Обоснование размера комбинированного агрегата для обработки почвы и посева
Выбор оптимальной рабочей ширины захвата на примере комбинированного почвообрабатывающе-посевного агрегата с помощью оригинального программного обеспечения. Анализ энерготехнологических параметров комбинированных почвообрабатывающее-посевных агрегатов.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 18.06.2020 |
Размер файла | 632,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Обоснование размера комбинированного агрегата для обработки почвы и посева
05.20.01 Технологии и средства механизации сельского хозяйства
Добринов Александр
В статье представлен методологический подход к рациональному выбору оптимальной рабочей ширины захвата на примере комбинированного почвообрабатывающе-посевного агрегата с помощью оригинального программного обеспечения. Для выбора оптимальной рабочей ширины захвата комбинированного агрегата исходными данными являются: марка (тип) трактора (энергетического средства), удельная стоимость машинно-тракторного агрегата в сопоставимых ценах, время производственной эксплуатации машинно-тракторного агрегата для выполнения технологической операции на заданной рабочей скорости с четким соблюдением агротехнических требований, как к самой технологической операции, так и, непосредственно, к сельскохозяйственной машине. В качестве примера рассмотрен комбинированный полунавесной модульный почвообрабатывающий посевной агрегат для зерновых культур и трактором МТЗ-82.1. В рассматриваемом агрегате основные рабочие органы S-образные пружинные стойки и катки. На основе выполненных аналитических изысканий процесса предпосевной (поверхностной) обработки почвы и применения теоретических методов моделирования разработаны математические зависимости для определения и дальнейшего анализа энерготехнологических параметров комбинированных почвообрабатывающее-посевных агрегатов с динамичными рабочими органами. Выполненные расчеты согласно разработанной методике позволяют выбрать оптимальную ширину захвата комбинированного агрегата для обработки почвы и посева
Ключевые слова: комбинированный почвообрабатывающий агрегат, рабочая ширина захвата, оптимальные размеры
The article presents a methodological approach to the rational selection of the optimal working width by the example of a combined tillage unit using original software. To select the optimal working width of a combined soil cultivating unit, the initial data are: make (type) of the tractor (power tool), unit cost of the machine and tractor unit in comparable prices, production time of the machine and tractor unit to perform the technological operation at a given operating speed with a clear compliance with agrotechnical requirements, both to the technological operation itself, and, directly, to the agricultural machine. As an example, we consider a combined semi-mounted modular tillage and sowing unit for grain crops and the MTZ-82.1 tractor. In this unit, the main working bodies are S-shaped spring teeth and rollers. Based on the performed analytical studies of the pre-sowing (surface) tillage process and the application of theoretical modeling methods, mathematical dependencies have been developed to determine and further analyze the energy-technological parameters of combined tillage units with dynamic working bodies. The performed calculations according to the developed method allow us to choose the optimal working width of the combined soil cultivating unit
Keywords: combined tillage implement, working width, optimal sizes
Введение
Выбор целесообразной ширины захвата комбинированного агрегата для обработки почвы и посева - одна из первоочередных задач, которую необходимо привести к правильному решению в процессе проектирования сельскохозяйственной машины. Заданный объем технологических работ в сжатые агротехнические сроки может быть реализован либо широкозахватным агрегатом, либо большим числом транспортно-технологических машин, но с меньшей рабочей шириной захвата.
Практика показывает, что рационально выбирать комбинированный почвообрабатывающе-посевной агрегат с такой рабочей шириной захвата, которая выдавала максимально возможную производительность при оптимальной загрузке энергетического средства (трактора) [1, 2].
Однако есть мнения, которые говорят о способах производственной эксплуатации, когда не менее рациональным рассматривается вариант использования трактора, работающего с недогрузкой, т.е. с комбинированным агрегатом с небольшой рабочей шириной захвата [3, 4].
Данные спорные высказывания, естественно, должны подтверждаться технико-экономическими расчетами, которые бы учли выполнение технологической операции комбинированным почвообрабатывающим агрегатом с «малой» рабочей шириной захвата при высоких удельных затратах на выплату заработной платы трактористам, обслуживающему персоналу, топливо и смазочные материалы, и пр., а с другой стороны - увеличение стоимости сельскохозяйственной машины из-за увеличения рабочей ширина захвата за счет увеличения ее металлоемкости, затрат на реновацию. почвообрабатывающий посевной агрегат
Условия, материалы, методы.
