CC BY
28
Рис. 1 - Фрагмент почворежущей рабочей поверхности сферического сплошного диска с армирующим слоем в виде отдельных отрезков и точек [9]:
1 - рабочая поверхность дискового рабочего органа; 2 - режущая кромка; 3 - точки; 4 - отрезки; й - диаметр направленных точек; t - расстояние между точками; I - длина отрезка; Ь - ширина отрезка; 5 - расстояние между элементами наплавки до режущей кромки
Рис. 2 - Упрочнение дискового рабочего органа почвообрабатывающей машины путём нанесения синусоиды из твёрдого сплава с эффектом самозатачивания почворежущей поверхности [10]:
1 - режущая кромка; 2 - зоны застойной почвы; 3 - поверхность самозатачивания основного металла
— равномерное заглубление почворежущих элементов при исключении возможности формирования уплотнённого почвенного ядра;
— уменьшение неравномерности изнашивания почвообрабатывающих деталей при более эффективном использовании наплавочных твёрдых сплавов, обладающих высокой износостойкостью.
Литература
1. Ожегов Н.М. Формирование поверхностной прочности рабочих органов почвообрабатывающих машин в области наибольшей интенсивности трения / Н.М. Ожегов, В.А. Ружьев, Д.А. Капошко [и др.] // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2014. № 35. С. 270-276.
2. Ожегов Н.М., Ружьев В.А. Обеспечение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин // Сельский механизатор. 2015. № 5. С. 36-38.
3. Шахов В.А., Аристанов М.Г., Ларионов Е.П. Надёжность зарубежной почвообрабатывающей техники в условиях Оренбургской области // Машинно-технологическая станция. 2010. № 6. С. 23.
4. Ожегов Н.М. Динамические методы преобразования упругой деформации активного слоя почвы / Н.М. Ожегов, ВА. Ружьев, Д.А. Капошко [и др.] // Известия Международной академии аграрного образования. 2018. № 41. Т. 2. С. 47-51.
5. БДМ-Агро эксперт в почвообработке: каталог техники. Краснодар: ООО «БДМ-АГРО», 2018. 70 с.
6. Ожегов Н.М., Ружьев В.А., Капошко Д.А. Методы устойчивого самозатачивания почворежущих поверхностей деталей // Научное обеспечение развития АПК в условиях импортозамещения: сб. науч. тр. междунар. науч.-практич. конф. «Наука и образование как основа устойчивого развития агропромышленного комплекса» (Санкт-Петербург, 25-26 января 2018 г.). Ч.1. СПб.: СПбГАУ, 2018. С. 371-377.
7. Ожегов Н.М. Конкурентоспособная модель комбинированного почвообрабатывающего агрегата / Н.М. Ожегов, В.А. Ружьев, Е.А. Криштанов [и др.] // Вестник АПК Ставрополья. 2018. № 1 (29). С. 18-22.
8. Шахов В.А., Учкин П.Г. Технология восстановления и упрочнения рабочих органов глубокорыхлителей // Повышение конкурентоспособности российской сельскохозяйственной продукции на внутренних и внешних рынках: матер. междунар. конгресса: матер. для обсуждения. Северо-Западный центр междисциплинарных проблем продовольственного обеспечения. СПб.: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, ООО «Экспофорум-Интернэшнл», 2017. С. 222-223.
9. Пат. 172891 Российская Федерация, А01В 15/16, А01В 23/06, В23К 9/04, С23С. Почвообрабатывающий сферический диск / Н.М. Ожегов, В.А. Ружьев, О.С. Кузьмин, Н.П. Григорьев; заявит. и патентообладатель Н.М. Ожегов, В.А. Ружьев; № 2016137210; заявл. 16.09.16; опубл. 28.07.17; Бюл. № 22.
10. Пат. на полезную модель № 172900 РФ, А01В 15/16, А01В 23/06, В23К 9/04, С23С. Почвообрабатывающий сферический диск / Н.М. Ожегов, В.А. Ружьев, О.С. Кузьмин; № 2016137215; заявл. 16.09.16; опубл. 31.07.17; Бюл. № 22.
