Энергетические показатели машин для обработки почвы

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

При энергетической оценке машинно-тракторных агрегатов проводится определение энергозатрат на работу машины и сопоставление их с мощностными и тяговыми характеристиками трактора.

Цель энергетической оценки:

- определение энергосиловых показателей испытываемых сельскохозяйственных машин;

- определение затрат энергии, потребляемой сельскохозяйственной машиной и агрегатом при выполнении технологического процесса;

- оценка соответствия энергетических показателей требованиям технического задания или технических условий на изготовление машины;

- оценка соответствия энергетических показателей машины тяговым и

Оценка загрузки двигателя энергосредства по мощности производилась по коэффициенту использования, представляющему отношение расходуемой эффективной мощности к эксплуатационной (номинальной).

Энергетическая оценка машин проводилась методами электротензометрирования и определения расхода топлива на скоростных режимах энергосредства в четырехкратной повторности при движении агрегатов в прямом и обратном направлениях.

Предварительно энергосредства были оборудованы тяговыми тензометрическими устройствами, измерительно-регистрирующей аппаратурой. Двигатели тракторов и самоходных машин оборудованы счетчиками расхода топлива, датчиками давления наддува, давления на инжекторе и испытаны на загружающем устройстве с целью определения топливно-мощностных показателей и построения регуляторных характеристик.

При проведении технологических процессов средства измерений обеспечивали возможность одновременно регистрировать первичные данные машинно-тракторных агрегатов и самоходных машин.

Перед началом работы определяли агротехнические условия испытаний.

Энергетические показатели машин определяли по результатам фактических данных энергооценок, проведенных в Кубанской МИС по ГОСТ Р 52777-2007 и нормативной документации на типы машин.

Плуг скоростной комбинированный трехкорпусной ПСКУ-3 (рисунок 1) предназначен для пахоты различных почв под зерновые и технические культуры. Разработчик данной машины - «86 механический завод» филиал ФГУП ПЭУ МО РФ", г. Энгельс, Саратовская область.

Это навесной плуг, агрегатируется тракторами класса 2-3. Рабочая скорость до 10 км/ч, ширина захвата - 2,04 м, глубина обработки до 30 см, производительность 1,4-2,1 га/ч.

Рисунок 1 - Общий вид агрегата ПСКу-3 + Т-150К

Данные на вспашке почвы агрегатом Т-150К + ПСКу-3 свидетельствуют, что значения показателей тягового сопротивления (25,84-28,0 кН) при скорости движения 6,37-8,73 км/ч и глубине обработки почвы 24,11-21,44 см изменяются незначительно и составляют 71,8-77,8 % от номинального тягового усилия энергосредства (36 кН из руководства по эксплуатации на трактор).

Весомый процент (76,8-70 %) эффективной мощности составляет мощность (45,72-67,9 кВт), затрачиваемая плугом на выполнение технологического процесса.

Дозагрузка двигателя по мощности обеспечивается затратами на самопередвижение трактора и изменяется в пределах от 13,78 до 29,1 кВт, соответственно составляет 23,2-30 % от расходуемой мощности агрегата.

Общая загрузка двигателя энергосредства составляет 47,4-77,2 % от эксплуатационной мощности при буксовании движителей в пределах 3,4-6,43 %.

Изменения мощности, расходуемой на работу плуга, показали, что энергетические возможности машинно-тракторного агрегата позволяют работать на режимах, регламентируемых НД на данную машину с некоторым запасом мощности (22,8 %) двигателя трактора, что обеспечивает оптимальные динамические характеристики агрегата. Однако данного запаса мощности недостаточно для выполнения технологического процесса при большей скорости на следующей ступени КПП трактора. Для работы плуга в данных агротехнических условиях при скорости свыше 9 км/ч необходимо применение энергосредства более высокого тягового и мощностного класса.

Оптимальный режим работы агрегата обеспечивается при скорости 8,73 км/ч, глубине хода рабочих органов 21,44 см, производительности за время основной работы 1,55 га/ч, удельных энергозатратах 62,58 кВтч/га, удельном расходе топлива за время основной работы 17,15 кг/га, загрузке двигателя 77,2 %.

