06. Анализ энергоемкости процесса вспашки почвы мотоблоком в агрегате с лемешно-отвальным плугом / Купряшкин В. Ф.

Печать

УДК 631.312.544:621.31:330.131

DOI: 10.15507/2658-4123.029.201903.414-427

Анализ энергоемкости процесса вспашки почвы мотоблоком в агрегате с лемешно-отвальным плугом

Купряшкин Владимир Федорович
заведующий кафедрой мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430904, Россия, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская, д. 5), кандидат технических наук, доцент, ResearcherID: L-5153-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7512-509X, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Уланов Александр Сергевич
инженер кафедры основ конструирования механизмов и машин ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430904, Россия, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская, д. 5), ResearcherID: L-4662-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6041-6911, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Наумкин Николай Иванович
заведующий кафедрой основ конструирования механизмов и машин ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430904, Россия, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская, д. 5), доктор педагогических наук, кандидат технических наук, доцент, ResearcherID: L-4643-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1109-5370, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Безруков Анатолий Владимирович
доцент кафедры основ конструирования механизмов и машин ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва (430904, Россия, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская, д. 5), кандидат технических наук, ResearcherID: N-5459-2016, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Шляпников Михаил Геннадьевич
аспирант кафедры основ конструирования механизмов и машин, институт механики и энергетики, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430904, Россия, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская, д. 5), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4784-4695, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. Вспашка почвы является одной из главных операций при возделывании сельскохозяйственных культур. Она представляет собой одну из самых трудоемких операцией в растениеводстве, на которую расходуется около 40 % всех энергетических затрат. Основная часть этих издержек приходится на обеспечение мощности, необходимой для эффективного функционирования мотоблока с лемешно-отвальным плугом. Поэтому определение затрачиваемой мощности мотоблока является актуальной задачей.
Материалы и методы. Для решения проблемы определения энергетических характеристик мотоблока при проведении вспашки почвы был проведен теоретический анализ, включающий в себя значение крутящего момента, силу тяги на ходовых колесах, силу сопротивления при их перекатывании, а также силу сопротивления на лемешно-отвальном корпусе плуга с учетом геометрических параметров пахотного агрегата на базе мотоблока. В результате чего были получены искомые зависимости затрачиваемой мощности и удельной энергоемкости, методика нахождения которых изложена в материалах статьи.
Результаты исследования. В результате проведенного анализа баланса были получены зависимости для нахождения потребляемой мощности, а также для удельной энергоемкости вспашки почвы мотоблоком с лемешно-отвальным плугом, позволяющие дать энергетическую оценку функционированию пахотного агрегата.
Обсуждение и заключение. На основании установленных расчетных зависимостей требуемой мощности и удельной энергоемкости с учетом экспериментальных данных взаимодействия плуга с почвой, конструктивных параметров и технологических режимов работы пахотного агрегата, состоящего из мотоблока «Нева» МБ-2С-7,5 Pro и лемешно-отвального плуга П1-20/3, были получены их частные решения, способствующие выбору оптимальных режимов его функционирования.

Ключевые слова: почва, мотоблок, лемешно-отвальный плуг, устойчивость движения, мощность, энергоемкость

Финансирование: Работа выполнена при поддержке проекта № 18-013-00342 Российского фонда фундаментальных исследований и гранта № 14181ГУ/2019 Фонда содействия инновациям.

Для цитирования: Анализ энергоемкости процесса вспашки почвы мотоблоком в агрегате с лемешно-отвальным плугом / Купряшкин В. Ф. [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2019. Т. 29, № 3. С. 414–427. DOI: https://doi.org/10.15507/2658-4123.029.201903.414-427

Заявленный вклад соавторов: В. Ф. Купряшкин – научное руководство, формулирование основной концепции исследования, подготовка начального варианта текста и формирование выводов, теоретическое обоснование конструкции модуля для динамометрирования; А. С. Уланов – литературный анализ, проведение лабораторных исследований лемешно-отвального плуга мотоблока, обработка результатов эксперимента, редактирование текста; Н. И. Наумкин – участие в теоретических исследованиях, проведение критического анализа исследования и доработка текста; А. В. Безруков – компьютерные работы и верстка текста; М. Г. Шляпников – визуализация текста, обработка результатов эксперимента.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 28.02.2019; принята к публикации 11.04.2019;
опубликована онлайн 30.09.2019

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Василенко В. В., Коржов С. И., Василенко С. В., Хахулин А. Н. Способы повышения качества отвальной вспашки // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2014. № 3. С. 118–122. DOI: https://doi.org/10.17238/issn2071-2243

2. Integrated Farm Management for Sustainable Agriculture: Lessons for Knowledge Exchange and Policy / D. C. Rose [et al.] // Land use Policy. 2019. Vol. 81. Pp. 834–842. DOI: https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2018.11.001

3. Causarano H. Factors Affecting the Tensile Strength of Soil Aggregates // Soil and Tillage Research. 1993. Vol. 28, Issue 1. Рp. 15–25. URL: http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=NL9306567 (дата обращения: 13.06.2019).

