CC BY
68
complexes) N.G. Andreev, M.: Kolos, 1980, pp. 215.
2. Krylova, N.P. Primenenie minimal'noi obrabotki derniny pri sozdanii i uluchshenii senokosov i pastbishch (Application of minimal tillage of sod in creation and improvement of hayfields and pastures), N.P. Krylova, Zarubezhnyi opyt, M., 1990, pp. 56.
3. Agri - Holland. - 1988. - № 2. - P. 5-6.
4. Rekomendatsii po uluchsheniyu lugov i pastbishch v Severo-Vostochnom regione evropeiskoi chasti Rossii (Recommendations on improvement of meadows and pastures in Northern-Eastern region of Russia's European part), V.A. Sys-uev, N.G. Kovalev, A.D. Kormshchikov, R.F. Kurbanov, A.M. Pyatin, N.T. Talipov, S.L. Demshin, M.: FGNU «Rosin-formagrotekh», 2007, pp. 116.
5. Kurbanov R.F. Sozontov A.V. Sovershenstvovanie sposoba i tekhnicheskogo sredstva mnogokomponentnogo po-losnogo poseva semyan trav v derninu (Improvement of technique and technical means of multi-component band sowing of grass seeds in sod): Monografiya, Kirov:FGBOU VPO Vyatskaya GSKhA, 2012, pp. 95.
6. Pat. 2388205 RF, MPK9, A01 S07/00. Sposob vozdelyvaniya trav (Technique of grass cultivation), Kormshchikov A.D., Kurbanov R.F., Sozontov A.V., Figurin V.A., Shirokov G.V. (RF) - No. 2008115064/12; zayavl. 16.04.08; opubl. 10.05. 10.05.10. Byul. No. 13, pp. 7.
7. Pat. 2400040 RF, MPK9, A01 S07/00, A 01 V49/06, A01 V33/10. Seyalka dlya polosnogo poseva semyan trav v derninu (Seeding machine for band sowing grass seeds in sod), Kormshchikov A.D., Kurbanov R.F., Sozontov A.V., Shirokov G.V., Morozov A.N (RF) - No. 2009109516/12; zayavl. 16.03.09; opubl. 27.09.10. Byul. No. 27, pp.8.
8. Pat. 2403696 RF, MPK9, A01 S07/00. Seyalka derninnaya (Sod sower), Kormshchikov A.D., Kurbanov R.F., Sozontov A.V., Lukin I.D., Shirokov G.V. (RF) - No. 2009109471/12; zayavl. 16.03.09; opubl. 20.11.10. Byul. No. 32, pp. 6.
9. OST 70.4.2.-80. Ispytaniya sel'skokhozyaistvennoi tekhniki. Mashiny i orudiya dlya poverkhnostnoi obrabotki pochvy. Programma i metody ispytanii (Examination of agricultural technics. Machines and equipment for surface tillage. Examination programme and techniques), M.: Izd-vo standartov,1980, pp. 125.
10. Kurbanov R.F., Khodyrev I.N. Sposob prodleniya proizvodstvennogo dolgoletiya posevov mnogoletnikh trav (Extension technique for production longevity of perennial grasses plantings), Zayavka na izobretenie No.2014146154 ot 19.11.2014, pp. 6.
11. Kurbanov R.F., Khodyrev I.N. Sistemnyi podkhod k protsessu povysheniya produktivnosti kul'turnykh kormovykh ugodii, Uluchshenie ekspluatatsionnykh pokazatelei sel'skokhozyaistvennoi energetiki (System approach to the process of productivity increase of cultured fodder areas): Materialy VIII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Nauka-Tekhnologiya -Resursosberezhenie», Sb. nauch. tr. - Kirov: Vyatskaya GSKhA, 2015, issue 16, pp. 100-104.
12. Patent RF 1713465, MKI 5 A 01 V 79/02, A 01 G 1/00. Sposob vozdelyvaniya trav (Plant growing technique), A.D. Kormshchikov, V.A. Sysuev, A.M. Pyatin, V.P. Ashikhmin, L.A. Kormshchikova, N.V. Pyatina, A.M. Ershov. - Byul. No.7, 1992, pp. 3.
