CC BY
69
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
2. Орсик Л.С., Ревякин Е.Л. Инновационные технологии и комплексы машин для заготовки и хранения кормов: Рекомендации. / Л.С. Орсик, Е.Л. Ревякин. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. -140 с.
Получено 31.05.2010.
A.I. SUKHOPAROV, Cand. Sc (Engineering)
GRASS AND GRAIN FODDER PRODUCTION CONTROL
The paper presents the management pattern of technologies for grass and grain fodder making. The basic indicator to control these technologies is the current moisture content of the dried grass and the moisture content of harvested grain. Estimation criteria of a technology should be scalable, flexible, integratable and transparent. Well-founded choice of a proper technology and starting dates of fodder crop harvesting, timely transition from one technology to another, more site-specific technology, will allow substantially reducing the loss and cutting the inputs to provide farm animals with high quality feed.
УДК 631.363
И.Ф. СЕРЗИН; Г.М. АРСЕНЬЕВ, канд. техн. наук ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС КОРМОУБОРОЧНОГО АГРЕГАТА
В статье представлен энергетический баланс кормоуборочного агрегата К-3180 АТМ+РСТ-1350, оценка составляющих которого позволяет количественно спрогнозировать мощностные возможности двигателя, реализуемые через вал отбора мощности (ВОМ) трактора при различной скорости движения агрегата.
Исследование модели кормоуборочного агрегата в критериальной интерпретации позволило обосновать соотношения его основных параметров в безразмерной форме [1], классифицируемых теори-
24
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.
ей подобия, как частный закон подобия изучаемого процесса, объекта или явления [2].
° = 1;
q М s, (P^ni ) О ч, т Т
х х
qo (pSni)М тМ LpM
( т х Т Л3
f ni ) M S,N вомО ч, О рО ______1.
• X ----- X ----------- --- 1;
(pSni) M..N в
---------X —
(PSni) o N
во мМ УтМ
ZM - 1,
Zo
^ рМ у
(1)
(2)
(3)
где q - пропускная способность кормоуборочного агрегата, кг/с; Nвом - мощность двигателя, передаваемая прицепной кормоуборочной машине на привод ее рабочих органов через вал отбора мощности (ВОМ), кВт; z - число рядов ножей измельчающего барабана кормоуборочной машины, шт.; ш - угловая скорость вращения измельчающего барабана, рад/с; р - плотность растительного материала, спрессованного подающими вальцами питающего механизма, кг/м3; Sni - площадь приемной горловины питающего аппарата, м2; Lp - длина резки растительного материала, м.
Индекс «М» при параметрах в выражениях (1), (2), (3) относится к исследованному в эксплуатационных условиях кормоуборочному агрегату, принятому за модель, а индекс «О» - к вновь проектируемому или взятому для технико-эксплуатационных расчетов подобному испытанной модели кормоуборочному агрегату, принятому за оригинал.
Выведенные закономерности (1), (2), (3) можно адекватно использовать для определения пропускной способности - параметра выражающего возможности производительности подобных кормоуборочных машин, не только с учетом конструктивных особенностей рабочих органов, но и мощностных возможностей силовой установки агрегатов преобразовав их следующим образом:
25
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
q = qх—х L0;
\p>ni)М °М LpM
{pSm ) O = (PSni )M х
N
вомО
N
вомМ
( со О х Lp0 ^
\°М х LpМ J
3
х
zo ~ zM ■
(4)
(5)
(6)
Для практического использования выражений (4), (5), (6) помимо экспериментального получения значений параметров кормоуборочного агрегата - модели, необходимо спрогнозировать и параметры кормоуборочного агрегата - оригинала, прежде всего, величины мощности Ывом на ВОМ трактора, необходимой для привода и работы рабочих органов сельскохозяйственной машины, от величины которой зависит, сможет ли машина измельчить до установленной длины резки такое количество растительного материала, которое в состоянии подать питающий механизм в измельчающий аппарат без его забивания и нарушения технологического процесса.
Мощностные возможности трактора, реализуемые через ВОМ, можно оценить, составив энергетический баланс тягово-приводного агрегата.
Работа кормоуборочного агрегата характеризуется сложным силовым воздействием прицепной сельскохозяйственной машиной на трактор. Помимо отбора мощности через ВОМ, перераспределяется вес агрегата, приходящийся на его колеса, вследствие чего изменяется сцепной вес ведущих колес трактора, а, следовательно, и составляющие энергетического баланса. Схема сил, действующих в тяговоприводном кормоуборочном агрегате, представлена на рис. 1.
