автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности применения смесей удобрений и мелиорантов путемунификации кузовых агрегатов высокой проходимости на базе трактора Т-150К

РГБ 0/1

РОССИЙСКАЯ АКАДЕЖЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

- в онг ш

НАУЧНО-ИССЛЩВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО . ХОЗЯЙСТВА НЗ РФ ( НИПТИМЭСХ НЗ РФ )

На правах рукописи

Краснов Александр Николаевич

УДК 631.333.52.821

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СМЕСЕЙ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ ПУТЕМ УНИФИКАЦИИ КУЗОВНЫХ АГРЕГАТОВ ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИ НА БАЗЕ ТРАКТОРА Т-150 К

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

. АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-ПУШКИН 1996 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском и проектно-технологическом институте механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной ЗОНЫ РФ в 1992... 1995 ГГ.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Е А. Колташов

Официальные оппоненты- доктор технических наук,

профессор ЕС.Сечкин; кандидат технических наук, старший научный сотрудник С. А. Шестоперов

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологи-ческий институт химической мелиорации почв (ВНИПТИМ)

Защита диссертации состоится " 24 " октября 1996 г.

в "2._" часов на заседании диссертационного совета

К 020.59.01. по присуждению ученой степени кандидата тех нических наук в НИПГИМЭСХ НЗ РФ по адресу: -189625, Санкт-Петербург-ПУшкин,п/о Тярлево,Фильтровское шоссе,3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ниптимэсх КЗ РФ

Автореферат разослан " 6 " сентября ^995 г_

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат технических наук, ,

старший научный сотрудник 1 ,/. Н. Е Черей

1-т I "*ЧГ—<

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш.Низкое естественное плодородие почв Нечерноземной зоны приводит к резкому снижению продуктивности сель-хозпроизводства и в первую очередь в связи с уменьшением объемов сбалансированного применения удобрений и мелиорантов,а также увеличением их стоимости и удорожанием работ.Реальное обеспечение повышения плодородия почв сегодня требует новых технических решений путем создания адаптивных машин на базе высвобождаемых энергосредств и унифицированных технологических кузовов со сменными рабочими органами для применения смесей удобрений и мелиорантов. Эффективность работы таких машин определяется совершенством их движительных.грузонесущих, подающих и распределительных систем, так как значительную часть времени и пробега эти машины эксплуатируются в неблагоприятных условиях.Поэтому традиционные (колесные).обладающие большой массой, низкой проходимостью и степенью унификации, прицепные машины типа МВУ-5 (6,8), МУП-б (12) и другие, не способны своевременно и качественно выполнять транспортно-технологический процесс, снижают плодородие почв. Разработанные самоходные высокопроходимые машины на базе ЭСВМ-7 (модификации Т-150К) для внесения удобрений, тукосмесей и мелиорантов имеют оригинальную для каждого вида конструкцию типа ААП-5,АПМ-5,МХА-7,АВМ-8,АВП-10.Кроме того, требуют наличия энергоемких разнотипных погрузочных комплексов машин типа ПЗА-1,ЗМУ-8,АП-7,МТП-10 для загрузки их кузова.Научно обоснованно и рационально эти задачи могут быть решены путем унификации кузовных агрегатов (типа МВУ) со сменными штанговыми распределителями к энергосредству ЭСВМ-7, позволяющих создавать экологически безопасные самоходные кузовные (комбинированные) агрегаты для внесения смесей удобрений и мелиорантов, проектируя их блоч-но-модульным методом на единой элементной базе.Все это является актуальным вопросом и имеет большое научно-практическое значение как альтернатива сельхозавиации.

Работа выполнена в соответствии с Республиканской (Федеральной) Научно-технической программой 05.Р.01 на 1991-1995гг.

Цель работы - повысить эффективность -применения смесей удобрений и мелиорантов путем унификации кузовных агрегатов на базе машины АМП-5 ( типа МВУ-6) к высокопроходимому энергосредству ЭСВМ-7 ( модификация трактора Т-150К ).

Задачи исследования - изыскать рационально-унифицированную схему кузовного агрегата со сменным оборудованием (распределителями удобрений и мелиорантов), как универсального технологического модуля, провести экспериментально-теоретические исследования по обоснованию основных конструктивных и режимных парамет-

ров, разработать методику их расчета (выбора), разработать конструкторскую документацию для изготовления экспериментальных образцов рабочих органов технологического модуля, изготовить и смонтировать их на высокопроходимом энергосредстве типа ЭСВМ-7, провести лабораторно-полевые и хозяйственные испытания технологического модуля со сменными распределителями удобрений и мелиорантов, выполнить сравнительный технико-экономический анализ новой агрегатно-унифицированной схемы технологического модуля и существующего комплекса машин для применения смесей удобрений и мелиорантов, определить направления дальнейшего совершенствования кузовных машин в неблагоприятных условиях их функционирования.

