Использование трактора ХТЗ-17221 на пахотных работах в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия
Особенности использования трактора ХТЗ-17221 на энергоемких процессах. Работа с плугами для отвальной вспашки в различных изменяющихся условиях функционирования. Составление машинно-тракторных агрегатов, адаптивных к почвенно-климатическим условиям.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 21.06.2018 |
Размер файла | 199,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Использование трактора ХТЗ-17221 на пахотных работах в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия
Мардарьев С.Н., Шаронова Т.В.
Чувашская государственная сельскохозяйственная академия
Аннотация
В XXI веке отвальная вспашка почвы по-прежнему остается самым энергоемким и трудоемким процессом в земледелии. На обработку почвы с помощью плуга для отвальной вспашки расходуется до 30% топлива от общего расхода из всего комплекса работ по выращиванию и уборке сельскохозяйственных культур.
На вспашке обычно используются самые мощные трактора, имеющиеся в хозяйстве. В этой статье речь идет о тракторе ХТЗ-17221 третьего тягового класса, который наиболее распространен на всей территории России и ближнего зарубежья. С точки зрения использования данный трактор весьма интересен на энергоемких процессах, так как, обладая широкими возможностями, он способен работать с плугами для отвальной вспашки в различных изменяющихся условиях функционирования
Ключевые слова: ТВЕРДОСТЬ ПОЧВЫ, МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МТА, ПОТЕНЦИАЛЬНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, УДЕЛЬНЫЕ ЭНЕРГОЗАТРАТЫ
Трактор ХТЗ-17221 - высокопроизводительный сельскохозяйственный трактор, весьма компактный, маневренный и динамичный. Являясь развитием легендарного трактора Т-150К, он призван повторить успех своего предшественника. ХТЗ-17221 - весьма доступный и функциональный трактор с хорошей ремонтопригодностью, доступными запчастями и удобным сервисным обслуживанием. В механизированных полевых работах эффективно используется на вспашке, культивации, бороновании, дисковании, чизелевании, в посеве зерновых и овощных культур, а также на транспортных работах. Данный трактор оборудован полноприводной трансмиссией и механической шестнадцатиступенчатой коробкой передач с блокировкой гидротрансформатора. Ведущие мосты имеют блокировку дифференциалов. Число передач составляет: переднего хода - шестнадцать; заднего - восемь. Переключение передач на ХТХ-17221 - гидромеханическое, без разрыва потока мощности.
Существующая система обработки почвы не всегда учитывает свойства почвы и их изменчивость. Поэтому пахотные орудия необходимо максимально адаптировать к условиям функционирования, так как их неправильное использование приводит к снижению производительности, росту приведенных затрат и перерасходу топлива [1].
В связи с этим составление «правильных» машинно-тракторных агрегатов, максимально адаптивных к изменяющимся почвенно-климатическим условиям зоны, с правильным выбором оптимальных конструктивных параметров обусловливают большую значимость данной темы для АПК страны [2].
Машинно-тракторные агрегаты, скомплектованные на базе таких тракторов, наиболее полно способны к адаптации по режиму работы к условиям функционирования, так как скорость движения у них изменяется в широком диапазоне без разрыва потока мощности, но большинство тракторов имеют классическую компоновку трансмиссии, то есть ступенчатую. В этом случае оптимального режима работы агрегата можно достичь путем изменения скорости движения в узком диапазоне в пределах передачи [3].
Изменения оптимальных параметров работы пахотных агрегатов можно представить в виде графиков потенциально-эксплуатационных характеристик (ПЭХ), которые представляют собой кривые изменения теоретической производительности W и удельного расхода топлива q в зависимости от отдельных параметров и режимов их работы [4].
В общем случае теоретическая производительность (W, га/ч) определяется по формуле:
W = Cw Bк Vт, (1)
где: Сw - коэффициент размерности;
Bк - конструктивная ширина захвата агрегата, м;
Vт - скорость движения агрегата без учета буксования движителей трактора (теоретическая скорость), км/ч.
Конструктивная ширина захвата Bк определяется по формуле:
Bк = , (2)
где: Ркрн - номинальное тяговое усилие трактора, кН;
K - удельное сопротивление плуга, кН/м.
