ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ УНИВЕРСАЛЬНОГО ПАРОВОГО КУЛЬТИВАТОРА

ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

2020 • № 3

matter, thermomechanical processes associated with rapid heating or vaporization inside the volume of the heated object. Developed plants for pre-sowing treatment of seeds of agricultural and forest crops using EMF microwave have such a disadvantage as uneven heating. The result of which is the mismatch of the treated seeds to existing state standard. The aim of the study is to improve the installation for pre-sowing treatment and drying of seeds with microwave energy using a screw with blades, will allow you to evenly distribute the processed material in the treatment zone, this is achieved by mixing and moving through the working chamber due to the conveyor device made in the form of a screw the rod of which can be located 3 - 7° relative to the axis, and the helical surface is made in the form of blades, as well as blades mounted parallel to each other at the ends blades along the entire length. Technical novelty is protected by the utility model of the Russian Federation No. 188559.

Key words: Presowing treatment of seeds, microwave electromagnetic fields, uniformity of heating, improving the quality of seeds, heating.

-♦-

УДК 6931.316.022.4

Технологические, энергетические и экономические показатели работы универсального парового культиватора

Е.В. Припоров, канд. техн. наук ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ

Цель исследования - определить взаимосвязь технологических, энергетических и экономических параметров работы универсального парового культиватора. Стерневые культиваторы тяжёлой серии осуществляют обработку по стерневым предшественникам и проводят подготовку почвы по ресурсосберегающей технологии. Универсальные паровые культиваторы средней серии обеспечивают обработку паров. Предпосевные паровые культиваторы служат для предпосевной обработки почвы и последующего посева по традиционной технологии. Выполнен анализ технологической схемы размещения культиватор-ных лап в продольном и поперечном расположении на раме. Установлено, что число рядов в продольном направлении составляет три-четыре. В поперечном направлении рабочие органы размещаются на раме по ширине захвата. Установлена зависимость шага установки культиваторных лап в поперечном направлении. Определена зависимость рабочей ширины захвата агрегата от ширины захвата культиваторной лапы, расстояния между ними и числа рядов в поперечном направлении, числа рядов и общего числа рабочих органов. Определена зависимость тягового сопротивления культиватора от технологических и конструктивных параметров. Установлено, что увеличение ширины захвата культиваторной лапы сопровождается пропорциональным увеличением тягового сопротивления агрегата. Доказано, что увеличение величины перекрытия между культиваторными лапами в соседних рядах в продольном направлении сопровождается снижением тягового сопротивления и потребной мощности двигателя трактора на проведение технологической операции сплошной культивации. Установлено, что увеличение числа рядов в продольном направлении обеспечивает снижение рабочей ширины захвата и потребной мощности двигателя трактора. Определены параметры культиватора, за счёт которых обеспечивается увеличение часовой производительности агрегата.

Ключевые слова: культиваторная лапа, перекрытие, тяговое сопротивление, ширина захвата, ширина культиваторной лапы, чистая техническая производительность, тяговая мощность.

Предложена конструкция центробежного аппарата, в котором материал поступает по радиусу центробежного диска [1]. Разработана авторская методика выбора ресурсосберегающего режима движения тягового агрегата на базе современных тракторов [2]. На основе анализа выпускаемых сеялок обоснована рациональная конструкция сошника зерновой сеялки для ресурсосберегающей технологии [3, 4].

Материал и методы исследования. Паровые культиваторы обеспечивают уничтожение сорняков и рыхление почвы без её оборачивания во время поверхностной обработки. Рабочий орган культиватора, выполняя рыхление, создаёт мелкокомковатую структуру почвы, что снижает испарение влаги и сохранение питательных элементов в доступной форме. Рыхление слоя почвы снижает объёмную плотность, обеспечи-

вая приток кислорода воздуха в нижние слои горизонта.

