CC BY
11УДК 631.347.084.13
ЗАРАВНИВАНИЕ КОЛЕИ МНОГООПОРНЫХ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН
РЯЗАНЦЕВ Анатолий Иванович, д-р техн. наук, профессор кафедры технических систем в АПК, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, ryazantsev.41@mail.ru
АНТИПОВ Алексей Олегович, канд.техн. наук, доцент кафедры общетехнических дисциплин, теории и методики профессионального образования, Государственный социально-гуманитарный университет, antipov.aleksei2010@yandex.ru
СМИРНОВ Алексей Игоревич, инженер, Государственный социально-гуманитарный университет, as133634@gmail.com
Обосновывается необходимость оснащения многоопорных дождевальных машин типа «Фрегат» и «Кубань-ЛК1» устройствами для заравнивания от них колеи. Отмечается, что производительность машинно-тракторных агрегатов (МТА) из-за наличия глубокой и широкой колеи от дождевальных машин (ДМ) в среднем снижается на 20-25%. Для уменьшения параметров колеи от ДМ разработаны дисковые устройства для ее заравнивания, которые консольно навешиваются на самоходных тележках «Фрегата» и «Кубань-ЛК1». Приводятся конструктивные особенности устройств и их технические характеристики. Проведенные исследования позволили выявить, что установка за-равнивателей колеи (на примере ДМ «Фрегат») обеспечивает, в частности, при уборке многолетних трав, уменьшение в среднем глубины колеи после пятого прохода ДМ с 26 до 5,0 см. При этом производительность МТА увеличилась с 4,0 га за смену до 5,1 га, а расход топлива уменьшился с 11 кг/га до 9,8 кг/га. Отмечается также, что применение дисковых заравнивателей колеи создает лучшие условия для роста растений в зоне, прилегающей к колее, за счет рыхления почвы, а также способствует уменьшению образования комьев при основной обработке почвы. Отличительной особенностью заравнивателя колеи для ДМ «Кубань-ЛК1» является то, что заглубление дисков устойчиво осуществляется за счет собственной массы ДМ с ограничением глубины хода рабочих органов. Перевод заравнивателя в транспортное положение при изменении направления движения машины осуществляется как в автоматическом режиме, с помощью кулисного механизма, так и вручную.
Ключевые слова: дождевальная машина, диск, заравниватель, технология полива.
Введение
В настоящее время широкое распространение в нашей стране получает способ орошения дождеванием с помощью широкозахватных многоопорных дождевальных машин «Фрегат», «Кубань-ЛК1».
Наряду с положительными качествами эти машины имеют сущест-венный недостаток - от колес самодвижущихся тележек образуются колеи глубиной до 35 см и больше и шириной 30-70 см в зависимости от типа движителя (жесткие колеса или пневматические).
С целью снижения удельного давления машин на почву в мировой практике наметилась четкая тенденция замены жестких колес на пневматические (фирмы «Вэльмонт», «Мендай» - США, «Ир-рифранс» - Франдая и др.). Однако известные способы уменьшения колеи (снабжение колес самодвижущихся опор уширителями разных типов; замена металлических колес пневматическими; полив пониженными поливными 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 30 и более раз.
Исследовательская часть
Как показали наблюдения, производительность силосоуборочного агрегата (трактора типа МТЗ с комбайном КС-2,6) на поле, орошаемом ДМ «Фрегат», при колее глубиной Н = 17-30 см и шириной В = 35-50 см была на 25% ниже нормативной, а на поле при колее Н = 5-10 см и В = 30-40 см - близкой к нормативной. Расчеты показывает, что при переезде колеи машинно-тракторным агрегатом увеличение ударных воздействий резко возрастает с увеличением скорости движения. Так, при увеличении скорости движения указанного агрегата с 6 до 9 км/ч сила удара на его ходовую часть возрастает с 1,0 до 4,5 кН [1].
