Повышение эффективности использования пахотных агрегатов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Повышение эффективности использования пахотных агрегатов

Специальность: 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Горбань Дмитрий Геннадьевич

Саратов 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова».

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Старцев Сергей Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Дементьев Александр Иванович

кандидат технических наук, ст. науч. сотрудник Матюшин Пётр Алексеевич

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Техническое оснащение сельского хозяйства Российской Федерации во многом определяется внедрением высокопроизводительных и ресурсосберегающих машин, а также уровнем их использования при выполнении механизированных работ в соответствии с установленными агротехническими требованиями.

Современное состояние агропромышленного комплекса характеризуется существенным сокращением численного состава машинно-тракторного парка (МТП) и использованием техники, отработавшей свой амортизационный срок, при этом темпы обновления её продолжают отставать от необходимого пополнения в 6…10 раз (Ю.Ф. Лачуга «Новые подходы к обновлению МТП).

Мощность современных сельскохозяйственных тракторов с начала производства эталонного трактора возросла от 40 до 70 %, без перехода трактора в более высокий тяговый класс. Но темп увеличения энергетических качеств перспективных тракторов превосходит во много раз темп роста тягово-сцепных. Отсюда следует, что для достижения высоких эксплуатационных показателей пахотных агрегатов с новыми тракторами, необходимо искать пути улучшения их тягово-сцепных свойств.

Наряду с созданием перспективных тракторов высокой мощности, возникает необходимость комплектования их высокопроизводительной почвообрабатывающей техникой. К основным особенностям таких агрегатов можно отнести применение широкозахватных почвообрабатывающих орудий. Однако наращивание ширины захвата ведет к росту кинематической длины орудия и как следствие длины всего агрегата. Завышенные размеры агрегатов требуют разметки широких поворотных полос, в результате чего уменьшается время производительной работы.

Таким образом, научная проблема состоит в разработке новых, научно обоснованных принципов комплектования тракторов широкозахватными почвообрабатывающими орудиями с малой кинематической длиной, позволяющих улучшить тягово-сцепные свойства энергетического средства, полнее загружать перспективные тракторы, с целью увеличения производительности и снижения энергоемкости агрегатов. Решение которой представляет собой актуальную научно-техническую задачу, имеющую важное хозяйственное и экономическое значение.

Цель работы. Повышение эффективности использования пахотных агрегатов путём улучшения тягово-сцепных свойств тракторов, за счет оснащения их орудиями с малой кинематической длиной.

Объект исследований. Технологические процессы использования агрегатов скомплектованных из тракторов и новых почвообрабатывающих орудий с малой кинематической длиной и их сравнение с серийными пахотными агрегатами.

Предмет исследований. Закономерности влияния кинематической длины навесного плуга с эшелонированным размещением рабочих органов на несущем брусе рамы на тягово-сцепные свойства трактора.

Методика исследований. Теоретические исследования технологического процесса использования пахотных агрегатов выполнялись с применением положений, законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в полевых условиях на основе методик, изложенных в государственных и отраслевых стандартах, руководящих документах на испытания сельскохозяйственной техники, с использованием математической статистики и ЭВМ, а также по разработанным нами частным методикам, учитывающим почвенно-климатические условия испытаний.

Научная новизна. Усовершенствована классификация способов улучшения тягово-сцепных свойств тракторов. Теоретически обосновано влияние кинематических параметров почвообрабатывающего орудия на снижение затрат мощности на буксование трактора. Впервые получено уравнение, устанавливающее зависимость прижимающей силы от кинематической длины навесного плуга на движители трактора, увеличивающей тягово-сцепные свойства энергетического средства на пахоте.

Научные положения, выносимые на защиту:

- показатели влияния кинематической длины навесного плуга с последовательным эшелонированным расположением рабочих органов на несущем брусе рамы на тягово-сцепные свойства трактора;

- аналитическая зависимость прижимающей силы от кинематической длины навесного плуга;

- результаты экспериментальных исследований распределения составляющих баланса мощности трактора в агрегате с орудиями разной кинематической длины;

- результаты экспериментальных зависимостей эксплуатационных показателей пахотных агрегатов, оснащённых орудиями разной кинематической длины, с учётом изменений почвенно-климатических условий;

- результаты применения новых агрегатов с малой кинематической длиной на отвальной и безотвальной основной обработке почвы в сравнении с базовыми.

