Анализ эффективности использования гидроприводов зерноуборочных комбайнов в эксплуатационных условиях

УДК 631.354.2.004

А. Д. Дьяченко, В. В. Беднарский

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОПРИВОДОВ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

Проведен анализ эффективности использования гидроприводов зерноуборочных комбайнов в полевых и транспортных условиях. Определены перспективы развития гидрофикации зерноуборочных комбайнов, направленные на повышение потребительских качеств и свойств. Обоснована целесообразность применения комплексных гидроприводов, сформированных на определенных принципах, при эксплуатации самоходных зерноуборочных комбайнов в различных условиях работы.

Ключевые слова: зерноуборочный комбайн, гидропривод, источник энергии, потребитель энергии, энергопоток, принцип согласованности мощностей, расход, давление.

A. D. Dyachenko, V. V. Bednarsky

EFFICIENCY ANALYSIS OF THE HYDRAULIC DRIVES OF GRAIN HARVESTER COMBINES IN OPERATING CONDITIONS

Efficiency analysis of the hydraulic drives of grain harvester combines in field and transport conditions was carried out. The prospects of the development of hydraulic equipment for grain harvester combines in order to improve the consumer qualities and properties were determined. The appropriateness of the integrated hydraulic drives formed by the definite principles at different operating conditions for self-propelled grain harvester combines was substantiated.

Key words: grain harvester combine, hydraulic, drive, energy source, energy consumer, flow of energy, principle of capacity consistency, discharge, pressure.

Концепция развития механизации уборки зерновых культур предусматривает ряд направлений повышения технического уровня зерноуборочных комбайнов, в том числе и их полную гидрофикацию.

Концептуальная ориентация на гидрофикацию зерноуборочных комбайнов как действенную меру по повышению их потребительских свойств и качеств объективно связана с рядом известных преимуществ гидравлических приводов в сравнении с механическими. Вместе с тем, решая концептуальную задачу комплексной гидрофикации зерноуборочных комбайнов, необходимо учитывать не только преимущества, но и особенности гидравлических приводов.

Экономичность любого привода определяется степенью согласованности между собой мощностей его источника и потребителей энергии. В данном аспекте гидравлические приводы существенно отличаются от механических.

В механических приводах мощности источника и потребителей согласованы между собой и отличаются друг от друга на величину потерь энергии в приводных механизмах.

В гидравлических приводах мощности источника и потребителей могут быть как согласованы, так и не согласованы между собой. Так как гидравлическая мощность определяется параметрами потоков жидкости -давлением (Р) и расходом (2), то в гидравлических приводах энергетические потоки могут быть сформированы на основе четырех способов:

- мощности источника и потребителей не согласуются между собой ни по расходу, ни по давлению;

- мощности источника и потребителей согласуются между собой по давлению;

- мощности источника и потребителей согласуются между собой по расходу;

- мощности источника и потребителей согласуются между собой и по давлению, и по расходу.

Энергетическая система (рисунок 1) зерноуборочных комбайнов представляет собой разветвленную систему достаточно большого числа (до пятидесяти и более) энергетических потоков от единственного энергоисточника к энергопотребителям, которые отличаются между собой рядом функциональных показателей:

- потребляемой мощностью;

- скоростными характеристиками;

- кинематикой ведущих звеньев;

- продолжительностью функционирования (постоянное или периодическое в полевых и транспортных условиях).

Рисунок 1 - Энергетическая система зерноуборочного комбайна

На основе принципа, согласованности мощностей источника и потребителей по двум параметрам (расходу и давлению) потоков жидкости в современных зерноуборочных комбайнах формируются энергетические потоки гидравлических трансмиссий.

Гидравлические трансмиссии обладают рядом существенных преимуществ в сравнении с механическими, вследствие чего концепцией развития механизации уборки зерновых предусматривается расширение сферы применения гидравлических трансмиссий в конструкциях зерноуборочных комбайнов, включая комбайны класса 5-6 кг/с [1].

Дальнейшая гидрофикация зерноуборочных комбайнов, направленная на повышение их потребительских качеств и свойств, предполагает создание комплексных гидравлических приводов всех энергопотребителей самоходных зерноуборочных комбайнов с пропускной способностью свыше 3 кг/с. Для создания таких гидравлических приводов, прежде всего, необходимо разработать перспективные схемотехнические решения гидравлических приводов следующих групп энергопотребителей зерноуборочных комбайнов:

- энергопотребителей, функционирующих в постоянном режиме;

- энергопотребителей, функционирующих периодически.

