CC BY
4Вестник РГАТУ, № 1 (41), 2019
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
■
УДК 631.374
МЕТОДИКА РАСЧЁТА ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИ УБОРКЕ
КОРМОВОЙ СВЕКЛЫ
БОРЫЧЕВ Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительства инженерных сооружений и механики
УСПЕНСКИЙ Иван Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой технической эксплуатации транспорта, ivan.uspensckij@yandex.ru
ТРИШКИН Иван Борисович, д-р техн. наук, доцент кафедры автотракторной техники и теплоэнергетики
МАКАРОВ Валентин Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, va_makarov@rambler.ru Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
Кормовая свекла — высокоурожайная культура. Из-за интенсивного роста корнеплодов в конце вегетационного периода уборку кормовой свеклы целесообразно производить поздно осенью. Однако она боится заморозков, поэтому сроки уборки должны быть сжатыми и целью исследования должно стать создание научно-методических рекомендаций по эффективной системе комплексной механизации и обоснованию параметров транспортно-технологических комплексов при уборке кормовой свеклы. Исследованиями установлено, что эффективность и качество перевозок свёклы обеспечивается главным образом своевременным проведением транспортных работ, сохранностью перевозимой продукции и экономичностью ее доставки, направленной на снижение издержек. На основании выполненных теоретических исследований разрабатывается номограмма для определения необходимого числа транспортных средств в схеме организации работ по погрузке с уборочной техники, транспортировке до пунктов хранения кормовой свеклы. Приведена схема системы транспортно-технологической цепи. Устанавливается производительность транспор-тно-технологических средств в зависимости от урожайности, дальности перевозок и грузоподъёмности транспорта, необходимого для перевозки кормовой свёклы. Приведены математические зависимости для работы уборочного агрегата, обеспечивающие бесперебойную работу, и строится номограмма для определения необходимого количества транспортных средств. Полученные графические зависимости определяют необходимое число транспортных средств в зависимости от времени загрузки и транспортировки свёклы к месту её хранения. Аналогичным образом определяют необходимое число транспортных средств для перевозки ботвы для кормовых целей. В выводах показано, что предложенный графический способ может быть использован и для других аналогичных работ при уборке других культур.
Ключевые слова: свекла, номограмма, грузопоток, транспортные средства
Введение
Кормовая свекла — высокоурожайная культура. Урожайность её достигает порядка 200 т/га. Из-за интенсивного роста корнеплодов в конце вегетационного периода уборку кормовой свеклы целесообразно производить поздно осенью. Однако она боится заморозков, поэтому сроки уборки должны быть сжатыми.
Цель исследования - создание научно-методических рекомендаций по эффективной системе комплексной механизации и обоснованию параметров транспотрно-технологических комплексов при уборке кормовой свеклы
Материалы и методы
На основании выполненных теоретических исследований разрабатывается номограмма для определения необходимого числа транспортных средств в схеме организации работ по погрузке с уборочной техники, транспортировке до пунктов хранения кормовой свеклы.
Для бесперебойной работы уборочных машин необходимо рассчитать число транспортных
средств (ТС), необходимое для перевозки убранного урожая.
Методика расчета
Необходимое число ТС зависит от производительности уборочного агрегата, урожайности кормовой свеклы, дальности перевозки, скорости и грузоподъемности транспорта, а также от времени загрузки, разгрузки и приемки продукции [1-3].
Среднюю производительность Wсм уборочной машины за 1 час сменного времени можно найти по уравнению
Щм = 0,14
втг
(1)
где vz - скорость агрегата, км/ч;
В - ширина захвата уборочной машины, м; и - урожайность, т/га;
- коэффициент использования времени
смены.см
Зная производительность Wсм уборочной машины и грузоподъемность Q транспортного средства, находят время его загрузки
© Борычев С. Н., Успенский И. А., Тришкин И. Б., Макаров В.А., 2019 г.
