Техника 3 ноября 2016

Выбор почвообрабатывающей техники: испытания 23 агрегатов

Выбор почвообрабатывающей техники: испытания 23 агрегатов

Текст: В. Скорляков, канд. техн. наук, зав. отделом, КубНИИТиМ

При существующем многообразии почвообрабатывающих агрегатов обостряется проблема обоснованного выбора наиболее эффективных образцов из ряда однотипных аналогов. В рамках решения задач импортозамещения, а также для определения оптимальных параметров технических средств наиболее разумно обратиться к их сравнительным испытаниям.

Переоснащение производства и обновление парка почвообрабатывающей техники, предусмотренные программой развития сельского хозяйства на 2013–2020 годы, вызваны потребностью сокращения ресурсоемкости продукции и повышения экономической эффективности аграрного сектора в целом. Для поступательного развития машинных технологий возделывания и уборки сельхозкультур необходимы наиболее эффективные технические средства наряду с наличием платежеспособного спроса на них.

СИСТЕМА ИСПЫТАНИЙ

Очевидно, что обеспечение обоснованного выбора орудий служит непременным условием их совершенствования, сокращения расхода топлива, роста продуктивности труда и экономической эффективности производства. Значимость этих показателей обусловлена тем, что производительность за единицу сменного времени и расход топлива на единицу площади являются исходными данными для определения экономической эффективности ТС. Выбору лучших по этим показателям орудий в наибольшей степени соответствуют сравнительные испытания, широко применяемые в период плановой экономики при соответствующем ресурсном обеспечении испытательных организаций и ограниченно — сегодня. Результаты таких тестов максимально достоверны.

В связи со случаями необоснованного использования понятия «сравнительные испытания» необходимо обращать внимание на их отличительные признаки и смысловое содержание. Согласно ГОСТ 16504–81 «Система государственных испытаний», «сравнительные испытания — испытания аналогичных по характеристикам или одинаковых объектов, проводимые в идентичных условиях для сравнения характеристик их свойств». В 70–80-е годы прошлого столетия был накоплен большой опыт сравнительных тестов, позволявший производить выбор и планомерное переоснащение парка машин. Это обеспечивало устойчивую положительную динамику производительности ТС и сокращение затрат труда в технологических операциях. Возврат к данному виду испытаний при необходимом ресурсно-техническом обеспечении мог бы решить проблемы отбора наиболее подходящих образцов для производственно-хозяйственных условий товаропроизводителей.

В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

Очевидно, что поступательное развитие ТС каждого типа может осуществляться при сравнении случшими существующими образцами, а при выборе параметров и планировании производства новых будут исключаться обрабатывающие орудия вчерашнего дня. Требования действующих нормативных документов не противоречат такой потребности. Например, в стандарте эксплуатационно-технологической оценки ГОСТ Р 52778–2007 в п. 4.4.2 предусмотрено испытывать сопоставляемые средства на одном и том же поле и в одинаковое время. Однако сегодня большинство тестов проводятся без соотнесения с базовым аналогом, а их результаты не позволяют решать задачу обоснованного выбора самых эффективных машин. Используемые для испытаний поля могут на конкретную дату иметь различные историю чередования предшествующих культур и характеристики почвенных условий: степень уплотнения, твердость, влажность и другое. Поэтому по результатам тестов однотипных технических средств, выполненных на разных полях, нельзя делать обоснованных выводов о преимуществах какого-либо варианта. Таким образом, утрачивается ключевое звено эффективного технического переоснащения сельскохозяйственного производства, сокращения ресурсоемкости продукции и поступательного развития экономики сельхозпредприятий.

При многолетней практике второй половины прошлого века было установлено, что подбор полей с полностью совпадающей совокупностью физико-механических характеристик почвы и других показателей применительно к потребностям выбора лучших ТС — задача практически не выполнимая. Поэтому на вооружение был принят важнейший и простой параметр сравнительных испытаний — осуществлять их в условиях одного поля. В отдельных случаях по инициативе административных структур разных уровней данные тесты с участием орудий одного типа проводятся сегодня как в российских регионах, так и за рубежом.