Изыскание оптимальной ширины захвата комбинированного агрегата для обработки почвы и посева путем расчетов всех составляющих эксплуатационных затрат довольно затруднительно. Рассмотрим возможность получения аналитической зависимости, позволяющей определить оптимальное решение.
В процессе отыскания решения, с одной стороны, рассматривается трактор, с другой - сельскохозяйственная машина (в нашем случае комбинированный агрегат). Чем больше ширина захвата агрегата (в определенных пределах), тем выше его часовая производительность, тем меньше денежных средств приходится на единицу выполненной работы. При определенной годовой загрузке трактора (в часах) увеличение часовой производительности приводит к уменьшению доли стоимости трактора, отнесенной не единицу работы [3].
Расходы на ремонт трактора и сельскохозяйственной машины в данном случае сочтем независимыми от рабочей ширины захвата агрегата. Дело в том, что при любой ширине захвата комбинированного почвообрабатывающего агрегата отчисления на ремонты и технические уходы ведутся пропорционально выполненной работе.
Удельные эксплуатационные затраты представим по известной зависимости [5]:
(1)
где И - удельные эксплуатационные затраты (издержки), руб./га;
n - количество машин в агрегате; См - балансовая стоимость машины, руб.; - амортизационные отчисления (на реновацию) машины, %; З - оплата труда обслуживающего персонала, руб./ч; F - стоимость топлива, руб./ч; Сm - затраты на амортизацию трактора, руб./ч; - удельный вес работы выполняемый машиной; - отчисления на страхование, ремонт, обслуживание техники, руб./га.
Суммарные прямые эксплуатационные затраты определим с учетом рекомендаций [6]:
(2)
где Сот - оплата труда обслуживающего персона, занятого на ремонтных работах техники и ее технического обслуживания, руб.; Ссн - отчисления на социальные нужды, руб.; Сстр - отчисления на страхование техники, руб.; Срто - затраты на ремонт и техническое обслуживание, руб.; Схр - затраты на хранение машины, руб.; Wсез - сезонный объем работы, га.
Произведем некоторые преобразования формулы (1):
(3)
где - удельная стоимость машины, руб./м; Вр - ширина захвата машины (агрегата), м;
(4)
где Wч - часовая производительность агрегата, га /ч; р - рабочая скорость агрегата, км/ч; - коэффициент использования времени смены.
Тогда выражение (1) можно представить в следующем виде:
(5)
Для определения оптимального (рационального) значения Вр необходимо взять первую производную от И по Вр и приравнять ее к нулевому значению. Далее, после преобразований, получаем выражение для определения оптимальной ширины захвата машины (агрегата) [7]:
(6)
(7)
Используя в качестве целевой функции удельные приведенные затраты, выражение (7) примет вид:
(8)
Здесь:
(9)
где Сб - балансовая стоимость трактора, руб.; Ен - коэффициент окупаемости капитальных вложений; Тг - нормативная годовая загрузка трактора, ч.
Результаты и обсуждение.
Полученные выражения позволяют сделать ряд первых выводов.
1. Экономически оптимальная рабочая ширина захвата комбинированного агрегата Вопт увеличивается с увеличением годового объема работ, с повышением затрат на оплату труда, стоимости трактора, топлива.
2. Этот же параметр с заданной маркой (типом) трактора (энергетического средства) может быть снижен за счет увеличения рабочей скорости агрегата р, коэффициента использования времени смены ф, а также стоимостных значений самого комбинированного почвообрабатывающего агрегата - .
3. Изменение значений Wсез, р, , в n раз при прочих равных условиях приводит к изменению оптимального значения Вопт в n раз.
Ограничения по рассмотренному алгоритму.
Для дальнейших изысканий, при выводе зависимостей необходимо принять следующие допущения:
1. Имеется наличие вполне определенная, при заданных агротехнических требованиях, рациональная (оптимальная) рабочая скорость выполнения технологической операции, при этом производственная эксплуатация комбинированного почвообрабатывающего агрегата с переменной рабочей шириной захвата ведется на этой скорости.
