Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

Шаханов А.А., Дубинец И.М.

Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова

(Казахстан, г. Кокшетау)

Пути экономии ресурсов сельскохозяйственной техники

Современный этап развития Республики Казахстан сопровождается повышением спроса на продукты питания. И всё производство продуктов питания сосредоточено в сельском хозяйстве. Поэтому проблему сельского хозяйства необходимо рассматривать с позиции техники и технологии, которые играют важную роль в повышении эффективности продукции растениеводства.

Технические средства и высокое обеспечение технологиями позволили механизировать все производственные процессы и уменьшить долю ручного труда. Механизированные процессы в сельском хозяйстве имеют современные технические средства с элементами компьютеризации и автоматического управления. И в основном эти элементы нашли применение в парке уборочных машин.

Парк уборочных машин сегодня - это техника, имеющая в своём составе энергоемкие узлы и оборудование. Энергоёмкость машин соответственно повышает спрос на энергопотребление. Чем больше энергии использовано, тем выше производительность. Однако в разработке парка уборочных машин из-за сложных природно-производственных факторов имеет ряд несоответствий условиям эксплуатации.

Например, если машиностроительной отрасли необходим системный сбыт своей продукции, она должна взаимодействовать с потребителями и обеспечивать своей продукцией при использовании максимальной экономии ресурсов. Экономия ресурсов выявляется при полном применении потенциальных возможностей техники, путём совершенствования организация машиноиспользования и модернизации узлов и агрегатов. Совершенствование организация системы машиноиспользования приводит к изменению природно-производственных факторов. Процесс воздействия машин на почву, растения изменяет природную и производственную среду условий эксплуатации. Таким образом, направления совершенствования обеспечивают повышение эффективности системы машиноиспользования путём выявления резервов внутри системы. А модернизация позволяет экономить используемые ресурсы путём выработки направлений для соответствия систем машин природно-производственным условиям применения. Модернизация по своим видам и значимости проводится на этапе разработки, на стадии внедрения и на стадии производственной эксплуатации.

Важным целенаправленным процессом взаимодействия этапов модернизации будет экономия используемых ресурсов. Экономия используемых энергоресурсов актуальна всегда на этапе разработки для соответствия природно-производственным условиям Казахстана. Длительное зернопроизводство в Казахстане показало, что средняя урожайность зерновых культур с учётом рисков колеблется от 12 - 15 ц/га. А выпускаемая машиностроением уборочная техника импортного производства приспособлена под более высокую урожайность – 45 - 50ц/га, при этом под неё рассчитана соответствующая номинальная мощность двигателя.

Несоответствие средней урожайности и номинальной мощности двигателя зерноуборочной техники свидетельствует об имеющихся непроизводственных потерях мощности. При средней урожайности U = 15÷18 ц/га ежегодно имеем номинальную мощность Nн с запасом более чем в 3 раза для несоответствующей урожайности получаем перерасход энергопотребления. В обоих случаях используется одна и та же номинальная мощность двигателя, но в одном идет перерасход из-за низкой урожайности зерна не соответствующее значение мощности Nн. Использование мощности Nн с пропускной способностью равной

q = BVU, кг/с (1)

где B - ширина захвата комбайна, м;

V - поступательная скорость, м/с;

U - урожайность культур, кг/м2,

показало, что она зависит от урожайности и при U1, при этом затрачивается мощность N1, при U2 затрачивается мощность N2. Для одного и того же комбайна идет перерасход, так как урожайность в Казахстане более 3 раз ниже средней номинальной урожайности имеем соответствие:

U1 N1 и U2 N2 (2)

если , (3)

где n – количество несоответствий средней урожайности и мощности в условиях производственных процессов.

Для повышения соответствия и уменьшения n лишний перерасход энергии предлагается компенсировать путем повышения поступательной скорости V комбайна в формуле (1). Для этого на стадии разработки, с целью соответствия условиям средней урожайности U1 культур Казахстана, предлагается уменьшение диаметра ходовых колес, то есть на стадии разработки проводить частичную модернизацию ходовой и передаточных систем комбайна. Во многих исследованиях [1] потери мощности в условиях особенностей природных и производственных факторов предлагают проводить компенсацию для повышения соответствия путем расчета параметрического ряда мощности систем машин по длине гона L. Однако с увеличением длины гона L составляющая пропускной способности q и поступательной скорости V ограничена, отсутствует адекватность модели (1). Например, для скоростного комбайна V = 15-17 км/ч, имеется пропускная способность q с меньшей урожайностью U. И здесь пропорционально росту скорости V должно произойти повышение пропускной способности, то есть

V= max.

Увеличение ширины захвата, как необходимость повышения производительности, приводит к обратному результату - снижению поступательной скорости V→min, поэтому предлагается B→const оставить постоянной. В данном случае урожайность U1→min имеет значение меньшее, чем потенциальные возможности комбайна. Поэтому предлагается проводить модернизацию ходовой системы и передаточных отношений на стадии разработки для повышения соответствия условиям производства путем:

- увеличения емкости бункера с целью снижения доли холостых ходов;

- повышения коэффициента передаточных отношений;

- снижения диаметра ходовых колес и т. д.

В таком случае при B→const и U→min имеем возможность повышения скорости V для соответствующего условиям производства потребностям и обеспечиваем экономию ресурсов.

Литература

1. Заигиев А. А. Комплектование машинно-тракторных агрегатов. М.: МИНСП, 1990 - 88 с.