Оценка экологичности зерноуборочных комбайнов

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

Таким образом, в условиях Ленинградской области практически при любых среднестатистических погодных условиях до 80% подвяленного силоса заготавливается высокого качества, сена же I класса в среднем можно получить только порядка 20%. Для получения больших объёмов качественного сена необходимо уменьшать время сушки травы в полевых условиях и осуществлять прессование растительной массы при повышенной влажности (25-40%) с внесением консервирующих препаратов и последующим досушиванием.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахмедов М.Ш. Интенсивные энергосберегающие способы заготовки сена в условиях Северо-Запада РФ. - СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2001. - 144 с.

2. Заготовка и приготовление кормов в Нечерноземье: Справочник (В.С. Сечкин, Л.А.Сулима, В.П.Белов и др.). - Л.: Агропромиздат, 1988. - 480 с.

3. Попов В.Д. Методы проектирования и критерии оценки адаптивных технологий заготовки кормов из трав, повышающие эффективность технологий. Дисс. на соискание уч. степени д-р.техн. наук. - Л.: НИПТИМЭСХ НЗ, 1998. - 343с.

4. Зубрилин А.А. Научные основы консервирования зелёных кормов. Ахламов Ю.Д., Щевцов А.В. Заготовка корма в рулонах // Кормопроизводство. - М.: ОГИЗ СельхозГИЗ, 1946. - 368 с.

5. Сухопаров А.И., Ерёмин М.А., Ерохин И.В. Модели процесса изменения влажности в провяливаемой траве в зависимости от периодичности ворошения // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. /ИАЭП. - Вып. 86. - СПб., 2015. - С. 89-95.

6. Ерёмин М.А., Ерохин И.В., Сухопаров А.И. Закономерности провяливания травы в зависимости от вида скашивания // Молодой учёный. - 2017. - №7 (141). - С. 180-184.

7. Раскин Л.Г. Анализ сложных систем и элементы теории оптимального управления. -М.: Сов.радио, 1976. - 344 с.

8. Попов В.Д., Валге А.М. Моделирование и оптимизация процессов и технологий заготовки кормов из трав в условиях Северо-Запада России. - СПб., СЗНИИМЭСХ, 2005. -С. 40.

УДК 631.354.2

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧНОСТИ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

М.И. ЛИПОВСКИЙ, д-р техн.наук, А Н. ПЕРЕКОПСКИЙ, канд.техн.наук.

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и

экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП),Санкт-Петербург, Россия

Возросшее внимание к снижению вредного воздействия производственной деятельности на экологию требует оценивать применяемые технические средства с этих позиций. Данный вопрос рассмотрен на примере зерноуборочных комбайнов. Основными отрицательными воздействиями комбайнов на окружающую среду являются уплотнение почвы их ходовыми системами, а также

83

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 92._

выброс двигателями в атмосферу выхлопных газов. Приведены показатели технического уровня российских и некоторых зарубежных зерноуборочных комбайнов. Предложено к традиционно применяемым удельным показателям добавить еще один параметр - индекс экологичности, и предложена формула для его определения. Представлены показатели эффективности применения разрабатываемого молотильного аппарата зерноуборочного комбайна и прогнозируемые результаты внедрения его в конструкцию перспективных российских комбайнов. Прогнозируется, что за счет применения нового молотильно-сепарирующего устройства улучшается экологичность комбайна за счет уменьшения отрицательного воздействия на почву (показатель воздействия на 10-20% ниже, чем у комбайна с бильным молотильно-сепарирующим устройством), а также уменьшения выброса в атмосферу выхлопных газов благодаря меньшей энергоемкости технологического процесса. Зерноуборочный комбайн Енисей 957, благодаря оснащению его молотильным аппаратом с зубовыми бичами, имеет наиболее высокую удельную пропускную способность и эффективно работоспособен при наименьшей энергонасыщенности, имеет наилучший индекс экологичности.

По прогнозам повсеместное применение в стране комбайнов с новым молотильным аппаратом обеспечит получение дополнительно 2-3 млн. т зерна за счет сокращения потерь при уборке без дополнительных затрат на обработку почвы, приобретение и внесение удобрений, уход за посевами и уборку урожая.

Ключевые слова, зерно, индекс экологичности, зерноуборочный комбайн.

ASSESSMENT OF ECOLOGICAL COMPATIBILITY OF GRAIN COMBINE HARVESTERS

M.I. LIPOVSKIY, DSc

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in

Agricultural Production» (IEEP), Saint Petersburg

Owing to the increased awareness of adverse environmental effect of production activities, the relevant impact of machines and equipment needs to be assessed. The issue is illustrated by an example of grain combine harvesters. Their primary negative impact on the environment is manifested in soil compaction by their running gear, and in engine exhaust gases emissions. The indicators of the technical level of Russian and some foreign grain combine harvesters are listed. A new indicator - index of environmental friendliness - and its calculation formula is suggested in addition to traditional specific parameters. The efficiency indicators of the designed threshing apparatus for grain combine harvesters and expected results of its introduction into the design of promising Russian combines are discussed. According to estimates the new threshing and separating device is more friendly to the environment owing to 10-20% lower soil pressure against the combine with a rasp-bar thresher, and reduced emissions of exhaust gases owing to the lower energy consumption in the technological process. Yenisey 957 combine harvester, equipped with the threshing unit with finger rasps, has the highest specific throughput, is efficient under the lowest power/weight ratio, and has the best environmental index. The expected common use of combines with a new threshing device in the country will yield extra 2-3 million tons of grain by reducing the field losses without additional costs associated with soil tillage, fertiliser application and crop tending and harvesting.

