Производственные испытания роторной косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РОТОРНОЙ КОСИЛКИ, ОСНАЩЕННОЙ НОЖАМИ С РАСХОДЯЩИМИСЯ РЕЖУЩИМИ КРОМКАМИ

В.А. ШАРШУНОВ,

Е.И.МАЖУГИН, С.Г. РУБЕЦ

Аннотация

роторный косилка нож кромка

В статье приводятся методика и результаты производственных испытаний роторных косилок К-78М и АС-1, оснащенных ножами с расходящимися режущими кромками, которые показали, что усовершенствованные ножи обеспечивают качественные показатели процесса скашивания, соответствующие агротехническим требованиям. Определен годовой экономический эффект от применения роторной косилки с ножами, имеющими расходящиеся режущие кромки, на мелиоративных системах с участками, заросшими древесно-кустарниковой растительностью.

The article presents methods and results of production test of rotor mowers K-78M and AS-1, equipped with knives with divergent cutting edges, which showed that improved knives ensure qualitative indicators of the process of cutting, corresponding to agro-technical requirements. We have determined annual economic effect of the application of rotor mower with knives which have divergent cutting edges on melioration systems with plots covered by trees and shrubs.

Введение

Одной из основных проблем, возникающих при окашивании мелиоративных систем, является проблема одновременного скашивания как травяной, так и древесной кустарниковой растительности. Существующие косилки в достаточной мере не учитывают особенностей работы на мелиоративных системах [1]. В публикациях [2, 3] показано, что работа косилок на мелиоративных системах сопряжена со скашиванием разнообразной растительности по высоте, густоте, жесткости и диаметру стеблей травостоя, наличием кустарниковой поросли и кустарника, большим диапазоном заложения откосов, неровностями рельефа как берм, так и откосов. В связи с этим задача совершенствования режущих аппаратов роторных косилок, применяемых на мелиоративных системах, позволяющих эффективно скашивать как травянистую, так и кустарниковую растительность, является достаточно актуальной.

Для повышения эффективности работы и обеспечения качественного скашивания как тонкостебельной травянистой, так и древесной кустарниковой растительности авторами предложена усовершенствованная конструкция ножа роторной косилки [4, 5, 6], проведены теоретические исследования по определению его параметров [7].

Нож предлагаемой конструкции по сравнению с ножом прямоугольной формы имеет расходящиеся режущие кромки, бьльшую массу и более удаленный к периферии центр масс, что позволяет передать более высокую энергию воздействия ножей на стебли растительности и получить ожидаемую повышенную эффективность работы за счет большей кинетической энергии ножа и стабилизации его положения во время скашивания растительности. Для подтверждения теоретических предпосылок об эффективности использования роторной косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками, необходимо провести испытания в производственных условиях.

Анализ источников

На основании проведенных теоретических исследований [7] была изготовлена лабораторная установка для исследования процесса скашивания растительности роторным режущим аппаратом [8], позволяющая в необходимых пределах изменять такие параметры, как угол расхождения режущих кромок ножей; угол заострения режущих кромок ножей; поступательная скорость перемещения режущего аппарата косилки и частота вращения роторов с ножами.

Основным показателем, по которому оценивался процесс скашивания растительности, являлось значение крутящего момента на валу с ротором. Эта величина позволяет путем несложных вычислений перейти к таким показателям, как мощность, затрачиваемая на скашивание, и усилие сопротивления срезанию, которые оценивают затраты энергии на срезание. Изменение значений этих параметров приводит к изменению производительности режущего аппарата и затрат энергии на скашивание, что в значительной мере влияет на величину показателей экономической эффективности предлагаемой роторной косилки.

В результате реализации экспериментальных исследований [9, 10], включающих в себя отсеивающие опыты, крутое восхождение и описание почти стационарной области, получены математическая модель и уравнение регрессии, описывающие зависимость крутящего момента на валу ротора от угла расхождения режущих кромок ножей, угла заострения режущих кромок ножей и частоты вращения ротора.

В результате анализа полученной модели установлено, что оптимальное значение параметра оптимизации процесса скашивания будет достигнуто при следующих значениях исследуемых факторов: угол расхождения режущих кромок ножей 65є, угол заострения режущих кромок ножей 20° и частота вращения ротора 1600 мин^-1. После определения рациональных значений параметров и режимов работы режущего аппарата косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками, проводили его испытания в производственных условиях.

Методы исследования

Производственные испытания проводились в ОАО «Горкиводхоз» и ПМК-58 ОАО «Пинскводстрой» на мелиоративных системах, обслуживаемых данными предприятиями. Экспериментальные ножи с расходящимися режущими кромками устанавливались на косилки К-78М и АС-1.

