CC BY
28
УДК 629.114.2 Н.И. Селиванов, Ю.В. Косикина,
В.С. Самохвалов
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАКТОРА «БЕЛАРУС-1523» НА ОПЕРАЦИЯХ ПОЧВООБРАБОТКИ
N.I. Selivanov, Yu.V. Kosikina, V.S. Samokhvalov
RATIONAL USE OF BELARUS-1523 TRACTOR ON TILLAGE OPERATIONS
Селиванов Н.И. - д-р техн. наук, проф., зав. каф. тракторов и автомобилей Красноярского государственного аграрного университета, г. Красноярск. E-mail: [email protected] Косикина Ю.В. - магистрант каф. тракторов и автомобилей Красноярского государственного аграрного университета, г. Красноярск. E-mail: [email protected]
Самохвалов В.С. - асп. каф. тракторов и автомобилей Красноярского государственного аграрного университета, г. Красноярск. E-mail: [email protected]
Selivanov N.I. - Dr. Techn. Sci., Prof., Head, Chair of Tractors and Cars, Krasnoyarsk State Agrarian U n i versity, Krasnoyarsk. E-mail: [email protected]
Kosikina Yu.V. - Magistrate Student, Chair of Tractors and Cars, Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk. E-mail: [email protected]
Samokhvalov V.S. - Post-Graduate Student, Chair of Tractors and Cars, Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk. E-mail: [email protected]
Проведен анализ российского и регионального рынков сельскохозяйственных тракторов, основу которых составляют модельные ряды мобильных энергосредств колесной формулы 4к4а улучшенной классической компоновки. В АПК Красноярского края преобладают колесные тракторы «Беларус», на которые приходится около 45 % численности тракторного парка. В последние два года расширился рынок тракторов «Беларус-1523», которые в ближайшей перспективе должны составить основу энергетических средств 2,0-3,0 тяговых классов тракторного парка. Для эффективного использования этого трактора в разных по энергоемкости технологиях почвообработки разработаны модели и алгоритм оптимизации и рационального распределения его эксплуатационной массы по осям путем регулирования количества неподвижных балластных грузов в передней части остова и на дисках задних колес. По результатам моделирования и эксперимента установлены оптимальные значения основного показателя технологичности - удельной массы трактора для операций почвообработки разных групп. Адаптацию трактора на одинарных
колесах к операциям почвообработки третьей группы в диапазоне рабочих скоростей от 3,0 до 3,8 м/с при номинальном тяговом усилии 22,0 кН обеспечивает базовая комплектация без съемного балласта с удельной массой тудБ = 51- 52 кг / кВт . В скоростном диапазоне от 2,0 до 3,0 м/с на операциях почвообра-ботки первой и второй групп установкой переднего балласта массой 500 кг и двух грузов по 165-170 кг на дисках задних колес достигается наиболее эффективное использование трактора с номинальным тяговым усилием 27,1-29,7 кН. Рекомендуемая изготовителем установка только передних грузов массой 500 кг снижает номинальное тяговое усилие трактора при выполнении операций почвооб-работки первой и второй групп на 7-8 %.
Ключевые слова: адаптация, алгоритм, модели, балластирование, удельная масса.
The analysis of the Russian and regional markets of agricultural tractors which basis is made by model ranges of mobile power means of a wheel formula 4k4a of the improved classical configuration is carried out. In agrarian and industrial complex of Krasnoyarsk Region wheel Belarus tractors
of which about 45 % of number of tractor park are the share prevail. In the last two years the market of the Belarus-1523 tractors which in short term have to make a basis of power means of 2.0-3.0 traction classes of tractor park extended. Models and algorithm of optimization and rational distribution of its operational weight on axes by regulation of quantity of motionless ballast freights in forward part of a skeleton and on disks of back wheels are developed for effective use of this tractor in technologies of tillage, different in power consumption. By the results of modeling and experiment optimum values of the main indicator of technological effectiveness, i.e. specific mass of the tractor for operations of tillage of different groups are established. The adaptation of the tractor on unary wheels to operations of tillage of the third group in the range of working speeds from 3.0 to 3.8 m/s at nominal traction force of 22.0 kN is provided by a basic complete set without removable ballast with specific weight. In the high-speed range from 2.0 to 3.0 m/s on operations of tillage of the first and second groups' installation of forward ballast weighing 500 kg and two freights on 165-170 kg on disks of back wheels reaches the most effective use of a tractor with nominal traction force of 27.1-29.7 kN. The installation only of forward freights weighing 500 kg recommended by the manufacturer reduces nominal traction force of the tractor when performing operations of tillage of the first and second groups by 7-8 %.