Для уменьшения образования колеи многоопорных дождевальных машин разработаны дисковые заравниватели колеи [6,7], которые в за-
© Рязанцев А. И., Антипов А. О., Симирнов А. И., 2018г.
висимости от типа дождевальной машины имеют существенные конструктивные отличия. Основные технические параметры заравнивателя колеи ДМ «Фрегат» (рис.1) представлены в таблице 1.
1 - скоба, 2 - втулка, 3 - стойка 4 - планка, 5 - болт, 6 - пружина, 7 -рамы, 8 - ось,
9 - фиксатор, 10 - диск Рис. 1 - Схема заравнивателя колеи
При оценке работы заравнивателей определяли: параметры колеи; углы установки дисков; тяговое сопротивление; эксплуатационно-технические и надежностные показатели. Одновременно проводились хронометражные наблюдения за работой машинно-тракторного агрегата (МТА) [2].
В результате экспериментальных исследований установлено следующее. Оптимальными углами установки дисков, обеспечивающими лучшее качество заравнивания колея с незначительным увеличением ее ширины, являются: в горизонтальной плоскости (угол атаки) - 23.-25°, в вертикальной - 90°. С уменьшением угла атаки происходит неполный оборот пласта почвы, а при его увеличении значительно возрастает ширина колеи. Во избежание залипания дисков необходимо располагать их со смещением относительно друг друга по ходу движения. Параметры колеи до и после прохода заравнивателей получены путем профилирования колеи. После прохода заравнивателя по краям колеи образуются две борозды, а в центре - валик (рис. 2). При угле атаки дисков 23-25° глубина колеи после прохода заравнивателя уменьшается в среднем на 45%, в то время как ширина увеличивается на 10%. Установка зарав-нивателей увеличивает тяговое сопротивление
тележек, определяемое глубиной хода дисков и типом почвы, и в среднем составляет 0,6 кН.
При оценке работы заравнивателей определяли: параметры колеи; углы установки дисков; тяговое сопротивление; эксплуатационно-технические и надежностные показатели. Одновременно проводились хронометражные наблюдения за работой машинно-тракторного агрегата (МТА) [2].
В результате экспериментальных исследований установлено следующее. Оптимальными углами установки дисков, обеспечивающими лучшее качество заравнивания колея с незначительным увеличением ее ширины, являются: в горизонтальной плоскости (угол атаки) - 23.-25°, в вертикальной - 90°. С уменьшением угла атаки происходит неполный оборот пласта почвы, а при его увеличении значительно возрастает ширина колеи. Во избежание залипания дисков необходимо располагать их со смещением относительно друг друга по ходу движения. Параметры колеи до и после прохода заравнивателей получены путем профилирования колеи. После прохода заравнивателя по краям колеи образуются две борозды, а в центре - валик (рис. 2). При угле атаки дисков 23-25° глубина колеи после прохода заравнивателя уменьшается в среднем на 45%, в то время как ширина увеличивается на 10%. Установка заравнивателей увеличивает тяговое сопротивление тележек, определяемое глубиной хода дисков и типом почвы, и в среднем составляет 0,6 кН.
Исследования, проведенные в различных по-чвенно-климатических условиях страны, позволили выявить закономерность изменения производительности МТА и условий их работы в зависимости от параметров колеи, образуемой ДМ «Фрегат». Данные таблицы 2 показывают, что скоростной режим агрегатов, их производительность на участках с глубокой колеей из-за сильных толчков и повышенного сопротивления значительно ниже аналогичных показателей при работе МТА на участках с неглубокой колеей. При этом увеличивается погектарный расход горючего из-за работы агрегатов на неэкономичных режимах.
Уменьшение образования колеи ДМ «Фрегат» за счет применения заравнивателя позволило в среднем повысить скорость агрегатов на 20%, их производительность в среднем на 30% и снизить расход горючего на 11-13% [3].