Объект исследования - технологический модуль, состоящий из кузова ( трапеция типа МВУ ) с гидравлическим приводом и синхронизатором скорости,включающий сменные распределители в виде дискового и шнекового рабочего органа и другие устройства на базе энергосредства ЭСВМ-7,имеющего рамное управление (шарнир).

Научная новизна. Предложен универсальный технологический кузов к энергосредству ЭСВМ-7, как сменный агрегат-распределитель для смесей удобрений и мелиорантов с гидроприводом и синхронизатором скорости транспортера и энергосредства.Предложена методика выбора параметров технологических модулей (кузова) на единой - элементной базе с помощью разработанной модели и алгоритма решения задачи. Выявлены условия, при которых обеспечивается повышение производительности, снижение энергоемкости и возможность более равномерного и экологичного распределения удобрений на переувлажненном поле.Впервые предложена адаптивная кузовная самоходная машина с универсальным технологическим модулем и шнековым распределителем для внесения смесей удобрений и мелиорантов, обеспечивающая повышение качества их применения и снижение загрязнения окружающей среды.

Практическая значимость работы. Самоходная высокопроходимая машина в составе энергосредства ЭСВМ-7 и технологического модуля (кузова), со сменными (штанговым и дисковым) распределителями смесей удобрений и мелиорантов в сравнении с ранее разработанными и серийными машинами типа ААП-5,АПМ-5,Т-150К+РУП8Ш и др., позволяет снизить энергоемкость процесса на 34%, повысить качество и производительность работы в 1,5 раза, сократить расход топлива на 15%, снизить уплотнение почвы в 1,7 раза и металлоемкость на 30%, повысить урожайность на 10-15% и степень унифика-

ции кузовных агрегатов не менее, чем в 2 раза, с учетом универсализации штанговых распределителей. Все это увеличит агротехнический срок использования одних и тех же машин для внесения удобрений и мелиорантов,снизит размеры отчислений и стоимость. Кроме того, сверхнизкое давление шин делает агрегаты вездеходными, что способствует экологически безопасному круглогодичному их использованию.

Реализация результатов исследований.На основании результатов исследований в НИПТИМЭСХ ИЗ РФ разработана конструкторская документация, изготовлены экспериментальные образцы самоходного комбинированного агрегата на базе технологического модуля со шнеко-вым распределителем, взамен дискового. Разработаны и утверждены исходные требования на технологический модуль в составе универсального транспортного средства высокой проходимости типа ЭСВМ-7. Изготовлена опытная партия. Опытные образцы самоходных машин на базе универсального технологического кузова с дисками и штангой (шнеком) прошли хозяйственные испытания в условиях Ленинградской области - в ОПХ "Красная славянка" (1993-1994 гг.) на площади 3 тыс.га,а также в других хозяйствах с общей площадью 10 тыс.га на внесении удобрений и мелиорантов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы . доложены и одобрены на секции "Химизации земледелия","Россель-хозхимия"1992 г., секции Мехэлектро МСХП 1993г., на сессии "Механизации" РАСХН по НЗ РФ в 1994 г., . а также научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства РФ по Ленинградской области, заводом "Башсельмаш","Центрсельхозхимией" МСХ РФ в 1993-1995ГГ.

Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в четырех печатных работах.

Структура и объем работы.Диссертация изложена на страницах основного текста, иллюстрирована рисунками и состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений. Список литературы включает наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актульность темы, сформулированы основные положения диссертации, выносимые на защиту.

-з

В первой главе дан анализ состояния механизации внесения смесей удобрений и мелиорантов в неблагоприятных погодных условиях зоны, показано влияние ее специфических особенностей на изменение физико-механических свойств почвы, удобрений и мелиорантов и работу машин по их применению, так как значительную часть времени и пробега они работают на полях с переувлаженными почвами. Основные технологические схемы внесения смесей удобрений и мелиорантов базируются на комплексе пневматических машин типа ААП-5, транспортировщиков АРУП-8 или разбрасывателей РУП-8 с тракторами Т-150К или К-700. Параметрами, регламентирующими возможность качественного внесения смесей удобрений и мелиорантов, являются их влажность и влажность почвы, которая для мелиоранта не должна превышать 1,5% с размером -частиц 0,25-2,Омм, а несущая способность почвы должна быть в пределах 0,5-1,0 МПа,коэффициент сцепной массы колес с опорной поверхностью должен превышать 0,45-0,5, чтобы обеспечить тяговое усилие полевых машин для внесения удобрений. На тягово-сцепные свойства влияет и распределение весовых нагрузок агрегата.