Keywords: adaptation, algorithm, models, ballasting, specific weight.
Введение. В последние годы на российском и региональных рынках широко представлены модельные ряды зарубежных и отечественных сельскохозяйственных тракторов колесной формулы 4к4а улучшенной классической компоновки с увеличенным диаметром передних управляемых колес [1, 2]. Доля продаж этих тракторов достигла 93 % при повышении верхней границы мощности до 280-300 кВт (380— 400 л.с.).
В АПК Красноярского края, который относится к агрозоне 6.2, преобладают колесные тракторы фирмы «Беларус» 1,4—3,0 классов (кл.), составляющие около 45 % численности тракторного парка региона. Тракторов «Беларус-1523» в 2015—2016 гг. приобретено 12 ед., или
13 % от общего количества. Эти тракторы должны до 2025 г. составить основу энергетических средств 2-3 кл. тракторного парка сельских товаропроизводителей.
При возделывании зерновых и кормовых культур сельхозпредприятия края применяют три вида цельнозамкнутых технологий обработки почвы и посева (традиционная, минимальная и нулевая) агрегатами на базе отечественных и зарубежных тракторов общего назначения и универсальных, выбор которых определяется агроэкологическим состоянием поля, наличием технических средств и материальных ресурсов.
С учетом характеристик удельного сопротивления рабочих машин К и ЛК, интервалов
рабочих скоростей V* ±ЛУ операции основной обработки почвы разделены на три группы [3-5]:
1) отвальная вспашка и глубокое рыхление на глубину 0,21-0,23 м и 0,40-0,50 м соответственно при К01=11,0-14,0кН/м, ДК =0,13-0,18 с2/м2
и У^=2,20±0,20м/с;
2) послеуборочная безотвальная комбинированная обработка (сплошная культивация) и чизелевание на глубину 0,14-0,16 м и 0,200,30 м соответственно при Кг=4,70-6,50 кН/м,
ДК2=0,09 с2 /м2 и Ущ=2,70±0,30 м/с;
3) послеуборочная поверхностная обработка (лущение стерни), предпосевная обработка, обработка и посев по нулевой технологии на глубину 0,06-0,12 м при Кз:=3,10-5,10кН/м,
ДК3=0,06 с2/м2, и У*э=3,33±0,50м/с.
Для адаптации к технологиям почвообработ-ки разных по энергоемкости групп на всех моделях энергонасыщенных колесных тракторов, в т.ч. и «Беларус-1523», с установленной мощностью двигателя применяется регулирование эксплуатационной массы и ее рациональное распределение по осям путем использования разного количества съемных балластных грузов, размещенных неподвижно в передней части остова, на дисках задних и передних колес [6].
Неоднозначность рекомендаций в инструкциях по эксплуатации, а также недостаточный опыт практического использования отдельных модификаций трактора «Беларус-1523» в зо-
нальных технологиях почвообработки не позволяют установить рациональные условия их балластирования для адаптации к разным по энергоемкости операциям основной обработки почвы.
Цель работы. Повышение эффективности использования энергонасыщенного колесного трактора «Беларус-1523» в зональных технологиях почвообработки.
Задачи: обосновать модели и алгоритм адаптации трактора к технологиям почвообработки; установить рациональные интервалы изменения и распределение по осям массы трактора для разных технологий почвообработки.
Материалы и методы исследования. При решении поставленных задач учитывались параметры технической характеристики трактора «Беларус-1523» разных модификаций. Базовой модели и комплектации трактора с установленной мощностью двигателя меэ = 116кВт при номинальной частоте вращения коленчатого вала пн = 2100МЫН1 и коэффициенте приспособляемости по моменту Км = 1,25 соответствует эксплуатационная масса 5750 кг на одинарных колесах без съемного балласта и продольная база Ь = 2,76м [7]. Передними балластными грузами массой 500 кг трактор оснащается для выполнения энергоемких операций почвообработки первой и второй групп в оптимальном диапазоне рабочих скоростей от 2,0 до 3,0 м/с. Оценка тягово-сцепных свойств трактора проводилась на основе экспериментальных зависимостей тягового КПД и буксования от коэффициента использования сцепного веса : г]Т,8 = /(рКР) при установленных значениях КПД трансмиссии т!ТР , коэффициента сопротивления перекатыванию / и постоянных величин а и Ь [1]
Лт Лтр
Ркр
(Ркр + f)
аРкр
в-Ркр
>. (1)
Эффективное использование трактора с заданными параметрами двигателя (Ыеэ,Км ) и установленным тяговым диапазоном (pKWOt-pKP„ax) на разных по энергоемкости
вы с обоснованными интервалами изменения рабочей скорости достигается регулированием эксплуатационной массы съемным балластом для обеспечения оптимальных значений показателя технологичности - удельной массы
т*уд( кг / кВт) в номинальном тягово-
скоростном режиме
m
ydi
= ЛтНг / РуРНг 'К ' g ' 10 ^
(2)
Номинальные значения коэффициента
Ркрш для уменьшения общей массы съемного балласта на операциях первой и второй групп выбирались из условия: pKPH1 = pKPmax при допустимом буксовании 8д= 0,14 - 0,15;
PKPH2 = 0,5(ркр max + PKPopt ) и РкРН 3 = PlKPopt
при максимальном значении тягового КПД
Лтmax [6, 8].