Глубокорыхлитель ГРН-3 (рисунок 2) предназначен для нарезания щелей на полях с целью обогащения глубоких слоев почвы воздухом и влагой без ее переворачивания. Организация-разработчик - ООО "АГРО-ТЕХ", г. Таганрог, Ростовская область.

Глубокорыхлитель является навесным и агрегатируется с тракторами класса 1,4-3. Рабочая скорость от 8 до 10 км/ч, ширина рыхления - 2,40 м, глубина обработки 30-35 см, при производительности 1,9-2,4 га/ч.

На рыхлении почвы агрегатом Т-150К + ГРН-3,0 значения показателей тягового сопротивления (30,04-35,52 кН) при скорости движения 7,52-9,1 км/ч и глубине хода рабочих органов 32,7-36,9 см изменяются незначительно и составляют 83,4-98,7 % от номинального тягового усилия энергосредства (36 кН из руководства по эксплуатации трактора).

Рисунок 2 - Общий вид агрегата ГРН-3 + Т-150К

Весомый процент (71,5-72,5 %) расходуемой эффективной мощности составляет необходимая для непосредственной работы глубокорыхлителя (62,75-89,79 кВт). Дозагрузка двигателя обеспечивается затратами на самопередвижение трактора и изменяется в пределах от 25,05 до 34,01 кВт, соответственно составляет 28,5-27,5 % от расходуемой мощности агрегата.

Общая загрузка двигателя энергосредства составляет 69,9-98,6 % от эксплуатационной мощности при буксовании движителей в пределах от 5,1 до 13,01 %.

Изменения мощности, расходуемой на работу глубокорыхлителя, показали, что энергетические возможности машинно-тракторного агрегата позволяют работать в диапазоне рабочих скоростей 7,5-9,1 км/ч при глубине хода рабочих органов 32,7-36,9 см, однако без запаса мощности двигателя энергосредства. Отсюда следует, что для работы рыхлителя в данных агротехнических условиях при скорости движения свыше 9 км/ч необходимо применение трактора более высокого тягового и мощностного класса.

Оптимальный режим работы агрегата обеспечивается при скорости 9,1 км/ч, глубине хода рабочих органов 36,9 см, производительности за время основной работы 2,18 га/ч, удельных энергозатратах 56,79 кВтч/га, удельном расходе топлива за время основной работы 14,33 кг/га, загрузке двигателя 98,6 %. Борона ротационная кольчатая БРК-5,6 (рисунок 3) предназначена для рыхления и выравнивания поверхности поля. Она также применяется при предпосевной подготовке, при довсходовом и послевсходовом рыхлении почвы. Разработчиком бороны является ООО "АГРО-ТЕХ", г. Таганрог, Ростовская область. Это навесная машина агрегатируется с тракторами класса 0,9-3,0. Рабочая скорость находится в пределах 10-15 км/ч, рабочая ширина захвата 5,5-5,6 м, глубина обработки от 3 до 7 см, производительность основного времени 5,0-10,0 га/ч, эксплуатационного - 4,84-5,57 га/ч. На рыхлении почвы под посев сои агрегатом МТЗ-80 + БРК-5,6 значения показателей тягового сопротивления бороны (4,2-4,27 кН) при скорости движения 9,36-13,54 км/ч и глубине обработки почвы 6,0-5,5 почти не изменяются и составляют 23,3-23,7 % от нормативного тягового усилия энергосредства (18 кН из руководства по эксплуатации трактора).

Рисунок 3 - Общий вид агрегата БРК-5,6 + МТЗ-80

Мощность, необходимая для выполнения техпроцесса, составляет незначительный процент (37,14-36,5 %) расходуемой эффективной мощности. Несколько больше (62,86-63,5 %) составляют потери мощности, связанные с самопередвижением трактора, из-за низкой твердости почвы.

Значит, нормальную работу бороны может обеспечить трактор тягового класса 0,9. При этом повысятся загрузка двигателя и соответственно экономичность агрегата.

Энергоемкость бороны БРК-5,6 соответствует показателям тяговой и мощностной характеристик трактора класса 0,9-1,4 и обеспечивает надежное выполнение технологического процесса при соответствующих агротехнических условиях и режимах работы, регламентируемых ТУ на данную машину.

