CC BY
8
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Author's contribution. All authors of this study were directly involved in the planning, execution and analysis of this study. All authors of this article have read and approved the submitted final version. Conflict of interest. The authors state that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 06.09.2021; одобрена после рецензирования 04.10.2021; принята к публикации 05.10.2021
The article was submitted 06.09.2021; approved after reviewing 04.10.2021; accepted after publication 05.10.2021
Научная статья
УДК 631.372:631.311
doi: 10/24411/2078-1318-2021 -3 -92-106
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО АГРЕГАТА СО СКОБООБРАЗНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ С ТРАКТОРОМ ТЯГОВОГО КЛАССА 3
Нозим Исмоилович Джабборов1, Александр Владимирович Добринов2
1Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д.3, Санкт- Петербург, 196625, Россия; nozimjon-59@mail.ru; http: //orcid.org/0000-0001-8910-2625 2Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д.3, Санкт- Петербург, 196625, Россия; a.v.dobrinov@yandex.ru; http: //orcid.org/0000-0002-3242-1235
Реферат. В технологиях возделывания сельскохозяйственных культур самым энергоемким является обработка почвы, и на неё приходится 35-40% энергетических затрат. Для снижения экологической нагрузки почвообрабатывающих агрегатов на окружающую среду, защиты почв от переуплотнения и эрозии, в соответствии с зональными требованиями, разрабатываются новые энергоэффективные или энергосберегающие технологии и технические средства. Объектом исследований являлся почвообрабатывающий агрегат УКПА-2,4 со скобообразными рабочими органами для сплошной поверхностной обработки почвы. Предметом исследований являлись эксплуатационные показатели почвообрабатывающего агрегата со скобообразными рабочими органами с трактором тягового класса 3. При проведении исследований применялись методы математического моделирования, тензометрирования почвообрабатывающего агрегата, анализа и обобщения экспериментальных данных. Научную новизну работы представляют закономерности изменения эксплуатационных показателей почвообрабатывающего агрегата при различных скоростных режимах его функционирования. В результате исследований были определены основные зависимости эксплуатационных показателей, такие как тяговое усилие, коэффициент вариации тягового усилия, тяговая мощность, производительность, глубина обработки почвы, тяговый КПД и условный тяговый КПД трактора от скорости движения почвообрабатывающего агрегата МТЗ-2022+УКПА-2,4. Экспериментально установлено, что при возрастании скорости движения агрегата от 1,28 до 1,93 его производительность увеличилась от 0,88 до 1,33 га/ч, то есть на 50,8%, а тяговый КПД трактора - от 0,268 до 0,455, то есть на 69,8%. При этом расход топлива на 1 га обработанной площади уменьшился на 11%. Полученные эмпирические зависимости в дальнейшем будут использованы при выборе рациональных режимов его работы.
Ключевые слова: обработка почвы, почвообрабатывающий агрегат, скобообразный рабочий орган, эксплуатационные показатели
Цитирование: Джабборов Н.И., Добринов А.В. Закономерности изменения эксплуатационных показателей почвообрабатывающего агрегата со скобообразными рабочими органами с трактором тягового класса 3 // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2021. - № 3 (64). - С. 92-106. doi: 10/24411/20781318-2021-3-92-106
CHANGE PATTERNS IN OPERATIONAL INDICATORS OF A SOILTILLAGE UNIT WITH BRACKET-SHAPED WORKING BODIES FOR TRACTION CLASS 3 TRACTOR
Nazim I. Jabbarov 1, Alexander Vl. Dobrinov 2
institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production - branch of FSBIFNAC VIM, Filitrovskoe Highway, 3, St. Petersburg, 196625, Russia; nozimjon-59@mail.ru;
http: //orcid.org/0000-0001-8910-2625 2Institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production - branch of FSBI FNAC VIM, Filitrovskoe Highway, 3, St. Petersburg, 196625, Russia; a.v.dobrinov@yandex.ru; http: //orcid.org/0000-0002-3242-1235
Abstract. In the technologies of cultivation of agricultural crops, the most energy-intensive is soil tillage and it accounts for 35-40% of energy costs. In order to reduce the environmental impact of tillage units on the environment, protect soils from over-compaction and erosion, in accordance with zonal requirements, new energy-efficient or energy-saving technologies and technical means are being developed. The object of research was a soil tillage unit UKPA-2,4 with bracket-shaped working bodies for continuous soil surface tillage. The subject of the research was the operational parameters of a tillage unit with bracket-shaped working bodies for traction class 3 tractor. During the research, methods of mathematical modeling, strain measurement of the tillage unit, analysis and generalization of experimental data were used. The scientific novelty of the work is represented by the regularities of changes in the operational parameters of the soil tillage unit at different speed modes of its operation. As a result of the research, the main dependences of operational indicators were determined, such as traction force, coefficient of variation of traction force, traction power, productivity, depth of tillage, traction efficiency and conditional traction efficiency of the tractor, from the speed of movement of the tillage unit MTZ-2022+UKPA-2,4. It was experimentally established that with an increase in the speed of movement of the unit from 1.28 to 1.93, its productivity increased from 0.88 to 1.33 ha / h, that is, by 50.8%, and tractor traction efficiency -from 0.268 to 0.455, that is, by 69.8%. At the same time, fuel consumption per 1 ha of treated area decreased by 11%. The obtained empirical dependences will be used in the future when choosing rational modes of its operation.
