Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ НЕЗЕРНОВОЙ ЧАСТИ УРОЖАЯ В СОСТАВЕ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА

Богданчиков И.Ю. 1 Бачурин А.Н. 1 Бышов Н.В. 1
1 Фгбоу впо «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»
Одним из основных показателей, позволяющих оценить эффективность использования техники в технологическом процессе, является ее производительность. Высокая производительность агрегатов на сельскохозяйственных процессах ведет в конечном итоге к высокой производительности труда и снижению затрат на получение конечной продукции. Поэтому при совершенствовании технологических процессов необходимо добиваться максимальной производительности всех агрегатов, задействованных в них. В статье представлено теоретическое обоснование метода повышения производительности, разработанного авторами, устройства для утилизации незерновой части урожая в составе машинно-тракторного агрегата. Даны рекомендательные значения основных кинематических параметров работы устройства для утилизации незерновой части урожая при использовании его в технологическом процессе с зерноуборочными комбайнами, оборудованными жатками различной ширины. Представленные в статье выражения могут быть полезными специалистам для оптимизации движения машинно-тракторных агрегатов по полю с изменяемым объемом технологической емкости.
производительность
незерновая часть урожая
комбайн
измельчитель
утилизация
1. Карабаницкий А.П. Теоретические основы производственной эксплуатации МТП / А.П. Карабаницкий, Е.А. Кочкин. – М.: КолосС, 2009. – 95 с.
2. Богданчиков И.Ю. Совершенствование технологического процесса подготовки к использованию незерновой части урожая в качестве удобрения: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Рязань, 2013. – 17 с.
3. Модернизация измельчителя-мульчировщика / Н.В. Бышов, К.Н. Дрожжин, А.Н. Бачурин, И.Ю. Богданчиков // Сельский механизатор. – 2013. – № 5. – С. 8–9.
4. Бышов Н.В. Результаты эксплуатационных испытаний устройства для утилизации незерновой части урожая [Электронный ресурс] / Н.В. Бышов, А.Н. Бачурин, И.Ю. Богданчиков // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3. – Режим доступа: http://science-education.ru/109-9454.
5. Бышов Н.В. Теоретические исследования и полевые испытания устройства для утилизации незерновой части урожая / Н.В. Бышов, А.Н. Бачурин, И.Ю. Богданчиков // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. – 2013. – № 1. – С. 44–48.
6. Результаты полевого эксперимента применения незерновой части урожая в качестве удобрения под озимые культуры / Н.В. Бышов, А.Н. Бачурин, И.Ю. Богданчиков, А.И. Мартышов // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева. – 2014. – № 1. – С. 80–84.
7. Богданчиков И.Ю. Оптимизация работы устройства для утилизации незерновой части урожая в составе машинно-тракторного агрегата / И.Ю. Богданчиков, А.Н. Бачурин, Н.В. Бышов // Актуальные проблемы агроинженерии и их инновационные решения: сб. тр. Междунар. науч.-прак. конф. – Рязань: ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2013. – С. 47–51.
8. Елистратов В.В. Концепция развития региональной системы мониторинга и управления эксплуатацией объектов транспорта и механизации сельского хозяйства в интересах агропромышленного комплекса, перерабатывающей промышленности и лесного хозяйства с использованием платформы глонасс и автоматической идентификации (на примере рязанской области) / В.В. Елистратов, Д.О. Олейник // Геоинформационные технологии в сельском хозяйстве: сб. тр. Междунар. научн.-прак. конф. – Оренбург: ФГБОУ ВПО ОГАУ, 2013. – С. 121–126.
9. Елистратов, В.В. Концепция развития систем предупреждения столкновений транспортных средств / С.И. Безруков, П.Г. Стенин, В.С. Климаков // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2; URL: www.science-education.ru/116-12301 (дата обращения: 7. 08.2014).

Основным показателем, позволяющим оценить эффективность использования техники в технологическом процессе, является ее производительность. Высокая производительность агрегатов на сельскохозяйственных процессах ведет в конечном итоге к высокой производительности труда и снижению затрат на получение конечной продукции. Поэтому при совершенствовании технологических процессов необходимо добиваться максимальной производительности всех агрегатов, задействованных в них. Производительность агрегата определяется из выражения [1]:

Wсм = 0,1∙Bp∙Vp∙Tсм∙τ, (1)

где Wсм – сменная производительность агрегата, га/см; Bp – рабочая ширина захвата агрегата, м; Vp – рабочая скорость агрегата, км/ч; Тсм – продолжительность смены, ч; τ – коэффициент использования времени смены.

