CC BY
0Транспорт УДК 631.147 Код ВАК 2.5.11
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРАКТОРОВ РАЗЛИЧНОЙ МОЩНОСТИ
ДВИГАТЕЛЯ Г.А. Иовлев1*, И.И. Голдина1
Уральский государственный аграрный университет, г. Екатеринбург, Россия
*E-mail: gri-iovlev@yandex.ru
Аннотация: Парк сельскохозяйственной техники в России прирастает новинками из Китая и Индии. Вопрос в том, чтобы покупатели сделали правильный выбор, конкретный для данного хозяйства. В статье дано сравнение эксплуатационных показателей и экономической эффективности тракторов индийского производства Solis 90 и Solis 110, на основе нормативно-технических документов тракторов. Сравнительный анализ эксплуатационных свойств проведен через производительность машинно-тракторного агрегата (МТА), расход топлива взят для выполнения технологической операции культивация. Сравнительные характеристики представлены в таблицах. Сделан вывод, что трактор Solis 90 более предпочтителен для сельхозорганизаций с малыми объёмами производства и для малых форм хозяйствования.
Ключевые слова: эксплуатационные свойства, индийские тракторы, китайские тракторы, балластирование, тяговое усилие.
TECHNICAL AND ECONOMIC ANALYSIS OF TRACTORS OF DIFFERENT ENGINE
POWER G.A. Iovlev1*, I.I. Goldina1
1 Ural State Agrarian University, Yekaterinburg, Russia
*E-mail: gri-iovlev@yandex.ru
Abstract: The fleet of agricultural machinery in Russia is growing with new products from China and India. The question is that buyers make the right choice, specific to a given farm. The article compares the performance and economic efficiency of the Indian-made tractors Solis 90 and Solis 110, based on the regulatory and technical documents of tractors. A comparative analysis of operational properties was carried out through the performance of the machine-tractor unit (MTA), fuel consumption was taken to perform the technological operation cultivation. Comparative characteristics are presented in tables. It is concluded that the Solis 90 tractor is more preferable for agricultural organizations with small production volumes and for small forms of management.
Keywords: operational properties, Indian tractors, Chinese tractors, ballasting, tractive effort.
Постановка проблемы (Introduction)
В сельскохозяйственном производстве, в сельхозорганизациях с различными объёмами производства, крестьянских фермерских хозяйствах могут использоваться сельскохозяйственные 39
машины различной мощности, ширины захвата, пропускной способности молотильно-сепарирующего устройства, измельчающего устройства. Для эффективного ведения производства важно сформировать парк сельскохозяйственной техники, отвечающий требованиям оптимальных затрат при производстве работ, при поддержании его работоспособного состояния. То есть для каждого объёма производства, должен быть сформирован парк машин оптимальный по количеству, по мощности двигателя, по грузоподъёмности транспортных средств и т.д.
В силу сложившейся международной ситуации, на российском рынке сельскохозяйственной техники стали появляться тракторы китайского и индийского производства. Если тракторы китайского производства знакомы российскому сельхозтоваропроизводителю ещё с 2011 года (попытка производства тракторов тягового класса 1,4 т на Лежнёвском машиностроительном заводе в Ивановской области) [1,2], то тракторы индийского производства впервые были представлены в России в 2023 году. Трактор Solis 90 был представлен на выставке «Урал-Агро-2023» в АО «Б-Истокское РТПС». На этой выставке также были представлены нормативно-технические документы по трактору Solis 110. Сравнительные характеристики этих тракторов представим в табл. 1.
Таблица 1 - Технические характеристики тракторов.
Марка трактора Технические характеристики
Эксплуатационная масса, кг Номинальная мощность двигателя, л.с. Энергонасыщенность, кВт/кН Масса балластных грузов, кг Количество передач Диапазон передач, км/ч
Solis 90 3517 90 1,92 388 12/12 1,47-30,35
Solis 110 4650 107 1,73 462 24/24 0,57-36,58
Из табл. 1 видно, что у Solis 110 более значительная эксплуатационная масса, в 1,3 раза больше чем у Solis 90, номинальная мощность двигателя больше на 18,9%, в результате энергонасыщенность трактора ниже практически на 10%. Тракторы значительно отличаются количеством передач и диапазоном передач. Так у трактора Solis 90 в диапазоне рабочих передач (4,5-14,49 км/ч) - 6 передач, у Solis 110 (4,36-13.98 км/ч) - 10 рабочих передач. Более широкий диапазон рабочих даёт возможность эффективнее использовать тяговые свойства трактора.
