РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СТОЙКИ КОРЧЕВАТЕЛЯ ПНЕЙ КП-2

Отечественное промышленное садоводство в нашей стране является одной из динамически развивающихся отраслей сельского хозяйства. Это подтверждается рядом постановлений правительства РФ и разработкой Федеральных, отраслевых и региональных программ развития садоводства и питомниководства, в основе которых лежат положения Стратегии национальной безопасности РФ до 2020 года, Государственной программы «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы» и других законодательных актов.

Удаление пней является одной из самых энергоемких и ресурсозатратных технологических операций при корчевании плодового дерева. Специализированных корчевателей пней плодовых деревьев нет, а используемые орудия применимы преимущественно для лесного хозяйства и сделаны на базе энергонасыщенных промышленных тракторов.
Поэтому создание агрегата для удаления пней плодовых деревьев является актуальной задачей [1].

Авторским коллективом разработана концептуальная и математическая модели корчевателя пней. Модели реализованы в виде макетного образца корчевателя пней КП-2, состоящего из рамы листовой конструкции (арочно-шпангоутного типа), на которой установлены два наклоненных к вертикали рабочих органа, продольно смещенные друг относительно друга. Каждый рабочий орган представляет собой стойку, на передней кромке которой установлена упругая штанга, а на задней – шарнирно закреплены выталкиватели с опорными пятами. Снизу стойки установлено долото [2, 3, 4].

Для верификации концептуальной и математической моделей корчевателя разработана и изготовлена лабораторно-полевая установка для экспериментального исследования функционирования рабочих органов корчевателя (рисунок 1).

Рисунок 1. Установка исследования стойки корчевателя пней КП-2

Для каждого угла наклона исследования проводились в трехкратной повторности. При каждом опыте длина прохода составляла 100 м. Скорость трактора составляла 2,4 км/ч (≈0,65 м/с).

В процессе движения трактора аналоговый токовый сигнал с тензометрического датчика поступает на канал электронного регистратора. При этом происходит регистрация данных в архив независимой памяти прибора с интервалом 0,1 с. Кроме того, текущие значения результатов измерения в режиме реального времени графически отображаются на дисплее регистратора.

После проведения всех опытов данные из памяти регистратора переносятся на персональный компьютер, где происходит их анализ при помощи программного обеспечения «ARC data viewer». Одновременно с отображением полученных результатов в рабочем окне программы «ARC data viewer» осуществляется запись данных в текстовый файл в формате таблиц «MicroSoft Office Excel»

Проведение испытаний осуществлялось на экспериментальном поле ВНИИС им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии (рисунок 2).

Рисунок 2. Экспериментальная установка в работе
Первичные результаты по определению тягового сопротивления были получены в виде осциллограмм. Выбираем из каждой из полученных осциллограмм участок данных, представляющих собой установившийся процесс, длительностью 60с. С учетом частоты дискретизации, объем выборки на каждую повторность составит 600 значений.

Результаты испытаний после обработки методами статистической оценки представлены в таблице 1.

Зависимость тягового сопротивления стойки от угла наклона представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Зависимость тягового сопротивления стойки от угла наклона

Дальнейшее увеличение угла наклона стойки более 45º нецелесообразно, так для обеспечения необходимой глубины работы значительно увеличивается длина рабочего органа, и нарушаются условия однозначности проведения эксперимента: увеличивается длина стойки, значительно увеличивается масса почвенного пласта над стойкой и возрастает тяговое сопротивление.

В результате проведенной научно-исследовательской работы разработан корчеватель пней КП-2 (рисунок 4).

Рисунок 4. Общий вид корчевателя пней плодовых деревьев

Корчеватель навешивался на навеску трактора. Трактор заезжал на ряд спиленных деревьев, начинал движение и опускал машину. Скорость движения трактора в работе составляла 2,4 км/ч (≈0,65 м/с).

Фактическая производительность корчевателя составила 120 пней/ч. Неровность (гребнистость) поверхности почвы после корчевания составляла не более 20 см от исходного состояния.

Технико-технические показатели корчевателя пней плодовых деревьев, полученные по результатам исследований и производственных испытаний представлены в таблице 2.

По результатам испытаний и производственно-хозяйственной проверки корчеватель КП-2 включен в проект «Системы машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства на период до 2020 года».

1. 
   Завражнов, А.А., Ланцев, В.Ю., Егоров, Д.А. Ресурсосберегающие машинные технологии для интенсивного садоводства. // Инновационные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод: Мат. науч.-практ. конф. 5-6 сентября 2009 года в г. Мичуринске Тамбовской области – С.155-160.
   