Силы инерции, возникающие вследствие сильных толчков, вызывают преждевременный износ узлов и деталей МТА. Вибрация, возникающая при преодолении агрегатами колеи, отрицательно влияет на физиологическое состояние механизаторов. Допустимыми для человека колебаниями, измеренными в долях ускорения свободного падения q, являются колебания с ускорением не более 0,^.
Таблица 1 - Техническая характеристика заравнивателя колеи ДМ «Фрегат»
Показатели Значения
Габаритные размеры, мм длина ширина высота 1310 670 862
Тип рабочего органа Сферический диск
Диаметр диска, мм 410; 450
Радиус кривизны сферической поверхности, мм 600
Угол атаки, град 23-25
Масса, кг 41,5
Среднее тяговое сопротивление заравнивателя, кН 0,6
Среднее уменьшение глубины колеи после прохода заравнивателя, % 45
Рис. 2. - Профилограмма колеи до заравнивания (а) и после заравнивания (б).
На основе экспериментальных данных и тяговых характеристик тракторов МТЗ применительно к пропашному агрегату с культиватором КРН-4,2 построена номограмма (рис. 3) для определения его эксплуатационных показателей при использовании на полях с ДМ «Фрегат». Порядок пользования номограммой показан пунктирными линиями.
Таблица 2 - Показатели работы МТА в зависимости от параметров колеи ДМ «Фрегат» марки 454-100 при увеличенной колее (числитель) и уменьшенной колее (знаменатель).
Агрофон Операция и состав МТА Параметры колеи после прохода ДМ «Фрегат», см Скорость движения МТА, км/ч Производитель-ность МТА, га за смену Расход топлива МТА, кг/ га Возможные неисправности Величина ускорения
Глубина Ширина
Н 11 В Ь
Поле с валками многолетних трав Сгребание трав, ЮМЗ-6Л +ГВК-6 18/ 6 10/ 3 оо ™ 34 26/ 40 6,7/8,0 18/24 16/1,4 Поломка пальцев граблей о почвенные призмы выпирания 0,14/ 0,05
Поле, занятое многолетними травами Уборка трав ЮМЗ-6Л+2ПТС-4+ КУФ-1,8 26/ 5 12/ 5 44/ 50 32/ 52 5,3/7,2 4,0/5,1 11/9,8 Искривление осей колес косилки 0,23/ 0,08
Агрегат, работающий на выровненных участках, может развивать скорость до 7,5 км/ч. Однако наличие почвенных призм выпирания от колес ДМ «Фрегат» даже высотой около 10 см вызывает колебания, находящиеся в диапазоне крайней некомфортабельности (линии 1-2-3-4-5-6-7) и равные 0^. При больших амплитудах колебаний агрегата (15 см и более) его работа становится совершенно невозможной. В целях обеспечения нормальных условий работы трактористу приходится переключать скорость на третью передачу
и преодолевать колею при скорости около 5,5 км/ч (линии 10-9-7-11-13-3) [4,5].
Во избежание частого переключения передач скорости (расстояние между следами от ДМ «Фрегат» - 25-30 м) агрегату на протяжении всего поля приходится работать на пониженной передаче. При этом производительность агрегата снижается с 2,3 до 1,7 га/ч, или на 25%, а погектарный расход топлива увеличивается с 2,8 до 3,8 кг/га, или на 25% (линии 15-16-17-18-19-20 и 15-21-22-23- 24-25).
Рис. 3 - Зависимость показателей работы МТА (МТЗ+КРН-4,2) от параметров колеи ДМ «Фрегат»
На полях с почвенными призмами выпирания высотой 5 см и менее с учетом высоты центрального валика, образованного после заравнивания колеи, эксплуатационные показатели агрегата аналогичны показателям при его работе на выровненных площадях (линии 5-14-7).
Следует отметить, что снижение производительности МТА за счет потери времени на снижение неисправности, учитываемого коэффициентом использования рабочего времени смены, в общем балансе снижения производительности составляет 5-7%.