Во время проведения производственных испытаний производилось скашивание растительности на мелиоративных каналах и придорожных полосах с участками, заросшими сорной травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. Среди древесно-кустарниковой растительности преобладали ива и береза, среди сорной травянистой - ромашка пахучая, молочай, осока, тростник.

На косилку устанавливались серийные прямоугольные ножи и ножи усовершенствованной конструкции с углом заострения режущих кромок ножа 20° и углом расхождения режущих кромок ножа 65°.

В процессе проведения производственных испытаний определяли рабочую ширину захвата путем замера полосы скошенной растительности после прохода косилки, замер осуществляли мерной рулеткой. Кроме того, замерялись высота срезания и диаметр скашиваемой растительности при помощи штангенциркуля ШЦ-1-125-0,1 по ГОСТ 166?89 с ценой деления 0,1 мм.

Визуально по внешнему виду определялось состояние среза.

При проведении исследований определялась производительность косилки П (га/ч) за час основного времени по следующей формуле:

, (1)

где Q площадь, скошенная косилкой, га; t_О время основной (непрерывной) работы косилки, ч.

Производительность за час эксплуатационного времени определяли путем умножения производительности за час основного времени на коэффициент использования машины по времени.

Для нахождения реальной скорости трактора с косилкой нами на размеченном зачетном участке длиной 200 м фиксировалось время прохождении этого участка косилкой.

Частота вращения роторов контролировалась при помощи дистанционного электрического тахометра DT6234В с диапазоном измерения от 2,5 до 99999 мин^-1 и разрешением 1 мин^-1.

При проведении испытаний замеряли расход топлива. Для этого перед проведением испытаний в пустой бак трактора заливали 10 л дизельного топлива, после часа основной работы из бака сливали оставшееся топливо и по разнице определяли объем израсходованного топлива.

Коэффициент заложения откосов определяли по технической документации предприятий на мелиоративную систему.

Для определения количества стволов кустарниковой растительности на берме и откосах мелиоративного канала при помощи учетной рамки размером один на один метр закладывались учетные площадки на четырех участках (левая и правая бермы и левый и правый откосы канала) и подсчитывалось количество стволов древесно-кустарниковой растительности на площадке. Аналогично на скошенной площади определяли количество нескошенных стволов кустарниковой растительности.

Безопасность выполнения работ контролировали по расстоянию, на которое разлетались куски древесно-кустарниковой растительности при скашивании.

Эксплуатационную надежность оценивали по таким показателям, как погнутость ножей, число забиваний режущего аппарата и число срабатываний механизма предохранения. Кроме того, оценивали изнашивание болтов крепления ножей к дискам и состояние самих дисков (изнашивание отверстия под болт крепления ножа) путем замера диаметра болта в местах сопряжения с диском и ножом, а также диаметра отверстия в дисках и ножах с использование штангенциркуля ШЦЦ-150 с ценой деления 0,01 мм.

Основная часть

В результате производственных испытаний были определены конструктивно-технологические показатели косилок К-78М и АС-1, оснащенных ножами с расходящимися режущими кромками. В табл. 1 приведены значения параметров для косилок с серийными ножами, взятые из технических характеристик косилок, и значения для косилок с разработанными ножами, полученные в результате испытаний. Масса и габаритные размеры косилок при использовании ножей с расходящимися режущими кромками практически не изменились по сравнению с серийными прямоугольными ножами.

Таблица 1

Конструктивно-технологические показатели косилок, оснащенных ножами с расходящимися режущими кромками

По результатам проведенных производственных испытаний можно сделать заключение, что усовершенствованные ножи с расходящимися режущими кромками обеспечивают качественные показатели процесса скашивания, соответствующие агротехническим требованиям. Причем несколько увеличилась ширина захвата на 1,7 % за счет стабилизации положения ножей во время скашивания, что позволило получить увеличение производительности. По отчетным данным ГПО «Белмелиоводхоз», окашивается только 65 % каналов от их общей протяженности [11], что подвергает риску зарастания древесно-кустарниковой растительностью оставшиеся 35 %, кроме того, по имеющимся данным [12], в результате несвоевременного проведения ремонтно-эксплуатационных работ 18,2 тыс. километров каналов (11,7 % от общего количества) уже заросли древесно-кустарниковой растительностью. Проведенные исследования состояния каналов мелиоративных систем, обслуживаемых ОАО «Горкиводхоз» и ПМК-58 ОАО «Пинскводстрой», показали, что около 6 % от общей протяженности заросли древесно-кустарниковой растительностью. Поэтому производительность дополнительно увеличилась за счет того, что косилка, оснащенная серийными ножами, оставляла нескошенными участки, заросшие древесно-кустарниковой растительностью диаметром более 20 мм, которые приходилось объезжать. Это позволило суммарно повысить производительность на 8 %. Однако в связи с тяжелыми условиями работы, обусловленными скашиванием растительности предельного диаметра, удельный расход топлива увеличился на 0,3 % для косилки К-78М и 0,44 % для АС-1.