Keywords: soil tillage, soil tillage unit, bracket-shaped working body, operational indicators
Citation. Jabbarov N.I., Dobrinov A.V. (2021), «Change patterns in operational indicators of a soiltillage unit with bracket-shaped working bodies for traction class 3 tractor», Izvestiya of Saint-Petersburg State Agrarian University, vol. 64, no. 3, pp. 92-106. (In Russ.). doi: 10/24411/20781318-2021-3-92-106
Введение. Многочисленные исследования свидетельствуют, что в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур самым энергоемким является обработка почвы, и на неё приходится 35-40% энергетических затрат. Если пересчитать все приёмы и способы обработки почвы на вспашку, то ежегодно на каждом гектаре обрабатываемой площади перемещается 6 тыс. тонн почвы.
Общеизвестно, что качественная обработка должна способствовать улучшению физико-механических свойств почвы, условий минерального питания, создавать оптимальные условия для роста и развития растений, обеспечивать защиту почв от водной и ветровой эрозии. Анализ результатов исследований по агротехнике сельскохозяйственных культур показывает, что от качества обработки почвы зависит возможность дополнительного получения 20-25% урожая.
Для снижения экологической нагрузки почвообрабатывающих агрегатов на окружающую среду, защиты почв от переуплотнения и эрозии в соответствии с зональными требованиями разрабатываются новые энергоэффективные или энергосберегающие технологии и технические средства.
Значимость обработки почвы в формировании высокого урожая сельскохозяйственных культур отмечена в работе [1], для снижения энергоемкости почвообработки предложены различные схемы комбинированных почвообрабатывающих агрегатов.
Предложена конструктивно-технологическая схема многофункционального почвообрабатывающего агрегата [2] с различными рабочими органами, изложены результаты устойчивости его движения.
Для повышения эффективности технологии обработки почвы авторы работы [3] предлагают применять тягово-приводной почвообрабатывающий агрегат с активными рабочими органами. Установлена возможность повышения коэффициента полезного действия (КПД) почвообрабатывающего агрегата путём снижения буксования движителей трактора и потерь его мощности на перекатывание.
В статье [4] обоснована необходимость разработки комбинированных почвообрабатывающих машин, обеспечивающих оптимальную структуру почвы, снижающих её эрозию.
Выявлены закономерности между мощностью двигателя трактора, производительностью почвообрабатывающего агрегата с учётом методов и способов снижения его тягового сопротивления [5]. Установлено, что обработка почвы в фазе физической спелости, непрерывный контроль технического состояния машин, своевременное проведение технического обслуживания и правильное комплектование агрегатов обеспечит энергосбережение в технологии обработки почвы.
Разработан комбинированный почвообрабатывающий агрегат со сменными рабочими органами [6], обеспечивающими основную и предпосевную обработку почвы, а также работы по восстановлению необрабатываемых (залежных) земель. При этом были использованы двухдисковые секции фронтальных борон, сменных рыхлительных рабочих органов плоскорежущего и чизельного типа, прикатывающие катки с трубчатыми и зубчатыми барабанами. Обоснована рациональная схема размещения рабочих органов. В итоге такой агрегат способен за один проход выполнять разные варианты основной и предпосевной обработки почвы, заменяя четыре однооперационные машины.
Разработана конструкция автоматизированного многофункционального почвообрабатывающего агрегата [7], позволяющая за один проход проводить щелевание почвы, безотвальное её рыхление с подрезанием сорняков, дополнительное измельчение и боронование. Автоматическая регулировка глубины обработки почвы производится блоком управления исполнительным механизмом, размещенным в кабине трактора. Автоматизированная система регулировки глубины обработки почвы обеспечивает улучшение качества работы агрегата до 10%.
В исследовании авторов [8] отражены результаты оценки тягового усилия почвообрабатывающих машин, разработана модель расчета тягового усилия и потребной мощности дискового плуга.
В работе [9] приведены результаты исследований для определения энергозатрат на обработку почвы. Установлено, что большие диапазоны тягового усилия трактора, расхода топлива и эффективности трактора указывают на значительную экономию энергии, которой можно добиться при выборе энергоэффективных почвообрабатывающих машин, а также правильном согласовании габаритов трактора и рабочих параметров почвообрабатывающих орудий.
