автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности использования трактора "Беларусь-1221" на обработке почвы в условиях Северо-Запада РФ путем обоснования его рационального агрегатирования

На правах рукописи

Нисин Сергей Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА "БЕЛАРУСЬ-1221" НА ОБРАБОТКЕ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДА РФ ПУТЕМ ОБОСНОВАНИЯ ЕГО РАЦИОНАЛЬНОГО АГРЕГАТИРОВАНИЯ

Специальность 05 20 01 -'Технологии и средства механизации сельского хозяйства"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003 161480

Санкт-Петербург- 2007

003161480

Работа выполнена в Государственном научном учреждении ' СевероЗападный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных назтс'

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Клейн Вячеслав Федорович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Попов Александр Александрович, Санкт-Петербургский ГАУ

Ведущая организация - Санкт-Петербургский ГАУ

Защита состоится "12'' ноября 2007 г в 16 часов на заседании диссертационного совета К 006 054 01 при ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакаде-мии по адресу 196625, Санкт-Петербург, п/о Тярлево, Фильтровское шоссе, 3, ауд 201, факс (812) 466-56-66

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СЗНИИМЭСХ

Автореферат разослан' 12 " октября 2007 г

Ученый секретарь

кандидат технических наук Муравьев Алексей Евгеньевич,

Псковский государственный политехнический институт

диссертационного совета

ЧерейНН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акчл альность темы. В связи с требованиями ресурсосбережения необходимо пересмотреть некоторые положения в тракторостроении и тракто-роиспользовании, перейти от количественных изменений (наращивание мощностей) к качественным конструктивного и организационного характера Очевидно, что средняя мощность трактора в парке в период кризиса должна быть меньше средней мощности трактора в парке в период устойчивого экономического развития, при этом следует добиваться максимально возможной степени использования энергетических возможностей тракторов (мощности двигателя)

В решении этой задачи возможно два направления повышение загрузки двигателя на отдельных операциях или увеличение доли работ с высокой степенью загрузки двигателя Для обеспечения первого необходимо выбрать наиболее рациональную конструкцию и ширину захвата орудия (с учетом допустимого уровня буксования движителей), решить вопрос о рациональной эксплуатационной массе трактора (с учетом допустимого давления движителей на почву) и рациональной рабочей скорости (с учетом агротехнических ограничений) для достижения минимального расхода топлива при соблюдении экологических требований, что делает исследования в данном направлении актуальными Реализация второго направления приведет к некоторому снижению универсальности трактора Наилучшие результаты может дать совмещение указанных направлений в обоснованном соотношении

В сельском хозяйстве России традиционно высок спрос на колесные тракторы средней мощности (тяговых классов 1 4 и 2 с мощностью двигателя 50-100 кВт) производства Минского тракторного завода и использование этих тракторов на энергоемких операциях по обработке почвы, особенно в настоящее время в связи с уменьшением посевных площадей, разукрупнением хозяйств

Работа выполнена по программе 8Р, задание 02 03 01, работа 3 2/1 (17) Цель исследовании. Повышение эффективности использования трактора "Беларусь-1221" на операциях обработки почвы путем обоснования рациональных параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов на его базе

Объект исследования. Основные параметры и режимы работы почвообрабатывающих агрегатов на базе колесного трактора "Беларусь-1221'

Научная новизна. Предложена информационная модель повышения эффективности использования колесного трактора в составе почвообрабатывающего агрегата, учитывающая параметры трактора и агрегата, а также ограничения по качеству работы, воздействию на почву и загрузке трактора Разработана методика определения оптимальных и рациональных параметров почвообрабатывающих агрегатов по показателю удельного расхода топ-

лива Разработана система информационного и программного обеспечения для компьютерного расчета параметров почвообрабатывающих агрегатов

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Рассчитаны и обоснованы рациональные параметры почвообрабатывающих агрегатов на базе трактора 'Беларусь-1221" с учетом ограничений по воздействию движителей на почву для различных технологических операций Экспериментально исследованы почвообрабатывающие агрегаты с орудиями для обработки каменистых почв, сделаны предложения по эффективному применению трактора Результаты исследований использованы в ОАО ПЗ "Красногвардейский" Гатчинского района Ленинградской области, при обосновании параметров агрегатирования трактора "Беларусь-1221" с сельскохозяйственными машинами, применяемыми в агропромышленном комплексе Ленинградской области (в рамках Протокола о развитии сотрудничества между правительством Ленинградской области и ПО "Минский тракторный завод")

Также результаты исследований использованы при обосновании параметров экспериментального образца модульного чизельного плуга для засоренных камнями почв к тракторам классов 2 и 3

Апробация работы Материалы диссертации доложены на международной научно-технической конференции "Техника в продукции растениеводства в перспективе интеграции Польши в Европейский Союз" (Польша) в 2001 году и на научно-практической конференции преподавательского состава и аспирантов ЧГСХА (г Чебоксары) в 2003-2004 годах

Экспериментальный образец чизельного плуга прошел приемочные испытания на ФГУ "Северо-Западная государственная зональная машиноиспытательная станция" (Северо Западная МИС) с оформлением сертификата соответствия

Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть статей Структура и объем диссертации. Диссертационный материал изложен на 121 странице основного текста, в котором помещены 21 таблиц 29 рисунков Состоит из введения пяти глав, общих выводов и рекомендаций списка литературы из 85 наименований, из которых 2 на иностранном языке, и приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования " рассмотрено влияние природных условий на выбор параметров почвообрабатывающих агрегатов и эффективность их применения, проведен анализ конструкции и особенностей эксплуатации трактора "Беларусь-1221", приведена его краткая техническая характеристика

Работы по определению влияния условий работы на параметры и показатели работы тракторов и почвообрабатывающих агрегатов выполнены М Г Догановским Волковым Б Г. П У Бахтиным, С А Иофиновым. В И Вайнрубом. X Г Барамом, Ю К Киртбая. Б А Линтваревым. С Н Хробо-стовым и др На выбор параметров трактора, комплектование МТА и режимы его работы влияют вид производимых работ, размеры и конфигурация полей, физико-механические свойства почвы, погодные условия Для выполнения различных технологических операций на одном поле или одной операции в различных условиях требуются разные параметры агрегатов

Колесные тракторы "Беларусь-1221" обладают высокой маневренностью, возможностью двигаться по асфальтовым дорогам при переездах с поля на поле Также они имеют переменную колею колес и, благодаря мощной гидравлической системе, возможность быстрого перевода орудия из транспортного положения в рабочее и обратно Это позволяет эффективно использовать их для обработки почвы, особенно на полях небольшой площади Имеется возможность установки на заднюю ось трактора сдвоенных колес (проставка для сдваивания входит в комплект поставки)

Трактор "Беларусь-1221'' предназначен для выполнения работ с машинами и орудиями в тяговом классе 2 (номинальное тяговое усилие не должно превышать 27 кН) и может использоваться как на работах общего назначения, так и на возделывании пропашных культур С ним также могут агрега-тироваться машины и орудия из комплекта к тракторам класса 3, а в неблагоприятных условиях - к тракторам класса 1,4

Также в этой главе приведен краткий обзор почвообрабатывающих орудий, агрегатируемых с тракторами тяговых классов 2-3

На основе анализа состояния вопроса и в соответствии с поставленной целью были определены следующие основные задачи исследования

- предложить информационную модель повышения эффективности колесного трактора и почвообрабатывающих агрегатов на его базе, учитывающую параметры агрегата и условия работы,

- обосновать теоретические предпосылки повышения эффективности использования колесного трактора с учетом требований по снижению негативного воздействия движителей на почву,

- определить рациональные параметры и режимы работы почвообрабатывающих агрегатов на базе трактора "Беларусь-1221" для основных операций,

- экспериментально исследовать особенности работы и эффективность использования почвообрабатывающих агрегатов с трактором "Беларусь-1221",

- провести экономическою оценку применения рекомендземых агрегатов,

- дать предложения по эффективному применению трактора "Беларусь-1221'' на обработке почвы в условиях Северо-Запада России с учетом эколо-

гичсских требований и изменяющихся условий работы, с доступными в сельском хозяйстве РФ орудиями