Переоборудование зерноуборочного комбайна для работы на газовом топливе
А.С. Иванов, к.т.н, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Активное развитие топливно-энергетического комплекса России трудно представить без наращивания объёмов использования газомоторного топлива в разных отраслях народного хозяйства, в том числе и в агропромышленном комплексе на сельскохозяйственной технике.
Правительство РФ и правительство Тюменской области приняли ряд нормативных документов о регулировании отношений в сфере использования газового моторного топлива и об энергосбережении и повышении энергетической эффективности в сельском хозяйстве [1-3].
Переоборудование на компримированный природный газ (КПГ) сельскохозяйственной техники,
в частности, зерноуборочных комбайнов, мало изучено и этому уделяется недостаточно внимания, хотя данное направление является перспективным, особенно для Тюменской области, так как она обладает достаточно большими запасами природного газа (рис. 1) [4, 5]. Что касается запасов других видов топлива, то их количество значительно меньше.
Необходимо также отметить, что использование КПГ в качества моторного топлива на зерноуборочном комбайне целесообразней, чем использование дизельного топлива, поскольку именно такой газ является более безопасным, экономичным и экологичным видом топлива.
Стоимость природного газа в 3—3,5 раза меньше стоимости дизельного топлива. При этом, что касается расхода топлива, то 1 куб. м КПГ эквивалентен 1 л дизельного топлива. Кроме того, газобаллонная техника окупается быстрее техники с дизельным двигателем, несмотря на более высокую стоимость приобретения. Для обеспечения минимального содержания токсичных веществ в выхлопных газах газобаллонной технике не требуются дорогостоящие системы катализации, что означает дополнительную экономию на эксплуатационных затратах.
Природный газ — один из самых безопасных используемых видов топлива. Метан в количестве до 98% от общей массы является основным компонентом природного газа [6]. Метан практически в 2 раза легче воздуха, поэтому в случае разгерметизации оборудования он сразу улетучивается, а не оседает в отличие от других видов топлива. Метан не является токсичным и канцерогенным, он безопасен для здоровья людей и окружающей природной среды, поэтому использование такого
топлива в комбайнах, которые непосредственно взаимодействуют с растительным сырьём, весьма актуально.
Материал и методы исследования. В качестве объекта исследования выбран зерноуборочный комбайн Аего8-530 (рис. 2). Этот комбайн широко используется на полях Тюменской области, обладает высокой экономической эффективностью и наличием оперативной сервисной поддержки в регионе. В настоящее время в области работает более 300 таких комбайнов.
Цель исследования — повышение эффективности работы комбайна путём переоборудования его для работы на газовом топливе.
Задачи исследования: 1) проанализировать конструкцию комбайна для установки газобаллонного оборудования; 2) разработать рамы крепления газовых баллонов; 3) оценить эффективность работы комбайна на газовом топливе.
Переоборудование комбайна АегоБ-530 на КПГ требует установки газобаллонного оборудования, а также, в нашем случае, замены имеющегося дизельного двигателя ЯМЗ 236-БК на газовый двигатель. В качестве газового двигателя можно использовать двигатель ЯМЗ-53644 CNG, выпускаемый Ярославским моторным заводом и предназначенный для работы на КПГ. Сравнительная характеристика двигателей представлена в таблице.
Процесс переоборудования комбайна также будет включать наличие следующих компонентов: газовый баллон, снабжённый деталями, позволяющими безопасно провести операцию по его наполнению, питанию двигателя и определению уровня содержащегося в нём газа (рис. 3); газопровод, проводящий газ от газового баллона
Респ. Ингушетия 0,09 Рис. 1 - Запасы природного газа в России
Рис. 2 - Зерноуборочный комбайн Аего8-530
к двигателю; редуктор давления, служащий для перевода метана от высокого давления загрузки к давлению использования.
