ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛИВА И ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ "КУБАНЬ-ЛК1" Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Вестник РГАТУ, № 4 (44), 2019

УДК М1.347.°84.13 DOI 10.36508fRSATU.2019.10.48.019

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛИВА И ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ «КУБАНЬ-ЛК1»

РЯЗАНЦЕВ Анатолий Иванович, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Ко-стычева, ryazantsev.41@mail.ru

АНТИПОВ Алексей Олегович, канд. техн. наук, доцент кафедры общетехнических дисциплин, теории и методики профессионального образования Государственного социально-гуманитарного университета, antipov.aleksei2010@yandex.ru

СМИРНОВ Алексей Игоревич, аспирант кафедры «Технические системы в АПК» Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева, as133634@gmail.com МАЛЬКО Игорь Валерьевич, канд. техн. наук, доцент, и.о. заведующего кафедрой машиноведения Государственного социально-гуманитарного университета, centorion@yandex.ru

ЕВСЕЕВ Евгений Юрьевич, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева, evseev. evgeniy.1995@yandex.ru

Снижение материалоемкости машин и энергоемкости при производстве полива, в частности, дождевальной машины (ДМ) «Кубань-ЛК1», является важным направлением повышения экономической эффективности агропромышленного комплекса, поскольку экономное расходование энергетических и материальных ресурсов обеспечивает увеличение объема производства и снижение себестоимости как технологических средств орошения, так и урожая сельскохозяйственных культур. При этом технико-экономические показатели дождевальных машин определяются их конструктивно-эксплуатационными характеристиками, зависящими от основных параметров машин и от условий эксплуатации. Наиболее важными из них являются: производительность и энергоемкость. Проведенные исследования ДМ позволили установить, что снижение её производительности зачастую происходит из-за уменьшения коэффициента использования рабочего времени смены Его снижение определяется потерями опорной проходимости тележек машины в местах с низкой несущей способностью почвы (из-за увеличенного колеобразования) и при преодолении подъемов (из-за недостаточных сцепных свойств ходовых систем, или мощности привода). Доказывается, что наиболее объективную оценку роста технического уровня ходовых систем ДМ «Кубань-ЛК1» целесообразно проводить по обобщенному показателю эффективности, определяющему оптимальные параметры колёсного движителя исходя из максимальных показателей энергетических затрат на передвижение и материалоемкости.

Ключевые слова: дождевальная машина, диск, заравниватель, технология полива.

Введение словлена степенью соответствия показателей эф-

В настоящее время в отечественном сельскохо- фективности функциональному назначению ма-

зяйственном машиностроении остро стоит вопрос шины, полнотой учета, действующих технических

повышения конкурентоспособности и качества, эксплуатационных и социально-экономических

снижения себестоимости выпускаемой продукции, факторов.

сокращения затрат на проектирование и доводку Эффективность машины - это способность ка-

новых моделей различных машин. чественного выполнения требуемых видов работ

Анализ показателей эффективности работы в заданных условиях эксплуатации с минималь-

позволяет принять обоснованное решение о це- ными затратами. Количественная оценка эффек-

лесообразности эксплуатации машины в соответ- тивности - отношение расходов материальных

ствующих условиях производства работ и опреде- средств к единице продукции. Технический уро-

лить ее технико-экономический уровень на основе вень - отношение эффективности машины к соот-

изучения различных способов механизации работ, ветствующему значению эталонного образца. сопоставления образцов техники и прогнозирова- Условия формирования показателей эффек-

ния возможного эффекта от ее применения. Со- тивности определяются соблюдением ряда по-

поставляют машины путем определения и срав- ложений. Показатель должен обеспечивать выяв-

нения показателей, позволяющих количественно ление влияния на эффективность машины всего

определить степень эффективности выполнения многообразия определяющих факторов, техни-

технологических операций при заданном качестве ческих параметров, условий производства и экс-

работы. Обоснованность принятых решений обу- плуатации. Показатели должны помочь получить

© Рязанцев А. И., Антипов А. О., Смирнов А. И., Малько И. В., Евсеев Е. Ю., 2019 г.

