Сравнительный анализ затрат энергии на обработку почвы дисковым мульчировщиком

Рис. 2 - Технология приготовления концентрированного белкового корма

Способ приготовления концентрированного белкового корма осуществляется следующим образом. Семена масличных культур после уборки одновременно с обрушиванием на центробежной рушальной машине 1 кондиционируют при температуре 40-45°С. Обрушенные и раздробленные семена по патрубку 3 подают на отвеивание в веечную машину 4 и далее - в питатель 5 пресс-экструдера 6 и получают жмых и масло. При этом масло очищают в резервуаре 8 для сбора жмыхового масла при помощи фильтра 9. Отходы, полученные после очистки масла, направляют в гранулятор 11 для получения дополнительного жмыха с влажностью не более 10% в виде гранулированного корма. Затем полученное масло смешивают со жмыхом в соотношении 1:0,5 в смесителе 10 и получают концентрированный белковый корм с влажностью не более 20%. Если влажность полученного концентрированного белкового корма более 20%, то он начинает портиться, и не пригоден для кормления животных [8].

Выводы. Предложенные технические решения в технологии приготовления белкового корма позволяют повысить качество корма и его питательную ценность. Эти технологии могут быть применены для производства масла и жмыха подсолнечного из растительного сырья и последующего его использования в кормлении сельскохозяйственных животных.

Одним из направлений совершенствования технологий приготовления белкового корма, в частности подсолнечного жмыха, является совмещение двух технологических операций - очистка семян подсолнечника на воздушно-решётных зерноочистительных машинах типах МВУ-1500 с получением чистоты семян 98-99% и последующее их прессование, что позволит отделить отходы -примеси, которые влияют на качество жмыха.

Очистка семян подсолнечника перед прессованием позволит отделить травмированные семена и обрушенные, поскольку они являются возбудителями заболеваний.

Литература

1. Морозов Н.М. Развитие машинных технологий и систем технических средств для механизации и автоматизации процессов в животноводстве // Техника и оборудование для села. 2013. № 7. С. 2-7.

2. Автомонов И.Я. Совершенствование механизированных технологий приготовления, хранения и раздачи кормов на фермах КРС // Научные труды Всероссийского науч.-исслед. и проект.-технол. ин-та механизации животноводства. Подольск, 2004. Т. 14. С. 222-242.

3. Абилов Б.Т., Крючков П.Г., Джафаров Н.М. Использование отходов подсолнечника в рационах откормочного молодняка крупного рогатого скота // Сборник научных трудов ВНИИ овцеводства и козоводства. 2004. Т. 2. № 2-2. С. 28-30.

4. Василенко В.Н. Научное обеспечение процессов производства полнорационных коэкструдированных и экспанди-рованных комбикормов: автореф. дис. ... докт. техн. наук / Воронеж: ВГТА, 2010. 44 с.

5. Пат. 2635694 Российская Федерация: МПК А23К 50/10, А23К 10/30, А23К 10/37. Способ приготовления питательного комбикорма для телят / И.Е. Припоров; заявит. и патентооблад. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина». № 2017107995; заявл. 10.03.2017; опубл. 15.11.2017. Бюл. № 32.

6. Пат. 2636480 Российская Федерация: МПК А23К 10/30, А23К 40/10. Способ получения белкового корма / И.Е. Припоров; заяв. и патентооблад. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина». № 2017103859; заявл. 06.02.2017; опубл. 23.11.2017. Бюл. № 33.

7. Припоров И.Е. Синтез рациональной технологической линии для приготовления белковых кормов / И.Е. Припоров, А.Б. Шепелев, А.В. Огняник [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 5 (73). С. 166-168.

8. Пат. 2677137 Российская Федерация: МПК С11В 1/00, А23К 10/30. Способ получения концентрированного белкового корма / И.Е. Припоров, Е.В. Припоров; заявит. и патентооблад. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина». № 2018107369; заявл. 27.02.2018; опубл. 15.01.2019. Бюл. № 2.

Сравнительный анализ затрат энергии на обработку почвы дисковым мульчировщиком

Е.В. Припоров, к.т.н., Г.Е. Самурганов, магистрант, ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ

На основе анализа патентной информации предложено техническое решение конструкции центробежного аппарата с подачей материала на внутренний торец лопатки, что снижает отражение частиц и повышает равномерность поверхностного распределения удобрений [1]. Установлено, что

четырёхрядный дискатор обеспечивает качественную заделку удобрений за один проход [2]. При выборе зерновой сеялки для посева по ресурсо-берегающей технологии необходимо учитывать ширину междурядья и величину расстояния между полосами технологической колеи, которые определяют ширину захвата машин по уходу за посевами при формировании технологического комплекса машин [3-6].

