Повышение эффективности ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА “Беларусь-1221” НА обработкЕ почвы В УСЛОВИЯХ сЕВЕРО-ЗАПАДА РФ путем ОБОСНОВАНИЯ ЕГО РАЦИОНАЛЬНОГО

Использование агрегатов с указанными параметрами позволит поднять средний коэффициент использования мощности двигателя на обработке почвы до 0,79, а среднегодовую степень использования мощности – до 0,68.

В ходе экспериментальных исследований определялись энергетические и технико-эксплуатационные показатели почвообрабатывающих агрегатов: пахотных, для безотвальной и предпосевной обработки почвы.

Для исследований выбирались орудия, прошедшие испытания на Северо-Западной МИС и имеющие защиту рабочих органов от камней, т.к. использование на Северо-Западе орудий общего назначения неэффективно из-за частых поломок. Для всех агрегатов трактор балластировался передними грузами массой 590 кг, эксплуатационная масса трактора “Беларусь-1221” составляла 5525 кг. Все испытания проводились на типичных для Северо-Запада легко- и среднесуглинистых почвах влажностью 13-27 %, твердостью: 0,4-3,8 МПа при работе плугов, 0,3-2,3 МПа – на безотвальной обработке почвы, 0,2-0,5 МПа – на предпосевной обработке.

Экспериментальные исследования пахотных агрегатов. Пахотные агрегаты с навесными плугами ПРН-(4+1)-35, ПРН-(4+1)-35-1 (Россия) работали на перепашке зяби и вспашке стерни зерновых культур; с навесным ПКМ-(3+1+1)-35В (Беларусь) и полунавесным ПКГ-5-40В (Украина) - на зяби, вспашке стерни многолетних трав и стерни зерновых культур; с оборотными: ПГПО-2,5-35 (Беларусь), Е-160 “Квернеланд” и IBIS 120 SZ 36-38 3+1 (Польша) на стерне зерновых; ЕМ-85 и ES-80-160-9 “Квернеланд” – многолетних травах.

Результаты испытаний пахотных агрегатов показали, что в основном все плуги выполняют технологический процесс с достаточным по агротехническим требованиям качеством; однако на стерне зерновых у плуга Е-160 гребнистость поверхности пашни оказалась несколько выше требуемой (до 5 см) – 4,9-5,6 см, там же у плуга ПКГ-5-40В крошение почвы было минимально допустимым – 70 %. При этом на стерне агрегат с ПКГ-5-40В показал наибольшую сменную производительность (1,28 га/ч) и минимальный удельный расход топлива (9,8 кг/га), поэтому этот плуг можно рекомендовать для зяблевой вспашки, когда показатель крошения почвы не столь важен.

На вспашке пласта многолетних трав меньший расход топлива был у агрегатов с плугами ПКГ-5-40В - 12,2 кг/га и ЕМ-85 – 13,8 кг/га, при этом буксование трактора в первом случае было значительно выше (15,2 и 8,0 % соответственно). Эти плуги можно рекомендовать для таких работ.

На перепашке зяби лучше всех себя зарекомендовал плуг ПРН-(4+1)-35: расход топлива 10,2 кг/га, сменная производительность 1,07 га/ч; у плуга ПКГ-5-40В расход топлива 11,1 кг/га, сменная производительность 1,27 га/ч. При этом затраты труда у первого составили 0,99 чел-ч/га, а у второго – 0,78 чел-ч/га.

Таким образом, по трем видам пахотных работ лучшим оказался полунавесной плуг ПКГ-5-40В, который позволяет получить максимальную производительность, минимальный расход топлива и эффективную загрузку двигателя (коэффициент использования мощности 0,84-0,94). Однако, при работе с этим плугом буксование движителей трактора больше чем с другими - 10,5-15,2 % (с плугами ПРН-(4+1)-35 и ПРН-(4+1)-35-1 3,0-6,4 %). Дополнительное балластирование трактора заливкой воды в шины до массы 6485 кг позволяет получить буксование 9-10 %, повысить производительность на 8-10 % и снизить расход топлива на 7-8 % по сравнению с трактором массой 5525 кг.

Экспериментальные исследования агрегатов для безотвальной обработки почвы. На безотвальной обработке зяби работали следующие агрегаты: Смарагд 9/300UE (Германия), TUME-4300S (Финляндия-Россия); на обработке стерни многолетних трав KOS-3,0S (Польша), Смарагд 9/300UE и TUME-4300S. Также на обработке стерни многолетних трав испытывалась дисковая борона БДТ-7 (Россия).

Меньший расход топлива на безотвальной обработке зяби показал агрегат TUME-4300S – 4,1 кг/га, у агрегата Смарагд 9/300UE расход топлива оказался в 2 раза больше. Наилучшие результаты на стерне многолетних трав показала борона БДТ-7 с расходом топлива 3,65 кг/га, у остальных агрегатов этот показатель больше на 27-40 %.