В результате анализа процессов подготовки и хранения смесей удобрений и мелиорантов установлено, что значительная часть продукции хранится в буртах под навесом или на открытых площадках.В результате такого хранения свойства ухудшаются, что делает пневматические низкопроходимые машины неработоспособными на таком материале, особенно в условиях переувлажненных почв.В то же время, работающие машины типа РУЛ и кузовные машины типа МВУ, распыляя материал, значительно загрязняют окружающую среду и образуют глубокий след (колею) почти на 1/5 площади поля.Вместе с тем, разделенные на фракции, в буртах хранимые смеси удобрений, снижают качество при их внесении, не обеспечивая ожидаемого эффекта.

Основными недостатками указанных выше машин, является то, что нет возможности адаптации к конкретным условиям работы, смесям удобрений и мелиорантам одного технологического модуля (агрегата). В условиях, характеризующихся низкой проезжаемостью полей, ограниченностью материальных и энергетических ресурсов, наиболее рациональным путем повышения эффективности применения смесей удобрений и мелиорантов является разработка технологического кузова (модуля) к энергосредству ЭСВМ-7 на базе унификации кузовной машины АМП-5М со сменным штанговым распределителем, отвечающим требованиям адаптации к исходному материалу, при необходимости улучшая его свойства шнековым воздействием,и проходимости.

Во второй главе, изложены теоретические предпосылки к разра-

Сотке технологического модуля со сменными распределителями удобрений путем унификации кузовных агрегатов на высокопроходимом шасси (ЭСВМ-7), с использованием линейного синтеза через анализ, методом блочно-модульного построения машин для повышения качества процесса внесения, из условия эффективного распределения элементов питания и весовых нагрузок при работе самоходного кузовного агрегата на переувлажненном поле,надежно выполняя процесс. При этом эффект от применения удобрений и мелиорантов с более высоким качеством должен опережать все затраты на его достижение. Многообразие факторов.предопределяющих эффективность применения удобрений и мелиорантов,обуславливает необходимость системного подхода к разработке универсального технологического модуля к энергосредству ЭСВМ-7.Целевая функция выбора технологического модуля для эффективного применения удобрений принята в виде максимального эффекта "Е^.от выполняемой им работы, представляемого как разность оптимальной выручки (уровня прибыли) - Ум и суммарных производственных издержек "Пи"

Ег»? %> - Ц*(1).где П„= П„г+ Ц,г+ П„и П»,гмеханико-технологические факторы издержек (прямые потери эффективности в массе );

Паг агротехнологические факторы издержек (косвенные потери эффективности в дозе "чу);

Пп„- природно-климатические факторы издержек (потери эффективности в передозировках

Распределение удобрений и мелиорантов одним агрегатом, своевременно, равномерно по всему обрабатываемому полю также зависит от уровня разработки технологического модуля,системы его адаптации. При этом одной из первоочередных задач является выбор конструктивно- компановочной схемы (модуля) агрегата, а затем выбора оптимальных параметров (X) технологического кузова к энергосредству ЭСВМ-7, от которых во многом зависит производственно-экономический эффект самоходного агрегата в целом.Вероятность удачного выбора варианта агрегата А(Х) - его технологического модуля из"М" кузовных агрегатов типа "П" к высокопроходимому энергосредству ЭСВМ-7 по "К" критериям при АИ.гкИ , будет иметь выражение:

17, П1

просыпи и остатки (2)

ш!п- буксования (4)

соотношения и неравномерности (3)

N П-1

А(Х)--(1--■), (5)

п N

где X - параметры технологического модуля (ЦаДШ,Уа,Уп,0и...) с позиции многокритериальных задач.

При решении задачи выбора компановочной схемы (конструктивной модели) кузовного агрегата приняты относительные показатели эффективности унификации кузовных малаш на единой элементной базе, выражаемые уравнениями:

затраты денежных средств (производственные издержки - Пи): -

Ш(Х +ЛХ) - Пи(Х) _4 Л Пи

Пи(Х) ~"Пк(Х) , (б)

затраты трудовых ресурсов (число механизаторов - Чм):

Чм(Х +ЛХ) - Чм(Х) _ + 4Чм . -

Чм(Х) " ~Чм(Х) , (7)

затраты металла ( масса агрегата - Ма):

Ма(Х +А X) - Ма(Х) _ + & Ма.

Ма(Х) ~ " Ма(Х) , (8),

где X = (Х,,Хг,.. Хп) - точное и Х+дХ = (Х^лХ^+дХ^..+Хш+ЛХт) приближенное значение параметров машин (кузовов и др.)

