CC BY
59
3. Подтверждена целесообразность привлечения в агрофирму «Земля Сеченовская» на сезонную работу студентов инженерного факультета НГСХА с формированием УТК. Интенсивное использование техники в составе УТК позволило получить эффект в сумме 1755 тыс. р.
4. Обоснована целесообразность выделения из всего комбайнового парка агрофирмы «Земля Сеченовская» постоянного РТК, состоящего из комбайнов марок СК-5, Mega и КЗС-3, для проведения уборочных работ в соседнем хозяйстве (агрофирма «Сеченовская»), входящем в состав агрохолдинга. Прибыль от использования РТК составила более 1500 тыс. р.
РТК «Бутурлинский» |«Д7Шг|
Основной комбайновый парк «Яновский» ї\^\^СК-5 «Нива» «Енисей-1200»\^
РТК «Земля Сеченовская» Щ
3,08 - 8,08 9,08 - 26,08 27,08 - 5,09
Рис. 3. Уборка зерновых в ООО «Заря» Сергачского района (с. Яново) с участием резервного технологического комплекса «Восток»
УДК 631.347
А.В. Шереметьев, канд. техн. наук, доцент
А.И. Рязанцев, доктор техн. наук, профессор
Н.Я. Кириленко, канд. техн. наук, профессор
ГОУ ВПО «Коломенский государственный педагогический институт»
совершенствование технологии и дождевальных машин кругового действия для орошения площадей со сложным рельефом
В СНГ на склонах расположено 10 млн га пахотных земель, 67 млн га горных лугов и пастбищ и более 10 млн га земель, подлежащих освоению. При этом удельный вес валовой продукции, производимой на указанных площадях, не превышает 10...16 % всей сельскохозяйственной продукции, что обусловлено в основном низким уровнем механизации работ в усложненных рельефных условиях.
Для орошения участков, расположенных в сложных почвенно-рельефных условиях, применяют уклоновые модификации дождевальных машин (ДМ) и установок, работающих от закрытых трубопроводов.
При этом для орошения в зонах с ограниченными трудовыми ресурсами наиболее целесообразно применять более производительные и автоматизированные ДМ, к которым в первую очередь относится машина кругового действия «Фрегат-ДМУ-А».
Дождевальные машины «Фрегат» по сравнению с другой сельскохозяйственной техникой предназначены для работы в сложных условиях в связи
со значительной изменчивостью физико-механических свойств почвы и рельефа при больших длинах дождевателей и орошаемых ими площадях. Это обусловливает образование повышенных стоков под машиной, особенно в ее концевой части, ухудшение тягово-сцепных свойств ее движителей и в конечном счете увеличение водных и энергетических затрат при поливе.
Поэтому в целях совершенствования многоопорных дождевальных машин «Фрегат» важно изучить влияние почвенно-рельефных условий орошаемых земель на технологические и технические способы повышения качества распределения дождя по орошаемой поверхности.
Первоначальные исследования показали, что наиболее эффективным способом повышения качества технологического процесса полива ДМ «Фрегат» в условиях сложного рельефа является установка регуляторов расходно-напорных характеристик дождевальных аппаратов.
Далее была определена поливная норма при орошении уклонов Мні [1]:
=
Ецю72І(Я?і/)t3600
1000F
(1)
где ц — коэффициент расхода; <в — площадь сопла дождеобразующего устройства, м2; g — ускорение свободного падения, м/с2; H — напор перед соплом дождеобразующего устройства, м; L — длина трубопровода ДМ; i — уклон орошаемой поверхности, рад.; F — площадь орошения ДМ, м2; t — продолжительность орошения, ч,
Машинная поливная норма не должна превышать ее достокового значения, выраженного зависимостью [2]:
3
Р2
м„
1 -
96,4
г -
А
4,7
+ 2
(2)
0,5-
|РсрЄ
^л/2іиЛІ
где Рв — показатель свободного (безнапорного) впитывания воды в почву, мм, численно равный достоковой норме при поливе дождем с интенсивностью 1 мм/мин; рср — средняя интенсивность дождя, мм/мин; е — основание натурального логарифма; ¿с — средний диаметр капель дождя, мм.