Во второй главе Теоретические предпосылки повышения эффективности использования трактора в составе почвообрабатывающего агрегата " предложена информационная модель, учитывающая параметры трактора и условия работы, параметры агрегата, а также ограничения по качеству работы и воздействию на почву (рис 1)

Входными величинами являются условия работы агрегата, влияющие на тягово-сцепные свойства трактора и сопротивление рабочей машины, а также на технико-экономические показатели агрегата удельное сопротивление к и влажность со почвы, объединенные в общем показателе Уф и длина гона Ьг, определяющая размеры полей В качестве управляющих воздействий приняты сцепной вес трактора Осчф, ширина захвата почвообрабатывающего агрегата Вф и коэффициент сцепления движителей с почвой <р<щф Функционирование системы контролируется возмущающими воздействиями в виде ограничений по качеству работы //,, (агротехнически допустимая скорость, агротехнические сроки проведения работ, степень крошения почвы, гребнистость поверхности, устойчивость хода рабочих органов по глубине и тд) и экологическим требованиям Э (допустимое буксование ¿до» и допустимое давление движителей на почву

Удоп)

Выходными параметрами, определяющими эффективность использования трактора, являются степень использования мощности трактора (коэффициент загрузки двигателя) дчф и удельный расход топлива на гектар (2удф

Критерий оптимизации можно сформулировать следующим образом повышение коэффициента загрузки двигателя при снижении удельного расхода топлива и соблюдении экологических и агротехнических требований

£,(%)-Шах. при Ом(1) -Иши, Э и ПК. (1)

Давление ходовых систем даоп на суглинистую почву при проведении весенней предпосевной обработки при влажности 25-30 % (влажная почва) не должно превышать 0,075 МПа. 17-21 % (нормальной влажности) - 0.125 МПа и при влажности почвы 8-12 % (сухая почва) - 0,15 МПа Допустимое давление на стерне и супесчаной почве на 20 % больше (ГОСТ 26955-86)

Ссцф Вф <РсцФ

1 ' Л 1 г

Уф ауоФ ... ^

-► и -► С/х трактор Ъф -►

к 4 к

пк э

Рис 1 Информационная модель

Допустимая нагрузка (кН) на колесо (В А Русанов)

=1,334 Кд^иф-и) (0.724-8,3-^-0,0176—+ 4.1 Ю'3 Л?,;)Д2)

где К1 - коэффициент, зависящий от диаметра шины, Ь- ширина шины, мм, и - статический прогиб шины, мм, В- наружный диаметр шины, мм, Н„ -высота профиля шины, мм, §„ - относительная деформация шины

Допустимый эксплуатационный вес трактора определяется по методике, предложенной В А Щербаковым, тес учетом догрузки движителей от действия тягового усилия

Полезно используемую долю £„ номинальной мощности двигателя трактора при выполнении им определенной сельскохозяйственной операции в конкретных природно-производственных условиях принято характеризовать коэффициентом загрузки двигателя по мощности

Для каждой сельскохозяйственной операции объективно существует максимально возможный коэффициент загрузки двигателя трактора по мощности, меньший 1, называемый предельной степенью использования мощности трактора Е,м

Ввиду большого разнообразия сельхозопераций ИИ Трепенненков и В И Мининзон предложили рассматривать их группировки по основным видам работ, причем для группы с номером г обозначили предельную степень использования мощности трактора через (табл 1)

Таблица 1

Ориентировочные значения предельной степени использования мощности трактора на основных сельхозоперациях_

№ 1 Сельскохозяйственная операция ^ М1

1 Обработка почвы 0,95

2 Посев и посадка 0,90

3 Уход за посевами 0,90

4 Внесение удобрений 0,80

5 Уборка сельскохозяйственных культур 0,80

6 Транспортирование грузов 0,65

С учетом универсальности сельскохозяйственных тракторов степень использования их мощности в течение года определяется среднегодовым показателем, подсчитываемым по формуле

4 —> (3)

Ъмг 7

2Л

г

где к, - доля годовой занятости 'фактора (по времени), приходящаяся на групп}' сельхозопераций с номером /

Из формулы (3) видно, чго величина с,мг решающим образом зависит от структуры годовой занятости трактора, тем более что последняя существенно влияет и на уровни £,„ у тракторов, лучше приспособленных к выполнению операций в группе с номером /, значение ближе к В, т Структура

годовой занятости трактора определяется многими факторами, важнейшими среди которых являются природно-производственные условия, технология механизированных сельхозработ и состав МТП В табл 2 приведены расчетные данные В И Мининзона об усредненной структуре годовой занятости колесного трактора класса 2 при оптимальном составе перспективного МТП

Таблица 2

Усредненная структура годовой занятости (к,) колесного трактора класса 2

Сельскохозяйственная операция к,

1 Обработка почвы 0,25

2 Посев и посадка 0,05

3 Уход за посевами 0,05

4 Внесение удобрений 0,10

5 Уборка сельскохозяйственных культур 0,15

6 Транспортирование грузов 0,40

С учетом табл 2 по формуле 3 среднегодовая степень использования мощности колесного трактора класса 2 ¿>«=0,6

Как показывают испытания почвообрабатывающих орудий, проводимых Северо-Западной МИС, при работе трактора "Беларусь-1221" на вспашке коэффициент загрузки двигателя не превышает 0,94, средний же коэффициент на обработке почвы - 0,69

Главным резервом для частичного сближения значений ¿,„ с Е,т является совершенствование агрегатирования тракторов с сельхозмашинами, создание МТА, хорошо приспосабливающихся к разнообразным условиям использования В частности, положительные результаты может дать развитие комбинированных агрегатов, сельхозмашин с активными рабочими органами, изменяемой шириной захвата

Обоснованию оптимальных и рациональных параметров МТА посвящены известные работы С А Иофинова, Б А Линтварева, Л Е Агеева, В И Вайнруба, В В Кацыгина, Ю К Киртбая, М П Сергеева, А А Вилде, И П Ксеневича, В В Гуськова и др

Различные вопросы повышения эффективности работы почвообрабатывающих агрегатов рассмотрены в работах В Ф Клейна, П В Мишина, С И Тихонова, В А Творогова, А Е Муравьева, А В Сергеева, Б В Михайлова, А В Стрикунова, АН Степанова, НВ Щербакова, А И Михайлова, В В Гордеева, Е А Максимова, С В Иванова, М А Донченко, В А Щербакова и ДР

Для определения влияния параметров трактора и условий работы на производительность почвообрабатывающего агрегата воспользовались ме-

тодикой построения потенциальных эксплуатационных характеристик (ПЭХ). предложенных Вайнрубом В И. отражающих взаимосвязь тяговых возможностей трактора, тягового сопротивления орудия и параметров агрегата с производительностью

Формула чистой производительности имеет вид для вспашки для прочих работ

^ (4)

где Ркр(у- тяговое усилие при максимальной тяговой мощности в функции рабочей скорости, кН, коэффициент, учитывающий влияние почвенных условий на тяговые свойства тракторов, коэффициент использования тягового усилия в зависимости от скорости, уь, У^- коэффициент, учитывающий влияние увеличения скорости на удельное сопротивление орудия, д61- удельное сопротивление орудия с учетом влажности почвы, кН/м, /скудельное сопротивление плуга с учетом влажности почвы (Н/см2), ар - глубина вспашки, см

Зависимость РкрМ для значений Ркр и ур, взятых из потенциальных тяговых характеристик (типовых или расчетных), аппроксимировали полиномом второй степени, дающим наименьшую ошибку

^)^а0+а,ур+а2у2р (5)

Для трактора "Беларусь-1221" на стерне это выражение будет иметь

вид

Ркр(у) = 2^11+0,04^+0,06^

В случае изменения параметров трактора зависимость Р,,р(у) можно определить теоретически Тягово-сцепные качества трактора могут быть оценены безразмерной зависимостью буксования д от коэффициента использования сцепного веса (¡>кр

д=а<рк/(Ь-<ркр), (6)

где а, Ь- эмпирические коэффициенты

Коэффициент <ркр определяется из соотношения

фкр =Ркр' (7)

где О-,- эксплуатационный вес трактора, Оэ=- т^. кН. тэ- эксплуатационная масса трактора, т

Значения буксования и соответствующего ему тягового усилия определили по тяговой характеристике трактора, снятой на стерне Коэффициенты а и Ь в формуле (6) определили с помощью программы '^айвйка '

