АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАХОТНЫХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ ОТВАЛЬНОЙ ВСПАШКИ

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 631.312

Анализ использования пахотных агрегатов для отвальной вспашки

Г.Г. Маслов, д-р техн. наук, профессор; Е.М. Юдина, канд. техн. наук;

М.Р. Кадыров, ст. преподаватель; Н.В. Малашихин, аспирант

ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ

В статье представлены разработанная математическая модель и блок-схема алгоритма оптимизации рабочего процесса отвальной вспашки предлагаемым многофункциональным машинно-тракторным агрегатом с одновременным внесением минеральных удобрений, а также дополнительным крошением и выравниванием почвы. Проанализированы сравнительные характеристики плугов различных технологических схем, определены эффективные направления совершенствования конструкции и состава пахотных агрегатов с дополнительными приспособлениями, позволяющими выполнить несколько операций за один проход агрегата. Получены оптимальные значения мощности двигателя трактора, его массы, ширины захвата агрегата и его массы, рабочей скорости движения агрегата и значения критерия оптимизации - минимума затрат совокупной энергии на выполнение процесса вспашки с сопутствующими работами (внесение удобрений, выравнивание почвы). Приведены результаты анализа технико-эксплуатационных показателей современных отвальных плугов и выбраны наиболее эффективные. Представлены новые направления повышения эффективности пахотных агрегатов на отвальной вспашке.

Ключевые слова: агрегат, вспашка, оборотный плуг, поворотный плуг, затраты, моделирование, мощность, ширина захвата, масса, энергоёмкость, оптимизация, эффективность.

Производство конкурентоспособной продукции растениеводства требует повышения эффективности, в том числе и на вспашке. Вспашка остаётся ещё на длительную перспективу основным способом обработки почвы, несмотря на её серьёзные недостатки по вредному воздействию рабочих органов отвальных плугов - разрушение структуры почвы, уничтожение полезных микроорганизмов, потеря углерода и др. Хотя вспашка меньше распыляет почву, чем дисковые орудия, всё равно требуются новые способы для разрушения почвенного пласта. Вспашка - самая малопроизводительная, дорогостоящая и самая энергоёмкая технологическая операция: на неё приходится до 20 и более кг топлива в расчёте на каждый гектар пашни [1]. В этой связи особую актуальность приобретает дальнейшее совершенствование конструкции отвальных плугов, которые должны повышать качество работы, производительность труда, снижать расход топлива и затраты. Кроме перечисленных недостатков, отвальная вспашка в технологии возделывания имеет и неоспоримые преимущества по сравнению с другими способами обработки почвы, о которых хорошо известно [1]. Применяемые на производстве пахотные агрегаты с отвальными плугами по-разному влияют на эффективность получаемой продукции.

Цель нашей статьи - определить эффективные направления совершенствования конструкции и состава пахотных агрегатов для устранения выше перечисленных недостатков.

Материал и методы исследования. Одно из направлений повышения эффективности пахотных агрегатов уже успешно решается оборотными и поворотными плугами отечественного производства [2], которые производят вспашку

без борозд и свальных гребней, качественно выравнивают почву, способствуют росту производительности труда и экономии топлива. Основной метод, принятый в работе, - сравнительный анализ различных конструкций плугов и синтез новых технологий, базирующихся на их применении; основные задачи наших исследований - моделирование и оптимизация параметров пахотных агрегатов.

Пахотные агрегаты, используемые в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, должны точно учитывать агротехнические требования к каждой культуре [3 - 6]. Например, под основную обработку почвы должны обязательно вноситься минеральные удобрения. Эти операции в существующих технологиях выполняются раздельно, что повышает затраты. Для повышения эффективности вспашки внесение удобрений, их заделка в почву корпусами плуга, разделка подрезанного пласта и выравнивание поверхности почвы за плугом выполняются за один проход агрегата по полю предлагаемым нами агрегатом [7, 8], представленном на рисунке 1.