Применение дисковых заравнивателей создает также лучшие условия для роста растений в зоне, прилегающей к колее, за счет рыхления почвы, а также способствует уменьшению образования комьев при ее основной обработке.
Трудозатраты на оборудование одной тележки ДМ «Фрегат» заравнивателем колеи составляют 0,7 чел.-ч.
С учетом средней сезонной загрузки ДМ «Фрегат», равной 1000 ч, срок службы дисков заравнивателей составит более пяти лет [3].
Разработан и внедряется дисковый заравни-ватель колеи к широкозахватным дождевальным машинам с электроприводом типа ДМ «Кубань-ЛК1» (рис. 4). Техническая характеристика зарав-нивателя колеи приведена в таблице 3. Он крепится консольно к цапфе колеса ДМ с помощью четырёх болтов. В рабочем положении производится подрезание почвы сферическими дисками, перемещение её к центру колеи и сглаживание разравнивателем. Заглубление дисков в почву осуществляется за счёт собственной массы за-равнивателя, при этом предусмотрено ограничение глубины хода рабочих органов. Перевод за-равнивателя в транспортное положение может осуществляться как в автоматическом режиме с помощью механизма реверса при изменении направления движения машины, так и вручную.
1 - рама; 2
7
А
А - транспортное положение; Б - рабочее положение; балка; 3 - рычаг; 4 - штырь; 5 - разравниватель; 6 и 10 - кронштейны левый и правый; 7 - кулачок; 8 - колесо тележки; 9 - цапфа колеса; 11 - сферический диск Рис. 4 - Схема заравнивателя колеи к дождевальной машине "Кубань-ЛК 1"
Таблица 3 - Техническая характеристика заравнивателя колеи ДМ «Кубань-ЛК 1»
Показатели
Габаритные размеры Значения, мм
Длина 2250
Ширина 950
Высота 1050
Рабочий орган: Диск
Марка 3-2-450x4-90 (ГОСТ 198-75)
Наружный диаметр, мм 450
Толщина, мм 4
Профиль Сферический
Средняя величина уменьшения колеи,% 80
Масса, кг 88
Заключение
Применение заравнивателей колеи позволит повысить производительность и надёжность работы дождевальных машин, а также машинотрактор-ных агрегатов на орошаемых полях, уменьшить сток воды по колее, а, следовательно, и эрозию почвы. Кроме того, рыхление стенок колеи способствует уменьшению комковатости почвы при её основной обработке
Заравниватели колеи вышеуказанных конструкций можно изготовить в мастерских хозяйств, используя диски от списанных сельскохозяйствен-
ных машин (картофелесажалок, дисковых борон и лущильников).
Список литературы
1. Рязанцев, А.И. Эксплуатация системы «Фрегат» - машинно-тракторный агрегат на осушаемых почвах» [Текст] / А.И. Рязанцев - Мелиорация и электрификация сельского хозяйства, 1982, № 9.
2. Рязанцев, А.И. Движение машинно-тракторных агрегатов на полях, орошаемых дождевальной машиной «Фрегат» [Текст] / А.И. Рязанцев
- Тракторы и сельхозмашины, 1978, № 10.
3. Рязанцев, А.И. Эксплуатация транспортных систем многоопорных машин [Текст] / А.И. Рязанцев, А.О. Антипов. - Коломна: ГОУ ВО МО ГСГУ, 2016. - 225 с.
4. Рязанцев, А.И. Направления совершенствования дождевальных машин и систем [Текст] / А.И. Рязанцев. - Рязань: ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2013.
- 306
5. Антипов, А.О. Торможение дождевальной машины «Фрегат» на склоновых участках [Текст] / А.О. Антипов, А.И. Рязанцев, И.Б. Тришкин, Н.Я. Кириленко, Ю.Н. Тимошин // Вестник Рязанского аграрного университета. - 2015. - № 1.