Максимальное значение тягового усилия для определенного значения эксплуатационной массы трактора определяется исходя из обеспечения допустимого буксования движителей ¿>ао„=14 %, выразив из (6) (ркр при дооп

<р>

= Ь8доп1{а+5от1)

Минимальное значение Тяговый кпд трактора

х_рта\ ~ ~ доп ■Ртах' ^ 5 фур

'Птя,,)(рчЛтр /(<Ркр, + /), где - ¡¡т,, - кпд трансмиссии трактора, ^=0,88-0.92

(8)

(9)

(10) (И)

Коэффициент сопротивления перекатыванию / на стерне - 0,1 на рыхлой почве - 0.18

Скорость движения агрегата (км/ч), соответствующая значениям Рт при максимальной тяговой мощности

V*, РЧп (12)

Вьфажения для определения коэффициентов Су и уь, у9« в зависимостях (3) приведены в табл 3

Таблица 3

& С, Уь Уг>

Для работ на стерне На вспаханном поле Вспашка Прочие работы Вспашка Дискование Культивация

0,8+0,035 к 1 0,902-0 0024 у„ 0,922-0,0029 V, 0,76+0,04ур 0,4+0,1^ 0,82+0 03ч,

Оптимальная ширина захвата для заданных почвенных условий

' (13)

где \>опт ц, - оптимальная скорость, соответствующая 1¥тах Удельный расход топлива на гектар

йуо=Оч!Шч, (14)

где Стч- часовой расход топлива при максимальной тяговой мощности, кг/ч Часовой расход можно определить по выражению

Оч=К 8в, (15)

где ge - удельный расход топлива, характеризующий экономичность работы двигателя ge =220 г/кВт ч

Расчет по данной методике проводится с помощью программы для ПК Взаимосвязь между шириной захвата рабочей скоростью и производительностью при работе в различных условиях можно представить в виде графиков (рис 2) Теоретически при известных д или к имеется одна точка максимально возможной производительности, которой соответствуют определенные значения ур и Вр

Математическая модель чистой производительности не учитывает влияние на производительность длины гона и конструктивных параметров агрегата Полученная из ПЭХ рабочая ширина захвата Вр будет оптимальной

лишь для бесконечной длины гона, однако исследования В И Вайнруба показывают. что при длине гона /,-. до 1000 м оптимальное соотношение ширины захвата и рабочей скорости одномашинных навесных агрегатов с тракторами малой и средней мощности мало зависит от Ьг и может быть принято по ПЭХ Для сравнения показателей работы различных агрегатов в одинаковых условиях необходимо определить их сменную производительность Сменная производительность почвообрабатывающего агрегата

Км = ОД уРВрг™ - (16)

Тсм=ТрТсм=(1-(Тпз+Ти)/Т,м)/(1 -г т„+ т„ер+ го6с) (17)

где Тр- время чистой ра-\У, га/ч боты, Тсм - время смены 7 22 -р-р-,................. ...... ч, 7„, - нормируемые за-

траты времени на подготовительно - заключительные операции, Тн -непроизводительные затраты времени, связанные с организацией производства, т„, т„ер, Товс - коэффициенты, учитывающие затраты времени смены соответственно на повороты, переезды и на обслуживание агрегата во время работы

Погектарный расход топлива определяется по известной формуле

а

, =в Т --

->см см см см

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2 8

Ширина захвата, м

Рис 2 Потенциальная эксплуатационная характеристика трактора "Беларусь-1221" на вспашке стерни зерновых

ОрТр+ОоТ0 + ОхТх

ж т

см см

(18)

где Осм Ор, С,, 00 - расход топлива соответственно за смен\'. часовой при рабочем ходе, при холостом ходе и при остановках, Тх - время на холостые переезды, Т0 -время, затрачиваемое на остановки

Принимали что часовой расход топлива при холостом ходе агрегата одинаков для поворотов и переездов, а расход топлива на остановках одинаков для различных видов работ

Для снижения трудоемкости и повышения точности расчеты по предложенным методикам и построение графиков производились с помощью программы MaihCAD 2000 и электронных таблиц Excel

В третьей главе Программа и методика экспериментальных исследований " изложены программа и методика экспериментальных исследований, описаны приборы и оборз'дование, используемые при исследованиях Объектами исследования являлись почвообрабатывающие агрегаты на базе колесного трактора "Беларусь-122 Г'

Планом предусматривалось выполнение следующих работ

- снятие регуляторной характеристики двигателя и тяговой характеристики трактора в типичных для его работы условиях,

- определение продольной устойчивости трактора с различными орудиями в транспортном положении и необходимой догрузки передних колес,

- сравнительные испытания "Беларусь-1221" в стандартной комплектации с различными рабочими орудиями на основных почвообрабатывающих операциях вспашка, безотвальная обработка почвы, предпосевная обработка почвы,

- сравнительные испытания пахотных азгрегатов на базе "Беларусь-1221" при изменении эксплуатационной массы трактора (балластирование)

Перед началом полевых испытаний почвообрабатывающих агрегатов сняли регуляторную характеристику двигателя Д-260 2 на тормозном стенде Северо-Западной МИС, затем - тяговую характеристику трактора на стерне с помощью динамометрической лаборатории для испытаний тракторов тяговых классов 1,4-2,0, оборудованную на шасси трактора МТЗ-82 Также определяли критерий управляемости (отношение нагрузки на управляемые колеса к массе трактора), который должен составлять не менее 0,2 Нагрузка на управляемые колеса определялась взвешиванием МТА с поднят ыми в транспортное положение орудиями Установлено, что для обеспечения управляемости трактора передний мост необходимо балластировать грузами массой 590 кг, которые входят в комплектацию трактора, при агрегатировании со всеми навесными орудиями Также в ходе испытаний было отмечено, что для улучшения тяговой динамики трактора желательно навешивание этих грузов на всех видах тяговых работ, но с учетом давления движителей на почву

Определение условий испытаний проводилось в соответствии с ГОСТ 20915-75

Энергетические показатели машин определяли в соответствии с ОСТ 10 2 2 "Испытания сельскохозяйственной техники Методы энергетической оценки" Мощность, погребляемзю машинно-тракторным агрегатом, при

выполнении технологических операций определяли по методу расхода топлива, т е по характеристике N=f(GT), полученной из данных контрольного торможения двигателя (по его регуляториой характеристике) Регуляторную характеристику определяли по ГОСТ 7057-81 и ГОСТ 18509-80 перед проведением испытаний с установленным устройством для измерения расхода топлива Энергетические показатели определяли по результатам измерений на установившемся режиме работы при выполнении технологических операций

Определение показателей качества выполнения технологического процесса плугов и глубокорыхлителей проводили по методам ОСТ 10 4 1 "Испытания сельскохозяйственной техники Машины и орудия для глубокой обработки почвы Методы оценки функциональных показателей", культиваторов для сплошной обработки почвы, чизельных культиваторов, агрегатов комбинированных почвообрабатывающих и других машин и орудий для предпосевной обработки почвы - по ОСТ 10 4 2 "Испытания сельскохозяйственной техники Машины и орудия для поверхностной и мелкой обработки почвы Методы оценки функциональных показателей", а также по ГОСТ 26244-88 "Обработка почвы предпосевная Требования к качеству и методы определения"

Эксплуатационно-технологические показатели определяли по методам ГОСТ 24057-88 "Техника сельскохозяйственная Методы эксплуатационно-технологической оценки машинных комплексов, специализированных и универсальных машин на этапе испытаний" При эксплуатационно-технологической оценке определяли производительность за час основного, сменного и эксплуатационного времени, удельный расход топлива

Все экспериментальные исследования проводились на базе СевероЗападной государственной зональной машиноиспытательной станции (Северо-Западной МИС)

Обработка материалов, полученных во время опытов, проводилась статистическими методами с использованием электронных таблиц Excel

В четвертой главе "Результаты исследований " приведены результаты, полученные в ходе теоретических и экспериментальных исследований

Теоретические исследования, выполненные по методике предложенной В А Щербаковым, показали, что для обеспечения qdon, в различных условиях допускаются следующие весовые параметры трактора (табл 4)