2. 
   Завражнов, А.И., Завражнов, А.А., Ланцев, В.Ю., Егоров, Д.А. Разработка концептуальной модели корчевателя пней плодовых деревьев. // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета, № 1 Ч.1. -2012, - с. 153-164.
   
3. 
   Завражнов, А.А., Ланцев, В.Ю., Егоров, Д.А. Теоретическое определение усилия разрушения корней в почве рабочим органом корчевателя.// Достижения науки и техники АПК, №4-2013, с. 49-51.
   
4. 
   Завражнов, А.И., Завражнов, А.А., Ланцев, В.Ю., Егоров Д.А., Чирков Л.Г. Рабочий орган для извлечения корней и древесных остатков из почвы. / Пат. 98326 Российская Федерация, МПК A01G23/06.
   

УДК 631.554

Однако в любом случае потери зерна за молотилкой зерноуборочного комбайна непосредственным образом влияют на эффективность производства зерна [1,2,7]. Согласно агротребований к качеству уборки зерновых культур этот показатель должен составлять не более 1,5%.

Известно, что потери зерна находятся в функциональной зависимости от фактической пропускной способности и эта зависимость является рабочей характеристикой молотилки.

Различают паспортную и фактическую пропускную способность [8]. Паспортная пропускная способность зерноуборочного комбайна представляет собой максимально-возможную подачу (кг/с) зерносоломистой массы в комбайн, при которой обмолот зерна молотилкой происходит с потерями не более 1,5%. При этом отношении массы зерна к массе соломы должно составлять 1:1,5 и условия уборки соответствовать нормальным (влажность массы 12…17%, засоренность и полеглость не более 5%). Этот параметр определяется на машиноиспытательных станциях или в ходе лабораторно-полевых исследований на основе выявленной рабочей характеристики молотилки.

Паспортная пропускная способность – это заложенная в конструкцию комбайна потенциальная возможность зерноуборочного комбайна убирать зерновую культуру с максимальной производительностью при нормальных условиях и допустимых потерях зерна (за молотилкой не более 1,5%).

Ориентируясь на паспортную пропускную способность, определяют рекомендуемую рабочую скорость комбайна при нормальных условиях уборки:

где - рекомендуемая рабочая скорость комбайна, км/ч;

В условиях реальной эксплуатации зерноуборочный комбайн работает на скорости , которая выбирается комбайнером и может значительно отличаться от рекомендуемой скорости для данных условий. Фактическая подача зерносоломистой массы в комбайн (фактическая пропускная способность) в этом случае будет равна:

где - фактическая подача зерносоломистой массы, кг/с;

Как отмечалось выше, фактическая пропускная способность, а значит и фактическая скорость, связана с потерями зерна за молотилкой комбайна. При уборке урожая на скорости, ниже рекомендованной, потери зерна также будут снижаться. На рисунке, в качестве примера, представлена рабочая характеристика молотилки комбайна Acros 530, полученная в результате экспериментальных исследований.

Рисунок. Зависимость потерь зерна за молотилкой от подачи массы комбайна Acros 530

Эти зависимости потерь зерна от подачи индивидуальны для комбайнов различных классов. Экспериментальные исследования показали, что если в качестве аргумента вместо подачи рассматривать уровень загрузки молотилки, то совокупность этих кривых с достаточной точностью можно описать одним аппроксимирующим уравнением:

где - потери зерна за молотилкой комбайна, %;

Уровень загрузки молотилки комбайна определяется по формуле:

Полученное уравнение (3) позволяет моделировать потери зерна за зерноуборочным комбайном с классической барабанной молотилкой. Это универсальное уравнение применимо для комбайнов с паспортной пропускной способностью 5…12 кг/с.

Исследованиями установлено [4], что потери за молотилкой зерноуборочного комбайна изменяются в течение срока его эксплуатации. Они начинают значимо увеличиваться после 700…800ч основной работы.

Рост потерь зерна за комбайном с увеличением наработки объясняется возникновением дефектов узлов и агрегатов комбайна. К ним относятся: нарушение герметизации, неравномерность и затруднение регулировки решет, износ бичей, изгиб подбарабанья, деформация клавиш соломотряса и т.п. С учетом исследований [4] для комбайна с наработкой выше 800 ч потери за молотилкой определяются по уравнению:

где Н – наработка комбайна с начала эксплуатации, ч (Н> 800ч).