Технические науки

обоснованные рекомендации по выбору рациональных технических и эксплуатационных параметров машины, совокупность которых определяет ее технико-экономическую эффективность, и определить техническую и технико-экономическую целесообразность применениея на объекте группы машин разного типоразмера с учетом условий эксплуатации, производства, потребностей и перспектив развития народного хозяйства.

Анализ используемой в мелиоративном земледелии техники показал широкое распространение в нашей стране способа орошения дождеванием с помощью широкозахватных многоопорных дождевальных машин «Фрегат», «Кубань-ЛЮ» (рис. 1).

Наряду с положительными качествами эти машины имеют существенный недостаток - от колес самодвижущихся тележек образуются колеи глубиной до 35 см и больше и шириной 30-70 см, что вызывает значительные показатели сопротивления на передвижение [2].

Известные способы уменьшения колеи (снабжение колес самодвижущихся опор уширителя-ми разных типов; замена металлических колес пневматическими; полив пониженными поливны-

ми нормами при первых проходах дождевальных машин и другие) не позволяют до конца решить указанную проблему, особенно при поливе многолетних трав, когда за период их использования количество проходов машины по одному следу составляет до 30 и более раз.

Кроме того, отмеченное вызывает необходимость оснащения тележек ДМ широкопрофильными массивными колесными движителями (рис. 2), что обуславливает, наряду с увеличением их материалоемкости, дополнительное повышение энергозатрат на качение [3].

Исследовательская часть

Снижение материалоемкости машин и энергоемкости при производстве полива, в частности, ДМ «Кубань-ЛК1», является важным направлением повышения экономической эффективности агропромышленного комплекса, поскольку экономное расходование энергетических и материальных ресурсов обеспечивает увеличение объема производства и снижение себестоимости как технологических средств орошения, так и урожая сельскохозяйственных культур [4].

Рис. 1 - Общий вид электрифицированной дождевальной машины «Кубань-ЛК1»

Технико-экономические показатели дождевальных машин определяются их конструктивно-эксплуатационными характеристиками, зависящими от основных параметров машин и условий их экс плуатации. Наиболее важными из них являются производительность и энергоемкость. Технологический процесс полива дождевальной машиной «Кубань-ЛК1» включает последовательные операции выдачи поливных норм тМ во времени на орошаемую площадь:

тм = 7400

Рис. 2 - Колеобразование серийными ходовыми системами дождевальной машины «Кубань-ЛК1»

следующей формуле:

3.6^ (2)

(х)ч =

тр

С учетом всех потерь воды и времени производительность ысм или нагрузка за смену на одну ДМ «Кубань-ЛК1» определяется следующей зависимостью [2]:

(3)

Ям —

т/9

УП

2>

(1)

где Rk - расстояние от неподвижной опоры до последней тележки, м;

R - длина захвата дождем, м; Q - расход воды, л/с; V - скорость движения последней тележки, м/мин.

Производительность дождевальной машины ыч за 1 час чистого времени (га) можно вычислить по

где Q - расход воды, л/с; т - поливная норма, м3/га; в - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение в зоне дождевого облака при дождевании;

- продолжительность работы машины за смену, ч;

Ксм - коэффициент использования рабочего времени смены.

По данным исследований ДМ, снижение её

3=

Вестник РГАТУ, № 4 (44), 2019

производительности зачастую происходит из-за уменьшения коэффициента использования рабочего времени смены (Ксм). Его снижение определяется потерями опорной проходимости тележек машины в местах с низкой несущей способностью почвы (из-за увеличенного колеобразования) и при преодолении подъемов (из-за недостаточных сцепных свойств ходовых систем, или мощности привода).

Отмеченные явления вызывают снижение надежности технологического процесса полива ДМ из-за чрезмерно повышенных энергетических затрат на передвижение, вызывающих, в конечном счете, преждевременные аварийные остановки машины по причине искривления трубопровода и срабатывания защиты.