Авторами статьи [10] выявлены основные недостатки работы культиваторов с серийными рабочими органами на почвах, подверженных ветровой эрозии. На основе проведенных исследований предложена новая конструкция рабочего органа культиватора, проведены сравнительные лабораторные исследования лап культиватора, обоснована схема нового рабочего органа на соответствие основным требованиям почвозащитного, экологически безопасного, ресурсосберегающего земледелия.
Ряд работ посвящены изучению влияния полосовой обработки почвы на тяговое усилие, расход топлива и выбросы СО2 [11], эффективности глубокого рыхления почвы [12], анализу методов моделирования взаимодействия почвенных сред с орудиями почвообрабатывающих машин [13], оценке влияния усовершенствованных почвообрабатывающих машин на величину энергетических затрат и различные способы обработки почвы [14].
В Институте агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - филиале ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разработан универсальный комбинированный почвообрабатывающий агрегат [15] блочно-модульной структуры со сменными рабочими органами. Разработан алгоритм расчёта конструктивных параметров и прогнозирования эксплуатационных параметров комбинированных почвообрабатывающих агрегатов [16]. Проведенные экспериментальные исследования универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата в условиях повышенного увлажнения (Северо-Западный регион РФ) показали его высокую эффективность при глубокой безотвальной, поверхностной обработке почвы, а также при восстановлении залежных земель.
В качестве одного из сменных рабочих органов универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата УКПА-2,4 был разработан скобообразный рабочий орган [17] для поверхностной сплошной обработки почвы.
Цель исследования - выявить закономерности изменения эксплуатационных показателей универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата УКПА-2,4 для дальнейшего совершенствования технических средств и повышения энергоэффективности технологии обработки почвы.
Материалы, методы и объекты исследований. Объектом исследований является универсальный комбинированный почвообрабатывающий агрегат УКПА-2,4 со скобообразными рабочими органами для сплошной поверхностной обработки различных типов почв на глубину до 22 см в составе с трактором Беларус-2022-3.У1 (рис.1). Агрегат предназначен для работ на всех типах почв с влажностью не более 22%, твердостью в обрабатываемом слое не более 1,6 МПа.
За один проход он выполняет операции рыхления, крошения и измельчения почвы, подрезания сорных растений, выравнивания поверхности поля, а также прикатывания.
Рисунок 1. Общий вид МТА Беларус-2022-3.У1+УКПА-2,4 при выполнении технологического
процесса обработки почвы Figure 1. General view of MTA Belarus-2022-3.U1 + UKPA-2.4 during the technological process of soil
cultivation
Техническая характеристика разработанного почвообрабатывающего агрегата приведена в таблице 1.
Таблица 1. Техническая характеристика универсального комбинированного
почвообрабатывающего агрегата УКПА-2,4 Table 1. Technical characteristics of the universal combined tillage unit UKPA-2,4
№ п/п Параметр Значение
1 Тип машины навесная
2 Производительность за час основного времени, га/час 0,96-1,92
3 Рабочая скорость, км/ч 4-9
4 Транспортная скорость, км/ч не более 20
5 Ширина захвата рабочая, м 2,4
6 Глубина обработки, см до 22
7 Количество рыхлительных лап, шт. 11
8 Количество пружинных зубьев рыхлительной бороны, шт. 17
9 Диаметр катка, см 52
10 Расстояние между следами лап, мм 240
11 Габаритные размеры, мм: длина 3420
ширина 3055
высота 1540
12 Масса, кг 1346
13 Тяговый класс трактора, т 3
Условия проведения экспериментальных исследований приведены в таблице 2.
Таблица 2. Условия проведения экспериментальных исследований Table 2. Conditions for conducting experimental studies
Показатель Значения показателя
Тип почвы дерново-подзолистый легкий суглинок
Предшествующая обработка вспашка поля из-под зерновых
Рельеф, град. 1-2
Микрорельеф, ± см 1,8 - 2,8
Влажность почвы, %: в слое: 0-10 см 10-20 см 17,03 18,09
Твердость почвы, МПа: в слое: 0-10 см 10-20 см 0,08 0,11
Засоренность участка камнями на 1 м2, шт. 1 - 3
Средний размер камней, см 5,3
Плотность почвы в слое 0-10 см, г/см3 0,71
Гребнистость поверхности почвы, см 1,72
Массовая доля комков (%) размером, мм: от 0 до 25 включительно свыше 25 до 50 включительно свыше 50 61,68 15,2 22,8
Температура воздуха, °С 8,0
Относительная влажность воздуха, % 75,0
Общий вид агрофона на момент исследований работы агрегата (вспаханное поле) и после прохода Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 приведен на рисунке 2.
Рисунок 2. Общий вид агрофона: 1 - после обработки, 2 - до обработки Figure 2. General view of the agrophone: 1 - after treatment, 2 - before treatment
При проведении исследований использовалось измерительное оборудование, перечень которого приведен в таблице 3.
