CC BY
10
technological characteristics of the grinding processes. Therefore, the purpose of research is to determine the influence of the design parameters of the shredder of concentrated feeds, which include, for example, sunflower cake on its energy-technological characteristics. Brands of sunflower cake shredders were formed based on design features (type of working bodies) and distinctive characteristics that affect the technological process. The article shows the General disadvantage of most shredders of sunflower cake, which consists in its double crushing. An analytical review of sunflower cake grinders shows that it is processed in two stages by working bodies, namely: coarse grinding is carried out with knives, fine grinding - with hammers. The productivity of the shredders varies in a wide range from 0.2 to 8 t/h, the highest observed LH-1000, and the lowest DM-7.5. At the same time, the specific energy intensity of the IHH-1000 is 0.94 kWh/t, with the lowest productivity, the specific energy intensity increases and is 37.5 kWh/t. The installed power of the engine is the same according to the passport. The engine power of the sunflower cake shredder depends on the rotation speed or angular speed of the rotor, which are 92.56 and 92.54 %, respectively, and parametric equations of these dependencies were obtained.
Key words: concentrated feed, sunflower meal shredder, correlation and regression analysis, productivity,
specific energy consumption, angular speed of rotation of the rotor.
-♦-
УДК 631.372:629.114.2
Повышение эффективности использования колёсного пропашного трактора при бороновании
А.Е. Слепенков, аспирант; О.А. Кузнецова, аспирантка; С.В. Щитов, д-р техн. наук, профессор; Е.Е. Кузнецов, д-р техн. наук ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ
В условиях Амурской области подготовка почвы под посев в весенний период проходит в сложных почвенных и климатических условиях. Это связано с тем, что поздние сроки уборки сои не представляют возможным подготовку полей под посев осенью, поэтому основные предпосевные полевые работы проводятся весной, иногда даже одновременно с посевом. Учитывая, что основным энергетическим средством, задействованным при почвообработке в фермерских хозяйствах, являются колёсные универсальные пропашные тракторы класса 1,4 с колёсной формулой 4К2, было разработано устройство, позволяющее расширить их функциональные возможности и увеличить тяговое усилие за счёт перераспределения сцепного веса между трактором и агрегатируемым орудием. Исследованиями доказано, что установка между звеньями агрегата устройства для перераспределения сцепного веса позволила увеличить величину производительности МТА на бороновании на 13,5 % по сравнению с серийным МТА за счёт улучшения тягово-сцепных свойств трактора и, как следствие, снижения величины буксования. Результаты исследования при применении в промышленной практике и внедрении в технологический процесс сельскохозяйственных операций позволят получить более значимые параметры эффективности и, несомненно, будут востребованы в агропромышленном комплексе страны.
Ключевые слова: колёсный трактор, тягово-сцепные свойства, перераспределение, сцепной вес, дисковая борона, буксование, эффективность.
Соя является основной сельскохозяйственной культурой региона, а применяемые для её возделывания технологии служат характерной особенностью агропромышленного комплекса (АПК) Амурской области. Доля производства этой бобовой культуры в структуре АПК доходит до 67 % [1]. В то же время поздние сроки её уборки не дают возможность подготовить почву под посев осенью, в связи с чем основные предпосевные полевые работы проводят весной, иногда даже одновременно с посевом [2].
При этом необходимо отметить, что сроки выполнения пахотных работ в регионе весьма ограничены. Так, весеннее выпадение осадков способствует быстрому таянию мерзлоты, что резко снижает несущую способность почвы [3]. Также необходимо отметить, что определённая часть в формировании валового сельскохозяйственного продукта региона, примерно 22 %, приходится на фермерские хозяйства,
где основной техникой являются пропашные колёсные тракторы класса 1,4 с колёсной формулой 4К2 [4].
Из-за недостаточных тягово-сцепных свойств данные тракторы нечасто используются на ран-невесенних сельскохозяйственных работах, в частности при бороновании с использованием широкозахватных прицепных рамных дисковых борон. Повысить эффективность использования данных тракторов возможно за счёт повышения сцепного веса, приходящегося на задние ведущие колёса, при этом также рационально устанавливать дополнительные колёса на ведущие движители, сдваивая их [5, 6].
Для повышения сцепного веса, приходящегося на ведущие колёса, в условиях Амурской области из-за невысокой несущей способности почвы нельзя применять общеизвестные методы. Например, использование дополнительных балластов, так как этот метод в конечном итоге
повысит и без того высокое нормальное давление ходовой системы трактора на почвенное основание [7, 8].
