Обґрунтування схеми та параметрів посівного агрегату на базі орно-просапного трактора

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. В Україні майже 34% загального об'єму продукції рослинництва забезпечують просапні культури, серед яких основне місце нині займають соняшник та кукурудза. Лише на їх долю припадає близько 25% посівних площ, які в основному зосереджені в південному регіоні країни.

Попит на олію і зерно кукурудзи є і залишається стабільно високим. Це спонукає багатьох аграріїв не тільки збільшувати площі посіву, а й переглядати технологічні основи вирощування цих сільськогосподарських культур в напрямку зменшення собівартості продукції шляхом підвищення продуктивності праці та зменшення витрат.

Нині на півдні України в основному розповсюджена 8-ми рядна система сівби просапних культур з міжряддям 70 см. Застосування ж більш ефективної 12-ти рядної системи практично відсутнє. І це не дивлячись на те, що ВАТ «Харківський тракторний завод ім. С.Орджонікідзе» (ХТЗ) випускає придатні для цього орно-просапні трактори серії ХТЗ-160, а ВАТ «Червона зірка» (м. Кіровоград) розробило 12-ти рядні просапні сівалку (СУПН-12) та культиватор (КРН-8,4).

Проблема полягає в тому, що вказані енергетичні засоби мають колію 2100 мм. Водночас, для агрегатування з просапними знаряддями, робочі органи яких налаштовані на міжряддя 70 см, колія тракторів має бути 1400 мм або 2800 мм.

Розроблені ВАТ «ХТЗ» спеціальні пристрої дозволяють збільшити колію тракторів до 2800 мм. Водночас, вони породжують і низку суттєвих проблем, до яких відносяться, в першу чергу, трудомісткість переналагодження колії трактора і точність його водіння в міжряддях просапних культур.

Тому дослідження, спрямовані на пошук шляхів підвищення ефективності вирощування просапних культур агрегатами на основі потенційно перспективних орно-просапних тракторів серії ХТЗ-160 є актуальними для сільськогосподарського виробництва України.

Мета і завдання досліджень. Мета дисертаційної роботи полягає в підвищенні експлуатаційної ефективності використання орно-просапного трактора шляхом обґрунтування схеми, параметрів і режиму його агрегатування з сівалкою для сівби просапних культур.

В основу досягнення поставленої мети поставлено перевірку розробленої наукової гіпотези, згідно з якою підвищення експлуатаційної ефективності використання орно-просапного трактора без зміни параметрів його ходової системи можна забезпечити шляхом поперечного зміщення агрегатованої сівалки для сівби просапних культур на половину величини міжряддя культури, що вирощується.

Процес перевірки даної робочої гіпотези передбачав вирішення наступних задач теоретичних та експериментальних досліджень:

- удосконалити математичну динамічну модель функціонування асиметричного посівного машино-тракторного агрегату (МТА) у горизонтальній площині і на її основі оцінити вплив схеми, параметрів і режимів роботи агрегату на керованість та стійкість його руху;

- розробити більш інформативний показник оцінки криволінійності траєкторій рядків просапних культур;

- експериментально оцінити вплив вибраної схеми та параметрів асиметричного посівного МТА на траєкторні, експлуатаційно-технологічні та якісні показники його роботи;

- оцінити якість міжрядного обробітку сходів просапної культури, посіяних асиметричним посівним агрегатом;

- розробити науково-обґрунтовані рекомендації з вибору схеми, конструктивних параметрів та визначенню режимів роботи асиметричних агрегатів для сівби та міжрядного обробітку просапних культур на базі орно-просапного трактора.

1. Стан питання та задачі досліджень

При роботі сільськогосподарських агрегатів стійкість і керованість розглядають як важливі експлуатаційні показники, які полягають у спроможності його ланок протидіяти впливу зовнішніх збурюючих сил. Вони (при розгляді їх у горизонтальній площині) безпосередньо пов'язані з цілою низкою експлуатаційних показників, які визначають в остаточному підсумку якість, матеріальні витрати і трудомісткість виконання агротехнічних операцій.