Оптимальные значения эксплуатационной массы трактора mЭ(кг) и номинальное тяговое усилие РКРН,кН для операций почвообработки каждой группы определялись по формулам [6, 8, 9]
Щг = ZNi ' Nеэ ' mydl;
PKPHi mЭi ' g ' PKPHi
(3)
Значение коэффициента использования мощности тракторного двигателя в зависимости от коэффициента вариации момента сопротивления на валу умс при уМС1 = 0,10 и
= 0,07 и КМ = 1,25 устанавли-
УМС2 = У>
мсг
валось по уравнению [6]
4 = -0,964 +1,80 • Км - 0,40 • К2М + 0,023/гма. (4)
Для обеспечения оптимальной нагруженно-сти передних колес в режиме рабочего хода ^пр= ^п/&э = 0,30-0,35 с тяговой нагрузкой Р^ абсцисса центра масс трактора на операциях почвообработки всех установленных групп определялась из условия
группах родственных операций обработки поч-
*
ац >лпг ■Ь + икр Ркрн + 0,5 / ■ (гк + гдп). (5)
У трактора базовой комплектации с минимальной транспортировочной массой брутто тэо = тэз полная масса съемного балласта
для операций первой и второй групп шбп находилась как
тБП 1 тБ тах тЭ1 тЭ0'
(6)
центра масс а 0 съемными грузами, установленными впереди остова 0Б1, на дисках передних 0БК и задних 0Б2 колес, представлена на рисунке 1. Массы передних тБ 1 и тБК и заднего тБ2 балластов для получения рекомендуемого (оптимального*) распределения веса трактора в статике определялись решением уравнений моментов относительно осей передних О1 и задних О2колес
Общая схема балластирования трактора базовой комплектации с эксплуатационным весом Gэs = Оэо, продольной базой Ь и абциссой
[УПСТ = [Оэо • ац0 + Gek 'L + Gei(L + an)J/L; (7) [Уксг • = [Оэо(Ь - ацо) + Ge2 'L - Gei ' an]/L-
Рис. 1. Расчетная схема определения массы переднего и заднего балластов тракторов 4к4а
Обозначив относительные величины абцисс центра масс трактора базовой (с транспортировочной массой) и рабочей комплектаций как Ац0 = ац0 /Ь и А = ац /Ь, а также переднего
балласта А = (Ь + ап )/Ь, получили выраже-
= 0:
20 % по (1); установление (рКРН1 и соответствующих им значений тягового КПД и удель-
*
ной массы туы для разных групп операций по (2); расчет по (4), эксплуатационной массы
ния для определения m
i'e 1 =(ml- АЦ - тэо • АЦ0)/ А,
и m при m
Ек
т
Э
и номинального тягового усилия P
KPHi
m
Ц тЭ0 АЦ0)' Ап' (8)
\тБ2 = (тЭ - тЭо) - (тЭАц - тЭ0 Ачо)/ Ап ■
При этом абцисса центра масс А для оптимальной нагруженности передних колес трактора в номинальном тяговом режиме и заданном значении Япр
А* >Лпр + [Икр ■ РКРН + 0,51(гдК + гш )] / Ь. (9)
Алгоритм оптимизации и рационального распределения массы трактора с установленной характеристикой двигателя по осям для каждой группы операций почвообработки включает [8]: определение зависимостей г]Т,8 = /(рКР) в интервале буксования задних колес от 7 до
трактора по (3) при номинальной рабочей скорости V*Hi; определение а и А* по (5) и (9) при заданной ЛПР ; расчет у*псг и у'ксг по (7), определение массы полного тБП , переднего
тБ1 и заднего т*2 балластов по (6) и (8).
Результаты исследования. По результатам моделирования обоснован рациональный тяговый
диапазон трактора (Р№ тах -Pppt) = A(Pkph'
ограниченный рКРп
при 8д < 0,15
PKFopt = 0,38 при ,ттах = 0,638 (рис. 2).
