CC BY
38
ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
УДК 631.171:631.372
В.С. Красовских, Н.Н. Бережнов
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПОСЕВНОГО ТЯГОВО-ТРАНСПОРТНОГО АГРЕГАТА
В настоящее время в ряде регионов Западной Сибири в рамках единой концепции повышения производительности труда в растениеводстве и минимизации энерго- и ресурсозатрат ведущая роль отводится техническому перевооружению земледелия в соответствии с требованиями современных зональных технологических систем возделывания сельскохозяйственных культур.
Однако необоснованное внедрение в отечественный АПК энергоемких с.-х. машин и орудий российского производства или созданных на основе зарубежных аналогов на фоне низкой технической оснащенности МТП аграрных предприятий приводит к росту непроизводительных затрат материальных и трудовых ресурсов, а также к грубым нарушениям агротехники при выполнении технологических операций.
В этих условиях реализация альтернативных компоновочных решений на основе частичного или полного размещения технологических емкостей на шасси колесных тракторов позволит решить ряд актуальных проблем, связанных с повышением их эксплуатационных и агротехнических показателей в агрегате с современными энергоемкими посевными машинами и орудиями. Таким образом, трактор в составе МТА рассматривается в качестве тягово-несущей энергетической единицы, что позволяет значительно повысить его универсальность и расширить технологические возможности.
Для обоснования предлагаемого компоновочного решения проводилась сравнительная оценка агрегата базовой компоновки (рис. 1 а) с альтернативными компоновочными схемами (рис. 1 б, в) по основным энергетическим, агротехническим и технико-экономическим показателям.
Рис. 1. Варианты компоновочных схем почвообрабатывающего посевного машинно-тракторного агрегата на базе колесного трактора общего назначения (1)
и посевного комплекса (2, 3, 4): а — «трактор — культиватор — двухосный бункер»; б — «трактор — двухосный бункер — культиватор»; в — «трактор — одноосный бункер — культиватор»
С целью получения аналитических зависимостей разработанная на кафедре «Тракторы и автомобили» АГАУ вероятностно-статистическая математическая модель функционирования почвообрабатывающего посевного МТА как система «почва-орудие-трактор» была усовершенствована за счет учета в ней совместного воздействия тягового сопротивления и веса технологического материала в бункере комплекса на сцепной вес трактора в зависимости от компоновочной схемы при вероятностном характере изменения данных величин [3, 4].
Расчет выходных показателей тяговотранспортного энергосредства (для трактора «Кировец» К-701) в интервале значений тягового сопротивления Р и догрузки заднего моста АО, определяемых тяговым диапазоном трактора и предельной несущей способностью его ходовой системы, позволил установить, что соблюдение ограничений по критериям агротехники (рис. 2, 3, 4) в пределах допустимого диапазона М (Р) (25-60 кН) обеспечивается путем переноса на задний мост трактора средней нагрузки АО = 25,6 кН. С учетом рассмотрения веса бункера на «множестве полей» как
случайной величины (для ПК «Кузбасс» — М (Об) = 59,5 кН), относительный коэффициент переноса веса бункера на ходовую часть трактора принимаем равным kG = АО /М(Об) = 0,43.
Для тягово-транспортного агрегата с приложением расчетной нагрузки наблюдается смещение максимального значения мощности на крюке в зону тяговых нагрузок М (Р) = 60 кН, что свидетельствует о повышении тягового КПД трактора (рис. 5).
Математическая модель позволяет рассчитать рациональные составы агрегатов любой из рассмотренных компоновочных схем. Для схемы «трактор — культиватор — двухосный бункер» ширина захвата В = 8,6 м (делаем вывод о целесообразности состава, рекомендуемого к использованию с трактором К-701), для схемы «трактор — двухосный бункер — культиватор» — В = 10,0 м. Для тягово-транспортного агрегата путем согласования с обоснованным значением коэффициента kG при работе на «множестве полей» в качестве рациональной принимаем ширину захвата В = 12,3 м [4].
в
□ 4
I I 3,6
І I 3,2
І I 2,8
І I 2,4
□ 2
Рис. 2. Рабочая скорость трактора К-701 в составе тягово-транспортного агрегата в зависимости от тяговой нагрузки М(Р) и догрузки ходовой части AG
Рис. 3. Буксование трактора К-701 в составе тягово-транспортного агрегата в зависимости от тяговой нагрузки М(Р) и догрузки ходовой части AG
Данные, полученные в результате проведения тяговых испытаний [1] и сравнительного хронометража агрегатов [2], позволили рассчитать основные выходные показатели их работы, согласно алгоритму предложенной математической модели [3, 4]. Основные выходные показатели агрегата с рациональной компоновкой при работе на «множестве полей» представлены на рисунке 6.
Из рисунка 6 следует, что агрегат предлагаемой компоновки на «множестве полей» будет работать в диапазоне средних тяговых сопротивлений
Р = 39,4-54,5 кН, а при работе на отдельных полях тяговое сопротивление агрегата будет изменяться в пределах Р = 32,5-61,9 кН т.е. на 6,5% площадей края агрегат будет работать с тяговым сопротивлением, превышающим максимально допустимое. Средняя рабочая скорость агрегата будет изменяться Ур = 2,1-3,0 м/с, а дополнительная нагрузка на задний мост трактора - АО = 13,8-37,4 кН.