Вирішенню фундаментальних проблем, пов'язаних зі стійкістю руху та керованістю колісних машин були присвячені роботи: Є.О. Чудакова, В.В. Гуськова, Я.Є. Фаробіна, М.А. Подригала та ін. Дослідження стійкості руху і керованості сільськогосподарських агрегатів з метою покращання динамічних характеристик проводили: П.М. Василенко, Л.В. Погорілий, В.В. Гуськов, А.Б. Лур'є, Г.М. Кутьков, Г.В. Веденяпин, П.М. Заїка, В.Т. Надикто, А.В. Рославцев та ін.

Вперше узагальнений аналіз параметрів начіпного посівного агрегату, які впливають на точність його руху, було зроблено Д.А.Чудаковим, подальший розвиток ці дослідження отримали в роботах Е.Ф. Дворцова, Х.А. Хачатряна, В.Г. Ярового, С.П. Пожидаєва, Г.В. Шкарівського та ін. Особливу увагу автори приділяли вибору критеріїв стійкості та керованості агрегатів, вивченню кінематичних параметрів, що визначають траєкторні показники, обґрунтуванню необхідної значини захисної зони рослин, експериментально визначено вплив швидкості руху, характеристик ходової системи й рульового керування на технологічні показники роботи посівних агрегатів.

Більш детально теоретичний аналіз процесу руху начіпних агрегатів зроблено в роботах Л.В. Гячева. У своїх працях він на основі аналізу диференційних рівнянь руху розробив загальні рекомендації з оптимізації параметрів агрегатів з точки зору керованості та стійкості руху.

В роботах В.Й. Жигана, І.В. Баєва доведено ефективність використання широкозахватних агрегатів, наведені рекомендації щодо кінематичних схем трьомашиних посівних агрегатів. А у працях С.П. Пожидаєва, Г.В. Шарівського теоретично та експериментально обґрунтовано ефективність використання посівних агрегатів на базі колісних тракторів тягового класу 3.

Однак слід відмітити, що у вказаних роботах не визначено вплив збурюючих сил на формування траєкторії руху посівного агрегату. Натомість, у деяких роботах підкреслено, що розворотний момент від сільськогосподарських знарядь суттєво впливає на формування траєкторії такого агрегату, особливо широкозахватного.

Математичні моделі руху посівних агрегатів розглядали Д.А. Чудаков, В.І. Пастухов, І.В. Баєв, В.Й. Жиган, С.П. Пожидаєв, Г.В. Шкарівський та ін.

Розробкою математичних моделей посівних агрегатів на базі орно-просапного трактора займалися В.Т. Надикто і В.З. Мухамедшин. Вони вперше довели можливість використання асиметричного агрегатування робочих знарядь на посіві та міжрядному обробітку просапних культур. Головною метою цих досліджень було встановлення можливості асиметричного агрегатування агрегатів на посіві і міжрядному обробітку просапних культур, які вирощуються з міжряддям 70 см. До того ж, з метою спрощення математичної моделі при виборі напрямку дії бокових сил, напрямки кутів відведення переднього ( а) і заднього (в) мостів трактора, а також опорних коліс сівалки (м) не враховувалися.

Крім того, питання впливу схеми налаштування (прямий чи реверсивний рух) орно-просапного трактору у складі таких агрегатів, а також їх керованості на прямолінійність рядків просапних культур не досліджена.

2 Теоретичне обґрунтування конструктивної схеми та параметрів посівного агрегату на базі орно-просапного трактора

Функціонування посівного МТА можна розглядати як реакцію на вхідні: керуючий та збурюючі впливи. У якості керуючого впливу приймаємо кут повороту керованих коліс трактора (б), а збурюючого - розворотний момент, що створюється завдяки асиметричному агрегатуванню робочої машини (Д) та вильоту маркеру (Дм). При цьому, реакція на керуючий вплив буде характеризувати його керованість, а на збурюючий - стійкість руху. Вихідними змінними параметрами, що задають траєкторію руху МТА під час роботи, є поперечне зміщення центру мас трактора (Хsт) та кут відхилення його повздовжньої вісі симетрії від напрямку руху - курсовий кут (ц).