Теоретическую скорость Vт находят по формуле:
(3)
трактор вспашка адаптивный
где: Vрн - рабочая скорость движения агрегата при номинальном тяговом усилии, км/ч.;
Кб - коэффициент буксования движителей трактора.
Наибольших значений W можно ожидать при изменении эксплуатационных параметров трактора по их огибающим кривым. Тогда рабочую скорость Vрн можно выразить через номинальное тяговое усилие трактора Ркрн по огибающей кривой скорости полиномом второй степени:
Vрн = аv + вv Ркрн + сv, (4)
где аv, вv и сv - коэффициенты уравнения регрессии.
Коэффициент буксования Кб определяется через тяговое усилие трактора Ркрн по значениям буксования движителей трактора в виде уравнения регрессии:
Кб = аб + вб Ркрн + сб, (5)
где: аб, вб и сб - коэффициенты уравнения регрессии.
Подставляя (4) и (5) в (3), получаем:
, (6)
В результате проведенных нами экспериментальных исследований на разных типах почв получена обобщенная зависимость, описывающая изменение удельного сопротивления корпуса плуга ко в зависимости от продольной твердости почвы ТП:
ко = ако ТП2+ вко ТП + ско, (7)
где: ако, вко и ско - коэффициенты уравнения регрессии.
Связь между удельным сопротивлением корпуса плуга Kкп и вертикальной твердостью почвы ТВ устанавливается зависимостью между вертикальной твердостью ТВ и продольной твердостью ТП на разных типах почв [5]. По результатам опытов нами предлагается обобщенная зависимость вида:
ТП = аТп ТВ + вТп, (8)
где: аТ1 и вТ1 - коэффициенты уравнения регрессии.
Продольная твердость ТП зависит от глубины пахотного слоя h. Нами по результатам опытов установлена зависимость между ними на разных типах почв, которая описывается обобщенной кривой:
ТП = аТп h2 + вТп h + cТп, (9)
где: аТп, вТп и cТп - коэффициенты уравнения регрессии.
Задаваясь значением Ркрн, можно определить теоретическую скорость Vт и конструктивную ширину захвата Вк.
Удельный расход топлива на единицу теоретической производительности q равен:
q =, (10)
где G - часовой расход топлива при номинальной мощности двигателя трактора, кг/га.
По разработанной нами математической модели [6] и вышеуказанным зависимостям (1…10) для определения производительности W и удельного расхода топлива q можно строить графики функционирования пахотного агрегата в трехмерном пространстве в общем виде. Графики представляют ПЭХ и выражают взаимосвязь между твердостью почвы ТВ, шириной захвата Вк, скоростью движения Vт, теоретической производительностью W и удельным расходом топлива q при h= 0,22 м. Данные ПЭХ получены с помощью специально разработанной программы оптимизации параметров и режимов работы [7].
Потенциальная эксплуатационная характеристика пахотного агрегата на базе трактора ХТЗ -17221 представлена на рис. 1.
Из рис. 1 видно, что оптимальные значения теоретической производительности W в рассматриваемом диапазоне изменения вертикальной твердости ТВ при увеличении конструктивной ширины захвата Вк все время возрастают при любой скорости Vт, т.е. оптимума W по ширине Вк не имеется. Это связано с разным характером изменения тягово-сцепных свойств трактора на агрофоне «стерня».
Рис. 1. Потенциальная эксплуатационная характеристика пахотного агрегата с трактором ХТЗ-17221
Максимальная производительность W и минимальный расход топлива q данного агрегата при любых значениях ТВ достигаются при оптимальной скорости Vт= 9,46 км/ч. При этом оптимальный диапазон ширины Вк составляет от 1,87 до 5,49 м [8].
Для данной марки трактора промышленность выпускает следующие марки плугов: ПЛН-4-35, ПЛ-5-35, ПЛН-5-35, ПНИ-5-40, ППЛ-6-35 и ППИ-6-40. Параметры работы трактора с этими плугами приведены в таблице 1.