Технические науки
<1
(2)
Время транспортировки груза зависит от дальности перевозки S и скорости движения груженого ТС V и порожнего а также от времени ^ сдачи груза (взвешивание и запись) и выгрузки ^ из ТС. Учитывая хронометражные данные, принимаем время сдачи груза 0,02-0,05 ч, а время выгрузки самосвального 0,01-0,03 ч. Среднее время сдачи груза и выгрузки обозначим 0,03-0,05 ч. Тогда общее время перевозки запишется в виде
гтр = 2Б1[(ух + уг)/2] + гс + и =. 45/ ¡(ух + пг ) + г0 .
Общее время полного цикла одного ТС
Для бесперебойной работы уборочного агрегата необходимо при перевозке грузов иметь такое число ТС, чтобы уборочный агрегат не простаивал
Подставляя в уравнение (5) из уравнений (1)-(4) переменные параметры уборочных и транспортных машин, получим зависимость для определения п в общем виде:
п = [4Б/(ух + + у/[;
о.1рависсм
)] + 1
(6)
(3)
(4)
п = Т/и
(5)
Номограмма для определения необходимого числа ТС в зависимости от производительности уборочного агрегата, дальности перевозок, грузоподъемности и скорости движения приведена на рисунке, где: а - зависимость времени ездки от средней скорости транспорта V при различных расстояниях S; б - зависимость производительности уборочного агрегата от скорости его перемещения vз при различной урожайности и ширине захвата В: 1,2 м; 2,4 м; в - зависимость времени загрузки ТС при различной его грузоподъемности Q от производительности уборочного агрегата; г - зависимость числа ТС от времени загрузки ^ и времени транспортирования груза t .
Рис. - Номограмма для определения числа транспортных средств
Как видно из уравнения (6), необходимое число ТС для перевозки урожая зависит от многих переменных [5-7]. В этом уравнении девять переменных, поэтому анализировать влияние их на п затруднительно. Для анализа грузопотока и определения влияния различных переменных на п построена номограмма (рисунок). Для упрощения номограммы уменьшили число переменных, введя в уравнение (6) средние значения утр = {ух + г?г) ч., 10 = 0,7. Тогда уравнение для построения номограммы приняло вид п =(2Э/г;тр + 0,04)/[<?/(0,1г?яВи 0,7)] + 1 (7)
В квадранте а номограммы приведены зависимости времени ездки от средней скорости ТС V при различных расстояниях перевозки S=1-7 км с учетом времени сдачи и выгрузки груза.
По зависимостям, приведенным в квадранте б, можно также анализировать грузопоток и производительность ботвоуборочных машин, зная урожайность ботвы, скорость движения и ширину захвата
уборочной машины. Поскольку корнеуборочные машины при междурядье кормовой свеклы 60 см захватывают два (ККГ-1,4) и четыре рядка (РКС-4), расчетные кривые построены для ширины захвата 1,2 и 2,4 м с учетом среднего коэффициента использования времени смены ^м= 0,7.
При выведении зависимости квадранта в с учетом имеющихся в хозяйствах ТС (самосвальные прицепы и автомобили) грузоподъемность одного ТС принималась равной 4-10 т. Кривые этого квадранта строились по полученной из уравнения (7) упрощенной зависимости
П
^тр^з-
(8)
По уравнению (8) для заданного числа п задавались значением находили координату ^ и строили кривые графика. Полученный график позволяет определить необходимое число ТС в зависимости от времени загрузки и времени транспортировки груза.
Пользуясь построенной номограммой, можно
ф
Вестник РГАТУ, № 1 (41), 2019
проанализировать грузопоток и определить число ТС. Для этого в квадранте а находят время tтр ездки одного ТС, зная расстояние и среднюю скор рость. Так, если средняя скорость ТС ^р=30 км/ч, а расстояние перевозки 3 км, то, проведя вертикальную прямую от шкалы скорости до пересечения с кривой расстояния, из точки пересечения проводят горизонтальную прямую до пересечения её со шкалой времени. Тогда tтр =0,24 ч.
