CC BY
27
4. Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-101 «Вектор», М., 2016.
5. ГОСТ 24055 - 2016. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. М.: Стандартин-форм, 2017.
6. ГОСТ 28301-2015. Комбайны зерноуборочные. Методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2016. 39 с.
7. ГОСТ 31345-2007. Сеялки тракторные. Методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2008. 36 с.
8. Масловский В.И. Параметры и режимы работы многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата: дис. ... канд. техн. наук. Краснодар, 2010. 151 с.
Васильев Александр Александрович, кандидат технических наук, доцент Ковалев Станислав Витальевич, магистрант Серков Семен Юрьевич, магистрант
ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет»
Россия, 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90
Е-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]
Methodological provisions for the development of initial standards and calculation of combine harvester output rates
Vasiliev Alexander Alexandrovich, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor
Kovalev Stanislav Vitalievich, Master's degree student
Serkov Semen Yurievich, Master's degree student
Krasnoyarsk State Agrarian University
90, Mira Ave., Krasnoyarsk, 660049, Russia
E-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]
The factors influencing the productivity of a combine harvester are considered. The method of calculation of productivity with use of the coefficients characterizing natural and production conditions of work is developed. These coefficients cover all terms of shift time and are determined for typical conditions in accordance with the methods of technical regulation of field mechanized works. According to the proposed method, the typical replacement production rates of the combine harvester RSM-101 «Vector-410» for seven classes of rut length, taking into account the yield of grain crops and strawiness of the bread mass, are calculated. The list of correction coefficients characterizing local conditions, which are determined for each field, is defined. Obtained by multiplying the partial coefficients of the generalized correction factor allows you to finally establish the replacement rate of production. To check the calculated values of the table values of the development, production tests were carried out on wheat harvesting for typical natural production conditions. According to the results of time-lapse observations, the balance of shift time was determined when unloading grain on the spot and on the move. Performed operational and technological evaluation of the performance of combine harvester RSM-101 «Vector-410» showed good convergence of calculated and actual values of production. A sufficiently high correlation of the practical and theoretical indicators obtained in the course of research testifies to the adequacy of the calculation algorithm. The introduction of grain unloading technology on the move reduces the harvesting time and increases the productivity of combine harvesters by 20 -25 %. The presented technique can be used to determine the replacement rate of production of other types of machine-tractor units.
Key words: technology, combine harvester, production, unloading, change
-♦-
УДК 6931.316.022.4
Сравнительный анализ культиваторов для предпосевной обработки почвы
Е.В. Припоров, канд. техн. наук; И.Е. Припоров, канд. техн. наук;
Г.Е. Самурганов, магистрант
ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
В статье представлены результаты сравнительного анализа удельных затрат энергии на сплошную культивацию. Рассмотрены паровые культиваторы для сплошной культивации. Проведено сравнение различных моделей паровых культиваторов по величине удельных затрат энергии на технологический процесс. Доказано, что с увеличением ширины захвата культиваторной лапы снижается величина удельных затрат энергии на технологический процесс, а снижение удельного тягового сопротивления приводит к уменьшению удельных затрат энергии на технологический процесс. Увеличение ширины захвата культиваторной лапы при фиксированном значении рабочей ширины захвата культиватора приводит к уменьшению удельных затрат энергии, что способствует уменьшению тягового сопротивления агрегата и потребной мощности двигателя трактора. При постоянной рабочей ширине захвата часовая производительность остаётся неизменной.
Снижение потребной мощности двигателя при фиксированном значении производительности приведёт к снижению удельных затрат энергии на технологический процесс. Установлено, что удельные затраты энергии у культиваторной лапы с шириной 0,15 м превышают аналогичный показатель у культиваторной лапы с шириной, равной 0,3 м. Величина перекрытия культиваторных лап в параллельных рядах должна составлять до 25 % от ширины захвата культиваторной лапы. Наибольшие удельные затраты энергии обеспечивает паровой культиватор серии КП, минимальные удельные затраты энергии - у парового культиватора серии КПК. Ширина культиваторной лапы должна превышать 0,15 м, а величина перекрытия в параллельных рядах устанавливается в зависимости от ширины захвата культиваторной лапы.