26
Рис. 1. Схема сил, действующих в тягово-приводном кормоуборочном агрегате при работе на горизонтальном участке поля
ю
о
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемш. 2010. Вып. 82.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
Основной режим работы кормоуборочного агрегата на подборе валков - установившееся движение при полной подаче топлива на любой из передач р трактора. Следовательно, энергетический баланс трактора при работе агрегата без нарушения технологического процесса может быть выражен суммой отдельных составляющих [3, 4, 5]:
у Ые = Ые Р + Ые Рmax V7/
у эз1 ном епер.агр вом , V7/
где Меном - номинальная эффективная мощность, развиваемая
двигателем трактора, кВт; уэз - коэффициент эксплуатационной загрузки тракторного двигателя, характеризующийся резервированием части эффективной мощности на преодоление неустановившихся сил сопротивления; ЫеР - доля эффективной мощности двигателя, за-
пер.агр
дт p max
трачиваемая на перемещение агрегата по полю, кВт; Ые - доля
эффективной мощности двигателя, идущая через ВОМ трактора на привод рабочих органов сельскохозяйственной машины в агрегате, кВт.
Неравномерный характер нагрузки вызывает необходимость резервировать часть эффективной мощности тракторного двигателя для преодоления пиковых сопротивлений. Колебания нагрузки происходят в результате влияния микрорельефа поля, неоднородности почвы, неравномерности сопротивления передвижению и буксования ведущих колес, а для кормоуборочного тягово-приводного агрегата в значительной мере колебания нагрузки на ВОМ трактора из-за неравномерности линейной плотности растительного материала на рабочих органах сельскохозяйственной машины. При среднем значении коэффициента вариации момента сопротивления на валу тракторного двигателя 17% коэффициент эксплуатационной загрузки уэз тракторного двигателя принимается равным 0,85 [3, 6].
28
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
__________ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82._______
Мощностные возможности, реализуемые через ВОМ трактора на различных рабочих передачах р, можно оценить, преобразовав формулу (4) энергетического баланса агрегата следующим образом:
N р m
ЛеомNРГ = Леом (ЖэзNном ~ Nпер.агр ) , (8)
еом
где пвом - к.п.д трансмиссии ВОМ трактора, характеризующий потери эффективной мощности двигателя при ее передаче на ВОМ.
Мощность NeР , затрачиваемую на перемещение агрегата,
пер.агр
можно описать следующим выражением:
NeР = Np + Np (9)
перагр кр пер.тр. ’ V 7
мр
где N - мощность, затрачиваемая на тягу трактором сельскохозяйственной машины, кВт; Np - мощность, затрачиваемая на
пер.тр А
перемещение трактора в агрегате, кВт.
На горизонтальном участке поля при установившемся движении тракторного агрегата со скоростью Уагр<18 км/ч (5 м/с), действие сил сопротивления подъему сельскохозяйственной машины Picx.M, и трактора Р. тр, сил сопротивления воздушному потоку Р& схм. и Ре.тр, сил инерции Р].ах.м и Р].тр незначительны, затраты мощности двигателя на их преодоление с некоторым приближением равны нулю [3, 4, 5].
Мощность N зависит от сопротивления передвижению сельскохозяйственной машины, а мощность N , соответственно от сопропер. тр
тивления передвижению трактора в агрегате, буксования ведущих колес и потерь мощности в трансмиссии при передаче крутящего момента на колеса трактора, т.е.:
29
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
N р = N р
кр f схм ,
(10)
где Nр.схм - мощность, расходуемая на преодоление сопротивления передвижению сельскохозяйственной машины, кВт.
N р
пер.тр
= n р + Np + Np
N f .тр + N $ тр + N тр.тр
(11)
где Np - мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления передвижению трактора в агрегате, кВт; N$ - мощ-
ность, затрачиваемая на преодоление буксования ведущих колес трактора в агрегате на полевом фоне, кВт; Nrnpтр - потери мощности в
трансмиссии трактора при передаче крутящего момента Мк на ведущие колеса, кВт.
Мощность Nр.схм , затрачиваемая на преодоление сопротивления передвижению сельскохозяйственной машины, описывается выражением [3, 4, 5]:
N
р
f .схм
Р, Vp
j .схм агр
1000 ’
(12)
где Рf схм - сила сопротивления передвижению сельскохозяйственной машины, Н; Vf^ - фактическая скорость движения кормоуборочного агрегата на соответствующей передаче р трактора, м/с.
Сила сопротивления передвижению с.-х. машины, зависит от состояния полевого фона работ и веса сельскохозяйственной машины, т.е.:
Рf.схм = f Х ^схм , (13)
где f - коэффициент сопротивления передвижению с.-х. машин, тракторов, автомобилей и т.д. на рабочем полевом фоне [3, 4, 5];
Rl схм - реакция почвы на колеса с.-х. машины, Н.
