Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1 Предпосылки перехода к ресурсосберегающим системам земледелия 9
1.2 Технические средства реализации энергосберегающих технологий почвообработки и посева 10
1.2.1 Обзор технических средств зарубежного производства 11
1.2.2 Обзор технических средств отечественного производства 14
1.3 Выбор энергосредства для агрегатирования с современными посевными почвообрабатывающими комплексами 16
1.4 Воздействие на почву движителей машинно-тракторных агрегатов 22
1.5 Агротехническая проходимость энергонасыщенных сельскохозяйственных колесных тракторов 24
1.6 Особенности работы машинно-тракторных агрегатов 26
1.7 Моделирование процесса функционирования машинно-тракторных агрегатов 29
1.8 Выводы по разделу 30
2. Теоретические предпосылки к определению параметров и режимов работы почвообрабатывающего посевного агрегата
2.1 Вероятностная математическая модель агрегата 32
2.2 Функциональная схема почвообрабатывающего посевного тягово-транспортного агрегата 33
2.3 Функционирование агрегата в условиях неустановившейся тяговой нагрузки 34
2.3.1 Тяговое сопротивление агрегата на отдельном поле 34
2.3.2 Тяговое сопротивление агрегата на множестве полей 36
2.4 Изменение веса трактора в составе тягово-транспортного агрегата 37
2.4.1 Определение опорных реакций на ходовую систему трактора при агрегатировании с прицепным бункером 38
2.4.2 Определение опорных реакций на ходовую систему трактора при агрегатировании с полунавесным бункером 40
2.5 Тяговое сопротивление почвообрабатывающего посевного комплекса в составе тягово-транспортного агрегата 41
2.6 Обоснование рациональной нагрузки на ходовую часть колесного трактора общего назначения 45
2.7 Компоновка почвообрабатывающего посевного машинно-тракторного агрегата 46
2.8 Дискретная математическая модель тягово-транспортного агрегата 49
2.9 Технико-экономические показатели тягово-транспортного агрегата 54
2.10 Энергетический баланс агрегата 58
2.11 Определение допустимых значений тягового сопротивления агрегата и транспортной нагрузки на ходовую часть трактора 59
2.12 Ступенчатое регулирование ширины захвата агрегата 63
2.13 Выводы по разделу 66
3. Методика экспериментальных исследований
3.1 Цели и задачи экспериментальных исследований. Объект исследований 68
3.2 Энергетическая оценка агрегатов 71
3.3 Агротехническая оценка агрегатов и установление степени влияния их компоновки, параметров и режимов работы на агрофизические свойства почвы и урожайность возделываемых культур 74
3.4 Технико-экономическая оценка агрегатов 75
3.5 Тарировка приборов и определение погрешности измерения 76
3.6 Обработка результатов опытов 78
3.6.1 Тяговые испытания агрегата 78
3.6.2 Зависимость тягового сопротивления агрегата от скорости движения 78
3.6.3 Определение точности результатов опытов 80
4. Результаты исследований
4.1 Результаты экспериментальных исследований 84
4.1.1 Результаты тяговых испытаний 84
4.1.2 Результаты хронометражных наблюдений 88
4.1.3 Результаты полевого опыта 90
4.2 Количественная оценка входных факторов 101
4.3 Параметры и режимы работы многоступенчатого тягово-транспортного агрегата 109
4.4 Энергетические показатели тягово-транспортного агрегата 114
4.5 Выводы по разделу 118
5. Экономическое обоснование результатов исследований
5.1 Расчет совокупных затрат 121
5.2 Определение экономической эффективности 125
5.3 Выводы по разделу 129
Общие выводы и рекомендации 130
Библиографический список 133
Приложения 148
- Обзор технических средств зарубежного производства
- Определение опорных реакций на ходовую систему трактора при агрегатировании с прицепным бункером
- Определение точности результатов опытов
- Параметры и режимы работы многоступенчатого тягово-транспортного агрегата
Введение к работе
В новых экономических условиях ресурсосбережение выступает в качестве одного из важнейших направлений в структурной перестройке методов ведения сельскохозяйственного производства. Это обусловлено новыми требованиями, связанными с формированием рыночных отношений и нарастанием негативных процессов в полеводстве. В качестве первоочередной задачи ставится переход на принципиально новые системы земледелия. Суть их сводится к рациональному использованию всех природных ресурсов, строгой увязке факторов интенсификации с принципами природоохранного земледелия, широкому применению биологических приемов повышения плодородия почв, переходу на новые, менее затратные технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
На сегодняшний день в условиях аграрных предприятий Алтайского края и других регионах Западной Сибири все большее распространение стали получать сберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур, основанные на применении посевных почвообрабатывающих комплексов как отечественного (ПК «Кузбасс», ППК), так и зарубежного производства («Tor Master», «Flexi-Coil», «John Deere» и др.).