УДК 631.372:631.43
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
НА БАЗЕ ГУСЕНИЧНО-КОЛЕСНЫХ ПРОПАШНЫХ ТРАКТОРОВ
А.А. Лопарев, д-р техн. наук, профессор, А.С. Комкин, канд. техн. наук,
ФГБОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Октябрьский проспект, 133, г. Киров, Россия, 610017, E-mail: [email protected]
Аннотация. Проведено исследование машинно-тракторных агрегатов на базе гусенично-колесных (ГК) тракторов и определены энергетические показатели их работы, которые даны в сопоставлении с колесными тракторами. Проанализированы литературные источники, на основании которых обоснована актуальность направления данного исследования и его задачи, в качестве которых было принято определение энергетических показателей (тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины, расход топлива и энергетический КПД) трех машинно-тракторных агрегатов: МТЗ-82ГК+ПЛН-4-35, МТЗ-80ГК+РВК-3,6 и МТЗ-80ГК+КПС-4.
Выявлена работоспособность работы трактора МТЗ-82ГК с четырехкорпусным плугом ПЛН-4-35, комбинированным агрегатом РВК-3,6. При исследовании культиваторных агрегатов определено, что дополнительно гусенично-колесным трактором может осуществляться и боронование. Рабочие скорости находились в пределах агротехнически допустимых интервалов.
Ключевые слова: гусенично-колесный трактор, машинно-тракторый агрегат, энергетическая оценка.
Введение. Повышение эффективности работы машинно-тракторных агрегатов является одной из первоочередных задач как для инженерных кадров агропромышленного комплекса, так и для научных работников, занимающихся разработкой теории и конструкции тракторов и сельскохозяйственных машин. Наряду с множеством существующих путей повышения тягово-сцепных свойств колесных тракторов (как мобильного энергетического средства) выделяется направление по разработке сменных гусеничных движителей. Актуальность этого направления подтверждается одобренной президиумом Россельхозакадемии (протокол №10 от 9 октября 2008 г.) «Стратегией машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года», которая предусматривает, в частности, для сельскохозяйственных тракторов создание сменных колесно-гусеничных ходовых аппаратов [1].
В источнике [2] отмечается, что преимущества гусеничного движителя неоспоримы, поэтому создаются как зарубежные [3], так и отечественные [4,5,6,7] разработки.
Отдел сельскохозяйственной экономики и техники Болонского университета (Италия) исследовал трактор со сменными гусеничными движителями на агротехническую проходимость [8]. Плотность почвы в следах трактора составила 1,32 •103кг/м3, что явилось наилучшим результатом.
Заслуживает внимания и исследование, проведенное в Казанском ГАУ, где изучалась маневренность и устойчивость машинно-тракторных агрегатов на базе колесно-гусеничного трактора [6].
Однако, в ранее проведенных исследованиях их авторы не сопоставляли оценки работы машинно-тракторных агрегатов на базе колесного и гусенично-колесного тракторов в конкретных условиях.
Объектом исследования стали тракторы МТЗ-82ГК и МТЗ-80ГК и машинно-тракторные агрегаты на их базе: МТЗ-82ГК+ПЛН-4-35, МТЗ-80ГК+РВК-3,6 и МТЗ-80ГК+КПС-4.
Цель исследования: определение энергетических показателей машинно-тракторных агрегатов на базе гусенично-колесных тракто-
ров в сравнении с агрегатами на базе колесных тракторов.
В задачи входило определение энергетических оценок пахотного агрегата МТЗ-82ГК+ПЛН-4-35; комбинированного агрегата МТЗ-80ГК+РВК-3,6; культиваторного агрегата МТЗ-80ГК+КПС-4.
Методика. Полевые опыты проводили согласно ГОСТ Р 52777-2007 [9] с машинами: ПЛН-4-35, КПС-4 и РВК-3,6. При этом определяли следующие показатели: время опыта; тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины; длина пути, пройденного МТА за время опыта; количество израсходованного топлива. Все показатели замеряли для гусенич-но-колесного и для колесного тракторов. Тяговое сопротивление измеряли через тензонавес-ку конструкции ВИСХОМ. При работе с плугом фиксировали глубину обработки почвы: 0,20; 0,23 и 0,25 м; при работе с РВК-3,6 и КПС-4 глубина обработки почвы составляла 0,12 м. Исследования проводили на тяжелом суглинке.