В квадранте б находят вначале часовую производительность уборочного агрегата. Например, имеется четырехрядная уборочная машина захватом 2,4 м, которая работает на скорости ^=4,0 км/ч, урожайность кормовой свеклы и= 120 т/га. Проведя вниз вертикальную линию от точки на шкале скорости V до пересечения с прямой заданной урожайности при ширине захвата 2,4 м, находят точку пересечения 1, от которой проводят горизонтальную линию до пересечения со шкалой Wсм и получают производительность (т/ч) уборочной машины. В данном случае она составляет 81 т/ч. Зная грузоподъемность используемых в хозяйстве ТС, предположив Q = 8 т, продолжают горизонтальную линию до пересечения ее с кривой грузоподъемности, получают точку пересечения 2, из которой опускают вертикальную прямую до пересечения со шкалой времени. В данном случае время загрузки ^ = 0,10 ч. Зная ^ и tтр , находят число ТС в квадранте г. Для этого из точки на шкале ^ восстанавливают перпендикуляр до пересечения с горизонталью, проведенной точки ^р= 0,24. Пересечение вертикальной и горизонтальной прямых показывает, что необходимо иметь Q = 3,8. Следовательно, для обеспечения бесперебойной работы уборочного агрегата при заданных параметрах необходимы четыре 8-тонных ТС. Если грузоподъемность ТС будет 6 т, то их надо иметь шесть, а при грузоподъемности 4 т - семь.
В результате анализа грузопотока корнеплодов установлено, что на число ТС большое влияние
оказывает расстояние перевозок. Так, при увеличении дальности возки с 3 до 6 км число ТС возрастает с четырех до шести. Поэтому выращивать высокоурожайную кормовую свеклу целесообразнее на полях, размещенных недалеко от места хранения и ферм. В этом случае на перевозку больших грузов потребуется меньшее число ТС.
Аналогичным образом можно проанализировать грузопоток и рассчитать необходимое число ТС для перевозки ботвы. Для этого достаточно знать ее урожайность и скорость ботвоуборочной машины.
Выводы
Предложенный графический способ анализа грузопотока при уборке кормовой свеклы позволяет быстро определить влияние различных составляющих и рассчитать по ним необходимое число ТС для перевозки убираемого урожая. Графический способ может быть использован и для других аналогичных работ при уборке. Он позволяет более тщательно проанализировать грузопоток, организовать и спланировать работы для уборки урожая в сжатые сроки.
Список литературы
1. Измайлов, А.Ю., Лобачевский, Я.П. Система машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства на период до 2020 года [Текст]// Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013.
- № 6. - С. 6-10..
2. Лачуга, Ю.Ф. Научно-методическое обеспечение развития фундаментальных и поисковых научных исследований в области сельского хозяйства [Текст]// АПК: Экономика, управление. - 2015.
- № 2. - С. 3-11.
3. Измайлов А.Ю., Макаров В.А. К вопросу обоснования технико-экономического уровня сельскохозяйственных машин и оборудования // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2016. -№3. - С.17-19.
METHOD OF CALCULATION OF TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL MEANS
IN CLEANING FEED BEET Borychev Sergey N., doctor of technical sciences, professor Uspensky Ivan A., doctor of technical sciences, professor Trishkin Ivan B., doctor of technical sciences, associate professor Makarov Valentin A. doctor of technical sciences, professor Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev, RF Fodder beet - high-yielding culture. Due to the intensive growth of root crops at the end of the growing season, it is advisable to harvest the fodder beet late in the fall. However, it is afraid of frosts, so the timing of harvesting should be tight and the goal of the study should be the creation of scientific and methodological recommendations for an effective system of integrated mechanization and substantiation of the parameters of transport and technological complexes when harvesting fodder beet. Research has established that the efficiency and quality of transportation of beets is provided mainly by the timely conduct of transport operations, the safety of the products being transported and the cost effectiveness of the delivery of products aimed at cost reduction. (Materials and methods). On the basis of the theoretical studies carried out, a nomogram is developed to determine the required number of vehicles, in the scheme of technologies and organization of work on loading from harvesting machinery, transportation to fodder beet storage points.The scheme of the transport and technological chain. The productivity of transport and technological equipment is established, depending on the yield, distance of transportation and carrying capacity of the transport necessary for the transportation of fodder beets. Mathematical dependences for the work of the cleaning unit, ensuring uninterrupted operation, are given, and a nomogram is built to determine the required number of vehicles.Mathematical dependences for the work of the cleaning unit, ensuring uninterrupted operation, are given, and a nomogram is built to determine the required number of vehicles. The resulting graphical dependencies and determine the required
Технические науки
number of vehicles, depending on the time of loading and transportation of beets to the place of its storage. Similarly, determine the required number of vehicles for the transportation of tops for feeding purposes. The findings show that the proposed graphical method can be used for other similar works during harvesting and other crops.
