CC BY
74
севов при соответствующем их дооборудовании специальными форсунками для крупнокапельного распределения ЖМУ и специальными штангами со шлангами.
В связи с тем, что прицепные опрыскиватели серии UX компании «AMAZONEN-Werke» (Германия) и её завода в России АО «Евротехника» (г. Самара) имеют баки для раствора большой ёмкости, они являются наиболее эффективными.
Разработанная номограмма выработки опрыскивателя при внесении ЖМУ за одну заправку позволит подобрать необходимый наиболее эффективный опрыскиватель (опрыскиватели) для любого по уровню агропредприятия с учётом логистики доставки удобрений от их производителя или от места складирования.
Литература
1. Продукция компании AMAZONE. Компетентное консультирование. AMAZONE OOO. Подольск, 20l5. 96 с.
2. Милюткин В.А. Эффективные технологические приёмы в земледелии, обеспечивающие оптимальное влагонакопление в почве и влагопотребление I В.А. Милюткин, В.В. Орлов, Г.В. Кнурова, В.С. Стеновский II Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 20l5. № 6 (56). С. 69-72.
3. Милюткин В.А. Технические решения для технологий NO-TILL и STRIP-TILL I В.А. Милюткин, Н.Ф. Стребков, С.А. Соловьев, З.В. Макаровская II Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 20l4. № 6 (50). С. 6l-63.
4. Милюткин В. Управление производством сельскохозяйственных культур созданием оптимальных параметров влажности и температуры почвы I В. Милюткин, И. Бородулин, З. Антонова, А. Александров, М. Канаев II Harvard Jornal of Fundamental and Applis. 20l5. Т. XI. С. ll7-l28.
5. Милюткин В.А., Канаев М.А., Кузнецов М.А. Система механизации мониторинга и управления плодородием почвы в режиме ON-LINE II Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 20l3. № 3. С. 34-39.
6. Милюткин В.А., Канаев М.А., Милюткин А.В. Разработка машин для подпочвенного внесения удобрений на основании агробиологических характеристик растений II Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 20l2. № 4. С. 9-l3.
7. Милюткин В.А. Эффективность комбинированного почвообрабатывающе-посевного агрегата АУП-18 II Тракторы и сельскохозяйственные машины. l996. № 3. С. 5-7.
8. Милюткин В.А. Милюткин А.В., Беляев М.А. Эффективность дифференцированного внесения минеральных
удобрений комбинированным агрегатом при энергоресурсосберегающих технологиях // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2011. № 4. С. 73-74.
9. Буксман В.Э. Милюткин В.А. Эффективное использование машин фирмы «AMAZONEN-Werke» (Германия — Россия) в зонах России с «рискованным земледелием» // Актуальные проблемы и инновационные технологии в отраслях АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 35-летию Кабардино-Балкарского ГАУ. Нальчик, 2016. С. 38—41.
10. Милюткин В.А., Буксман В.Э. Внутрипочвенное внесение удобрений агрегатами XTENDER с культиватором CENIUS TX при высокоэффективном влагонакоплении // Аграрная наука — сельскому хозяйству: сб. стат.: в 3-х кн., Алтайский государственный агарный университет. Барнаул, 2017. С. 41—46.
11. Милюткин В.А., Буксман В.Э. The highly efficient unit for in-soil fertilizer application xtender with cultivator cenius — tx (AMAZONEN-Werke, jsc «evrotekhnika») technology no-till, mini-till and the crest-ridge // Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК: матер. XIV Междунар. науч. конф. Брянск, 2017. С. 488—493.
12. Милюткин В.А. эффективность внутрипочвенного внесения удобрений и современные почвообрабатывающе-удобрительные агрегаты (фирма «AMAZONEN-Werke» — Германия, АО «Евротехника» — Россия, Самара) // Современные тенденции развития технологий и технических средств в сельском хозяйстве: матер. Междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 80-летию А.П. Тарасенко, доктора технических наук, заслуженного деятеля науки и техники РФ, профессора кафедры сельскохозяйственных машин Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I / Общ. ред.: Н.И. Бухтояров,
B.И. Оробинский, И.В. Баскаков. Воронеж, 2017. С. 88—93.
13. Милюткин В.А., Канаев М.А. Разработка технических средств мониторинга плодородия почв с исследованием эффективности дифференцированного внесения удобрений при точном земледелии // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64).