В зависимости от технологии, на которую рассчитаны культиваторы, они подразделяются на стерневые (тяжёлые) для ресурсосберегающей технологии и культиваторы для традиционной технологии подготовки почвы под посев и обработки паров. Стерневые культиваторы проводят безотвальную обработку почвы по стерневым предшественникам на глубину до 20 см (технология минимальной обработки почвы Mini-till). На поверхности почвы по завершении обработки остаются стерневые остатки, что обеспечивает их защиту от ветровой эрозии. Необходимая глубина обработки культиватора достигается значением конструктивной массы, приходящейся на единицу ширины захвата в интервале от 720 до 1000 кг/м. Потребная мощность двигателя

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

стерневых культиваторов на единицу ширины захвата составляет от 38 до 55 л.с./м.

Культиваторы для сплошной обработки почвы по традиционной технологии подразделяются на универсальные для обработки паров средней серии и предпосевные лёгкой серии. Эти культиваторы имеют меньшую удельную металлоёмкость и удельную энергоёмкость. Универсальные культиваторы проводят обработку почвы на глубину до 12 см. Универсальность этих культиваторов заключается в том, что они проводят уход за парами и выполняют предпосевную обработку почвы для посева по традиционной технологии. Во время обработки паров уничтожаются сорняки, а во время предпосевной культивации эти культиваторы создают оптимальные условия для прорастания и появления восходов культурных растений. Потребная мощность двигателя трактора на единицу рабочей ширины захвата, составляет от 17 до 27 л.с./м. Удельная масса культиватора, приходящаяся на метр рабочей ширины захвата, составляет от 270 до 380 кг/м.

Универсальные культиваторы оснащены куль-тиваторной лапой шириной от 150 до 300 мм. Каждая культиваторная лапа установлена на S-образной стойке в три или четыре ряда в шахматном порядке. Рекомендуемая скорость движения составляет от 8 до 12 км/ч. Наличие упругой стойки обеспечивает самоочистку рабочего органа от растительных остатков и несколько снижает тяговое сопротивление.

Цель исследования - определить взаимосвязь технологических, энергетических и экономических параметров работы универсального парового культиватора.

Результаты исследования. Рабочие органы универсального парового культиватора закреплены на раме таким образом, что каждый последующий рабочий орган перекрывает предыдущий на некоторую величину ^ Расстояние между продольной осью культиваторных лап, расположенных в соседних рядах, составляет а. Количество рядов культиваторных лап в продольном направлении составляет п. По ширине захвата в поперечном направлении культиваторные лапы установлены с некоторым шагом, равным 5". На рисунке 1 представлена технологическая схема расстановки двух соседних культиваторных лап установленных в одном ряду.

На рисунке 1 показано, что расстояние между соседними рабочими органами культиватора в одном ряду составляет:

5 = апр =

где 5 - расстояние между соседними рабочими органами в ряду, м;

а - расстояние между культиваторными лапами в соседних рядах, м; пр - число рядов культиваторных лап в продольном направлении культиватора.

Рис. 1 - Схема расстановки культиваторных лап в продольном направлении

Рис. 2 - Схема расстановки рабочих органов в поперечном направлении

Схема расстановки рабочих органов культиватора в поперечном направлении представлена на рисунке 2.

Из выражения 1 следует, что при фиксированном значении ширины захвата культиваторной лапы с увеличением числа рядов в продольном направлении увеличивается расстояние между соседними рабочими органами в ряду.

Рабочая ширина захвата культиватора В при числе рядов культиваторных лап в поперечном направлении, равном п, очевидно, будет составлять:

В = 5

где В - расстояние между крайними рабочими органами культиватора, м; п - число культиваторных лап в поперечном направлении.

Общее число рабочих органов культиватора будет равно:

По = ПрП,

известия оренбургского государственного аграрного университета

2020 • № 3

С учётом выражений (1), (2) и (3) рабочая ширина захвата культиватора определяется по формуле:

В =

Зависимость рабочей ширины захвата культиватора от величины перекрытия культиваторных лап в соседних продольных рядах представлена на рисунке 3.