Экспериментальные исследования комбинированных агрегатов. Предпосевная обработка почвы по зяби проводилась комбинированными агрегатами с пассивными рабочими органами АПК-3,9 (Россия), АКШ-6 (Беларусь), “Комби 5,6В” (Польша-Россия) и фрезерными агрегатами Циркон 7/300 (“Лемкен”) и РКЕ 300 (ЗАО “Колнаг”).

При проведении предпосевной обработки почвы основным показателем является качество выполнения технологического процесса (гребнистость, крошение почвы и плотность почвы в слое 0-10 см). Все испытанные агрегаты показали хорошее качество работы. По показателям удельного расхода топлива и сменной производительности лучшим стал навесной широкозахватный комбинированный агрегат АКШ-6 – соответственно 2,9 кг/га и 4,87 га/ч.

Также на предпосевной обработке почвы после вспашки испытывался навесной широкозахватный культиватор с пассивными рабочими органами КШП-8А (Россия). По результатам испытаний были определены рациональные показатели агрегата “Беларусь-1221”+культиватор типа КШП-8А: ширина захвата 8,0 м, рабочая скорость 8,8-9,0 км/ч, удельный расход топлива 2,0-2,1 кг/га, сменная 5,4-5,6 га/ч.

Результаты теоретических исследований по теме диссертации были использованы при разработке модульного чизельного плуга к тракторам классов 2 и 3 (конструкции СЗНИИМЭСХ). Результаты испытаний экспериментального образца плуга ПКЧ-(4+1)-50 с трактором “Беларусь-1221” на безотвальной обработки зяби приведены в табл. 6.

Данные табл. 6 показывают, что чизельный агрегат “Беларусь-1221”+ ПКЧ-(4+1)-50 может успешно применяться на безотвальной обработке зяби взамен перепашки, при этом глубина обработки составляет 30 см, что способствует разрушению уплотненного подпахотного слоя – “плужной подошвы” и, в конечном итоге, повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Таблица 6

Показатели	Значение показателей
Количество корпусов, шт. Ширина захвата, м Глубина обработки, см Рабочая скорость, км/ч Твердость почвы, МПа Влажность почвы, % Производительность в час основного времени, га Удельный расход топлива, кг/га Глубина борозд на поверхности поля, % от глубины обработки Глубина сплошного рыхления верхнего слоя почвы, см	4 2,0 30,7 7,6 0,2-1,3 18,9-25,0 1,52 12,67 16,9 (по ТЗ не более 50 %) 20,4 (по ТЗ не менее 20 см)

В пятой главе “Экономическая эффективность применения рациональных агрегатов” определена экономическая эффективность применения лучших агрегатов по результатам испытаний.

Расчет экономической эффективности применения рациональных агрегатов, определенных по результатам экспериментальных исследований, проведен в соответствии с ГОСТ 23729-88 “Методы экономической оценки специализированных машин”. Результаты оценки приведены в табл. 7.

Таблица 7

Годовой экономический эффект от применения рациональных агрегатов по результатам экспериментальных исследований

Вспашка плугом ПКГ-5-40В			Безотвальная обработка стерни бороной БДТ-7	Безотвальная обработка зяби агрегатом TUME-4300S	Предпосевная обработка агрегатом “Комби 5,6В”
Стерня зерновых	Многолетние трав	Перепашка зяби
по сравнению с:
Е-160: 150237 руб. ПКМ: 25802 руб. ПРН: -3065 руб.	ЕМ-85: 304346 руб. ПКМ: 32439 руб.	ПКМ: 25790 руб. ПРН: -19229 руб.	TUME-4300S: 93748 руб. Смарагд 9/300UE: 283366 руб.	Смарагд 9/300UE: 271912 руб.	АКШ-6: 51641 руб. АПК-3,9: -45363 руб.

Выводы и предложения

1. Показателем эффективности использования трактора можно считать среднегодовую степень использования мощности двигателя (коэффициент загрузки двигателя). Этот показатель зависит как от степени загрузки двигателя на отдельных операциях, так и структуры годовой занятости трактора.

2. Предложенная методика определения оптимальных и рациональных параметров почвообрабатывающих агрегатов по показателю удельного расхода топлива с помощью потенциально-эксплуатационных характеристик (ПЭХ), объединяющих потенциальные тяговые и эксплуатационные характеристики тракторов, позволила рассчитать и обосновать рациональные параметры почвообрабатывающих агрегатов по показателю погектарного расхода топлива с учетом ограничений по воздействию движителей на почву для различных технологических операций (табл. 5). Использование агрегатов с указанными параметрами позволит поднять средний коэффициент использования мощности двигателя на обработке почвы до 0,77, а среднегодовую степень использования мощности – до 0,68.