Для оценки выбора схемы машины на базе унификации кузовных агрегатов используется функция линейного синтеза.При выборе показателя эффективности воспользуемся средними значениями- соответствующих функционалов.Сравнительной оценкой вариантов кузовного агрегата служит наибольшая положительная суша относительных показателей,обладающих свойствами аддитивности, д Пи дЧм дМа " 0а= - +-+—:--» шах (9)

Пи(Х) Чм(Х) Ма(Х) ' Б настоящее время почти нет методов/ позволяющих строго формально решать задачи синтеза.Поэтому в работе задача решается синтезом через анализ методом блочно-модульного построения при многовариантном формировании самоходных кузовных(комбинированных) агрегатов.Суть задачи агрегатной унификации состоит в том, что разрабатывается не одна машина под операцию,а одновременно несколько машин, путем сменных модулей на единой элементной базе, образующих типаж и структуру, высокопроходимого кузовного агрегата. С этой целью на основании исследований оптимальных

схем, параметров машин(агрегатов) составляется первоначальный вариант машины(агрегата) на единой базе, определяется показатель эффективности.Результаты анализа первоначального варианта агрегата сравниваются со значениями показателей базового комплекса машин.По мере анализа вариантов накапливаются сведения для синтеза агрегата - разработка компановочной схемы кузовной машины с использованием технологического модуля (рис.1) со степенью унификации более 75-80%.

ПкРкС+кг) -Иайу;-, i^^•fl*-Ktiл./>oJ¿ ; пгпепл ■ ем ^

авны к • • » ¿/ '//Л/ Я/*,

\л/7 - смеси удобрений

Ь»Вл Ни 0 ч К*1< Ноч К* п Кап Рг,1 • * • ■ . Я',} №* Я,

Ьг*В1,Ин Он К* ч Ней Р*» КЛч К»г\ Хаз* /ТЫ а* ...... Л*

• • • • » . *. • • . . • . » • » • » • • « • • • * • * • • •

Вт, /Ля», Лот, Мет* Ргтг Кс//Т>1 • • • • • /Пда/ А/т п

-Ко. -Л*. -Л"«*

\л4- - мелиоранта .

¿Л? В» И/г Он Р*„ ии» /Си« Мап К*,/

Он «у/ч «о г* Ркн клг, Куп Кап Р#п ЯП »г к», А Ал/ Яе/г^ Ли £и

» « • • .' ... •» • ...... ... . ■ • . . . • • •

С*™* ВгппИтпп Опт Ля), Хвпн К*гг>1 Мат/ ¡"*Г>>, /й(г»1 • » «м ЯМ /Гыг»г Й£т Л'/»

1/ов - ■ . Л/0? - Р рк. -К^КаКгКу

3

Е

Выбор оптимальных параметров кузовов,агвегатируемых _-на единой элементной базе- (ЭСВм-7) - ■

Рис.1. Расчетная матрица выбора оптимальных параметров кузовного технологического модуля к ЭСВМ-7.

Вторым этапом задачи является выбор оптимальных параметров технологического кузова (модуля) на базе энергосредства ЭСВМ-7 таких как: грузоподъемность (или масса брутто) кузова габаритные размеры (геометрические размеры 1,Ь,Ь)тм: полезная емкость Утм.Частные оптимальные значения этих параметров, расчитанные по показателям использования грузоподъемности Кашасси энергосредс-

тва, его габаритного объема К„, времени разгрузки Независящих- от стабильной подачи К„и предельной устойчивости Ку, взятые отдельно не могут считаться оптимальными. В общем виде полученные результаты можно представить следующим выражением: (Бтм,1ЬЬ,Утм)опт Ка* (6тм,1ЬН,Утм)опт К„ #(Стм,1ЬЬ,Утм)опт К^* *(6тм,1Ы1,Утм)опт К/ (10) - Можно утверждать, что действительные оптимальные параметры технологического модуля к энергосредству ЭСВМ-7 находятся в области, ограниченной названными частными значениями.Критерием оптимальности параметров, включающими показатели предлагается относительный показатель максимального эффекта-коэффициент использования производительности самоходных кузовных (комбинированных) агрегатов на Сазе ЭСВМ-7 К^ как отношение реального (действительного) производительного эффекта к потенциальному (идеальному), отражающему влияние всей совокупности эксплуатационных факторов в неблагоприятных условиях.Выбор параметров по этому критерию производится по уточненной, ранее разработанной методике с использованием методов экономико-математического моделирования, информационно-расчетной модели и ЭВМ. В модели входящими величинами являются зональные и производственные факторы - свойства и объем переработки У,; парк кузовных транспортно- технологических модулей ; доля участия возможных экологобе-зопасных транспортно-технологических средств (на базе ЭСВМ-7) Зг Выходными величинами являются оптимизируемые параметры технологического модуля к ЭСВМ-7 (GTM.lbh.VTM). В качестве оператора выступает ^предложенный обобщающий коэффициент использования производительности транспортно-технологических средств на базе ЭСВМ-7,как эффект грузораспределительной работы на поле.Максимуму функции ^соответствуют оптимальные параметры (БтмДЬЬ.Утм). Для.решения задачи нами уточнена разработанная ранее аналитическая модель, устанавливающая математическую взаимосвязь, участвующих в расчете факторов.Эта связь может быть представлена в общем виде через обобщенный коэффициент производительности транспортно- технологических средств на базе ЭСВМ-7 следующим выражением:

а! ^ * 5

111 \t-\r\r(11) /»<

Выбор оптимальных параметров технологического модуля к энергос-рэдству ЭСВМ-7 производили по специально разработанному алгоритму и составленным расчетным матрицам.

В итоге определили обобщенный средневзвешенный коэффициент ис-. пользования производительности самоходного комбинированного аг-

регата на базе усовершенствованного средства ЭСВМ-7.

По результатам расчета построены графики изменения производительности транспортно-технологических средств от параметров кузовных агрегатов на базе ЗСВМ-7.(рис.2)

г\\•/......

Рис.2.Изменения коэффициента использования производи тельности агрегата от па раметров сменных кузовов машин для внесения удобрений.

1-самоходных тракторных ААП;

2-навесных тракторных МЕЗУ;

3-прицепных типа МВУ;

4-автомобильных типа МХА;

5-средневзвешенный коэффивд-у 5 5 7 д ' ент.

На основании графоаналитических зависимостей (по экстремальному значению из типоразмерного ряда кузовных машин химизации выбраны параметры кузова типа МВУ-6 (АМП-5) как наиболее близкими к оптималным:Утм=5+0,25м*; Цтм=6±0,5т; т»1500±50кг; Н=100-10000кг/га, 1=4200мм, Ь=>3200мм, Ь=1900мм,"£=10км/час, Ба =0 +ш. Проведены расчет и экспериментальная проверка устойчивости самоходного агрегата с технологическим модулем по коэффициенту грузовой устойчивости.

М/

ку=- >1.16, (12)

М СП

где ие-восстановительный момент; Мол- опрокидывающий момент. Специфика конструкции самоходного кузовного агрегата на ломающейся раме и наличие шарнирно-соединительного узла, выполняющего функции связывающего и приводящего звена между энергомодулем и гру-зонесущим шасси,требует определения динамических перегрузок экспериментальных, обуславливаемые кэффицентом динамичности,включающим моменты инерции и другие характеристики динамичности.

Количество удобрений 0Укоторое можно погрузить в кузов агрегата, чтобы ему тронуться с места и выполнять техпроцесс на поле находят по статистическому коэффиценту использования грузоподъемности Кд

УкКку

Ку -- .если К<1 -наращивают кузов (13)

а«

Зная вес груза, проверяется возможность агрегата тронуться с места на самом трудном участке пути, так как вынужденная остановка агрегата может произойти в любом месте.При этом определяют движущую силу IJтрактора (агрегата),которая должна быть больше сил сопротивления Рс -Ga ^(^-коэффициент сопротивления качений Pq»Pc, то же самое можно сказать,что агрегат должен характеризовать тяговый динамический баланс Дтяг, зависящий от весовых нагрузок.

Дтяг = ( Pq -Рс )/6Л, (14) Pq - движущая тяговая сила; Рс - сила сопротивления агрегата; ^

в«- масса агрегата ((*,= С^'/ф.где Ge- масса,приходящая-

ся на переднюю ось, G£- масса,'приходящаяся на заднюю ось.

Динамический фактор Дтяг определяют как но двигателю, так и по сцеплению ведущих колес с поверхностью движения и относится к числу важнейших показателей (измерителей) проходимости самоходного агрегата.Скоростные свойства агрегата зависят от его энергонасыщенности:

на режиме скорости:

Vmax—»Sarp-Nen/G^q/^-fg-Vmax-13УУшах (15) на режиме сопротивления

(fmax—»3arp=K/q/£,-ft$faax -YfiQ.5 <// шах V^ (16) Длину рабочего хода Lp определяют грузоподъемностью агрегата, шириной рассева В и дозой Н внесения по формуле:

QylO*

Lp= -,где (17)

НуВр

Qy -количество удобрений,загруженных в кузов агрегата,т; Вр -ширина внесения,м.

Доза внесения взаимосвязана со скоростью движения Vp=W„ /ВрНу (18)

Возможность двигаться определяет среднюю скорость движения по нормальному закону на полевом массиве с целью распределения заданной дозы.

W« 1 Удоп*= -— (19). Vcp---(20).

ВрНуд мГР(х) j,

-J4JV(x)

Следовательно,допустимую скорость вычисляют по пропускной способности распределителя на основании паспортных данных о производительности агрегата(технологического модуля), в том числе на основании скорости подачи транспортера.