Практическая значимость. Результаты исследований позволяют решить важную задачу ресурсосбережения при отвальной и почвозащитной технологиях основной обработки почвы, комплектовать новые тракторы широкозахватными почвообрабатывающими орудиями с малой кинематической длиной и вести вспашку с минимальными потерями мощности на буксование без нарушения качественных показателей технологического процесса.

Отвальные плуги с малой кинематической длиной серии ПБК в составе пахотных агрегатов позволяют повысить производительность на 13…25 % и уменьшить погектарный расход топлива на 9,4 %. Плуги-рыхлители с малой кинематической длиной серии ПБ позволяют повысить производительность на 18…23 % и понизить погектарный расход топлива на 19 % в сравнении с существующими аналогами. Улучшенные эксплуатационные показатели достигнуты с соблюдением всех агротехнических требований при высоких качественных показателях основной обработки почвы.

Реализация результатов исследований. Новые пахотные агрегаты с малой кинематической длиной использованы на отвальной вспашке и безотвальном рыхлении почвы на полях СХПК «Золотая степь» Советского района Саратовской области. Теоретические исследования оценки уровня эффективности применения энергетического средства в сочетании с почвообрабатывающим орудием применены в учебном процессе по дисциплине «Эксплуатация МТП».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» и Самарской ГСХА в 2004-2007 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, из которых 4 без соавторов, а 3 - в изданиях, указанных в «Перечне ведущих журналов и изданий…» ВАК Минобразования и науки РФ. Общий объём публикаций составляет 2,68 печатных листов, из них лично соискателю принадлежит 1,39 печатных листов.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 5 разделов, общие выводы, список используемой литературы и приложения. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц, 66 рисунков и 5 приложений. Список литературы содержит 131 источник, в том числе 2 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» рассмотрен современный уровень системы машин, применяемой для основной обработки почвы. Проанализировано влияние тягово-энергетических параметров тракторов на эксплуатационные показатели пахотных агрегатов. В результате анализа было установлено, что наращивание мощности перспективных тракторов не влечёт за собой соответствующего увеличения их тягово-сцепных свойств.

С созданием перспективного парка тракторов возникает необходимость комплектования их широкозахватными почво-обрабатывающими орудиями. Но увеличение ширины пахотного орудия неизбежно приводит к увеличению его кинематической длины, что в свою очередь неблагоприятно сказывается на копировании поверхности поля и на качестве обработки почвы. Вместе с этим происходит увеличение габаритов пахотного агрегата, что приводит к увеличению ширины поворотных полос и уменьшению использования сменного времени.

Важнейшее условие обеспечения надёжных тягово-сцепных свойств пахотного агрегата - достаточное сцепление движителей трактора с почвой, определяемое величиной силы сцепления. Увеличить данную силу можно несколькими способами, подразделяемыми на три классификационных признака - конструктивные, конструктивно-эксплуатационные и эксплуатационные. Анализ усовершенствованной классификации улучшения тягово-сцепных свойств пахотного агрегата, содержащей полный комплекс мероприятий, позволяет сделать выбор рационального направления совершенствования современных тракторов в составе машинно-тракторных агрегатов, для достижения наивысших показателей их работы.

При наращивании ширины захвата без изменения длины орудия возможно уменьшение расстояния от точки прицепа до точки следа центра тяжести плуга, вследствие чего увеличивается давление на движители трактора, тем самым, увеличивая его сцепной вес. Таким образом, использование плугов с малой кинематической длиной позволяет повысить тягово-сцепные свойства пахотных агрегатов и существенным образом улучшить эксплуатационные параметры тракторов.

В основу анализа общих принципов использования пахотных агрегатов положены теория эксплуатации МТА, разработанная академиком Свирщевским Б.С., а также фундаметальные работы, выполненные в этой области Горячкиным В.П., Киртбая Ю.К., Иофиновым С.А., Линтваревым Виноградовым В.И., Любимовым А.И., Фортуной В.И., и другими учеными.