Методология и методы исследования (Methods) Для сравнительного технико-экономического анализа произведём расчёт эксплуатационных свойств данных тракторов и экономической эффективности их использования. Расчёты представим для трактора Solis 110 по характерным критериям и показателям (использование разных сельскохозяйственных машин, разных рабочих передач). 40
Для определения эксплуатационных свойств, используем показатели энергонасыщенности, эксплуатационной массы и варианты использования балластных грузов, оказывающие влияние на тяговые усилия трактора [3].
У трактора Solis 90 для повышения тяговых свойств, при его энергонасыщенности можно использовать следующие балластные грузы: держатель передних грузов - 72 кг, передние грузы - до 8 по 31 кг, задние грузы - по одному грузу на колесо по 34 кг. У Solis 110 - держатель передних грузов, передние грузы - до 10 по 31 кг, задние грузы - по одному грузу на колесо по 40 кг.
Для сравнительного анализа эксплуатационных свойств рассмотрим варианты догрузки трактора Solis 110 балластными грузами: 1 вариант - без догрузки; 2 вариант - держатель передних грузов - 72 кг; 3 вариант - держатель передних грузов - 72 кг + 4 передних груза по 31 кг; 4 вариант - держатель передних грузов - 72 кг + 6 передних грузов по 31 кг; 5 вариант - держатель передних грузов - 72 кг + 8 передних грузов по 31 кг ; 6 вариант - держатель передних грузов - 72 кг + 8 передних грузов по 31 кг + по 1 грузу на заднее колесо по 40 кг. 7 вариант - держатель передних грузов - 72 кг + 10 передних грузов по 31 кг + по 1 грузу на заднее колесо по 40 кг.
На основании предложенных вариантов балластирования, с учётом распределения эксплуатационной массы между осями, произведём расчёт эксплуатационного веса, энергонасыщенности, номинальных тяговых усилий, данные расчётов представим в табл. 2.
Таблица 2 - Эксплуатационный вес, энергонасыщенность, номинальные тяговые усилия, в зависимости от предложенных вариантов балластирования,
№ варианта Передняя * ось , кг Задняя ось, кг Эксплуатационный вес, кг Энергонасыщенность, кВт/кН Номинальное тяговое усилие, кН
Значение % Значение %
1 1586 34,1 3064 65,9 4650 1,73 17,9
2 1658 35,1 3064 64,9 4722 1,7 18,1
3 1782 36,8 3064 63,2 4846 1,66 18,6
4 1844 37,6 3064 62,4 4908 1,64 18,8
5 1906 38,3 3064 61,7 4970 1,62 19,1
6 1906 37,7 3144 62,3 5050 1,59 19,4
7 1968 38,5 3144 61,5 5112 1,57 19,6
Из информации, представленной в табл. 2, видно, что при использовании балластных грузов номинальное тяговое усилие трактора Solis 110 увеличилось на 9,5%. У трактора Solis 90 при использовании балластных грузов номинальное тяговое усилие увеличится на 11,1% (при
энергонасыщенности 1,92 кВт/кН у трактора Solis 90 номинальное тяговое усилие можно увеличить на 23,7%).
Используя диапазон рабочих передач, определим тяговые усилия на каждой рабочей передачи с учётом варианта балластирования, результаты расчётов представим в табл. 3.
Таблица 3 - Тяговые усилия трактора Solis 110 на различных передачах при различных вариантах догрузки.