Таблица 3. Технические средства проведения экспериментальных исследований Table 3. Technical means for conducting experimental research
Наименование определяемой характеристики, параметра Наименование, марка испытательного оборудования, прибора, ГОСТ
Рельеф Эклиметр АНЕ 3.819.00ПС
Микрорельеф Уровень строительный УС-Б
Комплект линеек, реек
Влажность почвы Весы ВЛКТ-500 ГОСТ 19491
Шкаф сушильный СШ-3 ТУ 79
Твердость почвы Полевой почвенный твердомер Ревякина
Размер камней, гребнистость, глубина обработки Метр складной
Крошение Весы РП-100Ш-13 ГОСТ 11219
Скорость движения Секундомер ГОСТ 5072
Циркуль 2-метровый
Ширина захвата Рулетка металлическая
Габаритные размеры Рулетка металлическая
Высотомер НСИ
Масса Весы автомобильные РП-15Ш
Расход топлива Счетчик жидкости ШЖУ-258
При проведении исследований применялись методы экспериментальных исследований почвообрабатывающих агрегатов, анализ и обобщение экспериментальных данных. Тяговое усилие агрегата определялось тензометрированием - методом буксирования.
Результаты экспериментальных исследований обрабатывались по методике статистической обработки эмпирических данных, изложенной в работе [18].
Результаты исследований. Перейдем к рассмотрению и анализу результатов экспериментальных исследований. Рассмотрим средние значения эксплуатационных показателей почвообрабатывающего агрегата Беларус-2022-3.У1+УКПА-2,4 при фиксированном значении глубины обработки почвы Лсм = 15 см.
На рисунке 3 представлена зависимость тягового усилия Ркр от скорости движения Ур почвообрабатывающего агрегата Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4.
1.28 1.76 1.93 Vp, м/с
Рисунок 3. Зависимость среднего значения тягового усилия от скорости МТА Беларус-2022-3.У1
+УКПА-2,4
Figure 3. Dependence of the average value of the tractive effort on the speed of MTA Belarus-2022-
3.U1 + UKPA-2.4
С повышением скорости движения Ур от 1,28 до 1,93 м/с тяговое усилие почвообрабатывающего агрегата возрастает от 30,3 до 33,5 кН, то есть на 10,56%.
Выявлена закономерность изменения параметра Р^р от скорости Ур движения агрегата, которая описывается эмпирической зависимостью (таблица 4).
Графическая зависимость коэффициента вариации г^ тягового усилия Ркр от скорости Ур движения Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 показана на рисунке 4.
0.12
0,1 0,08 0.06 0.04 0,02 о
1.28 1.76 1.93 Vp, м/с
Рисунок 4. Зависимость коэффициента вариации тягового усилия от скорости движения МТА
Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 Figure 4. Dependence of the coefficient of variation of the tractive effort on the speed of the MTA
Belarus-2022-3.U1 + UKPA-2.4
Установлено, что с повышением скоростного режима работы агрегата от 1,28 до 1,93 м/с коэффициент вариации нагрузки Ркр увеличивается от 0,086 до 0,115, то есть на 33,7%.
Закономерность изменения коэффициента вариации Ур тягового усилия описывается эмпирической зависимостью, которая приведена в таблице 4.
Одним из значимых эксплуатационных показателей почвообрабатывающего агрегата является тяговая мощность трактора, затрачиваемая на полезную работу.
На рисунке 5 показана зависимость тяговой мощности Мкр от скорости движения Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4.
Рисунок 5. Зависимость тяговой мощности от скорости движения МТА Беларус-2022-3.У1 + УКПА-2,4 Figure 5. Dependence of traction power on the speed of the MTA Belarus-2022-3.U1 + UKPA-2.4
Как видно из рисунка 5, с повышением скорости движения от 1,28 до 1,93 м/с наблюдается возрастание тяговой мощности Мкр от 38,78 до 64,65 кВт, то есть на 66,71%.
Эмпирическая зависимость, описывающая закономерность изменения тяговой мощности Мкр от скорости Ур движения агрегата, приведена в таблице 4.
Зависимость производительности почвообрабатывающего агрегата от скорости его движения представлена на рисунке 6.
1,4
га/ч
1,2 1
0.8 0,6 0,4 0,2 0
1,28 1,76 1,93 Vp, м/с
Рисунок 6. Зависимость часовой производительности от скорости движения МТА
Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 Figure 6. Dependence of the hourly productivity on the speed of the MTA Belarus-2022-3.U1 + UKPA-2.4
Опытные данные свидетельствуют о том, что при возрастании скорости движения агрегата от 1,28 до 1,93 его производительность увеличивается от 0,88 до 1,33 га/ч, то есть на 50,8%.
Выявлена закономерность изменения производительности почвообрабатывающего агрегата от его скорости движения, описываемая эмпирической зависимостью (таблица 4).
В качестве агротехнического показателя оценки качества работы почвообрабатывающего агрегата нами рассмотрены глубина обработки почвы (рисунок 7) и степень её крошения.