Энергопотребители первой группы, функционирующие постоянно

в ходе полевых работ, включают примерно 20 активных рабочих органов, потребляющих в процессе рабочего функционирования около трети мощности энергоисточника комбайна. В связи с этим крайне важно обеспечить наименьшие потери энергии в приводе этих потребителей.

Решение этой задачи посредством гидравлического привода, сформированного на основе принципа согласованности мощностей источника и потребителей как по расходу, так и по давлению в данном случае не представляется реальным вследствие необходимости оснащения гидропривода большим количеством регулируемых и нерегулируемых гидравлических машин.

Формирование рассматриваемых энергетических потоков на базе принципа согласованности мощностей машины по давлению не может быть применено, так как они функционируют одновременно.

Рассматриваемая группа энергопотоков зерноуборочных комбайнов, функционирующая постоянно в ходе полевых работ, может быть сформирована на основе принципа несогласованности мощностей источника и потребителей по расходу и давлению. Однако, как показали исследования [2],

это приводит к чрезмерным потерям энергии и перегреву гидравлического привода.

В связи с вышеизложенным очевидно, что постоянно действующие энергетические потоки зерноуборочных комбайнов целесообразно формировать на основе принципа согласованности мощностей источника и потребителей по расходу, создаваемому источником переменного расхода. При этом достаточно высокий КПД потоков может обеспечиваться соответствующим подбором рабочих объемов (или площадей) исполнительных гидродвигателей.

Группа энергопотребителей зерноуборочных комбайнов, функционирующая в периодическом режиме в ходе полевых работ, также достаточно многочисленна, а ее энергетические потоки, сформированные на основе принципа несогласованности мощностей источника и потребителей по расходу и давлению, имеют крайне низкий коэффициент полезного действия [3]. Потери энергии на формирование энергетических потоков к этой группе потребителей могут быть существенно снижены за счет применения принципов согласованности мощностей источника и потребителей по давлению или по расходу. При этом применение принципа согласованности мощностей по расходу позволяет существенно снижать потери энергии соответствующим подбором рабочих объемов (или площадей) исполнительных гидродвигателей.

Проведенный анализ уровня, способов, средств и эффективности гидрофикации приводов зерноуборочных комбайнов объективно позволяет сделать вывод о целесообразности формирования энергетических потоков самоходных зерноуборочных комбайнов перспективного типажа с пропускной способностью свыше 3 кг/с в виде комплексного гидропривода, сформированного на базе двух принципов:

- согласованности мощностей источника и потребителей по расходу энергопотоков (энергопотоки трансмиссии);

- согласованности мощностей источника и потребителей по расходу или давлению энергопотоков (система рулевого управления, активные рабочие органы, автоматические системы и механизмы).

Список использованных источников

1 Гелеверов, В. Н. Пути повышения технического уровня привода на ход энергонасыщенных самоходных комбайнов / В. Н. Гелеверов, А. Д. Дьяченко, А. Г. Исаев // Материалы 4-й международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения». - Ростов н/Д: ДГТУ, 2011. - С. 57-60.

2 Гелеверов, В. Н. Теоретические основы разработки комплексного гидравлического привода зерноуборочных комбайнов / В. Н. Гелеверов // Материалы 4-й международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения». - Ростов н/Д: ДГТУ, 2011. - С. 61-63.

3 Гелеверов, В. Н. Разработка гидропривода для мотовила зерноуборочного комбайна со следящим устройством / В. Н. Гелеверов, А. Г. Исаев, А. Д. Дьяченко // Материалы 5-й международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения». - Ростов н/Д: ДГТУ, 2011. - С. 59-61.

Дьяченко Анатолий Дмитриевич - доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (ФГБОУ ВПО «НГМА»), профессор.

Контактный телефон: 89281371895.

E-mail: ngma-meh@mail.ru

Dyachenko Anatoliy Dmitriyevich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy” (FSBEE HPE “NSMA”), Professor.

Contact telephone number: 89281371895.

E-mail: ngma-meh@mail.ru

Беднарский Виктор Витальевич - кандидат технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (ФГБОУ ВПО «НГМА»), доцент.

Контактный телефон: 89185097924.

E-mail: ngma-meh@mail.ru

Bednarsky Viktor Vitalyevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy” (FSBEE HPE “NSMA”), Associate Professor.

Contact telephone number: 89185097924.

E-mail: ngma_meh@mail.ru