Установлены номинальные тяговые режимы для операций почвообработки разных групп:
PKPH1 ~ pKP тах' PKPH 2 ~ 0,5(Pkp тах +PKPopt);
Ркрнз ~ ркрр (табл.).
*
тЕП2 тЭ2 тЭ0
*
и
Таблица 1
Значения тягового КПД трактора и его составляющих в рациональном тяговом диапазоне
(фон - стерня)
Фкр Лтр Л/ Лз Лт ёкРН = ёвн 1Лт ,кг /(кВт ■ч)
0,38 (фкр ор) 0,90 0,792 0,895 0,638 0,345
0,41 (фкр н) 0,90 0,804 0,880 0,637 0,345
0,45(фкр тах) 0,90 0,818 0,859 0,632 0,348
Рис. 2. Зависимость тягового КПД и буксования трактора от коэффициента
использования веса
Рациональному тяговому диапазону трактора при ЛУНтах = УНЗ/УН1 = 1,514 соответствует интервал изменения удельной массы от
т*уд1 = 65,08кг / кВт и
т
уд3 = 51,40 до Лт
Э тах
т*уд1 / т*уд3 = 1,266. С учетом значе-
ний умс и д- эксплуатационная масса трактора на операциях 1-й и 2-й групп остается прак-
*
**Э1
*
^Э2
превышает массу базовой комплектации для операций почвообработки 3-й группы т*эз = тБ = 5900кг в среднем на 830 кг (табл. 2). Указанная разность обеспечивается установкой переднего съемного балласта мас-
сой тБ1 = 498кг при АП = 1,145 и двух кольцевых грузов массой тБ2 = 165-170кг на дисках задних колес.
Трактор базовой комплектации с Р^нз = 22,0 кН по Г0СТ-7057-81 относится ко 2 кл., а с установленным балластом - к 3 кл. при РКРН1 = 29,7 кН .
Несущественное отличие фактической эксплуатационной массы трактора базовой комплектации без съемного балласта от расчетной позволяет использовать его в скоростном диапазоне 3,0-3,6 м/с с наивысшей эффективностью на операциях почвообработки третьей группы.
Таблица 2
Эксплуатационные параметры трактора «Беларус-1523» для разных групп операций
почвообработки
Группа операций Ун, м/с * т уд кг/кВт 'N тЭ> кг р 1 КР , кН ац кг тБ 2' кг
1 0,45 2,20 65,08 0,891 6726 29,7 0,430 498 332
2 0,41 2,70 58,66 0,990 6736 27,1 0,430 498 332
3 0,38 3,33 51,40 0,990 5900 22,0 0,394 0 0
Однако установка только передних грузов массой 500 кг снижает номинальное тяговое усилие и, соответственно, эффективность трак- 3. тора на 7-8 % при выполнении операций почвообработки первой и второй групп в скоростном диапазоне от 2,0 до 3,0 м/с. Распределение ве- 4. са трактора в статике при этом Упст /Укст = 0,454/0,546 обеспечивает нежелательную разгрузку задних колес на 0,70 кН.
5.
Выводы
1. Обоснованы модели и алгоритм адаптации колесного трактора 4к4а «Беларус-1523» к зональным технологиям почвообработки с уста- 6 новлением оптимальных значений основного показателя технологичности - удельной массы.
2. Адаптация трактора «Беларус-1523» на одинарных колесах к технологиям почвообра- 7. ботки достигается использованием базовой комплектации без съемного балласта при
удельной массе туд = 51 - 52кг/ кВт в диа- §
пазоне рабочих скоростей от 3,0 до 3,8 м/с на операциях почвообработки третьей группы; установкой переднего балласта массой 500 кг и двух грузов по 165-170 кг на дисках задних колес при использовании в скоростном диапазоне 9. от 2,0 до 3,0 м/с на операциях почвообработки первой и второй групп.
торов разной комплектации // Вестник КрасГАУ. - 2016. - № 8. - С. 123-129. Селиванов Н.И. Технологические свойства мощных тракторов / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2015. - 202 с. Селиванов Н.И., Запрудский В.Н. Эффективность технологических процессов основной обработки почвы // Вестник Крас-ГАУ. - 2012. - № 4. - С. 179-185. Селиванов Н.И, Запрудский В.Н. Рациональное использование тракторов серии К-744Р на основной обработке почвы // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 3. - С. 129135.
Селиванов Н.И, Макеева Ю.Н. Эффективность использования колесных тракторов в технологиях почвообработки // Вестник КрасГАУ. - 2015. - № 6. - С. 49-57. Селиванов Н.И, Запрудский В.Н., Макеева Ю.Н. Удельная материалоемкость колесных тракторов // Вестник КрасГАУ. - 2015. -№ 2. - С. 56-63.