Однако, отсутствие системы научно обоснованных рекомендаций по рациональному агрегатированию имеющихся в наличии на сельскохозяйственных предприятиях тракторов с современными энергоемкими машинами и орудиями иногда приводит к полному взаимному несоответствию технических характеристик трактора и рабочей машины и становится причиной повышения непроизводительных энергозатрат при эксплуатации агрегата, роста себестоимости производимой продукции, а также деградации земельных угодий и снижению их эффективного плодородия.
В этих условиях необходимо формирование качественно нового подхода к определению состава и параметров перспективных машинно-тракторных агрегатов с учетом требований к повышению уровня их техноло-
гической универсальности. Такой подход обусловлен реализацией современных индустриальных технологий возделывания сельскохозяйственных культур сочетающих в себе наряду с основными приемами интенсивного земледелия принципы экологической толерантности.
В качестве актуальной рассматривается задача адаптации тяговых мобильных энергетических средств отечественного производства к работе в составе современных посевных машинно-тракторных агрегатов посредством реализации технических решений, связанных с изменением компоновочной схемы агрегата, обоснованием его параметров и режимов работы применительно к условиям Алтайского края и других регионов степной и лесостепной зон Юго-Западной Сибири.
Цель исследования - повышение эффективности использования энергонасыщенных почвообрабатывающих посевных комплексов в условиях степных районов Юго-Западной Сибири за счет обоснования рациональной компоновки и режимов работы (на примере посевного комплекса «Кузбасс» в агрегате с трактором «Кировец» К-701).
Объект исследования - процесс функционирования агрегата с учетом вероятностного характера изменения внешних факторов в условиях эксплуатации.
Предмет исследования - закономерности изменения основных агротехнических, энергетических и технико-экономических показателей агрегата, при рассмотрении его в качестве тягово-транспортного технологического комплекса.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- усовершенствована вероятностная математическая модель, описывающая процесс функционирования агрегата как системы «почва-орудие-трактор», учитывающая изменение массы бункера и сцепного веса трактора для различных вариантов компоновочных схем агрегата при работе на отдельном поле и на множестве полей;
рассмотрена методика многокритериальной оценки агрегатов, основанная на выявлении закономерностей изменения энергетических и технико-экономических показателей в условиях эксплуатации в зависимости от компоновочной схемы при вероятностном характере внешних воздействий с учетом технических и агроэкологических норм и ограничений;
в качестве комплексного критерия оценки эффективности использования нового технического решения, рассматриваются совокупные затраты средств, учитывающие степень агротехнического воздействия на почву движителей машинно-тракторных агрегатов.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
разработка рекомендаций по повышению технических и эксплуатационных характеристик агрегатов в условиях Юго-Западной Сибири;
снижение эксплуатационных затрат за счет обоснования рациональных параметров и режимов работы агрегатов;
снижение потерь урожая сельскохозяйственных культур, за счет повышения агротехнических показателей агрегатов.
Реализация результатов работы. Результаты исследований используются предприятием ООО «Агро» (г. Кемерово) при совершенствовании почвообрабатывающего посевного комплекса «Кузбасс» и режимов его работы.
Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Алтайского государственного аграрного университета по темам «Обоснование эксплуатационных требований к параметрам и режимам работы машинно-тракторных агрегатов» (№ 13) и «Оптимизация параметров и совершенствование конструкций перспективных машинно-тракторных агрегатов» (№ 14), а также Кемеровского государственного сельскохозяйственного института по теме «Повышение производительности машинно-тракторных агрегатов в сельскохозяйственном производстве Кузбасса» (№ 01200104944).
Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-
8 преподавательского состава КемГСХИ в период 2004-06 гг., на юбилейной научно-технической конференции «Сельскому хозяйству - эффективные технологии и средства механизации» (г. Барнаул, 2005 г.), на областной научно-практической конференции «Исследовательская и инновационная деятельность учащейся молодежи: проблемы, поиски, решения» (г. Кемерово, 2006 г.), на научной конференции студентов и аспирантов инженерного факультета КемГСХИ (г. Кемерово, 2006 г.), на II международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (г. Барнаул, 2007 г.).
Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 6 научных статьях, общим объемом 1,76 усл. п.л., в том числе 1 научная статья опубликована в изданиях рекомендованных ВАК.
Обзор технических средств зарубежного производства
Аграрный сектор региона интенсивно осваивается ведущими зарубежными производителями сельскохозяйственной техники, предлагающими потребителю большой выбор современных посевных машин, которые обеспечивают выполнение всего комплекса операций по предпосевной обработке почвы и посеву широкого спектра сельскохозяйственных культур, как по традиционной технологии, так и по технологиям минимальной и нулевой обработки.
Продукция фирм «John Deere», «Concord» (США), «Flexi-Coil», «Tor-Master», «Morris» (Канада), «Kverneland», «Lemken», «Amazone» (Германия), «Vaderstad» (Франция-Швеция), «Gaspardo» (Италия) представлена большой номенклатурой широкозахватных сеялок и посевных комплексов для посева с одновременной культивацией почвы, рядового посева на обработанных фонах, прямого посева на стерневых фонах, локального внесения твердых или жидких минеральных удобрений. Варьирование количества рабочих секций почвообрабатывающих посевных орудий, а также принцип блочно-модульного построения позволяет комплектовать агрегаты с шириной захвата от 2,5 м до 20 м [10,126].
Возможность оснащения различных типов почвообрабатывающих машин высевающими системами, за счет высокой степени унификации элементов и узлов агрегатов, предполагает широкий выбор схем их комплектования в зависимости от требований технологии возделывания. В большей степени это проявляется среди европейских фирм-производителей сельскохозяйственной техники, что объясняется высокоинтегрированными рыночными связями в рамках единого экономического пространства Европейского сообще 12 ства (например, системами высева Accord фирмы «Kverneland» оснащаются сеялки фирм «Lemken» и «Amazone») [133].
В комбинированных посевных машинах европейских стран, почвенно-климатические условия которых обусловили необходимость заделки семян на малую глубину, применяются сошники наральникового типа (как правило, это классический анкерный сошник с тупым углом вхождения в почву) - сеялки DMC Primera фирмы «Amazone», сеялки Accord DV и DF-2 от «Kverneland». В канадских и американских аналогах, в качестве основного рабочего органа используется рыхлительная (John Deere 1820) или стрельчатая куль-тиваторная лапа на С-образной стойке (Flexi-Coil 5000, серия сеялок Concord-2000, сеялка Air Seeder фирмы «Tor-Master», комплексы Maxim и Concept-2000 фирмы «Morris»), эффективно рыхлящие почву и уничтожающие сорняки [133].