30
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.
R
2схм
= G
R
1схм ’
(14)
где Ссхм - вес с.-х. машины, Н; Ri^- реакция на крюке навески трактора от веса с.-х. машины, Н.
Реакции Я1схм и R2 схм могут, определяться как экспериментально, так и при известном расположении центра тяжести с.-х. машины по формулам [7]:
R = G ''1слм схм
а.
l_
пр
l — а
j-y ______ х-г пр ц.т.с.х. м.
R2 схм схм
l
пр
(15)
(16)
где l - продольная база прицепной кормоуборочной машины, м; а схм - расстояние от оси колес с.-х. машины до ее центра тяжести, м.
От величины реакции на крюке RIсхм происходит догрузка заднего моста и разгрузка переднего, а, следовательно, изменяются и динамические показатели трактора в агрегате.
Рабочая скорость движения кормоуборочного агрегата У^ргр на
передаче р зависит от величины буксования S ведущих колес трактора на соответствующем полевом фоне [4], т.е.:
Va% = VtP (1 — S), (17)
Vp
где VT - теоретическая скорость движения трактора на передаче р.
Коэффициент буксования S ведущих колес трактора на полевом фоне может быть определен экспериментально по выражению [5]:
31
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
8
Vp - Vр
Т арг
V р
арг
V р
1 —^ = 1 -п8
V/ ’
(18)
где г/8 - к.п.д. буксования трактора в агрегате с кормоуборочной машиной.
Теоретическая скорость VT (км/ч) движения трактора в агрегате с с.-х. машиной на различных передачах р трактора можно определить по формуле [5]:
r
VTP = 0,377nN , (19)
u
Ме
где rk - радиус ведущего колеса без нагрузки, м; пдв - обороты коленчатого вала двигателя, соответствующие значению эффективной мощности Не, об/мин; U - передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче р.
Мощность Npf jnp, затрачиваемая на преодоление сопротивле-
ния передвижению трактора в агрегате на передаче р, описывается выражением [3, 4]:
N
f •тр
Р
VP
f тр агр 1000
(20)
где Р f тр - сила сопротивления передвижению трактора, Н;
Vpгp - фактическая скорость движения кормоуборочного агрегата на соответствующей передаче р трактора, м/с.
Сила Рf сопротивления передвижению трактора в агрегате с прицепной кормоуборочной машиной определяется по формуле:
Рf• тр = (Рfi + Pf2) = fR +AR2) + f(Ri -AR), (21)
32
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.
где R2 - реакция почвы на задние колеса трактора, создаваемая
его весом, Н; A R2 - реакция почвы (догрузка) на задние колеса трактора, создаваемая нагрузкой Я1схм на крюк задней навески трактора с.-х. машиной, Н; R1 - реакция на передние колеса трактора, создаваемая
его весом, Н; A R1 - реакция почвы (разгрузка) на передние колеса трактора, создаваемая нагрузкой Я!схм на крюк задней навески трактора с.-х. машиной, Н.
Реакции Rj и R2 определяются как экспериментально, так и, при известном расположении центра тяжести трактора, находятся по выражениям [7]:
Rj
G
а
ц.т.тр.
тр
L
(22)
R2 = Gmp
L — а.
ц.т.тр.
L
(23)
где L - продольная база трактора, м; ац.т.тр. - расстояние от оси задних колес трактора до его центра тяжести, м.
Догрузка заднего моста трактора A R2 и разгрузка переднего A R1 , определяются по выражениям [7]:
I + L
^R2 ~ R1.o.х.м
кр
L
l
Щ = Rj ,
(24)
(25)
l
где i кр - расстояние от задней оси трактора до точки присоединения с.-х. машины к крюку навески трактора, м.
33
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
Мощность Ng , затрачиваемая на преодоление буксования
ведущих колес трактора на соответствующем полевом фоне, определяется по формуле [4]:
N
р
З.тр
= Np
f. тр
S
1-S
(26)
Коэффициент буксования S ведущих колес трактора на полевом фоне определяется по формуле (18).
Потери мощности Nт,р.тр в трансмиссии трактора при передаче крутящего момента Мк на ведущие колеса трактора определяются по выражению [4]:
NL_ = (1 -Лртр)
(N р + Np + N р )
V f .тр д.тр кр /
тр .тр
V
(27)
тр
где Лтр - к.п.д. механической трансмиссии на соответствующей передаче р трактора.