Анализ зависимости (2) показывает, что снижение достоковой поливной нормы, связанное с увеличением интенсивности дождя на уклоне, в пределах их практически встречающихся значений (до 800 м3/га), не компенсируется уменьшением диаметра его капель.
В свою очередь, интенсивность дождя зависит от расхода дождевальных аппаратов и равномерности его распределения по орошаемой площади. При этом второй параметр на сложном рельефе имеет большее значение. При постоянной силе ветра равномерность полива зависит от размера капли, влияющего на дальность ее полета:
0,9 Н
0,5 + 25-10
-5
Н
+ 6Квет (^ч/2ІН)3 У (3)
гс(25,5^с)3 рв
где tк — время полета капли, с; у — угол между направлением полета капли и направлением ветра, град; Fвет — сила ветра, Н; рв — плотность воды, кг/м3.
При этом площадь, орошаемая каждым дождеобразующим устройством, принимает форму эллипса, вытянутого по направлению ветра, что приводит к перераспределению слоя осадков по орошаемой площади и, как следствие, к снижению коэффициента эффективного полива (£эп). Исследование влияния напора перед дождевальными аппаратами ДМ на равномерность распределения дождя по орошаемой площади показало, что при отклонении относительно базового значения более чем на 20 % резко ухудшается качество полива [3].
Для повышения равномерности распределения слоя осадков при поливе необходима установка автоматических регуляторов расходно-напорных характеристик (давления) на трубопроводе ДМ перед теми или иными дождевальными аппаратами. Для оптимизации схем расстановки регуляторов по длине ДМ, исходя из требуемой равномерности распределения дождя по орошаемой поверхности, разработаны методические положения и алгоритм мест их установки [4].
Поскольку существующие конструкции регуляторов давления не в полной мере приемлемы для указанной цели, была разработана специальная конструкция регулирующего устройства дождевальных аппаратов [5] машины «Фрегат» (см. рисунок) с оптимизацией его параметров, которая производилось с учетом изменения диапазона перепада давления перед регулирующим устройством (0,4.. .0,6 МПа) и необходимой точности поддержания напора за ним (±20 %, или ±0,08 МПа).
Определены параметры регулятора давления: диаметр входного отверстия — 25 мм, боковых ответвлений — 12 мм, выходного отверстия — 40 мм, диаметр проволоки пружины регулирующего органа — 2,2 мм, ее жесткость — 12,96 кПа (указанным требованиям соответствует пружина с параметрами витка по ГОСТ 13770-88 N° 335 и числом витков п = 9,5), площадь проходного сечения щели клапана в зависимости от давления на входе в регулятор должна изменяться в пределах 248.380 мм2 [6, 7].
Лабораторными исследованиями установлено, что предварительное поджатие пружины с 8 до 12 оборотов регулировочного винта обеспечивает поддержание требуемого давления за регулятором, при этом оптимальным является предварительное поджатие пружины при 12 оборотах винта.
Получены зависимости влияния предварительного поджатия пружины на минимальную и среднюю точность поддержания требуемых характеристик в определенном диапазоне, которые выражаются уравнениями соответственно:
у = 1,25.x + 75, (4)
у = -0,118795л2 + 3,5125л + 69,75. (5)
Кроме того, было выявлено, что изменение давления перед регулятором практически не влияет на точность поддержания давления за ним.
