Результаты тяговых испытаний почвообрабатывающих посевных комплексов «Кузбасс» в Алтайском крае Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНИКА

УДК 631.31 В.И. Беляев,

Н.Н. Бережнов, Д.В. Тюрин

РЕЗУЛЬТАТЫ ТЯГОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПОСЕВНЫХ КОМПЛЕКСОВ «КУЗБАСС» В АЛТАЙСКОМ КРАЕ

В современных условиях развития сельскохозяйственного производства, когда существующий парк машин уже выработал свой нормативный ресурс, все острее стоит проблема технического и технологического перевооружения хозяйств. При разработке и внедрении новой техники и технологий важно достигнуть системного взаимодействия растений, удобрений, гербицидов, агроприемов, экологических, природных и экономических факторов, а это требует дифференцированного подхода при выборе технических средств и применения технологий различного уровня интенсивности в зависимости от сочетания вышеназванных факторов.

Каждому типу технологий должен соответствовать определенный комплекс машин, обеспечивающих необходимую точность выполнения операций, производительность и энергозатраты.

Одним из путей решения данной проблемы является применение комбинированных почвообрабатывающих посевных агрегатов, обеспечивающих сочетание нескольких технологических операций.

В результате возникает необходимость обоснования рациональных параметров и режимов работы перспективных агрегатов с целью их зональной адаптации.

Для установления энергетических характеристик выполнения технологических операций в 2005 г. проводились тяговые испытания посевных комплексов «Кузбасс» (ПК-8,5; ПК-9,7; ПК-12,2) в агрегате с тракторами «Кировец» (К-700А; К-701; К-744Р1; К-744Р2) на посеве

пшеницы в четырех хозяйствах края: ЗАО «Колыванское» Павловского района, ЗАО ПХ «Степная Нива» Родинско-го района, СПК «Тамбовский» Романовского района и ФХ «Гилева И.Н.» За-ринского района.

Одной из задач исследований являлось выявление влияния рабочей ширины захвата, скорости движения агрегата и загрузки бункера семян и удобрений на величину тягового усилия на крюке трактора и статистики его изменения по различным полям, а также подтверждения основных предпосылок и теоретических положений, сформулированных на

основе математического моделирования процесса функционирования МТА как системы «почва-орудие-трактор».

Полученная информация является исходной для технической оценки машин и разработки практических рекомендаций по эффективному их использованию. Результаты исследований по каждому отдельному агрегату (при работе на «отдельном поле») обобщались, и определялись статистики изменения энергетических показателей работы на совокупности полей — «группе полей».

Реализация опытов по отдельным полям осуществлялась в виде отдельных блочных планов, где в качестве варьируемого фактора рассматривалась рабочая скорость движения агрегата (3-5 уровней). Ширина захвата агрегата и загрузка бункера семян и удобрений являлись пассивными факторами, контролируемыми в ходе экспериментов.

Статистики изменения средних величин рабочей скорости движения агрега-

та, нагрузки на крюке трактора и удельного тягового сопротивления на отдельных полях и их совокупности приведены в таблице 1.

Результаты тензометрирований показывают, что средние значения удельного тягового сопротивления комплексов ПК-8,5 на «отдельных полях» при агрегатировании с тракторами К-700А и К-701 составили 4,00 и 4,46 кН/м, при стандартных отклонениях — 0,18 и 0,40 кН/м и коэффициентах вариации — 0,05 и 0,09 соответственно. Для агрегата К-744Р1 + ПК-9,7 значение среднего

удельного тягового сопротивления составило 4,58 кН/м, стандартного отклонения — 0,34 кН/м, а коэффициента вариации — 0,07. Агрегат К-744Р2 +

+ ПК-12,2 имел следующие показатели: среднее удельное тяговое сопротивление — 4,07 кН/м, стандартное отклонение — 0,25 кН/м, коэффициент вариа-

Таблица 1

ции — 0,06.