Энергетический баланс тягово-приводного агрегата можно представить в виде графика, показывающего изменение затрат эффективной мощности двигателя трактора согласно формулы (7). Для кормоуборочного агрегата в составе трактора К-3180 АТМ и прицепного кормоуборочного комбайна FCT-1350, работающего на полевом фоне -стерня многолетних бобовых трав, убираемых на силос (^=4%), изменение составляющих энергетического баланса в зависимости от скорости движения агрегата представлено на рис. 2.
Мощностные возможности двигателя, реализуемые через ВОМ трактора выделены на рис. 3, где наглядно показано снижение мощности NmM при увеличении скорости движения агрегата.
34
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.
Рис. 2. Энергетический баланс кормоуборочного агрегата в составе трактора К-3180 АТМ и прицепного кормоуборочного комбайна FCT-1350
N вам,
Рис. 3. Мощностные возможности двигателя, реализуемые через ВОМ трактора К-3180 АТМ в агрегате с прицепным кормоуборочным комбайном FCT-1350, при различной скорости движения агрегата
35
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
Таким образом, работа кормоуборочного агрегата К-3180 ATM+FCT-1350 с пропускной способностью qh характеризующаяся потребляемой мощностью Nвом1, возможна в скоростном диапазоне от 0 до Уагр1, а с пропускной способностью q2, характеризующаяся потребляемой мощностью Neo^2, возможна в скоростном диапазоне от 0 до Усгр>2- Эти условия учитываются, как для практических расчетов по выражениям (4), (5) и (6), так и для организации работы кормоуборочных машин - обоснования подготовки ими партий продукции, которые передаются от звена к звену технологического комплекса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Серзин И.Ф., Арсеньев Г.М. Метод определения параметров кормоуборочных агрегатов с помощью теории подобия / И.Ф. Серзин, Г.М. Арсеньев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2009. - №10. - С.36-37.
2. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирование / В.А. Веников, Г.В. Веников. - М.: Высшая школа, 1984. - 439 с.
3. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля /Д.А. Чудаков.- Изд.2-е перераб. и доп. - М.: Колос, 1972. - 385 с.
4. Полканов И.П. Теория и расчет машинно-тракторных агрегатов / И.П. Полканов.- Изд.2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1964. - 255 с.
5. Тракторы: Теория: Учебник для студентов вузов по спец. «Автомобили и тракторы»/В.В. Гуськов, Н.Н. Велев, Ю.Е. Атаманов и др.; Под общ. ред. В.В. Гуськова. - М.: Машиностроение, 1988. - 376 с.
6. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы машинно-тракторных агрегатов / Л.Е. Агеев. - Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1978. -296 с., ил.
7. Беляев Н.М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев. -12-е изд. - М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1959. -857 с.
Получено 17.05.2010.
36
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.
IF. SERZIN; G.M. ARSENIEV, Cand. Sc (Engineering)
ENERGY BALANCE OF A FODDER HARVESTING TRACTOR/IMPLEMENT SYSTEM
The paper presents the power budget of the forage harvesting trac-tor/implement system K-3180 ATM+FCT-1350, components estimation of which allows for quantitative assessment of the PTO power resources of the tractor engine under different traveling speed of the above system.
УДК 631.354.2
М.И. ЛИПОВСКИИ, д-р техн. наук; А.Н. ПЕРЕКОПСКИЙ, канд. техн. наук; А.И. СУХОПАРОВ, канд. техн. наук
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА РАБОТЫ ЗАРУБЕЖНЫХ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО УВЛАЖНЕНИЯ
Представлены результаты работы зарубежных зерноуборочных комбайнов на уборке зерновых культур повышенной влажности в хозяйствах Ленинградской области в 2008-2009 гг.
В настоящее время большую часть комбайнового парка Северо-Западного округа продолжают составлять зерноуборочные комбайны отечественного производства (ОАО «Ростсельмаш» и ОАО «ПО “Красноярский завод комбайнов”»), но в связи с недостаточной их надежностью в последнее время хозяйства интенсивно приобретают комбайны зарубежного производства. Зарубежные комбайны в регионе представлены, в основном, следующими фирмами - «Sampo Rosenlew» (Финляндия), «John Deere» (США) и «Claas» (Германия). Особенно существенно комбайновый парк обновляется в последние годы, причем, прослеживается тенденция в приобретении комбайнов повышенной пропускной способности. В настоящее время, в частности в Ленинградской области, комбайновый парк представлен комбайнами зарубежного производства различного типажа по пропускной способности - от 3-го класса (5-6 кг/с) до 6-го класса (11-12 кг/с), с
37