Контрольный участок был принят длиной 20 метров. Показатели для оценки МТА определяли по формулам:
Часовой расход топлива От, кг/ч
^ = 3,6
V ■ р
т г / ,
(1)
где V, - объем топлива, израсходованного
двигателем за время измерения, см3; X - время измерения, с; р - плотность топлива при стандартной температуре, г/см3.
Мощность, потребляемая машиной
N = Я ■V,
м ,
(2)
где V - поступательная скорость движения сельскохозяйственной машины, м/с;
Я - тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины, кН.
Согласно разработанному и применяемому на кафедре тепловых двигателей, автомобилей и тракторов Вятской ГСХА динамическому паспорту трактора [10] энергетическая эффективность трактора оценивается через изменение теплового потока ОтНи, подводимого в двигатель в различных эксплуатационных режимах работы МТА энергетическим КПД
Птэ
N.
ОтНИ
(3)
где Ни - низшая теплота сгорания топлива (для дизельного топлива Ни =42,5кДж/г).
Статистическую обработку осуществляли по общепринятым методикам [11].
Результаты. Результаты исследования машинно-тракторных агрегатов при скорости их движения в пределах допустимых значений [12] представлены в таблицах 1-6.
Таблица 1
Показатели энергетической оценки МТА МТЗ-82ГК + ПЛН-4-35 и МТЗ-82+ ПЛН-3-35
при вспашке почвы на глубину 0,20 м
Наименование показателя Значение показателя
МТЗ-82 МТЗ-82ГК
Скорость движения, км/ч 7,92 5,9
Передача/диапазон IV VI
Ширина захвата, м 1,05 1,40
Глубина хода рабочих органов, м 0,20 0,20
Тяговое сопротивление с.-х. машины, кН 12,9 16,8
Расход топлива, кг/ч 14,23 13,05
Энергетический КПД МТА 0,17 0,18
Таблица 2
Показатели энергетической оценки МТА МТЗ-82ГК + ПЛН-4-35 и МТЗ-82+ ПЛН-3-35
при вспашке почвы на глубину 0,23 м
Наименование показателя Значение показателя
МТЗ-82 МТЗ-82ГК
Скорость движения, км/ч 6,01 5,87
Передача/диапазон IV VI
Ширина захвата, м 1,05 1,40
Глубина хода рабочих органов, м 0,23 0,23
Тяговое сопротивление с.-х. машины, кН 13,8 19,0
Расход топлива, кг/ч 14,32 13,49
Энергетический КПД МТА 0,14 0,19
Таблица 3
Показатели энергетической оценки МТА МТЗ-82ГК + ПЛН-4-35 и МТЗ-82+ ПЛН-3-35
при вспашке почвы на глубину 0,25 м
Наименование показателя Значение показателя
МТЗ-82 МТЗ-82ГК
Скорость движения, км/ч - 5,65
Передача/диапазон - VI
Ширина захвата, м 1,05 1,40
Глубина хода рабочих органов, м 0,25 0,25
Тяговое сопротивление с.-х. машины, кН - 22,8
Расход топлива, кг/ч - 14,65
Энергетический КПД МТА - 0,21
Таблица 4
Показатели энергетической оценки МТА МТЗ-80ГК +РВК 3,6 и МТЗ-80+РВК 3,6_
Наименование показателя Значение показателя
МТЗ-80 МТЗ-80ГК
Скорость движения, км/ч 7,67 7,37
Передача IV VIII
Ширина захвата, м 3,6 3,6
Глубина хода рабочих органов, м 0,12 0,12
Тяговое сопротивление с.-х. машины, кН 10,25 10,25
Расход топлива, кг/ч 11,9 10,4
Энергетический КПД МТА 0,16 0,17
Таблица 6
Показатели энергетической оценки МТА МТЗ-80ГК + КПС-4 и МТЗ-80+ КПС-4+4БЗСС-1,0
Таблица 5
Показатели энергетической оценки МТА МТЗ-80ГК+КПС-4 и МТЗ-80+ КПС-4
Наименование показателя Значение показателя
МТЗ-80 МТЗ-80ГК
Скорость движения, км/ч 8,1 6,7
Передача V VII
Ширина захвата, м 4 4
Глубина хода рабочих органов, м 0,12 0,12
Тяговое сопротивление с.-х. машины, кН 12,4 12,4
Расход топлива, кг/ч 12,8 11,2
Энергетический КПД МТА 0,185 0,175
Наименование показателя Значение показателя
МТЗ-80 МТЗ-80ГК
Скорость движения, км/ч - 6,34
Передача - VII
Ширина захвата, м - 4
Глубина хода рабочих органов, м - 0,12
Тяговое сопротивление с.-х. машины, кН - 14,8
Расход топлива, кг/ч - 13,7
Энергетический КПД МТА - 0,16
Выводы. 1.Установлено, что трактор МТЗ-82ГК может работать с плугом ПЛН-4-35. При этом энергетический КПД гусенично-колесного трактора в сравнении с колесным изменяется с 0,14 до 0,19 при вспашке тяжелого суглинка на глубину 0,23 м.