2. С увеличением Wсезувеличивается значение Вопт, однако это увеличение следует рассматривать лишь в пределах энергетических возможностей тягового средства.
Известно, что существует соотношение между шириной захвата агрегата, рабочей скоростью и крюковой мощностью (тяговым усилием) трактора [8, 9, 10]:
, (10)
где Nкр - тяговое усилие (крюковая мощность) трактора, л.с.; Ко - удельное сопротивление машины, кг/м; mмах - коэффициент нагрузки трактора (степень использования тягового усилия), %.
Отсюда возможная ширина захвата агрегата (по энергетическим возможностям):
(11)
Определив, таким образом, значение ВрN, при отыскании Вопт необходимо выполнить условие:
.
При прочих равных условиях с изменением Вр изменяется значение - характер изменения значения в зависимости от Вр.
В качестве примера рассмотрим условный комбинированный полунавесной модульный агрегат для обработки почвы и посева зерновых культур при агрегатировании трактором МТЗ-82.1 (N = 60 кВт), оснащенный S-образными пружиннымистойками, катками, выравнивателями, рыхлителями колеи трактора, рассчитаем его параметры и определим удельное тяговое сопротивление, оптимальную ширину захвата. Исходные данные для расчета используем в разработанной программе ЕХСЕL 2019.
Ширину захвата комбинированного почвообрабатывающего посевного агрегата определяем по формуле [11]:
(12)
где Рv - сила тяги, кН; Ра - сопротивление подъему, кН;
(13)
где Gt - масса трактора, кН; i- уклон, %; Kp, Kk, Kb, Кз, Kc - удельное тяговое сопротивление соответственно рыхлителей колеи трактора, катков, выравнивателей, S-образных пружинных зубьев, сошников сеялки, кН/м;
gt, gc - масса комбинированного агрегата и сеялки, на 1 м ширины захвата, кН.
В рассматриваемом агрегате основные рабочие органы S-образные пружинные стойки и катки. При расчетах принимаем средние значения удельных тяговых сопротивлений дополнительных рабочих органов Kk, Kb [12], ширину захвата агрегата - равной ширине захвата сеялки, т.е. Вр - 3,6 м.
После преобразований формулы (12) допустимое максимальное тяговое удельное сопротивление S-образных пружинных стоек Кзописывается следующей зависимостью:
(14)
где - коэффициент загрузки трактора; Gk - масса катков, кН; Вv - рабочая ширина катков, м; f - коэффициент сопротивления перекатыванию катков; n - количество рабочих частей катков одновременно поднимающих почву; V - объем почвы поднимаемой одной рабочей частью катка, м3;
З - плотность почвы, кг/м3; r - радиус катка, м; g - ускорение свободного падения, м/с2; Н - угол наклона равнодействующей силы реакции почвы по катку, град.; - угол между радиусами рабочих частей катка, град.
На основе разработанного алгоритма решение задачи было выполнено на системе EXCEL 2019.
Рисунок - Изменение оптимальной ширины захвата агрегата Вр в зависимости от объема работ и удельных приведенных затрат
Выводы
Выполненные расчеты согласно разработанной методике, результаты которых представлены на рисунке позволяют выбрать оптимальную ширину захвата агрегатав зависимости от произведённого объема возможных работ и удельных приведенных затрат на их выполнение.
Таким образом, решение предложенной задачи позволит аналитически формализовать зависимость между параметрами агрегатов, с одной стороны, и величиной затрат на единицу выполненной работы - с другой. Установление аналитических зависимостей между основными конструктивными параметрами, показателями условий использования машин и технико-экономическими показателями агрегатов позволяет подойти к решению вопроса о выборе оптимальных параметров с.-х. машин при их проектировании.
Библиографический список
1. Ожегов Н.М., Ружьев В.А., Криштанов Е.А., Дзибук И.С. Конкурентоспособная модель комбинированного почвообрабатывающего агрегата // Вестник АПК Ставрополья. - 2018. - №1 (29). - С. 18-22.