В наибольшей степени влиянию различий почвенных условий при испытаниях однотипных ТС подвержены показатели почвообрабатывающих агрегатов, в меньшей — сеялок и орудий для поверхностной обработки грунта. В первую очередь это касается твердости почвы, определяющей энергоемкость процесса ее возделывания, что непосредственно влияет на расход топлива и производительность. По результатам оценок на 23 полях разных хозяйств Краснодарского края было установлено, что твердость почвы перед основной обработкой в первой декаде октября в горизонтах глубины 0–10 см, 10–20 см и 20–30 см в среднем была равна 1,5 МПа, 2,7 МПа и 3,5 МПа при высоких коэффициентах корреляции: 46,9 процента, 33,9 процента и 26,1 процента соответственно. Очевидно, что условия нельзя признать идентичными, а по итогам тестирования невозможно выбрать лучшее по расходу топлива и эффективности средство.

КОМПЛЕКТАЦИЯ АГРЕГАТОВ

Еще один важный вопрос, возникающий при сравнительной оценке почвообрабатывающих орудий и их производственной эксплуатации, заключается в нарушении установленных принципов комплектования агрегатов. Данная проблема вызвана современным многообразием имеющихся на рынке тракторов, а также параметров агрегатируемых с ними почвообрабатывающих и других ТС каждого типа.

Согласно требованиям ГОСТ Р 52778–2007, при подготовке к эксплуатационно-технологической оценке орудие должно быть агрегатировано с соответствующим энергетическим средством, отвечающим требованиям ТЗ или ТУ. Поэтому в СТО АИСТ 1.11–2010 «Тракторы сельскохозяйственные. Методы оценки агрегатируемости» предусмотрен анализ степени использования мощности двигателя трактора в составе агрегата при опробовании в работе по методике ГОСТ 7057–2001. Но подбор машины необходимой мощности для поступившего на испытания ТС является непростой задачей, особенно при отсутствии требуемого мощностного ряда тракторов.

Рациональным считается агрегатирование при использовании мощности двигателя на 90–95 процентов при работе с агротехнически допустимой скоростью. Выбор комплектации с меньшей загрузкой снижает эффективность сжигаемого топлива для обеспечения необходимых тягового усилия или мощности на крюке трактора, что приводит к уменьшению топливной экономичности выполняемых работ. Применение более мощного и, следовательно, более дорогостоящего трактора обусловливает также необоснованное увеличение эксплуатационных затрат и экономических показателей оцениваемого агрегата или орудия.Поэтому оценка степени использования мощности двигателя трактора при агрегатировании плугов и других орудий актуальна как для их испытаний, так и для производственной эксплуатации. Однако прямые измерения тягового сопротивления ТС для расчета потребляемой мощности требуют применения специальных измерительных средств. В результате выбор необходимой комплектации из ряда вариантов является достаточно сложной организационной задачей для испытателей и еще более трудной — для производственников. Это сдерживает решение практических задач рационального комплектования новой сельскохозяйственной техники.

НА ПОЛНУЮ МОЩНОСТЬ

Сложившееся положение усугубляет отсутствие обоснованных рекомендаций по выбору мощности трактора. Многообразие эксплуатируемых машин и орудий каждого типа и динамичное поступление на рынок новых образцов техники делают проблематичным разработку и издание нормативов и справочников для их возможных сочетаний. Рекомендации фирм — производителей техники крайне абстрактны в отношении определения на их основе рациональных составов агрегатов. При этом у специалистов хозяйств нет простого и надежного способа априорной оценки степени недогрузки двигателя трактора для каждого случая.