Vp< Удоп; Иа=УрВрНуд (21) .

где Удоп - наименьшая допустимая скорость перемещения агрегата по условиям безопасности движения.качество выполнения,технологической возможности агрегата. Значения указанных параметров должно быть таким, чтобы суммарные производственные и эксплуатационные издержки Пи при работе агрегата были минимальными Пи->т1п

Пи=( Пи + Пи )/У/экс , (22)

при минимуме холостых переездов агрегата - удобрителя.

Кз- Пин/Пиб, (23)

Кэ - относительное снижение удельных затрат при производстве и эксплуатации новой малины с технологическим модулем.

В третьей главе изложены методика, описание разработанных устройств и результаты лабораторных исследований.Для проведения исследований разработана и изготовлена лабораторная установка, представляющая собой технологический модуль, установленный на усовершенствованное энергосредство ЭСВМ-7 с прямой карданной связью для привода заднего моста без промежуточных устройств (раздаточных), замененных гидроприводом с блоком синхронизатора и сменного оборудования,а также с установленными датчиками и измерительной аппаратурой.

Исследования проводили в два этапа. На первом этапе проводили лабораторные исследования по определению оптимальных параметров кинематической и конструктивной схемы энергосредства для компоновочных схем размещаемого оборудования на шасси энергосредства ЭСВМ-7 доработанного кузова-питателя,гидропривода,синхронизатора,распределителя.Один из вариантов агрегата с размещаемым на нем сменным оборудованием показан на рис.3.Основная компоновочная схема технологического модуля агрегата выбирается из "И" вариантов для основного технологического процесса химизации - например, ранне-весенних и позднеосенних подкормок и круглогодичного известкования с возможностью использования на летних подкормках трав,т.е. агрегат для неблагоприятных условий эксплуатации -всесезонно.Определены технологические показатели энергосредства. На втором этапе определяли параметры устойчивости и надежности агрегата по распределению элементов питания и весовых нагрузок на усовершенствованной базе энергосредства ЭСВМ-7 в зависимости от параметров технологического кузова и сменных серийных модулей, машин - технологического кузова и его рабочих органов. Таких как: грузоподъемность,габаритные размеры,радиус поворота, скорость и другие.Второй этап был разбит на три взаимосвязанные части: исследование на лабораторной установке (рис.4),обработка экспериментальных данных, анализ полученных решений.

У

. параметры. тип^^ кузоЕа QK(T) VK(M3) форма кузова Ур(км/ч) Вр (типР.О^ Рв(МПа) (i шинах)

ААП-5 6 5 прямоуг. 12-20 пневмо-штанга 0,08-0,1

МВУ-6 6 5 трапеи. до 15 диск 0,25

РОУ-5 6 5 трапеи. до 10 битор 0,25

СТГ-Ю 6 5 трапеи. ДО 15 ротор 0,25

НСА-3 4 3,2 трапеи. 15-30 диск 0,35

ЫХА-7 7 6 прямоуг. до 25 диск 0,17-0,35

РУП-8 8 7,15 цилиндр. 8-14 пневмо-штанга 0,35

а)

Рис. 3. Исходные данные к выбору параметров технологи ческого модуля к энергосредству ЭСВМ-7:

а) характеристика кузовов серийных машин;

б) к выбору формы и об"ема технологического модуля;

в) к оптимизации размещения технологического модуля на шарнирной задней полураме энергосредства ЭСВМ-7

Рис.4. Макет лабораторной установки.

В процессе исследований по параметру устойчивости фиксировали следующие результаты:максимальную и номинальную грузоподъемность кузова, время погрузки и скорость синхронной подачи кузова,габариты выноса штанги, ее разворота и перемещение в динамике штангового рабочего органа с грузом (разгрузка) и возвращение в исходное положение по тем же элементам рабочего цикла, коэффициент усадки гидросистемы,удобство обслуживания и регулировки гидросистемы. Снятие нагрузочных характеристик технокузова проводились при загрузке в кузов массой 4000,6000,8000,9000,9500,10000 кг при полной загрузке кузова.По параметру надежности определялся изгибающий момент в шарнирно-соединительном устройстве (ШСУ) для тех же положений,при которых определялся параметр устойчивости, то есть: а) в момент загрузки первой половины кузова; б) в момент загрузки второй половины кузова; в) при полной загрузке кузова, на имитационной площадке. Определение возникающих динамических нагрузок (перегрузок) на ШСУ в момент резкого торможения агрегата и начала движения его определялась с помощью датчиков ускорений (акселерометров) и системы измерительной аппаратуры. Нагрузки в ШСУ также определялись с разной массой во время движения агрегата по неровной поверхности.Изгибающий момент действия на ШСУ показан на рис.5

Рис.5.Изгибающий момент,дейс-■£?т твующий на ШСУ в зависимости от расположения 5 груза в кузове ТМ:

1-при полной загрузке зад* ней .части кузова (Мо=7,5тм) 3 2-при максимальной загрузке передней части (Мк=9,Отм) 2- з-при равномерной загрузке кузова (Мр=1,0тм)

'3 2,5 2,0 Г* 10 (0

Пк

3 /

' N > У

/ X

ч ( уг

/ / / \

/ / V N V

Результаты исследований сведены в таблицу и показаны допустимые пределы отклонений от расчетных,не превышающих 77..