Анализ уравнения (5) показывает, что лишь в указанном случае давление на входе в регулятор начинает оказывать влияние на точность его поддерживания на выходе из регулятора. Однако ввиду незначительности несоответствия силы, действующей со стороны пружины и входного давления на регулировочный элемент регулятора, и силы, действующей на последний со стороны выходного давления, точность остается в пределах требований, но даль-
а
г = 'к
с
нейшее изменение поджатия пружины (более 12 или менее 8 оборотов регулировочного винта) резко снижает ее (точность регулирования менее 80 %). Таким образом, лабораторные исследования разработанного регулятора давления с пружиной запорного элемента, выполненной из проволоки, изготовленной из специальной качественной рессорно-пружинной горячекатаной сортовой стали марки 60С2 диаметром 2,2 мм, подтвердили возможность его применения для поддержания требуемого давления в трубопроводе ДМ «Фрегат» перед дождевальными аппаратами на протяжении всего срока ее эксплуатации.
При лабораторно-полевых исследованиях качественных показателей работы ДМ «Фрегат» на склонах выявлено, что равномерность распределения дождя по орошаемой поверхности и, как следствие, его стоковые характеристики зависят от величины уклона орошаемой поверхности и скорости ветра. Эта зависимость выражается уравнением регрессии
чо
ц 1„
п її
и Ці и» >
іцое—^
193 тах
Кэп = 78,26453171 - 1,4882087047у -- 51,91689643г
Регулятор расходно-напорных характеристик дождевальных аппаратов ДМ «Фрегат»:
1 — корпус; 2 — входное отверстие; 3 — поршень; 4 — клапан; 5 — винт; 6 — гайка; 7 — кольцо; 8 — пружина; 9 — прокладка; 10 — выходное отверстие; 11 — гайка
Данные лабораторно-полевых исследований качества полива усовершенствованной дождевальной машины «Фрегат» на сложном рельефе подтверждены полевыми испытаниями.
При проведении исследований влияния качества полива ДМ «Фрегат» на колееобразование от ходовых систем установлено, что глубина Нкол колеи зависит от несущей способности почвы:
(6)
и свидетельствует о том, что худшее значение коэффициента эффективного полива (Кэ п = 0,41) имеет место при синхронном увеличении уклона орошаемой поверхности (до I = 0,05) и скорости ветра (до V = 5 м/с).
Полевые испытания серийной и усовершенствованной дождевальных машин показали, что уменьшение поверхностного стока в концевой части машины обусловлено снижением интенсивности дождя и улучшением равномерности его распределения по орошаемой поверхности. Коэффициент эффективного полива связан с длиной трубопровода ДМ, оснащенного регуляторами давления:
Нкол = 0,00044 Р2 - 0,011 Р0 + 0,7289. (8)
Ширина колеи Вкол зависит от ее глубины, которую для конкретного случая можно описать уравнением:
+
+ 2,651567945 Нкол + 9,31475029.
(9)
Кэ.п =-
1
-12
28
+---Loc + 46,
225 ос
(7)
6750
где Lос — длина трубопровода ДМ с регулирующими устройствами, м.
Из выражения (7) видно, что для достижения требуемого значения равномерности распределения дождя (Кэ п = 0,7) концевая длина трубопровода ДМ с регуляторами давления на склоновом участке (/ = -0,05) должна быть не менее 300 м.
Кроме того, установлены зависимость параметров (глубины и ширины) колеи после прохода тележек ДМ «Фрегат» от прочности почвы, определяемой ее механическим составом и влажностью, а также зависимости коэффициентов сопротивления качению / и сцепления фс ходовых систем ДМ от нагрузки Р0 на нее:
/ = -0,0000716 Р20 + 0,00795 Р0 + 0,5016, (10)
(11)
фс = 0,000025 Р0 - 0,00225 Р0 + 0,175.
Анализ уравнений (8)-(11) показал, что и серийная, и усовершенствованная ДМ могут преодолевать уклоны поверхности по направлению движения тележек до 0,05.