Keywords. grain, environmental index, grain combine harvester. ВВЕДЕНИЕ

Возросшее внимание к снижению вредного воздействия производственной деятельности на экологию требует оценивать степень воздействия на последнюю

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

применяемых технических средств. Рассмотрим этот вопрос на примере зерноуборочных комбайнов. Основным отрицательным воздействием мобильных сельскохозяйственных агрегатов на экологию является уплотнение почвы их ходовыми системами, а также выброс в атмосферу выхлопных газов двигателями. Будем оценивать экологичность агрегата по мощности двигателя и массе. Если при сравнении двух агрегатов оба указанных параметра одного превосходят количественно параметры другого (строки 1 и 2 табл. 1), то более экологичным является второй. Тот же вывод при равенстве одного параметра и превосходстве второго (строки 3, 4 и 5, 6 табл. 1). Если же один параметр агрегата количественно превосходит параметр другого агрегата, а второй параметр уступает (строка 7, 8 и 9, 10 табл. 1), то оценка сравнительной экологичности неоднозначна. Поэтому предлагается ввести параметр Э под названием индекс экологичности, который будет комплексно учитывать оба параметра и определяется по их количественным значениям.

Таблица 1

Некоторые технические данные зерноуборочных комбайнов

№ Модель комбайна Мощность двигателя, кВт Масса (без жатки), кг

1 Lexion 580 316 16500

2 Lexion 460 236 13000

3 CX 840 220 15400

4 CS 6080 220 12000

5 4068 HTS 176 9450

6 4060 HTS 125 9450

7 Centora 7282 304 13880

8 CX 840 220 15400

9 MF Beta 7270 221 14150

10 9680i 260 11230

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Технический уровень комбайнов оценивали удельной пропускной способностью, удельной материалоемкостью и удельной энергонасыщенностью (численные значения которых определяли по известным выражениям (1-3) [1]. Удельная пропускная способность qуд, кг/(см-1):

Як

Я уд

В ,

где qк - пропускная способность комбайна, В - ширина молотилки, м. Удельная материалоемкость комбайна Gуд, т/(кгс-1):

Г Gк Gуд = -

Як ,

где Gк - масса комбайна, т.

Удельная энергонасыщенность комбайна л.с./( кгс-1):

N

Nyd = —

qK ,

где N - мощность двигателя комбайна.

Для определения индекса экологичности предложена формула (4) [2]:

Э =

10 1

+

Nyd Gyd

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Удельные показатели российских комбайнов, а также моделей ведущих зарубежных фирм представлены в табл.2. Как видно из табл. 2, удельные показатели российских комбайнов с бильным молотильным аппаратом достаточно близки к соответствующим показателям зарубежных моделей. В то же время Енисей 957, благодаря оснащению его молотильным аппаратом с зубовыми бичами [3, 4, 5], имеет наиболее высокую удельную пропускную способность и эффективно работоспособен при наименьшей энергонасыщенности; по удельной материалоемкости находится на уровне лучших зарубежных моделей; имеет наилучший индекс экологичности.

Таблица 2

Удельные показатели технического уровня комбайнов

Марка комбайна Удельная пропускная способность, кг/(см-1) Удельная материалоемкость, т/(кгс-1) Удельная энергонасыщенность, л.с./(кгс-1) Индекс экологич-ности

Класс 5-6 кг/с

Niva Effect 4,66 1,46 27,6 1,047

Енисей-950 5,43 1,63 28,3 0,966

Sampo Rosenlew SR-2065 4,66 1,34 26,8 1,119

Класс 7-8 кг/с

Vector 6,42 1,62 27,2 0,980

Енисей-954 6,33 1,53 24,3 1,066

Claas Mega204 6,53 1,33 25,6 1,143

MF-7256 6,10 1,26 27,0 1,164

Класс 9-10 кг/с

Acros-530 6,47 1,59 25,0 1,029

Енисей-957 7,5 1,29 20,6 1,260

Claas Mega 208 6,46 1,41 23,0 1,144

Lexion 430 6,76 1,46 25,0 1,085

John Deere 2258 7,14 1,18 26,7 1,221

Улучшается экологичность комбайна Енисей-957 за счет уменьшения отрицательного воздействия на почву (показатель воздействия на 10-20% ниже, чем у комбайна с бильным

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

МСУ), а также уменьшения выброса в атмосферу выхлопных газов благодаря меньшей энергоемкости технологического процесса.