Проведён анализ работ, посвященных эффективности использования пахотных агрегатов, Синеокова Г.Н., Панова И.М., Зангиева А.А., Бойкова В.М., Старцева С.В., Сакуна В.А., Вайнруб В.И., Скороходова А.Н. и других ученых.

Исходя из анализа литературных источников, патентного поиска, и в соответствии с поставленной целью работы определены следующие задачи исследований:

1. Провести анализ системы машин для основной обработки почвы и совершенствовать классификацию способов улучшения тягово-сцепных свойств тракторов.

2. Теоретически обосновать снижение затрат мощности на буксование трактора оснащённого орудием с малой кинематической длиной.

3. Разработать частные методики экспериментальных исследований пахотных агрегатов с учётом изменений почвенно-климатических условий.

4. Провести сравнительные экспериментальные исследования пахотных агрегатов скомплектованных из тракторов и орудий с разной кинематической длиной.

5. Дать эксплуатационно-технологическую и экономическую оценки использованию скомплектованных пахотных агрегатов.

Во втором разделе «Теоретические исследования комплектования пахотных агрегатов орудиями с малой кинематической длиной» приведены теоретические исследования снижения затрат мощности на буксование в зависимости от кинематических параметров пахотных орудий.

Тяговая мощность N_кр будет равна номинальной мощности двигателя N_e за вычетом потерь мощности затрачиваемых соответственно на самопередвижение N_f, преодоление подъёма N_б, буксование N_д и потерь в трансмиссии N_м:

. (1)

пахотный агрегат эффективность

Потери мощности на буксование характеризуются движущей силой, теоретической скоростью и величиной буксования:

, (2)

где N_д - потери мощности на буксование, кВт;

P_дв - движущая сила, кН;

х_т - теоретическая скорость, км/ч;

д - буксование, %

Величину буксования д с достаточной точностью можно определить по эмпирической формуле:

, (3)

где с, d - эмпирические коэффициенты;

P_кр - усилие на крюке, кН;

G_сц - сцепной вес трактора, кН

Таким образом, для снижения буксования необходимо увеличить сцепной вес трактора. В результате увеличения сцепного веса трактора можно получить некоторое снижение коэффициента буксования, а вместе с этим и уменьшение потерь мощности на буксование.

Рисунок 1. Баланс мощности трактора.

Из рис. 1 видно, что часть мощности на буксование N_д преобразуется в полезную тяговую мощность N_кр, а другая часть (вследствие увеличения веса) будет затрачена на самопередвижение N_f.

Рассмотрим анализ сил действующих на пахотный агрегат в вертикальной плоскости x0y (рис. 2). Отобразим все активные (вес плуга, суммарная сила сопротивления почвы от всех рабочих органов) и реактивные (реакции опорных колёс, реакции в навеске трактора) силы. Методом построения силового многоугольника определим направление действия результирующей силы P_xy.

При уменьшении кинематической длины плуга происходит уменьшение угла г наклона прямой AB и высоты h₂ точки приложения реакции R_оп в треугольнике ABC, а в треугольнике BDE уменьшается высота h₁ точки приложения результирующей силы P_xy, угол в наклона линии действия которой увеличивается.

Рисунок 2. Схема к анализу влияния длины орудия на силы реакции в навеске трактора.

Рост угла в приводит к изменению направления действия результирующей силы. Вследствие этих изменений в силовом многоугольнике (рис. 2) возрастает величина h₃, характеризующая изменение вертикальной составляющей реакции R_в и увеличивается векторная длина реакции R_в. Реакция в верхней тяге навески трактора возникает вследствие действия догружающей силы P_д, которая раскладывается на горизонтальную и вертикальную составляющие. Причём вертикальная сила P_дy оказывает прижимающее воздействие на движители трактора тем самым, улучшая сцепление. Следовательно, прижимающая сила обратно пропорциональна кинематической длине навесного плуга.

