CC BY
13
массового расхода топлива от рабочей ширины захвата двухрядного мульчировщика имеет вид:
п „ .„ 32,38В +13,26
q = 0,847—---—.
Бщэ
Расчёты по представленной зависимости свидетельствуют, что увеличение рабочей ширины захвата двухрядного мульчировщика от 3,0 м до 5,0 м приводит к снижению удельного массового расхода топлива от 4,81 кг/га до 4,58 кг/га.
Зависимость удельного массового расхода топлива от рабочей ширины захвата четырёхрядного мульчировщика имеет вид:
п „.„33,12Б + 4,412
q = 0,847—----,
Бипэ
где q - удельный массовый расход топлива, кг/га.
На рисунке 3 представлена зависимость удельного массового расхода топлива от рабочей ширины захвата для двухрядного и четырёхрядного мульчировщика.
По результатам расчёта установлено, что значение удельного массового расхода топлива при рабочей ширине захвата четырёхрядного мульчировщика 3,2 м составляет 5,41 кг/га. Мульчировщик с рабочей шириной захвата 5,2 м имеет удельный массовый расход 5,33 кг/га. Четырёхрядный муль-чировщик, по сравнению с двухрядным, имеет удельный массовый расход топлива на 12% выше, а качество обработки — вдвое выше.
Выводы
1. Мульчировщик по сравнению с дискатором имеет сферический диск, установленный на упругой стойке.
2. Двухрядный и четырёхрядный мульчировщи-ки при значении рабочей ширины захвата от 3,0 м до 5,0 м имеют одинаковую потребную мощность двигателя.
3. Удельные затраты энергии на обработку почвы четырёхрядным мульчировщиком на 13% выше, чем двухрядным в интервале рабочей ширины захвата от 3,0 м до 5,2 м.
4. Четырёхрядный мульчировщик имеет удельный массовый расход топлива на единицу работы на 12% больше, чем двухрядный. Количество дисков, приходящихся на метр рабочей ширины захвата, у четырёхрядного мульчировщика составляет 10, а у двухрядного величина этого показателя 8. Рабочая ширина захвата единичного диска — 0,096 м, а расстояние между следами дисков четырёхрядного мульчировщика —
0.1.м. Четырёхрядный мульчировщик обеспечивает непрерывность обработки почвы за один проход. Двухрядный мульчировщик за один проход образует необработанные полосы по рабочей ширине захвата.
Литература
1. Припоров Е.В. Центробежный аппарат с подачей материала вдоль лопаток // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 3 (18). С. 243-247.
2. Припоров Е.В., Юдт В.Ю. Анализ дисковых орудий с четырехрядным расположением сферических дисков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 118. С. 1413-1427.
3. Припоров Е.В., Левченко Д.С. Анализ сошников сеялок ресурсосберегающих технологий посева зерновых культур // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 109. С. 379-391.
4. Припоров Е.В. Технологическая колея и проблемы ее создания // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 82-84.
5. Припоров Е.В. Анализ факторов, влияющих на ширину полос технологической колеи // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5 (61). С. 57-59.
6. Сохт К.А., Трубилин Е.И., Коновалов В.И. Дисковые бороны и лущильники. Проектирование технологических параметров. Краснодар: КубГАУ, 2014. С. 69.
7. Канарёв Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия. М.: Машиностроение, 1983. С. 53.
8. Маслов Г.Г., Карабаницкий А.П., Донцов В.Б. Эксплуатация МТП (курс лекций). Краснодар: КубГАУ, 2002. 228 с.