При повышенной влажности почвы (25-30 %), что особенно актуально для Северо-Запада в период весенних и осенних работ, давление движителей "Беларусь-122 Г' превышает допустимое на всех агрофонах и типах почвы Для обеспечения агротехнической проходимости трактора в таких условиях необходимо устанавливать на заднюю ось сдвоенные шины 16,9R38 или 18,4R38 (проставка для сдваивания задних колес входит в комплект поставки трактора)

Также с учетом необходимости установки передних балластных грузов при агрегатировании со всеми почвообрабатывающими орудиями, с целью снижения колееобразования и давления движителей при выполнении предпосевной обработки почвы на суглинке нормальной влажности (а также всех работ на влажной почве) рекомендуется установка на передний мост "Бела-русь-1221" увеличенных шин, например, 16,91130 (стандартная комплектация - шины 14,91124)

Таблица 4

Условия работы трактора

Вспаханное поле суглинок нормальной влажности (17-21 %) Вспаханное поле суглинок пониженной влажности (8-12 %) а супесчаная почва нормальной и пониженной влажности Стерня многолетних трав и зерновых суглинистая почва нормальной влажности Стерня многолетних трав и зерновых суглинок понюкенной влажности, супесчаная почва нормальной и пониженной влажности

Минимальная эксплуатационная масса 4825 кг без дополнительных грузов Балластировка переднего моста стандартными грузами 590 кг Балластировка переднего моста стандартными грузами 590 кг + заливка воды в шины=930 кг Допускается дополнительная балластировка заднего моста трактора на 700-900 кг

В табл 5 приведены результаты определения рациональных параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов на базе трактора "Бела-

русь-1221"

Таблица 5

Операция Ширина захвата,м Рабочая скорость, км/ч Производительность в час основного времени, га Удельный расход топлива, кг/га Коэффициент использования мощности двигателя

Вспашка стерни зерновых многолетних трав зяби 1,3-2,2 1,2-2,1 1,6-2,4 8 5-9,6 7,5-10,3 8,0-9,5 1,5-1,8 1,2-1,75 1,45-1,8 9,5-12,0 12,0-14,0 10,0-11,5 0,78-0,85 0,76-0,94 0,6-0,9

Чизелевание почвы на глубину до 45 см 1,8-2,1 7,5-8,0 1,4-1,55 11,0-12,8 0,9-0,95

Дискование стерни 6,0-8,2 6,2-8,8 5,3-6,5 3 5-5,0 0,75-0,82

Безотвальная обработка зяби стерни 4,0-5,5 3,5-5,0 8,0-9,2 8,5-9,5 3.4-4,0 3.5-4,2 3,9-4,3 4,2-5,0 0,68-0,72 0,91-0,93

Предпосевная обработка 5,5-8,5 8,5-9,4 4,6-7,2 2,1-3,5 0,53-0,67

Использование агрегатов с указанными параметрами позволит поднять средний коэффициент использования мощности двигателя на обработке почвы до 0,79, а среднегодовую степень использования мощности - до 0,68

В ходе экспериментальных исследований определялись энергетические и технико-эксплуатационные показатели почвообрабатывающих агрегатов пахотных, для безотвальной и предпосевной обработки почвы

Для исследований выбирались орудия прошедшие испытания на Северо-Западной МИС и имеющие защиту рабочих органов от камней, т к использование на Северо-Западе орудий общего назначения неэффективно из-за частых поломок Для всех агрегатов трактор балластировался передними грузами массой 590 кг. эксплуатационная масса трактора "Беларусь-1221" составляла 5525 кг Все испытания проводились на типичных для Северо-Запада легко- и среднесуглинистых почвах влажностью 13-27 %. твердостью 0,4-3,8 МПа при работе плутов. 0 3-2,3 МПа - на безотвальной обработке почвы, 0,2-0.5 МПа - на предпосевной обработке

Экспериментальные исследования пахотных агрегатов Пахотные агрегаты с навесными плугами ПРН-(4+1)-35, ПРН-(4+1)-35-1 (Россия) работали на перепашке зяби и вспашке стерни зерновых культур, с навесным ПКМ-(3+1+1)-35В (Беларусь) и полунавесным ПКГ-5-40В (Украина) - на зяби, вспашке стерни многолетних трав и стерни зерновых культур, с оборотными ПГПО-2,5-35 (Беларусь), Е-160 "Квернеланд" и IBIS 120 SZ 36-38 3+1 (Польша) на стерне зерновых, ЕМ-85 и ES-80-160-9 "Квернеланд" -многолетних травах

Результаты испытаний пахотных агрегатов показали, что в основном все плуги выполняют технологический процесс с достаточным по агротехническим требованиям качеством, однако на стерне зерновых у плуга Е-160 гребнистость поверхности пашни оказалась несколько выше требуемой (до 5 см) - 4,9-5,6 см, там же у плуга ПКГ-5-40В крошение почвы было минимально допустимым - 70 % При этом на стерне агрегат с ПКГ-5-40В показал наибольшую сменную производительность (1,28 га/ч) и минимальный удельный расход топлива (9,8 кг/га), поэтому этот плуг можно рекомендовать для зяблевой вспашки, когда показатель крошения почвы не столь важен

На вспашке пласта многолетних трав меньший расход топлива был у агрегатов с плугами ПКГ-5-40В - 12,2 кг/га и ЕМ-85 - 13,8 кг/ra, при этом буксование трактора в первом случае было значительно выше (15,2 и 8,0 % соответственно) Эти плуги можно рекомендовать для таких работ

На перепашке зяби лучше всех себя зарекомендовал плуг ПРН-(4+1)-35 расход топлива 10,2 кг/га, сменная производительность 1.07 га/ч, у плуга ПКГ-5-40В расход топлива 11,1 кг/га, сменная производительность 1.27 га/ч При этом затраты труда у первого составили 0,99 чел-ч/га, а у второго - 0,78 чел-ч/га

Таким образом, по трем видам пахотных работ лучшим оказался полунавесной плуг ПКГ-5-40В, который позволяет получить максимальную производительность, минимальный расход топлива и эффективную загрузку двигателя (коэффициент использования мощности 0 84-0 94) Однако при

работе с этим т\гом бмссование движителей трактора больше чем с др\ ги-ми - 10,5-15,2 % (с плугами ПРН-(4+1)-35 и ПРН-(4+1)-35-1 3 0-6 4 %) Дополнительное балластирование трактора заливкой воды в шины до массы 6485 кг позволяет полечить буксование 9-10 % повысить производительность на 8-10 % и снизить расход топлива на 7-8 % по сравнению с трактором массой 5525 кг

Экспериментапъные иссчедования агрегатов для безотвальной обработки почвы На безотвальной обработке зяби работали следующие агрегаты Смарагд 9/ЗООЦЕ (Германия), ТиМЕ-43005 (Финляндия-Россия), на обработке стерни многолетних трав КО8-3,0Б (Польша), Смарагд 9/300ИЕ и ТЦМЕ-43008 Также на обработке стерни многолетних трав испытывалась дисковая борона БДТ-7 (Россия)

Меньший расход топлива на безотвальной обработке зяби показал агрегат ТиМЕ-43008 - 4,1 кг/га, у агрегата Смарагд 9/ЗООЦЕ расход топлива оказался в 2 раза больше Наилучшие результаты на стерне многолетних трав показала борона БДТ-7 с расходом топлива 3,65 кг/га, у остальных агрегатов этот показатель больше на 27-40 %

Экспериментальные исследования комбинированных агрегатов Предпосевная обработка почвы по зяби проводилась комбинированными агрегатами с пассивными рабочими органами АПК-3,9 (Россия), АКШ-6 (Беларусь), "Комби 5,6В" (Польша-Россия) и фрезерными агрегатами Циркон 7/300 ("Лемкен") и РКЕ 300 (ЗАО "Колнаг")

При проведении предпосевной обработки почвы основным показателем является качество выполнения технологического процесса (гребнистость, крошение почвы и плотность почвы в слое 0-10 см) Все испытанные агрегаты показали хорошее качество работы По показателям удельного расхода топлива и сменной производительности лучшим стал навесной широкозахватный комбинированный агрегат АКШ-6 - соответственно 2,9 кг/га и 4,87 га/ч