C. 92—95.
14. Милюткин В.А. Эффективная политика аграрных машиностроительных фирм в развитии интеллектуальных технологий в земледелии (на примере совместной деятельности компании «AMAZONEN-Werke» (Германия) в России — АО «Евротехника» (Самара)) // Агрофорсайт. 2017. № 2. С. 1—5.
15. Милюткин ВА., Сысоев В.Н., Толпекин С.А. Эффективность инновационного почвообрабатывающе-удобрительного агрегата во влагонакоплении и повышении плодородия (компания «AMAZONEN-Werke» — Германия, АО «Евро-техника» — РФ, Самара) // Инновационное развитие современного агропромышленного комплекса России: матер. национ. науч.-практич. конф. Рязань, 2016. С. 131 — 135.
16. AMAZONE: Профессионал во внесении жидких удобрений // AMAZONE UX. [Электронный ресурс]. URL: // www.newtechagro.ru. OOO Ньютех агро, диллер AMAZONE. С. 24—27.
Технико-экономическое обоснование ширины захвата штангового опрыскивателя
М.М. Константинов, д.т.н., профессор, Е.С. Петренко,
аспирантка, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
В наше время защита растений с помощью ряда химических препаратов играет большую роль в увеличении эффективности сельскохозяйственной деятельности. Это связано в первую очередь с широким распространением болезней, насекомых-вредителей и сорняков, способных нанести большой ущерб урожаю. Осуществляемые мероприятия по химической защите растений ежегодно позволяют сохранить 17—18 млн т зерна,
10—11 млн т картофеля, 13—14 млн т сахарной свёклы и многие другие виды сельскохозяйственной продукции [1]. Вместе с тем увеличение объёмов применения средств химической защиты растений при несовершенстве технологии и технических средств, несоблюдение агротехнических и технологических требований приводят к перерасходу пестицидов и повышению уровня загрязнения окружающей среды.
Одним из эффективных методов обработки растений химическими препаратами является применение штанговых опрыскивателей. Опрыскиватель
включает в себя дезинфекцию растительных культур химическими веществами, полив и подкормку растений, при этом не нарушая верхний слой почвы.
На современном этапе развития данные аппараты подверглись различным усовершенствованиям, наиболее существенными из которых являются конструктивные изменения штанги. Опрыскиватели снабжаются надёжной системой стабилизации положения при движении по неровностям поля. При ширине захвата более 18 м несущие конструкции штанг изготавливают из алюминиевых или титановых сплавов, что позволяет значительно уменьшить динамические нагрузки на штанги широкозахватных опрыскивателей и их массу [1—3]. Однако следует учитывать, что данные конструктивные изменения могут привести к удорожанию конструкции опрыскивателя в целом, поэтому возникает необходимость в технико-экономической оценке.
Цель исследования — обосновать с точки зрения технико-экономической эффективности ширину захвата штангового опрыскивателя.
Материал и методы исследования. Анализ основных технических данных показывает, что ширина захвата опрыскивателей достигает 30 м, максимальная вместимость рабочего бака — 3,2—6,0 тыс. л, производительность — 27—30 га/ч (у самоходных — 75 га/ч), норма расхода рабочей жидкости для большинства опрыскивателей составляет 75—300 л/га, ультрамалообъёмных — 5—10 л/га [4, 5].
Под экономико-математической моделью понимается совокупность уравнений, показывающих связь основных параметров процесса с экономическими показателями его функционирования [6].
Как было отмечено ранее, в качестве критерия приняты комплексные затраты, которые при оптимизации процесса могут быть представлены следующей формулой:
И ск = (( ■ Тк ) •
• [((• аз, • Л,) + (( • а• ]оп) + Тм • ]м ] +, (1)
+ Зск + Г к + П к где Бз.с, Боп — балансовая стоимость энергосредства, опрыскивателя соответственно, руб.; аэ.с, ао„ — отчисления на реновацию, ремонт и техническое обслуживание энергосредства, опрыскивателя, доля/год; Л« Уоя, Л — доля данной работы (опрыскивание) в годовом объёме работ энергосредства, опрыскивателя, механизаторов; Тм — норма эффективности труда одного механизатора, руб/год;
Гск — затраты на горюче-смазочные материалы, руб/год;
Жс1с — производительность опрыскивающего агрегата, га/ч;
Тск — годовая загрузка опрыскивателя, ч; Пск — потери пестицидов при опрыскивании, га/ч.