2. Патент на полезную модель RU 130473 U1 Российская Федерация, МПК А01В 49/02 Комбинированный почвообрабатывающий агрегат / Джабборов Нозим Исмоилович (RU), Добринов Александр Владимирович (RU), Лобанов Анатолий Владимирович (RU), Федькин Денис Сергеевич (RU), Евсеева Светлана Петровна (RU); заявитель и патентообладатель: Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии); № заявки 2013104360/13; опубл. 27.07.2013.
3. Джабборов Н.И., Добринов А.В., Ахмадов Б.Р. Разработка энергоэффективных сельскохозяйственных агрегатов с учетом их динамических характеристик // Кишоварз. - 2014. - №2. - С. 38-40.
4. Лебедев А.Т. Ресурсосберегающие направления повышения надежности и эффективности технологических процессов в АПК: монография. - Ставрополь: Ставропольский ГАУ, 2012. - 376 с.
5. Добринов А.В. Оценка влияния производственных факторов на стоимость кормов из трав в условиях Северо-Запада России // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2002. - №73. - С. 153-157.
6. Завора В.А. Основы теоретического обоснования оптимальной ширины захвата мобильных агрегатов растениеводства // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2015. - №5(127). - С. 141-144.
7. Бердышев В.Е., Ерошенко Л.И., Новиков М.А., Ружьев В.А., Смелик В.А., Теплинский И.З. Сельскохозяйственные машины. Технологические расчеты в примерах и задачах: учебное пособие. - 2-е изд. / под ред. М.А. Новикова. - СПб.: Проспект Науки, 2018. - 208 с.
8. Джабборов Н.И., Добринов А.В., Семенова Г.А. Определение энерготехнологических параметров динамичных почвообрабатывающих агрегатов // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2017. - №4(49). - С. 252-259.
9. Джабборов Н.И., Эвиев В.А., Добринов А.В., Джабборов П.Н. Оптимизация ширины захвата МТА на стадии проектирования // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2008. - №10. - С. 30-31.
10. Саклаков В.Д., Сергеев М.П. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации. - М.: Колос, 1973.
11. Крауялис А. Обоснование параметров комбинированного почвообрабатывающего посевного агрегата для тракторов мощностью 60 кВт.// Математическое моделирование сельскохозяйственных объектов - основа проектирования технологий и машин ХХI века: материалы международной научной конференции. - Минск: УП «БелНИИМСХ», 2001. - С. 53-56.
12. Ружьев В.А., Ловкис В.Б., Криштанов Е.А., Смирнова Ю.И., Дзибук И.С. Режимы работы комбинированного почвообрабатывающего агрегата с оптимизированными конструкционными параметрами рабочих органов // Вестник АПК Ставрополья. - 2018. - №3 (31). - С. 4-10.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Применение агрегата "Combimaster", предназначенного для обработки полей со стерней подсолнечника и кукурузы, и улучшения роста пищевых культур. Рассмотрение основных вариантов комбинированного сева: с отсоединенным и с присоединенным дисковым агрегатом.
контрольная работа [739,5 K], добавлен 02.04.2013Организация работы агрегатов, технология механизированных сельскохозяйственных работ. Эксплуатационно-техническая характеристика посевного агрегата. Схема подготовки рабочего участка под посев озимой пшеницы. Качество посева зерновых колосовых культур.
курсовая работа [385,6 K], добавлен 08.11.2013Техническая оснащенность хозяйства и уровень механизации работ. Показатели использования тракторного парка. Построение графиков загрузки техники и эксплуатационных затрат при возделывании озимой ржи. Анализ технологических схем возделывания озимой ржи.
дипломная работа [7,2 M], добавлен 16.05.2014Технологии предпосевной обработки почвы. Основные виды механической обработки почвы. Агротехнические требования к предпосевной обработке почвы. Настройка комбинированных агрегатов до выезда в поле. Минимизация интенсивности и глубины обработки почвы.
реферат [427,4 K], добавлен 29.06.2015Агротехнические требования к основной обработке почвы. Комплектование машино-тракторного агрегата для безотвальной вспашки. Подготовка агрегата к работе, установка плугов в транспортное и рабочее положения. Подготовка поля, работа агрегата на загоне.
курсовая работа [187,8 K], добавлен 02.11.2013Недостатки разбросных способов. Сущность рядовых способов посева, при которых высев и заделка семян в почву происходят одновременно. Наиболее оптимальный способ для зерновых культур. Классификация посевных агрегатов. Агротехнические требования к посеву.