Key words: beet, nomogram, traffic, vehicles
1. Izmajlov, A.JU., Lobachevskij, JA.P. Sistema mashin i tehnologij dlja kompleksnoj mehanizacii i avtomatizacii sel'skohozjajstvennogo proizvodstva na period do 2020 goda [Tekst]// Sel'skohozjajstvennye mashiny i tehnologii. - 2013. - № 6. - S. 6-10..
2. Lachuga, JU.F. Nauchno-metodicheskoe obespechenie razvitija fundamental'nyh i poiskovyh nauchnyh issledovanij v oblasti sel'skogo hozjajstva [Tekst]//APK: JEkonomika, upravlenie. - 2015. - № 2. - S. 3-11.
3. Izmajlov A.JU., Makarov V.A. K voprosu obosnovanija tehniko-jekonomicheskogo urovnja sel'skohozjajstvennyhmashinioborudovanija//Sel'skohozjajstvennyemashinyitehnologii.-2016.-№3.-S.17-19.
УДК 631.53.01
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОТДЕЛЕНИЯ КАРТОФЕЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО ВРАЩАЮЩЕГО ВОРОШИТЕЛЯ КАРТОФЕЛЕКОПАТЕЛЯ
БАЧУРИН Алексей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, декан инженерного факультета,Ьа^ипп62@таИги,
РУЗИМУРОДОВ Абдугафор Абдусаторович, аспирант кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка, gafor1213@mail.ru
КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, kostenko.mihail2016@yandex.ru
ЛИПИН Владимир Дмитриевич, канд. техн. наук, доцент кафедры технических систем в АПК, patent@rgatu.ru
КАЛМЫКОВ Дмитрий Вадимович, аспирант кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка, aallff@bk.ru
ГОЛАХОВ Андрей Александрович, аспирант кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
Прогнозируемый рост урожая картофеля в среднесрочной перспективе обусловлен увеличением доли корпоративного сектора, строительством современных мощностей по хранению и первичной переработке, которые повлияют на увеличение посадочных площадей, а также требования к картофелеуборочной технике. Для снижения затрат труда предлагается модернизация картофелеуборочных машин, а именно сепарирующих рабочих органов, на которые приходится до 80% отделенной почвы. Прутковые элеваторы являются наиболее применяемыми сепарирующими рабочими органами машин для уборки картофеля. Задачей совершенствования предлагаемого пруткового элеватора картофелекопателя является усиление разрушающего воздействия на клубненосный пласт, улучшение сепарации почвы и снижение потерь клубней картофеля. Предложена конструктивная принципиальная схема картофелекопателя, содержащего лемеха, скоростной, основной и каскадный прутковые элеваторы, ходовые и опорные колеса, винтовой механизм для регулирования глубины подкапывания клубненосного пласта, эллиптические звездочки и установленный в направлении движения вороха интенсификатор в виде спиральных пружин, навитых с просветом между витками с правой и левой навивкой, изготовленных из проволоки круглого сечения, поверхности которой выполнены из эластичного материала, например, резины. Использование картофелекопателя с заявляемым интенсификатором, выполненным со спиральными пружинами, позволяет обеспечить измельчение почвенных комков, отрыв столонов от клубней и укладку картофеля за картофелекопателем в валок без раскатывания. В то же время применение интенсификатора со спиральными пружинами может привести к увеличению затрат энергии. Следует уточнить мощность на привод дополнительного рабочего органа и оценить ее влияние на общие энергозатраты агрегата.
Ключевые слова: картофелекопатель, ворошитель, интенификатор, прутковый элеватор, сепарация, лемех, повышение производительности, технологический процесс, совершенствование.
© Бачурин А. Н., Рузимуродов А. А., Костенко М. Ю., Липин В. Д.,Калмыков Д. В., Голахов А. А., 2019 г.
Literatura