Агрегат включает: энергосредство 1; оборотный плуг с несущей рамой 2, поворачивающейся относительно продольной горизонтальной оси на угол 180°; механизм поворота 3, на кронштейне, у которого шарнирно закреплён гидроцилиндр 4; шток 5, который кинематически связан со звеньями механизма поворота ( на фигуре не показано). На несущей раме 2 парами симметрично закреплены право- 6 и левооборачивающие 7 плужные корпуса, снабжённые стойками 8, двусторонними лемехами 9 и отвалами 10. Плужные корпуса опираются на опорное колесо, а к раме 2 с помощью карданного вала 11 присоединён каток-глыбодробитель 12 с двумя шарнирами

Гука, один из которых 13 крепится к несущей раме 2, а второй 14 - к раме опорно-выравнивающего катка, который выполнен в виде рамы. На раме последовательно установлены батареи игольчатых 15 и ножевых 16 дисков соответственно с ведущей и ведомой звездочками. На передней навеске 17 трактора закреплён бункер 18 для внесения минеральных удобрений.

Для оптимизации параметров многофункционального пахотного агрегата (МПА) нами разработана математическая модель, учитывающая отвальную вспашку с одновременным дополнительным крошением, выравниванием почвы и внесением минеральных удобрений [9].

В исследовании операций наиболее сложным и ответственным этапом является выбор критерия принятия решения. В нашем случае это минимум совокупных затрат энергии на выполнение рабочего процесса вспашки с одновременным внесением минеральных удобрений. Минимальное значение этих затрат и определяет правильное принятие решения.

Исследование операций выполняют на построенных моделях процесса с помощью моделирования. В нашем случае для МПА - это зависимости требуемой мощности двигателя трактора от ширины захвата агрегата, его массы и массы приспособления к плугу, а также зависимости производительности агрегата от рабочей скорости, ширины захвата и коэффициента использования времени смены, зависимости удельного расхода топлива от мощности двигателя, совокупность затрат энергии МПА от его параметров и режимов работы (критерий оптимизации).

Речь идёт об определении оптимальных параметров и режима работы МПА. В данной задаче неизвестными являются: мощность двигателя трактора, его масса, ширина захвата МПА, рабочая скорость движения агрегата, удельный расход топлива, производительность. В результате

решения нужно найти указанные параметры и критерий оптимизации - минимум совокупных затрат энергии на выполнение процессов вспашки с одновременным основным внесением удобрений. Цель выполнения задачи - обеспечить процесс с минимальными затратами совокупной энергии.

На этом этапе формализации задачи определяют, какие параметры моделируемой системы необходимо отразить в модели [9]. В модели должно быть только математическое описание, а не словесное. Это позволит получить точный результат при решении на ЭВМ. Каждая характеристика в модели отражается с помощью интервала и числа: Вр - заданный интервал рабочей ширины захвата МПА от 0,6 до 6 м, шаг 0,6; интервал рабочей скорости агрегата Vр = 7 - 10 км/ч (шаг 1); коэффициент использования времени смены т = 0,8; мощность двигателя трактора Ле; масса трактора Gтp; масса МПА GМПА; производительность агрегата Ж, га/ч; совокупные затраты энергии на вспашку Ез, МДж/га; годовая загрузка трактора Тгт = 900 ч.; годовая загрузка МПА Тгм = 240 ч.; норматив отчислений на амортизацию, ремонт и ТО трактора арт = 0,193 и МПА арм = 0,38.

Последовательность разработки математической модели: вначале составляют систему переменных, затем систему ограничений и в конце - целевую функцию (рис. 2). Основные переменные, что вводят в модель, - то, что требуется определить: Ле, Gтp, СМПА, Ж Вр, Vр, Ез. Вспомогательные переменные вводятся в модель, если при помощи основных переменных нельзя формализовать все условия задачи: qт = 0,144Ле -удельный расход топлива МПА, кг/ч.

Константы: 1т = 42 МДж/кг - энергетический эквивалент топлива; ар - амортизационные отчисления; Тг - годовая загрузка трактора и МПА.

Коэффициенты: 0,1 - переводной коэффициент при расчёте часовой производительности агрегата

Рис. 1 - Многофункциональный агрегат для обработки почвы и внесения минеральных удобрений

(Ж = 0,1ВрУрт).

