Дослідження експлуатаційних показників гичкозбирального машинно-тракторного агрегату

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва НААН

Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

Дослідження експлуатаційних показників гичкозбирального машинно-тракторного агрегату

В.М. Булгаков, д.т.н., професор

В.В. Адамчук, д.т.н., професор

В.М. Кюрчев, д.т.н., професор

В.Т. Надикто, д.т.н., професор

Є.І. Ігнатьєв, к.т.н.,

м. Київ, м. Мелітополь, Запорізької обл., Україна

Анотація

Мета. Визначити вплив коливань у повздовжньо-вертикальній площині роторної гичкозбиральної машини, фронтально навішеної на колісний агрегатуючий трактор на її експлуатаційні показники, способом проведення польових експериментальних досліджень.

Методи. Під час виконання досліджень було використано методи проведення польових експериментальних досліджень із визначення експлуатаційних показників такої гичкозбиральної машини. Було розроблено програму та методику експериментальних досліджень, результати яких оброблялися статистичними методами на ПК із використанням основних методів регресійного і кореляційного аналізу.

Результати. Нами розроблено нову 3-рядну гичкозбиральну машину, що реалізує зазначені вище принципи роботи й успішно пройшла виробничі випробування. Гичкозбиральна машина агрегатується способом фронтального навішення на колісний просапний трактор тягового класу 1,4, що має передній вал відбору потужності. Нами проведено польові експериментальні дослідження з визначення експлуатаційних показників такої гичкозбиральної машини. Для цього було розроблено програму й методику експериментальних досліджень, результати яких оброблялися статистичними методами на ПК із використанням основних методів регресійного і кореляційного аналізу.

Висновки. Отримано експлуатаційні показники: продуктивність, за агрегатування з колісним трактором класу 1,4-2,15 га-зм^-1; питома витрата пального - 3,02 кг-га^-1; прямі експлуатаційні витрати - 441,18 грн-га^-1. Потужність на виконання процесу збирання гички буряку цукрового становить 14,48 кВт, тягова потужність не перевищує 3,6 кВт. Установлено, що потужність необхідна для зрізу гички становить 6-6,2 кВт, а для забезпечення транспортування й завантаження зрізаної гички в транспортний засіб - 3,5-4,8 кВт. Отримані результати досліджень експлуатаційних показників цієї 3-рядної гичкозбиральної машини, приблизно вдвічі менші порівняно із серійними зразками.

Ключові слова: буряк цукровий, гичка, збирання, зріз, агрегат, експлуатаційні показники.

Annotation

Bulgakov V., Adamchuk V., Kiurchev V., Nadykto V., Ihnatiev Ye. Research of operating indicators of top gatherer machine-tractor unit

Goal. To determine the influence of oscillations in the longitudinal-vertical plane of a rotary top gatherer mounted on the front of a wheeled aggregate tractor on its performance, by the method of conducting field experimental studies.

Methods. During the research, methods of field experimental research were used to determine the performance of such top gatherer. The program and methods of experimental research were developed, the results of which were processed by statistical methods on the PC using the basic methods of regression and correlation analysis.

Results. A new 3-row top gatherer was developed that implements the above principles of operation and had successfully passed production tests. The top gatherer is aggregated by the method of front mounting on a wheeled tractor of traction class 1.4, which has a front power take-off shaft. Field experimental studies were conducted to determine the performance of such top gatherers. For this purpose, the program and a technique of experimental researches which results were processed by statistical methods on the PC with the use of basic methods of regression and correlation analysis were developed.

Conclusions. The following operational indicators were obtained: productivity, for aggregation with a wheeled tractor class 1.4-2.15 ha-shift^-1; specific fuel consumption - 3.02 kg-ha^-1; direct operating costs - 441.18 UAH-ha^-1. Power for the process of harvesting sugar beet tops was 14.48 kW, traction power did not exceed 3.6 kW. It was established that the power required to cut the beam was 6-6.2 kW, and to ensure the transportation and loading of the cut haulm into the vehicle - 3.5-4.8 kW. The obtained results of researches of operational indicators of this 3-row top gatherer were about twice smaller in comparison with serial samples.