Рисунок 7. Зависимость среднего значения глубины обработки почвы от скорости движения
МТА Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 Figure 7. Dependence of the average value of the tillage depth on the speed of the MTA Belarus-2022-
3.U1 + UKPA-2.4
В пределах изменения скорости движения Ур = 1,28 — 1,93 м/с отмечено уменьшение среднего значения глубины обработки почвы от 15,0 до 14,1 см, то есть на 6%, что характерно и закономерно для всех почвообрабатывающих агрегатов. Закономерность изменения глубины обработки почвы описывается эмпирической зависимостью, приведенной в таблице 4.
Опытные данные, полученные в диапазоне скоростей 1,28-1,93 м/с на разных скоростных режимах функционирования почвообрабатывающего агрегата, показали, что в среднем степень крошения почвы составляла 88,9%, при минимально допустимой 80%.
Следует отметить, что полученные в процессе исследований работы почвообрабатывающего агрегата Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 показатели качества выполнения технологического процесса соответствовали агротехническим требованиям.
Условный тяговый и тяговый коэффициенты полезного действия трактора позволяют оценить эффективность использования, соответственно, номинальной и эффективной мощности двигателя трактора. В качестве примера на рисунках 8 и 9 представлены зависимости условного и тягового КПД трактора Беларус-2022-3.У1 в агрегате с почвообрабатывающей машиной УКПА-2,4 со скобообразными рабочими органами.
Рисунок 8. Зависимость условного тягового КПД трактора от скорости движения МТА Беларус-
2022-3.У1 +УКПА-2,4
Figure 8. Dependence of the conditional traction efficiency of the tractor on the speed of the MTA
Belarus-2022-3.U1 + UKPA-2.4
Рисунок 9. Зависимость тягового КПД трактора от скорости движения МТА
Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 Figure 9. Dependence of the traction efficiency of the tractor on the speed of the MTA Belarus-2022-
3.U1 + UKPA-2.4
Экспериментальные данные показывают, что повышение скорости движения почвообрабатывающего агрегата со скобообразными рабочими органами от 1,28 до 1,93 м/с обеспечивает увеличение условного тягового КПД трактора от 0,251 до 0,419, то есть на 66,93%.
Повышение скорости движения почвообрабатывающего агрегата от 1,28 до 1,93 м/с позволяет увеличить тяговое КПД трактора от 0,268 до 0,455, то есть на 69,8%.
Закономерности изменения КПД трактора, описывающие эмпирическими формулами, приведены в таблице 4.
Таблица 4. Эмпирические зависимости эксплуатационных показателей МТА Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 от скорости его движения при глубине обработки почвы 15 см Table 4. Empirical dependences of the performance indicators of the MTA Belarus-2022-3.U1 + UKPA-2.4 on the speed of its movement at a soil cultivation depth of 15 cm
Параметр Расчётная формула Условие
Тяговое усилие Ркр, кН Pfcp = 5,6757/ - 13,2947р + 38,018 Средняя глубина обработки почвы ^см = 15 см; Диапазон скорости движения агрегата 1,28 < 7р < 1,93 м/с
Коэффициент вариации тягового усилия Ур vp = 0,0177/ - 0,01117p + 0,072
Тяговая мощность Мкр, кВт % = 14,8777/ - 7,9577р + 24,589
Производительность агрегата Ж,, га/ч Ж, = -0,09437/ + 0,9957р - 0,239
Средняя глубина обработки почвы ^см, см йсм = -4,468V/ + 12,9597р + 5,734
Условный тяговый КПД трактора = 0,09887/ - 0,0597р + 0,164
Тяговый КПД трактора = 0,1117/ - 0,0707р + 0,175
Расход топлива на единицу выполненной работы @га, кг/га Qra = 11,250W42 - 28,600Ж, + 31,671 0,88 < Жч < 1,33 га/ч
Топливную экономичность мобильных сельскохозяйственных агрегатов можно оценить по величине расхода топлива @га на единицу выполненной работы. На рисунке 10 показана графическая зависимость расхода топлива на 1 га от часовой производительности почвообрабатывающего агрегата.
о 154 -
V га,
кг/га 15,2 15 14,8 14,6 14,4 142 14 13,8 13,6 13,4 13,2
Рисунок 10. Зависимость расхода топлива на 1 га от часовой производительности МТА Беларус-
2022-3.У1 +УКПА-2,4
Figure 10. Dependence of fuel consumption per 1 ha on the hourly productivity of MTA Belarus-2022-
3.U1 + UKPA-2.4
Экспериментально установлено, что с повышением производительности агрегатов происходит снижение расхода топлива на единицу выполненной работы. Исследования работы почвообрабатывающего агрегата ещё раз подтверждают эту закономерность. При глубине обработки почвы 15 см, при изменении скорости движения от 1,28 до 1,93 м/с расход топлива на 1 га обработанной площади уменьшился от 15,21 до 13,53 кг, то есть на 11%.