Результаты исследования. Анализ конструкции комбайна Аего$-530 позволил определить место для размещения газовых баллонов (рис. 4), а также места крепления разработанных конструкций рам, на которых будут крепиться газовые баллоны (рис. 5). На комбайне планируется установить 9 баллонов, вмещающих 276,9 м3 КПГ с рабочим давление 20 МПа.
Конструкции разработанных рам 1 и 2 представлены на рисунках 6 и 7. Рама 1 предназначена для размещения шести баллонов, а рама 2 — трёх баллонов.
Анализ технологических операций уборки зерновых культур с применением газового комбайна показал, что несмотря на значительные капиталовложения на переоборудование зерноуборочного комбайна, можно достичь годового экономического эффекта для поля площадью 1500 га более 100000 руб., в основном за счёт снижения затрат на топливо в 3,5—4,5 раз [7].
Рис. 3 - Суперлёгкие композитные баллоны для КПГ
Но переоборудовать комбайн под газовое топливо мало, необходимо обеспечить его газовой инфраструктурой, т.е. пунктами заправки газовым топливом. При этом возникает ряд проблем в отношении заправки КПГ. На юге функционирует единственная автомобильная газонаполнительная компрессорная станция, осуществляющая заправку КПГ, что является очень существенным сдерживающим фактором к переводу сельскохозяйственной техники на метан.
Наряду со строительством заправочных станций, необходимо провести ещё и ряд основных мероприятия по обеспечению эффективной газификации сельскохозяйственной техники, это:
1. Разработка методов стимулирования предприятий, использующих природный газ в качестве моторного топлива, включая налоговые и другие льготы на региональном уровне;
2. Включение газозаправочного оборудования в государственный реестр сельскохозяйственной техники и оборудования для реализации сельхозтоваропроизводителям на условиях финансовой аренды;
Техническая характеристика двигателей
Показатель Марка двигателя
ЯМЗ 236-БК ЯМЗ-53644 СЫО
ш #
Число и расположение цилиндров У6 Я6
Диаметр цилиндра, мм 130 105
Ход поршня, мм 140 128
Рабочий объём цилиндров, л 11,15 6,65
Мощность, кВт (л.с.) 184 (250) 190 (258)
Частота вращения, мин-1 2000 2300
Максимальный крутящий момент, Н • м 1030 1098
Частота вращения при максимальном крутящем моменте, мин-1 1100-1300 1100-1600
Удельный эффективный расход топлива, г/кВт • ч (Нм3/кВт • ч) 215 0,134
Габариты, м 1,21x1,045x1,1 1,128x0,815x1,2
Масса, кг 985 603
Выбросы Бито I Бито V
Рис. 4 - Схема размещения газовых баллонов на комбайне
а) б)
Рис. 5 - Места крепления рамы 1(а) и рамы 2(б) для газовых баллонов
Рис. 6 - Конструкция рамы 1 Ж
Рис. 7 - Конструкция рамы 2
3. Включение оборудования для использования природного газа в качестве моторного топлива в перечень оборудования, приобретение которого субсидируется из областного бюджета;
4. Обоснование и эффективное использование парка многофункциональных передвижных газозаправочных комплексов с учётом потребности предприятий АПК;
5. Внедрение малогабаритных автогазонапол-нительных компрессорных установок и блочно-модульных газозаправочных станций гаражного типа для предприятий АПК.
Литература
1. О регулировании отношений в сфере использования газового моторного топлива. Распоряжение Правительства РФ от 13.05.2013 N 767-р.
2. Об утверждении государственной программы Тюменской области «Энергосбережение и повышение энергетиче-
ской эффективности до 2020 года» (в ред. постановления правительства Тюменской области от 30.12.2015 N 671п); подпрограмма № 5 «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в сельском хозяйстве». Постановление правительства Тюменской области от 22 декабря 2014 года N 662-П. Тюмень, 2015.
3. Антышев Н.М., Сапьян Ю.Н. О реализации «Комплексной программы по стимулированию широкомасштабного внедрения современных технологий перевода сельскохозяйственной техники на газомоторное топливо» // Автога-зозаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2009. № 5. С. 52-56.