Описательная статистика энергетических показателей агрегатов по отдельным полям и по «группе полей»

х М(х) Ах (а = 0,95) а(х) ОД 5(х) У(х)

X А - х х + Ах

К-700А + ПК-8 ,5 (КФХ «Гилева И. Н.» Заринского района) п = 8

V«, 2,12 1,82 2,28 0,28 0,08 0,10 0,13

Ркр 34,23 32,65 35,32 1,60 2,55 0,56 0,05

к 4,03 3,84 4,15 0,19 0,04 0,06 0,05

К-701 + ПК-8,5 (ЗАО «Колыванское» Павловского района) п = 16

V, 2,10 1,90 2,57 0,62 0,39 0,16 0,29

Ркр 37,33 35,88 39,84 3,71 13,79 0,93 0,10

к 4,39 4,22 4,69 0,44 0,19 0,10 0,10

К-701 + ПК-8,5 (СПК «Тамбовский» Романовского района) п = 12

V, 2,35 2,06 2,50 0,34 0,12 0,10 0,14

Ркр 43,90 42,65 44,92 1,79 3,19 0,52 0,04

к 5,16 5,02 5,29 0,21 0,04 0,06 0,02

К-744Р1 + ПК-9,7 (СПК «Тамбовский» Романовского района) п = 9

V, 2,80 2,29 3,03 0,48 0,23 0,16 0,17

Ркр 44,44 41,85 46,91 3,29 10,85 1,10 0,07

к 4,58 4,31 4,84 0,34 0,12 0,11 0,07

К-744Р2 + ПК-12,2 (ЗАО ПХ «Степная Нива» Родинского района) п = 19

V, 2,39 2,27 2,56 0,29 0,08 0,07 0,12

Ркр 49,46 48,10 51,11 3,03 9,17 0,71 0,06

к 4,05 3,94 4,19 0,25 0,06 0,05 0,06

По «г руппе полей» П = 64

М(У„) 2,35 2,00 2,70 0,28 0,08 0,12 0,12

М(Ркр) 43,90 34,34 49,40 6,07 36,79 2,71 0,14

М(к) 4,39 3,87 5,02 0,47 0,22 0,20 0,11

В целом по «группе полей» математическое ожидание средних удельных тяговых сопротивлений агрегатов составило 4,27 кН/м, стандартное отклонение — 0,28 кН/м, а коэффициент вариации — 0,07.

В результате обработки экспериментальных данных с помощью статистических программных пакетов StatSoft Sta-tistica и Microsoft Excel получены следующие уравнения связи, определяющие зависимость среднего тягового усилия на крюке трактора (Ркр) от скорости движения (Vp,) на отдельных полях хозяйств:

1. КФХ «Гилева И.Н.» Заринского р-на; состав агрегата: К-700А + ПК-8,5:

Ркр = 28,4 + 1,32Vp2; R = 0,93;

F(1,6) = 36,8; n = 8. (1)

2. ЗАО «Колыванское» Павловского р-на; состав агрегата: К-701 + ПК-8,5:

Ркр = 31,6 + 1,17Vp2; R = 0,96;

F(1,14) = 145,8; n = 16. (2)

3. СПК «Тамбовский» Романовского р-на; состав агрегата: К-701 + ПК-8,5:

Ркр = 38,5 + 1,00Vp2; R = 0,85;

F(1,10) = 26,7; n = 12. (3)

4. СПК «Тамбовский» Романовского р-на; состав агрегата: К-744Р1 + ПК-9,7:

Ркр = 35,7 + 1,19Vp2; R = 0,92;

F(1,7) = 39,9; n = 9. (4)

5. ЗАО «Степная Нива» Родинского р-на; состав агрегата: К-744Р2 + ПК-12,2:

Ркр = 38,7 + 1,84Vp2; R = 0,85;

F(1,16) = 41,3; n = 19. (5)

Обобщенное уравнение регрессии для группы полей имеет вид:

Ркр = 6,16 + 1,39Vp2 + 2,74Вр + 0,034G6;

R = 0,89; F(3,60) = 79,9; n = 64, (6)

где Ркр — среднее значение нагрузки на крюке трактора, кН;

Vp — средняя рабочая скорость движения агрегата, м/с;

Вр — рабочая ширина захвата агрегата, м;

G6 — загрузка бункера семян и удобрений, %.

Обработка средних удельных тяговых сопротивлений агрегатов по реализованным вариантам опытов позволила получить следующее статистически значимое уравнение связи:

k = 3,24 + 0,14Vp2 + 0,007G6;

R = 0,67; F(2,60) = 25,5, (7)

где k — среднее значение удельного тягового сопротивления агрегатов, кН/м.