Интеллектуальная система управления глубиной хода дисковых сошников при посеве
С.Н. Кокошин, к.т.н., Б.О. Киргинцев, руководитель НИРС, В.И. Ташланов, аспирант, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Развитие цифрового сельского хозяйства в России подразумевает повышение качественных показателей технологических процессов в животноводстве и непосредственно в растениеводстве [1,2]. Основными этапами при возделывании сельскохозяйственных культур можно выделить следующие: подготовка почвы, посев, уход за посевами, уборка урожая, сушка, сортировка и хранение. Наиболее энергозатратными и основополагающими технологическими операциями для получения высокого
урожая являются обработка почвы и посев [3]. Особенность данных операций заключается во взаимодействии рабочих органов с почвой, имеющей определённые физико-механические свойства, оказывающие влияние на тяговое сопротивление агрегата. К посеву предъявляются высокие требования, так как необходимо правильно разместить семена по площади поля и по глубине заделки. При этом основными факторами, способствующими улучшению данных показателей, являются конструктивные особенности сеялки, а именно сошниковая группа и высевающая система. В серийных конструкциях дисковых сеялок для удерживания сошника на установленной глубине используется
упругий элемент — пружина. В сеялках для мелко-семянных культур используется копирующее колесо для равномерного распределения семян по глубине относительно рельефа поля [4, 5]. Но необходимо учитывать, что со временем плотность и пористость поля изменяется и появляется необходимость в дополнительных технологических операциях по её обработке и регулированию глубины посева [6].
Равномерной глубине заделки семян способствуют как конструктивные особенности сошника [7, 8], так и применение различных систем слежения и управления [9]. Современные системы слежения, основанные на спутниковой навигации, в настоящее время широко используются для обеспечения оптимальной траектории движения агрегата по полю, создания карт полей с учётом содержания различных видов удобрений [10]. Сенсоры различного типа позволяют определять различные свойства почвы в режимах on-line и off-line [11], что увеличивает диапазон их использования.
При работе посевного агрегата в поле диски сошников взаимодействуют с различными видами почв, которые имеют непостоянные физико-механические свойства, соответственно и изменяемую силу сопротивления почвы, которая способствует неравномерной глубине посева семян [12]. В связи с этим мы предлагаем адаптивную подвеску дискового сошника [13], в которой пружина заменена на гибкий трубчатый элемент (ГТЭ), позволяющий изменять силу действия на поводок сошника [14].
Значение данной силы зависит от величины гидравлического давления, подаваемого в полость ГТЭ. Поэтому для соблюдения необходимой глубины посева семян необходимо синхронизировать зависимость изменения силы сопротивления почвы с величиной гидравлического давления. Для этого в качестве элемента, отслеживающего изменение силы сопротивления почвы, можно использовать нож 1 с тензометрическим датчиком 9 (рис. 1).
При взаимодействии с почвой нож испытывает действие со стороны обрабатываемой почвы, которое фиксируется тензометрическим датчиков в виде силы сопротивления. Далее сигналы с датчика передаются в блок управления 2, который регулируется гидрораспределителем с электромагнитным клапаном 3, установленным в гидравлической системе трактора, состоящей из бака 5, шестерённого насоса 4. Полость ГТЭ 7 через штуцер соединяется шлангами 6 с гидрораспределителем. Для обеспечения прочности ГТЭ в данной схеме предусмотрен предохранительный клапан 8, который стравливает избыточное давление в системе.
В связи с тем, что предлагаемая система управления имеет достаточно высокую точность, было решено проанализировать процесс взаимодействия дискового сошника с почвой и методику определения силы сопротивления почвы. На рисунке 2 показана классическая схема действия силы сопротивления почвы на дисковый сошник в процессе посева [4].
Данная схема подходит только для приближённых расчётов и не может использоваться для программирования интеллектуальной системы управления, так как имеет большую погрешность.
Материал и методы исследования. Линия действия равнодействующей силы сопротивления почвы К проходит через центр диска сошника Ох и расположена под углом у относительно горизонта. В расчётах не учитывается, что при изменении глубины хода сошника точка приложения и угол наклона вектора силы изменяются. Поэтому мы предлагаем модель взаимодействия дискового сошника с почвой, учитывающую данные параметры (рис. 3).
Часть почвы, взаимодействующую с диском, можно представить в виде фигуры ОВБ. Она оказывает воздействие на диск сошника в виде распределённой нагрузки с равнодействующей К,
Рис. 1 - Принципиальная схема интеллектуальной системы контроля глубины хода дискового сошника
Рис. 2 - Схема расчёта равновесия сошника
XD = r ■ sin ф;
Yd = r - r ■ cos ф, где r — радиус сошника.