Выразим составляющие формулы (1) в зависимости от основных параметров штангового опрыскивателя.
Балансовая стоимость штангового опрыскивателя с достаточной точностью представлена на рисунке 1.
Рис. 1 - Зависимость балансовой стоимости штангового опрыскивателя от его массы
Данная диаграмма рассеяния представлена формулой:
К1 = 1507,7683 - 0,0013 • х - 9 • х2. (2)
Уточнение массы штангового опрыскивателя состоит в сложении её из массы отдельных унифицированных элементов и узлов, заимствуемых у серийного штангового опрыскивателя, и пересчитанных масс других элементов, параметры которых изменяются [6].
Основные показатели штанговых опрыскивателей представлены в таблице.
Затраты на горюче-смазочные материалы можно рассчитать по формуле [7]:
Г = От • Цк • (3)
где ОТ — расход топлива, кг/ч;
Цк — комплексная цена горюче-смазочных материалов, руб/кг.
От = ge •
где N — эффективная мощность двигателя энергосредства, кВт;
ge — удельный эффективный расход топлива, кг/кВт • ч;
X — коэффициент загрузки двигателя. Эффективная мощность двигателя энергосредства определяется по формуле [8]:
^е = Хпер + Хмг + N тр + ^б + ^вам,
(4)
где Мпер — затраты мощности на самопередвижение энергосредства со штангой, кВт;
— тяговая мощность энергосредства, кВт; Ытр — потери мощности в трансмиссии энергосредства, кВт;
Ыб — потери мощности на буксование энергосредства, кВт;
Основные показатели штанговых опрыскивателей
Модель Производитель- Ширина Вместимость Расход рабочей Масса, Стоимость, Стоимость
ность, га/ч захвата, м бака, л жидкости, л/га кг руб- 1 м, руб/м
ОП-2000М 16 18 2000 75-300 1350 220000 12222
ОП-18-2000 10-21 18 2000 70-300 1350 275000 15278
ОПГ-2000 21 18 2000 75-300 1400 240000 13333
ОПГ-2500 До 20 21 2500 75-300 1150 270000 12857
ОП-2000/21 24 21 2000 150-300 1250 320600 15267
ОПУ-2000 20 21 2000 75-300 1500 400000 19047
ОП-2500М 19 22 2500 75-300 1400 260000 11818
ОП-22-2500 16-24 22 2500 75-300 1500 490000 22272
ОП-2000/24 28 24 2000 150-300 1350 520000 21667
ОПМ-2505В 21,6 24 2500 75-300 1450 489400 20392
ОП-24-3000 19-24 24 3000 75-300 1610 600000 25000
№вом — мощность, снимаемая с вала отбора мощности энергосредства на привод рабочих органов жатки, кВт.
Затраты мощности на самопередвижение энергосредства определяются по формуле [7]:
^пер = / • N • • ё и р Ю
-3
(5)
где / — коэффициент сопротивления перекатыванию энергосредства со штангой; N — эксплуатационная мощность двигателя энергосредства, кВт;
МЫэ — эксплуатационная масса энергосредства со штангой, кг;
g — ускорение свободного падения, м/с2; и, — рабочая скорость опрыскивателя, м/с. Производительность агрегата при опрыскивании определяется зависимостью [7]:
ш = 036 • в-и х
" оп и ир 1СМ,
(6)
где В — ширина захвата штанги опрыскивателя, м; тсм — коэффициент использования времени смены.
Рабочая скорость движения агрегата при опрыскивании определяется зависимостью:
Ь
и р = 7'
где Ь — длина участка, м;
? — время прохождения этого участка, с.
(7)
Значения Тпер, ТЕТО и То приняты на основе экспериментальных исследований, выполненных другими авторами.
Результаты исследования. С учётом вышеизложенного затраты на процесс опрыскивания (1) могут быть представлены следующей зависимостью [7]:
Я.
Кс.аа,Л,)+(56)25 Моаол)+' +ТМ]М .