С учетом зафиксированного при испытаниях влияния зубового молотильного аппарата на производительность и пропускную способность комбайна можно спрогнозировать достижимое повышение технического уровня российских комбайнов, указанное в табл. 3.

Таблица 3

Повышение технического уровня комбайнов при применении молотильного барабана с

зубовыми бичами

Удельные показатели

Марка комбайна Удельная пропускная способность, кг/(см-1) Удельная Удельная Индекс

материалоемкость, т/(кгс-1) энергонасыщенность, л.с./(кгс-1) экологичности, Э

реальная возмож ная реальная возмож ная реальная возможная реальный возмож ный

Vector 6,42 7,70 1,62 1,35 27,2 22,7 0,980 1,182

Acros 6,47 7,76 1,64 1,37 25,8 21,5 1,029 1,195

«Niva 4,66 5,59 1,46 1,22 27,6 23,0 1,047 1,255

Effect»

ВЫВОДЫ

Главными факторами воздействия зерноуборочных комбайнов, отрицательно влияющими на экологию, являются уплотнение почвы их ходовыми системами, а также выброс в атмосферу выхлопных газов.

Учитывая возросшие требования к экологичности новой уборочной техники, введен для зерноуборочных комбайнов параметр - индекс экологичности.

Зерноуборочный комбайн Енисей 957, благодаря оснащению его молотильным аппаратом с зубовыми бичами, имеет наиболее высокую удельную пропускную способность и эффективно работоспособен при наименьшей энергонасыщенности, имеет наилучший индекс экологичности.

Прогнозно повсеместное применение в стране комбайнов с новым молотильным аппаратом обеспечит получение дополнительно 2-3 млн. т зерна за счет сокращения потерь при уборке без затрат на обработку почвы, приобретение и внесение удобрений, уход за посевами и уборку урожая.

ЛИТЕРАТУРА

1. Липовский М.И. Рациональный обмолот зерновых культур. - СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2005, - 139 с.

2. Липовский М.И., Перекопский А.Н. Зерноуборочный комбайн: из прошлого - к новому поколению. -СПб.: ИАЭП, 2015, - 316 с.

3. Липовский М.И., Перекопский А.Н., Сухопаров А.И. Молотильный аппарат для уборки зерна восковой спелости // Сельскохозяйственные вести, 2004, №4, - C. 5.

4. Пат. RUS 2239305 Молотильное устройство / Липовский М.И., Перекопский А.Н., Гудков Д.А.

5. Пат.на полезную модель RUS 168996 Универсальный молотильный аппарат / Липовский М.И., Перекопский А.Н.

УДК631. 3.05

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕМЯН ТРАВ

А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук, АН. ПЕРЕКОПСКИЙ, канд. техн. наук, СВ. ЧУГУНОВ Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Рассмотрено применение метода определения теплопроводности цилиндрическим зондом при исследовании теплофизических характеристик семян трав. Экспериментальное исследование слоя семян трав провели в лабораторных условиях с использованием полупроводникового цилиндрического зонда диаметром 2,6 мм и длиной его рабочей части 80 мм в качестве теплового зонда. Выведенная формула позволяет определить теплопроводность исследуемого материала по экспериментально полученной зависимости нагрева зонда во времени. В установке для определения теплопроводности и температуропроводности с применением зонда использовали стабилизированные источники тока и электродвижущей силы, а также потенциометр планшетный двухкоординатный. Для получения сигнала, пропорционального логарифму времени, использовали вычислительный комплекс. Определили теплофизические характеристики слоя семян трав (тимофеевки, клевера лугового и ежи сборной) в зависимости от влажности. Теплопроводность слоя семян трав увеличивалась во всем диапазоне изменения влажности. Характер изменения теплопроводности можно объяснить различными формами связи влаги с материалом. При влажности семян трав до 15% влага заполняет мелкие поры, и после их насыщения переходит в межзерновое пространство. При этом теплопроводность меньше, так как в поры материала вместо воды входит воздух, теплопроводность которого значительно ниже, чем жидкости. У материала с высокой влажностью происходит резкое увеличение теплопроводности за счет поверхностной влаги. При влажности материала больше 30% его температуропроводность практически постоянна, так как влага из материала выступила в таком количестве, при котором скорость изменения температуры уже не уменьшается, а возрастает только тепловой поток. При этом значения температуропроводности слоя семян ниже, чем воды, и на нее не влияют свойства самого материала. Приведены зависимости параметров теплопереноса от влажности для слоя тимофеевки, клевера лугового и ежи сборной.

Ключевые слова, семена трав, теплопроводность, тепловой зонд.

THERMAL AND PHYSICAL CHARACTERISTICS OF GRASS SEEDS

A.F. ERK, Cand. Sc. (Engineering), A.N. PEREKOPSKII, Cand. Sc. (Engineering), S.V. CHUGUNOV

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg