Классификация типажа кормоуборочных комбайнов И.И. Пиуновский, В.Р. Петровец, С.Н. Бобыренко

Размещено на http://www.allbest.ru/

КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПАЖА КОРМОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ И.И. ПИУНОВСКИЙ, В.Р. ПЕТРОВЕЦ, С.Н. БОБЫРЕНКО

(Поступила в редакцию 31.01.13)

Анализом показателей основных технических характеристик освоенных промышленностью кормоуборочных комбайнов определены закономерности изменения, пропускной способности измельчающего аппарата и производительности за один час основного времени работы от мощности двигателя энергетического средства массы машины на уборке кукурузы на силос, зеленой травы на подкормку скоту и сенажной массы, провяленной после скашивания травы, являющихся технико-технологическими параметрами машины для выполнения различных технико-экономических расчетов процесса уборки кукурузы, зеленой и провяленной травы. Мощность является определяющим показателем технической характеристики, и по ней предлагается классифицировать кормоуборочные комбайны по пяти классам. Для каждого класса комбайнов установлены размеры площадей уборки за сезон с учетом природно-экономических и организационных условий хозяйства, что имеет практическое значение не только для определения типа и количества машин для (конкретных) условий Республики Беларусь, но и для установления технологических параметров и эффективности использования вновь проектируемых кормоуборочных комбайнов.

The analysis of indicators of the main technical characteristics of fodder combines used by the industry determines the dependence of the change, throughput of the grinding machine and productivity during one hour of the main time of work on the capacity of engine. It is the main technical-technological parameter of the machine used for different technical-economic calculations of the process of harvesting corn for silage, green grass for cattle fodder and hay mass of dried after cutting grass. Capacity is the main indicator of technical characteristics. We suggest using it for the classification of fodder combines according to five classes. For each class of combines we have established the size of harvesting areas during the harvesting season, taking into account natural-economic and organizational conditions of the farm.

This has practical importance not only for the determination of the type and quantity of machines for the concrete conditions of the Republic of Belarus, but also for determining technological parameters and efficiency of the use of newly designed fodder combines.

Введение

Уборку трав и силосных культур с измельчением на зеленый корм, силосную и сенажную массу выполняют специальными кормоуборочными комбайнами. При заготовке зеленой массы для закладки силоса или подкормки кормоуборочные комбайны скашивают растения, измельчают их и загружают в транспортное средство. Наибольшее распространение из силосных культур получила кукуруза. При приготовлении сенажа кормоуборочные комбайны, как правило, подбирают провяленную и сформированную в валках траву, измельчают и грузят в транспортное средство.

Комбайны являются сложными машинами, поэтому, кроме указанных основных операций, они выполняют вспомогательные действия: сужение потока скошенных растений, уплотнение растительной массы перед подачей в измельчающий аппарат, транспортировку воздушным потоком измельченной массы по силосопроводу, направленному в кузов транспортного средства.

Конструктивная схема кормоуборочного комбайна определяется типом рабочих органов для выполнения основных операций (скашивания или подбора, измельчения, транспортировки) и видом ходовой установки-шасси (самоходной, прицепной, навесной, полунавесной). По типу движетеля шасси комбайны подразделяются на колесные (наиболее распространенные) и гусеничные (предназначенные для работы на переувлажненных почвах).

В кормоуборочных комбайнах для скашивания растений применяются жатки с сегменто-пальцевым режущим аппаратом, с сегментным беспальцевым режущим аппаратом, с ротационным режущим аппаратом, а также ручьевые (рядковые) жатки.

Подбор травы из валков комбайны выполняют с помощью подборщиков барабанного типа. Для измельчения растений используются цилиндрические (многоножевые) барабаны с противорежущей пластиной (брусом) и дисковые измельчители. Для транспортирования измельченной массы по силосопроводу комбайны оборудуются швырково-пневматическими транспортерами, с ускорителем выброса или без него и транспортерами скребкового типа. Для уплотнения (подпрессовки) растений перед подачей в измельчающее устройство применяются вальцовые питающие аппараты.

Анализ источников.

Известна классификация кормоуборочных комбайнов по их пропускной способности, но этот показатель не может быть признан определяющим, так как кормоуборочный комбайн имеет различную пропускную способность в зависимости от физико-механических свойств измельчаемого материала. Поэтому целесообразно классификацию кормоуборочных комбайнов проводить по параметру, который постоянный для данного образца машины. Таким параметром является установленная мощность двигателя. В самоходных комбайнах это двигатель, установленный на шасси машины. В навесных, полунавесных и прицепных кормоуборочных комбайнах принимается мощность двигателя трактора, с которым агрегатируется комбайн [1, 2, 3, 4].