Ключевые слова: паровой культиватор, ширина захвата, культиваторная лапа, теоретическая производительность, наибольшая и наименьшая энергоёмкость.
На основе анализа комплекса машин для ухода за посевами зерновых культур установлено, что при согласовании рабочей ширины захвата машин по внесению удобрений и опрыскиванию посевов имеется рассогласование при их выборе [1]. Разработано устройство для поверхностного внесения минеральных удобрений, позволяющее существенно снизить величину отражения частиц от плоскости рассеивающего горизонтального диска и лопаток [2 - 4].
Для проведения сплошной культивации хорошо себя зарекомендовали паровые культиваторы серий КПС, КПК, КП и блочно-модульные культиваторы серии КБМ. Эти культиваторы при одинаковой рабочей ширине захвата требуют для агрегатирования с тракторами разной потребной мощности на технологический процесс. При выборе культиватора для сплошной обработки почвы важно подобрать агрегат, который будет обеспечивать энергосберегающий режим выполнения сплошной культивации, что обеспечит снижение затрат на производство продукции. Известные марки паровых культиваторов прошли испытания на МИС и обеспечивают качество обработки почвы, отвечающее агротребованиям.
Цель работы - провести сравнительный анализ удельных затрат энергии на сплошную культивацию для известных марок паровых культиваторов.
Материал и методы исследования. Затраты энергии паровым культиватором зависят от многих факторов, в числе которых ширина и количество культиваторных лап, схема их размещения на раме, глубина обработки, физико-механические свойства почвы и ряд других. Вариант крепления стрельчатой лапы на раме влияет на процесс обработки почвы и имеет две схемы - установку на 8-образной гибкой стойке и жёсткое крепление на раме в два или три ряда в шахматном порядке. Основное достоинство гибкой стойки -самоочистка от растительных остатков и почвы. В первом ряду устанавливают лапы меньшей ширины захвата, а во втором и последующих рядах - большей ширины захвата. Величина перекрытия культиваторных лап в параллельных рядах такова, при которой обеспечивается полублокированное резание, что способствует снижению тягового сопротивления агрегата [5].
Культиватор блочно-модульный серии КБМ для предпосевной обработки почвы оснащён стрельчатой лапой шириной 0,15 м, установленной на 8-образной стойке в три ряда. Величина перекрытия культиваторными лапами в соседних рядах равна 0,04 м (27 %) от рабочей ширины захвата культиваторной лапы. Рекомендуемая скорость движения культиватора - до 12 км/ч. Расстояние между соседними культиваторными лапами в ряду определяется по выражению: I = Ь - а,
где I - расстояние между соседними лапами в ряду, м;
Ь - ширина захвата лапы, м; а - величина перекрытия между культива-торными лапами в соседних рядах, м.
Из данных технической характеристики выпускаемых блочно-модульных культиваторов составлена таблица потребной мощности двигателя трактора в зависимости от конструктивной ширины захвата. Обработка полученных эмпирических данных методом наименьших квадратов позволила установить эмпирическую зависимость потребной мощности двигателя трактора от конструктивной ширины захвата культиватора серии КБМ, которая имеет вид:
N = -86,57 + 51,125 - 2,33В2,
где N - мощность двигателя трактора, л.с.; В - ширина захвата агрегата, м.
Относительная погрешность полученной зависимости не превышает 4 %.
Культиваторы для сплошной предпосевной обработки почвы марок КПС-4, КПС-5 и КПС-8 комплектуются культиваторными лапами шириной захвата 0,27 м и 0,33 м и устанавливаются на грядилях в два ряда. Расстояние между рабочими органами в параллельных рядах равно 0,25 м. Рекомендуемая скорость движения -до 12 км/ч. Двухрядная расстановка рабочих органов на раме культиватора, как известно, приводит к работе лап первого ряда в режиме блокированного резания, а второго ряда - в режиме полублокированного.