После записи системы переменных разрабатывают систему ограничений модели: Вр < 6 м; V, < 10 км/ч; N < 380 кВт; Отр < 20 т; Омпа < 5 т.

За критерий оптимизации математической модели в нашей задаче принят минимум совокупных затрат энергии на выполнение процесса вспашки почвы с одновременным внесением минеральных удобрений многофункциональным пахотным агрегатом (МПА). Целевая функция модели выражается нижеследующим уравнением (1):

Е + °тр1тр°рт + °МПА1м°рм + ж т т т м

тг тг

Е, =

+

1+0,1Отр - 3500) +' +0,Щмпа - 3000) ,

Ж

->тт,

где Ез -

Е = I п + I ' п

Ббов исходных дя&ыг

В„- 18Л0н /шаг 06 нЬ Уг- 7-Вкм/ч /шаг 1 км/ч!: 1?- 900 ч 7?- Ш Ч; а"-аШ аО.Ж а,- Ь27МДх/и>

Г

^ Ор-ГЩ,/

3 ц-геу

4 Вм'НВр!

1

5 ^ащУрт

6 0,162 Ц,

7

удельные совокупные затраты энергии на процесс, МДж/га;

Еж - затраты энергии живого труда, МДж/га;

О^ - масса трактора, кг;

1тр - энергетический эквивалент энергозатрат

на 1 кг массы трактора, МДж/кг;

1м - энергетический эквивалент энергозатрат

на 1 кг массы сельхозмашины, МДж/кг;

арт, арм - отчисления на амортизацию, ремонт

и ТО, соответственно трактора и агрегати-

руемой машины;

Тгт, Тгм - годовая загрузка, соответственно, трактора и машины, ч; ОМПА - масса МПА, кг; Ж - производительность МПА за 1 час сменного времени, га/ч. Затраты энергии живого труда Еж определяются по известной формуле:

Нет

ВыОод на пе1ть реэулынтоб 1фи Ез; & Щ>: -Ч,;, ПР: 'V

Ж = 0,08Вр Гр;

Отр = 0,162^.

где /ж, /ж' - энергетические эквиваленты затрат живого труда, соответственно основных и вспомогательных рабочих, МДж/ч; пц, пц' - число основных и вспомогательных рабочих, чел.

Для расчёта математической модели на ЭВМ нами разработан алгоритм, блок-схема которого представлена на рисунке 2.

Блок-схема включает шесть арифметических операторов (2 - 7), один логический (9), первый -по вводу исходных данных и девятый - по выводу на печать результатов расчётов при минимальном значении критерия оптимальности Ез.

Ограничение рабочей скорости движения пахотного агрегата выбрано с учётом возможностей энергетических средств, выпускаемых промышленностью. Принятый интервал скоростей Ур = 7 - 10 км/ч целесообразен для интервала мощности двигателей тракторов 40 - 420 кВт в зависимости от рабочей ширины захвата агрегата.

Рис. 2 - Блок-схема алгоритма оптимизации параметров и режимов работы МПА

Все перечисленные параметры приведены в блок-схеме алгоритма оптимизации задачи: Вр < 5,4 м; Ур < 10 км/ч; N < 420 кВт; Отр < 14800 кг; ОМПА < 4860 кг.

Формулы производительности агрегата и часового расхода топлива Ор после преобразований примут вид:

Результаты исследования. Решение оптимизационной задачи по обоснованию параметров предлагаемого МПА (рис. 2) позволило определить рабочую ширину захвата и массу машины, скорость движения, требуемую мощность двигателя и массу трактора для агрегатирования МПА, а также оптимальную производительность МПА за 1 час основного времени и значение критерия оптимизации - минимальные затраты совокупной энергии на выполнение вспашки с внесением удобрений (табл. 1).

Из представленных данных результатов моделирования рабочего процесса МПА по разработанному алгоритму (рис. 2) следует, что для получения минимальной энергоёмкости процесса вспашки с сопутствующими технологическими операциями (779 МДж/га) требуется предлагаемый нами МПА: ширина захвата -5,4 м, рабочая скорость агрегата - 10 км/ч, мощность двигателя трактора -303 кВт, производительность агрегата за один час основного времени - 5,4 га.