При этом диаметр срезаемых стволов древесно-кустарниковой растительности увеличился в 2,2 раза для косилки К-78М и в 2,3 раза для АС-1. Несколько снизилась высота среза. Кроме того, применение ножей с расходящимися режущими кромками позволило значительно снизить количество несрезанных стволов кустарниковой растительности, повысить качество среза. Срезанные остатки древесно-кустарниковой растительности разлетались на расстояние не более 10 м, что свидетельствует об обеспечении безопасности выполнения работ. При проведении испытаний погнутость ножей не отмечалась, замеры диаметра отверстий в дисках и ножах показали незначительную величину износа, что подтверждает эксплуатационную надежность.

Проведенные производственные испытания позволили дать необходимые материалы для определения экономической эффективности применения роторной косилки с ножами, имеющими расходящиеся режущие кромки, при скашивании древесно-кустарниковой растительности.

Определение экономической эффективности применения ножей с расходящимися режущими кромками выполнено в соответствии с общепринятой методикой определения экономической эффективности использования новой техники, результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, изобретений и рационализаторских предложений в сельском хозяйстве [13, 14].

При определении экономической эффективности применения новой техники основным критерием является годовой экономический эффект.

Годовой экономический эффект от эксплуатации новой машины в рублях определяется по формуле:

(2)

где П_Б, П_Н - приведенные затраты на единицу наработки по базовой и новой машинам, тыс. руб./га; В_З - годовая наработка новой машины, га.

Нормативная годовая наработка машины определяется по формуле:

(3)

где W_эк - эксплуатационная производительность, га/ч; Т_н - нормативная годовая загрузка, ч.

Приведенные затраты на единицу наработки определяются по формуле:

(4)

где И - прямые эксплуатационные затраты на единицу наработки, тыс. руб./га; К - капитальные вложения на единицу наработки, тыс. руб./га; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Прямые эксплуатационные затраты на единицу наработки включают в себя затраты на оплату труда, электроэнергию, техническое обслуживание и ремонт и на реновацию машины и определяются по формуле:

(5)

где З - удельные затраты на оплату труда обслуживающего персонала, тыс. руб./га; Г - удельные затраты на ГСМ, тыс. руб./га; Р - удельные затраты на техническое обслуживание и ремонт, тыс. руб./га; А - удельные затраты на реновацию, тыс. руб./га.

Капитальные вложения по машине на единицу наработки определяются по формуле:

(6)

где Б - балансовая стоимость машины, тыс. рублей.

При оценке экономической эффективности внедрения роторной косилки с ножами, имеющими расходящиеся режущие кромки, в качестве базового варианта принималась серийно выпускаемая косилка К-78М. При этом учитывалось, что повышение эксплуатационной производительности косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками, достигнуто за счет увеличения ширины захвата на 1,7 % и на 6 % за счет того, что древесно-кустарниковую растительность диаметром более 20 мм при использовании серийных прямоугольных ножей необходимо объезжать, оставляя нескошенной.

Исходные данные для расчета экономической эффективности внедрения роторной косилки, оснащенной ножами, имеющими расходящиеся режущие кромки, представлены в табл.2.

Таблица 2

Исходные данные для расчета экономической эффективности внедрения роторной косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками

Расценки на окашивание 1 км канала принимались согласно рекомендациям [15]. Нормативная годовая загрузка принята по данным, приведенным в источнике [16]. Балансовая стоимость трактора и косилки принималась по прейскуранту цен Минского тракторного завода и Кохановского экскаваторного завода.

Результаты сравнительной экономической оценки применения роторной косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками, представлены в табл. 3.

Таблица 3

Экономические показатели процесса скашивания растительности роторной косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками

Расчеты, приведенные в табл. 3, показывают, что годовой экономический эффект от применения роторной косилки, оснащенной ножами с расходящимися режущими кромками, по сравнению с базовым вариантом составляет 9703,2 тыс. рублей.

Заключение

Полученные данные показывают, что усовершенствованные ножи с расходящимися режущими кромками обеспечивают качественные показатели процесса скашивания, соответствующие агротехническим требованиям. При этом диаметр срезаемых стволов древесно-кустарниковой растительности увеличился в 2,2 раза для косилки К-78М и в 2,3 раза для АС-1, снизилась высота среза, производительность суммарно повысилась на 8 %. Однако в связи с тяжелыми условиями работы удельный расход топлива увеличился на 0,3 % для косилки К-78М и 0,44 % для АС-1.