Культиватор комбинированный предпосевной КПК-8 имеет 42 пружинных 8-образных стойки, установленные в три ряда. На каждой пружинной стойке установлена культиваторная лапа шириной 0,33 м. Перекрытие лап в соседних рядах равно
0,065 м и составляет 19,7 % от ширины захвата культиваторной лапы. Рекомендуемая скорость движения культиватора серии КПК - до 10 км/ч. Культиваторные лапы на раме размещены по комбинированной схеме. Такая схема установки лап на раме орудия позволяет сократить кинематическую длину агрегата [5].
Культиватор паровой предпосевной серии КП оснащён культиваторными лапами шириной 0,25 м, они установлены на подпружиненных стойках в пять рядов. Первые два ряда и последние два ряда стоек размещены по комбинированной схеме. Средний ряд обеспечивает величину перекрытия культиваторных лап в параллельных рядах. Рекомендуемая скорость движения - до 12 км/ч.
Данные технической характеристики потребной мощности двигателя трактора от рабочей ширины захвата культиватора серии КП обработаны методом наименьших квадратов, что позволило установить зависимость: N = 28,99В -13,95.
Относительная погрешность значений потребной мощности двигателя трактора от рабочей ширины захвата для расчётных и фактических значений не превышает 3 %.
Результаты исследования. Тяговое сопротивление культиватора определяется по известной формуле:
R = bnk, (1)
где R - тяговое сопротивление парового культиватора, кН;
b - ширина захвата культиваторной лапы, м; n - общее количество культиваторных лап; k - удельное сопротивление рабочих органов культиватора, кН/м.
Сравнительную оценку использования средств механизации для поверхностной обработки почвы целесообразно проводить по величине удельных затрат энергии на технологический процесс. Величина этого показателя определяется по формуле [6]:
Эу = -кр, (2)
у W
где Эу - удельные затраты энергии на выполнение сплошной культивации, МДж; Njjp - потребная тяговая мощность на рабочий ход агрегата, кВт;
W - часовая производительность агрегата, га/ч.
Ширина захвата парового культиватора зависит от количества культиваторных лап и определяется по выражению:
В = l n. (3)
Часовая производительность культиваторного агрегата зависит от ширины захвата, скорости движения и коэффициента использования времени смены и определяется по известной формуле: W = 0,1 l n v ß т, (4)
где v - рабочая скорость движения культиватора, км/ч;
ß - коэффициент использования рабочей ширины захвата, для парового культиватора -ß = 0,96;
т - коэффициент использования времени смены, т = 0,8.
Известно, что величина потребной мощности двигателя трактора на рабочий ход агрегата определяется по выражению [6]:
N = R (5)
3,6
Энергоёмкость процесса обработки почвы культиваторной лапой с учётом ранее представленных выражений составит:
Эу = -^- . (6)
у 0,36(b - a)ßx
Выражение (6) определяет влияние технологических и конструктивных параметров парового культиватора на удельные затраты энергии куль-тиваторного агрегата, а показатели их работы представлены в таблице 1.
На рисунке 1 представлена зависимость энергоёмкости сплошной культивации от ширины захвата культиваторной лапы при разных значениях тягового сопротивления.
1. Показатели работы культиваторов для предпосевной обработки почвы
Марка культиватора Ширина захвата агрегата, м Ширина захвата лапы, м Общее кол-во рабочих органов Кол-во рядов Тяговое сопротивление культиватора, кН Перекрытие между лапами, м Удельные затраты энергии на обработку, кВт-ч/га
КПК-4 3,95 0,33 15 3 10,4 0,065 7,57
КПС-4 4 0,33 15 2 10,4 0,080 9,63
КП-4 3,84 0,25 24 5 12,6 0,09 11,39
КПС-5 5,0 0,33 20 2 13,9 0,080 9,63
КП-5,5 5,5 0,25 34 5 17,9 0,090 11,39
КБМ-6 5,66 0,15 54 3 17,0 0,040 9,94
КП-7 7,0 0,25 44 5 23,1 0,09 11,39
КПК-8 7,97 0,33 30 3 20,8 0,065 7,57
КБМ-8 8,0 0,15 72 3 22,7 0,04 9,94
При построении графика, представленного на рисунке 1, принято, что величина перекрытия культиваторных лап в соседних рядах составляет 0,04 м. Из представленного графика следует, что увеличение ширины захвата культиваторной лапы при фиксированной ширине перекрытия и постоянной величине удельного тягового сопротивления сопровождается пропорциональным снижением удельных затрат энергии на рабочий ход. Для культиватора с постоянной шириной захвата при увеличении ширины культиваторной лапы пропорционально снижается их количество. Это приводит к снижению тягового сопротивления и, соответственно, к уменьшению потребной мощности двигателя трактора. Часовая производительность культиваторного агрегата при постоянном значении рабочей ширины захвата и скорости движения в пределах агротребований остаётся неизменной. Это приводит к пропорциональному снижению удельных затрат энергии на технологический процесс. Поэтому для культиваторов с одинаковой рабочей шириной захвата, но с большей рабочей шириной культиваторной лапы удельные затраты на технологический процесс будут меньше.