Цель исследования — провести сравнительный анализ удельных затрат энергии и потребности в топливе на обработку почвы мульчировщиком с двухрядным и четырёхрядным расположением сферических дисков на индивидуальной стойке.

Материал и методы исследования. Основное направление снижения затрат на горюче-смазочные материалы при возделывании зерновых культур — замена энергоёмких операций на менее энергоёмкие. Внедрение ресурсосберегающих операций в технологии не должно приводить к снижению урожайности. Самой энергоёмкой операцией при возделывании зерновых является отвальная вспашка. Замена вспашки на поверхностную обработку дискатором позволяет снизить расход топлива. Однако при этом повышается плотность почвы, что снижает водно-воздушный режим.

Известно, что мульчировщик — орудие, обеспечивающее измельчение растительных остатков и их разбрасывание по поверхности поля. Дисковые мульчировщики ОАО «Белагромаш-сервис» предназначены для обработки почвы под посев, уничтожения сорняков, измельчения пожнивных остатков без предварительной вспашки. Следует выделить отличительные особенности дискового мульчировщика от дискатора с установленным сферическим диском на индивидуальной стойке (оси): сферический диск мульчировщика установлен на индивидуальной упругой стойке, что создаёт условия для копирования рельефа. Высокая скорость движения агрегата вызывает вибрацию диска во время движения. Это проводит очистку от растительных остатков и влажной почвы и измельчаются пожнивные остатки. Рабочий орган дискатора — сферический диск, установленный на индивидуальной стойке и жёстко прикреплённый к раме. Сферические диски на раме с индивидуальными стойками образуют параллельные ряды.

Основные отличия мульчировщика от дискатора сводятся к следующему:

— сферический диск мульчировщика установлен под постоянным углом к направлению движения и под некоторым углом к вертикали. В дискаторе угол атаки диска изменяется в интервале от 0 до 25°. Наклон сферического диска к вертикали снижает заглубляющую способность рабочего органа мульчировщика. Глубина обработки мульчировщика — до 12 см, а дискатора — до 16 см;

— рабочая скорость дискатора — до 12 км/ч; рабочая скорость двухрядного мульчировщика — до 18 км/ч, а четырёхрядного — до 15 км/ч.

Сферический диск мульчировщика диаметром 0,56 м установлен под углом к направлению движения 20° и под некоторым углом к вертикальной оси. Эти углы установки диска обеспечивают его работу в качестве лемеха, отвала. В процессе движения мульчировщика на полях с наличием большого количества пожнивных остатков толстостебельных культур и сорной растительности происходит из-

мельчение пожнивных остатков с образованием мульчи, состоящей из комков земли до 25 мм с включением растительных остатков по всей глубине обработки. Расстояние между следами дисков в плане четырёхрядного мульчировщика составляет 0,140 м, а у двухрядного — 0,125 м.

Результаты исследования. Известно, что ширина захвата единичного сферического диска на индивидуальной стойке определяется по выражению [7]:

Ь = ^4Кф008в-К) 008а,

где И — высота гребня, м; D — диаметр диска, м; в — угол наклона диска к вертикали, град°; а — угол наклона диска к направлению движения агрегата, град.

Расчёты свидетельствуют, что при параметрах рабочего органа мульчировщика И=0,04 м, D = 0,56 м, а=200, в =100 рабочая ширина захвата единичного сферического диска составляет Ь = 96 мм. Теоретическое значение ширины захвата единичного сферического диска на 23% меньше, чем расстояние между следами дисков в плане двухрядного, что приведёт к образованию необработанных полос. У четырёхрядного мульчировщика значение расстояния между следами дисков одинаково с шириной захвата сферического диска, что обеспечит непрерывность обработки по рабочей ширине захвата.

Выполнен анализ выпускаемых ОАО «Белагро-маш-сервис» двухрядных и четырёхрядных муль-чировщиков и определена потребная мощность двигателя трактора от рабочей ширины захвата.

