermelékenység miatt kevesebb dolgozótól lehetett eltekinteni. . Szintén az előnyökhöz köthető a szántás minősége és mélysége. Ezzel szemben ló vagy egyéb igásállat már sok parasztgazdaságban volt, míg az elektromos eke felszerelése jelentős beruházást igényelt. Az elektromos eke hátrányai között szerepelt még a magasabban képzett munkaerő igénye (az ekén való munkavégzéshez, de különösen a karbantartásához), a komoly és költséges infrastruktúra kialakításának és fenntartásának szükségessége, valamint az a tény, hogy az elektromos eke alkalmas volt. csak nagy (mivel kifejlesztették és minimalizálták az elektromos motorok méretét, ezt a hátrányt kiküszöbölték) és sík területeken használható, miközben a ló bármilyen területen képes volt dolgozni. Végül az 1930-as évekig a technikai eszközök nem voltak túl sokoldalúak, ezért a harmincas évekig évente több napot vagy akár órát is dolgoztak, miközben a lovat egész évben lehetett igásállatként használni, nem csak mezőgazdasági gépekhez. , hanem járművekhez is [4] .
Talán az egyetlen előnye a gőz ekének az elektromos ekével szemben az volt, hogy nem kellett kiterjedt elektromos infrastruktúrát létrehozni a szántóföldön, valamint az elektromos ekék nem önjáró jellege, ami további járművek használatát tette szükségessé. szállítani őket a munkahelyre. Mindkét mechanizmus költsége az elektromos szántás fejlesztésének kezdeti szakaszában megközelítőleg azonos volt, és idővel az elektromos ekék olcsóbbak lettek, mint a gőzösek. Az elektromos ekék előnyei között szerepelt a könnyebb súly (az 1920-as évek elejére 50%-kal vagy több, majd ez a különbség még tovább nőtt), a könnyebb karbantartás, a nagy lejtőkön való munkavégzés lehetősége (a gőzgépnek a lehető legegyenletesebben kell állnia, míg a villanymotornak nincsenek ilyen korlátai), nincs szükség üzemanyag és víz szállítására [4] [10] .
Az elektromos eke nem tömörítette a talajt, ellentétben az első fémkerekes kerekes traktorokkal - a lánctalpas traktorok és gumiabroncsos kerekes traktorok elterjedése után ez az előny megszűnt. Emellett eleinte, körülbelül az 1920-as évek végéig, az elektromos motorok teljesítménysűrűsége és megbízhatósága magasabb volt, mint a belső égésű motoroké - a belső égésű motorok e hiányosságait a fejlődéssel kiküszöbölték. A villamos energia (egy adott területen elérhetőségétől függően) olcsóbb volt, mint a benzin vagy a gázolaj, ami a többi előny kiegyenlítődéseként maradt az egyetlen. Másrészt a hátrányok megmaradtak: nagyobb összegű kezdeti beruházás, kellően jelentős infrastruktúra létrehozásának és fenntartásának szükségessége az egyes mezők villamosenergia-ellátásához, az elektromos eke használatának nehézsége, sőt lehetetlensége a sorközi feldolgozó eszközökkel ( mivel a kábel károsította a növényeket), csak sík területeken lehetett dolgozni, kemény és sziklás talajú területeken szeszélyes viselkedés, és ami a legfontosabb, az elektromos ekék használatának hatékonysága csak a nagy mezőgazdasági vállalkozásoknál volt. Ugyanakkor az elektromos eke működése megkövetelte, hogy a megművelt táblán egyidejűleg kellően nagy számú munkás tartózkodjon: a korábbi modelleknél 5-6 főtől a későbbi modelleknél 3-4 főig [4] [11] .
Végső soron a traktorok tömeges bevezetése volt az, ami legyőzte a többi szántási technológiát, így az elektromos ekét is, de ez nem történt meg gyorsan – ebből a szempontból a legfejlettebb Egyesült Államokban is csak a mezőgazdaságban haladta meg a traktorok száma a lovak számát. világháború után, és csak az 1930-as években vállalt traktorvásárlási kormányzati ösztönzőknek köszönhetően. Nyugat - Németországban a traktorok száma csak 1954-ben haladta meg a lovak számát [4] .