2. При работе с комбинированным агрегатом РВК-3,6, в сравнении с МТЗ-80, у МТЗ-80ГК энергетический КПД составил 0,17, против 0,16.
3. При работе с культиватором КПС-4, в сравнении с МТЗ-80, у МТЗ-80ГК энергетический КПД не превысил 0,175, против 0,185.
При работе в агрегате с КПС-4+4БЗСС-1,0 МТЗ-80 оказывается неработоспособным. При этом МТЗ-80ГК работает при энергетическом КПД 0,16 на скорости 6,34 км/ч и расходе топлива 13,7 кг/ч.
Литература
1. Стратегия развития механизации, электрофикации и автоматизации сельскохозяйственного производства Северо-Восточного региона европейской части России на период до 2020 г / В.А. Сысуев [и др.]. Киров: ГНУ НИИСХ Северо-Востока, 2012. 94 с.
2. Wong J.Y. Theory of ground vehicles .2nd ed.NY, 1993. 435 p
3. Big, red - and beautiful? // Profi international. - December, 2000.No 12/00.74 с.
4. Гоменюк В.И. Повышение тягово-сцепных свойств колесного трактора класса 1,4 за счет постановки полугусеничного хода: автореф. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Благовещенск, 2011. 23 с.
5. Лопарев А.А., Судницын В.И., Комкин А.С. Гусенично-колесный «Белорус» // Сельский механизатор. 2011. №2. С. 40.
6. Фасхутдинов М.Х. Повышение эффективности использования энергопочвосберегающих агрегатов на базе тракторов с полугусеничным движителем: дисс. ... канд. техн. наук. Казань, 2006. 156 с.
7. Рогов Е. Наденьте гусеницы-нынче сыро // Изобретатель и рационализатор. 2003. № 3. С.11.
8.Molaria, G., Bellentania L., Guarnieria A., Walkerb M., Sedonib E. Performance of an agricultural tractor fitted with rubber tracks // Biosystems Engineering Volume 111, Issue 1, January 2012, Pages 57-63.
9. ГОСТ Р 52777-2007. Техника сельскохозяйственная. Методы энергетической оценки. М.: Изд-во стандартов, 2008. 7 с.
10. Судницын В.И. Динамический паспорт трактора и автомобиля: учебно-методическое пособие для студентов факультетов механизации сельского хозяйства. Киров: сельхозинститут,1990. 54 с.
11. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Колос, 1980. 168 с.
12. Болотов А.К. Эксплуатация сельскохозяйственных тракторов: Справочник. / А.К. Болотов [и др.]. М.: Колос, 1994. 495 с.