Рис. 3 - Модель взаимодействия диска с почвой
приложенной в центре тяжести — точке С данной фигуры. При изменении глубины посева координаты точки С изменяются совместно с углом у.
Выразим координаты точки Б через угол сектора ф, приняв за начало координат точку О:
(1)
Выразим угол ф через координату YD, которая характеризует глубину посева, и подставим в выражение X¡у
ф = CÍFC cos (1 — (2)
г
Y
XD = R- sin (arc cos (1—(3)
r
Для определения координаты точки С необходимо воспользоваться статическим моментом фигуры. Для этого представим площадь фигуры ODB как разницу площадей треугольника OI)В и сегмента OD. Выразим искомые координаты через характеристики данных фигур:
Xc ; Ус = ESX., (5)
с ЕА ЕА
где YjSx — суммы статических моментов треугольника и сегмента, мм3.
Для решения системы уравнений воспользовались математическим редактором MathCAD. Для решения системы задавали следующие параметры: удельное сопротивление почвы при посеве к = 5-10-2 МПа, ширина захвата дискового сошника b = 50 мм; диаметр диска сошника — 360 мм; длина поводка — 850 мм. Геометрические параметры соответствуют сошнику сеялки С3-3,6 с длинным поводком.
Для равномерного движения сошника в почве необходимо, чтобы моменты силы относительно шарнира крепления поводка суммарно уравновешивались:
ЕМ (F)0 ^ 0. (6)
Исходя из рисунка 2, сила сопротивления почвы R раскладывается на две проекции — R и Rz, каждая из которых создаёт момент силы относительно шарнира. С изменением глубины движения сошника проекции силы R уменьшаются или увеличиваются пропорционально. Но, по нашей теории, данное изменение проекций силы
\LHm
405
270 225 ISO
90 45
С
1 : \
\
\
::о
h-мм
а)
i 2 3 4
/ у / / / /
\
so ;; ::: глубина посева, мм
б)
Рис. 4 - Изменения момента и угла наклона силы сопротивления почвы от глубины посева:
а) значение момента силы сопротивления почвы; б) зависимость угла наклона силы сопротивления почвы от глубины посева; радиус сошника: 1 - 100 мм, 2 - 150 мм, 3 - 180 мм, 4 - 200 мм
имеют различные интенсивности, т.е. увеличение глубины движения сошника более интенсивно увеличивает тяговое сопротивление (Кх), чем силу, выталкивающую сошник (К2).
Результаты исследования. Проведём сравнительный математический анализ значений момента силы при условии, что сила К не меняет своего направления (согласно существующей методике - М1) и в случае, если сила К меняет точку приложения и угол наклона при заглублении (предлагаемая методика - М2). Система уравнений была решена в математическом пакете МаШСАО, а результаты представлены в виде графиков на рисунке 4.
Вывод. Из полученных зависимостей видно, что момент силы относительно шарнира поводка сошника, рассчитанный по предлагаемой методике, имеет меньшие значения. Это обусловлено тем, что при заглублении сошника горизонтальная составляющая силы сопротивления почвы увеличивается более интенсивно по сравнению с вертикальной, но имея малое плечо до шарнира, оказывает незначительное влияние на глубину посева. Изначальная настройка пружины серийных сошников приводит к увеличению глубины посева на почвах, физико-механический состав которых легче тех, относительно которых выполнялась настройка сеялки, и, следовательно, к повышенному расходу топлива. Таким образом, возможность регулирования глубины хода сошника в процессе посева в зависимости от физико-механических свойств почвы позволит не только повысить урожайность за счёт оптимальной глубины посева, но и снизить тяговое сопротивление агрегата, что приведёт к снижению расхода топлива.
Литература
1. Пукальчик М.А., Шадрин Д.Г., Фёдоров М.В. Глобальные тренды и перспективные направления развития в точном земледелии и сельском хозяйстве // АПК России. 2018. № 3. С. 448-454.