Зависимость критерия оптимизации минимальных затрат совокупной энергии Е от

ширины захвата Вр и скорости движения vр представлена на рисунке 3. Минимум критерия имеет место на рабочей ширине захвата 5,4 м и скорости движения агрегата 10 км/ч. Чем меньше скорость агрегата, тем выше затраты удельной энергоёмкости процесса вспашки из-за низкой производительности агрегата.

1. Оптимальные параметры МПА

Параметры МПА Значения параметров

Рабочая ширина захвата, м 5,4

Рабочая скорость движения, км/ч 10,0

Мощность двигателя трактора, кВт 303

Масса трактора, кг 11465

Масса МПА, кг (плуг + каток + бункер) 8071

Оптимальная производительность МПА, га/ч 5,4

Минимальные затраты совокупной энергии на процесс, МДж/га 779,0

Годовая загрузка трактора, ч. 900,0

Годовая загрузка МПа, ч. 240,0

Производительность агрегата возрастает с ростом значений Ур и ширины захвата Вр (рис. 4). Производительность агрегата рассчитывается оператором 5 блок-схемы алгоритма (рис. 2).

Методом аппроксимации нами получены зависимости мощности двигателя трактора для агрегатирования предлагаемого МПА (рис. 5).

Полученная математическая модель на рисунке 5 проверена на адекватность по критерию Кохрена. Расчётное значение Gр = 0,262, и оно меньше табличного (теоретического) Gт = 0,788.

Получены аппроксимированные зависимости массы трактора от мощности двигателя (рис. 6) и массы МПА от ширины его захвата (рис. 7). Масса требуемого трактора для агрегата также закономерно увеличивается с ростом мощности его двигателя (рис. 6). Для МПА с двигателем мощностью 105,4 кВт масса составляет 6245,0 кг, с двигателем 236 кВт - 10800 кг, а для 367 кВт -уже 14800 кг.

Ы, га/ч

4,0

3.0

2.0

1.0

/

' /

/У /

А У

А У

У

Ур-Юкм/ч 1/ =9 им/ч

V..7 км/ч

О \2 3,6 4,8 В.. м

Рис. 4 - Зависимость Ж от Ур и Вр

Рис. 5 - Зависимость мощности двигателя трактора от ширины захвата МПА

Рис. 3 - Зависимость Е от Вр и Ур

Рис. 6 - Зависимость массы трактора от мощности двигателя

Масса предлагаемого многофункционального пахотного агрегата МПА определяется тремя его составляющими: массой оборотного плуга, массой приспособления для внесения минеральных удобрений, навешенного на переднюю навеску трактора (рис. 1), и массой приспособления к плугу для дополнительного крошения и выравнивания почвы. С увеличением ширины захвата агрегата увеличивается и ширина захвата

Рис. 7 - Зависимость массы МПА от ширины его захвата

приспособлений и их масса. Зависимость массы МПА от ширины захвата агрегата имеет вид:

100

а

МПА

-0,289-10-5 • еВр - 0,64-10

• 1п Вр + 0,029

Достоверность полученной зависимости также проверена по критерию Кохрена. Его расчётное значение Ср = 0,311 меньше табличного (теоретического) Ст = 0,788, что свидетельствует об адекватности модели.

Все три полученные зависимости использованы нами при разработке математической модели оптимизации параметров и режимов работы многофункционального пахотного агрегата (МПА), предназначенного для основного внесения минеральных удобрений одновременно со вспашкой оборотным плугом.

Для состава предлагаемого МПА нами использованы оборотные плуги [2]. Их преимущество выше уже было отмечено, но и среди них можно выбрать более эффективный. Нами сделан анализ технической характеристики различных конструкций плугов [2, 10] и выделены наиболее эффективные (табл. 2).

Анализ данных, представленных в таблице 2, позволил утверждать, что к наиболее эффективному плугу из сравниваемых в таблице 2 можно отнести ПшКО-(5 + 1 + 1)х60. При наличии 8 корпусов на раме он обеспечивает наибольшую

ширину захвата (4,8 м), в то время как плуг ППО - (8 + 2 + 1)х40П - с 22 корпусами только 4,4 м. Более чем в два раза ППО-(8+2+1) имеет массу, а следовательно, и металлоёмкость. Даже с обычными плугами, представленными в таблице 2, плуг ПШКО имеет меньшую удельную массу - всего 715 кг на 1 м ширины захвата. Такие преимущества обеспечивает этому плугу конструкция корпуса плуга без полевой доски.