Диапазон Передача Рабочая скорость, км/ч Тяговое усилие, кН
112 4 4,36 17,9 18,1 18,6 18,8 19,1 19,4 19,6
113 1 3,85 17,9 18,1 18,6 18,8 19,1 19,4 19,6
2 5,61 16,9 17,0 17,5 17,8 18,0 18,3 18,5
3 8,12 14,8 14,9 15,3 15,7 15,9 16,2 16,3
4 11,75 11,7 11,8 12,2 12,6 12,9 13,1 13,2
2111 1 1,65
2 2,41
3 3,49
4 5,05 17,3 17,5 18,0 18,2 18,5 18,8 19,0
2112 1 4,45 17,8 18,0 18,5 18,7 19,0 19,3 19,5
2 6,49 16,1 16,3 16,7 17,0 17,3 17,6 17,8
3 9,39 13,7 13,8 14,2 14,6 14,9 15,1 15,2
4 13,58 10,2 10,3 10,6 10,7 10,9 11,1 11,2
2113 1 11,98 11,5 11,6 12,0 12,4 12,7 12,9 13,0
С учётом того, что при равной производительности машинно-тракторных агрегатов (МТА), предпочтительными будут варианты МТА с более высокой рабочей скоростью, соответствующей агротехническим требованиям, поэтому для расчётов эксплуатационных свойств применим диапазон рабочих передач от 8,12 км/ч до 13,58 км/ч.
Сравнительный анализ эксплуатационных свойств проведём через производительность машинно-тракторного агрегата (МТА), расход топлива при выполнении технологической операции культивация [5]. Исходные данные для расчётов: удельное сопротивление - 1,7 кН/м, коэффициент сопротивления перекатыванию - 0,15, запас тягового усилия 7,5%.
Тяговое сопротивление агрегата определяется по формуле: К = Ям + Яг где Ям - тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины, кН;
Rf - сопротивление перекатыванию сельскохозяйственной машины, кН. Часовую производительность определим по формуле:
Жч = еВрУр = е ^в ^у тВаУт (1) где е - коэффициент, учитывающий единицы измерения скорости движения агрегата. е = 0,1. Вр - рабочая ширина захвата агрегата, м; Вр = ^в Ва, где £р - коэффициент использования ширины захвата учитывает отличие рабочей ширины захвата от конструктивной: = — . При
Ва
поверхностной обработке ^в = 0,95-0,96.
Ур - рабочая скорость движения агрегата; Ур = ^у Ут, где ^у - коэффициент использования скорости: ^у = — . ^у = 0,77 для тракторов кл. 1,4-2 тс.
Ут
ТР
т - коэффициент использования времени смены: т = —. При хорошей организации труда и
ТСМ
нормальных условиях эксплуатации т = 0,7-0,8.
Расчёт расхода топлива. ,§га =-—- (2)
где От.р, От.п, бг.ПЕР, Отхд - средние часовые расходы топлива в течение смены, кг/ч при выполнении основной (чистой) работы, холостых ходов на поворотах, переездах и во время холостой работы двигателя (во время остановок агрегата с работающим двигателем). Средние часовые расходы топлива принимаются по справочным данным или расчётным путём через удельный расход топлива на 1 эф. л.с. и степень загрузки двигателя.
Для культиватора КПС-5 Ra = 5x1,7 + 0,15x12.6 = 8,5+1,89 = 10,39 кН. Для культиватора КПС-6 Ra = 6x1,7 + 0,15x13.6 = 10,2+2,04 = 12,24 кн.
Расчёт эксплуатационных свойств в соответствии с вариантом догрузки балластными грузами [6]. Приведём примеры расчёта часовой производительности МТА и удельного расхода топлива при изменяющихся условиях технологического процесса: 1-й вариант для культиватора КПС-5; со 2-го по 6-й вариант изменяется расход топлива; 7-й вариант для культиватора КПС-6.
1 вариант. Для культиватора КПС-5. Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на 1 передаче диапазона 2П3 (11,98 км/ч) с тяговым усилием 11,5 кН с запасом тягового усилия. Жч = 0,1X0,955X5X0,77X11,98X0,75 = 3,3 га/ч
11,29X0,75+6,14X0,25 8,47+1,53 , _„ ,
2га =-=-= 3,03 кг/га
ГА 3,3 3,3
7 вариант. Для культиватора КПС-6. Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на 4 передаче диапазона 1В (11,75 км/ч) с тяговым усилием 13,2 кН с запасом тягового усилия. Жч = 0,1X0,955X6X0,77X11,75X0,75 = 3,89 га/ч
12,41X0,75+6,75X0,25 9,31 + 1,69 _ .
2га =-=-= 2,83 кг/га
л 3,89 3,89 '
Результаты расчётов влияния балластирования на производительность МТА, на расход топлива представим в табл. 4.