Сравнительная оценка основных характеристик серийной и усовершенствованной дождевальных
Сравнительная характеристика серийной и усовершенствованной ДМ «Фрегат» при работе на сложном рельефе
ДМ «Фрегат»
Показатель серийная усовершен- ствованная
Давление на гидранте, МПа 6 о ,0 6 ил 0, 6 О 0, 6 ил
Расход воды, л/с:
на выровненном участке 70 70
на уклоновом участке 85 72
Средняя интенсивность дождя, мм/мин 0,72 0,44
Коэффициент эффективного полива:
на уклоне 0 0,72 0,72
на уклоне 0,05 0,46 0,71
Величина поверхностного стока в начале, середине и концевой частях машины, %:
на уклоне 0 3; 7; 15 3; 5; 12
на уклоне 0,05 5; 17; 35 5; 10; 17
Глубина колеи от колес 1, 8, 16 тележек ДМ, м:
на уклоне 0 0,06; 0,05; 0,08 0,06; 0,05; 0,08
на уклоне 0,05 0,06; 0,05; 0,29 0,06 0,08; 0,085
Коэффициент использования сменного 0,74 0,93
времени
Коэффициент эксплуатационной надеж- 0,78 0,98
ности
машин «Фрегат» при работе на склоновых участках (см. таблицу) показывает, что модернизация ее водопроводящего пояса обеспечивает достижение ряда важных агротехнических и эксплуатационных показателей.
Результаты исследований, приведенные в работе, использованы на сельскохозяйственных предприятиях агропромышленного комплекса, применяющих для орошения площадей со сложным
рельефом многоопорные широкозахватные дождевальные машины кругового действия.
Список литературы
1. Ерхов, Н.С. Энергетическое обоснование формулы для определения эрозионно-допустимых поливных норм при дождевании / Н.С. Ерхов // В сб.: «Предотвращение ирригационной эрозии почв Средней Сибири». — Красноярск, 1982. — С. 34-42.
2. Лебедев, Б.М. Дождевальные машины / Б.М. Лебедев. — М.: Машиностроение, 1977. — 245 с.
3. Сидоренко, А.М. Разработка методики расчета и исследование основных параметров многоопорных дождевальных машин, работающих в движении по кругу: дис. ... канд. техн. наук / А.М. Сидоренко. — Киев, 1978.
4. Патент на полезную модель № 34846 РФ, МКИ А. 01G 25/09. Многоопорная дождевальная машина кругового действия / А.И. Рязанцев, Н.Я. Кириленко, А.В. Шереметьев (РФ); заявл. 09.10.2003; опубл. 20.12.2003, Бюл. № 35.
5. Пат. 43728 РФ, МКИ А. 01G 25/09. Многоопорная дождевальная машина кругового действия / А.И. Рязанцев, Н.Я. Кириленко, А.В. Шереметьев; заявл. 18.11.2004; опубл. 10.02.2005, Бюл. № 4.
6. Пат. 2279121 РФ, МКИ G 05 D 16/06. Регулятор расходно-напорных характеристик / А.И. Рязанцев, Н.Я. Кириленко, А.В. Шереметьев; заявл. 22.04.2005; опубл. 27.06.2006, Бюл. № 18.
7. Пат. 55161 РФ, МКИ G 05 D 16/06. Регулятор расходно-напорных характеристик / А.И. Рязанцев, Н.Я. Кириленко, А.В. Шереметьев; заявл. 04.04.2006; опубл. 27.07.2006, Бюл. № 21.
УДК 631.356.4
Н.В. Аникин, канд. техн. наук, ст. преподаватель Г.Д. Кокорев, канд. техн. наук, доцент Г.К. Рембалович, канд. техн. наук, доцент И.А. Успенский, доктор техн. наук, профессор И.А. Юхин, студент
ФГОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»
повышение качества перевозки картофеля, плодов и фруктов совершенствованием подвески транспортного средства
Картофель является одной из важнейших продовольственных и сырьевых культур. Его производство связано с большими энерго- и трудозатратами. Одной из главных операций технологического процесса уборки картофеля (60...70 % общих за-
38
трат) является вывоз выращенного продукта с поля (10.12 % общих затрат). Для вывоза картофеля используют грузовые автомобили, тракторные прицепы и полуприцепы общего назначения. На внутрихозяйственных перевозках до 46 % грузов перевозят