Преимущества плуга ПШКО обеспечивают ему также и экономическую эффективность. К сожалению, в настоящее время пока эти плуги не обеспечены предлагаемыми нами выше приспособлениями, что снижает их эффективность.

Низкую удельную массу имеет также поворотный плуг ППП-(6 + 1 + 1)х45 Светлоградского завода (Россия). Он также имеет 8 корпусов [2], но значительно уступает по ширине захвата и производительности оборотному плугу ПШКО-(5 + 1 + 1)х60 (табл. 2). Есть существенные резервы повысить показатели эффективности для поворотного плуга ППП-(6 + 1 + 1)х45. Пути решения этой проблемы состоят в увеличении ширины захвата плуга и снижении массы корпусов.

Таким образом, анализ эффективности различных конструкций отвальных плугов и многофункциональных агрегатов позволяет сформулировать новые направления повышения их эффективно-

2. Сравнительные характеристики плугов различных технологических схем

Марка плугов Конструктивные и эксплуатационные показатели

ширина захвата, м масса, кг удельная масса, кг/м удельная производитель-га/ч ность,- м производительность га/ч число корпусов, шт.

Плуг поворотный ШШ - (6 + 1 + 1)х45 3,6 3020 838,9 1,0 3,6 8

Плуги оборотные: ПП0-8-40П 3,2 6000 1875 1,0 3,2 16

ПП0-(5 + 1 + 1)х40П ПП0-(8 + 2 + 1)х40П 2,0 4,4 3230 8760 1615 1991 1,0 1,0 2,0 4,4 10 22

ПШК0-(5 + 1 + 1)х60 4,8 3430 715 1,0 4,4 8

Плуги обычные: ПНУ-6-35 2,1 1720 819 1,0 2,1 6

ПП-(9 + 2)х35П 3,85 4210 1094 0,96 3,7 11

технические науки

сти: переход на многофункциональные пахотные агрегаты, совмещающие технологические операции вспашки, внесения удобрений, дополнительного крошения и выравнивания почвы за плугом; переход на конструкцию российских корпусов плуга без полевой доски; для выбора оптимального состава многофункционального пахотного агрегата с учётом условий эксплуатации рекомендуется использовать математическое моделирование по предлагаемым алгоритму и математической модели [10, 11]

Выводы. Требования научно обоснованной системы земледелия к основной обработке почвы предопределяет создание МПА, способных за один проход по полю выполнять несколько технологических операций: отвальную вспашку, внесение основного минерального удобрения, дополнительное крошение пласта почвы и выравнивание её поверхности за плугом. Такое совмещение операций за один проход агрегата с учётом оригинальной конструкции плужных корпусов и дополнительных приспособлений повышает эффективность многофункциональных пахотных агрегатов, улучшая качество пахоты, снижая затраты и энергоёмкость процесса обработки почвы. Кроме защиты растений от сорняков опрыскивателями [12 - 14], вспашка отвальными плугами также эффективна. Разные конструкции отвальных плугов дают разные значения технико-экономических показателей, но лучшие из них обеспечивает трактор тягового класса 5 и оборотный плуг с рабочими отвальными корпусами без полевых досок и с приспособлениями для основного внесения удобрений, дополнительного крошения и выравнивания почвы. С помощью представленной математической модели оптимизированы параметры и режим работы предлагаемого МПА.

Литература

1. Система земледелия Краснодарского края на агроландшафтной основе / Краснодар, 2015. 352 с.

2. Каталог почвообрабатывающей техники / www/svetagromash/ ru. Светлоград АГРОМАШ.

3. Технология возделывания кукурузы в Краснодарском крае / И.М. Петренко, А.И. Трубилин [и др.]. Рекомендации / РАСХН, Департамент сельского хозяйства и продовольствия Краснодарского края, КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко, КубГАУ. Краснодар, 2001.