Эмпирическая зависимость для определения расхода топлива на 1 га обработанной площади от производительности почвообрабатывающего агрегата приведена в таблице 4.
Полученные эмпирические зависимости (таблица 4), описывающие закономерности изменения эксплуатационных показателей почвообрабатывающего агрегата, позволяют рассчитать средние их значения на различных режимах функционирования в пределах установленных ограничений (условий). В дальнейшем они могут быть использованы при выборе рациональных режимов работы МТА Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4.
Выводы. В условиях зоны повышенного увлажнения Северо-Западного региона РФ проведены исследования, которые позволили получить первичные экспериментальные данные для определения и оценки эксплуатационных показателей почвообрабатывающего агрегата Беларус-2022-3.У1 +УКПА-2,4 со скобообразными рабочими органами.
В качестве эксплуатационных показателей почвообрабатывающего агрегата рассмотрены: тяговое усилие и его коэффициент вариации, тяговая мощность, производительность, глубина обработки, степень крошения почвы, коэффициент полезного действия трактора и расход топлива на единицу выполненной работы.
На основе экспериментальных данных установлены эмпирические зависимости, описывающие закономерности изменения эксплуатационных показателей в различных скоростных режимах функционирования почвообрабатывающего агрегата при фиксированном значении глубины обработки почвы, что в дальнейшем будет использовано при выборе рациональных режимов его работы.
Список источников литературы
1. Юнусов Г.С., Ахмадеева М.М., Михеев А.В. Оценка эффективности разработанных комбинированных почвообрабатывающих агрегатов //Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков. - 2016. - № 16. - С. 26-31.
2. Дёмшин С.Л., Андреев В.Л., Ильичев В.В., Исупов А.Ю. Теоретическое обоснование конструктивно-технологической схемы многофункционального почвообрабатывающего агрегата //Вестник НГИЭИ. - 2020. - № 2 (105). - С. 18-31.
3. Петров А.М., Савельев Ю.А., Ишкин П.А., Петров М.А. Тягово-приводное почвообрабатывающее орудие для энергоэффективной обработки почвы // Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры: Научные труды международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию аграрной науки, образования и просвещения в Среднем Поволжье. - 2019. - С. 309-313.
4. Клименко В.И., Петровец В.Р. Инновационные методы обработки почвы //Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 1. - С. 125-128.
5. Завора В.А., Илющенко А.Т., Бауэр И.И. Теоретические основы энергетического повышения производительности мобильных почвообрабатывающих агрегатов растениеводства //Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013. - № 10 (108). - С. 118-120.
6. Мосяков М.А., Зволинский В.Н. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат для основной и предпосевной обработки почвы //Сельскохозяйственные машины и технологии. -2015. - № 6. - С. 30-35.
7. Алахая Б.Х., Шогенов Ю.Х. Автоматизированный многофункциональный почвообрабатывающий агрегат //Российская сельскохозяйственная наука. - 2017. -№ 6. - С. 55-58.
8. Iman Ahmadi. A draught force estimator for disc harrow using the laws of classical soil mechanics. Biosystems Engineering Volume 171, July 2018, Pages 52-62.https://doi.org/10.1016 /j.biosystemseng.2018.04.008
9. McLaughlin N.B., Drury C.F., Reynolds W.D., Yang X.M., Li Y.X., Welacky T.W., Stewart G. Energy Inputs for Conservation and Conventional Primary Tillage Implements in a Clay Loam Soil. Transactions of the ASABE. 51(4): 1153-1163. (doi: 10.13031/2013.25231) @2008
10. Myalo V.V., Myalo O.V., Demchuk E.V., Mazyrov V.V. Basic Parameters Substantiation of the Cultivator Working Body for the Continuous Tillage in the System of Ecologically Safe Resource-Saving Agriculture. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 224 (2019) 012023 doi:10.1088/1755-1315/224/1/012023
11. Kristina Lekaviciene , Egidijus Sarauskis, Vilma Naujokiene , Sidona Buragiene , Zita Kriauciuniene The effect of the strip tillage machine parameters on the traction force, diesel consumption and CO2 emissions. Soil & Tillage Research 192 (2019) 95-102. doi.org/10.1016/j.still.2019.05.002
12. Badescu M., Croitoru St., Marin E., Ivan Gh., Petcu A., Boruz S., Kaba§ O., Vladut V., Caba I., Cujbescu D., Manea D. Current status in the construction of equipments for deep chiselling of the soil worldwide. Analele University din Craiova, seria Agricultura - Montanologie - Cadastru (Annals of the University of Craiova - Agriculture, Montanology, Cadastre Series) Vol. XLIV 2014 https://www.researchgate.net/publication/275271204_current_status_in_the_construction_of_equipme nts_for_deep_chiselling_of_the_soil_worldwide
13. Lysych M. N. Review of numerical methods for modeling the interaction of soil environments with the tools of soil tillage machines. Journal of Physics: Conference Series 1399 (2019) 044014. doi:10.1088/1742-6596/1399/4/044014
14.Vilde А., Cesnieks S., Rucins A. Energetical, economical and ecological aspects of soil tillage minimization. Environment Technology Resources Proceedings of the International Scientific and Practical Conference 1:294. (2006) doi.org/10.17770/etr2003vol1.2023.