Объектом исследований приняты освоенные мировой промышленностью кормоуборочные комбайны, основные технические характеристики которых приведены в таблице 1. Учитывая, что кормоуборочные комбайны предназначены для работы на уборке различных по своим свойствам кормовых культур, необходимо знать пропускную способность каждого комбайна на различных культурах. В зарубежной практике принято характеризовать комбайны по пропускной способности при уборке кукурузы на силос, а для других культур необходим перерасчет пропускной способности [1, 2].

Анализом данных (табл. 1) пропускной способности измельчающего аппарата комбайнов на измельчении свежескошенной травы в зависимости от пропускной способности при измельчении кукурузы получено следующее выражение:

уз·м=0,6ук, (1)

где уз·м - пропускная способность измельчающего аппарата комбайна при уборке зеленой массы травы, кг/с; ук - пропускная способность измельчающего аппарата комбайна на уборке кукурузы, кг/с.

Таблица 1 - Техническая характеристика кормоуборочных комбайнов

Как следует из формулы (1), пропускная способность комбайна при измельчении зеленой травы, используемой для подкормки животных, содержащихся на ферме, прямо пропорциональна пропускной способности комбайнов при измельчении кукурузы, убираемой на приготовление силоса.

При измельчении травы, провяленной до влажности сенажной массы (40-50%), пропускная способность измельчающего аппарата в отличие от пропускной способности на кукурузе при уборке ее на силос имеет степенную зависимость следующего вида:

усен=ук0,78, (2)

где усен - пропускная способность измельчающего аппарата кормоуборочного комбайна при подборе провяленной травы для приготовления сенажа, кг/с.

Коэффициенты 0,6 и 0,78 в уравнениях (1) и (2) являются эмпирическими величинами, которые характеризуют их средние значения и зависят от физико-механических свойств кормовых материалов.

Другой особенностью использования кормоуборочных комбайнов для обеспечения пропускной способности измельчающего аппарата является необходимость подавать требуемый объем растительной массы. Для загрузки измельчающего аппарата высокопроизводительного комбайна на уборке кукурузы урожайность ее должна быть не менее 300-350 ц/га при ширине захвата 5-6 метров и рабочей скорости 8-10 км/ч.

При этом пропускная способность по кукурузе составляет 42-46 кг/с. При уборке зеленой травы такой комбайн обеспечивает пропускную способность 25-28 кг/с, а сенажной массы - 16-18 кг/с. При уборке травы на зеленый корм с урожайностью травы не менее 220-240 ц/га ширина захвата жатки должна быть 6 метров и рабочая скорость не менее 10 км/ч. При заготовке зеленой подкормки жатка шириной захвата 6 метров должна быть смонтирована на комбайне, а при заготовке сенажной массы жаткой такой ширины захвата скошенная трава должна быть уложена в валок для провяливания до сенажной влажности. Однако, учитывая, что траву необходимо убирать из многолетних и однолетних растений, промежуточных посевов и вторыми укосами, достигнуть урожайности более 220 ц/га не всегда удается. Как правило, средняя урожайность многолетних трав составляет 160 ц/га, однолетних и промежуточных посевов - 110 ц/га, а при повторных укосах - до 60 ц/га, поэтому для загрузки измельчающего аппарата энергонасыщенных комбайнов необходимо формировать валки из скошенной косилками травы с ширины захвата 10-15 метров граблями или валкообразователями-сдваивателями или использовать на уборке трав с пониженной урожайностью кормоуборочные комбайны меньшей энергоемкостью и не в самоходном исполнении, а агрегатируемых с трактором. Так, для среднего модельного хозяйства страны на ближайшую перспективу для заготовки кормов из трав и силосных культур с измельчением необходимо иметь два типа кормоуборочных комбайнов: один - с пропускной способностью по кукурузе на силос 42,6 кг/с в самоходном исполнении с мощностью установленного двигателя 315 кВт, второй - с пропускной способностью по кукурузе 16 кг/с в прицепном, полунавесном и навесном исполнении в агрегате с трактором мощностью двигателя не менее 106 кВт [5, 6].

Методы исследования.

Если классификация типажа машин для заготовки кормов из трав и силосных культур применяется по размерам рабочих органов: у косилок [7] и граблей по ширине захвата, в пресс-подборщиках - по размерам камер прессования, у прицепов для подбора и транспортировки кормовой массы - по объему кузова, - то кормоуборочные комбайны классифицируются по мощности двигателя, установленного на шасси самоходного комбайна или трактора, с которым агрегатируется комбайн. От мощности двигателя (на привод рабочих органов комбайна) зависит масса машины, пропускная способность измельчающего аппарата и производительность комбайна.