Однако в связи с тенденциями перехода на прямой посев и повышением рабочей скорости все большее распространение получают одно-, двух- и трехдисковые сошники с гладким (сеялки прямого посева John Deere серий 730, 1690 и 1890, NeverPin и Xpress от «Morris», а также серия сеялок Solitair от фирмы «Lemken»), вырезным зубчатым или волнистым профилем (сеялки Gigante 900 Corsa фирмы «Gaspardo», зерно-травяные сеялки Rapid S/C и высевающий адаптер BioDrill со стерневыми культиваторами Top Down или Carrier от «Vaderstad»), Для регулирования глубины хода сошников, применяются сферические полимерные диски, а также металлические сменные, регулируемые или обрезиненные «плавающие» реборды и индивидуальные прикатывающие каточки (сошники СХ и CX-Plus от «Kverneland», RoeC от «Amazone» и т.д) [61,135].
Заделка посевного материала осуществляется различными вариантами заделывающих устройств: многорядными пружинными и пальцевыми боронами, загортачами и шлейфами. Разнообразные по конструкции прикатывающие системы представлены секциями одинарных и сдвоенных стальных или пневматических колес и катков различного профиля и диаметра, обеспе 13 чивающих равномерное давление на почву и точное копирование ее поверхности по всей ширине захвата агрегата.
В связи с характерными для европейского производства навесными и полунавесными вариантами высевающих систем, технологические емкости, под семена и удобрения размещаются на раме почвообрабатывающего посевного орудия, обеспечивая высокое давление на сошник без догрузки гидравликой (сеялки прямого посева фирм «Vaderstad», «Gaspardo», «Amazone»), на задней (сеялки Accord DV, DL, DT фирмы «Kverneland») или на фронтальной навеске трактора, что позволяет повысить его продольную устойчивость и навесоспособность (сеялки Accord DF-1 и DF-2) [61].
Широкое применение в крае находят комбинированные машины и агрегаты на основе широкозахватных почвообрабатывающих посевных орудий и пневматических автономных высевающих систем (ABC), оснащенных технологическими емкостями высокой вместимости (фирмы «John Deere», «Concord», «Flexi-Coil»).
К существующему модельному ряду посевных комплексов каждым производителем предлагается широкий выбор бункеров, состоящих из двух-или трех отдельных емкостей (танков). Бункеры выполняются из металла (фирмы «Concord», «Tor-Master», «Morris») или полимерных материалов (фирмы «John Deere», «Flexi-Coil») и имеют вместимость от 3,5 м до 13 м . Все бункеры комплектуются высокопроизводительными шнековыми устройствами для механизированной загрузки-разгрузки. Различные конструкции ходовой части обеспечивают построение компоновочных схем агрегатов с возможностью размещения бункера, как позади посевного орудия, так и позади трактора.
Средства автоматизации контроля и управления, позволяют получать оперативную и исчерпывающую информацию о параметрах технологического процесса (рабочая скорость, обороты вентилятора, уровень семян и удобрений в бункере, учет обработанной площади и нормы высева, работа сошников и маркеров и т.д.) и производить их корректировку. Дополнительно машины могут оснащаться бортовыми компьютерами (ESA в сеялках Accord, Solitronic в посевных машинах фирмы «Lemken», Amados-II в машинах от «Amazone»), которые кроме обеспечения вышеперечисленных функций полностью совместимы с системой глобального позиционирования GPS.
Определение опорных реакций на ходовую систему трактора при агрегатировании с прицепным бункером
Машинно-тракторный агрегат можно рассматривать как многомерную динамическую систему, функционирование которой обусловлено влиянием внешних факторов (условий эксплуатации), управляющих воздействий и выходных параметров работы агрегата. Изменение этих величин представляет собой случайный процесс.
Определение эксплуатационных показателей агрегатов при воздействии множества непрерывно изменяющихся факторов связано с привлечением методов математического моделирования.
Построение математических моделей рабочих процессов многомерных систем с учетом комплекса всех переменных факторов, представляет собой сложную задачу. Поэтому в практике отдается предпочтение анализу моделей по принципу «вход-выход» и рассмотрению одно- и двумерных динамических систем на основе наиболее значимых входных воздействий [2, 4]. Для почвообрабатывающих агрегатов основным входным воздействием является их тяговое сопротивление [8, 57, 81].
Вероятностная математическая модель функционирования агрегата рассмотрена в работе Л.Е. Агеева [2]. В данной модели в основу определения вероятностно-статистических характеристик выходных параметров агрегата положено использование детерминированных функций связи (тяговых характеристик тракторов и регуляторных характеристик двигателей) и законов распределения вероятностей входных аргументов - соответственно тягового сопротивления агрегата и момента сопротивления на валу двигателя.
Дальнейшее развитие вероятностная модель тягового почвообрабатывающего агрегата, как системы «почва-орудие-трактор», получила в трудах Алтайского государственного аграрного университета [67, 73, 74, 75, 101]. В модели разработаны методы определения вероятностных характеристик выходных показателей работы агрегата, как на отдельном поле, так и на множестве полей с учетом зависимости тягового сопротивления от скорости движения, а также различий в числовых характеристиках и законах распределения входных и выходных параметров при регистрации процессов их изменения по пути и по времени.
Специфика работы современных почвообрабатывающих посевных комплексов, оснащаемых технологическими емкостями повышенной вместимости по тяговому сопротивлению соизмеримых с весом самого трактора, обусловила необходимость дополнительного учета в модели влияния изменения веса технологического материала (семена, удобрения) в бункере комплекса на выходные показатели работы, как трактора, так и агрегата в целом. Данный вопрос освещен в работах [59, 120], где тяговое сопротивление почвообрабатывающего посевного агрегата рассматривается как величина комплексная, представляющая собой сумму независимых случайных величин -тяговых сопротивлений посевного орудия и семенного бункера.
При компоновке посевных агрегатов по схемам, подразумевающим частичный или полный перенос технологических емкостей на шасси энергосредства, изменение их веса в процессе работы оказывает влияние не только на тяговое сопротивление комплекса, но и на вес трактора, определяющий его тягово-сцепные свойства [21, 68-70]. Влияние особенностей расположения технологических емкостей в составе почвообрабатывающего посевного комплекса на его выходные показатели, рассматривалось в работах [16, 76], однако данный вопрос требует более детального изучения и описания с использованием приемов математического моделирования. В связи с вышеизложенным, возникает необходимость разностороннего рассмотрения и исследования вопросов агрегатирования отечественных тракторов с перспективными моделями сельскохозяйственных машин и агрегатов, как отечественного производства, так и созданных на основе зарубежных аналогов. При этом необходимо уделить внимание повышению эксплуатационных и агротехнических показателей почвообрабатывающих посевных машинно-тракторных агрегатов на базе энергонасыщенных колесных тракторов. Особого внимания заслуживают энергонасыщенные машины с колесной схемой 4К46 типа «Кировец» (в частности модель К-701, как наиболее массово используемый трактор). Для эффективного прогнозирования и оценки выходных показателей, а также решения задач оптимизации параметров и режимов работы агрегатов, необходимо привлечение вероятностных методов расчета. На основании проведенного анализа состояния вопроса и в соответствии с поставленной целью, предусмотрено решение следующих задач: 1. Усовершенствовать математическую модель, описывающую процесс функционирования агрегата как системы «почва-орудие-трактор», учитывающую изменение массы бункера и сцепного веса трактора. 2. Провести полевые испытания посевного комплекса ПК «Кузбасс» в агрегате с трактором «Кировец» К-701 с целью подтверждения основных теоретических положений и получения исходной информации для расчета выходных показателей работы агрегатов. 3. Обосновать рациональную компоновку, определить состав и режимы работы агрегата с учетом требований энерго- и ресурсосбережения; определить влияние параметров и режимов работы агрегата на агрофизические свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. 4. Дать технико-экономическую оценку результатов проведенных исследований.