15.Патент на полезную модель № 130473. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат Джабборов Н.И., Добринов А.В., Лобанов А.В., Федькин Д.С., Евсеева С.П. // Заявка №2013104360. Приоритет модели 01 февраля 2013 г. зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 27 июля 2013 г.
16. Джабборов Н.И., Добринов А.В., Дементьев А.М. Алгоритм расчета конструктивных параметров и прогнозирования эксплуатационных показателей почвообрабатывающих и посевных агрегатов блочно-модульной структуры //Свидетельство ИНИМ РАО о регистрации электронного ресурса № 16060. Дата регистрации 10 августа 2010 г.
17.Патент РФ на изобретение № 2453087. Рабочий орган для рыхления почвы. Джабборов Н.И., Добринов А.В., Дементьев А.М. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 июня 2012 г.
18. Валге, А.М. Основы статистической обработки экспериментальных данных при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства с примерами на STATGRAPHICS и EXCEL //А.М. Валге, НИ. Джабборов, В.А. Эвиев; под ред. А.М. Валге. -Санкт-Петербург: Изд-во ИАЭП; Элиста: изд-во КалмГУ, 2015. - 140 с.
References
1. YUnusov G.S., Ahmadeeva M.M., Miheev A.V. (2016), Evaluation of the effectiveness of the developed combined tillage units, Sel'skohozyajstvennye nauki i agropromyshlennyj kompleks na rubezhe vekov, 2016, № 16, S. 26-31.
2. Dyomshin S.L., Andreev V.L., Il'ichev V.V., Isupov A.YU. (2020), Theoretical substantiation of the design and technological scheme of a multifunctional processing unit, VestnikNGIEI, 2020, № 2 (105), S. 18-31.
3. Petrov A.M., Savel'ev YU.A., Ishkin P.A., Petrov M.A. (2019), Traction-driven tillage tool for energy-efficient tillage, Sel'skoe hozyajstvo i prodovol'stvennaya bezopasnost': tekhnologii, innovacii, rynki, kadry: Nauchnye trudy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchennoj 100-letiyu agrarnoj nauki, obrazovaniya iprosveshcheniya v Srednem Povolzh'e, 2019, S. 309-313.
4. Klimenko V.I., Petrovec V.R. (2012), Innovative methods of tillage, Vestnik Belorusskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii, 2012, № 1, S. 125-128.
5. Zavora V.A., Ilyushchenko A.T., Bauer I.I. (2013), Theoretical foundations of energy efficiency improvement of mobile tillage units of crop production, Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2013, № 10 (108), S. 118-120.
6. Mosyakov M.A., Zvolinskij V.N. (2015), Combined tillage unit for basic and pre-sowing tillage, Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii, 2015, № 6, S. 30-35.
7. Alahaya B.H., SHogenov YU.H. (2017), Automated multifunctional tillage unit, Rossijskaya sel'skohozyajstvennaya nauka, 2017, № 6, S. 55-58.
8. Iman Ahmadi. (2018), A draught force estimator for disc harrow using the laws of classical soil mechanics. Biosystems Engineering Volume 171, July 2018, Pages 52-62.https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2018.04.008
9. McLaughlin N.B., Drury C.F., Reynolds W.D., Yang X.M., Li Y.X., Welacky T.W., Stewart G. (2008), Energy Inputs for Conservation and Conventional Primary Tillage Implements in a Clay Loam Soil. Transactions of the ASABE. 51(4): 1153-1163. (doi: 10.13031/2013.25231) @2008
10. Myalo V.V., Myalo O.V., Demchuk E.V., Mazyrov V.V. (2019), Basic Parameters Substantiation of the Cultivator Working Body for the Continuous Tillage in the System of Ecologically Safe Resource-Saving Agriculture. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 224 (2019) 012023 doi:10.1088/1755-1315/224/1/012023
11. Kristina Lekaviciene , Egidijus Sarauskis, Vilma Naujokiene , Sidona Buragiene , Zita Kriauciuniene (2019), The effect of the strip tillage machine parameters on the traction force, diesel consumption and CO2 emissions. Soil & Tillage Research 192 (2019) 95-102. doi.org/10.1016/j.still.2019.05.002
12. Badescu M., Croitoru St., Marin E., Ivan Gh., Petcu A., Boruz S., Kaba§ O., Vladut V., Caba I., Cujbescu D., Manea D. (2014), Surrent status in the construction of equipments for deep chiselling of the soil worldwide. Analele Universitapi din Craiova, seria Agricultura - Montanologie - Cadastru (Annals of the University of Craiova - Agriculture, Montanology, Cadastre Series) Vol. XLIV 2014 https://www.researchgate.net/publication/275271204_current_status_in_the_construction_of_equipme nts_for_deep_chiselling_of_the_soil_worldwide
13. Lysych M.N. (2019), Review of numerical methods for modeling the interaction of soil environments with the tools of soil tillage machines. Journal of Physics: Conference Series 1399 (2019) 044014. doi:10.1088/1742-6596/1399/4/044014
14. Vilde A., Cesnieks S., Rucins A. (2006), Energetical, economical and ecological aspects of soil tillage minimization. Environment Technology Resources Proceedings of the International Scientific and Practical Conference 1:294. (2006) doi.org/10.17770/etr2003vol1.2023.
