КАКОЙ ТРАКТОР ПРЕДПОЧЕСТЬ?
Наверное, каждый земледелец знает, насколько остро стоит проблема
переуплотнения почвы в связи с высоким давлением на неё
сельскохозяйственной техники. Современные технологии возделывания
полевых культур предусматривают многократные (до 3-8 раз) проходы
сельскохозяйственной техники по полю. Между тем жизнь заставляет в земледелии и растениеводстве решительно переходить на технологии энергосбережения предусматривающие минимальное воздействие на почву ходовых систем машин за счёт совмещения при одном проходе агрегата сразу нескольких операций: посева, предпосевной и послепосевной обработки почвы.
Для реализации этого приёма применяют почвообрабатывающие посевные комплексы, в том числе Рубцовского машиностроительного завода (Алтайский край). Эти комплексы с шириной захвата 12,4 и 8,2 м агрегатируются с колесными тракторами К-701. Трактор буксирует культиватор-сеялку, а за ним автономный бункер на колесном ходу с семенами и удобрениями (технологические материалы), оборудованием (дозатор, вентиляторная установка пневмосистемы с двигателем привода вентилятора, загрузочный шнек и пр). К основным недостаткам комплекса такой компоновки и агрегатирования следует отнести большие затраты энергии на самопередвижение и буксование трактора, на буксировку бункера по обработанному культиватором и засеянному полю, чрезмерное уплотнение почвы колесами трактора и бункера.
Значительно уменьшить энергоёмкость и воздействие на почву можно путём агрегатирования комплекса с гусеничной машиной МТ-5 (рисунок) пятого тягового класса (ОАО «Алтайский трактор», г. Рубцовск). Конструкция машины позволяет разместить на ней бункер с оборудованием и буксировать только культиватор-сеялку. Кроме того, для привода вентиляторной установки вместо отдельного двигателя можно использовать часть мощности двигателя машины. В результате гусеничная машина выполняет функции тягового, транспортного и приводного средства.
Исследования работы такого агрегата, выполненные на кафедре «Тракторы и автомобили» Алтайского государственного аграрного университета, показывают следующее.
Замена колёсного трактора как тягового средства гусеничной машиной приводит к уменьшению затрат энергии на:
*перекатывание трактора, поскольку коэффициент сопротивления качению колёсного трактора равен на стерне 0,08…0,10, а гусеничной машины - 0,06…0,08;
*вертикальную деформацию, потому что она составляет у гусеничного трактора в нормальных условиях 25…30 % общих затрат энергии на перекатывание, а у колесного – примерно 90…95 %;
*буксование движителя трактора, из-за того, что коэффициент буксования колёсного пахотного трактора на стерне достигает 12…15 % и более, а у гусеничной машины не превышает 2…3 %.
Кроме того, размещение бункера для семян и удобрений на гусеничной машине, а также использование для привода вентилятора части мощности двигателя машины позволяет:
*отказаться от колёсной ходовой части бункера и отдельного двигателя, что, при прочих равных условиях, приводит к уменьшению общей массы агрегата и, следовательно, уменьшению затрат энергии на её перемещение;
*уменьшить затраты энергии на перемещение бункера, вертикальную деформацию почвы весом бункера из-за его уменьшения и за счет того, что бункер перемещается на гусеничном ходу по необработанному стерневому полю, а не на колёсном шасси по прокультивированному полю. Коэффициенты сопротивления качению равны, соответственно, 0,06…0,08 и 0,12…0,18;
*увеличить ширину захвата культиватора за счёт уменьшения, при других одинаковых условиях, затрат энергии на перекатывание и буксование тягового средства, перемещение бункера;
*уменьшить кинематическую длину и улучшить манёвренность агрегата, сократить за счёт этого затрачиваемое на повороты время и увеличить коэффициент использования времени смены.