3. Определены допустимые весовые параметры трактора “Беларусь-1221” для различных условий работы с учетом допустимого давления движителей на почву qдоп (табл. 4). В период весенних и осенних работ давление движителей превышает допустимое на всех агрофонах и типах почвы. Для обеспечения агротехнической проходимости трактора в таких условиях необходимо устанавливать на заднюю ось сдвоенные шины 16,9R38 или 18,4R38 (проставка для сдваивания задних колес входит в комплект поставки трактора). При выполнении предпосевной обработки почвы на суглинке нормальной влажности (а также всех работ на влажной почве) рекомендуется установка на передний мост “Беларусь-1221” увеличенных шин, например, 16,9R30 (стандартная комплектация – шины 14,9R24).

4. Установлено, что для обеспечения управляемости трактора передний мост необходимо балластировать грузами массой 590 кг, которые входят в комплектацию трактора, при агрегатировании со всеми навесными орудиями. Также в ходе испытаний было отмечено, что для улучшения тяговой динамики трактора желательно навешивание этих грузов на всех видах тяговых работ, но с учетом давления движителей на почву.

5. В ходе полевых испытаний почвообрабатывающих агрегатов лучшим по трем видам пахотных работ оказался полунавесной плуг ПКГ-5-40В, который позволяет получить максимальную производительность, минимальный расход топлива и эффективную загрузку двигателя (коэффициент использования мощности 0,84-0,94). Наименьший расход топлива на безотвальной обработке зяби показал агрегат TUME-4300S – 4,1 кг/га. Наилучшие результаты на стерне многолетних трав - у бороны БДТ-7 с расходом топлива 3,65 кг/га, у остальных агрегатов этот показатель больше на 27-40 %. На предпосевной обработке почвы по показателям удельного расхода топлива и сменной производительности лучшим стал навесной широкозахватный комбинированный агрегат АКШ-6 – соответственно 2,9 кг/га и 4,87 га/ч. Таким образом, рекомендуется использовать на вспашке полунавесные плуги типа ПКГ-5-40В, на безотвальной обработке стерни дисковые бороны типа БДТ-7, на безотвальной обработке зяби TUME-4300S, на предпосевной обработке почвы агрегат “Комби 5,6В” или АПК-3,9.

5. Результаты теоретических исследований по теме диссертации были использованы при разработке модульного чизельного плуга к тракторам классов 2 и 3 (конструкции СЗНИИМЭСХ). Данные табл. 6 показывают, что чизельный агрегат “Беларусь-1221”+ ПКЧ-(4+1)-50 может успешно применяться на безотвальной обработке зяби взамен перепашки, при этом глубина обработки составляет 30 см, что способствует разрушению уплотненного подпахотного слоя – “плужной подошвы” и, в конечном итоге, повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

6. Определена экономическая эффективность применения лучших агрегатов по результатам испытаний. Применение таких агрегатов по сравнению с подобными может дать годовой экономический эффект до 304346 руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Нисин С.М. Проблемы механизации основной обработки почвы в аспекте подбора тракторов в России (на польском языке)/Вайнруб В.И., Нисин С.М., Щербаков В.А.//Midzynarodowa konferencja naukowo- techniczna “ Technika w produkcji roslinnej w perspektywie integracji Polski z Unia Europejsk.“ Kielce, 7-8 marca 2001 r., str. 44-51.

2. Нисин С.М. Рациональное использование трактора МТЗ-1221 на пахоте./Клейн В.Ф., Нисин С.М., Максимов Е.А., Щербаков В.А.//Труды Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. Том XVIII. – Чебоксары: ЧГСХА, 2003, с. 382-385.

3. Нисин С.М. Определение допустимых параметров трактора с целью снижения воздействия на почву движителей./Щербаков В.А., Нисин С.М., Максимов Е.А.//Там же. Том XIХ (ч.2). – Чебоксары: ЧГСХА, 2004, с. 124-128.

4. Нисин С.М. Некоторые результаты экспериментальных исследований почвообрабатывающих агрегатов на базе трактора МТЗ-1221 в условиях Северо-Запада./Нисин С.М., Клейн В.Ф., Щербаков В.А., Тихонов С.И. //Экология и сельскохозяйственная техника. Т. 2. Экологические аспекты производства продукции растениеводства, мобильной энергетики и сельскохозяйственных машин: Материалы 5-й международной науч.-практич. конференции.- С-Пб: СЗНИИМЭСХ, 2007, с.61-66.

5. Нисин С.М. Обоснование конструкции модульного чизельного плуга /Волков А.Е., Нисин С.М.//Техника в сельском хозяйстве, 2007, №4, с.45-47.

Ртп. СЗНИИМЭСХ Заказ № Подписано к печати..2007 г.

Объем 1 печ. л. Тираж 75 экз.