Посівний агрегат на базі орно-просапного трактора є складною динамічною системою, а його математична модель представляє собою систему складних диференційних рівнянь. З метою спрощення їх складання прийняті наступні припущення. Трактор розглядається у вигляді твердого тіла, що має вісь симетрії, яка проходить через центр мас. Коливання тягового опору не суттєво впливає на швидкість руху МТА, тому приймаємо її постійною. Бокова взаємодія шин трактора з деформованою поверхнею розглядається в рамках гіпотези “бічного відведення”. Кут відведення шин коліс, які розташовані на одній геометричній вісі, а також бічні сили, що діють на них, будемо вважати однаковими. Достатньо малі, а отже, рівні кути повороту керованих коліс трактора. Сили і моменти, які прикладені до симетрично (відносно повздовжньої вісі трактора) розташованих коліс, попарно рівні й паралельні. Вони можуть бути замінені рівнодіючими подвоєними силами та моментами. Приймаємо, що МТА на гоні здійснює відносно нерухомої площини рівномірний поступальний рух зі швидкістю V0 (V0 = const). Під час виконання технологічних операцій під впливом випадкових факторів агрегат відхиляється від початкового положення і отримує додаткову швидкість відносно площини ХОY. При цьому площина ХтSтYт, що зв'язана з центром мас енергетичного засобу, обертається навколо вісі SтZ, яка проходить через точку Sт. Мірою цього повороту є курсовий кут.

Під час відносного руху центр мас енергетичного засобу переміщується вздовж осі ОХ, внаслідок чого змінюється значина координати Хsт = ОSт.

Таким чином, даний МТА по відношенню до площини ХОY має два ступеня вільності. Їм відповідають дві узагальнені координати - кут () та зміна координата центру мас енергетичного засобу Хsт.

До зовнішніх сил, що діють на МТА при прямому і реверсивному русі, відносяться: дотичні сили передніх (Рка) і задніх (Ркв) коліс та сили опору коченню (Рfа і Рfв), які прикладені в точках А і В та утворюють з напрямком руху МТА кути відведення (а, в і м); бокові сили (Рка, Ркв і Ркм) прикладені в точках А, В і М відповідно; сила опору маркеру (Rм), направлена паралельно осі симетрії енергетичного засобу і прикладена на відстані (м); сила опору сівалки (Ркр), прикладена в точці М, яка розташована на відстані (Д) від повздовжньої осі енергетичного засобу та відхилена від напрямку переміщення рушіїв на кут відведення (м).

В диференційній формі загальну математичну модель просапного агрегату представляють системи рівнянь при прямому і реверсивному русі трактору:

(1)

де:

;

;

;

;

;

;

;

.

Тут , , - коефіцієнти опору відведення коліс трактора і опорних коліс сівалки; , - маса та момент інерції МТА; , , - конструктивні параметри.

Для спрощення рішення системи диференційних рівнянь (1) застосовували операційний метод. Він дозволяє перейти від диференційних рівнянь до алгебраїчних шляхом формальної операції над символом р > d/dt, де t - незалежна змінна. Після перетворень математична модель дослідного МТА в операторній формі запису має наступний вид:

К11Xsт(p) + K12(p) = F11(p)+ F121(p) + F131(p);

К21Xsт(p) + K22(p) = F21(p) + F221(p) + F231(p). (2)

де:

;

;

;

;

;

;

;

; ; ;

1(р) - одинична ступінчаста зміна вхідного параметру.

Перевірку отриманої математичної моделі проводили шляхом порівняння теоретичних та експериментальних амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) коливань курсового кута трактора (вихідної величини (ц)) при відпрацюванні просапним агрегатом вхідного керуючого впливу - кута повороту керованих коліс трактору (б).

Для визначення експериментальної амплітудної частотної характеристики (АЧХ) в польових умовах досліджували МТА у складі орно-просапного трактора ХТЗ-120 та начіпної сівалки СПЧ-12, який працював на сівбі соняшнику. Теоретичну АЧХ для цього ж просапного агрегату розраховували на ЕОМ, використовуючи передаточну функцію W1(р), отриману з математичної моделі (2):

. (3)

Після співставлення теоретичної та експериментальної АЧХ встановлено, що різниця між теоретичними й практичними значеннями функції не перевищує 20%. Отриманий збіг експериментальних та теоретичних даних вказує на адекватність розробленої математичної моделі, що дає право використовувати її для подальших теоретичних досліджень з метою обґрунтування схеми та параметрів асиметричного просапного агрегату на базі орно-просапного трактора.