Оптимальный режим работы агрегата обеспечивается при скорости 13,54 км/ч, глубине хода рабочих органов 5,5 см, производительности за время основной работы 7,58 га/ч, удельных энергозатратах 5,8 кВтч/га, удельном расходе топлива за время основной работы 1,56 кг/га, загрузке двигателя 77,3 %.

Культиватор широкозахватный комбинированный скоростной ШККС-10 (рисунок 4) предназначен для сплошной предпосевной и паровой обработки почвы, уничтожения сорной растительности с максимальным сохранением стерни и других пожнивных остатков на полях, обработанных плоскорезными и безотвальными орудиями под посев озимых, яровых, овощных и пропашных культур. Организация-разработчик - ОАО "Агропромтехника", г. Михайловск, Ставропольский край.

Рисунок 4 - Общий вид агрегата ШККС-10 + Т-150К

Агрегат является прицепным. Используется в составе с тракторами класса 3-4. Рабочая скорость - 8-12 км/ч, ширина захвата 10 м, производительность не менее 8,7 га/ч.

Данные энергооценки на культивации почвы агрегатом Т-150К + ШККС-10 свидетельствуют, что значения показателей тягового сопротивления машины (24,0-28,76 кН) при скорости движения 7,56-9,65 км/ч и глубине обработки почвы 11,7-9,6 изменяются незначительно и составляют 66,7-79,9 % от номинального тягового усилия энергосредства (36 кН из руководства по эксплуатации трактора).

Максимальный процент затрат эффективной мощности (63,0-66,18 %) составляет мощность (50,4-77,1 кВт), затрачиваемая на выполнение культиватором техпроцесса.

Дозагрузка двигателя по мощности обеспечивается затратами на самопередвижение трактора и изменяется в пределах 29,6-39,4 кВт, что соответствует 37-33,82 % от расходуемой мощности агрегата.

Общая загрузка двигателя трактора составляет 63,7-92,7 % от эксплуатационной мощности при буксовании его движителей в пределах от 5,1 до 8,3 %.

Энергетические возможности трактора Т-150К в агрегате с культиватором ШККС-10 в данных агротехнических условиях испытаний обеспечивают оптимальные показатели в диапазоне рабочих скоростей 7,56-9,65 км/ч при глубине обработке почвы 11,7-9,1 см с некоторым запасом мощности двигателя, однако недостаточного для работы с большей скоростью на следующей ступени КПП трактора.

Для работы культиватора в данных агротехнических условиях при скорости свыше 10 км/ч необходимо применение энергосредства более высокого тягового и мощностного класса.

Оптимальный режим работы агрегата обеспечивается при скорости 9,65 км/ч, глубине хода рабочих органов 9,65 см, производительности за время основной работы 9,65 га/ч, удельных энергозатратах 12,07 кВт·ч/га, удельном расходе топлива за время основной работы 3,13 кг/га, загрузке двигателя 92,7 %.

Культиватор прицепной комбинированный КПК-8Б (рисунок 5) предназначен для предпосевной обработки почвы и ухода за парами. Изготовитель - ЗАО "Лессельмаш", г. Апшеронск, Краснодарский край.

Агрегатируется с тракторами класса 2-3. Рабочая скорость от 7 до 10 км/ч, рабочая ширина захвата -7,7-7,8 м. Пределы регулирования рабочих органов по глубине обработки - 5-15 см, производительность до 8 га/ч.

Данные на обработке почвы агрегатом Т-150К+КПК-8Б свидетельствуют, что значения показателей тягового сопротивления культиватора (27,12-30,94 кН) при скорости движения 8,5-10,2 км/ч и глубине обработки почвы 11,6-7,4 см изменяются незначительно и составляет 75,3-84 % от номинального тягового усилия энергосредства (36 кН из руководства по эксплуатации трактора).

Рисунок 5 - Общий вид агрегата КПК-8Б+Т-150К

культиватор тракторный энергетический

Весомую величину затрат (60,64-87,66 кВт) эффективной мощности составляет расходуемая на выполнение культиватором техпроцесса.

Дозагрузка двигателя по мощности обеспечивается затратами на самопередвижение трактора и изменяется в пределах от 20,3 до 25,91 кВт, что соответственно равно 25,1-22,8 % от расходуемой мощности агрегата.

Общая загрузка двигателя энергосредства составляет 64,4-90,4 % при буксовании движителей в пределах 8,3-10,9 %.