В связи с вышеизложенным, используя опубликованные ранее работы [9 - 11], для увеличения сцепного веса, приходящегося на движители, было теоретически обосновано и разработано устройство, которое позволяет перераспределять сцепной вес между дисковой бороной и ведущими колёсами трактора [12]. Теоретическое и экспериментальное исследования были проведены с целью проверки эффективности использования предлагаемого устройства.
Материал и методы исследования. Полученные результаты были обработаны с использованием современных методов и специализированных программ. Экспериментальное исследование проводилось в реальных производственных условиях в ходе эксплуатации машинно-тракторных агрегатов (МТА). Для изучения влияния предложенного устройства на тягово-сцепные свойства трактора за основу были взяты методики, изложенные в ГОСТе 7057 - 2001 «Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний», ГОСТе 30745 - 2001 «Трак-
торы сельскохозяйственные. Методы определения тяговых показателей», ГОСТе 24055 - 80, ГОСТе 24059 - 80 «Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки». Перечисленные методики позволили разработать частные методики по определению влияния предложенного устройства на эксплуатационные показатели МТА.
При проведении эксперимента на основании разработанной частной методики определяли влияние предлагаемого устройства на величины перераспределения веса внутри машинно-тракторного агрегата. Для измерения перераспределения веса между трактором и дисковой бороной использовались переносные подкладные промышленные весы RW-10(15)P, предназначенные для взвешивания любых энергетических средств с количеством осей до трёх и максимальной осевой нагрузкой в 20 т. Были установлены весовые платформы с тензодатчиками под задние колёса трактора (рис. 1) и под передний брус дисковой бороны (рис. 2).
Полученные значения по перераспределению нагрузки фиксировались приборным комплексом (рис. 3).
Рис. 3 - Приборный комплекс для измерения весовой нагрузки
При проведении экспериментального исследования проводились измерения пройденного пути, рабочей скорости и времени. Полученные результаты фиксировались бортовым измерительным комплексом, представленным на рисунке 3.
Полученные результаты обрабатывались с помощью методов математической статистики с применением специализированных программ Mathcad и SigmaPlotv.11.0.
Результаты исследования. В результате проведённого теоретического исследования была получена формула, позволяющая определить влияние предлагаемого устройства на сцепной вес МТА в следующем виде:
Ждоп = + ^ (В + С') +
+F-
B sin р
B
B + C'
+
( cos d
+ 1 -
sin р + cos р tg d B
1 ) hB cos P(B + C')
, , + (1) ^ sin(d + P) sin p + cos p tg d J B cos у
cos p cos d (h + hb) sin(d +P) • B '
где G, Gn, G6 - вес трактора, прицепного устройства, рамы бороны соответственно, Н; B - продольная колёсная база трактора, м; a - расстояние от центра тяжести трактора до задней опоры - движителя трактора, м; c - расстояние от задней опоры - движителя трактора до т. С, м; b - длина прицепного устройства, м; d - расстояние от центра тяжести прицепного устройства до шарнира K, м; p - расстояние от точек приложения вертикальных реакций поверхности на раму бороны, м;
п - расстояние от шарнира К до точки 3 приложения вертикальной реакции поверхности на секцию и раму бороны, м; / - расстояние от центра тяжести бороны до точки приложения вертикальной реакции поверхности на секцию и раму бороны в точке 4, м;
h - расстояние от поверхности почвы до навески, м;
hв - высота поднятия навески трактора, м; Тт = —Т'т - усилия, возникающие в тросе, прикреплённом к корпусу трактора, Н; Тб = -Т'б - усилия, возникающие в тросе, закреплённом на фронтальной части рамы бороны, Н;
F - усилие поднятия навески, Н; 1т - длина троса от точки крепления на корпусе трактора до буксирного устройства, м; 1б - длина троса от буксирного устройства до точки крепления на раме бороны, м. Сцепной вес G0ц, приходящейся на задние ведущие колёса трактора, будет равен:
= Ос + ^доШ (2)
где Ос - сцепной вес серийного трактора, Н.
Подставляя уравнение (1) в уравнение (2), получим:
о = Ос + ^^+М (в+с) + В в
+F-
sin Р
B + C'
+
( cos d +1 -
sin Р + cos Р tg d B
1 ^ hB cosP(B + C')
^ sin(d + P) sin P + cos P tg d j B cos у cos P cos d (h + hb) sin(d + P) • B '
Как известно, сцепной вес оказывает влияние на величину буксования [3, 10].