Уравнения (1)…(5) позволяют моделировать потери за зерноуборочным комбайном на протяжении всего периода его использования в сельхозпредприятии и выбирать оптимальный скоростной режим работы комбайнов. Они обеспечивают получение максимального эффекта из имеющейся техники за счет небольших собственных организационно-технических решений. Особенно это актуально для хозяйств с недостаточной оснащенностью техникой для уборки зерновых культур [16,17]. Данные уравнения апробированы на практике и используются при прогнозировании эксплуатационно-технологических показателей зерноуборочных комбайнов [3] и оценке эффективности их применения [6].

Список литературы

1. Ерохин, Г.Н. Выбор оптимальной стратегии уборки зерновых культур / Г.Н. Ерохин, В.В. Коновский // Техника и оборудование для села. – 2009. – №7. – С.42-43

2. Ерохин, Г.Н. Информационная система оценки эффективности использования различных зерноуборочных комбайнов / Г.Н. Ерохин // Техника и оборудование для села. – 2010. – №5. – С.44-45

3. Ерохин, Г.Н. Моделирование эксплуатационно-технологических показателей зерноуборочных комбайнов / Г.Н. Ерохин, А.С. Решетов, В.В. Коновский // Тракторы и сельхозмашины. – 2011. – №1. – С.30-31.

4. Ерохин, Г.Н. Мониторинг качества технологического процесса уборки зерновых культур комбайном Дон-1500 / Г.Н.Ерохин, В.В.Коновский, Д.С.Орешкин // Техника и оборудование для села. –2007. – №6. – С.10-11

5. Ерохин, Г.Н. Оценка надежности зерноуборочных комбайнов в условиях Тамбовской области / Г.Н.Ерохин, В.В.Коновский // Наука в центральной России. – 2013. - №1. – С. 36-40

6. Ерохин, Г.Н. Оценка эффективности комбайнового обеспечения уборки зерновых культур / Г.Н. Ерохин // Техника в сельском хозяйстве. – 2006. – №4. – С.27-29.

7. Ерохин, Г.Н. Потери эффективности уборки зерновых культур в сельхозпредприятии / Г.Н. Ерохин, А.С. Решетов // Наука в Центральной России. – 2013. - №1. - С.46-50

8. Ерохин, Г.Н. Результаты оценки пропускной способности зерноуборочных комбайнов в условиях реальной эксплуатации / Г.Н. Ерохин, В.В. Коновский // Наука в центральной России. – 2013. – №6. – С.45-48

9. Ерохин, Г.Н. Сравнительная оценка зерноуборочных комбайнов «Дон-1500» и «Вектор» / Г.Н.Ерохин, Д.С.Орешкин // Тракторы и сельхозмашины. – 2008. - №3. – С.15-16.

10. Завражнов, А.И. Формирование среднего класса на селе и аграрное образование / А.И.Завражнов // Достижения науки и техники в АПК.–2009.-№9.-С.70-72.

11. Миндрин, А.С. Энергоэкономическая оценка сельскохозяйственной продукции: дисс… докт. эконом наук: 08.00.05 / А.С.Миндрин – Москва: ВНИЭТУСХ, 1997. – 291с.

12. Никитин, А.В. Методические особенности обоснования бюджетных расходов на поддержку страхования сельскохозяйственных культур (начало) / А.В.Никитин // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. – 2006. - №4. – С. 42-45

13. Никитин, А.В. Страхование сельскохозяйственных рисков: проблемы и перспективы развития (окончание) / А.В.Никитин // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. – 2004. - №3. – С.36-39

14. Сазонов, С.Н. Моделирование показателей использования зерноуборочных комбайнов ACROS 530 и VEKTOR 410 / С.Н.Сазонов, Г.Н.Ерохин, В.В.Коновский // Вестник ЧГАА. – 2013. – Т.65. – С.114-117.

15. Сазонова, Д.Д. Аллокативная и техническая эффективности фермерских хозяйств / Д.Д.Сазонова, С.Н. Сазонов. - Том. 208. - Сер. Научные доклады / Московский общественный науч. фонд, Независимый экономический аналитический центр по проблемам деятельности крестьянских (фермерских) хоз-в – М., 2010. – 159с.

16. Сазонова, Д.Д. Фермерство на тамбовщине: состояние и тенденции развития / Д.Д.Сазонова, С.Н.Сазонов // Социологические исследования. – 2006. – № 7. – С. 61-70.

17. Кудрявцев, А. Хлебопродуктовые холдинги необходимы /А. Кудрявцев, В. Солопов // АПК: экономика, управление. – 2002. - №3. – С.29

18. Руденко, Н.Р. Особенности управления региональным аграрным сектором АПК / Н.Р.Руденко, В.А.Солопов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – 2011. - №2. – С.88-91