Аналіз отриманих амплітудних (АЧХ) і фазових (ФЧХ) частотних характеристик при розгляді симетричного і асиметричного посівного агрегату на базі орно-просапного трактора показав, що різниця між їх аналогічними значеннями мала. Тому при подальшому математичному моделюванні будемо розглядати асиметричні посівні МТА.

Аналіз АЧХ і АФХ впливу ширини захвату сівалки в залежності від схеми налаштування (прямий чи реверсивний рух) показав, що характер їх зміни для обох варіантів налаштування агрегату схожий (рис. 4). При прямому русі трактора і робочій швидкості 12 км/год зі збільшенням ширини захвату від 4,2 м до 8,4 м (6- і 12-рядні МТА відповідно) керованість асиметричного посівного МТА погіршується в зоні робочих частот на 8,7%. При порівнянні АЧХ 6- і 8-рядного та 8- і 12-рядного МТА маємо погіршення керованості на 3,5% і 5,3% відповідно, тоді як при реверсивному налаштуванні трактора лише 2,1%; 0,6% і 1,4%. В зоні робочих частот саме при прямому русі агрегату маємо кращі показники керованості (84%, 88% і 91% для 12-ти, 8-ми і 6-рядних сівалок) у порівнянні з реверсивною схемою налаштування МТА (62%, 62,7% і 63% відповідно).

Тому використання реверсивного налаштування трактора на сівбі й міжрядному обробітку просапних культур з міжряддям 70 см є недоцільним.

Цей висновок підтверджує і аналіз ФЧХ курсового кута трактору при відпрацюванні асиметричними посівними агрегатами вхідного керуючого впливу - кута повороту керованих коліс. Так, при русі як прямим, так і реверсивним ходом зі зміною ширини захвату і робочої швидкості їх значення змінюється мало. Але при цьому фазовий зсув (рис. 4) при реверсивному налаштуванні значно більший, ніж при прямому русі трактора. Так в зоні робочих частот він змінюється від 52с до 180с та від 1с до 5с відповідно. Це ще раз підкреслює недоцільність використання режиму реверсивного налаштування трактора при роботі з просапними сівалками.

Аналогічно поводить себе посівний МТА і на швидкості 8 км/год (2,22 м/с). Так порівняно з 12 км/год маємо погіршення відпрацювання керуючого впливу на 22,9% при прямому русі і на 19,8% - при реверсивному налаштуванні трактора. Як бачимо, зі збільшенням швидкості керованість асиметричного посівного МТА покращується.

Як було розглянуто вище, бажаним для орно-просапного трактора є сільськогосподарські знаряддя з рядністю не менше 12. Тому розглянемо як змінюються показники керованості при зміні робочої швидкості саме 12-рядного асиметричного посівного агрегату на базі орно-просапного трактора.

Аналіз отриманих залежностей показав (рис. 5), що як при прямому так і при реверсивному русі трактору зі збільшенням його швидкості керованість МТА покращувалась. Характер зміни залежностей при різних схемах відрізнявся різною інтенсивністю відпрацювання керованого впливу. Причому при прямому русі вона була більша, ніж при реверсивному. В нашому випадку це є бажаним і ще раз підтверджує недоцільність використання реверсивної схеми налаштування орно-просапного трактору при вирощуванні просапних культур. Фазовий зсув не залежно від швидкості руху для обох схем залишався постійним і при виході з робочих частот збільшувався, що є бажаним.

Аналіз впливу виносу точки візування на керованість асиметричного посівного агрегату на базі орно-просапного трактору показав (рис.6), що при прямому русі АЧХ наближається до бажаної, а при реверсивному маємо значне перерегулювання системи.

Але, як при прямому, так і при реверсивному русі зі зменшенням рядності сівалки, значення амплітуди зменшується. Враховуючи різний характер отриманих характеристик, можна зробити висновок, що зі збільшенням рядності асиметричного посівного агрегату при реверсивному налаштуванні орно-просапного трактору відпрацювання керованого сигналу покращуються, але таки лишається гіршою ніж при прямому русі такого агрегату. Тому при прямому налаштуванні асиметричного посівного агрегату на базі орно-просапного трактору використання візирів є недоцільним на відміну від реверсивного.