В нашем научно-исследовательском отделе установили, что в производственных условиях, в том числе при испытаниях почвообрабатывающих орудий, мощность тракторов в расчете на метр ширины захвата для машин с 290–330 л. с. варьирует в широких пределах. Например, при вспашке она составляет 81,9–151,5 л. с./м, чизелевании — 66,7–79,7 л. с./м, а при культивации — 29,3–53,6 л. с./м. Если недостаточная мощность выбранного трактора наглядно проявляется в ограничении рабочей скорости, что может служить основанием для его замены, то при избыточной мощности степень его максимальной загрузки с данным орудием можно определить лишь с помощью сложных инструментальных оценок. Такое агрегатирование при экспериментах приводит к повышению расхода топлива и искажению результатов экономической эффективности из-за увеличенной стоимости трактора с большей мощностью. Поэтому корректный итог сравнения расхода топлива почвообрабатывающими и другими орудиями может быть получен при условии соблюдения рационального агрегатирования или при одинаковой степени загрузки двигателя трактора.

ЭФФЕКТИВНОЕ СООТНОШЕНИЕ

Наиболее наглядно различия в комплектовании агрегатов проявляются на вспашке при сравнении относительных показателей мощности тракторов N в расчете на один метр конструктивной ширины захвата плуга B. В условиях Краснодарского края было проанализировано 23 агрегата. Среди них трактор МТЗ-1221 с ПНР-4×40 (1) и ПСК-(4)-5-6 (2); машина ХТЗ-150К-09 и ПЛН-5-35 (3); МТЗ-1523 и ПО-(4+1)-40 (4); машина К-3180 АТМ с ПЛН-5-35 (5) и ПНР-(4+1)-35 (6); John Deere 7830 и Euro Opal 4+1 (7); Kamaz XTX-215 и ПСК-4-5-(6) (8); трактор «Беларус-2022.3» с ПНУ-6-35 (9) и Euro Diamant 10 5+1 (10). Также в испытаниях участвовали агрегат John Deere 7930 с ППО-7-40 (11); Terrion ATM 5280 и Euro Diamant 10 7+1 (12); трактор John Deere 8420 с ППО-8-40К (13) и Kuhn Challenger 9Т (14); Claas Atles-946RZ и Kverneland PN-100 (15); John Deere 8430 и Challenger 9Т (16); машина «Кировец» К-701 с ПП-(7+1)×35П (17); New Holland T-8040 и Gregoire Besson SPLM9 (18); Case MX 310 и Kuhn Challenger 9Т (19); Fendt 936 Vario и Kverneland PN-100 (20); трактор Terrion ATM 7360 с ПНУ-6-35 (21); John Deere 9420 (22) и машина Challenger MT-855B (23) с EuroTitan 10. Подробные результаты тестов каждой пары представлены на рисунке под соответствующими порядковыми номерами.

В результате анализа параметров агрегатов было установлено, что значения соотношений N/В внутри каждого обозначенного интервала мощности существенно различаются. В диапазоне производительности тракторов 130–170 л. с. этот показатель составлял 52–88,2 л. с./м; в интервале 170–210 л. с. — 58,1–105,9 л. с./м; а при мощности 290–330 л. с. — 81,9–151,5 л. с./м. С повышением мощности тракторов в диапазоне 130–460 л. с. прослеживается устойчивая тенденция увеличения как минимальных значений N/В — с 52 до 102,2 л. с./м, так и максимальных — с 88,2 до 171,4 л. с./м. Это связано с возрастанием абсолютных показателей потерь в трансмиссии на буксование и самопередвижение тракторов с увеличением их массы.

При исключении параметров агрегатов при испытаниях в благоприятных почвенных условиях и при малоэнергоемких характеристиках работы были определены минимально допустимые значения N/В. В диапазоне производительности тракторов 130–170 л. с. оно составляет 52 л. с./м; в интервале 170–210 л. с. — 58 л. с./м; 290–330 л. с. — 82 л. с./м; а при мощности более 370 л. с. — 151,5 л. с./м. Представленные значения N/В отражают параметры наиболее удачно скомплектованных из испытанных агрегатов. Среди них МТЗ-1221 и ПСК-(4)-5-6 (2); KamazXTX-215 и ПСК-4-5-(6) (8); JohnDeere 8420 с KUHNChallenger 9Т (14); JohnDeere 8430 с Challenger 9Т (16), а также CaseMX 310 и KUHNChallenger 9Т (19). Они могут быть рекомендованы для приоритетного применения в производстве. По полученным минимальным величинам N/В для сравнительных тестов плугов можно определить ширину захвата орудия для трактора заданной мощности или выбрать машину при агрегатировании с плугом заданной ширины захвата.