Для обеспечения равновесия плуга в вертикальной плоскости сумма проекций действующих сил и моментов относительно точки A должна равняться нулю (рис. 3):

, (4)

, (5)

. (6)

Составим уравнение моментов всех действующих сил и реакций относительно точки А:

, (7)

где R_в - сила реакции в верхней тяге навески, кН;

h - высота присоединительного треугольника, м;

б - угол между верхней тягой и вертикалью, град.;

G - вес плуга, кН;

l_к - кинематическая длина плуга, м;

R_xy - суммарная сила сопротивления почвы, кН;

H - высота плуга относительно дна борозды, м;

R_оз - реакция заднего опорного колеса, кН.

Рисунок 3. Схема сил, действующих на плуг.

Известно, что суммарная сила сопротивления почвы равна:

, (8)

где k_пл - удельное сопротивление почвы, кН/м²;

a - глубина обработки почвы, м;

b - ширина захвата одного корпуса, м;

n - количество корпусов.

Из условий и R_оп=R_оз следует что:

, (9)

где f - коэффициент сопротивления перекатыванию;

µ_к - коэффициент трения качения.

С помощью алгебраических преобразований, учитывая формулы 8 и 9 получим выражение для определения силы реакции в верхней тяге навески трактора:

. (10)

Сила реакции в верхней тяге показывает, что на трактор воздействует догружающая сила P_д, как уже говорилось выше. Эта сила противоположна силе реакции в верхней тяге, но равна ей по величине (рис. 4).

Рисунок 4. Схема составляющих догружающей силы P_д.

Из рисунка видно, что вертикальная составляющая P_дy будет прижимать движители трактора к почве. Если учесть, что P_д=R_в, то:

. (11)

Тогда с учётом выражения 10 прижимающая сила будет равна:

. (12)

Анализ последнего выражения показывает, что уменьшение кинематической длины навесного плуга способствует увеличению прижимающей силы, действующей на движители трактора.

Для оценки эксплуатационных показателей, согласно изложенным аналитическим исследованиям выполним расчёты и проведём сравнительный анализ известных пахотных и перспективных орудий (разработанных учёными СГАУ д.т.н. Бойковым В.М. и Старцевым С.В.) по величине прижимающей силы, действующей на трактор. По расчётным данным построим сравнительные гистограммы для плугов в соответствии с тяговым классом тракторов и проведём их краткий анализ.

Из рис. 5, а видно, что прижимающая сила у плугов с малой кинематической длиной ПБ-3 и ПБС-2 значительно выше, чем у серийных лемешно-отвальных орудий ПН-3-35, ПН-3-40 и ПЛН-3-35.

На рис. 5, б прослеживается аналогичная тенденция. У плугов НПО-4, ПБ-5, ПБК-3/3М и ПБС-4 величина прижимающей силы существенно выше, чем у серийных пахотных орудий ПН-4-35, ПН-4-40 и ПЛН-4-35.

На рис. 5, в превосходство плугов с малой кинематической длиной по величине прижимающей силы несколько меньше, объясняется это увеличением веса конструкции перспективных плугов.



Рисунок 5. Гистограммы прижимающей силы для марок плугов, агрегатируемых с тракторами тягового класса: а) - 1,4; б) - 3; в) - 4.

По расчётным значениям прижимающей силы построили зависимость этой силы от кинематической длины плуга, имеющую прямолинейный характер (рис. 6).

Рисунок 6. Зависимость прижимающей силы от кинематической длины плугов: 1 - ПБ-3; 2 - ПБК-3М; 3 - ПБ-5; 4 - ПБС-4; 5 - ПБС-5; 6 - ПБС-6; 7 - НПО-5.