Таблица 1. Параметры работы трактора ХТЗ-17221 с существующими плугами
Марка плуга |
Конструктивная ширина захвата Вк, м |
Твердость ТВ, МПа |
Производительность W, га/ч |
Удельный расход топлива q, кг/га |
Теоретическая скорость движения Vт, км/ч |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
ПЛН-4-35 |
1,40 |
4 |
2,07 |
15,1 |
14,76 |
|
5 |
1,85 |
16,87 |
13,21 |
|||
6 |
1,65 |
18,89 |
11,79 |
|||
ПЛН-5-35 |
1,75 |
3 |
2,61 |
11,98 |
14,88 |
|
4 |
2,31 |
13,54 |
13,17 |
|||
5 |
2,02 |
15,44 |
11,55 |
|||
6 |
1,76 |
17,74 |
10,05 |
|||
ПЛ-5-40 ПНИ-5-40 |
min 1,75 |
3 |
2,61 |
11,98 |
14,88 |
|
4 |
2,31 |
13,54 |
13,17 |
|||
5 |
2,02 |
15,44 |
11,55 |
|||
6 |
1,76 |
17,74 |
10,05 |
|||
max 2,25 |
2 |
3,22 |
9,34 |
14,85 |
||
3 |
2,96 |
10,59 |
13,09 |
|||
4 |
2,54 |
12,89 |
11,29 |
|||
5 |
2,15 |
14,55 |
9,54 |
|||
ППЛ-6-35 |
2,10 |
2 |
3,22 |
9,69 |
15,34 |
|
3 |
2,86 |
10,93 |
13,59 |
|||
4 |
2,48 |
12,58 |
11,82 |
|||
5 |
2,12 |
14,7 |
10,11 |
|||
ППИ-6-40 |
min 1,40 |
4 |
2,07 |
15,1 |
14,76 |
|
5 |
1,85 |
16,87 |
13,21 |
|||
6 |
1,65 |
18,89 |
11,79 |
|||
max 2,40 |
2 |
3,46 |
9,03 |
14,4 |
||
3 |
3,03 |
10,31 |
12,61 |
|||
4 |
2,59 |
12,06 |
10,78 |
|||
Потенциальная эксплуатационная характеристика пахотного агрегата с трактором ХТЗ-17221 показывает, что по сравнению с другими тракторами 3,0 тягового класса [9] он имеет широкий диапазон изменения ширины захвата Вк. Ширина захвата Вк изменяется от 0,5 м до 3,8 м; этим значениям соответствует изменение твердости почвы от 6 МПа до 1 МПа.
Из таблицы 1 видно, что для трактора ХТЗ-17221 существующие плуги с шириной захвата Вк меньше 2,0 м пригодны для работы на тяжелых почвах, а плуги с изменяемой шириной захвата позволяют работать на всех типах почв.
Проведенные исследования показывают, что своевременный выбор оптимальной ширины захвата и скорости движения трактора ХТЗ-17221 в составе пахотного агрегата позволяет достичь эффективной работы МТА. ПЭХ позволяет определить диапазон изменения ширины захвата плуга, оптимальную ширину захвата и скорость движения в зависимости от различных почвенных условий. При использовании ПЭХ нет надобности в больших количествах расчетов, что дает экономию времени при планировании сельскохозяйственных работ, а также есть возможность наглядно представлять совместное влияние твердости почвы, скорости движения и ширины захвата на производительность и удельный расход топлива МТА с учетом принятых ограничений.
Список использованных источников
1. Михайлов А.Н., Максимов И.И., Мардарьев С.Н. К вопросу энергетической оценки механического воздействия на почву ротационных почвообрабатывающих орудий // В сборнике: Научно-образовательная среда как основа развития агропромышленного комплекса и социальной инфраструктуры села. Материалы международной научно-практической конференции (посвященной 85-летию ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА). - ФГБОУ ВО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия». - 2016. - С. 450-453.
2. Мишин П.В., Мардарьев С.Н., Хузин В.Х. Повышение эффективности использования пахотных агрегатов путем адаптации их параметров к условиям работы // В сборнике: Экология и сельскохозяйственная техника. Материалы 3-ей Научно-практической конференции. - Санкт-Петербург - Пушкин. - 2002. - С. 89-94.
3. Мардарьев С.Н. Повышение эффективности работы плугов для отвальной вспашки путем адаптации их параметров к изменяющимся условиям функционирования: дис. на соис. уч. степени канд. техн. наук / Чуваш. гос. сельск. хозяйст. академия. - Чебоксары. - 2002. - 154 с.
4. Степанов В.Г., Петров П.К., Капитонов Ф.В., Мардарьев С.Н. Энергосбережение механизированных технологических процессов растениеводства // В сборнике: Продовольственная безопасность и устойчивое развитие АПК. Материалы Международной научно-практической конференции. - Чебоксары. - 2015. - С. 636-641.