Key words: sugar beet, haulm, harvesting, slice, unit, performance indicators.

Відомо, що гичка буряку цукрового придатна для використання на корм тваринам як свіжою, так і у вигляді силосу, оскільки має задовільні поживні властивості. Перспективним напрямом використання гички буряку цукрового є її залучення для виробництва біогазу. Відходи такого виробництва - якісне органічне добриво - ефективна альтернатива органічним добривам тваринного походження, оскільки нині гостро відчувається їх брак, особливо на півдні України.

Сучасні гичкозбиральні машини здійснюють збирання гички в кілька етапів: суцільний безкопірний зріз основного масиву гички, її збір і подальше завантаження у транспортний засіб.

Попередніми дослідженнями доведено, що найперспективнішими для підвищення показників якості технологічного процесу і зниження енергоємності гичкозбиральної машини загалом є розробка та застосування роторного гичкорізального апарата з горизонтальною віссю обертання. Тому для вирішення питань ефективного використання такого гичкозбирального агрегату, у складі фронтально навішеної на колісний трактор гичкозбиральної машини потрібне проведення експериментальних досліджень енергетичних показників гичкозбиральних машин за різних режимів роботи.

Відповідно, розробка і вдосконалення конструкцій гичкозбиральних машин, які б забезпечували високі показники якості за низьких експлуатаційних витрат, є важливою і актуальною проблемою галузі буряківництва.

Аналітичним дослідженням експлуатаційних параметрів сільськогосподарських машин у складах різних машинно-тракторних агрегатів присвячено низку публікацій [1-8]. Водночас у більшості з них, а також у дослідженнях інших авторів, що стосуються конкретних машинно-тракторних агрегатів, питанням визначення параметрів потужності приділялося недостатньо уваги. Особливо це стосується фронтальних гичкозбиральних агрегатів. Тому, не дивлячись на велике поширення фронтально навішених гичкозбиральних модулів бурякозбиральних машин зарубіжного виробництва, а також деяких конструкцій вітчизняних фронтально навішених гичкозбиральних машин, це майже не зумовило експериментальних досліджень їх експлуатаційних характеристик. Однак частково завдання вивчення впливу конструктивних параметрів на вихідні експлуатаційні параметри намагалися вирішити інші вчені [9-12].

Мета досліджень - визначити вплив коливань у повздовжньо-вертикальній площині роторної гичкозбиральної машини, фронтально навішеної на колісний агрегатуючий трактор, на її експлуатаційні показники, способом проведення польових експериментальних досліджень.

Методи досліджень. Було використано методи польових експериментальних досліджень із визначення експлуатаційних показників такої гичкозбиральної машини. Для цього було розроблено програму й методику експериментальних досліджень, результати яких оброблялися статистичними методами на ПК із використанням основних методів регресійного й кореляційного аналізу.

У роботі наведено результати польових експериментальних досліджень із визначення експлуатаційних характеристик розробленої нами конструкції, фронтально навішеної на агрегатуючий трактор нової 3-рядної гичкозбиральної машини.

Для проведення експериментальних досліджень із визначення експлуатаційних характеристик гичкозбиральної машини було розроблено часткові методики, а також використовувалися загальні методики проведення польових випробувань сільськогосподарських машин.

Польові експериментальні дослідження гичкозбиральної машини було проведено при її агрегатуванні із просапним колісним трактором МТЗ-82.1, обладнаним переднім валом відбору потужності і переднім навісним механізмом. На основні робочі органи гичкозбиральної машини за існуючими методиками було наклеєно й відповідним чином відтаровано тензометричні датчики, які з'єднувалися з пересувною тензометричною станцією, що під час проведення експериментальних досліджень рухалася поруч із гичкозбиральним агрегатом (рис. 1).

Рис. 1. Гичкозбиральний агрегат під час проведення польових експериментальних досліджень

Сигнал тензодатчиків давав змогу фіксувати крутний момент і кутову швидкість на приводному валу роторного гичкозрізаючого апарата транспортуючого шнека й кидального механізму. Інші тензодатчики вимірювали тяговий опір машини й швидкість її руху по полю. Інші експлуатаційні характеристики фіксувалися згідно існуючих методик.