Баланс изменения мощности, расходуемой на работу машины, показал, что энергоемкость культиватора соответствует показателям тяговой и мощностной характеристик трактора класса 3 и обеспечивает надежное выполнение техпроцесса при соответствующих диапазонах скоростного режима и глубине обработки почв, регламентируемых ТУ на данную машину.

Оптимальный режим работы агрегата обеспечивается при скорости 10,2 км/ч, глубине хода рабочих органов 7,4 см, производительности за время основной работы 7,95 га/ч, удельных энергозатратах 14,28 кВт·ч/га, удельном расходе топлива за время основной работы 3,71 кг/га, загрузке двигателя 90,4 %.

Полуприцепной культиватор широкозахватный КШ-12 (рисунок 6) предназначен для предпосевной обработки почвы и ухода за парами. Разработан ООО "Агромеханика", г. Каменка, Пензенская обл.

Культиватор агрегатируется с тракторами тягового класса 4-5, рабочая скорость - 6-12 км/ч, ширина захвата до 12 м, пределы регулирования рабочих органов по глубине обработки - 6-12 см, производительность - 7,2-14,4 га/ч.

Рабочими органами культиватора являются стрельчатые лапы, шириной захвата 270 см, девять зубовых боронок.

Данные на обработке почвы агрегатом АТМ 7360+КШ-12 свидетельствуют, что значения показателей тягового и удельного тягового сопротивления культиватора (46,68-56,61 кН и 3,95-4,83 кН/м) изменяются при скорости движения 7,5-8,6 км/ч и глубине хода рабочих 10,6-11,2 см.

Рисунок 6 - Общий вид культиватора КШ-12

Незначительный процент (45,51-53,35 %) эффективной мощности составляет мощность (97,25-135,23 кВт), расходуемая на преодоление тягового сопротивления культиватора. При этом также установлено, что в суммарных потерях мощности агрегата несколько больший процент (54,49-46,65 %) составляют затраты (117,87-118,26 кВт) на самопередвижение трактора, что обусловлено нагруженностью энергосредства балластом (3080 кг) и заниженной твердостью почвы.

Учитывая значение максимальной загрузки двигателя, соответствующей 99,9 % при буксовании движителей трактора 12,6 % и при перерасходе топлива 5,77 кг/га (не более 5,5 кг/га), данную работу можно было производить с меньшей массой балласта или без него при допустимых пределах буксования. Отсюда вывод, что культиватор КШ-12 по тяговому сопротивлению при данных агротехнических условиях и режимах работы соответствует трактору класса 5.

Однако необходимо отметить, что для работы культиватора на скорости свыше 8,6 км/ч, рекомендуемой НД до 12 км/ч, с обеспечением нормативного качества, соответствующего агротехническим требованиям, необходимо применение энергосредства более высокого тягового и мощностного класса.

Оптимальный режим агрегата обеспечивается при скорости 8,6 км/ч, глубине хода рабочих органов 11,2 см, производительности за время основной работы 10,06 га/ч, удельных энергозатратах 25,2 кВт·ч/га, удельном расходе топлива за время основной работы 5,77 кг/га, загрузке двигателя на 99,9 %.

Результаты энергетических оценок по тяговым характеристикам сельскохозяйственных машин и тракторов позволяют определить режимы их совместной работы, обеспечивающие получение максимальных производительностей, минимальных энергозатрат и расхода топлива, максимальной загрузки двигателя энергосредства.

Отсутствие контроля за основными показателями работы двигателей тракторов в эксплуатации обуславливает неполное использование их энергетических возможностей, повышенный расход топлива, форсированный режим.

При испытаниях машинно-тракторных агрегатов переменной энергонасыщенности установлено, что при отклонении мощности от эксплуатационной в сторону увеличения или уменьшения рост приведенных затрат (удельные энергозатраты и удельный расход топлива на 1 га) по отношению к их минимальному значению получен разный. Более резкое возрастание наблюдается при отклонении в сторону увеличения.

Превышение мощности ведет к резкому увеличению приведенных затрат. С уменьшением мощности приведенные затраты сначала уменьшаются, а затем резко возрастают.

Предел понижения мощности следует ограничить условием равенства приведенных затрат на эксплуатационном режиме и режиме пониженной мощности.

Размещено на Allbest.ru