презентация [71,0 K], добавлен 13.03.2013Основные агротребования к предпосевной обработке. Рабочие органы Системы-Компактор для предпосевной обработки почвы. Подготовительные работы на тракторе. Навешивание и демонтаж комбинированного орудия для предпосевной обработки почвы Система-Компактор.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 06.06.2010Технологический прием – культивация почвы. Культивация и агротехнические требования. Подготовка агрегата к работе. Работа агрегата в загоне. Контроль качества культивации. Подбор трактора, устройство и техническая характеристика коробки передач.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 21.06.2019Построение графика тракторных работ и его корректировка. Построение интегральной кривой. Агротехнические требования к посеву подсолнечника. Выбор состава агрегата и его тяговый расчет. Расчет по комплектованию. Определение производительности агрегата.
курсовая работа [96,3 K], добавлен 03.04.2015Ресурсосберегающие технологии посева сельскохозяйственных культур. Создание новых способов посева и конструкций посевных машин. Использование технологий прямого посева с нулевой обработкой почвы. Достижение планируемой урожайности и качества продукции.
реферат [441,8 K], добавлен 20.04.2016Лущение пересохшей плотной почвы после уборки зерновых культур. Характеристика тракторов ДТ-75М и Т-150, техническая характеристика лущильника гидрофицированного дискового прицепного ЛДГ-5А. Подготовка поля и движение агрегата в загоне, выбор агрегата.
курсовая работа [30,1 K], добавлен 06.05.2012Технология возделывания кукурузы на силос. Технические характеристики и рабочий процесс кольчато-шпорового катка. Расчет состава, производительности и расход топлива машинно-транспортного агрегата. Определение основных экономических показателей МТА.
курсовая работа [56,8 K], добавлен 28.03.2016Технология возделывания кукурузы на силос. Общая характеристика и рабочий процесс кольчато-шпорового катка 3ККШ-6А. Расчет производительности и расход топлива машино-тракторного агрегата, определение основных экономических показателей его работы.
курсовая работа [378,1 K], добавлен 28.03.2016Обработка почвы под просо, уход за посевами. Защита растений от головни и бактериозов. Технологические и конструктивные характеристики агрегата (картофелесажалка и фрезерный культиватор), сферы из применения. Отличие проса посевного от проса сорного.
курсовая работа [34,8 K], добавлен 12.06.2013Анализ использования техники при выполнении сельскохозяйственных работ. Подготовка поля и организация работы тракторного агрегата. Расчёт потребности в топливо-смазочных материалах и пути их снижения. Подготовка машинно-тракторного агрегата к работе.
курсовая работа [110,3 K], добавлен 04.12.2011Почвенно-климатические и экономические условия сельскохозяйственного предприятия. Определение потребности совхоза "Чистюньский" в кормах. Агроэкономическое обоснование структуры посевных площадей и разработка системы обработки почвы в севообороте.
курсовая работа [110,7 K], добавлен 08.01.2015Агротехнические требования. Энергетика. Расчет состава машинно-тракторного агрегата. Подготовка агрегата к работе. Определение производительности машинно-тракторного агрегата. Подготовка поля. Контроль и оценка качества работы. Эксплуатационные затраты.
курсовая работа [67,0 K], добавлен 24.10.2004Состав земельных угодий. Характеристика почв и их плодородия. Структура посевных площадей и проектирование севооборотов. Агротехническая и экономическая оценка вводимых севооборотов. Система обработки почвы под культуры севооборота и ее обоснование.
курсовая работа [192,5 K], добавлен 09.03.2013Выбор трактора, сельскохозяйственных машин-орудий и требования, предъявляемые к машинно-тракторному агрегату. Усиление аэрации почвы при вспашке. Особенности возделываемой культуры. Разработка технологий и способа движения агрегата на обработке почвы.
курсовая работа [59,3 K], добавлен 06.05.2012Почвенно-климатические условия Калачинского района. Анализ структуры посевных площадей и разработка севооборотов. Система обработки почвы в севообороте и меры борьбы с сорняками. Структура использования пашни. Выполнение всех агротехнических мероприятий.
курсовая работа [53,4 K], добавлен 11.08.2015