В четвертой главе приведена методика и результаты хозяйственных испытаний унифицированного кузовного техномодуля (агрегата) на базе ЭСВМ-7 для применения удобрений и мелиорантов в неблагоприятных погодных условиях.Испытания проводились с целью подтверждения экспериментально-теоретических исследований выбранного и изготовленного образца технологического модуля.конструктив-.но-схемной компановки,влияния перераспределения весовых нагрузок на шасии ЭСВМ-7.Определены эксплуатационные показатели работы технологического модуля (кузова) со сменным оборудованием на операциях передвижения и распределения удобрений на обрабатываемом поле в зависимости от технологических схем работы агрегата, конструкции и условий его функционирования, а также свойств вносимых удобрений и мелиорантов (рис.6). Испытываемый агрегат состоит из энергосредства, грузонесущего шасси на шинах сверхнизкого давления и унифицированного технологического кузовного модуля с подающими и распределяющими рабочими органами для удобрений и мелиорантов. Условия испытаний соответствовали разработанной методике. Производительность за час основного времени соста вила более 30га (более бт/ч на удобрениях).Коэффициент готовности 0,98.Наработка на отказ составила 60 час.Эксплуатационно-технологическая оценка агрегата по транспортировке и внесению удобрений и мелиорантов проводилась в ранне-весенний агротехнический период. Профиль следа агрегата с разной схемой движетелей показан на рис.7.

Рис.6. Влияние распределения весовых нагрузок между мостами на сопротивление движению агрегатаV* -С увеличением^ увеличивается , а заднего^г,снижается, но одновременно повышается его сцепление с почвой.Минимальное значение находится в пределах А - 0,85-1,0 при условии К|=1 - полного кинематического соответствия.- То же самое можно сказать о тяговом КПД в зависимости

отД .

Характеристики удобрений,почвенных условий и метеоусловий отличались от многолетних данных несущественно и в основном соответствовали показателям, отнесенным к тяжелым условиям работы.

Рис.7. Профиль следа агрегата с разной.схемой движетелей: 1- узкая база; 2 - серийные колеса с широкой базой; 3- разная ширина колес; 4 - сдвоенные колеса; 5- колеса с шинами Ф-82.

Испытания машины на надежность проводились..на транспортировке и поверхностном внесении твердых удобрений.Изменение скорости движения агрегата в зависимости от условий работы и совершенства ходовых систем показано на рис.8.Расстояние транспортировки составляло 1-7 км.Дозы внесения удобрений 100-500 кг/га.Внесение удобрений осуществлялось по травам,вспашке,культивации и после посева зерновых культур (Дн»15%).

В пятой главе приведены показатели опытно-производственной проверки разработок и расчеты'их экономической эффективности, на основе которых определена эколого-технологическая безопасность агрегата и возможность выполнения адаптивной механизации процесса внесения удобрений и мелиорантов одним комбинированным.агрегатом высокой проходимости, включающим, энергосредство ЭСВМ-7, технологический модуль (кузов) со сменными рабочими органами и устройство синхронной подачи.материала к распределителю в режиме самонастройки.Экономическая эффективность от применения данного макетного образца в ценах 1993г. сотавила 26109,27 тыс.руб. в сравнении с базовым вариантом.Дано обоснование исследований по совершенствованию технологии и средств внесения удобрений и ме-. лиорантов в неблагоприятных условиях.

8 6 Ь О

.—-■ --- у ч — _

/ /. У* у \ \ ч

# \ \ \

А С \ ч Н ' т от

Условия работы

f>5 4<Г<3 3>|*>2 Г<2,2 - коэффициент проезжаемости У>0,06 0,08<У<0,12 <^<0,24 ^>0,24 - сопротивления

Рис.8.Изменение скорости движения агрегата в зависимости от условий работы и совершенства ходовых систем,

где: -----------Т-150КС МВУ-8

—-----ЭСВМ-7 с АМП 5М

_ ЭСВМ-7 с МВУ-8

ОБЩЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1.Для эффективного выполнения транспортно-распределительных процессов при внесении смесей удобрений и мелиорантов в почву одним комбинированным (кузовным) агрегатом в неблагоприятных погодных условиях необходимо разработать универсальный технологический модуль (кузов) к высокопроходимому энергосредству ЭСВМ-7 (Р27.68), созданному на базе трактора Т-1Б0К и шин сверхнизкого давления.