Используя зависимости изменения массы и пропускной способности измельчающего аппарата кормоуборочных комбайнов, освоенных промышленностью советских времен, в Республике Беларусь и ведущих фирм дальнего зарубежья, графо-аналитическим методом определены эмпирические формулы этих закономерностей. Производительность комбайнов за час основного времени работы определялась расчетным путем - умножением пропускной способности на коэффициент неравномерности подачи кормовой массы в измельчающий аппарат, равный в среднем 0,9 [8].

Для определения производительности кормоуборочного комбайна в гектарах принимается урожайность многолетних трав 200 ц/га, а кукурузы на силос - 350 ц/га. При определении производительности в час эксплуатационного времени производительность за час основного времени умножается на коэффициент 0,6, учитывающий техническое состояние комбайна, простой на обслуживание и ремонт, другие остановки организационного порядка и простой за счет времени замены груженого транспорта на порожний.

Основная часть

Технико-технологическими параметрами, определяющими типаж кормоуборочных комбайнов, являются масса машины, пропускная способность измельчающего аппарата и производительность за час основного времени работы. Закономерности изменения этих параметров от мощности двигателя (на привод рабочих органов) и поступательное движение агрегата в графическом виде приведены на рисунке 1а, б и 2, а.

а) б)

Рис. 1 - Зависимость от установленной мощности двигателя: а) массы машины; б) пропускной способности -о-о- - заготовка силоса из кукурузы; -Д- Д- - заготовка сенажа; -?-?- - уборка зеленой массы травы; -?-?- - машины: поставки в советские времена и изготавливаемые промышленностью Республики Беларусь

Технико-технологические параметры кормоуборочных комбайнов, освоенных промышленностью, в зависимости от мощности двигателя изменяются также от назначения машин: для уборки кукурузы за счет ручьевой жатки и физико-механических свойств силосной массы, для заготовки сенажа за счет подборщика и свойств провяленной травы, при заготовке зеленой подкормки за счет травяной жатки и свойств свежескошенной травы.

Закономерность изменения массы кормоуборочных комбайнов от мощности двигателя имеет прямо пропорциональную зависимость (рис. 1, а) и может быть определена следующей эмпирической формулой:

Р=аN, (3)

где Р - масса кормоуборочного комбайна, кг; N- мощность двигателя, кВт; а - эмпирический коэффициент, имеющий размерность кг/кВт и равный для комбайна с ручьевой жаткой 31; для комбайна с травяной жаткой - 28; для комбайна с подборщиком - 22.

Зависимость пропускной способности измельчающего аппарата комбайна прямо пропорциональна мощности двигателя (рис. 1, б) и может быть определена по следующей эмпирической формуле:

у=вN, (4)

где у - пропускная способность измельчающего аппарата, кг/с, N - мощность двигателя, кВт; в - эмпирический коэффициент, имеющий размерность кг/кВт·с и равный для кормоуборочного комбайна на уборке кукурузы на силос - 0,14, для кормоуборочного комбайна на заготовке зеленой подкормки - 0,08, а на заготовке сенажа - 0,06.

а) б)

Рис. 2 - Зависимость от мощности двигателя: а) производительности за час основного времени работы, т/ч; б) производительности за час эксплуатационного времени, га/ч.-о-о- - заготовка силоса из кукурузы; -?-?- - уборка зеленой массы травы; -Д- Д- - заготовка сенажа

Производительность за час основного времени работы комбайна на уборке кукурузы на силос, зеленой травы на подкормку животным и для приготовления сенажа имеет прямо пропорциональную зависимость от мощности двигателя и графически представлена на рисунке 2, а. Аналитическое выражение этой зависимости определяется эмпирической формулой следующего вида:

W=cN, (5)

где W - производительность за час основного времени работы комбайна, т/ч; N - мощность на привод рабочих органов комбайна, кВт; с- эмпирический коэффициент, имеющий размерность т/кВт·ч и равный для комбайна на уборке кукурузы - 0,47; на заготовке зеленой подкормки - 0,30, на приготовлении сенажа - 0,22.

На рис. 2, б приведены закономерности изменения производительности за час эксплуатационного времени работы в гектарах от мощности двигателя. В расчетах приняты потери урожая 10 % при организационно-технических условиях, приведенных в разделе методических основ проведения исследований.

Графо-аналитическим методом определены эмпирические зависимости производительности за час эксплуатационного времени от мощности двигателя при уборке кукурузы, приготовлении сенажа и заготовке зеленой подкормки, которые имеют следующий вид:

Wэк=dN, (6)

где Wэк - производительность за час эксплуатационного времени работы комбайна, га/ч; N - мощность двигателя, кВт; d - эмпирический коэффициент, имеющий размерность га/ кВт·ч и равный для комбайна на уборке кукурузы на силос 0,009; при приготовлении сенажа - 0,015; при заготовке зеленой подкормки - 0,01.