6. Рязанцев А.И., Афанасьев В.М. и др. Устройство для заравнивания колеи. А.с. №1482547, Бюл. № 24, 1989 г.
7. Рязанцев А.И., Егоров Ю.М. Заравнива-тель колеи дождевальной машины. Свидетельство на полезную модель № 15446, Бюл. № 29, 2000 г.
SOREVNOVANIE GAUGE MULTISUPPORTING SPRINKLERS
Ryazantsev Anatoly I., doctor of technical., professor of technical systems in agriculture, Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev, ryazantsev.41@mail.ru
Antipov Alexey 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
The necessity of equipping multisupporting sprinkling machines "Fregat" and "Kuban-LK1" devices for sorevnovaniya from them track. It is noted that the productivity of machine-tractor units (MTA), due to the presence of deep and wide gauge of sprinkler machines (DM), on average reduced by 20-25%. To reduce the track parameters from DM disk devices for its equalization are developed, which cantilever mounted on self-propelled trolleys "Frigate"and" Kuban-LK1". Design features of devices and their technical characteristic are resulted. Studies have revealed that setting sravnivala gauge (on the example of DM "Frigate") provides, in particular when harvesting perennial grasses will reduce the average rut depth after the fifth pass DM from 26 to 5.0 cm the performance of MTA increased from 4.0 hectares per shift to 5.1 and the fuel consumption utensils with 11 kg/ha to 9.8 kg/ha. At the same time, it is also noted that the use of disc track levelers creates better conditions for plant growth in the zone adjacent to the track, due to loosening of the soil, and also helps reduce the formation of clods during its main processing. A distinctive feature of the equalizer gauge for DM "Kuban-LK1" is that the disk thickening is steadily carried out due to its own weight with a limit of the depth of the stroke of the working bodies. Transfer of the Leveller in the transport position, when changing the direction of movement of the machine, is carried out, as in automatic mode, with the help of a drawstring mechanism, and manually.
Key words: irrigation system, disc, sorevnovatel, the technology of irrigation.
Literatura
1. Ryazancev, A.I. EHkspluataciya sistemy «Fregat» - mashinno-traktornyj agregat na osushaemyh pochvah» [Tekst]/A.I. Ryazancev - Melioraciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva, 1982, № 9.
2. Ryazancev, A.I. Dvizhenie mashinno-traktornyh agregatov na polyah, oroshaemyh dozhdeval'noj mashinoj «Fregat» [Tekst]/A.I. Ryazancev - Traktory i sel'hozmashiny, 1978, № 10.
3. Ryazancev, A.I. EHkspluataciya transportnyh sistem mnogoopornyh mashin [Tekst]/A.I. Ryazancev, A.O. Antipov. - Kolomna: GOU VO MO GSGU, 2016. - 225 s.
4. Ryazancev, A.I. Napravleniya sovershenstvovaniya dozhdeval'nyh mashin i sistem [Tekst] / A.I. Ryazancev. - Ryazan': FGBOU VPO RGATU, 2013. - 306
5. Antipov, А.О. Tormozhenie dozhdeval'noj mashiny «Fregat» na sklonovyh uchastkah [Tekst] / А.О. Ап^ро^ А.1. Ryazancev, 1.В. Т^кт, N.YA. КИ^ко, YU.N. Timoshin // Vestnik Ryazanskogo agrarnogo universiteta. - 2015. - № 1.
6. Ryazancev А.1., Afanas'ev V.М. i dr. Ustrojstvo dlya zaravnivaniya коЫ. А№1482547, Вуи1. № 24, 1989 д.
7. Ryazancev А.1., Egorov YU.M. Zaravnivatel' ко^ dozhdeval'noj mashiny. Svidetel'stvo na ро^пиуи model' № 15446, Вуи1. № 29, 2000 д.