Збільшення рядності призводить до збільшення амплітуди відпрацювання збурюючого впливу у вигляді зміщення просапної сівалки на 0,35 м. Причому, в діапазоні швидкостей 6…12 км/год амплітуда курсового кута збільшується на 58% для 12-рядного, 65% - для 8-рядного і на 71% - для 6-рядного МТА при прямій та на 70%, 76% і 81% для реверсивної схеми агрегатування відповідно. Навіть у гіршому варіанті вплив швидкості руху і рядності є незначним: максимальне значення амплітуди відпрацювання збурюючого впливу не перевищує 0,01 при бажаному значенні 0.

Аналіз впливу асиметричного приєднання просапної сівалки в залежності від схеми налаштування енергетичного засобу при різних швидкостях його руху (V0) показав (рис. 8), що схема налаштування енергетичного засобу на прямий чи реверсивний рух майже не впливає на курсову стійкість асиметричного посівного агрегату, тому що інтенсивність амплітуди майже не змінюється як при швидкості 8 км/год так і при 12 км/год. Натомість, сама швидкість значно впливає на коливання амплітуди при збільшенні асиметрії. Але, враховуючи малі значення відхилення (максимальне значення 0,044 не перевищує 0,05 при бажаному значенні 0), можна зробити висновок про незначний вплив асиметричного агрегатування просапної сівалки на зміну курсового кута асиметричного посівного агрегату.

3. Методика експериментальних досліджень

В якості об'єкта досліджень було прийнято процес функціонування динамічної системи у складі орно-просапного трактора і просапної сівалки та культиватора. Технологічна частина посівного МТА включала 12-рядну сівалку під умовною маркою СПЧ-12, а при проведенні міжрядного обробітку - просапний культиватор КРН-8,4.

З урахуванням конструктивних особливостей досліджуваного просапного агрегату було розроблено комплект вимірювально-реєструючої апаратури, який дозволив фіксувати досліджувані параметри. У процесі експерименту проводився безперервний синхронний запис на плівку осцилографу значень курсового кута (за допомогою гіронапівкомпасу ГПК-52), та кута повороту керованих (передніх) коліс (застосовували реохордний датчик СП-3А).

Погодинні витрати палива визначали мірним бачком, обладнаним секундоміром, час проходження МТА залікової ділянки на заданих передачах фіксували секундоміром. Після кожного проходу агрегату проводили заміри відхилення траєкторії сліду крайньої посівної секції від прямої лінії (не менше 200 замірів з інтервалом 1 м).

При визначенні конструктивних параметрів трактор ХТЗ-120 був обладнаний штатними шинами 16,9R38.

Процес агрегатування сівалки включав встановлення додаткового корегуючого зчіпного пристрою та наступне приєднання сівалки СПЧ-12.

Під час досліджень в п'ятикратній повторності секундоміром фіксували час виконання двома механізаторами кожної з операцій переобладнання трактору та агрегатування сівалки.

Під час проведення лабораторно-польових досліджень аналізували три схеми посівного агрегату: асиметричне агрегатування зі зміщенням праворуч за ходом руху агрегату з маркером (праворуч); асиметричне агрегатування зі зміщенням праворуч за ходом руху агрегату без маркера; симетричне агрегатування без маркера.

Хід сошників було відрегульовано на глибину 7 см. Перший прохід було виконано по вішках. В подальшому кожен із досліджуваних агрегатів рухався на заліковій ділянці довжиною 250 м.

Під час проведення експлуатаційно-технологічних випробувань порівнювали два агрегати для сівби і міжрядного обробітку. Перший (базовий) включав універсально-просапний трактор МТЗ-82, другий - орно-просапний трактор ХТЗ-120 з колією 2100 мм та корегуючим брусом. Технологічна частина першого посівного агрегату була представлена сівалкою СУПН-8, а просапного - культиватором КРН-5,6, другого - СПЧ-12 і КРН-8,4 відповідно. За всіма агрегатами впродовж двох контрольних змін вели хронометражні спостереження.