4. Kim J. H., Kim K. U., Wu Y. G. Analysis of Transmission Loads of Agricultural Tractors // Journal of Terramechanics. 2000. Vol. 37, Issue 3. Pp. 113–125. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-4898(99)00022-1

5. Купряшкин В. Ф., Наумкин Н. И., Фирстов А. Ф., Уланов А. С. Анализ динамических нагрузок в приводе машины для обработки почвы в теплицах МПТ-1,2 // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5, ч. 1. С. 94–100. URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33725 (дата обращения: 13.06.2019).

6. Мингалимов Р. Р., Мусин Р. М. Исследования процесса образования и использования дополнительной движущей силы машинно-тракторного агрегата в результате применения движителей-рыхлителей // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 1. С. 126–132. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovaniya-protsessa-obrazovaniya-i-ispolzovaniya- dopolnitelnoy-dvizhuschey-sily-mashinno-traktornogo-agregata-v-rezultate (дата обращения: 13.06.2019).

7. Донцов И. Е., Лысыч М. Н., Шабанов М. Л. Результаты лабораторных исследований силовых параметров почвообрабатывающих рабочих органов // Лесотехнический журнал. 2017. Вып. 7, № 2. С. 166–175. DOI: https://doi.org/10.12737/article_5967eaca8aa488.95157042

8. Безруков А. В., Наумкин Н. И., Купряшкин В. Ф., Еремкин И. В. Анализ баланса мощности, расходуемой самоходной малогабаритной почвообрабатывающей фрезой с автоматическим регулированием режимов работы // Машиноведение. 2015. Вып. 1. С. 37–42. URL: http://imash.kg/ index.php/zhurnal-mashinovedenie-2015-vypusk-1 (дата обращения: 13.06.2019).

9. Гуреев И. И., Климов Н. С. Минимизация энергоемкости фрезероной обработки почвы // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 1. С. 64–67. DOI: https://doi.org/10.18551/issn1997-0749.2018-01

10. Мясищев Д. Г. Проектирование мотоблоков с учетом требований эргономики // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1996. № 12. С. 15–20. URL: http://www.tismash.ru (дата обраще- ния: 13.06.2019).

11. Mattetti М., Varani М., Molari G., Morelli F. Influence of the Speed on Soil-Pressure over a Plough // Biosystems Engineering. 2017. Vol. 156. Pp. 136–147. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.01.009

12. Horn R. F., Taubner H., Wuttke M., Baumgartl T. Soil Physical Properties Related to Soil Structure // Soil and Tillage Research. 1994. Vol. 30, Issue 2. Рp. 187–216. DOI: https://doi.org/10.1016/0167-1987(94)90005-1

13. Шмонин В. А. Теория, конструкция и расчет ротационных почвообрабатывающих машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2008. № 7. URL: https://rucont.ru/efd/356670 (дата обращения: 13.06.2019).

14. Мударисов С. Г. Моделирование процесса взаимодействия рабочих органов с почвой // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005. № 7. С. 27–30. URL: http://www.avtomash.ru/ gur/2005/200507.htm (дата обращения: 13.06.2019).

15. Girma G. Dynamic Effects of Speed, Depth and Soil Strength Upon Forces on Plough Components // Journal of Agricultural Engineering Research. 1992. Vol. 51. Pp. 47–66. DOI: https://doi.org/10.1016/0021-8634(92)80025-N

16. Донцов И. Е., Лысыч М. Н. Установка для объемного динамометрирования почвообрабатывающих рабочих органов и результаты ее использования // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2017. № 2. С. 9‒18. URL: https://www.rucont.ru/efd/623597 (дата обращения: 13.06.2019).

17. Мяленко В. И., Маринов Н. А. Пространственное динамометрирование рабочих органов почвообрабатывающих орудий // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 5. С. 22–26. DOI: https://doi.org/10.22314/2073-7599-2017-5-22-26

18. Овчинников В. А., Чаткин М. Н., Овчинникова А. В. Оптимизация параметров и режимов работы дискового высевающего аппарата по критерию равномерности высева // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 3. С. 379–388. DOI: https:// doi.org/10.15507/0236-2910.028.201803.379-388

19. Купряшкин В. Ф., Уланов А. С., Наумкин Н. И. Обоснование конструкции динамометрического модуля для исследования лемешно-отвального плуга мотоблока и его практическая апро- бация с использованием технологий реверс-инжиниринга // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 3. С. 400–415. DOI: https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201803.400-415

20. Смагин В. П., Заздравный А. Н. Агрономическое значение твердости почв // Почвоведение. 1981. № 2. С. 138–141. URL: http://www.pochva.com/index.php?content=5&journal=%CF%EE%F7%E2%E E%E2%E5%E4%E5%ED%E8%E5&year=1981&number=2&number_id=622 (дата обращения: 13.06.2019).

21.Method and System of Plowing Depth Online Sensing for Reversible Plough / Yin Yanxin [et al.] // IFAC-PapersOnLine. 2018. Vol. 51, Issue 17. Рp. 326–331. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol. 2018.08.199

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.