Енергетичні параметри гичкозбиральної машини за її дослідження в польових умовах проводили способом зняття показників тензометричних датчиків на різних режимах її роботи: для двох різних кутових швидкостей (ю₁ = 57 с ^-1 and w₂ = 39 с^-1) вала робочих органів для транспортування й завантаження гички, а також для випадку, коли їхня приводна зірочка була взагалі знята й, таким чином, робочі органи для транспортування й завантаження були відключені (w₃ = 0) і відбувалося лише зрізання гички.

Результати досліджень. Польові експериментальні досліди, які виконувалися в потрійній повторності для кожного режиму роботи гичкозбиральної машини, дали можливість одержати повні енергетичні параметри [10], наведені в табл. 1.

експлуатаційний виробничий роторний гичкозбиральний

Таблиця 1

Результати досліджень енергетичних параметрів дослідного зразка гичкозбиральної машини

*Ю₁, ю₂ і ю₃ - розрахункова кутова швидкість обертання вала, на якому встановлено робочі органи для транспортування й завантаження зрізаної гички. Виходячи із зазначеної вище методики, для одержання даних були визначені лінійні й поліноміальні (у вигляді поліномів другого ступеня) емпіричні залежності.

У результаті їхнього аналізу за параметром R² (коефіцієнт детермінації) було остаточно прийнято поліноміальні залежності, як ті, що більш точно описують характер даних, які досліджувалися, і відповідають фізичному змісту явищ. Графічно отримані залежності представлено на рис. 2-4.

Рис. 2. Залежність потужності на привід робочих органів гичкозбиральної машини від швидкості її поступального руху:

1 - ш₁ = 57 с^-1, 2 - ш₂ = 39 с^-1, 3 - ш₃ = 0

Рис. 3. Залежність тягової потужності гичкозбиральної машини від швидкості її руху: 1 - ш₁ = 57 с^-1, 2 - ш₂ = 39 с^-1, 3 - ш₃ = 0

Рис. 4. Залежність повної споживаної потужності NT гичкозбиральної машини від швидкості руху V і кутової швидкості обертання робочих органів для транспортування й завантаження гички щ

У результаті аналізу отриманих залежностей потужності від швидкості поступального руху гичкозбирального агрегату для різних значень кутової швидкості робочих органів для транспортування й завантаження гички, визначено, що потрібна потужність для виконання всього технологічного процесу збирання гички, у діапазоні робочих швидкостей становить 8-12,5 кВт. Вона збільшується з ростом швидкості поступального руху й досягає максимального значення близько 14,5 кВт за швидкості 2,2 м-e^-1.

Наступним етапом аналізу експериментальних даних була побудова математичної моделі (рівняння регресії) впливу змінних факторів на повну потужність N_T споживану гичкозбиральною машиною у вигляді:

(1)

де X₁ - швидкість поступального руху досліджуваного гичкозбирального агрегату, м-с^{- 1};

Х₂ - кутова швидкість обертання робочих органів для транспортування і завантаження гички, с^-1.

Залежність, що описує зміну споживаної потужності N_T, що необхідна для роботи гичкозбиральної машини, представлена на рис. 4, і записана у вигляді рівняння регресії:

Аналіз одержаних емпіричних залежностей енергетичних показників гичкозбиральної машини показав, що їх значення будуть мінімальними за поступальної швидкості руху 0,8 - 1,2 м-с^-1. Причому менші значення відповідають меншій кутовій швидкості приводного вала.

Енергетичні показники, отримані під час випробувань удосконаленої конструкції гичкозбиральної машини вказують, що її середні сукупні енерговитрати становлять у перерахунку на один рядок захвата N_BBn=3,1 кВт, N=1,4 кВт, що нижче, ніж у гичкозбиральних машин, які нині найширше використовують у господарствах (максимальна споживана потужність гичкозбиральної машини БМ-6Б становить приблизно 7,67 кВт на один рядок). Таким чином, запропонована вдосконалена конструкція 3-рядної гичкозбиральної машини має енергетичні витрати

Таблиця 2