ENERGY ASSESSMENT OF MACHINE AND TRACTOR UNITS ON THE BASIS OF TRACK-WHEEL AND ROW-CROP TRACTORS
A.A. Loparev, Dr. Eng. Sci., Associate Professor, A.S. Komkin, Cand. Eng. Sci., Senior Lecturer Vyatka State Agricultural Academy 133 Oktyabrsky Prospect, Kirov, 610017, Russia E-mail: [email protected]
ABSTRACT
In this article the research of machine and tractor units was made on the basis of track-wheel tractors, the energy indicators of their work, which were given in comparison to wheel-type tractors, were defined. Based on the references the authors concluded the topicality substantiation and issues of this research which were defined as the energy indicators (draft resistance, fuel consumption and energy efficiency) of three machine and tractor units: MTZ-82GK+PLN-4-35, MTZ-80GK+RVK-3.6, and MTZ-80GK+KPS-4. Operating efficiency of the tractor MTZ-82 GK with four-furrow plough PLN-4-35 and compound units was estimated. The research of the cultivator units shows that the track-wheel tractor also provides harrowing. Operating speed was within the bounds of agrotechnical tolerable intervals.
Key words: track-wheel tractor, machine and tractor unit, energy assessment.
References
1. Strategiya razvitiya mekhanizatsii, elektrofikatsii i avtomatizatsii sel'skokhozyaistvennogo proizvodstva Severo-Vostochnogo regiona evropeiskoi chasti Rossii na period do 2020 g (Strategy for development of mechanization, electrification, and automatization of agricultural production in Nothern-East region of European part of Russia for the period till 2020), V.A. Sysuev [et al.]. Kirov: GNU NIISKh Severo-Vostoka, 2012, pp. 94.
2. Wong J.Y. Theory of ground vehicles .2nd ed.NY, 1993. 435 p
3. Big, red - and beautiful? // Profi international. - December, 2000.No 12/00.74 c.
4. Gomenyuk V.I. Povyshenie tyagovo-stsepnykh svoistv kolesnogo traktora klassa 1,4 za schet postanovki polugus-enichnogo khoda (Increasing draft-coupling features of wheel tractor 1.4 class by means of semi-track unit): avtoref. na soisk. uch. step. kand. tekhn. nauk. Blagoveshchensk, 2011, pp. 23.
5. Loparev A.A., Sudnitsyn V.I., Komkin A.S. Gusenichno-kolesnyi «Belorus» (Track-wheel "Belorus"), Sel'skii mek-hanizator, 2011, No.2. pp.40.
6. Faskhutdinov M.Kh. Povyshenie effektivnosti ispol'zovaniya energopochvosberegayushchikh agregatov na baze traktorov s polugusenichnym dvizhitelem (Use efficacy increase of energy and soil saving units based on tractors with semitrack driving unit): diss. ... kand. tekhn. nauk. Kazan', 2006, pp. 156.
7. Rogov E. Naden'te gusenitsy-nynche syro (Put on tracks - it is wet today), Izobretatel' i ratsionalizator, 2003, No. 3. pp.11.
8.Molaria, G., Bellentania L., Guarnieria A., Walkerb M., Sedonib E. Performance of an agricultural tractor fitted with rubber tracks // Biosystems Engineering Volume 111, Issue 1, January 2012, Pages 57-63.
9. GOST R 52777-2007. Tekhnika sel'skokhozyaistvennaya. Metody energeticheskoi otsenki (Agricultural technics. Energy assessment methods), M.: Izd-vo standartov, 2008, pp. 7.
10. Sudnitsyn V.I. Dinamicheskii pasport traktora i avtomobilya: uchebno-metodicheskoe posobie dlya studentov fakul'tetov mekhanizatsii sel'skogo khozyaistva (Dynamic pass of tractor and automobile: training and methodical guide for students of agriculture mechanization faculties), Kirov: sel'khozinstitut,1990, pp. 54.
11. Mel'nikov S.V., Aleshkin V.R., Roshchin P.M. Planirovanie eksperimenta v issledovaniyakh sel'skokhozyaistven-nykh protsessov (Experiment planning in investigations of agricultural processes), 2-e izd., pererab. i dop. L.: Kolos, 1980, pp. 168.
12. Bolotov A.K. Ekspluatatsiya sel'skokhozyaistvennykh traktorov: Spravochnik (Exploitation of agricultural tractors: Guide), A.K. Bolotov [et al.]. M.: Kolos, 1994, pp. 495.