Интенсивность прироста удельного тягового сопротивления агрегата с увеличением рабочей скорости движения характеризуем коэффициентом пропорциональности а, зависящим от параметров рабочих органов машин и условий эксплуатации. Для возможности сравнения агрегатов по энергоемкости технологического процесса и его изменению, рассматриваем приведенные к эталонной скорости (Ув = 5 км/ч « 1,39 м/с) значения коэффициента пропорциональности ео и удельного тягового

сопротивления агрегата ko . Данные показатели для «группы полей» имели следующие значения: М(ёо) = 0,034

с2/м2 и М (ко) = 3,79 кН/ м. Стандартные отклонения для этих величин составили 0,009 с2/м2 и 0,25 кН/м, а коэффициенты вариации — 0,26 и 0,06 соответственно.

С целью выявления влияния веса бункера автономной высевающей системы на вероятностные характеристики тягового сопротивления комплекса в процессе проведения испытаний фиксировалась степень загрузки бункера технологическим материалом. Установлено, что увеличение загрузки бункера с 25 до 100% при работе на «группе полей» приводит к возрастанию удельного тягового сопротивления агрегата на 0,42 кН/м (с 3,69 до 4,21 кН/м). Величина коэффициента пропорциональности в0 при этом снижается с 0,038 до 0,033 с2/м2 (при V0 = 5 км/ч = 1,39 м/с) и с 0,036 до 0,031 с2/м2 (при V0 = 7 км/ч = 1,94 м/с) (табл. 2).

Таким образом, проведенные исследования позволили установить основные энергетические показатели работы посевных агрегатов и статистики их изменения с учетом влияния рабочей скорости движения и загрузки бункера семян и удобрений как на отдельных полях, так и на их совокупности различных хозяйств.

Полученные результаты будут использованы в качестве входной информации в разработанной математической модели комбинированного агрегата и позволят решать задачи по оптимизации параметров и режимов работы МТА.

Таблица 2

Значения к0 и е0 по «группе полей» в зависимости от степени загрузки бункера

и скорости приведения

х Степень загрузки бункера, % Ах (а = 0,95) М(х)

0 25 50 75 100 х - Ах х + Ах

V0 = 5 км/ч = 1,39 м/с

М(к0) 3,51 3,69 3,86 4,04 4,21 3,52 4,20 3,86

М(е0) 0,040 0,038 0,036 0,035 0,033 0,033 0,040 0,036

V0 = 7 км/ч = 1,94 м/с

М(ко) 3,77 3,94 4,12 4,29 4,47 3,77 4,46 4,12

М(Єо) 0,037 0,036 0,034 0,033 0,031 0,031 0,037 0,034

+ + +

УДК 631.3 В.С. Красовских,

Т.В. Добродомова

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ МТ-5

В зональных технологиях осуществляется переход к биологизации земледелия, минимальной обработке почвы, энергоресурсосбережению.

Реализацией новых технологий служат комбинированные почвообрабатывающие посевные агрегаты типа почвообрабатывающего посевного комплекса (ЭППК) в составе трелевочной гусеничной машины МТ-5 ОАО «Алттрак» и почвообрабатывающего посевного комплекса ППК ОАО «Рубцовский машиностроительный завод».

Назначать параметры и режимы работы ЭППК необходимо с учетом условий функционирования агрегата, которые не остаются постоянными, а непрерывно изменяются вследствие изменчивости физико-механических свойств почвы, растительной массы, неровностей поверхности поля, по которому движется агрегат.

Результатом научных исследований было доказано, что основное влияние на энергетические и эксплуатационные по-

казатели МТА оказывает непостоянство тягового сопротивления агрегата, а его изменчивость оценивается колебанием низкочастотной составляющей [1, 2, 4 и др.]. На качество полевых работ, производительность и экономичность машинно-тракторных агрегатов влияют также масса агрегата, мощность двигателя, ширина захвата, скорость движения агрегата. Соотношения между этими параметрами МТА не остаются постоянными и изменяются в зависимости от специфики технологического процесса, конструктивных и эксплуатационных особенностей МТА, природно-климатических условий

Поэтому для определения выходных показателей ЭППК примем математическую модель «почва-почвообрабатываю-щий посевной комплекс-движитель-трансмиссия-двигатель» («П-ППК-Дж-Т-Дв»), позволяющую определять по математическому ожиданию тягового сопротивления агрегата М(Р) с учетом