4. Результати експериментальних досліджень агрегатів для сівби і міжрядного обробітку просапних культур на базі орно-просапного трактора ХТЗ-120

Після статистичної обробки експериментальних даних були визначені спектральні щільності кута повороту керованих коліс (б) та курсового кута (ц) для різних варіантів агрегатування сівалки СПЧ-12 з трактором ХТЗ-120. Як бачимо, коливання обох параметрів носять низькочастотний характер. Основний спектр дисперсій кута повороту керованих коліс (б) припадає на частоти 0...4 с-1 (0...0,64 Гц), а спектр дисперсій курсового кута (ц) знаходиться ще у вужчому діапазоні частот: 0…2,25 с-1 (0...0,36 Гц). Більш вузький діапазон коливань курсового кута агрегату обумовлюється проявом його інерційних властивостей. Порівняний аналіз дисперсій кутів б і ц за F- критерієм Фішера показує, що на статистичному рівні значущості 0,01 нуль-гіпотеза про рівність вказаних статистичних оцінок не відхиляється. Такий характер зміни дисперсій коливань оцінювальних параметрів вказує на індиферентність агрегату щодо схеми його налаштування.

Додатково про це свідчить і характер протікання взаємних кореляційних функцій, які відображають ступінь реагування трактора (кут ц) на керуючий вплив (кут б). З їх аналізу бачимо (рис. 14), що асиметричне приєднання технологічної частини не тільки без маркера, а навіть із ним, характеризується практично такою ж поведінкою взаємної кореляційної функції, як і у випадку виключно симетричної схеми МТА.

У порівнянні з кутами б і ц, дисперсії коливань прямолінійності траєкторії руху крайньої посівної секції МТА зосереджені у ще вужчому діапазоні частот: 0...0,4 м-1. При швидкості руху агрегату 2,4 м/с це становить 0...0,96 с-1 (0...0,15 Гц). При цьому слід зазначити, що нуль-гіпотеза про рівність дисперсій для асиметричного МТА з маркером та без нього навіть на статистичному рівні значущості 0,01 не відхиляється. Водночас, дисперсія коливань траєкторії сліду посівної секції виключно симетричного агрегату статистично більша за інші. Такий результат можна пояснити тим, що при повному симетричному агрегатуванні технологічної частини МТА тяговий опір діє в площині, яка проходить через повздовжню вісь симетрії трактора. На відміну від асиметричного агрегату, в цьому випадку практично відсутній той збурюючий фактор, який в деякій мірі здатний стабілізувати характер руху енергетичного засобу.

Якісні показники роботи просапного МТА суттєво залежать від прямолінійності рядків оброблюваної культури. Надмірна викривленість останніх може взагалі зробити неможливим їх механізований обробіток із заданою якістю. Звідси випливає, що динаміка руху посівних МТА має бути такою, щоб забезпечити прийнятну непрямолінійність сходів. Розрахунками встановлено, що дисперсія (D) коливань рядка просапної культури згідно закону становить 12,50 см2. Частота зрізу (щзр.) нормованої спектральної щільності дорівнює при цьому 0,25 м-1. Звідси отримуємо комплексний частотно-дисперсійний показник прийнятної непрямолінійності рядків просапних культур:

Методика практичного застосування нового частотно-дисперсійного показника наступна. Вважаючи, що коливання траєкторій сходів просапних культур є стаціонарним і ергодичним процесом (що при нормальній культурі землеробства як правило відповідає дійсності), на полі вибирають один рядок, довжиною не менше 100 м. Паралельно його осі прокладають пряму базову лінію і з кроком 0,5 м заміряють відхилення від неї рослин просапної культури. Із отриманого масиву даних розраховують дійсні дисперсію (Dy) і частоту зрізу нормованої спектральної щільності (щзр.). Непрямолінійність рядків просапної культури вважають прийнятною, коли виконуються дві наступні умови: Dy ? 12,50 см2; щзр. ? 0,25 м-1.

Відповідно до розробленого критерію, непрямолінійність рядків просапної культури при роботі асиметричного посівного МТА можна вважати допустимою за дисперсією, але незадовільною за частотними показниками.