Также применение ножей с расходящимися режущими кромками позволило значительно снизить количество несрезанных стволов кустарниковой растительности, повысить качество среза при обеспечении безопасности выполнения работ и эксплуатационной надежности.

Годовой экономический эффект от применения роторной косилки с ножами, имеющими расходящиеся режущие кромки, по сравнению с базовым вариантом составляет 9703,2 тыс. рублей.

Литература

1. Мажугин, Е. И. Машины для эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных объектов / Е. И. Мажугин. пособие. Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2010. 333 с.

2. Кондратьев, В. Н. Особенности конструкций отечественных и зарубежных косилок для ухода за мелиоративными системами / В.Н. Кондратьев // Мелиорация переувлажненных земель. 2007. №1. С. 31?39.

3. Мажугин, Е. И. Анализ условий работы мелиоративных косилок / Е. И. Мажугин, С. Г. Рубец // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы междунар. науч.- техн. конф., Могилев, 21 - 22 апреля 2011 г. в 2 ч. / УО Белорус.-Рос. ун-т; редкол.: И. С. Сазонов [и др.]. Могилев, 2011. Ч.2. С. 17-18.

4. Нож роторной косилки: пат. 5809 Респ. Беларусь, МПК A 01D 34/01 / В. А. Шаршунов, Е. И. Мажугин, С. Г. Рубец; заявитель Белорус. гос. с-х. академия. № u 20090403; заявл. 19. 05. 09; опубл. 30. 12. 09 // Афіцыйны бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. 2009. №6. С. 148.

5. Мажугин, Е.И. Секторный нож роторной косилки / Е. И. Мажугин, С. Г. Рубец // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: сборник научных работ междунар. науч.- техн. конф., Брянск, 22 - 24 февраля 2011 г. / ФГОУ ВПО Брянск. гос. с-х. академия; редкол.: А.А. Тюрева [и др.]. Брянск, 2011. С. 31-35.

6. Нож роторной косилки: пат. 16507 Респ. Беларусь, МПК A01D 34/01 / В. А. Шаршунов, Е. И. Мажугин, С. Г. Рубец; заявитель Белорус. гос. с-х. академия. № u 20090720; заявл. 19. 05. 09; опубл. 30. 10. 12 // Афіцыйны бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. 2012. №.5. С. 44.

7. Шаршунов, В. А. Обоснование оптимальных параметров ножей роторной косилки / В. А. Шаршунов, С. Г. Рубец // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы междунар. науч.-практ. конф. Минск, 19-20 окт. 2010 г.: в 2 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»; редкол.: П. П. Казакевич [и др.]. Минск, 2010. Т.2. С. 51-58.

8. Рубец, С. Г. Лабораторная установка для исследования процесса срезания древесно-кустарниковой растительности роторной косилкой/ С.Г. Рубец // Междисциплинарные исследования в науке и образовании: материалы междунар. науч.- метод. конф., Киев, 12 - 14 сентября 2012 г. / НЦЗИ ВИТИ НТУУ «КПИ»; редкол.: И. Н. Козубцов [и др.]. Киев, 2012. №1 K. www.es.rae.ru/mino/158-1154 (дата обращения: 01.10.2012).

9. Рубец, С. Г. Экспериментальные исследования процесса срезания кустарниковой растительности роторной косилкой/ С.Г. Рубец // Инновационные пути развития АПК на современном этапе: материалы междунар. науч.- произв. конф., Белгород, 14 - 16 мая 2012 г. / ФГБОУ ВПО Белгород.. гос. с-х. академия; редкол.: А. В. Турьяновский [и др.]. Белгород, 2012. С. 151.

10. Шаршунов, В. А. Результаты экспериментальных исследований усовершенствованных ножей роторной косилки при срезании кустарниковой растительности / В. А. Шаршунов, Е. И. Мажугин, С. Г. Рубец // Вестн. Белорус. с-х. академии. Механизация и сельскохозяйственное машиностроение. 2012. №2. С. 147-153.

11. Титов, В. Н. Технологический регламент на окашивание каналов мелиоративных систем / В. Н. Титов, К. А. Гуцанович // Мелиорация. 2012. №2(67). С. 203?210.

12. Государственная программа сохранения и использования мелиорированных земель на 2011-2015 годы (Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 31 августа 2010 г. №1262).

13. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М., 1981. 43 с.

14. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1979. 399 с.

15. Нормы и расценки на мелиоративные и водохозяйственные работы. Сборник Б1. Строительные и ремонтно-строительные работы. Вып. 2. Культуртехнические работы. Минск, 1988. 57 с.

16. Титов, В. Н. Технические средства для окашивания берм и откосов каналов / В. Н. Титов, С. Е. Страхов // Мелиорация. 2012. №2(67). С. 17?23.

Размещено на Allbest.ru