5. Мишин П.В. Повышение эффективности работы почвообрабатывающих агрегатов путем их адаптации к условиям функционирования. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. - Санкт-Петербург. - 2001.
6. Мардарьев С.Н., Михайлов А.Н., Петров П.К., Митягин Д.С., Юнкеров А.Н. Модель функционирования машинно-тракторного агрегата и программы для расчета его оценочных показателей // АгроЭкоИнфо. - 2017. - №2 (28). - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/2/st_224.doc.
7. Свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ 20016102006 Р.Ф. Оптимизация параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов / Мишин П.В., Хузин В.Х., Мардарьев С.Н. и др. - Опубл. 26.02.2001.
8. Петров П.К., Мардарьев С.Н. Оптимальные параметры и режимы работы энергоемких почвообрабатывающих агрегатов в условиях адаптивного земледелия // В сборнике: Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы. Cборник научных трудов международной научно-практической конференции, посвященной памяти доктора технических наук, профессора Ф.Х. Бурумкулова. Институт механики и энергетики. - Саранск. - 2016. - С. 355-360.
9. Мардарьев C.Н. Основные параметры работы пахотных агрегатов на базе тракторов Т-150 и Т-150 К в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия // В сб: Актуальные направления технологического, экономического и экологического развития сельского хозяйства. - Екатеринбург. - 2017. - С. 79-84.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Агротехнические требования к посадке картофеля. Подготовка колесного трактора к работе. Установка нормы высева клубней и удобрений. Комплектование пахотных агрегатов. Настройки плуга на заданную глубину вспашки. Поточный способ уборки клубней картофеля.
курсовая работа [524,8 K], добавлен 10.04.2015Условия и особенности использования машинно-тракторных агрегатов при возделывании сельскохозяйственных культур. Оптимальные сроки проведения полевых работ. Морфологические признаки и физические свойства семян. Зональные особенности полива, орошение.
контрольная работа [222,7 K], добавлен 18.09.2011Порядок расчетов по комплектованию пахотного и непахотного тракторных агрегатов. Выбор скоростного режима и марки плуга, нахождение действительного коэффициента использования тягового усилия трактора, определение его производительности и расхода топлива.
курсовая работа [176,3 K], добавлен 14.02.2012Характеристика трактора, параметры и технические данные. Сельскохозяйственные машины для использования с данным классом трактора. Техническое обслуживание тракторов. Расчет коэффициента использования тягового усилия, расчет годовой загрузки трактора.
контрольная работа [31,2 K], добавлен 17.11.2009Принципы адаптивно-ландшафтного землеустройства. Агроэкологическая оценка земель. Группировка земель в среде географических информационных систем. Разработка адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий СХП "Аткарское", их эффективность.
дипломная работа [179,6 K], добавлен 22.02.2013Агротехнический прием в технологии возделывания. Основные показатели качества лущения. Выбор трактора и сельскохозяйственной машины. Требования, предъявляемые при комплектовании машинно-тракторных агрегатов. Расчет состава машинно-тракторного агрегата.
курсовая работа [40,6 K], добавлен 24.12.2011Внедрение современных научных разработок для природно-хозяйственных комплексов различного уровня. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. Основные этапы освоения систем земледелия. Геоинформационная основа территории аграрно-промышленного комплекса.
реферат [460,0 K], добавлен 12.04.2016Структурная схема возделывания проса. Агротехнические требования и контроль качества работы. Технико-экономические показатели машинно-тракторных агрегатов. Подготовка поля. Построение графика машиноиспользования. Планирование технического обслуживания.
курсовая работа [819,4 K], добавлен 24.06.2013Выбор и обоснование технологии озеленительных работ. Обеспечение оптимального с технической (агротехнической) и экономической точек зрения сочетания трактора с рабочими машинами. Расчет количества и производительности машинно-тракторных агрегатов.
контрольная работа [25,1 K], добавлен 14.11.2012Исследование путей повышения производительности сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов. Выбор их оптимальных режимов. Конструкторская разработка, расчет и построение тяговых характеристик трактора МТЗ-82 с использованием энергетического модуля.
курсовая работа [144,4 K], добавлен 28.10.2010