Проанализировав выражение (1), видим, что увеличить производительность разработанного устройства, не внося изменений в конструкцию машины, возможно путем увеличения рабочей скорости Vp, увеличения продолжительности смены Тсм. Рабочая скорость ограничена агротехническими требованиями, и в случае ее превышения ухудшится качество выполняемой операции. Превышение времени смены скажется на усталости механизатора, что снизит его внимание и может стать причиной серьезных аварий. Поэтому необходимо сократить время простоев агрегата, увеличив время работы агрегата, т.е. повысить коэффициент использования времени смены [1]:

765469.jpg (2)

где Тр – время работы агрегата, ч.

Время работы агрегата можно упрощенно записать как

Tр = Tсм – Tx – To – TT, (3)

где Tх – время холостых ходов агрегата, ч; То – время остановок, ч; ТТ – время на технологическое обслуживание агрегата, ч.

Время работы можно определить из выражения

765476.jpg (4)

где Sp – рабочий путь агрегата, м.

Соответственно время холостых ходов агрегата определяется как

765486.jpg (5)

где Sх – холостой путь, пройденный агрегатом, м; Vх – скорость агрегата на холостом ходу, км/ч.

За счет оптимизации движения агрегата по полю можно сократить время холостых ходов Tх, остановок То и технологических обслуживаний ТТ, увеличив время работы и, как следствие, производительность.

В усовершенствованном технологическом процессе подготовки к использованию незерновой части урожая (НЧУ) в качестве удобрения [2] нашло свое применение устройство для утилизации НЧУ, которое было выполнено на базе серийного измельчителя-мульчировщика Kverneland fx 230 (рисунок). Данное устройство на проведенных эксплуатационных испытаниях [3, 4, 5, 6] показало снижение производительности по сравнению с серийной машиной (МТЗ-82+Kverneland fx 230), которое связано с увеличением времени на технологическое обслуживание агрегата.

pic_10.tif 

Устройство для утилизации незерновой части урожая на базе серийного
измельчителя-мульчировщика Kverneland fx 230:
1 – трактор МТЗ-82; 2 – измельчитель-мульчировщик Kverneland fx 230;
3 – форсуночная рампа; 4 – технологическая емкость для рабочего раствора

Учитывая, что основная часть времени на технологическое обслуживание затрачивается на ожидание заправочного агрегата, нами был получен рациональный объем технологической емкости, который обеспечивает четное число рабочих ходов соответственно, заправка осуществляется на одной стороне поля [7].

Следует отметить, что в нашем случае рабочая ширина захвата агрегата Вр должна соответствовать не ширине захвата машины Вр.м = 2,3 м, а ширине захвата жатки зерноуборочного комбайна Вр.к, которым производилась уборка и укладка соломы в валок. В условиях Рязанской области широкое распространение получили зерноуборочные комбайны с шириной захвата жатки
6 и 7 м (например, Дон-1500 Б, Acros-530/540, Vector-410/420, Енисей-1200 НМ,
ПАЛЕССЕ GS1218 и др.) [7].

Учитывая то, что расстояние между двумя соседними валками в среднем составляет 4,4–5,4 м (в зависимости от ширины жатки зерноуборочного комбайна 6 или 7 м соответственно и средней ширине валка 1,6 м), целесообразней использовать челночный способ движения, а разворот беспетлевой с прямолинейным участком.

Ширину разворотной полосы определяем из выражения [1]:

E = 1,1∙R0 + e + dk, (6)

где R0 – радиус поворота, м (R0 = 4,8 м); e – длина выезда агрегата, м (e = 4,63); dk – кинематическая ширина агрегата, м.

Длина холостого пути определяется из выражения

Lx = 2,0∙R0 + Xп + 2∙e, (7)

где Xп – длина прямолинейного участка пути при развороте агрегата, м.

Ширина загона:

765498.jpg (8)

где Lp – длина рабочего хода агрегата, м.

Число рабочих ходов в загоне:

765506.jpg (9)

и холостых ходов:

nx = np – 1. (10)

Если учесть, что устройство для утилизации НЧУ начинает работу с заправленной технологической емкостью, то на основании выражения (9) можно определить число технологических обслуживаний на одном загоне:

765513.jpg (11)

где Vт.е – объем технологической емкости, м3; Qp1т.е – объем рабочего раствора в технологической емкости, израсходованный за 1 рабочий проход агрегата, м3; N – норма внесения рабочего раствора гуминового препарата, л/га.