Четырёхрядные мульчировщики выпускают с рабочей шириной захвата от 3,2 м до 5,0 м с интервалом 1,0 м. Двухрядные мульчировщики выпускают с рабочей шириной захвата от 3,0 до 9,0 м с интервалом значений через 1,0 м. Обработка полученных данных по методу наименьших квадратов позволила установить эмпирическую зависимость рекомендуемой мощности трактора от рабочей ширины захвата.

Зависимость потребной мощности двигателя трактора от рабочей ширины захвата двухрядного мульчировщика имеет вид:

N = 32,38В +13,26; у четырёхрядного мульчировщика эта зависимость имеет вид:

N = 33,12В + 4,416, где N — потребная мощность двигателя трактора, кВт;

В — рабочая ширина захвата мульчировщи-ка, м.

Потребная мощность трактора в интервале рабочей ширины захвата от 3,2 м до 5,0 м существенно не зависит от количества рядов мульчи -ровщика. Причина заключается в том, что общее количество дисков у четырёхрядного мульчиров-щика больше, а рабочая скорость движения его

меньше, чем у двухрядного. Остальные параметры мульчировщиков одинаковые, что приводит к незначительному увеличению потребной мощности двигателя трактора.

Известно, что оценочным показателем выбора энергосберегающего агрегата является величина удельных затрат энергии на обработку почвы. Величина этого показателя не зависит от стоимости энергоносителя. Удельные затраты энергии на обработку почвы на единицу площади составляют [8]:

N

Е = 36-

Вип

где Е — удельные затраты энергии, МДж/га; В — рабочая ширина захвата, м; и — рабочая скорость движения, км/ч; П'э — энергетический КПД агрегата. Зависимость удельных затрат энергии от рабочей ширины захвата двухрядного мульчировщика имеет вид:

^ 32,38В +13,26 Е = 36-

Вх>цэ

На рисунке 1 представлена зависимость удельных затрат энергии от рабочей ширины захвата.

При построении графика приняты исходные данные: рекомендуемая скорость и =18,0 км/ч, коэффициент полезного действия агрегата пэ =0,36.

Анализ графика свидетельствует, что увеличение рабочей ширины захвата двухрядного дискатора от 3,0 м до 6,0 м сопровождается снижением удельных затрат энергии на 6,2%.

Зависимость удельных затрат энергии от рабочей ширины захвата четырёхрядного мульчировщика имеет вид:

33,12В + 4,416

Е = 36-

Вщэ

На рисунке 2 представлена зависимость удельных затрат энергии от рабочей ширины захвата четырёхрядного мульчировщика.

Исходные данные при построении графика: рекомендуемая скорость движения и =15,0 км/ч, коэффициент полезного действия агрегата п=0,36.

Анализ рисунка 2 свидетельствует, что увеличение рабочей ширины захвата четырёхрядного мульчировщика от 3,2 м до 5,2 м сопровождается незначительным (1,6%) снижением удельных затрат энергии на обработку почвы.

Сравнение рисунков 1 и 2 свидетельствует, что у четырёхрядного мульчировщика при рабочей ширине захвата 3,2 м удельные затраты энергии превышают аналогичную величину двухрядного мульчировщика на 11%. При рабочей ширине захвата 5,0 м величина удельных затрат энергии четырёхрядного мульчировщика на 14% выше, чем двухрядного. Сравнительный анализ затрат энергии на обработку почвы свидетельствует,

Рабочая I

Рис. 1 - Зависимость удельных затрат энергии от рабочей ширины захвата двухрядного мульчировщика

Рабочая ширина захвата, м

Рис. 2 - Зависимость удельных затрат энергии от рабочей ширины захвата четырёхрядного мульчировщика

а:

5.5

5.4 5.3

5.2 5.1 5.0 4,9

4.3 4,7

4.5 4,5

4.4 4,3

2

' 1

3 4 5

Рабочая ширни а захвата, гл

Рис. 3 - Зависимость удельного массового расхода топлива от рабочей ширины захвата: 1 - двухрядный мульчировщик; 2 - четырёхрядный мульчировщик

что четырёхрядный мульчировщик имеет выше затраты энергии, чем двухрядный в среднем на 12% в интервале рабочей ширины захвата от 3,0 м до 5,0 м.

При расходовании 1 кг дизельного топлива выделяется 42,5 МДж энергии. Зависимость удельного

массового расхода топлива от рабочей ширины захвата двухрядного мульчировщика имеет вид:

л „ 32,38В +13,26

д = 0,847—---—.