Также на предпосевной обработке почвы после вспашки испытывался навесной широкозахватный культиватор с пассивными рабочими органами КШП-8А (Россия) По результатам испытаний были определены рациональные показатели агрегата "Беларусь-122 Г'+культиватор типа КШП-8А ширина захвата 8,0 м, рабочая скорость 8,8-9,0 км/ч, удельный расход топлива 2.0-2,1 кг/га, сменная 5.4-5,6 га/ч

Результаты теоретических исследований по теме диссертации были использованы при разработке модульного чизельного плуга к тракторам классов 2 и 3 (конструкции СЗНИИМЭСХ) Результаты испытаний экспериментального образца плуга ПКЧ-(4+1)-50 с трактором "Беларусь-1221" на безотвальной обработки зяби приведены в табл 6

Данные табл 6 показывают, что чизельный агрегат ' Белар>сь-1221'+ ПКЧ-(4+1)-50 может успешно применяться на безотвальной обработке зяби взамен перепашки, при этом глубина обработки составляет 30 см, что спо-

собствует разрушению >плотненного подпахотного слоя - "плужной подошвы" и, в конечном итоге повышению урожайности сельскохозяйственных культур

Таблица 6

Показатели Значение показателей

Количество корпусов, шт Ширина захвата, м Глубина обработки, см Рабочая скорость км'ч Твердость гочвы, МПа Влажность почвы,% Производительность в час основного времени, га Удельный расход топлива, кг/га Глубина борозд на поверхности поля, % от глубины обработки Глубина сплошного рыхления верхнего слоя почвы, см 4 2,0 30 7 7,6 0,2-1,3 18,9-25,0 1,52 12,67 16,9 (по ТЗ не более 50 %) 20,4 (по ТЗ не менее 20 см)

В пятой главе "Экономическая эффективность применения рациональных агрегатов" определена экономическая эффективность применения лучших агрегатов по результатам испытаний

Расчет экономической эффективности применения рациональных агрегатов. определенных по результатам экспериментальных исследований, проведен в соответствии с ГОСТ 23729-88 "Методы экономической оценки специализированных машин" Результаты оценки приведены в табл 7

Таблица 7

Годовой экономический эффект от применения рациональных агрегатов по результатам экспериментальных исследований

Вспашка плугом ПКГ-5-40В Безотвальная Безотвальная Предпо-

Стерня Многолетние Перепашка обработка обработка зяби севная

зерновых трав зяби стерни боро- агрегатом обработка

ной БДТ-7 ТиМЕ-43008 агрегатом

"Комби

5,6В"

по сравнению с

Е-160 ЕМ-85 ТиМЕ^ЗООБ Смарагд АКШ-6

150237 руб 304346 руб 93748 руб 9/300ЦЕ 51641 руб

271912 руб

ПКМ ПКМ ПКМ

25802 руб 32439 руб 25790 руб Смарагд АПК-3.9

9/300ЦЕ -45363 руб

ПРН ПРН 283366 руб

-3065 руб -19229 руб

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1 Показателем эффективности использования трактора молено считать среднегодовую степень использования мощности двигателя (коэффициент загру зки двигателя) Этот показатель зависит как от степени загрузки двигателя на отдельных операциях, так и стр\ктуры годовой занятости трактора

2 Предложенная методика определения оптимальных и рациональных параметров почвообрабатывающих агрегатов по показателю удельного расхода топлива с помощью потенциально-эксплуатационных характеристик (ПЭХ), объединяющих потенциальные тяговые и эксплуатационные характеристики тракторов, позволила рассчитать и обосновать рациональные параметры почвообрабатывающих агрегатов по показателю погектарного расхода топлива с учетом ограничений по воздействию движителей на почву для различных технологических операций (табл 5) Использование агрегатов с указанными параметрами позволит поднять средний коэффициент использования мощности двигателя на обработке почвы до 0,77, а среднегодовую степень использования мощности - до 0,68

3 Определены допустимые весовые параметры трактора "Беларусь-1221" для различных условий работы с учетом допустимого давления движителей на почву цдоп (табл 4) В период весенних и осенних работ давление движителей превышает допустимое на всех агрофонах и типах почвы Для обеспечения агротехнической проходимости трактора в таких условиях необходимо устанавливать на заднюю ось сдвоенные шины 16,91138 или 18,41138 (проставка для сдваивания задних колес входит в комплект поставки трактора) При выполнении предпосевной обработки почвы на суглинке нормальной влажности (а также всех работ на влажной почве) рекомендуется установка на передний мост "Беларусь-122 Г' увеличенных шин, например, 16.9Р.30 (стандартная комплектация ~ шины 14,91124)

4 Установлено, что для обеспечения управляемости трактора передний мост необходимо балластировать грузами массой 590 кг, которые входят в комплектацию трактора, при агрегатировании со всеми навесными орудиями Также в ходе испытаний было отмечено, что для улучшения тяговой динамики трактора желательно навешивание этих грузов на всех ввдах тяговых работ, но с учетом давления движителей на почву

5 В ходе полевых испытаний почвообрабатывающих агрегатов лучшим по трем видам пахотных работ оказался полу навесной плуг ПКГ-5-40В, который позволяет получить максимальную производительность, минимальный расход топлива и эффективную загрузку двигателя (коэффициент использования мощности 0 84-0.94) Наименьший расход топлива на безотвальной обработке зяби показал агрегат ТИМЕ-43008 - 4.1 кг/га Наилучшие результаты на стерне многолетних трав - у бороны БДТ-7 с расходом топлива 3,65 кг/га у остальных агрегатов этот показатель больше на 27-40 % На предпосевной обработке почвы по показателям удельного расхода топлива и сменной производительности лучшим стал навесной широкозахватный ком-

бинированный агрегат АКШ-6 - соответственно 2.9 юг/га и 4.87 га/ч Таким образом, рекомендз ется использовать на вспашке пол}'навесные плуги типа ПКГ-5-40В на безотвальной обработке стерни дисковые бороны типа БДТ-7. на безотвальной обработке зяби TUME-4300S, на предпосевной обработке почвы агрегат' Комби 5,6В" или АПК-З 9

5 Результаты теоретических исследований по теме диссертации были использованы при разработке модульного чизельного плуга к тракторам классов 2 и 3 (конструкции СЗНИИМЭСХ) Данные табл 6 показывают, что чизельный агрегат "Беларусъ-122Г1+ ПКЧ-(4+1)-50 может успешно применяться на безотвальной обработке зяби взамен перепашки, при этом глубина обработки составляет 30 см, что способствует разрушению уплотненного подпахотного слоя - "плужной подошвы" и, в конечном итоге, повышению урожайности сельскохозяйственных культур

6 Определена экономическая эффективность применения лучших агрегатов по результатам испытаний Применение таких агрегатов по сравнению с подобными может дать годовой экономический эффект до 304346 руб

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1 Нисин С М Проблемы механизации основной обработки почвы в аспекте подбора тракторов в России (на польском языке)/Вайнруб В И , Нисин С М. Щербаков В A //Mujdzynarodowa konferencja naukowo- techmczna " Technika w produkcji roshnnej w perspektywie mtegracji Polski z Unia Europejskq " Kielce. 7-8 marca 2001 r, str 44-51

2 Нисин С M Рациональное использование трактора МТЗ-1221 на пахоте /Клейн В Ф , Нисин С М , Максимов Е А, Щербаков В А //Труды Чувашской государственной сельскохозяйственной академии Том XVIII -Чебоксары ЧГСХА, 2003, с 382-385

3 Нисин С М Определение допустимых параметров трактора с целью снижения воздействия на почву движителей /Щербаков В А , Нисин С М, Максимов Е А //Там же Том XIX (ч 2) - Чебоксары ЧГСХА, 2004, с 124128

4 Нисин С М Некоторые результаты экспериментальных исследований почвообрабатывающих агрегатов на базе трактора МТЗ-1221 в условиях Северо-Запада /Нисин С М, Клейн В Ф , Щербаков В А , Тихонов С И //Экология и сельскохозяйственная техника Т 2 Экологические аспекты производства продукции растениеводства, мобильной энергетики и сельскохозяйственных машин Материалы 5-й международной науч -практич конференции - С-Пб СЗНИИМЭСХ, 2007, с 61-66

5 Нисин С М Обоснование конструкции модульного чизельного плуга /Волков А Е Нисин С М //Техника в сельском хозяйстве, 2007, №4, с 45-47

Ртп СЗНИИМЭСХ Заказ № ^¿Подписано к печати«*? ¿О 2007 г Объем 1 печ л Тираж 75 экз

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И

СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Природные условия Северо-Западного района РФ и их влияние на эффективность использования МТА.

1.2 Анализ конструкции и особенности эксплуатации трактора "Беларусь-1221".

1.2.1 Краткая техническая характеристика трактора.

1.2.2 Рабочее оборудование трактора, подбор сельскохозяйственных машин и агрегатирование.

1.3 Краткий обзор почвообрабатывающих орудий, агрегатируемых с тракторами тяговых классов 2-3.

1.3.1 Плуги для вспашки почв, засоренных камнями.

1.3.2 Машины для поверхностной и предпосевной безотвальной обработки почвы.

1.4 Цель и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА В СОСТАВЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО АГРЕГАТА.

2.1 Показатели эффективности использования трактора в составе агрегата.

2.2 Информационная модель повышения эффективности использования сельскохозяйственного трактора.

2.3 Определение оптимальных и рациональных параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов на базе трактора "Беларусь-1221".

2.4 Обоснование рациональных параметров чизельного плуга к трактору "Беларусь-1221".

2.5 Влияние длины гона на выбор рациональных параметров почвообрабатывающих агрегатов.

2.6 Выводы по главе.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ЗЛ Программа исследований и план эксперимента.

3.2 Методика экспериментальных исследований.

3.2.1 Методика определения условий испытаний.

3.2.2 Определение тяговых показателей трактора.

3.2.3 Определение энергетических показателей почвообрабатывающих машин.

3.2.4 Определение показателей качества выполнения технологического процесса.

3.2.5. Определение эксплуатационно-технологических показателей машинно-тракторных агрегатов.

3.2.6 Обработка опытных данных.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Результаты теоретических исследований.

4.2 Результаты экспериментальных исследований.

4.3 Реализация результатов теоретических исследований по обоснованию параметров чизельного плуга к трактору "Беларусь-1221".

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ.

Обработка почвы в сельском хозяйстве является одной из наиболее трудоемких операций. На обработку почвы приходится 30 - 40 % энергетических и 25 % трудовых затрат из всего комплекса работ при возделывании сельскохозяйственных культур, от 7,9 до 49 % общего расхода топлива. Плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур во многом зависят от качества обработки почвы. Урожайность при прочих равных условиях на 25 % зависит от качества обработки почвы, на 25 % от сорта возделываемой культуры и на 50 % от удобрений [38].

В Нечерноземной зоне РФ традиционная технология обработки почвы (лущение, вспашка, культивация, боронование, прикатывание) останется преобладающей в ближайшие 25 лет [38, 59].

Принцип развития механизации сельского хозяйства в современных условиях (ограничение природных и трудовых ресурсов) формулируется следующим образом: производство качественной сельскохозяйственной продукции в необходимых количествах при минимальных затратах труда, материалов и средств на единицу этой продукции. Экономия ресурсов - основной принцип при использовании сельскохозяйственной техники во всех промыш-ленно развитых странах [22].

В связи с требованиями ресурсосбережения необходимо пересмотреть некоторые положения в тракторостроении и трактороиспользовании, перейти от количественных изменений (наращивание мощностей) к качественным конструктивного и организационного характера. Очевидно, что средняя мощность трактора в парке в период кризиса должна быть меньше средней мощности трактора в парке в период устойчивого экономического развития, при этом следует добиваться максимально возможной степени использования энергетических возможностей тракторов (мощности двигателя) [41].

В решении этой задачи возможно два направления: повышение загрузки двигателя на отдельных операциях или увеличение доли работ с высокой степенью загрузки двигателя. Для обеспечения первого необходимо выбрать наиболее рациональную конструкцию и ширину захвата орудия (с учетом допустимого уровня буксования движителей), решить вопрос о рациональной эксплуатационной массе трактора (с учетом допустимого давления движителей на почву) и рациональной рабочей скорости (с учетом агротехнических ограничений) для достижения максимальной производительности и минимального расхода топлива при соблюдении экологических требований.

Реализация второго направления приведет к некоторому снижению универсальности трактора. Наилучшие результаты может дать совмещение указанных направлений в обоснованном соотношении.

В сельском хозяйстве России традиционно высок спрос на колесные тракторы средней мощности (тяговых классов 1,4 и 2 с мощностью двигателя 50-100 кВт) производства Минского тракторного завода и использование этих тракторов на энергоемких операциях по обработке почвы, особенно в настоящее время в связи с уменьшением посевных площадей, разукрупнением хозяйств. С 1995 года завод выпускает трактор "Беларусь-1221", который поставляется и в Россию.

Колесный универсально-пропашной трактор "Беларусь-1221" с двумя ведущими мостами предназначен для выполнения различных сельскохозяйственных работ с навесными, и прицепными машинами и орудиями, на транспорте, с погрузочно-разгрузочными средствами, уборочными комплексами и для привода стационарных сельскохозяйственных машин и оборудования [75]. Трактор обладает высокой маневренностью, возможностью двигаться по асфальтовым дорогам при переездах с поля на поле; переменную колею колес и, благодаря мощной гидравлической системе, возможность быстрого перевода орудия из транспортного положения в рабочее и обратно. Это позволяет эффективно использовать его для обработки почвы, особенно на полях небольшой площади. Имеется возможность установки на заднюю ось трактора сдвоенных колес (проставка для сдваивания входит в комплект поставки).

Трактор "Беларусь-1221" предназначен для выполнения работ с машинами и орудиями в тяговом классе 2 (номинальное тяговое усилие не должно превышать 27 кН) и может использоваться как на работах общего назначения, так и на возделывании пропашных культур. С ним также могут агрега-тироваться машины и орудия из комплекта к тракторам класса 3, а в неблагоприятных условиях - к тракторам класса 1,4.

Трактор прошел испытания на ФГУ "Северо-Западная государственная зональная машиноиспытательная станция" (Северо-Западная МИС, п. Кали-тино, Волосовский район, Ленинградская обл.), в ходе которых был определен набор машин и орудий, удовлетворительно агрегатирующихся с ним и основные параметры агрегатирования [60].

Данная работа, направленная на повышение эффективности использования трактора "Беларусь-1221" на обработке почвы в условиях Северо-Запада РФ, проведена в лаборатории 2.7 "Технологии и технические средства обработки почвы" СЗНИИМЭСХ по программе 8Р, задание 02.03.01, работа 3.2/1 (17) и на базе Северо-Западной МИС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Показателем эффективности использования трактора можно считать среднегодовую степень использования мощности двигателя (коэффициент загрузки двигателя). Этот показатель зависит как от степени загрузки двигателя на отдельных операциях, так и структуры годовой занятости трактора.

2. Предложенная методика определения оптимальных и рациональных параметров почвообрабатывающих агрегатов по показателю удельного расхода топлива с помощью потенциальных эксплуатационных характеристик (ПЭХ), объединяющих потенциальные тяговые и эксплуатационные характеристики тракторов, позволила рассчитать и обосновать рациональные параметры почвообрабатывающих агрегатов по показателю погектарного расхода топлива с учетом ограничений по воздействию движителей на почву для различных технологических операций (табл. 4.3). Использование агрегатов с указанными параметрами позволит поднять средний коэффициент использования мощности двигателя на обработке почвы до 0,79, а среднегодовую степень использования мощности - до 0,68.

3. Определены допустимые весовые параметры трактора "Беларусь-1221" для различных условий работы с учетом допустимого давления движителей на почву qdon (табл. 4.2). В период весенних и осенних работ давление движителей превышает допустимое на всех агрофонах и типах почвы. Для обеспечения агротехнической проходимости трактора в таких условиях необходимо устанавливать на заднюю ось сдвоенные шины 16,9R38 или 18,4R38 (проставка для сдваивания задних колес входит в комплект поставки трактора). При выполнении предпосевной обработки почвы на суглинке нормальной влажности (а также всех работ на влажной почве) рекомендуется установка на передний мост "Беларусь-1221" увеличенных шин, например, 16,9R30 (стандартная комплектация - шины 14.9R24).