Таблица 4 - Влияние балластирования на производительность МТА, на расход топлива.
№ варианта Марка СХМ Часовая производительность, га/ч Удельный расход топлива, кг/га
1 КПС-5 3,3 3,03
2 КПС-5 3,3 3,08
3 КПС-5 3,3 3,16
4 КПС-5 3,3 3,2
5 КПС-5 3,3 3,24
6 КПС-5 3,3 3,29
7 КПС-6 3,89 2,83
Используя индексный метод, взяв за базисный 1-й вариант догрузки, определим оптимальный вариант догрузки балластными грузами.
1-й вариант - 1 + 1 = 2 балла; 2-й вариант - 1 + 0,98 = 1,98 балла; 3-й вариант - 1 + 0,96 = 1,96 балла; 4-й вариант - 1 + 0,95 = 1,95 балла; 5-й вариант - 1 + 0,93 = 1,93 балла; 6-й вариант - 1 + 0,92 = 1,92 балла; 7-й вариант - 1,18 + 1,07 = 2,25 балла.
Оптимальным вариантом догрузки является 7-й вариант, т.е. держатель передних грузов - 72 кг + 10 передних грузов по 31 кг + по 1 грузу на заднее колесо по 40 кг, который обеспечивает максимальное тяговое усилие на всех рабочих передачах, максимальную производительность агрегата, минимальный удельный расход топлива.
Для сравнения технико-экономических показателей тракторов Solis 90 и Solis 110, представим эти показатели в табл. 5.
Таблица 5 - Эксплуатационные свойства тракторов.
Состав МТА Показатели
Производительность, га/ч Удельный расход топлива, кг/га
БоЬ 90 КПС-4 3,2 2,55
БоЬ 110 КПС-6 3,89 2,83
Для определения экономической эффективности использования выше представленных тракторов, на технологической операции культивация, используем следующие исходные данные:
- стоимость трактора, культиватора;
- норма амортизации - 9,1% (для обеих машин);
- число рабочих дней в году - 247;
- стоимость дизельного топлива по состоянию на 01.06.2023 года;
- часовые тарифные ставки механизатора, на выполнении технологической операции культивация, для трактора данного тягового класса (взяты из технологических карт на производство зерновых в одной из сельскохозяйственных организаций Свердловской области).
Расчёты представим для трактора Solis 90, результаты расчётов для трактора Solis 110 представим в табл. 6.
Стоимость Solis 90 - 2863250 руб.
Стоимость культиватора КПС-4 - 239537 руб.
Амортизационные отчисления на единицу обрабатываемой площади определим по следующей формуле:
АГА =
_ (ЦТр+ЦкК
Др^см
где Цтр, Цк - стоимость тракторов и культиватора соответственно, руб.; Мам - норма амортизации, %; Др - число рабочих дней в году.
. (2863250+2395373X9,1% , _ _„ г ,
Ага =-= 35,72 руб./га
247X32 '
Стоимость топлива, расходуемого на культивацию 1 га определяем по формуле:
Зт = §гаЦт
где Цт - стоимость топлива, руб/кг.
Зт = 2,55X70,25 = 179,14 руб./га.
Затраты на оплату труда определяются по формуле:
о _ ^час
где Тчас - часовая тарифная ставка оплаты труда механизатора, руб.
391,5
Зот = 3915 = 122,34 руб./га
Таблица 6 - Экономическая эффективность использования тракторов.
Состав агрегата Затраты, руб./га
Амортизация Затраты на топливо Оплата труда Всего
Solis 90 + КПС-4 35,72 179,14 122,34 337,2
Solis 110 + КПС-6 42,52 198,81 100,64 341,97
Из представленных данных видно, что экономическая эффективность использования тракторов практически одинакова и будет зависеть от интенсивности фактической эксплуатации, поэтому, для
сельскохозяйственных организаций, с небольшими объёмами производства, более предпочтительным будет наличие в парке тракторов небольшой мощности [4].
Соотношение затрат, при использовании тракторов, с культиваторами различной ширины захвата, с оптимальной догрузкой балластными грузами, представлено на рис. 1.