Нагружая трактор дополнительным весом за счёт орудия и, увеличивая площадь контакта движителей энергетического средства с почвой, прижимающая сила существенным образом увеличивает сцепной вес и силу сцепления. Следовательно, комплектование пахотных агрегатов навесными орудиями с малой кинематической длиной позволит улучшить тягово-сцепные свойства тракторов и снизить затраты мощности на буксование.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены программа, стандартная методика и разработанная методика проведения лабораторно-полевых исследований пахотных агрегатов, скомплектованных из применяемых и перспективных тракторов и новых почвообрабатывающих орудий. Объектом исследований являлись:

- в качестве энергетических средств тракторы тягового класса:

? 1,4 - МТЗ-82В;

? 3 - 4 - Т-150К, ВТ-150Л, ХТЗ-16131;

- в качестве орудий с малой кинематической длиной:

? плуги-рыхлители ПБ-3 для безотвальной обработки почвы;

? плуги для отвальной пахоты ПБК-3М, плуги-рыхлители ПБ-5 для безотвальной обработки почвы, плуги для комбинированной обработки почвы ПБС-4/6.

Лабораторно-полевые исследования новых агрегатов, проводились согласно рабочим программам-методикам проведения испытаний на Поволжской государственной машиноиспытательной станции, с учётом изменений физико-механических свойств почвы и агрономического фона от погодных условий. Новые пахотные агрегаты исследовались на полях в зонах Поволжской МИС с обыкновенным средне- и тяжелосуглинистым чернозёмом. Вспашка зяби проводилась по различным агрофонам: стерне ячменя, яровой и озимой пшеницы. Высота растительных и пожнивных остатков на обрабатываемых полях варьировала от 8,5 до 50,0 см. Масса стерни на одном квадратном метре в зависимости от фона составляла от 85 до 800 г. Рельеф полей был практически ровный, микрорельеф - средневыраженный.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований пахотных агрегатов с малой кинематической длиной» приведены данные, полученные при проведении лабораторно-полевых опытов.

Результаты исследований агрегатов для отвальной обработки почвы.

Условия исследований отвальных пахотных агрегатов с тракторами тягового класса 3 показали, что влажность почвы у всех слоев 0…30 см была выше допустимой требованиями агротехники (по АТТ - до 28 %) и составила от 32 до 36 %, а твёрдость почвы находилась в пределах нормы (до 4 МПа).

Оценка эффективности использования нового и серийного пахотных агрегатов для отвальной обработки почвы: Т-150К+ПБК-3М и Т-150К+ПЛН-5-35 проводилась на глубинах 24,7…26,6 см. Рабочая ширина захвата Т-150К+ПБК-3М имела величину 2,1…2,2 м, Т-150К+ПЛН-5-35 - 1,9 м.

Эксплуатационные показатели работы пахотных агрегатов с тракторами тягового класса 3 представлены зависимостями на рис. 7. Сравнивая пахотные агрегаты с известными лемешно-отвальными плугами ПЛН-5-35 и плугами с малой кинематической длиной ПБК-3М было снижено буксование на 14…29 %, увеличена производительность на 13…25 %, а удельные энергозатраты на вспашку при этом снижены на 14…18 % по отношению к агрегату с серийным орудием. При этом погектарный расход топлива у пахотного агрегата, оснащённого плугом с малой кинематической длиной, был снижен на 9,4 %.



Рисунок 7. Зависимость эксплуатационно-технологических показателей агрегатов с тракторами тягового класса 3 от скорости:

1 - Т-150К+ПЛН-5-35; 2 - Т-150К+ПБК-3М.

Эффективность работы агрегата Т-150К+ПБК-3М по сравнению с агрегатом Т-150К+ПЛН-5-35 можно проследить из баланса мощности построенного в зависимости от усилия на крюке (рис. 8).

Рисунок 8. Баланс мощности пахотных агрегатов в зависимости от усилия на крюке: ---- буксование; области изменений: N_кр - тяговой мощности; N_f - мощности, затрачиваемой на самопередвижение; N_д - мощности, затрачиваемой на буксование.

Агрегат с серийным орудием ПЛН-5-35 работал с усилием на крюке P_кр=20 кН и тяговой мощностью N_кр=40 кВт, при этом имел буксование д=8,1 %, а часть эффективной мощности затрачивалась на самопередвижение и буксование движителей трактора.

У агрегата с перспективным орудием ПБК-3М при такой же нагрузке на крюке величина буксования была ниже на 20,4 % (Дд), вследствие чего полезная составляющая баланса мощности N_кр увеличилась на 7 % (ДN_кр), а мощность, затрачиваемая на буксование существенно снизилась.