Определение точности результатов опытов
Среднее приведенное удельное тяговое сопротивление комплекса на множестве полей составляет: при перемещении бункера по почве подготовленной под посев - м{к0) = 3,9 кН/м, среднее квадратическое отклонение ст(к0) = 0,5 кН/м, пределы изменения 2,9 к0 4,8 кН/м; при перемещении бункера по стерне - среднее значение М\к0) = 3,5 кН/м, среднее квадратическое отклонение а(к0) = 0,46 кН/м, пределы изменения 2,6 к0 4,4 кН/м. Коэффициент вариации удельного тягового сопротивления комплекса равен v(k0) = 0,13. Коэффициент пропорциональности: при перемещении бункера по полю под посев - 0 = 0,036 с /м , по стерне - 0 = 0,040 с /м . Изменение удельного тягового сопротивления и коэффициента пропорциональности для посевного комплекса при варьировании загрузки бункера технологическим материалом от 0 до 100 % (приложение 1, таблица 1.6) по отдельным полям составляет 3,51 к0 4,21 кН/м и 0,033 є0 0,040 с2/м2.
На рисунке 4.2 приведена обобщенная эксплуатационная тяговая характеристика трактора К-701 и данные, полученные экспериментальным путем (для агрегата на базе К-701 + ПК-8,5). Корреляционный анализ позволил получить аналитические зависимости вида у = Ь0+Ь2х2 указывающие на наличие сильной связи (г = 0,75...0,94) между результатами, полученными на основе теоретического расчета и экспериментальными данными (приложение 1, таблица 7).
Результаты определения положения центра тяжести бункера, при прицепном и полунавесном его агрегатировании с трактором приведены в таблице 1.8 приложения 1. Среднее значение транспортной нагрузки составляет AG =17,1 кН, изменяясь в зависимости от загрузки бункера в пределах AG = 9,2...25,0 кН. Коэффициент переноса веса бункера на ходовую систему трактора в составе агрегата равен kG =0,28.
Для определения элементов баланса времени смены и основных технико-экономических показателей работы почвообрабатывающих посевных комплексов различных компоновочных схем были проведены хронометраж-ные наблюдения.
Хронометраж проводился весной 2005 г. на посеве пшеницы по стерневому фону в условиях предприятия СПК «Береговой» Кемеровского района Кемеровской области.
Наблюдение проводилось в течение пяти рабочих смен за двумя агрегатами К-701 + ПК-9,7 «Кузбасс»: с прицепным и с полунавесным бункером. Агрегаты работали одновременно в пределах одного поля. Глубина обработки почвы составляла 5...7 см. Способ движения агрегатов - челночный, вид поворотов - петлевой грушевидный (открытая петля). Форма полей - прямоугольная, длина гона находилась в пределах 150...500 м. Условия работы осложнены наличием естественных препятствий (деревья) и участками с уклоном до 5. При проведении оценки, агрегатами был выполнен объем работы в 172 га.
Поскольку в процессе проведения исследований продолжительность наблюдения за агрегатами не оставалась постоянной, целесообразным представляется проводить сравнение агрегатов различных компоновок по обобщенным данным с помощью относительных величин - коэффициентов использования элементов затрат сменного времени (приложение 2, таблица 2.1).
Проведенный анализ результатов хронометражных наблюдений агрегатов различных компоновок, показал что, нормируемые составляющие баланса времени смены, такие как, время на подготовительно-заключительные операции Тт, на транспортные переезды, организационно-техническое и технологическое обслуживание агрегата - Т„ер, Тобс и Тзапр, а также на отдых и личные надобности оператора Tow являются величинами постоянными и не изменяются в зависимости от компоновочной схемы. В качестве переменной величины, оказывающей влияние на коэффициент использования сменного времени, а следовательно и на производительность агрегата, выступает время холостого движения в загоне Тх.
Сокращение затрат времени на повороты, объясняется более высокими маневровыми свойствами агрегата с полунавесным бункером. Средняя продолжительность поворота для данного агрегата составила tnm = 23,0 с, в то время как, посевной комплекс, укомплектованный прицепным бункером выполнял поворот в среднем за 29,6 с, т.е. затрачивал на поворот на 22,3 % больше времени. В результате, затраты сменного времени на холостое движение в загоне, для комплекса с полунавесным бункером оказались на 25 % ниже по сравнению с агрегатом, оснащенным прицепным бункером.