Объем рабочего раствора в технологической емкости, израсходованный за 1 рабочий проход агрегата, определяется как

Qp 1 т.е = 10–4∙Lp∙Bp∙N. (12)

Время на технологическое обслуживание агрегата ТТ определяется из выражения

765520.jpg (13)

где Qp – объем рабочего раствора в технологической емкости, израсходованный при выполнении рабочих ходов np, л; Wн.з – производительность насоса заправщика, л/ч; tвсп – время, необходимое на подсоединение заправочного шланга (обычно не превышает 0,08 ч), ч.

Объем рабочего раствора в технологической емкости, израсходованный при выполнении рабочих ходов, определяется как

Qp = 10–4∙np.т∙Lp∙Bp∙N, (14)

где np.т – число рабочих ходов агрегата, которое выполняется на одной заправке технологической емкости.

Число рабочих ходов агрегата выполняемых на одной заправке технологической емкости:

765528.jpg (15)

где np.т – полученное число округляется в меньшую сторону до целого числа; Lт.р – длина рабочего хода агрегата между двумя последовательными заправками технологической емкости, м, которая определяется как [7]:

765542.jpg (16)

где ρр-р – плотность рабочего раствора,
кг/м3; λ – коэффициент использования объема технологической емкости (λ = 0,8–0,95); Nд.в – норма внесения рабочего раствора гуминового препарата (в действующих веществах.), кг/га.

Норма внесения рабочего раствора гуминового препарата определяется из выражения

Nд.в = Nэт∙kу, (17)

где Nэт – эталонная норма внесения, установленная при урожайности НЧУ 20 ц/га (Nэт = 300 кг/га), кг/га; kу – коэффициент урожайности.

Коэффициент урожайности определяется из выражения

765552.jpg (18)

где у – фактическая урожайность НЧУ, кг/га; уэт – эталонная урожайность НЧУ, при которой определялась эталонная норма внесения рабочего раствора гуминового препарата (уэт = 2000 кг/га), кг/га.

Согласно (13) и (14) выражение (12) запишется как

765559.jpg (19)

Рабочий путь агрегата:

Sp = Lp∙np (20)

и холостой путь агрегата:

Sx = Lx∙nx. (21)

Полученные результаты для удобства сведем в таблицу.

Основные кинематические параметры работы устройства для утилизации НЧУ
при использовании зерноуборочных комбайнов с жатками шириной 6 и 7 м,
длине гона 800 м и урожайностью НЧУ 23 ц/га

№ п/п

Параметр

При ширине жатки 6 м

При ширине жатки 7 м

1.

Ширина разворотной полосы Е, м

11,06

 

2.

Рабочая длина Lр, м

800

800

3.

Длина холостого пути агрегата Lx, м

24,86

25,86

4.

Ширина загона С, м

120

133

5.

Число рабочих ходов np, ед.

20

19

6.

Число холостых ходов nx, ед

19

18

7.

Рабочий путь агрегата Sp, м

16000

15200

8.

Холостой путь агрегата Sx, м

460,94

465,48

9.

Время на одно технологическое обслуживание агрегата ТТ, ч

0,19

0,21

10.

Число технологических обслуживаний на загоне, ед

10

9

11.

Площадь загона, га

9,6

10,4

12.

Коэффициент использования времени смены τ

0,54

0,53

13.

Сменная производительность с оптимизацией движения, га/см

14,74

16,88

 

Таким образом, увеличение ширины разбрасывания с 6 до 7 метров приводит к уменьшению коэффициента использования времени смены τ на 1,85 %, а сменная производительность при этом, напротив, увеличивается на 12,68 %. Поэтому целесообразно использовать устройство для утилизации НЧУ в технологическом процессе после зерноуборочных комбайнов, которые оборудованы 7-метровыми жатками.

Дальнейшее увеличение производительности данного устройства возможно за счет увеличения запаса его рабочего хода (можно использовать технологические емкости повышенного объема) и применение систем мониторинга и управления эксплуатации машинно-тракторного парка с использованием платформы ГЛОНАСС [8, 9].

Рецензенты:

Каширин Д.Е., д.т.н., доцент, зав. кафед­рой «Электроснабжение», ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», г. Рязань;

Борычев С.Н., д.т.н., профессор, проректор по учебной работе, зав. кафедрой «Строительство инженерных сооружений и механика», ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», г. Рязань.

Работа поступила в редакцию 28.11.2014.


Библиографическая ссылка

Богданчиков И.Ю., Бачурин А.Н., Бышов Н.В. ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ НЕЗЕРНОВОЙ ЧАСТИ УРОЖАЯ В СОСТАВЕ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11-12. – С. 2580-2584;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36025 (дата обращения: 16.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074