Експлуатаційно-технологічні показники просапних МТА на базі орно-просапного трактору визначали при сівбі та першому і другому міжрядних обробітках соняшнику. Тривалість сівби асиметричним МТА на полі площею 90 га становила 2 дні. А за десять годин роботи на другому міжрядному обробітку таким МТА оброблювали поле площею не менше 58 га. Під час міжрядного обробітку пошкодження культурних рослин не перевищувало 1%.

5. Техніко-економічна ефективність використання посівного агрегату на базі орно-просапного трактора

Аналіз отриманих даних показав, що використання асиметричного просапного агрегату на базі орно-просапного трактору ХТЗ-120 дозволяє зменшити витрати праці на переобладнання (встановлення бруса замість чотирьох проставок) у 22 рази, а питомі капіталовкладення - в 5 разів.

При експлуатації 12-рядного агрегату на базі орно-просапного трактору підвищити продуктивність на 30% і отримати за рахунок цього підвищення кількості продукції не менше 0,2 ц/га.

Зменшення витрат праці на підготовку агрегату до роботи на 60% значно підвищує гнучкість енергетичного засобу (час підготовки трактору при переході від однієї технологічної операції до іншої).

Використання асиметричних просапних МТА на базі орно-просапного трактора ХТЗ-120 на посіві та міжрядному обробітку просапних культур з міжряддям 70 см дозволить отримати за рік економію у розмірі 700,92 грн. на агрегат (з урахуванням сівби й двох міжрядних обробітків) тільки за рахунок зменшення трудомісткості переобладнання енергетичного засобу. З урахуванням зональної завантаженості просапного МТА на кожному гектарі оброблюваної площі отримуємо економію 5 грн./га.

Висновки

асиметричний посівний тракторний

В дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення і нове рішення наукової задачі підвищення ефективності використання орно-просапного трактора шляхом обґрунтування схеми та параметрів його агрегатування з просапними знаряддями. За результатами проведених досліджень можна зробити такі висновки:

1. Проблема агрегатування орно-просапного трактора з серійними просапними сівалками і культиваторами може бути вирішена шляхом їх поперечного зміщення відносно повздовжньої осі симетрії енергетичного засобу на величину, яка дорівнює половині міжряддя культури, що вирощується.

2. Зміщення сівалки відносно орно-просапного трактора у поперечному напрямку на половину міжряддя (0,35 м) мало впливає як на керованість, так і на стійкість руху асиметричного посівного МТА. При відпрацюванні корисного сигналу (кута повороту керованих коліс трактора) АЧХ і ФЧХ для симетричного і асиметричного агрегатів в робочому діапазоні частот (щ = 0…3 с-1) практично не відрізняються ні в якісному, ні в кількісному виразі. Амплітуда коливань курсового кута енергетичного засобу навіть при русі асиметричного МТА зі швидкістю 12 км/год не перевищує 0,02 рад.

3. Керованість асиметричного посівного МТА при русі орно-просапного трактора прямим ходом зі швидкістю 6…12 км/год краща, ніж при реверсивному його налаштуванні. Так, в робочому діапазоні частот коливань корисного сигналу (кута повороту керованих коліс трактора) коефіцієнт його підсилення в першому варіанті на 33…44% більший, ніж у другому. Запізнення реакції агрегату на керуючий вплив при цьому зменшується.

4. Ширина захвату асиметричного посівного агрегату впливає лише на коефіцієнт підсилення асиметричною динамічною системою коливань керуючого впливу. Так, зі збільшенням цього конструктивного параметру вдвічі (від 4,2 м до 8,4 м) значення АЧХ небажано зменшуються на 8…10% для агрегату при прямому ході трактора, і на 4…6% - при реверсивному. Точність відпрацювання корисного сигналу посівними агрегатами обох систем при цьому практично не змінюється.

5. Для забезпечення більшої точності та швидкості відпрацювання динамічною системою у вигляді асиметричного посівного МТА на основі орно-просапного трактора, налаштованого як прямим ходом, так і реверсивним ходом, інтенсивність впливу на органи його керування повинна бути якомога меншою, а швидкість руху агрегату - якомого більшою.