4. Чикишев Е.М., Иванов А.С., Анисимов И.А. Перспективы использования природного газа и приборов его учёта на автомобильном транспорте // Автогазозаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2015. № 4 (97). С. 3-9.
5. Дятловская Е. Аграриям хотят помочь перевести сельхозтехнику на газ // Агроинвестор. 13 сентября 2018 г. [Электронный ресурс]. иКЬ:Ийр: agroinvestor.ru
6. Иванов А.С., Анисимов И.А. Эффективность газодизельных АТС при их работе в низкотемпературных условиях // Автомобильная промышленность, 2011. № 9. С. 15-17.
7. Иванов А.С., Чикишев Е.М., Анисимов И.А. Обоснование перевода зерноуборочного комбайна на газовое топливо // Газовая промышленность. 2014. № 10. С. 104-106.
Повышение эффективности удаления навоза скребковым транспортёром
Б.Н. Нуралин, д.т.н, профессор, В.С. Кухта, к.т.н., Р.Р. Джа-паров, к.т.н., А.Ж. Нуралин, инженер, НАУ Западно-Казахстанский АТУ
Удаление навоза из животноводческих помещений — одна из наиболее трудоёмких операций. В настоящее время получили распространение гидравлические и механические (скребковые и скреперные транспортёры, бульдозерные навески) системы удаления навоза. При гидравлической системе удаления навоза образуется огромное количество навозных стоков влажностью 96—99%, которые требуют отторжения больших площадей под навозохранилища и создают угрозу загрязнения окружающей среды. Кроме того, для надёжной работы системы навозоудаления требуется большое количество воды. Острая нехватка воды в летнее время приводит к нарушению режима навозоудаления, следовательно, и к нарушению зооветеринарных и санитарных норм [1].
Материал, методы и результаты исследования. В животноводческих помещениях Западного Казахстана, где получило распространение стойлово-пастбищное содержание крупного рогатого скота с применением подстилки, преимущественно применяются механические средства удаления навоза, в частности скребковые транспортёры. Вместе с тем существенным недостатком применяемых в настоящее время скребковых транспортёров является их невысокая эффективность при удалении навоза по длине канала [2—7].
Проведённые ранее исследования позволили установить, что существенный недостаток данных конструкций заключается в том, что при завершении холостого хода штанги начинается рабочий ход
со сложенными скребками. Проходит определённое время до перехода скребков в рабочее положение. Рабочий процесс удаления навоза в это время не выполняется. Для устранения данного недостатка нами предлагаются конструктивные изменения.
Поскольку изменение движения штанги происходит через приостановку скребка, то необходимо увеличить его маховой момент инерции. Благодаря этому скребок начинает разворачиваться в рабочее положение при стоящей штанге. Разворот происходит в массе навоза. Это затрудняет процесс разворота. Для устранения данного недостатка с нерабочей стороны установлена пружина. Вращающий момент со стороны пружины нарастает, т.к. по мере разворота скребка расстояние (плечо) от пружины до оси вращения увеличивается. Пружина дотягивает скребок до рабочего состояния. Штанга начинает рабочий ход с самого покоя. На основании вышеизложенного нами разработана конструкция устройства для удаления навоза из животноводческого помещения, позволяющая повысить эффективность уборки навоза, на которую получен патент Республики Казахстан [8].
Устройство содержит (рис. 1): ползун 1 в виде двуплечего рычага с установленной на нём вертикальной осью 2 для размещения скребка 3. Конец второго плеча имеет ограничитель 4, который установлен под прямым углом к скребку. На другом конце скребка с нерабочей стороны имеется карман 5. В свою очередь несколько скребков соединены между собой тягой 6 для одновременного принятия рабочего положения при крайнем положении холостого хода. Эти скребки с нерабочей стороны соединены с ползуном пружиной 7. После завершения рабочего хода ползун 1, достигнув