2. Абрамов Н.В., Бакшеев Л.Г., Килин П.М. Инновационные и ресурсосберегающие технологии - основное направление развития АПК Тюменской области // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2004. № 6. С. 35-39.
3. Мударисов С.Г. Повышение качества обработки почвы путём совершенствования рабочих органов машин на основе моделирования технологического процесса: автореф. дис. ... докт. техн. наук / Челябинский государственный агроин-женерный университет. Челябинск, 2007. 40 с.
4. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. СПб.: Квадро, 2014. 624 с.
5. Демчук Е.В. Машины и оборудование в растениеводстве / Е.В. Демчук, А.А. Кем, А.В. Зильбернагель [и др.]. Омск: ГАУ имени П.А. Столыпина, 2013. 192 с.
6. Ерёмин Д.И., Ерёмина Д.В., Фисунова Ж.А. Физические свойства выщелоченных чернозёмов Северного Зауралья в условиях длительного сельскохозяйственного использования // Аграрный вестник Урала. 2009. № 4 (58). С. 49-51.
7. Демчук Е.В. Определение равномерности распределения семян двухленточным сошником при помощи программного обеспечения / Е.В. Демчук, А.С. Союнов, В.В. Мяло [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 8. С. 69-71.
8. Горбачёв С.П. Улучшение качественных показателей заделки семян при посеве зерновых культур совершенствованием дискового сошника: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Волгоград, 2013. 19 с.
9. Кокошин С.Н., Кизуров А.С. Автоматизация глубины посева зерновых // Агропродовольственная политика России. 2014. № 3 (27). С. 30-32.
10. Семизоров С.А. Эффективность применения систем спутниковой навигации при посеве зерновых культур // Агропро-довольственная политика России. 2015. № 10 (46). С. 31-34.
11. Труфляк Е.В. Сенсорика. Краснодар: КубГАУ, 2016. 33 с.
12. Кокошин С.Н., Киргинцев Б.О. Ранжирование факторов, влияющих на урожайность зерновых культур // Вестник государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2014. № 3 (26). С. 93-96.
13. Пат. РФ на полезную модель №164384: Механизм подвески дискового сошника / Кокошин С.Н., Киргинцев Б.О.; опубл. 09.08.2016 г.
14. Пирогов С.П., Чуба А.Ю. Применение манометрических трубчатых пружин в сельскохозяйственных машинах // Агропродовольственная политика России. 2017. № 9 (69). С. 82-88.
Организация технического сервиса и ремонта техники при производстве и внесении органических удобрений
А.М. Бондаренко, д.т.н, профессор, Л.С. Качанова, к.т.н., доцент, Азово-Черноморский инженерный институт -филиал ФГБОУ ВО Донской ГАУ
Рациональная организация технического сервиса и ремонта является предпосылкой эффективного использования базового звена агропромышленного комплекса - машинно-тракторного парка. Сельскохозяйственная техника и машины применяются на всех этапах производства продукции растениеводства, животноводства, при реализации основных, вспомогательных и дополнительных технологических процессов. Технологические процессы производства органических удобрений, внесения органических и минеральных удобрений требуют наличия соответствующей сельскохозяйственной и специализированной техники. Уровень исполь-
зования технических средств, а также затраты на их обслуживание оказывают значительное влияние на себестоимость производимой продукции [1, 2].
Анализ состояния аграрного сектора выявил сокращение основных показателей материально-технического обеспечения, производственных мощностей, несмотря на меры, принимаемые Министерством сельского хозяйства РФ. В Российской Федерации по сравнению с 1990 г. площадь пашни в обработке уменьшилась со 115,3 млн га до 54,4 млн га, в том числе под зерновыми и зернобобовыми - с 62,9 млн до 31,6 млн га, производство зерна сократилось в 1,22 раза, молока - в 2,7 раза (табл. 1) [3].
Материал и методы исследования. Патогенез сложившейся ситуации многогранен. Однако определяющими предпосылками являются не-