По рисунку 1 можно сделать второй вывод: при постоянной ширине культиваторной лапы снижение удельного тягового сопротивления приведёт к снижению удельных затрат энергии на технологический процесс.
На рисунке 2 представлена зависимость величины удельных затрат энергии на технологический процесс от величины перекрытия культиваторных лап в параллельных рядах.
На графике 2 показано, что при фиксированном значении величины перекрытия удельные затраты энергии для культиваторной лапы с шириной 0,15 м выше, чем для культиваторной лапы с шириной 0,3 м. При величине перекрытия более 0,06 м наблюдается интенсивный
12,00
а
т 10,00
н
кВ
к 8.00
(1
т
о 6,00
к
;>
о 4,00
о
е 2,00
н
0.00
2
3
0.15
0,2 0.25 0.3
Ширина захвата лапы
0,35
Рис. 1 - Зависимость энергоёмкости от ширины захвата культиваторной лапы при разной величине удельного сопротивления почвы:
1 - удельное тяговое сопротивление почвы 2,1 кН/м; 2 - удельное тяговое сопротивление почвы 1,8 кН/м; 3 - удельное тяговое сопротивление почвы 1,5 кН/м
20.00
1а.00
Ш 10.00 X
О) 8.00
Л,15
0.3
0.02 0.04 0,06 0,03 0,1
Величина перекрытия лап
Рис. 2 - Зависимость энергоёмкости от величины перекрытия соседних лап при ширине захвата 0,15 и 0,3 м и удельном тяговом сопротивлении 2,1 кН/м
рост затрат энергии для культиваторной лапы с шириной 0,15 м. При величине перекрытия, равной 0,1 м, удельные затраты энергии у куль-тиваторной лапы с шириной 0,3 м вдвое меньше, чем аналогичные затраты у культиваторной лапы с шириной 0,15 м.
Причина заключается в том, что величина перекрытия 0,1 м для культиваторной лапы составляет 67 % от ширины захвата, а для культиваторной лапы шириной 0,3 м - 33 %.
Известно, что величина перекрытия культива-торных лап зависит от характера их крепления на раме. При жёстком креплении в грядиле величина перекрытия рекомендуется в интервале 0,025 - 0,045 м, при шарнирном креплении величина перекрытия рекомендуется в интервале
0.040 - 0,080 м [5].
На основе проведённого исследования можно сделать следующие выводы:
- культиваторы серии КП имеют энергоёмкость обработки 11,39 кВт-ч/га, культиваторы блочно-модульные серии КБМ обеспечивают энергоёмкость обработки 9,94 кВт-ч/га, паровой культиватор серии КПС - 9,63 кВт-ч/га, культиватор паровой комбинированный серии КПК - 7,57 кВт-ч/га;
- увеличение величины перекрытия более оптимального значения сопровождается увеличением удельных затрат энергии на технологический процесс;
- величина перекрытия в параллельных рядах зависит от ширины культиваторной лапы и выбирается таковой, чтобы обеспечивалось полублокированное резание;
- величина перекрытия культиваторных лап в параллельных рядах не должна превышать 26 % от ширины культиваторной лапы.
Литература
1. Припоров Е.В. Технологическая колея и проблемы её создания // Известия Оренбургского государственного аграрного
университета. 2017. № 2 (64). С. 82 - 84.