Селиванов Н.И., Макеева Ю.Н. Удельная материалоемкость колесных тракторов при балластировании для технологий почвооб-работки // Вестник КрасГАУ. - 2015. - № 10. - С. 65-70.
Руководство по эксплуатации «Беларус 1523/1523В» / М.В. Гутько [и др.]. - Минск, 2009.
Литература
1. Парфенов А.П. Тенденции развития конструкций сельскохозяйственных тракторов // Тракторы и сельхозмашины. - 2015. - № 5. - С. 42-47.
2. Селиванов Н.И. Рациональное балластирование энергонасыщенных колесных трак-
ШегаШга
1. РаПвпоу А.Р. Те^епом гагуЦуа ко^шксУ 8е!'8коЬо2|а]81уеппуЬ {гакогоу // ТгаЙогу I БетогтаБЫпу. - 2015. - № 5. - Э. 42-47.
2. ЭвНуапоу N.1. РасюпаГпое Ьа!!а8йгоуап1е ]епегдопа8у8ИИеппуИ ко!е8пуИ {гайогоу
5.
6.
raznoj komplektacii // Vestnik KrasGAU. -2016. - № 8. - S. 123-129. Selivanov N.I. Tehnologicheskie svojstva moshhnyh traktorov / Krasnojar. gos. agrar. un-t. - Krasnojarsk, 2015. - 202 s. Selivanov N.I., Zaprudskij V.N. Jeffektivnost' tehnologicheskih processov osnovnoj obrabot-ki pochvy // Vestnik KrasGAU. - 2012. - № 4. - S. 179-185.
Selivanov N.I., Zaprudskij V.N. Racional'noe ispol'zovanie traktorov serii K-744R na osnovnoj obrabotke pochvy // Vestnik KrasGAU. -2013. - № 3. - S. 129-135. Selivanov N.I., Makeeva Ju.N. Jeffektivnost' ispol'zovanija kolesnyh traktorov v tehnologi-
jah pochvoobrabotki // Vestnik KrasGAU. -2015. - № 6. - S. 49-57.
7. Selivanov N.I., Zaprudskij V.N., Makeeva Ju.N. Udel'naja materialoemkost' kolesnyh traktorov // Vestnik KrasGAU. - 2015. - № 2. - S. 56-63.
8. Selivanov N.I., Makeeva Ju.N. Udel'naja materialoemkost' kolesnyh traktorov pri ballastiro-vanii dlja tehnologij pochvoobrabotki // Vestnik KrasGAU. - 2015. - № 10. - S. 65-70.
9. Rukovodstvo po jekspluatacii «Belarus 1523/1523V» / M.V. Gut'ko [i dr.]. - Minsk, 2009.
УДК 628.33
Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Е.А. Сысоева, А.В. Богатырёва
ГЛУБОКОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИОНОВ ХРОМА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЖЕЛЕЗНОЙ СТРУЖКИ И АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ТРАКТОРНОГО И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
T.I. Khalturina, O.V. Churbakova, E.A. Sysoeva, A.V. Bogatyryova
DEEP EXTRACTION OF CHROMIUM IONS FROM SEWAGE WHEN USING IRON CHIPS AND ABSORBENT CARBON AT TRACTOR AND AGRICULTURAL MECHANICAL ENGINEERING ENTERPRISES
Халтурина Т.И. - канд. хим. наук, проф. каф. инженерных систем зданий и сооружений Инженерно-строительного института Сибирского федерального университета, г. Красноярск. E-mail: [email protected]
Чурбакова О.В. - канд. техн. наук, доц. каф. инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности Политехнического института Сибирского федерального университета, г. Красноярск. E-mail: [email protected] Сысоева Е.А. - магистрант каф. инженерных систем зданий и сооружений Инженерно-строительного института Сибирского федерального университета, г. Красноярск. E-mail: [email protected]
Khalturina T.I. - Cand. Chem. Sci., Prof., Chair of Engineering Systems of Buildings and Constructions, Construction Institute, Siberian Federal University, Krasnoyarsk. E-mail: [email protected]
Churbakova O.V. - Cand. Techn. Sci., Assoc. Prof., Chair of Engineering Ecology and Health and Safety, Polytechnical Institute, Siberian Federal University, Krasnoyarsk. E-mail: [email protected]
Sysoeva E.A. - Magistrate Student, Chair of Engineering Systems of Buildings and Constructions, Construction Institute, Siberian Federal University, Krasnoyarsk. E-mail: [email protected]