Грузоподъемность гусеничной машины МТ-5 позволяет установить на ней штатный бункер комплекса. Это обеспечивает работу агрегата в течение смены без заправки бункера, увеличивая время чистой работы и, следовательно, производительность агрегата.
Разработанная математическая модель, описывающая агрегат как систему «почва - почвообрабатывающий посевной комплекс – движитель – трансмиссия - двигатель», в зависимости от математического ожидания тягового сопротивления для группы полей М, мощности двигателя, веса технологических материалов позволяет определять выходные эксплуатационные показатели работы тягового, тягово-транспортно-приводного МТА на базе колесного трактора К-701 и гусеничной машины МТ-5 по формулам (Красовских, Добродомова):
*вероятностный характер тягового сопротивления культиватора на отдельном поле для текущих значений и на множестве полей для средних значений;
*зависимость тягового сопротивления культиватора от скорости движения и её влияние на вероятностные характеристики тягового сопротивления – плотность распределения вероятностей, математическое ожидание, дисперсию;
*вероятностный характер тягового сопротивления автономного бункера и силы сопротивления качению гусеничной машины с бункером, обусловленный изменением их веса из-за расходования в процессе работы технологических материалов.
На основании исследований получены следующие результаты (см. таблицу). В столбце 4 приведена относительная величина (в %) показателя для агрегата с гусеничной машиной МТ-5 в сравнении с агрегатом с трактором К-701.
Расчеты выполнены для необработанного стерневого фона при среднем, приведенном к скорости движения 1,39 м/с (5 км/ч), удельном тяговом сопротивлении культиватора 3,8 кН/м.
Показатели работы агрегатов в составе с К-701 и МТ-5
Расход топлива на единицу обработанной площади, как интегральный измеритель энергоемкости работы комплекса у агрегата с гусеничной машиной меньше на 28 %, или почти в 1,4 раза.
Для сравнительной оценки агрегатов удобно использовать затраты энергии, приходящиеся на единицу обработанной площади – кВт*ч/га. Энергоемкость культиватора при работе с трактором К-701 больше почти на 9 % из-за меньшей скорости движения. В расчёте на единицу обработанной площади затраты энергии на перекатывание трактора и бункера составляют у трактора К-701 9,0 кВт*ч/га, а у гусеничной машины 4,2 кВт*ч/га – 47 %, или меньше уже почти в 2,2 раза из-за того, что ширина захвата культиватора с машиной МТ-5 на 26 % больше, чем с трактором К-701. Всего на деформацию почвы колёсами трактора К-701 и бункера затрачивается 11,1 кВт*ч/га, а у гусеничной машины МТ-5 только 1,4 кВт*ч/га – меньше почти в 8 раз, что не может не отразиться на урожайности (см. таблицу).
Итого в расчёте на единицу обработанной и засеянной площади на перемещение трактора, бункера и культиватора двигатель трактора К-701 затрачивает 28,1 кВт*ч/га, а двигатель гусеничной машины МТ-5 только 17,0 кВт*ч/га – немногим более 60 %, или почти в 1,7 раза меньше.
Агрегатирование почвообрабатывающего посевного комплекса с гусеничной машиной МТ-5 даёт экономию удельных затрат средств, приходящихся на единицу обработанной площади: эксплуатационных затрат средств – на 36 %, стоимости потерь урожая от уплотнения почвы движителем – на 64 %, удельных совокупных затрат средств с учетом стоимости потерь урожая – на 41 %. Таким образом, прирост чистой прибыли за счет снижения расхода горючего, затрат труда и других эксплуатационных расходов с учетом дополнительно полученной прибыли за счёт стоимости потерь урожая от уплотнения почвы движителем составит на единицу обработанной площади 48 тыс. руб. Использование гусеничной машины МТ-5 как тягово-транспортного средства позволит получить дополнительную прибыль в размере 43 тыс. руб. на единицу обработанной площади одним агрегатом.
Валерий Соколов, к.т.н., доцент
Татьяна Добродомова, аспирант
Алтайский государственный аграрный университет