2. Пат. на изобретение RUS 2177216. Устройство для поверхностного рассева минеральных удобрений и других сыпучих материалов / Ю.И. Якимов, В.П. Иванов, Е.В. Припоров, В.П. Заярский, Г.И. Волков, О.Б. Селивановский; заявл. 14.03. 2000; опубл. 27.12.2001.
3. Пат. на изобретение RUS 2177217. Центробежный рабочий орган для рассева сыпучего материала / Ю.И. Якимов, Е.В. Припоров, В.П. Иванов, В.П. Заярский, Г.И. Волков,
О.Б. Селивановский; заявл. 14.03. 2000; опубл. 27.12.2001.
4. Припоров Е.В. Центробежный аппарат с подачей материала вдоль лопаток // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 3 (18). С. 243 - 247.
5. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Колос, 1994. 751 с.
6. Зангиев А.А., Шпилько А.В., Левшин А.Г. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М.: КолосС, 2008. 320 с.
Припоров Евгений Владимирович, кандидат технических наук, доцент Припоров Игорь Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент Самурганов Гавриил Евгеньевич, магистрант
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13
Е-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]
Comparative analysis of cultivators for preseeding soil treatment
Priporov Evgeny Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor Priporov Igor Evgenievich, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor Samurganov Gavriil Evgenievich, Master's degree student Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina 13, Kalinina St., Krasnodar, 350044, Russia
E-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]
The article presents the results of a comparative analysis of the specific energy consumption for continuous cultivation. The authors performed analysis of a steam cultivator for continuous cultivation. The dependence of the distance between the cultivator legs in a row is obtained. Dependence of traction resistance of the cultivator on width of capture of a cultivator paw is established. A comparative assessment of different models of steam cultivators in terms of specific energy costs for the process is carried out. It is proved that with the increase in the width of the cultivator paw, the value of specific energy costs for the technological process decreases. It is established that the reduction of the specific drag leads to a decrease in the specific energy costs of the process. Proven that the increase width of the cultivation legs, for xed values of the working width of the cultivator, can reduce their number, reducing traction resistance of the unit and a required power of tractor's engine. With a constant working width, the hourly performance remains the same. Reducing the engine power requirement at a fixed performance value will reduce the specific energy costs of the process. It was found that the specific energy consumption of a cultivator paw with a width of 0.15 m exceeds the same indicator of a cultivator paw with a width of 0.3 m. It is proved that the overlap of cultivator paws in parallel rows should be up to 25 % of the width of the cultivator paw. It is proved that the greatest specific energy costs are provided by the steam cultivator of the KP series and the minimum specific energy costs of the steam cultivator of the CPC series. The width of the cultivator paw must exceed 0.15 m, and the amount of overlap in parallel rows is set depending on the width of the cultivator paw. Key words: steam cultivator, width, cultivator paw, theoretical performance, energy intensity, overlapping the
adjacent legs, the largest, the smallest energiekosten.
-♦-
УДК 664.7
Оценка значимости влияния факторов травмирования зерна пшеницы на его технологические свойства
Т.В. Панова, канд. техн. наук; М.В. Панов, канд. техн. наук
ФГБОУ ВО Брянский ГАУ
Основная цель исследования заключалась в выявлении и оценке значимости факторов травмирования зерна в непосредственной связи с его технологическими свойствами. В качестве исследуемого материала была рассмотрена яровая пшеница. Количественная оценка состояния различных технических систем и технологических процессов проведена посредством измерения физических величин, характеризующих это состояние. В качестве технологического параметра выбрана относительная плотность зерна. Результаты исследования параметров зерновой массы и влияния на неё условий окружающей среды показали, что интенсивность всех протекающих в ней физиологических действий зависит от одних и тех же факторов, важнейшими из которых являются: влажность зерновой массы, температура зерновой массы, доступ воздуха к зерновой массе. Отмечено, что относительная плотность влагостного фактора ниже относительной плотности температурного фактора (Т1 = 4,95 > Тф = 2,45), относительные плотности температурного и механического, влагостного и механического факторов отличаются незначительно (Т2 = 0,98 < Ткр = 2,45). Таким образом, нет оснований опровергать гипотезу Н0 о незначительности отличия относительных плот-