4. Установлено, что для обеспечения управляемости трактора передний мост необходимо балластировать грузами массой 590 кг, которые входят в комплектацию трактора, при агрегатировании со всеми навесными орудиями.

В ходе испытаний было отмечено, что для улучшения -тяговой динамики трактора желательно навешивание этих грузов на всех видах тяговых работ, но с учетом давления движителей на почву.

5. В ходе полевых испытаний почвообрабатывающих агрегатов лучшим по трем видам пахотных работ является агрегат с полунавесным плугом ПКГ-5-40В, который позволяет получить максимальную производительность, минимальный расход топлива и эффективную загрузку двигателя (коэффициент использования мощности 0,84-0,94). Наименьший расход топлива на безотвальной обработке зяби показал агрегат с бороной ножевой TUME-4300S - 5,0 кг/га. Наилучшие результаты на стерне многолетних трав - у агрегата с бороной БДТ-7 с расходом топлива 3,65 кг/га, у остальных агрегатов этот показатель больше на 12-30 %. На предпосевной обработке почвы по показателям удельного расхода топлива и сменной производительности лучшим стал навесной широкозахватный комбинированный агрегат АКШ-6 -соответственно 2,9 кг/га и 3,34 га/ч. Таким образом, рекомендуется использовать на вспашке полунавесные плуги типа ПКГ-5-40В, на безотвальной обработке стерни дисковые бороны типа БДТ-7, на безотвальной обработке зяби бороны ножевые TUME-4300S, на предпосевной обработке почвы агрегат типа "Комби 5,6В" или АПК-3,9.

6. Результаты теоретических исследований по теме диссертации были использованы при разработке модульного чизельного плуга к тракторам классов 2 и 3 (конструкции СЗНИИМЭСХ). Данные табл. 4.9 показывают, что чизельный агрегат "Беларусь-1221"+ ПКЧ-(4+1)-50 может успешно применяться на безотвальной обработке зяби взамен перепашки, при этом глубина обработки составляет 30 см, что способствует разрушению уплотненного подпахотного слоя - "плужной подошвы" и, в конечном итоге, повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

7. Определена экономическая эффективность применения лучших агрегатов по результатам испытаний, применение которых может дать годовой экономический эффект до 304346 руб.

1. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы машинно-тракторных агрегатов. Л.: Колос, 1978. - 296 с.

2. Анискин В.И., Антышев Н.М., Ксеневич И.П., Шевцов В.Г. и др. Концепция развития сельскохозяйственных тракторов и тракторного парка России на период до 2010 года. М.: ВИМ, 2002.

3. Барам Х.Г. Научные основы технического нормирования механизированных полевых работ. М.: Колос, 1970.- 440 с.

4. Барский И.Б., Анилович В.Я., Кутьков Г.М. Динамика трактора.- М.: Машиностроение, 1973.

5. Бахтин П.У. Исследование физико-механических и технологических свойств основных типов почв СССР. М.: Колос, 1969.- 271 с.

6. Бойков В.П., Белковский В.Н. Шины для тракторов и сельскохозяйственных машин.- М.: Агропромиздат, 1988. 240 с.

7. Бондарев А.Г., Бахтин П.У. и др. Временные рекомендации по ограничению уровня воздействия движителей сельскохозяйственной техники на почву. М.: Агропромиздат, 1985.-16 с.

8. Бычков Н.И. Определение производительности перспективных МТА.// Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005.- №1.- с.11-14.

9. Вайнруб В.И., Догановский М.Г. Повышение эффективности использования энергонасыщенных тракторов в Нечерноземной зоне.- Л.: Колос, 1982.- 224 с.

10. Вайнруб В.И., Нисин С.М., Щербаков В.А. Проблемы механизации основной обработки почвы в аспекте подбора тракторов в России.//

11. Mi^dzynarodowa konferencja naukowo- techniczna " Technika w produkcji roslinnej w perspektywie integracji Polski z Unia Europejskq." Kielce, 7-8 marca 2001 г., str. 44-51.

12. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментальных исследований. -М.: Наука, 1973.-199 с.

13. Вилде А.А. О подборе ширины захвата и скорости работы почвообрабатывающих агрегатов. // Труды Латв НИИМЭСХ.- Рига: Звайгне.-1976.-вып. II (IX).-с. 3-13.

14. Волков Б.Г. и др. Снижение давления на почву и повышение проходимости сельхозмашин и тракторов в неблагоприятных погодных условиях (рекомендации). Л.: НИПТИМЭСХ НЗ РСФСР, 1989,- 68 с.

15. Волков Б.Г. и др. Технологические свойства полей Северо-Запада РСФСР. // Сб. науч. тр. НИПТИМЭСХ НЗ РСФСР.- 1972.-вып. 11.-е. 66-73.

16. Гаспаров А.С., Пейсахович Б.И., Кац В.Х. Технико-экономическое прогнозирование эффективности скоростного 1усеничного трактора класса 5 т. // Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов. -М.: Колос, 1973.- с. 24-45.

17. Гордеев В.В. Повышение качества работы плуга путем оптимизации его конструктивных параметров и режимов работы пахотного агрегата. Дисс. . канд. техн. наук. - С. - Пб. - Павловск, 2002 -138 с.

18. Горячкин В.П. Собрание сочинений. М.: Сельхозиздат, 1939, т. III, 164 с.

19. Гуськов В.В. Оптимальные параметры сельскохозяйственных тракторов,- М.: Машиностроение, 1966. -195 с.

20. Гуськов В.В., Велев Н.Н., Атаманов Ю.Е. Тракторы: Теория. М.: Машиностроение, 1988. - 376 с.

21. Донченко А.А. Влияние автоколебаний и релаксационных колебаний на эффективность применения упругих стоек при культивации почвы:

22. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Павловск, 200416 с.

23. Евтенко В.Г. Универсализация сельскохозяйственных тракторов и блочно-модульный метод создания мобильных агрегатов. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1989.-№10.- с. 15-19.

24. Евтенко В.Т., Складина Л.И., Юшин А.А. Исследование рациональных составов и режимов работы машинно-тракторных агрегатов с энергонасыщенными тракторами. // Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов. -М.: Колос, 1973.-е. 229-234.

25. Зангиев А.А. Оптимизация состава и режимов работы машинно-тракторных агрегатов по критериям ресурсосбережения: Дисс. . докт. техн. наук. М.: МИИСП, 1987.

26. Зангиев А.А., Лышко Г.П., Скороходов А.Н. Производственная эксплуатация МТП. М.: Колос, 1996. - 320 с.

27. Иванов С.В. Повышение эффективности работы плуга с изменяемыми параметрами путем оптимизации системы стабилизации его поперечной устойчивости: Автореф. дисс.канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Павловск, 2003- 19 с.

28. Иофинов С.А. Эксплуатация машинно-тракторного парка.- М.: Колос, 1974.-480 с.

29. Калинин А.Б. Современные культиваторы для почвосберегающих тех-нологий.//Сельскохозяйственные вести. 2003.- № 1.- с. 21-27.

30. Кацыгин В.В. Основы теории выбора оптимальных параметров мобильных машин и орудий. // Вопросы сельскохозяйственной механики.-Минск, 1964. -т. 13.-е. 5-147.

31. Кацыгин В.В., Кринко М.С., Мельников Е.С. и др. Рациональные параметры энергонасыщенных тракторов и машинно-тракторных агрегатов. -Минск, 1976.

32. Киртбая Ю.К. Основы теории использования машин, в сельском хозяйстве. -М.: Машгиз, 1957. 319 с.

33. Киртбая Ю.К. Резервы в использовании машинно-тракторного парка. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1982. - 256 с.

34. Клейн В.Ф., Нисин С.М., Щербаков В.А., Максимов Е.А. Рациональное использование трактора МТЗ-1221 на пахоте.//Труды Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. Том XVIII. Чебоксары: ЧГСХА, 2003. с. 382-385.

35. Клейн В.Ф., Сергеев A.B., Иванов C.B., Щербаков В.А., Максимов Е.А. К вопросу создания модульного чизельного плуга к тракторам классов 2 и 3. Там же. Том XIX (ч.2). Чебоксары: ЧГСХА, 2004, с. 70-73.

36. Клецкин М.И. и др. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1967, 723 с.