15. Patent na poleznuyu model' № 130473. Kombinirovannyj pochvoobrabatyvayushchij agregat Dzhabborov N.I., Dobrinov A.V., Lobanov A.V., Fed'kin D.S., Evseeva S.P. // Zayavka №2013104360. Prioritet modeli 01 fevralya 2013 g. zaregistrirovano v Gosudarstvennom reestre poleznyh modelej RF 27 iyulya 2013 g.
16. Dzhabborov N.I., Dobrinov A.V., Dement'ev A.M. (2010), Algorithm for calculating design parameters and forecasting operational indicators of tillage and sowing aggregates of block-modular structure, Svidetel'stvo INIMRAO o registracii elektronnogo resursa № 16060. Data registracii 10 avgusta 2010 g.
17. Patent RF na izobretenie № 2453087. Rabochij organ dlya ryhleniya pochvy. Dzhabborov N.I., Dobrinov A.V., Dement'ev A.M. Zaregistrirovano v Gosudarstvennom reestre izobretenij Rossijskoj Federacii 20 iyunya 2012 g.
18.Valge A.M, Jabborov N.I and Eviev V.A. Fundamentals of statistical processing of Experimental Data in the Conduct of researches on mechanization of agricultural production with examples on STATGRAPHICS and EXCEL. 2015 (St. Petersburg; Elista, Publishing house of the Kalmyk State University) pp 140.
Сведения об авторах
Джабборов Нозим Исмоилович - доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела «Технологий и технических средств производства продукции растениеводства», Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, spin-код: 5203-7086, Researcher ID: A-7780-2019.
Добринов Александр Владимирович - кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник отдела «Технологий и технических средств производства продукции растениеводства», Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, spin-код: 8323-5320, Scopus author ID: 57208860805, Researcher ID: ААС-9655-2020.
Information about the authors
Jabborov Nozim Ismoilovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, leading researcher of the Department of "Technologies and Technical Means of Production of Crop Production", Institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production - branch of the Federal State Budgetary Institution FNAC VIM, spin-code: 5203-7086, Researcher ID: A-7780-2019. Dobrinov Alexander Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Senior researcher of the Department of "Technologies and Technical Means of Production of Crop Production", Institute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production - branch of the Federal State Budgetary Institution FNAC VIM, spin-code: 8323-5320, Scopus author ID: 57208860805, Researcher ID: AAS-9655-2020.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Author's contribution. All the authors of this study were directly involved in the planning, execution and analysis of this study. All the authors of this article have read and approved the submitted final version. Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 15.09.2021; одобрена после рецензирования 14.10.2021; принята к публикации 14.10.2021
The article was submitted 15.09.2021; approved after reviewing 14.10.2021; accepted after publication 14.10.2021
Научная статья УДК 631.171
¿ог 10/24411/2078-1318-2021-3-106-114
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРОБЕЖНО-РОТОРНОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЕГО РАБОТЫ Алексей Иванович Сухопаров1, Илья Игоревич Иванов2, Юлия Александровна Плотникова3,
1Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, 3, пос. Тярлево, г. СПб 196624, Россия;
sukhoparov_ai@mail.ru; http://orcid.org/0000-0001-5993-2417
2Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, ул. Шмидта, 2, с. Молочное, г. Вологда, 160555, Россия;
kadyichina@mail.ru;
■Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, пл. Миусская, 9, Москва, 124047, Россия; japlotnikova@yandex.ru; http://orcid.org/0000-0003-1516-7404
Реферат. В статье представлена конструкция измельчающего устройства для зерна центробежно-роторного типа и рассмотрено влияние его конструктивных параметров на выходные показатели, характеризующие его работу. Измельчение зерна на данной установке осуществляется между двумя смежными дисками - верхним (статор) с ножами и нижним (ротор) с кольцевыми выступами для измельчения зерна. Был поставлен многофакторный эксперимент при измельчении ячменя. В качестве варьируемых на двух уровнях факторов принимались подача зернового материала, частота вращения ротора, величина открытия сепарирующей поверхности, число ножей на внутреннем и внешнем кольце верхнего диска. В качестве выходных параметров принимались - требуемая мощность на привод рабочих