0,248ф^
5 = -
(4)
где
1 - 3,077ф£
фк - коэффициент использования сцепно-
го веса, ф =
Рк
G,
сц
5 = -
а
сц
(
1 - 3,077
Рк
V
(5)
\ сц у
Решая совместно уравнения (3), (5) и (6), получаем аналитическую зависимость, отражающую влияние устройства, перераспределяющего сцепной вес, на производительность бороноваль-ного МТА:
^ = 0,36 Вр-Гтх
____
соотношению крюкового
усилия Рк кН, к приходящей вертикальной нагрузке на ведущие колёса асц. В развёрнутом виде величина буксования будет равна:
0,248-Рк
Анализ выражения (5) показывает, что с увеличением сцепного веса трактора величина его буксования снижается.
Эффективность работы машинно-тракторного агрегата во многом зависит от его производительности Ж, основными действующими факторами которой являются скорость движения, рабочая ширина захвата бороны, длина гона и количество проходов агрегата.
При выполнении работы агрегатом, в котором конструкционно не предусмотрено увеличение ширины захвата, основополагающей величиной будет скорость движения, которая во многом зависит от величины буксования [3, 10]:
Ж = 0,36ВрУ • (1 - 5) • т, (6)
где Вр - рабочая ширина захвата, м;
Ут - теоретическая скорость движения МТА, м/с;
5 - величина буксования;
т - коэффициент использования времени
смены.
С(Д-а) ашл
в
в
зшр
(В + С) + В + С
ыпр + совр^г/ В
щ ( созс!
1
1
^8ш((/ + р) smp + cosptgí/
соврсо8(/(Л + Лй)
С05Р(Д + С') 5сову
_М,
СЦВ-а) С„ё
(В + С) + В + С'
В
1 1 АдСОвРСВ + С")
+ Р) втр + с08р1§(/^ В сояу созРсоз^(А + Ай 8т(</ + р )В
Л Ьв
(7)
Анализ полученного выражения (7) показывает, что производительность МТА с устройством для перераспределения сцепного веса теоретически выше в сравнении с серийным МТА.
Для подтверждения теоретического исследования был проведён эксперимент по использованию колёсного трактора класса 1,4 с колёсной формулой 4К2 на бороновании. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Анализируя данные таблицы 1, необходимо отметить, что перераспределение сцепного веса позволило повысить производительность МТА на бороновании и снизить расход топлива по сравнению с серийным бороновальным агрегатом. Так, производительность МТА с устройством для перераспределения сцепного веса на бороновании увеличилась на 13,5 % сравнению с серийным МТА.
1. Результаты сравнительных хозяйственных испытаний МТА с корректором сцепного веса тяжёлой дисковой бороны
Показатель Состав МТА - боронование (МТЗ-80 + БДТ-3)
серийный экспериментальный
Длина гона, м 980 980
Ширина захвата, м конструктивная 3,0 3,0
рабочая 2,90 2,90
Скорость движения, м/с 2,31 2,65
Производительность, га/ч в час времени движения 1,8 2,3
в час основного рабочего времени 2,14 2,43
Коэффициент использования времени смены 0,84 0,86
Расход топлива на единицу обработанной площади, кг/га 7,6 7,2
Прямые энергетические затраты, МДж/га 83,27 71,33
Затраты живого труда, МДж/га 0,19 0,18
Суммарная удельная энергоёмкость МТА, МДж/га 34,04 32,16
Полные энергозатраты, МДж/га 117,50 103,67
Экономия полных энергозатрат, МДж/га 13,83
Выводы
1. Исследованиями доказано, что установка между звеньями агрегата устройства для перераспределения сцепного веса позволила увеличить величину производительности МТА на бороновании на 13,5 % по сравнению с серийным МТА за счёт улучшения тягово-сцепных свойств трактора и, как следствие, снижения величины буксования.
2. Результаты работы в перспективе применения в промышленной практике при внедрении в технологический процесс сельскохозяйственных операций позволят получить более значимые параметры эффективности и, несомненно, будут востребованы в агропромышленном комплексе страны.
Литература
1. Министерство сельского хозяйства Амурской области, официальный сайт [Электронный ресурс]. URL: http://www. agroamur.ru.
2. Блохин В.Д., Моисеенко А.А., Ступин В.М. Научные основы земледелия на Дальнем Востоке России. Владивосток: Даль-наука, 2011. 216 с.
3. Кузнецов Е.Е., Щитов С.В., Повышение эффективности использования мобильных энергетических средств в технологии возделывания сельскохозяйственных культур: монография. Благовещенск: ДальГАУ, 2017. 272 с.