37. Кононов A.M., Ксеневич И.П. О воздействии ходовых систем тракторных агрегатов на почву. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1977,-№4.-с. 5-7.

38. Концепция развития почвообрабатывающих машин и агрегатов на период до 2005 года / Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации. М.: Библиоиздат, 1994. - 43 с.

39. Крутов В.П. Исследования по установлению предельно допустимого буксования колесного трактора МТЗ-52 на вспашке: Дисс. . канд. техн. наук. Волгоград, 1973. - 157 с.

40. Ксеневич И.П. Об оптимальной массе трактора. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1988.- № 12.- с. 5-8.

41. Ксеневич И.П. Современные проблемы прикладной механики наземных тягово-транспортных систем. // Приводная техника. 2002. - №№ 1,2, 3,4.

42. Ксеневич И.П., Ляско М.И., Мининзон В.И., Парфенов А.П. Рациональный типоразмерный ряд перспективных сельскохозяйственных тракторов. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1990.-№11,-с. 4-7.

43. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система почва -урожай. - Агропромиздат, 1985.- 304 с.

44. Либцис С.Е. Потенциальные возможности использования мощности энергонасыщенных колесных тракторов. //Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1986. № 9, - с. 8-16.

45. Линтварев Б.А. Научные основы повышения производительности земледельческих агрегатов. М.: БТИ ГОСНИТИ, 1962. - 606 с.

46. Лишний А.Г., Кривоносов В.В. К вопросу оптимального агрегатирования тракторов. // Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов. -М.: Колос, 1973,- с. 301-308.

47. Лурье А.Б., Любимов А.И. Широкозахватные почвообрабатывающие машины. Л.: Машиностроение, 1981. - 270 с.

48. Максимов Е.А. Повышение эффективности работы пахотного агрегата путем адаптации ширины захвата плуга к условиям работы. Дисс. . канд. техн. наук. - Санкт-Петербург - Павловск, 2002 - 140 с.

49. Медведев А.А. Оптимизация эксплуатационных показателей пахотных агрегатов на базе современных энергонасыщенных тракторов: Авто-реф. дисс. .канд. техн. наук. Саратов, 2005. - 25 с.

50. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: ВНИИЭСХ, 1998. - 200 с.

51. Мининзон В.И., Тюленев А.В. Исследование влияния критерия оптимизации на технико-экономические показатели перспективного паркасельскохозяйственных тракторов. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1979.- № 5.- с. 3-6.

52. Михайлов А.И. Повышение эффективности пахотного агрегата путем выбора параметров и режимов работы при ограничении буксования по экологическому фактору: Дисс.канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин, 2000. -145 с.

53. Михайлов Б.В. Повышение производительности и снижение энергоемкости вспашки путем изменения геометрии лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга: Автореф. дисс.канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин, 1996. -16 с.

54. Мишин П.В. Повышение эффективности работы почвообрабатывающих агрегатов путем их адаптации к условиям функционирования: Дисс. . докт. техн. наук. Санкт-Петербург - Пушкин, 2001. - 382 с.

55. Муравьев А.Е. Повышение эффективности работы культиватора-окучника путем оптимизации его параметров: Автореф. дисс.канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин, 1993. - 16 с.

56. Небавский В.А. Машинно-технологическое обеспечение ресурсосберегающих процессов нулевой обработки почвы: Автореф. дисс.докт. техн. наук. Краснодар, 2004. - 46 с.

57. Николаенко А.В., Хватов В.Н., Найденок В.В. Проблемы использования мощности тракторов. // Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 1990.-№ 3.- с. 40-41.

58. Обобщенный отчет результатов испытаний плугов для вспашки почв, засоренных камнями с 1989 по 2000 годы. // Северо-Западная государственная зональная машиноиспытательная станция.- Калитино: СевероЗападная МИС, 2001.

59. Панов А.И., Панов И.М. Современные тенденции развития техники для обработки почвы. Тракторы и сельскохозяйственные машины, №5, 1998,- с. 8-16.

60. Параметры агрегатирования трактора "Беларусь-1221" с сельскохозяйственными машинами, применяемыми в агропромышленном комплексе ленинградской области.- Калитино.: Северо-Западная МИС, 2006.- 28 с.

61. Пигулевский М.Х. Оценка воздействия на почву почвозацепочных конструкций тракторов на основе изучения структуры почвы и ее механических свойств. // Отчет по испытанию тракторов в Персиановке. Ленинград, 1929. - 193 с.

62. Покровский Г.И. К теории плуга. Почвоведение, №5-6,1935, с. 54-80.

63. Протокол № 10-32-07 приемочных испытаний плуга чизельного модульного ПКЧ- (4+1)-50. Калитино, Северо-Западная МИС, 2007.

64. Рекламные проспекты и каталоги фирмы «Kverneland Ltd», Норвегия.

65. Русанов В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. М.: ВИМ, 1998.- 368 с.

66. Саклаков В.Д., Сергеев М.П. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации.- М.: Колос, 1973.

67. Сергеев М.П., Гаршевич М.Г., Соколов В.Д. Оптимизация параметров мобильных агрегатов. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1970.- № 2. - с. 32.33.

68. Соловейчик А.Т., Пейсахович Б.И. Методика определения оптимальных параметров и режимов работы машинно-тракторных агрегатов. // Актуальные вопросы эксплуатации машинно-тракторного парка. М.: ГОСНИТИ, 1969.- с. 139-153.

69. Старцев С.В. Повышение эффективности использования пахотных агрегатов путем улучшения их эксплуатационно-технологических параметров: Автореф. дисс.докт. техн. наук. Саратов, 2004. -40 с.

70. Степанов А.Н. Повышение эффективности вспашки путем использования плугов с изменяемыми параметрами: Автореф. дисс.канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин, 1999. - 16 с.

71. Стрикунов А.В. Повышение эффективности работы культиватора-окучника путем оптимизации параметров упругой подвески комплекта рабочих органов: Дисс.канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин, 1998.-140 с.

72. Тихонов С.И. Повышение эффективности фрезерных гребнеобразова-телей путем рационализации параметров и режимов работы: Автореф. дисс.канд. техн. наук. Ленинград -Пушкин, 1990. - 17 с.

73. Творогов В.А. Повышение эффективности работы лемешного плуга для отвальной вспашки путем совершенствования его конструктивно-технологической схемы. Дисс. . канд. техн. наук. - Санкт-Петербург -Пушкин, 1995-178 с.

74. Трактор "Беларусь-1221, 1221.2, 1221-000001ОРЭ". Руководство по эксплуатации.- Минск, 2003.- 65 с.

75. Трактор "Беларусь-1221". Технические условия ТУ РБ 05786206.382-97 ПО "Минский тракторный завод". Дата введения 01.04.1997.

76. Трепененков И.И., Мининзон В.И. Об использовании мощности сельскохозяйственных тракторов. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1987.-№ 3.- с. 13-15.

77. Труфанов В.В. Глубокое чизелевание почвы. М.: Агропромиздат, 1989,140 с.

78. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Исследование сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных.- М.: Колос, 1994.- 170 с.

79. Целуйко А.С., Головашевич А.П. О рациональном агрегатировании тракторов Т-150 и Т-150К на пахоте. // Техника в сельском хозяйстве. -1978.-№4.

80. Чудаков Д.А. Основы теории сельскохозяйственных навесных агрегатов. М.: Машгиз, 1954.

81. Шевченко Н.В. Обоснование технико-эксплуатационных параметров перспективных сельскохозяйственных машинно-технологических агрегатов: Автореф. дисс.канд. техн. наук.-Зерноград, 2004. 19 с.

82. Щербаков В.А. Повышение эффективности обработки почвы путем оптимизации параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов: Дисс. . канд. техн. наук. Санкт-Петербург - Пушкин, 2005. -158 с.

83. Щербаков Н.В. Повышение эффективности работы плуга новой конструкции путем адаптации к различным условиям работы. Дисс. . канд. техн. наук. - С. - Петербург - Пушкин, 1999 - 145 с.

84. Eifler R. Technisch-technologische Probleme rationeller Energieanwendung en der Bodenbearbeitung. Agrartechnik 30 (1980) H.ll. S. 511-514.

85. Steinkampf H. Zur Enturicklung der Schlepperreifen. Landtechnik 4 (1981) S. 178-179.