1

Рис. 1. Зависимость соотношения удельной мощности N/В от мощности двигателя N тракторов (по порядковым номерам 23 пары агрегатов)

РАСХОД ТОПЛИВА

Из анализа зависимости затрат горючего пахотных агрегатов от соотношения мощности трактора N к ширине захвата плуга В установлено, что в пределах применяемых на практике значений N/В от 52 до 172 л. с./м прослеживается устойчивое возрастание расхода топлива — с 11,7 до 20,7 кг/га. В диапазонах N/В 70–90 л. с./м, свойственных половине агрегатов, наблюдается наибольший разброс величин расхода топлива — от 11,7 кг/га у пары МТЗ-1221 и ПСК-(4)-5-6 (2) до 21,7 кг/га у Case MX 310 с Kuhn Challenger 9Т (19). Подобное наблюдалось по причине работы некоторых агрегатов — МТЗ-1523 и ПО-(4+1)-40 (4), John Deere 7830 и Euro Opal 4+1 (7); «Беларус-2022.3» с Euro Diamant 10 5+1 (10) и John Deere 8420 с ППО-8-40К (13) — на минимальной глубине 20–21 см, а также работы пар John Deere 8420 с Kuhn Challenger 9Т (14), John Deere 8430 с Challenger 9Т (16) и Case MX 310 с Kuhn Challenger 9Т (19) — на повышенной в 27–34 см. В первом случае отмечался наименьший расход топлива, а во втором — наибольший.

Разность максимальных и минимальных значений расхода топлива агрегатами по интервалам мощности 130–170 л. с., 170–210 л. с., 250–290 л. с. и 330–370 л. с. составила 7,8 кг/га 5,6 кг/га; 10 кг/га и 1 кг/га соответственно. Увеличение N/В в пределах установленных интервалов мощности приводит к возрастанию расхода топлива: в интервале 130–170 л. с. — до 2 кг/га, 170–210 л. с. — до 3,5 кг/га. Это означает, что нерациональное, то есть увеличенное, соотношение ширины захвата плуга и мощности двигателя трактора может привести к повышению расхода горючего.

ДОСТОВЕРНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Сегодня невозможность объективного сравнения не позволяет фирмам — производителям транспортных средств определить место своей техники в ряду аналогов. Оценка уровня затрат ресурсов и достоверных эксплуатационно-технологических показателей орудий при решении задач переоснащения производства объективно востребована всеми участниками данного процесса. Она необходима при принятии решения о разработке или воспроизводстве нового ТС; при функционировании испытательных центров и тестировании экспериментальных образцов агрегатов на этапах их разработки в научных организациях; при проведении сравнительных испытаний, организуемых региональными административными структурами для выбора наиболее эффективных марок машин. Подобная оценка важна при заводских испытаниях у изготовителей ТС, а также при установлении норм выработки и расхода топлива на сельхозпредприятиях.

Пока оптимальным способом получения достоверных показателей эффективности новых ТС, уже поступивших в продажу, являются сравнительные испытания. При их проведении важно соблюдать основные правила. Первое из них гласит, что наиболее точные результаты оценки производительности и расхода топлива техническими средствами могут быть получены только при проведении тестов в идентичных условиях одного поля. При отсутствии инструментальных оценок использования мощности тракторов при комплектовании их для работы в почвообрабатывающих агрегатах для сравнительных испытаний необходимо придерживаться одинаковых соотношений мощности к ширине захвата.

 

Популярные статьи