4. Худовец В.И., Щитов С.В. Использование многоосных энергетических средств класса 1,4: монография. Благовещенск: ДальГАУ, 2013. 153 с.
5. Shchitov S.V., Tikhonchuk P.V., Bumbar I.V., Krivuca Z.F., Samuilo V.V., Yakimenko A.V., Mitrokhina O.P. Increasing The
Efficiency Of Use Of Wheeled Tractors With An Articulated Frame For Secondary Tillage // Journal of Mechanical Engineering Research and Developments. URL: https://jmerd.org.my/Paper/2018%2C%20 VOLUME%202%2C%20ISSUE%202/31-34.pdf
6. Kislov A.A., Kislov A.F., Kuznetsov E.E., Babukhadiya K.R. The dependence of the performance of machine-tractor units from the effective power of engines // Journal of Advanced Research in Dynamical and Control System. 2019, Volume 11, issue: 05-Special Issue, P. 150 - 157. URL: http://jardcs.org/ archivesview.php?volume= 1&issue= 12
7. Алдошин Н.В., Пехутов А.С. Повышение производительности при перевозке сельскохозяйственных грузов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2012. № 4. С. 26 - 27.
8. Беляев В.И., Вольнов В.В. Ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур в Алтайском крае. М. - Барнаул, 2010. 178 с.
9. Поликутина Е.С., Щитов С.В., Кузнецов Е.Е. Повышение производительности колёсных тракторов путём модернизации их ходовой системы // Техника и оборудование для села. 2015. № 6. С. 18 - 20.
10. Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Поликутина Е.С. Влияние перераспределения сцепного веса между мостами трактора на ширину захвата, буксование и производительность машинно-тракторного агрегата // АгроЭкоИнфо. 2017, № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/1/ st_106.doc.
11. Перераспределение сцепного веса в составе машинно-тракторного агрегата при проведении предпосевной обработки / С.В. Щитов [и др.] // Дальневосточный аграрный вестник. 2017. № 1 (41). С. 88 - 95.
12. Слепенков А.Е., Кузнецова О.А. Повышение эффективности машинно-тракторных агрегатов при поверхностной обработке почвы // Актуальные вопросы науки и техники. Вып. VI: сб. науч. трудов по итогам международной научно-практической конференции (11 апреля 2019 г.). Самара, 2019. С. 21 - 23 [Электронный ресурс]. URL: http://izron.ru/upload/iblock/faa/ sbornik_tekhnicheskie-nauki-g.-samara_-2019_szhatyy.pdf
Слепенков Александр Евгеньевич, аспирант
Кузнецова Ольга Александровна, аспирантка
Кузнецов Евгений Евгеньевич, доктор технических наук, доцент
Щитов Сергей Васильевич, доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет»
Россия, 675005, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86
E-mail: slepen555@mail.ru; ji.tor@mail.ru; shitov.sv1955@mail.ru; olesyakulinchenko@yandex.ru
Improving the use of a wheeled row-crop tractor for harrowing
Slepenkov Alexander Evgenievich, postgraduate Kuznetsova Olga Alexandrovna, postgraduate
Kuznetsov Evgeny Evgenievich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor Shchitov Sergey Vasilievich, Doctor of Technical Sciences, Professor Far Eastern State Agrarian University
86 Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur Region, 675005, Russia
E-mail: slepen555@mail.ru; ji.tor@mail.ru; shitov.sv1955@mail.ru; olesyakulinchenko@yandex.ru
In the conditions of the Amur Region, soil preparation for sowing in the spring period takes place in difficult soil and climatic conditions. This is due to the fact that late harvesting of soybeans does not make it possible to prepare fields for sowing in the fall, so the main pre-sowing field work is carried out in the spring, sometimes even simultaneously with sowing. Considering that the main energy used in tillage on farms is wheeled universal row row tractors of class 1.4 with a 4K2 wheel arrangement, a device was developed to expand their functionality and increase traction due to the redistribution of the coupling weight between the tractor and the mounted implement . Studies have proved that the installation of a device for redistributing the grip weight between the unit links allowed increasing the MTA productivity on harrowing by 13.5 % compared to the serial MTA due to the improvement of the traction and coupling properties of the tractor and, as a result, the reduction of slipping. The results of the study, when applied in industrial practice and introduced into the technological process of agricultural operations, will make it possible to obtain more significant efficiency parameters and, undoubtedly, will be in demand in the country's agro-industrial complex.
Key words: wheeled tractor, towing and hitching properties, redistribution, towing weight, disc harrow, slipping, efficiency.
-♦-