УДК 001.57:(658.011.56:637.125)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ДАВЛЕНИЯ СТЕНОК СОСКОВОЙ
РЕЗИНЫ НА СОСОК ВЫМЕНИ КОРОВЫ УЛЬЯНОВ Вячеслав Михайлович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Технические системы в АПК», ulyanov-v@list.ru
ОРЕШКИНА Мария Владимировна, д-р техн. наук профессор кафедры «Технических систем в агропромышленном комплексе»
ХРИПИН Владимир Александрович, канд. техн. наук, соискатель кафедры «Технические системы в АПК», khripin@mail.ru
ЦЫГАНОВ Николай Викторович, магистрант кафедры «Технические системы в АПК» ДАДЕНКО Владимир Анатольевич, магистрант кафедры «Технические системы в АПК» ХРИПИН Александр Александрович, аспирант кафедры «Технические системы в АПК», khripin62@mail.ru
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева В процессе извлечения молока от коров двухтактными вакуумными доильными аппаратами довольно часто происходит сильное наползание на соски доильных стаканов с последующим прекращением раньше установленного времени молоковыведения. Оттягивание вручную подвесной части, которое предотвращает наползание на соски, требует не только высоких затрат по времени, но и доставляет неудобства в эксплуатации. С наползанием двухкамерных доильных стаканов на соски коровы борются обычно изменением веса подвесной части вакуумного доильного аппарата, который подбирается исходя из того, чтобы она не наползала сильно на соски вымени, но при этом и не спадала с них. В двухкамерном доильном стакане вставленная сосковая резина защемлена по концам и находится в сильно натянутом состоянии. При такте сжатия в доильном стакане происходит смыкание стенок сильно натянутой сосковой резины, воздействующее на сосок вымени. На сосок молочной железы при этом действует сила от давления сомкнувшейся сосковой резины, вызывающая сопротивление упругости тела соска с соответствующими реакциями этому обжатию. При выборе рациональной массы подвесной части вакуумного доильного аппарата следует знать давление, передаваемое сосковой резиной на тело соска при извлечении молока. Теоретические исследования, проведенные с использованием положений разделов классической механики и математики, позволили получить аналитическую формулу, позволяющую установить давление, оказываемое сосковой резиной на тело соска вымени животного при такте сосания и, соответственно, такте сжатия. Представлена графическая зависимость давления, оказываемого сосковой резиной на выменной сосок, от прогиба стенок. Из графика видно, что чем выше прогиб стенок натянутой сосковой резины, тем выше и давление, оказываемое ею на сосок молочной железы коровы. Так, например, сосковая резина с рабочей длиной 140 мм, толщиной стенки 2,5 мм при прогибе стенок в 5 мм оказывает давление на сосок, равное 2030 Па, а при прогибе стенок в 12 мм - равное 27266 Па.
Ключевые слова: машинное доение, доильный аппарат, подвесная часть, доильный стакан, сосковая резина, давление на сосок
Введение доильных стаканов на выменные соски на практи-
При доении коров двухтактными доильными ке обычно изменяют массу подвесной части ваку-
аппаратами, особенно синхронного принципа умного доильного аппарата [1,2,3]. действия, можно наблюдать чрезмерное наполза- Масса подвесной части подбирается так, что-
ние на соски молочной железы животного двухка- бы, с одной стороны, двухкамерные доильные
мерных доильных стаканов и, как следствие, пре- стаканы не сильно наползали на соски молочной
ждевременное прекращение молоковыведения. железы, а с другой - не спадали с них. Пока эта
Оттягивание доильных стаканов вручную предот- задача не до конца решена [4,5,6]. вращает наползание, но требует значительных В двухкамерном доильном стакане вставлен-
затрат рабочего времени и создает большие не- ная сосковая резина обязательно защемлена по
удобства в эксплуатации. концам и находится в сильно натянутом состоя-
С целью снижения наползания двухкамерных нии. Во время смыкания стенок сосковой резины © Ульянов В. М., Орешкина М. В., Хрипин В. А., Цыганов Н. В., Даденко В. А.,Хрипин А. А., 2018 г