4. Maslov G.G, Tkachenko V.T, Yudina E.M, Kadyrov M.R, Kalitko S.A. The Improvement Of The Technology Of Winter Wheat Grain Production For The Purpose Of Energy Saving. Biosci Biotechnol Res Asia 2015; 12 (3). С. 2071- 2080.

5. Maslov G.G., Trubilin E.I. Rational process machines system for producing sunflower seeds and its efficiency // World Applied Sciences Journal. 2014. Т. 29. № 12. Р. 1615 - 1620.

6. Parameters Optimization for Multifunctional Aggregates in Plant Growing Mechanization / G.G. Maslov, E.I. Trubilin, E.V. Truflyak // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. № 7 (3). P. 1919 - 1926.

7. Пат. № 2687201 Российской Федерации. МПК А01В 49/06 (2006.01). Многофункциональный агрегат для обработки почвы / Г.Г. Маслов, Н.В. Малашихин, В.В. Вовк. Опубл. 07.05.2019. Бюл. № 3.

8. Optimization of Parameters of a Multifunctional Unit Based on a Spring Harrow / Gennady Maslov, Valery Lavrentiev, Valery Tsybulevsky, Elena Yudina, Vasily Tkachenko. International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), Volume-9 Issue-1, October 2019. P. 1915 - 1918.

9. Бурда А.Г., Бурда Г.П. Исследование операций в экономике АПК: учеб. пособие. Краснодар: КубГАУ, 2014. 566 с.

10. Пат. на полезную модель RU 166207 U1, 20.11.2016. Комбинированное почвообрабатывающее орудие. / Г.Г. Маслов, М.Р. Кадыров, Е.М. Юдина, И.А. Журий. Заяв. № 20161126 57/13 от 04.04.2016.

11. Юдина Е.М. Совершенствование приёмов обработки почвы // Проблемы и перспективы инновационного развития агро-технологий: матер. XX Междунар. науч.-производ. конф. Т. 2. Белгород: 2016. С. 141 - 142.

12. Пат. на изобретение RU 2246195 C2, 20.02.2005. Протравливатель семян / С.М. Борисова, Г.Г. Маслов, А.Л. Мечкало, Е.И. Трубилин. Заявл. № 2003109126/12 от 31.03.2003.

13. Пат. на изобретение Ru 2132611 C1. Опрыскиватель ультрамалообъёмный / Г.Г. Маслов, С.М. Борисова, В.А. Небавский, А.Н. Медовник. Опубл. 10.07.1999. Заявл. № 98102743/13 от 16.02.1998.

14. Пат. на изобретение RU 2060661 C1, 27.05.1996. Штанговый малообъёмный опрыскиватель для обработки полевых культур / Г.Г. Маслов, В.Н. Цыбулевский, А.Д. Таран, Н.И. Волошин. Заявл. № 93054694/15 от 07.12.1993.

Маслов Геннадий Георгиевич, доктор технических наук, профессор Юдина Елена Михайловна, кандидат технических наук, доцент Кадыров Михаил Реминович, старший преподаватель Малашихин Николай Васильевич, аспирант

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина,13

E-mail: maslov-38@mail.ru; elena_yudina1963@mail.ru; mihailkad1960@mail.ru; malashikhin95@bk.ru

Analysis of the use of soil tilling machines for moldboard plowing

Maslov Gennady Georgiyevich, Doctor of Engineering, Professor

Yudina Elena Мikailovna, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor

Kadyrov Mikhail Reminovich, Senior Lecturer

Malashikhin Nikolai Vasilyevich, postgraduate

Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina

13, Kalinina St., Krasnodar, 350044, Russia

E-mail: maslov-38@mail.ru; elena_yudina1963@mail.ru; mihailkad1960@mail.ru; malashikhin95@bk.ru

The paper developed a mathematical model and a flowchart of the algorithm for optimizing the working process of dump plowing by the proposed multi-functional machine-tractor unit with the simultaneous introduction of mineral fertilizers, as well as additional crumbling and leveling of the soil. The comparative characteristics of the

boards of various process diagrams were analyzed, effective directions for improving the design and composition of arable units with additional devices were determined, which made it possible to perform several operations in one pass of the unit. Optimal values of tractor engine power, its mass, width of unit gripping and its mass, working speed of unit movement and value of optimization criterion - minimum cost of total energy on execution of plowing process with accompanying works (application of fertilizers, soil leveling) are obtained. The technical and operational indicators of modern waste plows were analyzed and the most effective ones were chosen. There are presented new directions of increasing the efficiency of arable aggregates on the dump ploughing.