6.50

£

£ 5.00

ж 5,50

5,Ь0

3 5,40

Ш

к 5.30

/г

5,00

4.Ю

ар-З

пр=4

0.015

0.035

0.04

Nр =-кр 3,6

где Ыкр - мощность на крюке трактора, кВт; V - скорость движения агрегата, км/ч.

Потребная мощность на крюке трактора с учётом выражения (4) составит:

vkм \Ь + (Ь - ¿)(По - п_)1

1 -i

=

3,6

перекрытие нуяитвыгорктк Л4П в ссседних РЯДОЛ, м

Рис. 3 - Зависимость рабочей ширины захвата от величины перекрытия культиваторных лап в соседних рядах:

ширина захвата культиваторной лапы - 0,15 м; общее число культиваторных лап - 50

По графику видно, что увеличение величины перекрытия культиваторных лап в соседних продольных рядах сопровождается уменьшением рабочей ширины захвата. Универсальные культиваторы с большим числом рядов в продольном направлении при фиксированном значении величины перекрытия имеют меньшую рабочую ширину захвата, чем у культиваторов с меньшим числом рядов. Причина связана с тем, что, как следует из выражения 4, при увеличении числа рядов в продольном направлении снижается и величина перекрытия.

Тяговое сопротивление культиватора определяется по выражению [5]:

Ям = кмВ = кмЬ + км(Ь - Т)(п0 - пр). (5) На рисунке 4 представлена зависимость тягового сопротивления культиватора от общего числа рабочих органов

Рисунок 4 показывает, что увеличение общего числа культиваторных лап сопровождается увеличением тягового сопротивления агрегата. При фиксированном значении числа культива-торных лап тяговое сопротивление пропорционально ширине захвата культиваторной лапы. Чем меньше ширина культиваторной лапы, при фиксированном их числе, тем меньше будет и тяговое сопротивление.

Потребная мощность двигателя трактора определяется по формуле [5]:

Як V

По результатам анализа выражения (7) установлено, что увеличение величины перекрытия и увеличение числа рядов в продольном направлении сопровождается снижением потребной мощности трактора.

На рисунке 5 представлена зависимость потребной мощности двигателя трактора от величины перекрытия культиваторных лап в соседних рядах в продольном направлении.

Анализ графика свидетельствует, что увеличение ширины перекрытия культиваторных лап в соседних продольных рядах на 37 % сопровождается снижением потребной мощности двигателя трактора в среднем на 14 %.

61,0 ? 60,0 Я- 56.0

I «Я,0 | 44.0

I °

и 3€,0

£ згя | 2£,0 г 24,0

8. го,о а

и 12,0

г

4,0

0,0

ь-о [Зму

/

У

у

У

Ь=015м

га

100

40 $0 во

Общее число рабочих органов

Рис. 4 - Зависимость тягового сопротивления культиватора от общего числа рабочих органов культиватора:

удельное тяговое сопротивление - 2,4 кН/м; ширина захвата культиваторной лапы - 0,15 м; величина перекрытия лап в соседних рядах -0,035 м; рабочая ширина захвата культиваторной лапы - 0,15 м и ширина - 0,3 м

соседних}

Рис. 5 - Зависимость потребной мощности двигателя от величины перекрытия соседних рабочих органов:

удельное тяговое сопротивление почвы - 2,4 кН/м; рекомендуемая скорость движения - 12 км/ч; ширина захвата культиваторной лапы - 0,15 м; общее число рабочих органов культиватора -50; число рядов рабочих органов в продольном направлении - 3

технические науки

Важный экономический показатель работы культиваторного агрегата - производительность агрегата. Величина часовой производительности определяется по известной зависимости [5]; 0,36 ^кр т Ж = --

к

Км

где W - часовая техническая производительность агрегата, га/ч;

т - коэффициент использования времени смены.

С учётом выражения (7) часовая техническая производительность агрегата составит:

W =

vx\b + (b - z)(n0 - ир)]

10

Выражение (9) представляет зависимость часовой производительности культиваторного агрегата от технологических параметров.