В свое время появилось такое понятие, как «запас прочности», но с увеличением запаса прочности увеличивается и масса изделия, что ведет к повышению в целом материалоемкости машины и энергетических затрат при её эксплуатации.

В процессе эксплуатации сельскохозяйственных машин значительная доля отказов (от 20 до 40%) приходится на ходовую часть. Решение проблемы ходовой части во многом определяется её техническим уровнем. Как показывает анализ, оценка производится по следующим показателям: надежность, материалоемкость, тягово-сцепные качества и проходимость, плавность хода, технологичность, степень воздействия на почву (агротехнический показатель). Наиболее эффективный рост технического уровня дают повышение тяго-во-сцепных качеств и проходимости, снижение воздействия на почву, улучшение плавности хода.

Оценка технического уровня ходовых систем сельскохозяйственной, в том числе дождевальной техники показывает, что имеется определенное отставание от современных требований по уплотняющему воздействию на почву особенно колесных систем, проходимости в условиях повышенной влажности почвы.

Это всецело относится к существующей конструкции ходовых систем ДМ «Кубань-лК1», которые, как отмечалось, из-за увеличенных энергетических затрат на качение и наличия при этом высокой материалоемкости не обеспечивают в полной мере малозатратных и надежных технологий полива.

Предварительно эффективность ходовой системы ДМ «Кубань-ЛК1» в натуральных единицах целесообразно оценивать по удельным значением материалоемкости и энергоемкости и обобщенному показателю [1].

Удельные значения материалоемкости туд и энергоемкости N характеризуют соответственно материальные (тд и энергетические (мощностные N затраты на единицу часовой производительности ДМ (ыч).

У лучших ходовых систем ДМ имеются наименьшие величины показателей.

Комплексную оценку эффективности ходовых систем ДМ производят по обобщенному показателю характеризующему их энергетические и материальные затраты:

N

JVAfm — п >

иуд

(4)

где Пуд - удельная производительность.

Пул = — является обратной величине т и

УД т ^ уд

характеризует производительность машины на единицу массы ходовых систем. Лучшая ходовая система ДМ имеет максимальное значение показателя.

Тогда выражение (4) примет следующий вид [4]:

N■771

(5)

N

■v п m

Величина Nnm показывает, сколько единиц удельной энергоемкости приходится на единицу удельной производительности. Лучшая ходовая система ДМ имеет минимальное значение N .

" nm

На основе выражения (5) с использованием характеристик по производительности и параметрам ходовой системы, присущим базовой (10 тел.) модификации ДМ «Кубань-ЛК1» (часовая производительность шч=1,0 га/ч; ориентировочные диапазоны уменьшения за счёт совершенствования затрат мощности привода Кдм с 1,1 до 0,80 кВт и массы колесных движителей ходовой системы с 700 кг до 400 кг), построена графическая зависимость обобщенного показателя эффективности

Nnm (рис. 3).

Ориентировочно наилучший показатель Nnm = 320 для ходовой системы тележки ДМ «Кубань-ЛК1» соответствует мощности её привода не более 0,8 кВт при массе колесных движителей около 400 кг [5].

N, uni

ТОО

«Ю

5ÎH)

-100

УОО

"У

>

1

s

400

S00

filMI

1,2,3 - мощность электропривода, соответственно:

1\11=0,8кВт, Ы2=0,95кВт, Ы3=1,1кВт Рис. 3 - Зависимость обобщенного показателя эффективности ходовой системы тележки ДМ «Кубань-ЛК1» от её массы

Заключение

Наиболее объективную оценку роста технического уровня ходовых систем ДМ «Кубань-ЛК1»

Технические науки

целесообразно проводить по обобщенному показателю эффективности, определяющему оптимальные параметры колесных движителей исходя из наименьших показателей энергетических затрат на передвижение и материалоемкости.

Список литературы

1. Боловнев, В. И. Определение оптимальных параметров и выбор землеройных машин в зависимости от условий эксплуатации. - М., 2010

2.Рязанцев, А. И. Эксплуатация транспортных систем многоопорных машин [Текст] / А. И. Рязан-цев, А. О. Антипов. - Коломна : ГОУ ВО МО ГСГУ,

2016. - 225 с.