Сокращение средних удельных энер-г о з атрат на передвижение агрегата со-
ставляет 35,3% и буксование движителей трактора — на 29,0%. В сравнении с традиционно используемым в агрегатном состоянии трактор К-701 и комплекса ПК-8,5 компоновки «трактор — культиватор — двухосный бункер» позволяет увеличить рабочую ширину захвата на 44,7% (от 8,5 м до 12,3 м), что позволит повысить производительность агрегата на 27,9% и снизить удельный расход топлива за час основного време-
ни на 21,8% и сократить площадь уплотняемой движителями МТА почвы на 7,5%.
Увеличение рабочей ширины захвата и сокращение затрат времени на холостой ход на 4,0% за счет повышения маневренности позволило увеличить производительность на 29,7% и снизить расход топлива на 26,2% по сравнению с агрегатом базовой компоновки [2].
Рис. 4. Коэффициент динамического перераспределения веса трактора К-701 в составе тягово-транспортного агрегата в зависимости от тяговой нагрузки М(Р)
и догрузки ходовой части AG
М (л)
" !,
А?
•1,0
-а>
І I 1,6
І I 1,4
І I 1,2
0 1
1 I 0,8
Рис. 5. Тяговый КПД трактора К-701 в составе тягово-транспортного агрегата в зависимости от тяговой нагрузки М(Р) и догрузки ходовой части AG
— рабочий диапазон; ——— - — — работа с нарушением ограничений
Рис. 6. Выходные эксплуатационные и технико-экономические показатели почвообрабатывающего посевного агрегата К-701+ПК-12,3 «Кузбасс» рациональной компоновки на «множестве полей», при переносе веса бункера на трактор
^ = 0,43 (М(кв) = 3,86 кН/м, Уо = 1,39 м/с, у(кв) = 0,12, /б = 0,09):
Р — тяговое сопротивление, кН; В — рабочая ширина захвата, м;
Жч, Ж™ — производительность, соответственно за час основного и сменного времени,
га/ч; 8 — буксование, %; gw, gWM — расход топлива на гектар, соответственно за час
основного и сменного времени, кг/га; Ур — рабочая скорость, м/с;
Л — динамический коэффициент перераспределения веса трактора;
Сс, СУ — удельные совокупные затраты и затраты, связанные с потерей урожая из-за уплотнения почвы движителями МТА
Полевые испытания по исследованию отрицательного воздействия ходовой системы агрегата на агрофизические свойства почвы и урожайность яровой пшеницы показала, что применение агрегата с рациональной компоновкой, позволяет снизить общее негативное воздействие ходовых систем на агрофизические свойства почвы и урожайность зерновых культур. У агрегата с рациональной компоновкой уплотнение почвы по следам снизилось на 12,4%, потери влаги — на 5,8%, коэффициент структурности почвы и полевая всхожесть
увеличились на 8,5 и 25,4% соответственно, а масса тысячи зерен и количество зерен в колосе увеличились на 6,6 и 4,1% соответственно. В итоге средние потери урожая по следам агрегата сократились на 9,2%.
Использование агрегата с рациональной компоновкой на посеве пшеницы, при сравнении с базовым вариантом агрегата, ведет к снижению удельных совокупных затрат на 14,1%, что позволяет получить годовую экономию в размере 232450 руб. на один агрегат, в том числе 70360 руб. за счет снижения
потерь урожая культуры из-за уплотняющего воздействия на почву ходовых систем агрегатов.
При рациональной компоновке агрегата по схеме (трактор — одноосный бункер — культиватор) доля переноса веса бункера на ходовую систему трактора должна составлять около 43%, ширина захвата увеличена до 12,3 м, а рабочая скорость соответствует диапазону 2,1-3,0 м/с. Для возможности наиболее полной реализации потенциала по несущей способности ходовой части трактора и снижения уровня ее уплотняющего воздействия на почву, с учетом конструктивных особенностей К-701, рекомендуется установка опорно-сцепного устройства седельного типа, а также спаривание колес трактора.
Библиографический список
1. Беляев В.И. Результаты тяговых испытаний посевных комплексов «Кузбасс» в Алтайском крае / В.И. Беляев,
Н.Н. Бережнов, Д.В. Тюрин // Вестник АГАУ. Барнаул: АГАУ. 2005. № 4.
С. 44-47.
2. Красовских В.С. Повышение эф-
фективности работы почвообрабатывающего посевного комплекса за счет выбора рациональной компоновки, параметров и режимов работы / В.С. Красовских, Н.Н. Бережнов //
Вестник АГАУ. Барнаул: АгАУ. 2006. № 2. С. 55-58.
3. Красовских В.С.Обобщенная экс-
плуатационная характеристика тяговотранспортного энергосредства /
В.С. Красовских, Н.Н. Бережнов //
Вестник АГАУ. Барнаул: АгАУ. 2005. № 1. С. 108-115.
4. Красовских В.С. Обобщенная экс-
плуатационная характеристика почвообрабатывающего посевного агрегата на базе тягово-транспортного энергосредства / В.С. Красовских, Н.Н. Бережнов // Вестник АГАУ. Барнаул: Изд-во
АГАУ, 2005. № 1. С. 115-121.
+ + +
U
УДК 631.372:361.499
В.С. Красовских
A.И. Клишин
B.В. Павленко
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ
Механические высевающие аппараты современных сеялок зерновых культур не обеспечивают агротехнических требований особенно при высеве мелкосеменных культур. Они сложны в настройке, трудоемки в подготовке к ра-
боте и контроле технологического процесса.
Одним из перспективных направлений совершенствования механических высевающих аппаратов многие исследователи считают использование вибрации для высева семян. Сыпучие материалы в со-