Многообразие образцов кормоуборочных комбайнов, освоенных промышленностью, подразделены на пять классов с мощностью двигателя от 20 до 524 кВт с интервалом через 100 кВт. К первому классу относятся комбайны с мощностью двигателя от 20 до 120 кВт. Это в основном комбайны, агрегатируемые с трактором в прицепном исполнении. Ко второму классу относятся комбайны с мощностью двигателя 121-221 кВт, которые выполнены в основном в самоходном исполнении. Комбайны с двигателем мощностью 222-322 кВт относятся к третьему классу, с мощностью двигателя 323-423 относятся к четвертому классу, а с двигателем мощностью 424-524 - пятому классу только в самоходном исполнении, и некоторые из них имеют двигатель с двухуровневым режимом мощности.

Для определения размеров площадей, убираемых кормоуборочным комбайном за агротехнический срок 15 календарных дней, принимаем допущение, что работа проводится в самые неблагоприятные погодные условия, когда через два дня хорошей погоды выпадают на третий день осадки и работа приостанавливается. При восьмичасовой смене в среднем за агросрок в 15 календарных дней ежедневно комбайн работает в загоне 5 часов.

В табл. 2 приведен расчет размеров уборочной площади одного комбайна за агросрок 15 каледнарных дней (с учетом природных и организационных условий хозяйства и классификации комбайнов).

Таблица 2 - Размер площади, убираемой комбайном на силос из кукурузы, сенаж и зеленую подкормку из трав

корм комбайн силосный культура

Систематизация параметров кормоуборочных комбайнов по классам позволяет обосновать технико-технологические параметры при проектировании новых образцов машин по их зависимостям от мощности двигателя (на привод рабочих органов), а в условиях хозяйств позволяет произвести выбор для поставки в хозяйства кормоуборочных комбайнов необходимого класса в зависимости от объема работ по заготовке кормов из трав и силосных культур в измельченном виде.

Заключение

При заготовке кормов из трав и силосных культур в измельченном виде: силос из кукурузы, сенаж из провяленных трав и зеленая подкормка для скота - используются кормоуборочные комбайны в самоходном исполнении и агрегатируемые с трактором в прицепном, навесном и полунавесном исполнении.

Основными параметрами кормоуборочных комбайнов являются: мощность двигателя (на привод рабочих органов), масса машины, пропускная способность измельчающего аппарата, производительность.

Используя технические характеристики комбайнов, освоенных промышленностью советских времен, промышленностью Республики Беларусь и ведущих фирм дальнего зарубежья, определены закономерности изменения от мощности двигателя массы комбайна, пропускной способности измельчающего аппарата и производительности за час основного времени работы. Проведена классификация кормоуборочных комбайнов, освоенных промышленностью, по мощности двигателя (на привод рабочих органов) от 20 до 524 кВт. К первому классу отнесены кормоуборочные комбайны с мощностью двигателя до 120 кВт, второй, третий, четвертый и пятый классы - с интервалом 100 кВт. Используя классификацию кормоуборочных комбайнов по мощности двигателя, определены размеры площадей уборки кукурузы на силос, сенажа из провяленных трав и зеленой подкормки из свежескошенной травы в агротехнические сроки с учетом природно-организационных условий хозяйственной деятельности и эксплуатационных показателей комбайнов. Приведенные расчеты и закономерности изменения технико-технологических параметров кормоуборочных комбайнов, которые могут использоваться при проектировании новых аналогичных машин, а также для определения необходимого количества и типажа комбайнов при заготовке кормов с измельчением для конкретных условий хозяйств нашей республики.

Литература

1. Короткевич, А. В. Технологии и машины для заготовки кормов из трав и силосных культур / А. В. Короткевич - Минск: Ураджай, 1990. - 383 с.

2. Клочков, А. В. Заготовка кормов зарубежными машинами / А. В. Клочков, В. А. Попов, А. В. Адась. - Горки, 2001. - 211 с.

3. Система ведения сельского хозяйства Белорусской ССР / Г. М. Лыч [и др.]. - Минск, 1986. - 311 с.

4. Заготовка и приготовление кормов в Нечерноземье: справочник / В. С. Сечкин [и др.]. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л. Агропромиздат, 1988. - 480 с.

5. Оптимизация состава средств механизации для растениеводства: методические рекомендации / под ред. И.С. Нагорского. - М., 2004. - 38 с.

6. Пиуновский, И. И. Методология выбора типажа кормоуборочных комбайнов / И. И. Пиуновский // Известия Национальной академии наук Белоруссии.- 2011. - № 1. - С. 94-98.

7. Пиуновский, И. И. Методология классификации косилок для скачивания трав / И. И. Пиуновский, В. Р. Петровец, С. С. Сидорчук // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 4. - С. 145-160.

8. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗОВ / И. Н. Бронштейн, К. А.Семендяев. - М.: Наука. 1981. - 720 с.

Размещено на Allbest.ru