Результаты исследований агрегатов для безотвальной обработки почвы.

Условия исследований безотвальных пахотных агрегатов с тракторами тягового класса 3 показали, что твёрдость почвы у слоев 10…20 см и 20…30 см была выше допустимой требованиями агротехники (по АТТ - до 4 МПа) и составила от 4,9 до 5,7 МПа, а влажность почвы находилась в пределах нормы (до 28 %).

Эксплуатационные показатели работы почвозащитных агрегатов с тракторами тягового класса 3 представлены зависимостями на рис. 9.

Рисунок 9. Зависимость эксплуатационно-технологических показателей агрегатов с тракторами тягового класса 3 от скорости:

1 - Т-150К+ПЛН-5-35+ЛП-0,35; 2 - Т-150К+ПБ-5.

Сравнение эксплуатационных показателей работы пахотных агрегатов по характеру изменения величины буксования д, производительности W_ч и удельных затрат энергии H_э на единицу обработанной площади в зависимости от рабочей скорости х_р показало, что эксплуатационные показатели у нового агрегата выше чем у серийного. Так например на скорости движения 8,0 км/ч производительность пахотного агрегата оснащённого плугом с малой кинематической длиной Т-150К+ПБ-5 на 22 % больше, чем у серийного Т-150К+ПЛН-5-35+ЛП-0,35, величина буксования ниже на 11 %, что в свою очередь уменьшило энергетические затраты на 26 %.

Эффективность работы агрегата Т-150К+ПБ-5 по сравнению с агрегатом Т-150К+ПЛН-5-35+ЛП-0,35 можно проследить из баланса мощности построенного в зависимости от усилия на крюке (рис. 10).

Рис. 10. Баланс мощности пахотных агрегатов в зависимости от усилия на крюке: ---- буксование; области изменений: N_кр - тяговой мощности; N_f - мощности, затрачиваемой на самопередвижение; N_д - мощности, затрачиваемой на буксованию.

У пахотного агрегата с серийным орудием ПЛН-5-35 укомплектованного рыхлительными рабочими органами ЛП-0,35 (СибИМЭ) при усилии на крюке P_кр=25 кН и тяговой мощности N_кр=47,5 кВт буксование движителей трактора составило д=14 %, а часть эффективной мощности затрачивалась на буксование и самопередвижение движителей трактора.

У пахотного агрегата с перспективным орудием ПБ-5 при такой же нагрузке на крюке величина буксования была снижена на 18,6 % (Дд), вследствие чего мощность, затрачиваемая на буксование существенно снизилась, а мощность на тягу N_кр увеличилась на 14,6 % (ДN_кр).

Качественные показатели выполнения отвальной и безотвальной технологии обработки почвы пахотными агрегатами с тракторами тягового класса 3 представлены гистограммами на рис. 11.

Рис. 11. Качественные показатели работы агрегатов для основной обработки почвы с тракторами тягового класса 3:

I - отвальная вспашка, II - безотвальное рыхление;

а) - отклонение глубины от заданной; б) - отклонение ширины от заданной; в) - крошение почвы; г) - заделка и сохранность стерни.

В условиях повышенной влажности почвы новыми отвальными агрегатами достигнута 98 % величина заделки растительных и пожнивных остатков высотой до 50 см. У пахотного агрегата, оснащённого плугом с малой кинематической длиной ПБК-3М, среднеквадратичное отклонение глубины обработки от установленной ниже на 33,3 %, чем у агрегата с серийным орудием ПЛН-5-35.

По агротехническим показателям агрегаты для безотвальной обработки почвы, в сравнении с агрегатами оснащенными плугами с «сибирской» стойкой улучшили технологию по качеству крошения почвы на 20…25 %, по степени сохранности стерни агрегаты показали равноценные результаты. Показатель среднеквадратичного отклонения глубины обработки от установленной у пахотного агрегата Т-150К+ПБ-5 получен ниже на 27,3 %, чем у агрегата Т-150К+ПЛН-5-35+ЛП-0,35.