250 о >• О- 1 пл
л сп ■
1 пп ■
-LUU сп
эи
Амортизация Затраты на топливо ■ Solis 90 + КПС-4 ■ Solis 110 + КПС-6 Оплата труда Затраты, руб/га
Рисунок 1. Структура затрат при разных составах МТА.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Трактор Solis 90, представленный на российском рынке в 2023 году имеет меньшую эксплуатационную массу по сравнению с Solis 110, меньшую мощность двигателя и меньшую массу балластных грузов. В результате трактор имеет более низкие тяговые свойства, меньшую часовую производительность, но имеет меньший удельный расход топлива. По предложенным вариантам догрузки балластными грузами, тяговое усилие трактора Solis 90 увеличилось на 11,1%, Solis 110 - на 9,5%, производительность соответственно увеличилась на 28,5% и 17,9%, удельный расход топлива снизился - на 34,8% и 6,6%. При сравнении экономической эффективности использования тракторов, Solis 90 немного, но эффективнее эксплуатации трактора Solis 110 - амортизация ниже на 16%, затраты на топливо ниже на 9,9%, затраты на оплату труда, в силу более низкой часовой производительности, выше на 21,6%.
Поэтому трактор Solis 90 более предпочтителен для сельхозорганизаций с малыми объёмами производства и для малых форм хозяйствования.
Библиографический список:
1. Иовлев Г.А., Голдина И.И. Исследование эксплуатационных свойств тракторов отечественного и китайского производства// Экономика сельского хозяйства России. 2022. № 10. С. 93100.
2. Иовлев Г.А., Побединский В.В., Голдина И.И. Сравнение эксплуатационных свойств китайских тракторов ZOOMLION и YTO// Сельскохозяйственные машины и технологии. 2022. Т. 16. № 4. С. 74-82.
3. Иовлев Г.А., Голдина И.И. Сравнительный анализ эксплуатационных свойств тракторов белорусско-российского и китайского производства// Системы. Методы. Технологии. 2022. № 3 (55). С. 16-24.
4. Iovlev G.A., Sahakyan M.K., Nesgovorov A.G., Sadov A.A., Goldina I.I. Optimization of the harvesting and transport complex work in forage conservation// В сборнике: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. "International Scientific and Practical Conference: Development of the Agro-Industrial Complex in the Context of Robotization and Digitalization of Production in Russia and Abroad, DAICRA 2021" 2022. С. 012028.
5. Журавлев С.Ю. Повышение эффективности использования колесных тракторов на операциях почвообработки// Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2019. - № 57. - С. 205-209.
6. Шутенко В.В., Перевозчикова Н.В., Хорт Д.О. Сравнение эффективности использования балластных грузов и транспортно-технологических модулей для повышения тягово-сцепных свойств трактора// Инновации в сельском хозяйстве. 2019. - № 3 (32). - С. 162-168
Refere^es:
1. Iovlev G.A., Goldina I.I. Study of the performance properties of tractors of domestic and Chinese production// Economics of agriculture in Russia. 2022. No. 10. P. 93-100.
2. Iovlev G.A., Pobedinsky V.V., Goldina I.I. Comparison of operational properties of Chinese tractors ZOOMLION and YTO// Agricultural machines and technologies. 2022. V. 16. No. 4. S. 74-82.
3. Iovlev G.A., Goldina I.I. Comparative analysis of the operational properties of tractors of Belarusian-Russian and Chinese production // Systems. Methods. Technologies. 2022. No. 3 (55). pp. 16-24.
4. Iovlev G.A., Sahakyan M.K., Nesgovorov A.G., Sadov A.A., Goldina I.I. Optimization of the harvesting and complex transport work in forage conservation// In the collection: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Ser. "International Scientific and Practical Conference: Development of the Agro-Industrial Complex in the Context of Robotization and Digitalization of Production in Russia and Abroad, DAICRA 2021" 2022. P. 012028.
5. Zhuravlev S.Yu. Improving the efficiency of the use of wheeled tractors in tillage operations // Proceedings of the St. Petersburg State Agrarian University, 2019. - No. 57. - P. 205-209.
6. Shutenko V.V., Perevozchikova N.V., Khort D.O. Comparison of the effectiveness of the use of ballast weights and transport-technological modules to improve the traction properties of the tractor// Innovations in agriculture. 2019. - No. 3 (32). - pp. 162-168