3.Рязанцев, А. И. Направления совершенствования дождевальных машин и систем [Текст] / А. И. Рязанцев. - Рязань : ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2013. - 306

4.Рязанцев А.И., Егоров Ю.М. Заравниватель колеи дождевальной машины. Свидетельство на полезную модель № 15446, Бюл. № 29, 2000 г.

5.Ryazantsev, A.I. Water conservation while using irrigation devices of multiple supports in the conditions of the Moscow region [Url:] Ryazantsev A.I., Antipov A.O., Olgarenko G.V., Smirnov A.I. Amazonia Investiga. 2019. Т. 8. № 18. С. 323-329.

TECHNOLOGICAL FEATURES OF IRRIGATION AND PERFORMANCE EVALUATION OF THE RUNNING SYSTEM DM "KUBAN-LK1»

Ryazantsev Anatoly I., doctor of technical., professor of technical systems in agriculture, Ryazan State University named after PA Agrotechnological Kostychev, ryazantsev.41@mail.ru

Antipov Aleksey O., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of General Technical Disciplines, Theory and Methods of Professional Education, State Social and Humanitarian University, antipov.aleksei2010@yandex.ru

Smirnov Aleksey I., engineer, State Social and Humanitarian University, as133634@gmail.com

Malko Igor V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department with the duties of head of the Department of mechanical engineering, State social and humanitarian University, centorion@ yandex.ru

Yevseyev Yevgeny Yu., post-graduate student of the Department of metal technology and machine repair of the Ryazan state agrotechnological University named after P. A. Kostychev, evseev.evgeniy.1995@yandex.ru

It is proved that the reduction of material consumption of machines and energy consumption in the production of irrigation, in particular, DM "Kuban-LK1", is an important direction to improve the economic efficiency of agriculture, as economical consumption of energy and material resources provides an increase in production and cost reduction, as technological means of irrigation and crop production. At the same time, technical and economic indicators of sprinkler machines are determined by their structural and operational characteristics, depending on the main parameters of the machines and on the operating conditions. The most important of them are: productivity and energy intensity. Conducted research DM has allowed to establish that the decline in performance often occurs due to the reduction in utilization of working time shift (KSM). Its reduction is determined by the losses of the supporting patency of the carts in places with low bearing capacity of the soil (due to increased rutting) and when overcoming climbs (due to insufficient coupling properties of running systems, or drive power). It is proved that the most objective assessment of the growth of the technical level of running systems DM "Kuban-LK1" is advisable to carry out a generalized indicator of the effectiveness of determining the optimal parameters of the wheel drive on the basis of the highest indicators of energy costs for movement and material consumption.

Key words: irrigation system, disc, sorevnovatel, the technology of irrigation.

Literatura

1.Bolovnev V.I. Opredelenie optimal'nyh parametrov i vybor zemlerojnyh mashin v zavisimosti ot ulovij jekspluatacii. M., 2010

2.Rjazancev, A.I. JEkspluatacija transportnyh sistem mnogoopornyh mashin [Tekst]/A.I. Rjazancev, A.O. Antipov. - Kolomna: GOU VO MO GSGU, 2016. - 225 s.

3.Rjazancev, A.I. Napravlenija sovershenstvovanija dozhdeval'nyh mashin i sistem [Tekst]/A.I. Rjazancev. - Rjazan': FGBOU VPO RGATU, 2013. - 306

4.Rjazancev A.I., Egorov JU.M. Zaravnivatel' kolei dozhdeval'noj mashiny. Svidetel'stvo na poleznuju model' № 15446, Bjul. № 29, 2000 g.

5.Ryazantsev, A.I. Water conservation while using irrigation devices of multiple supports in the conditions of the Moscow region [Url:] Ryazantsev A.I., Antipov A.O., Olgarenko G.V., Smirnov A.I. Amazonia Investiga. 2019. T. 8. № 18. S. 323-329.