" 30 « щрн
30
+ СТск+ёе
хц т
^ к ск
+Д., (8)
где В — ширина захвата штанги опрыскивателя, м; и, — рабочая скорость опрыскивателя; Тр — чистое время работы агрегата, ч; Тсм — время смены, ч; М0 — масса опрыскивателя, кг; т0 — интенсивность технологических отказов, ч/м;
Мм — крутящий момент на валу опрыскивателя, кНм;
пм — частота вращения вала опрыскивателя, об/мин;
Рис. 2 - Зависимость ширины захвата штангового опрыскивателя от его массы
Рис. 3 - Зависимость качества опрыскивания полевых культур от ширины захвата штанги опрыскивателя
Ин — затраты мощности на привод опрыскивателя, кВт;
С — часовая тарифная ставка оплаты труда с учётом различных доплат, руб/ч.
Анализ формулы (8) показывает, что экономическая эффективность процесса опрыскивания зависит от целой группы факторов: параметров опрыскивателя (производительность, расход рабочей жидкости, длина штанги, давление в системе опрыскивателя и т.д.); режима работы опрыскивателя (скорость движения агрегата, высота штанги и т.д.); условий эксплуатации (размерные характеристики поля, рельеф и т.д.); обеспеченности сельскохозяйственных предприятий механизаторами (оплата труда, расходы на обеспечение условий их жизни и труда и т.д.).
Зависимость ширины захвата штангового опрыскивателя от его массы с достаточной точностью представлена на рисунке 2.
Данная диаграмма рассеяния представлена формулой:
К2 = 97,0362 - 0,1021 • х - 5 • х2. (9)
Зависимость ширины захвата штангового опрыскивателя от качества опрыскивания с достаточной точностью показана на рисунке 3.
На примере опрыскивателя 0П-2000М проведём технико-экономическое обоснование основных параметров.
Исходя из известных условий эксплуатации (размерные характеристики полей, рельеф) можно определить оптимальную ширину захвата штанги опрыскивателя: оптимальная скорость движения агрегата 8 км/ч; высота штанги 0,5 м; расход рабочей жидкости 300 л/га; производительность 19 га/ч.
Качество опрыскивания определяется равномерностью распределения рабочей жидкости по ширине захвата штанги.
Данная диаграмма рассеяния выражена формулой:
К3 = 90,5153 - 9,8066 • х + 0,1916 • х2. (10)
На рисунке 4 отражена зависимость потерь урожая от ширины захвата штанги опрыскивателя для зоны Южного Урала.
Данная диаграмма рассеяния представлена формулой:
М)
1С
2
0 -I-I-I-.-.-.-.-
17 18 13 го 21 гг гз и 25 Шдопа заяытэ. и
Рис. 4 - Зависимость потерь урожая от ширины захвата штанги опрыскивателя
K 4 = 111,4121 -12,1241-х + 0,3425 • х2. (11)
В результате проведённых расчётов получена наиболее оптимальная ширина захвата штанги опрыскивателя, равная 21 м.
На основании проведённого исследования можно сделать вывод, что с увеличением ширины захвата штанги опрыскивателя время (сроки) на обработку полевых культур уменьшается, увеличивается производительность опрыскивателя. Вместе с тем увеличивается масса опрыскивателя, что ведёт к увеличению балансовой стоимости опрыскивателя.
Литература
1. Совершенствование технологий и технических средств опрыскивания растений (обзор, анализ, теория). Ч. 1 / В.П. Белогорский [и др.]. Воронеж: Истоки, 2005. 88 с.
2. Агротехнические требования к опрыскивателям [Электронный ресурс]. URL: http://helpiks.org/7-78963.html.
3. Клочков А.В. Перспективы применения самоходных опрыскивателей/ Техника для химической защиты и полива. 2012. [Электронный ресурс]. URL: https://agroinfo.com/ texnika-dlya-ximicheskoj-zashhity-i-poliv/.
4. Вартукаптейнис К.Э. Обоснование параметров и элементов конструкции штанговых опрыскивателей: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Елгава, 1984.
5. Константинов М.М., Студеникина Е.С. Анализ и пути совершенствования технических средств для опрыскивания растений // Научно-производственный журнал «Наука». 2016. № 2 /КИнЭУ, Костанай. С. 41-46.
6. Иофинов С.А., Лышко Г.П. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1984. 350 с.
7. ГОСТ 24055-88 (СТ СЭВ 5628-86). Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. Введ. 01.01.89.
8. Фере Н.Э. и др. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1984. 350 с.