6. Характер зміни нормованих взаємних кореляційних функцій кутів повороту керованих коліс трактора (б) та його рами (курсовий кут (ц)) свідчить про індиферентність дослідного агрегату щодо схеми приєднання просапної сівалки. Як при симетричному агрегатуванні, так і при співпаданні напрямку її поперечного зміщення з виносом маркеру різниця між вказаними функціями в усьому діапазоні частот коливань вхідного (б) і вихідного (ц) параметрів є малою.

7. У порівнянні з відомими, розроблений новий показник оцінки криволінійності траєкторій рядків просапних культур є більш інформативним. При незначній трудомісткості визначення він дозволяє отримати дані як відносно енергії (дисперсії), так і частот зрізу коливального процесу. Згідно з розробленим показником криволінійність рядків просапних культур є агротехнічно допустимою, коли дисперсія коливань амплітуди їх траєкторій не перевищує 12,5 см2, а частота зрізу спектральної щільності не більша за 0,25 м-1.

8. При встановлених 70 см дійсна середня значина стикових міжрядь просапної культури (соняшнику) становила 73 см при асиметричному і 69 см - при симетричному агрегатуванні сівалки. Нуль-гіпотеза про відсутність суттєвої різниці між стандартами даного параметру (± 2,4 і ±2,8 см відповідно) не відхиляється на статистичному рівні значущості 0,01.

9. Експериментально встановлено, що ймовірність збереження агротехнологічного допуску на відхилення ширини захисної зони (3 см) під час міжрядного обробітку ґрунту посівів просапної культури асиметричним МТА становить не менше 77%. Можлива частота виходу за межі допуску дорівнює 0,029 м-1, тобто 1 викид на кожні 34 м робочого шляху. В кінцевому рахунку це забезпечило проведення вказаної технологічної операції з продуктивністю 5 га/год. і пошкодженням культурних рослин менше 1%.

10. Впровадження асиметричних агрегатів для посіву у міжрядного обробітку на основі орно-просапного трактора, налагодженого у відповідності до розроблених практичних рекомендацій, дозволяє на кожному гектарі вирощувальної культури зекономити не менше 5 грн.

Література

1. Чорна Т.С. Вплив схеми агрегатування просапного МТА на базі трактора ХТЗ-120 на траєкторні показники його роботи / Т.С. Чорна // Праці ТДАТА. - Вип. 35. - Мелітополь: ТДАТА. - 2006. - С. 133 - 138.

2. Чорна Т.С. Частотно-дисперсійний показник оцінки непрямолінійності рядків просапних культур / Т.С. Чорна, В.Т. Надикто, А.І. Панченко // Праці ТДАТА. - Вип. 7, т.1 - Мелітополь: ТДАТА. - 2007. - С. 240 - 243.

3. Чорна Т.С. Використання комп'ютерної техніки у навчальному процесі / Т.С.Чорна, В.Т. Надикто // Наука і методика. - К. - №11. - 2007. - С. 43-46.

4. Чорна Т.С. Зчіпний пристрій енергетичного засобу / Т.С. Чорна // Праці / Таврійський державний агротехнологічний університет. - Вип. 8, т.1 - Мелітополь: ТДАТУ, 2008. - С. 144 - 147.

5. Чорна Т.С. Математична модель асиметричного просапного агрегату / Т.С. Чорна // Праці / Таврійський державний агротехнологічний університет - Вип. 8, т.2 - Мелітополь: ТДАТУ, 2008. - С. 136 - 146.

6. Чорна Т.С. Використання частотно-дисперсійного показника оцінки непрямолінійності рядків просапних культур / Т.С. Чорна // Вісник Львівського національного аграрного університету: агроінженерні дослідження. - Львів: Львів. нац. аграр. ун-т, 2008.- №12(2). - С. 108 - 113.

7. Чорна Т.С. Підвищення ефективності використання просапного агрегату на базі орно-просапного трактору / Т.С. Чорна // Праці / Таврійський державний агротехнологічний університет. - Вип. 8, т.9. - Мелітополь: ТДАТУ. - 2008. - С. 125 - 128.

8. Чорна Т.С. Частотно-дисперсійний показник оцінки непрямолінійності рядків просапних культур / Т.С.Чорна, В.Т.Надикто // Праці / Таврійський державний агротехнологічний університет. - Вип. 9, т.2. - Мелітополь: ТДАТУ. - 2009. - С. 49 - 55.

Размещено на Allbest.ru