CC BY
42
Экспериментальное изучение показателей работы посевного агрегата для оптимизации эксплуатационных параметров
М.М. Константинов, д.т.н., А.Н. Фёдоров, к.т.н., Оренбургский ГАУ; Б.Н. Нуралин, к.т.н., ЗападноКазахстанский АТУ
Основным ограничением перехода тракторных агрегатов на более высокие рабочие скорости является выполнение агротехнических требований, предъявляемых к той или иной технологической сельскохозяйственной операции. Результаты экспериментальных исследований, проведённых в соответствии с ГОСТом [1], позво-
ляют проверить теоретические предположения при оптимизации эксплуатационных показателей работы посевного агрегата и установить их зависимость от основных агротехнических показателей [2]. Оценочные показатели представлены в таблицах 1, 2 и на рисунках 1, 2.
Из рисунка 1а видно, что при увеличении скорости от 1,7—3,5 м/с и ширины захвата 8,5—12,2 м посевного агрегата гребнистость увеличивается в большую сторону и, по некоторым данным, превышает требования ГОСТа
1. Гребнистость почвы и разброс семян пшеницы от центра сошника в зависимости от скорости движения, см
Агрегат Рабочая скорость агрегата, м/с
1,7-2,3 2,3-2,9 2,9-3,5
Г * 1 п д** Гп д Гп д
«Кузбасс-8,5» 4,7-5,0 6,2-6,6 5,0-5,6 6,6-7,5 5,6-6,4 7,5-9,2
«Кузбасс-9,7» 4,9-5,5 6,4-6,9 5,5-6,2 6,9-7,8 6,2-7,2 7,8-8,6
«Кузбасс-12,2» 5,1-5,8 6,0-6,4 5,8-6,8 6,4-7,2 6,8-7,8 7,2-8,8
Среднее 4,9-5,4 6,2-6,6 5,4-6,2 6,6-7,5 6,2-7,2 7,5-9,2
Примечание: Гп* — гребнистость почвы; ** — разброс семян
2. Глубина заделки семян и количество сорных растений на 1 м2 в зависимости от скорости, %
Агрегат Рабочая скорость агрегата, м/с
1,7-2,3 2,3-2,9 2,9-3,5
Г* 1 з П ** 11с Гз Пс Гз Пс
«Кузбасс-8,5» 10,0-13,0 87-89 13,0-20,0 89-93 20,0-30,0 93-96
«Кузбасс-9,7» 11,0-15,0 84-87 15,0-23,0 87-89 23,0-33,0 89-96
«Кузбасс-12,2» 13,0-17,0 82-84 17,0-26,0 84-87 26,0-36,0 87-92
Среднее 11,0-15,0 84-87 15,0-23,0 87-90 23,0-33,0 90-94
Примечание: *Гз — глубина заделки; **Пс — Кол-во сорных растений на 1 м2
58
Гп.см
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
Ограничение по агротребованиям
3
- — --*1- — —
о
1. ПК-8.5 2 ПК-9.7 3 ПК-12.2
Д.см
9
8
7
6
5
1.7
2,0
2,3
2,6
2,9
3.2
а)
Огра агоо1 ничение ПО ребования м 3
/
Д ^— \! \2
V, м/с
1.7
2.0
2,3
2.6
б)
2.9
3,2
У,м/с
Рис. 1 - Зависимость гребнистости почвы (а) и среднеквадратичного отклонения семян пшеницы от центра рядка (б) в зависимости от скорости движения посевного агрегата
Гз.% 35 30 25 20 15 10 5
3
Ог раньмение по
/
^6
2—8 м. 1 ПК-8.5 2 ПК-9.7 3. ПК-12,2
Пс.%
95
90
85
80
Огранич агротре* ение ПО эованиям / **
о —
1 ПК-8.5 2. ПК-9.7 3 ПК-122
1.7 1,9 2.1 2.3 2.5 2,7 2.9 3.1 3.3 У.м'с 1,7 2,0 2,3 2,6 2.9 3.2 У.м/с
а)
б)
Рис. 2 - Отклонение глубины заделки семян (а) и количества уничтоженных сорных растений на 1 м2 по всходам пшеницы (б) в зависимости от скорости движения посевного агрегата при различной ширине захвата
24055-88 [1] (на рис. 1а представлена линия ограничения процесса по агротребованиям). В результате повышения гребнистости происходит нарушение рельефа поля, что приводит к неравномерному поступлению влаги к корням растений, особенно весной и летом. Большая гребнистость способствует более интенсивному испарению влаги из почвы.
При заданной ширине рядка 16 см междурядье составляет 14 см. С повышением скорости движения отклонение семян пшеницы от центра рядка увеличивается (рис. 1б). Изменение ширины рядка в большую сторону сопровождается изменением ширины междурядья в меньшую сторону, что может привести к недостаточному питанию корневой системы растений, уменьшению поступления солнечного света, воздуха и к продуванию их ветром.
Снижение ширины рядков и увеличение междурядий ухудшает прорастание зерна в узком рядке, так как доступ воды и питательных веществ будет затруднён. Широкое междурядье, напротив, вызывает почвенную эрозию и отвод влаги от растений.
При заданной глубине сева 6 см, с изменением скорости движения посевного агрегата от 1,7 до 3,5 м/с и ширины захвата от 8,5 до 12,2 м,
глубина изменялась от 6 до 7,8 см, отклонение составило 1,8 см (рис. 2а). По требованиям ГОСТа [1] отклонение не должно превышать 1 см, иначе это приведёт к неравномерным всходам и созреванию колосьев, к изменению водно-воздушного режима корневой системы растений в худшую сторону.