Из проведенных наблюдений можно сделать вывод, что при эксплуатации в одинаковых условиях и при неизменных параметрах агрегата, компоновка по схеме «трактор - полунавесной бункер - культиватор» позволяет, за счет сокращения затрат времени на холостое движение в загоне, увеличить коэффициент использования сменного времени тсм на 4,0 %, повысить производительность W" и снизить расход топлива на гектар за час сменного времени в среднем, на 21,8 и 12,7 % соответственно, по сравнению с агрегатом с прицепным бункером (приложение 2, таблица 2.2).
Таким образом, при сравнении агрегатов различных компоновочных схем в равноценных условиях их эксплуатации, время холостого движения в загоне оказывает существенное воздействие на степень использования основного сменного времени. Очевидно, что сокращение затрат времени на вспомогательные операции путем улучшения маневровых свойств сельскохозяйственных агрегатов, в т.ч. за счет применения полунавесных и навесных технологических модулей, позволит повысить производительность агрегата за смену, а следовательно и основные технико-экономические показатели его работы.
Параметры и режимы работы многоступенчатого тягово-транспортного агрегата
Перемещение прицепного бункера впереди культиватора оказывает основное влияние на составляющие баланса тяговой мощности: снижает затраты на перекатывание агрегата на 28,8 % (3,77 кВт-ч/га), на деформацию почвы движителями агрегата на 12,1 % (1,31 кВт-ч/га), в том числе на буксование движителей трактора на 12,0 % (0,33 кВт-ч/га) и вертикальную деформацию почвы ходовой системой бункера на 12,2 % (0,98 кВт-ч/га). Это позволяет снизить удельную энергоемкость культиватора на 4,5 % (0,92 кВт-ч/га).
Использование агрегата с компоновкой «трактор - полунавесной бункер - культиватор» снижает затраты на перекатывание агрегата на 43,5 % (5,69 кВт-ч/га). Перекатывание бункера по необработанной поверхности поля и перенос части веса на задний мост трактора, приводит к снижению затрат, связанных с буксованием движителей трактора на 26,9 % (0,74 кВт-ч/га) и деформацию почвы ходовой системой бункера на 17,6 % (1,42 кВт-ч/га). Удельная энергоемкость культиватора снижается на 9,1 % (1,85 кВт-ч/га).
Агрегат с регулируемым сцепным весом трактора позволяет снизить затраты на перекатывание агрегата на 49,2 % (6,43 кВт-ч/га), на буксование трактора на 32,7 % (0,9 кВт-ч/га) и вертикальную деформацию почвы на 25,1 % (2,02 кВт-ч/га). В итоге, снижение удельной энергоемкости культиватора составляет 11,3% (2,3 кВт-ч/га). Результаты расчета средних удельных энергозатрат многоступенчатых агрегатов различных компоновок приведены в таблице 8.2 приложения 8. Анализ теоретических расчетов и обработки результатов экспериментальных исследований, позволяет сделать следующие выводы: 1. При работе посевных комплексов «Кузбасс» на множестве полей приведенное значение удельного тягового сопротивления культиватора и допустимые пределы его изменения соответственно равны м(кокт) = 3,1 кН/м и 2,2 к0 3,9 кН/м, коэффициент вариации v\k0Km) = 0,14. Коэффициент, учитывающий зависимость тягового сопротивления от скорости движения равен ежт = 0,042 кН/м. Среднее значение тягового сопротивления бункера на множестве полей как случайной величины, в зависимости от агрофона составляет: почва подготовленная под посев - М\Рб) = 9,5 кН, пределы изменения 4,6 Рб 14,4 кН; стерня зерновых - м(р6) = 5,4 кН, 2,6 Рб 8,2 кН. Коэффициент вариации тягового сопротивления бункера v(F6) = 0,27. Для посевного комплекса приведенное удельное тяговое сопротивление составляет: почва подготовленная под посев - м(ка) = 3,9 кН/м, пределы изменения 2,9 к0 4,8 кН/м, коэффициент пропорциональности є0 = 0,036 с /м ; стерня зерновых: среднее значение м{к0) = 3,6 кН/м, пределы изменения 2,6 к0 4,4 кН/м, коэффициент пропорциональности є0 = 0,040 с /м 2. Агрегат с компоновкой «трактор - полунавесной бункер - культиватор» обладает более высокими маневровыми свойствами, что позволяет при прочих неизменных параметрах сократить затраты времени на холостое движение агрегата на 25,0 % и увеличить коэффициента использования основного сменного времени на 4,0 %. 3. Увеличение средней плотности и твердости почвы по следам полунавесного бункера по сравнению с контролем ниже на 7,1 и 5,7 % соответственно, чем у агрегата с прицепным бункером; по взаимному перекрытию следов трактора и бункера - на 12,4 и 3,0 %. В связи с этим, необходимо уделить внимание компоновочным схемам, позволяющим снизить кратность проходов движителей агрегата по одному следу. Перемещение полунавесного бункера в составе агрегата по необработанному фону способствует снижению негативного воздействия на структуру почвы его ходовых систем и повышению среднего значения коэффициента структурности по сравнению с прицепным вариантом - на 8,5 %. С точки зрения оптимальной структурности почвы, рациональным является диапазон рабочих скоростей движения 2,8...3,2 м/с. Средние потери урожая пшеницы по следам агрегата с полунавесным бункером оказались на 9,2 % ниже по сравнению с агрегатом, оснащенным бункером на двух осях. Таким образом, применение комплекса с полунавесным бункером снижает общее негативное воздействие, оказываемое на почву ходовыми системами агрегата, что в дальнейшем положительно отражается на всех стадиях формирования урожая возделываемых культур и позволяет снизить его потери. 4. Рациональные значения транспортной нагрузки на ходовую часть трактора К-701 в составе тягово-транспортного агрегата находятся в пределах AG = 14,1...38,3 кН. При неизменных параметрах бункера коэффициент догрузки ходовой части трактора следует принять kG = 0,44. 5. Двухступенчатые агрегаты в сравнении с одноступенчатыми позволяют увеличить производительность на 3,4 % и снизить удельный расход топлива на 4,1 %, трехступенчатые соответственно на 4,5 и 5,2 %, а четырехступенчатые - на 5,0 и 6,2 %. Бесступенчатое изменение ширины захвата агрегата позволило бы добиться увеличения производительности и снижения расхода топлива соответственно на 8,2 и 7,8 %. Эффективность применения агрегата с регулируемым сцепным весом трактора примерно соответствует эффективности двухступенчатого тягово-транспортного агрегата уступая ему по показателям производительности и расхода топлива соответственно на 4,0 и 3,1 %. Рекомендованная к использованию с трактором К-701 ширина захвата ПК «Кузбасс» (8,5 м) может быть принята в качестве первой ступени для многоступенчатых агрегатов компоновочной схемы «трактор - культиватор -прицепной бункер». 6. Снижение тягового сопротивления бункера в составе тягово транспортного агрегата на 68,5 %, а также расширение диапазона макси мальных средних тяговых нагрузок трактора на 10,1 % позволяет увеличить среднюю ширину захвата одноступенчатого тягово-транспортного агрегата на 45,4 % в сравнении с агрегатом, скомпонованным по схеме «трактор культиватор - прицепной бункер», повысить производительность на 29,9 % и снизить удельный расход топлива за час сменного времени на 29,4 %. Сни жение удельных затрат энергии на перемещение агрегата составляет 43,5 %, на буксование движителей трактора 26,9 %, на вертикальную деформацию почвы движителями бункера 17,6 %.