Key words: unit, ploughing, revolving plough, rotary plough, costs, model-operation, power, grip width, mass,

energy intensity, optimization, effectness.

-♦-

УДК 628.16

Определение основных параметров работы механизма очистки зерноуборочного комбайна

А.А. Вихлянцев, ст. преподаватель

ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья

Исследование проведено с целью повышения производительности зерноуборочного комбайна. Это достигается путём увеличения мощности двигателя комбайна, скорости движения, ширины жатки, объёма бункера. Производительность зерноуборочного комбайна во многом зависит от повышения качества работы воздушно-решётной системы очистки комбайна, от её адаптации к повышенной загрузке зерновым ворохом. Интенсификация процесса сепарации зерна возможна за счёт новых технических решений, обеспечивающих оптимальные кинематические и динамические параметры движения транспортной доски, верхнего и нижнего решета и способствующих быстрому перераспределению частиц зернового вороха для улучшения сепарации воздушным потоком. Рассмотрена проблема использования накопителей потенциальной энергии (упругих элементов, пружин) для снижения динамических нагрузок, возникающих при работе системы очистки, и улучшения качества сепарации при повышенной подаче вороха. Обозначены внешние факторы, способствующие созданию оптимальных условий работы соломотряса, представлены варианты конструктивных решений, обеспечивающих снижение динамических нагрузок при одновременном повышении качественных показателей работы системы очистки.

Ключевые слова: зерноуборочный комбайн, очистка, механизм очистки, параметры.

Цель исследования - повышение производительности комбайнов за счёт увеличения мощности двигателя, скорости движения, ширины жатки, объёма бункера, площади решёт системы очистки. Под мелким ворохом следует понимать совокупность таких частиц, которые в процессе работы клавишей вытряхиваются непосредственно на их поверхность. Размеры частиц, входящих в состав мелкого вороха, как правило, не будут превышать ширины клавишей.

Материал и методы исследования. Под крупным ворохом будем понимать совокупность частиц, у которых размеры больше ширины клавишей. Эти частицы располагаются произвольно по отношению к клавишам и вместе взятые образуют так называемую пространственную решётку, которая под воздействием клавишей непрерывно деформируется и, перемещаясь по направлению к выходу из молотилки, выделяет из себя мелкий ворох.

Разница между крупным и мелким ворохом с точки зрения процесса движения будет заключаться в том, что мелкий ворох, расположенный непосредственно на поверхности клавишей, будет находиться в процессе полёта до момента падения на подбросившие его клавиши. Крупный ворох, более связанный по своему составу

и заполняющий своей массой всё пространство над клавишами, будет находиться под последовательным воздействием всех клавишей [1].

При положении колена, соответствующего углу а2' и определяемому графическим способом, мелкий ворох падает на рабочую поверхность подбросившей его клавиши на некотором расстоянии от точки М, в которой он располагался до момента отрыва. Величина этого расстояния обозначена через S'.

Часть мелкой фракции в момент падения проваливается в отверстия, имеющиеся на рабочей поверхности клавиши, а остаток задерживается рабочей поверхностью и двигается вместе с ней, описывая дугу окружности, отмеченную точками С9' С10' C11', C12' и С1' вокруг нового центра О'. Движение вместе с рабочей поверхностью продолжается до тех пор, пока колено вала снова не займёт положения, определяемого углом отрыва а'. В дальнейшем процесс будет повторяться. Таким образом, за каждый оборот коленчатого вала мелкий ворох совершает один полёт и перемещается по отношению к рабочей поверхности на величину S'.

При увеличении ю2г происходит уменьшение угла а' и увеличение угла а2'. Увеличивается продолжительность пребывания мелкого вороха