По всходам семян пшеницы были проведены замеры количества сорных растений на 1 м2 и влияния скорости и ширины захвата посевного агрегата на подрезание сорняков.
Из рисунка 2б видно, что с увеличением скорости сева уменьшается количество сорных растений, что улучшает попадание влаги и солнечного света к растениям пшеницы и в итоге приводит к повышению урожайности и уменьшению производственных затрат.
В процессе экспериментального исследования замерялись составляющая тягового сопротивления посевного агрегата «Ркр», а также соответствующие тяговому усилию трактора крутящий момент двигателя «Мкр», обороты вала отбора мощности «пвом», обороты ведущих колес «пвк», обороты мерного (пятого) колеса «пмк». Кроме этого, проводилось копирование рельефа поля «пк», измерялся расход топлива за опыт <^оп» и время опыта <<Топ».
Рф
25
8 9 10 11 В.м
Рис. 3 - Зависимость тягового сопротивления от ширины захвата посевного агрегата и скорости движения
На рисунке 3 представлены зависимости тягового сопротивления посевного агрегата Rкp от ширины посевного агрегата и скорости движения. Из рисунка 3 видно, что при ширине 12 м и скорости 3,8 м/с крюковая нагрузка будет максимальной.
На основании замеренных параметров определялись обороты коленчатого вала двигателя «пдв», скорость движения посевного агрегата V, буксование трактора «8», часовой расход топлива <^т», <^,ф» удельный часовой расход топлива на один кВт крюковой мощности, крюковая мощность двигателя «Мкр», эффективная мощность двигателя «Ке», тяговый коэффициент полезного действия трактора «пт», тяговое уси-
лие трактора Rкр, производительность за 1 час чистого времени Wч. (табл. 3). Ширина захвата посевного агрегата и глубина сева составляли В=9,7 м, И=0,06 м.
Из таблицы 3 видно, что крутящий момент двигателя при тех же пределах изменения скорости движения увеличивается на 47,1%. В соответствии с этим крюковая мощность двигателя возрастает на 19,0%, а эффективная мощность — на 33,0%. При этом, соответственно, увеличивается тяговый коэффициент полезного действия трактора на 17,7%.
Удельный часовой расход топлива на 1 кВт крюковой мощности, соответственно, снижается с 255,73 г/кВт до 205,54 г/кВт, а с увеличением загрузки двигателя часовой расход топлива возрастает на 10,4%.
Из рисунка 4б видно, что с увеличением скорости с 1,7 до 3,8 м/с крюковое усилие увеличивается на 8,0%, а буксование — на 1,71%.
С возрастанием скорости движения посевного агрегата увеличиваются затраты мощности и крутящий момент двигателя, повышается КПД трактора (рис. 4а). В результате повышения рабочей скорости движения снижается удельный расход топлива, происходит экономия топлива, а значит, уменьшается себестоимость продукции.
Таким образом, для конкретных условий сева по стерне трактором К-744Р2, при удельном сопротивлении почвы Кп = 1,6 кН/м, длине гона L=850 м и показателе тягово-сцепных качества
3. Экспериментальные эксплуатационные показатели работы посевного агрегата
Значения показателей
Передача V ^р Ко Мкр Пдв 8 От g Нкр Не Пт
О рц м сек кН кН м кН-м об мин % кг час г/кВт *ч кВт кВт %
1 3 1,7 37,9 2,81 450 1840 9,3 58,3 255,73 122,5 147,2 0,65
1 1,9 38,1 2,96 550 1820 10,2 64,8 231,28 130,9 211,8 0,70
2 2 2,1 39,7 3,11 650 1740 11,1 66,4 221,96 138,5 218,3 0,74
3 2,3 41,5 3,19 750 1690 11,4 68,5 217,34 146,3 220,9 0,77
4 2,5 44,2 3,24 850 1530 13,8 65,1 205,54 151,2 219,8 0,79
трактора а' =(15—25)-106 кН оптимальными параметрами посевного агрегата являются: при И = 0,06 м; Вопт = 9,75 м; Уопт = 2,4 м/с; \У0ПТ = 8,26 га/ч.
Проведённые экспериментальные исследования позволяют сделать следующее заключение:
1. С увеличением скорости движения посевного агрегата от 1,7 до 2,6 м/с все агротехнические показатели работы соответствуют требованиям агротехники: глубина заделки семян, гребни-стость почвы, равномерность распределения семян в рядке, подрезание сорных растений. Поверхность поля становится более ровной.
2. Зависимость между скоростью движения посевного агрегата и буксованием трактора в
диапазоне указанных скоростей с достаточной точностью описывается линейной функцией.
3. Экспериментальные данные полностью подтвердили теоретические предпосылки по оптимизации эксплуатационных параметров посевного агрегата. По результатам оптимизации эксплуатационных параметров в природнопроизводственных условиях восточных хозяйствах Оренбургской области рекомендуется посевной комплекс ПК-9,7.
Литература
1. ГОСТ 24055-88. Методыэксплуатационно-технологической оценки. Общие положения. Введен с 01.01.89 до 01.01.94. М.: Изд-во стандартов, 1988.
2. Константинов М.М., Фёдоров А.Н., Нуралин Б.Н. и др. Оптимизация эксплуатационных параметров посевного агрегата // Известия Оренбургского государственного агроуниверситета. Оренбург, 2005. № 5. С. 68—71.