Основные направления повышения часовой производительности универсального культиватора сводятся к следующему:

- увеличение рекомендуемой скорости движения агрегата в пределах агротребований;

- уменьшение величины перекрытия куль-тиваторных лап в соседних продольных рядах;

- уменьшение числа рядов культиваторных лап в продольном направлении.

На основе проведённого исследования по анализу технологических параметров универсального парового культиватора можно сделать следующие выводы:

- расстановка рабочих органов проводится в продольном и поперечном направлениях. Число

рядов в поперечном направлении составляет три или четыре;

- доказано, что ширина захвата культиватора зависит от ширины захвата культиваторной лапы, общего числа рабочих органов и числа рабочих органов в продольном направлении;

- изменение ширины захвата культиваторной лапы и технологических параметров культиватора сопровождается изменением ширины захвата агрегата;

- увеличение ширины перекрытия культива-торных лап в соседних рядах сопровождается изменением тягового сопротивления, потребной мощности двигателя трактора и часовой производительности агрегата.

Литература

1. Пат. на изобретение RUS 2177216. Устройство для поверхностного рассева минеральных удобрений и других сыпучих материалов / Якимов Ю.И., Иванов В.П., Припо-ров Е.В., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б. заяв. 14.03.2000.

2. Припоров Е.В. Особенности комплектования агрегатов на базе современных тракторов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. стат. по материал. 72-й науч.-практич. конф. преподавателей по итогам НИР за 2016 г. Краснодар, 2017. С. 315 - 316.

3. Рябомизов В.В., Припоров Е.В. Анализ сошников сеялок для посева зерновых // Вестник научно-технического творчества молодёжи Кубанского ГАУ. В 4-х томах / сост. А.Я. Барчукова, Я.К. Тосунов; под ред. А. И. Трубилина; отв. ред. А.Г. Кощаев. Краснодар, 2016. С. 143 - 146.

4. Припоров Е.В., Левченко Д.С. Анализ сошников сеялок ресурсосберегающих технологий посева зерновых // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 109. С. 379.

5. Зангиев А.А., Шпилько А.В., Левшин А.Г. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М.: КолосС, 2008. 320 с.

Припоров Евгений Владимирович, кандидат технических наук, доцент

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»

Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Е-mail: epriporov@bk.ru

Technological, energy and economic performance indices of a universal fallow-field cultivator

Priporov Evgeny Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina 13 Kalinina St., Krasnodar, 350044, Russia E-mail: epriporov@bk.ru

The purpose of the study: the relationship of technological, energy and economic parameters of the universal steam cultivator. It is established that the stubble cultivators of the heavy series carry out processing on stubble precursors and prepare the soil using resource-saving technology. Universal steam cultivators, the average of a series provide for the fallow treatment. Pre-sowing field cultivators are used for seedbed preparation and subsequent sowing by traditional technology. The analysis of the technological scheme of placement of cultivator legs in the longitudinal and transverse arrangement on the frame is performed. It is established that the number of rows in the longitudinal direction is three to four. In the transverse direction, the working bodies are placed on the frame along the width of the grip. The dependence of the step of installation of cultivator legs in the transverse direction is established. The dependence of the working width from the width of the cultivation legs, the distance between them and the number of rows in the transverse direction, number of rows and the total number of workers. The dependence of the traction resistance of the cultivator on the technological and design parameters is determined. It was found that the increase in the width of the grip of the cultivator paw is accompanied by a pro-portional increase in the traction resistance of the unit. It is proved that an increase in the amount of overlap between the cultivator legs in the adjacent rows in the longitudinal direction is accompanied by a decrease in

ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУдАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

2020 • № 3

the traction resistance and the required power of the tractor engine for carrying out the technological operation of continuous cultivation. It was found that increasing the number of rows in the longitudinal direction reduces the working width of the grip and the required power of the tractor engine.

Key words: cultivator paw, overlap, traction resistance, grip width, cultivator paw width, net technical performance, traction power.

DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-198-202

-♦-

УДК 631.363.2

Исследование процесса измельчения жмыха подсолнечного

И.Е. Припоров, канд. техн. наук ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ

Одной из энергоёмких операций в приготовлении концентрированных кормов является измельчение, которое должно отвечать требованиям ГОСТа и зоотехническим рекомендациям по степени измельчения и фракционному составу, а также по содержанию пылевидной фракции. Отклонение от этих технологических требований приводит к снижению эффективности применения дорогих кормов до 30 %. Аналитический обзор и анализ литературных источников посвящены вопросам переработки и повышения эффективности применения комбикормов в животноводстве. Цель исследования - определение влияния конструктивных параметров измельчителя концентрированных кормов, к которым относится, например, жмых подсолнечный, на его энерготехнологические характеристики. Марки измельчителей жмыха подсолнечного формировались по конструктивным особенностям (тип рабочих органов) и отличительным характеристикам, которые влияют на технологический процесс. В статье проанализирован общий недостаток большинства измельчителей жмыха подсолнечного, который заключается в его двойном измельчении. Аналитический обзор измельчителей жмыха подсолнечного показывает, что его обработка происходит в две ступени рабочими органами, а именно: грубое измельчение осуществляется ножами, тонкое измельчение - молотками. Производительность измельчителей изменяется в широком диапазоне от 0,2 до 8 т/ч, наибольшая наблюдается у ИЖХ-1000, а наименьшая - у ДМ-7,5. При этом удельная энергоёмкость ИЖХ-1000 составляет 0,94 кВт-ч/т, с наименьшей производительностью повышается удельная энергоёмкость и составляет 37,5 кВт-ч/т. Мощность двигателя измельчителя жмыха подсолнечного зависит от частоты вращения или угловой скорости ротора, которые составляют 92,56 и 92,54 % соответственно, а также были получены параметрические уравнения данных зависимостей.

Ключевые слова: концентрированные корма, измельчитель жмыха подсолнечного, корреляционно-регрессионный анализ, производительность, удельная энергоёмкость, угловая скорость вращения ротора.

Измельчение является одним из наиболее энергоёмких процессов при производстве комбикормов. Для измельчения зернового сырья применяют молотковые дробилки, которые при тонком измельчении дают до 30 % пылевидной фракции, а при грубом - до 20 % неизмельчён-ной фракции. Повторное измельчение приводит к дополнительным потерям энергии, которые составляют от 10 до 15 кВт-ч/т. Измельчение увеличивает площадь поверхности зёрен и приводит к улучшению взаимодействия корма с пищеварительными ферментами, к снижению энергоёмкости и повышению качества смешивания компонентов. Однако тонкое измельчение увеличивает энергетические затраты [1].

Концентрированные корма в рационах крупного рогатого скота составляют 25 - 60 % по питательности. В структуре себестоимости продукции животноводства концентрированные корма составляют 60 - 70 % затрат. Эффективность их применения зависит от качества приготовления. Основными операциями в приготовлении кормов являются очистка, измельчение, дозирование и смешивание. Одной из энергоёмкой операций

является измельчение, которое должно отвечать требованиям ГОСТа и зоотехническим рекомендациям по степени измельчения и фракционному составу, а также по содержанию пылевидной фракции. Отклонение от этих технологических требований приводит к снижению эффективности применения дорогих кормов до 30 %. Аналитический обзор и анализ литературных источников посвящены вопросам переработки и повышения эффективности применения комбикормов в животноводстве. Проведённые исследования по совершенствованию измельчителей позволяют улучшить энерготехнологические характеристики процессов измельчения [2 - 6].

Способ измельчения влияет на качество конечного продукта [7], который является ведущим в процессе подготовки концентрированных кормов к скармливанию сельхозживотным. Данный процесс, по среднестатистическим данным, является энергоёмким и трудоёмким и составляет 60 % от суммарных затрат труда в заготовке и приготовлении кормов [8].

Целью исследования является определение влияния конструктивных параметров измель-