Вщэ

Расчёты по представленной зависимости свидетельствуют, что увеличение рабочей ширины захвата двухрядного мульчировщика от 3,0 м до 5,0 м приводит к снижению удельного массового расхода топлива от 4,81 кг/га до 4,58 кг/га.

Зависимость удельного массового расхода топлива от рабочей ширины захвата четырёхрядного мульчировщика имеет вид:

Л „.„33,12В + 4,412

д = 0,847—----,

Вщэ

где д - удельный массовый расход топлива, кг/га.

На рисунке 3 представлена зависимость удельного массового расхода топлива от рабочей ширины захвата для двухрядного и четырёхрядного мульчировщика.

По результатам расчёта установлено, что значение удельного массового расхода топлива при рабочей ширине захвата четырёхрядного мульчировщика 3,2 м составляет 5,41 кг/га. Мульчировщик с рабочей шириной захвата 5,2 м имеет удельный массовый расход 5,33 кг/га. Четырёхрядный муль-чировщик, по сравнению с двухрядным, имеет удельный массовый расход топлива на 12% выше, а качество обработки — вдвое выше.

Выводы

1. Мульчировщик по сравнению с дискатором имеет сферический диск, установленный на упругой стойке.

2. Двухрядный и четырёхрядный мульчировщи-ки при значении рабочей ширины захвата от 3,0 м до 5,0 м имеют одинаковую потребную мощность двигателя.

3. Удельные затраты энергии на обработку почвы четырёхрядным мульчировщиком на 13% выше, чем двухрядным в интервале рабочей ширины захвата от 3,0 м до 5,2 м.

4. Четырёхрядный мульчировщик имеет удельный массовый расход топлива на единицу работы на 12% больше, чем двухрядный. Количество дисков, приходящихся на метр рабочей ширины захвата, у четырёхрядного мульчировщика составляет 10, а у двухрядного величина этого показателя 8. Рабочая ширина захвата единичного диска — 0,096 м, а расстояние между следами дисков четырёхрядного мульчировщика —

0.1.м. Четырёхрядный мульчировщик обеспечивает непрерывность обработки почвы за один проход. Двухрядный мульчировщик за один проход образует необработанные полосы по рабочей ширине захвата.

Литература

1. Припоров Е.В. Центробежный аппарат с подачей материала вдоль лопаток // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 3 (18). С. 243-247.

2. Припоров Е.В., Юдт В.Ю. Анализ дисковых орудий с четырехрядным расположением сферических дисков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 118. С. 1413-1427.

3. Припоров Е.В., Левченко Д.С. Анализ сошников сеялок ресурсосберегающих технологий посева зерновых культур // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 109. С. 379-391.

4. Припоров Е.В. Технологическая колея и проблемы ее создания // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 82-84.

5. Припоров Е.В. Анализ факторов, влияющих на ширину полос технологической колеи // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5 (61). С. 57-59.

6. Сохт К.А., Трубилин Е.И., Коновалов В.И. Дисковые бороны и лущильники. Проектирование технологических параметров. Краснодар: КубГАУ, 2014. С. 69.

7. Канарёв Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия. М.: Машиностроение, 1983. С. 53.

8. Маслов Г.Г., Карабаницкий А.П., Донцов В.Б. Эксплуатация МТП (курс лекций). Краснодар: КубГАУ, 2002. 228 с.

Интеллектуальная система управления глубиной хода дисковых сошников при посеве

С.Н. Кокошин, к.т.н., Б.О. Киргинцев, руководитель НИРС, В.И. Ташланов, аспирант, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья

Развитие цифрового сельского хозяйства в России подразумевает повышение качественных показателей технологических процессов в животноводстве и непосредственно в растениеводстве [1, 2]. Основными этапами при возделывании сельскохозяйственных культур можно выделить следующие: подготовка почвы, посев, уход за посевами, уборка урожая, сушка, сортировка и хранение. Наиболее энергозатратными и основополагающими технологическими операциями для получения высокого

урожая являются обработка почвы и посев [3]. Особенность данных операций заключается во взаимодействии рабочих органов с почвой, имеющей определённые физико-механические свойства, оказывающие влияние на тяговое сопротивление агрегата. К посеву предъявляются высокие требования, так как необходимо правильно разместить семена по площади поля и по глубине заделки. При этом основными факторами, способствующими улучшению данных показателей, являются конструктивные особенности сеялки, а именно сошниковая группа и высевающая система. В серийных конструкциях дисковых сеялок для удерживания сошника на установленной глубине используется