В пятом разделе «Экономическая эффективность и результаты внедрения новых пахотных агрегатов в производство» представлены результаты расчетов экономической эффективности применения новых пахотных агрегатов в сравнении с базовыми (таблица 1).

Таблица 1. Экономическая эффективность использования новых пахотных агрегатов

Показатели	Отвальные	Безотвальные
	Т-150К	Т-150К
	ПЛН-5-35	ПБК-3М	ПЛН-5-35 +ЛП-0,35	ПБ-5
Кинематическая длина агрегата, м	7,2	5,77	7,2	6,1
Производительность, га/ч	1,42	1,63	1,66	2,12
Расход топлива, кг/га	14,9	13,5	15,5	12,6
Затраты труда, чел.ч/га	0,71	0,61	0,6	0,47
Прямые эксплуатационные затраты на 1 га пахоты, руб	441,5	394,8	430,5	347,3
Годовая экономия, руб/га	---	46,7	---	83,2
Металлоёмкость процесса, кг/га	3,89	3,29	3,58	2,63
Энергоёмкость процесса, кВт·ч/га	85,5	74,5	73,1	57,3

Расчеты технологического эффекта показали эффективность использования рекомендуемых пахотных агрегатов по качеству выполняемой обработки почвы, в частности от устойчивости хода плуга по глубине.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Совокупность теоретических и экспериментальных исследований дала возможность получить научные и практические результаты, обобщенные в следующих выводах.

1. В результате анализа существующей системы машин для основной обработки почвы отечественного и зарубежного производства установлено, что мощность современных сельскохозяйственных тракторов с начала производства эталонного трактора, возросла на 40…60 % без перехода трактора в более высокий тяговый класс. Величина мощности и значение коэффициента использования сцепного веса свидетельствуют о наращивании мощности тракторов без соответствующего увеличения их тягово-сцепных свойств, даже по отношению к менее мощному трактору в пределах одного тягового класса. Закономерность изменения кинематической длины плугов с последовательным эшелонированным расположением рабочих органов на несущем брусе рамы, в функции ширины захвата определяется уравнением прямой с угловым коэффициентом 2,0.

В результате совершенствования классификации способов улучшения тягово-сцепных свойств тракторов предложено повысить тягово-сцепные качества тракторов по конструктивно-эксплуатационному признаку уменьшением кинематической длины полунавесных и навесных плугов на 0,35…1,1 м.

2. Теоретически обосновано снижение затрат мощности на буксование трактора за счёт изменения кинематических параметров пахотного агрегата. В результате аналитических исследований получены уравнения (10-12), позволяющие теоретически определять влияние кинематических характеристик почвообрабатывающих орудий на сцепной вес трактора, установлена обратно-пропорциональная зависимость прижимающей силы от кинематической длины плуга.

Расчётные значения затрат мощности на буксование пахотных агрегатов, скомплектованных из орудий с малой кинематической длиной (1,9…3,5 м) с последовательным эшелонированным расположением рабочих органов на несущем брусе рамы ниже на 20…23 %, чем у агрегатов с такой же компоновкой, но большей кинематической длиной (2,35…4,3 м).

3. Проведёнными на Поволжской машиноиспытательной станции сравнительными экспериментальными исследованиями пахотных агрегатов с укороченной на 15…20 % кинематической длиной и существующих подтверждена эффективность использования новых широкозахватных почвообрабатывающих орудий.

Баланс мощности тракторов, оснащённых плугами с укороченной кинематической длиной, построенный в тяговой зависимости, свидетельствует о снижении затрат мощности на буксование на 11…29 % и повышении тяговой мощности на 7…14,6 % в сравнении с пахотными агрегатами оснащёнными серийными плугами.

4. Эксплуатационная оценка, выполненная с учётом разработанных частных методик, новых пахотных агрегатов оснащённых орудиями ПБК в сравнении с серийными лемешно-отвальными плугами общего назначения выявила повышение производительности на 12,9 % при снижении погектарного расхода топлива на 9,4 %. Комплектование агрегатов плугами-рыхлителями ПБ в сравнении с серийными безотвальными орудиями позволяет повысить производительность на 21 % и снизить погектарный расход топлива на 18,7 %.

5. Технологическая оценка новых пахотных агрегатов показала улучшение технологии основной обработки почвы по показателям среднеквадратичного отклонения глубины обработки от установленной на 27,2…33,3 %, заделки в почву высокостебельных растительных остатков на 13,3 %, сохранности стерни на 5 % и качеству крошения почвы на 26,5 %.

6. Экономическая эффективность от снижения эксплуатационных затрат новыми агрегатами составляет 46,7 руб/га на отвальной вспашке и 83,2 руб/га на безотвальной обработке почвы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Горбань Д.Г. Оценка тягово-сцепных свойств агрегатов с энергонасыщенными тракторами тягового класса 3 / С.В. Старцев, Д.Г. Горбань // Материалы международной научно-практической конференции, посвящённой 100-летию со дня рождения профессора Алексея Фёдоровича Ульянова. Саратов 2005. с. 24-26 (0,29/0,1).

2. Горбань Д.Г. Оценка тягово-сцепных свойств тракторов тягового класса 3 ОАО «Волгоградский тракторный завод» / Д.Г. Горбань // Материалы конференции по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов за 2004 год. Саратов 2005. с. 240-241 (0,13).

3. Горбань Д.Г. Расчёт эксплуатационных показателей пахотных агрегатов на основе тяговой характеристики трактора / Д.Г. Горбань // Вавиловские чтения - 2005. Саратов 2005. с. 15-18 (0,19).

4. Горбань Д.Г. Использование сцепления тракторов семейства «Кировец» / С.В. Старцев, Д.Г. Горбань, Д.И. Лысенков // Вавиловские чтения - 2005. Саратов 2005. с. 86-88 (0,19/0,06).

5. Горбань Д.Г. Изменение энергетических и тягово-сцепных свойств гусеничных тракторов / Д.Г. Горбань // «Современные проблемы механизации сельскохозяйственного производства». Махачкала 2006. с. 19-21 (0,13).

6. Горбань Д.Г. Тягово-сцепные свойства пахотных агрегатов с перспективными тракторами / С.В. Старцев, Д.Г. Горбань // Вестник СГАУ №6. Саратов 2005. с. 33-35 (0,45/0,15).

7. Горбань Д.Г. Графоаналитический расчёт эксплуатационных показателей пахотных агрегатов / С.В. Старцев, Д.Г. Горбань, Д.И. Лысенков // Вестник СГАУ №1. Саратов 2006. с. 49-50 (0,4/0,15).

8. Горбань Д.Г. Соотношение эксплуатационных параметров и показателей пахотных агрегатов / С.В. Старцев, Д.Г. Горбань // Материалы международной научно-практической конференции, посвящённой 75-летию со дня рождения профессора Виктора Григорьевича Кобы. Саратов 2006. с. 130-132 (0,27/0,09).

9. Горбань Д.Г. Классификация способов улучшения тягово-сцепных свойств тракторов / С.В. Старцев, Д.Г. Горбань // Известия Самарской ГСХА, выпуск №3. Кинель 2006. с. 63-65 (0,25/0,1).

10. Горбань Д.Г. Способ улучшения тягово-сцепных свойств пахотного агрегата / Д.Г. Горбань Материалы международной научно-практической конференции, посвящённой 70-летию со дня рождения профессора Александра Григорьевича Рыбалко. Саратов 2006. с. 126-128 (0,06).

11. Горбань Д.Г. Влияние кинематических характеристик навесных плугов на тягово-сцепные свойства тракторов / Д.Г. Горбань // Вавиловские чтения - 2006. Саратов 2006. с. 33-36 (0,19).

12. Горбань Д.Г. Баланс мощности трактора с орудиями разной кинематической длины / В.М. Бойков, С.В. Старцев, Д.Г. Горбань, Д.И. Лысенков // Журнал «Тракторы и с/х машины» №1., 2007. с. 39 (0,13/0,04).

Размещено на Allbest.ru