2.Для агрегатирования с энергосредством ЭСВМ-7 наиболее приемлемым из всех имеющихся является сменный кузов типа МВУ-5(б) трапециевидной формы со степенью унификации более 75-80%.Общими узлами агрегатов являются бункер,питатель,дозатор,гидропривод, синхронизатор скорости питателя и движетеля,база грузонесу-щего шасси, устройство крепления кузова на шасси мобильного средства (трактора,прицепа и др.).

3. Решение задачи оптимизации технологического модуля путем унификации кузовных агрегатов сводится к разработке оптимальной компановочной схемы и определению технических параметров

(GTM.lbh.VTM) модуля к ЭСВМ-7, минимизирующих нагрузку в ШСУ, как основном связывающем и приводящем узле самоходного кузовного агрегата.

4.Минимальные нагрузки в ШСУ обеспечиваются при следующих оптимальных конструктивных параметрах грузонесущей тележки ЭСВМ-7: Х,= 2660мм,Х2= 2450мм,X,- 1000мм, Н,=10м,Хк=1500мм и параметров технологического модуля: Ук=бм? 6к=7т ,1Ьй(4300,3200, 1900мм).

5.Устойчивость агрегата и нагрузки на шарнир с обоснованными параметрами техномодуля (кузова) и несущей тележки энергосредства при неблагоприятных условиях функционирования агрегата (коэффициент сопротивления$^=0,12-0,24' коэффициент проезжаемости Ук =3,3-2,2) и грузоперемещения при внесении удобрений не превышает допустимых значений: Ку=1,15;Ршсу=400-1000кг.

6.Оптимальное расположение кузова (техномодуля) над задней осью агрегата и перераспределение вертикальных нагрузок в порожнем состоянии^п=1,4 иДг=0,7-1,0 - в загруженном состоянии снижает величину и диапазон изгибающего момента в ШСУ и увеличивает демпфирующую способность агрегата, а также тягово-сцепные свойства 0,67-0,72(?ТЯГ).

7.Максимальная производительность (ЗОга/час) самоходного кузовного агрегата высокой проходимости как альтернативы сельхозавиации достигается при давлении на почву 80кПа, без буксования с грузоподъемностью ба=6-8т, скоростью движения Ур=8-10км/ч, дозе Д=500-1000кг/га на внесении удобрений; при внесении извес-ти:У/=8га/ч при Д=5-бт/га.Отклонение от установленных доз ± 10%, без колеи на почве и переуплотнения.

8.По сравнению с комплексом серийных машин применение кузовного (высокопроходимого) агрегата на базе энергосредства ЭСВМ-7 и технологического модуля (АМП-5) с гидроприводом и синхронизатором скорости, способным поддерживать постоянную дозу высева штангой-шнеком (при площади известкования только в Ленинградской области более 1 млн.га) позволит ежегодно экономить 146 млн.руб.,3000т топлива,380т металла.Эффективность агрегата -26109,27 тыс.руб.в год.

9.С целью дальнейшего повышения эффективности применения удобрений и мелиорантов необходима разработка технологии и средств механизации,обеспечивающих совмещение самозагрузки и заделки материала в почву, выравнивание пестроты плодородия и экологической чистоты на каждом конкретном участке поля.

Основные положения диссертации опубликованы ■ в следующих печатных работах

1.Колталюв H.A..Краснов А.Н.О создании сельскохозяйственных (транспортно-технологических) агрегатов высокой проходимости.Материалы к нучной сессии РАСХН ОНЗ о "Концепции развития механизации".СХП НЗ РФ, РАСХН ОНЗ. С.-Петербург,1993г.,стр 56-57.

2.Колташов H.A..Краснов А.Н. О развитии средств механизации сельхозтранспорта в неблагоприятных условиях эксплуатации.Материалы к концепции развития механизации СХП НЗ РФ, РАСХН ОНЗ,С.-Петербург,1993г.,сгр.58-59

3.Краснов А.Н. К обоснованию параметров технологического модуля к энергосредству ЭСВМ-7 со сменными распределителями удобрений и мелиорантов.Сб.на/чн.тр.-С.-П.-Пушкин: НИПТЯШСХ НЗ РФ, 1996г., стр.18-19

4.Колташов H.A..Краснов А.Н. Самоходный комбинированный агрегат для внесения удобрений и мелиорантов.Информационный листок, С. -Петербург, 1996 г.

1996г.Объем 1печ.л.

Подписано к.печати 27.06. Тираж 100 экз.