Мелиоративные орудия — влияние потребительского фактора на разработку
Текст: П. В. Кононов, инженер I категории, ФГБНУ «Федеральный научный центр гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова»; А. А. Макаров, ст. преподаватель, Ю. П. Леонтьев, канд. техн. наук, доц., ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К. А. Тимирязева»
При разработке новых моделей и усовершенствовании уже существующих образцов сельскохозяйственной техники специалистами учитываются разные параметры. Для успешной реализации машины при ее создании следует брать во внимание потребительские свойства.
Под ними подразумевают показатели, позволяющие удовлетворять предъявляемые к оборудованию требования. Они формируются благодаря научно-техническому прогрессу и появлению новых инженерных решений и способствуют улучшению эксплуатационных характеристик оснащения, повышению качества готового продукта, совершенствованию условий труда и так далее. Потребительские свойства оценивают по совокупности агротехнических, энергетических, экономических, технических и эргономических критериев, отраженных в каталогах и рекламных материалах.
С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ ТЕХНИКА
Новые образцы мелиоративных орудий создаются на основе комплексных разработок и синтеза оптимальных конструкций. Показатели эффективности аппаратуры определяют при опоре на отраслевые стандарты по агротехнической, эксплуатационной, технологической, энергетической, инженерно-технической, санитарно-гигиенической, экономической, экологической и другим оценкам. В вопросе эксплуатационной оценки мобильного машинного агрегата имеют большое значение энергетический и динамический анализы процессов его функционирования в зависимости от конструктивных характеристик, рациональности построения технологических схем, компоновки рабочей машины и энергетического средства. При современных испытаниях принято оценивать использованные решения по техническим, эксплуатационным и технологическим критериям, а также всесторонне анализировать комплекс машин.
Согласно ГОСТ Р 15.201-2000 в процессе разработки документов по выбору и проверке новых методик и схем, обеспечивающих достижение основных потребительских свойств продукции, могут быть проведены лабораторные, исследовательские, стендовые, доводочные и другие испытания экспериментальных и опытных образцов в условиях эксплуатации, имитирующих реальное применение. Тесты проходят при опоре на патентно-правовые аспекты хозяйственного использования внедряемых решений. Также для отдельных видов изделий или их составных частей допускается проверка непосредственно в условиях эксплуатации.
Для обоснования рациональности выбора типа рабочего органа для глубокого мелиоративного рыхления до 0,8–1,2 м специалисты рассмотрели факторы, формирующие его потребительские свойства. Среди них можно выделить агромелиоративные, энергетические, конструкционные, экономические и эксплуатационные. Каждая из обозначенных групп включает определенные показатели и предполагает выполнение ряда требований.
КАК ПРОВЕСТИ ОЦЕНКУ
Агротехнические характеристики описывают качество выполняемой работы. Например, для зерноуборочного комбайна таковыми являются уровень потерь, дробления и чистоты зерна. Они должны соответствовать нормативам, указанным в технологиях и агротехнических требованиях к машинам. Полевые работы, выполненные на должном уровне и в оптимальные агротехнические сроки, ослабляют воздействие неблагоприятных природных факторов. В сельском хозяйстве отсутствует возможность исправить производственные ошибки и нарушения агротехники или что-то переделать, поэтому контроль за эффективностью реализуемых оборудованием функций — важнейшая задача и обязанность агрономов и механизаторов.
Энергетические показатели включают тяговый класс трактора, с которым агрегатируется рабочее оборудование, тяговые и сцепные возможности техники в рабочем режиме, мощность двигателя, удельные затраты энергии на единицу выполненной работы и другое. Среди экономических параметров — стоимость машины, затраты труда на обслуживание оборудования, его производительность. Технические критерии составляют ширина захвата, масса, габаритные размеры агрегата, колея, дорожный просвет, давление на почву, надежность и прочее. В ряду эксплуатационных характеристик — рабочая и транспортная скорости, радиус поворота, время перевода оборудования из рабочего в транспортное положение, надежность, ремонтопригодность, удобство выполнения ТО и другое. Эргономические показатели охватывают условия труда тракториста-машиниста и комфортность его рабочего места.
Главная агротехническая задача обработки грунта — поддержание условий, позволяющих сохранять, восстанавливать и повышать его плодородие по всей глубине размещения корневой системы растений. Все это направлено на главную цель — получение максимально возможного урожая сельскохозяйственных культур. Агротехнические требования к уровню обработки почвы продиктованы технологией возделывания того или иного растения. Высокое качество и благоприятные периоды проведения полевых работ — базовые условия хороших урожаев. Несоблюдение одного из приемов производственного процесса отрицательно сказывается на всех его последующих этапах.
Агротехнические требования к технологическому процессу — совокупность правил воздействия сельскохозяйственной машиной на обрабатываемую среду с целью сформировать оптимальные условия роста и развития растений или получить тот или иной продукт при наименьших затратах. Требования содержат критерии качества, проверенные многолетней практикой, которые можно разделить на три группы.
КОНКРЕТНЫЕ ТЕСТЫ
Анализ факторов, определяющих потребительские свойства, показал, что рыхлители объемного типа наиболее полно удовлетворяют агромелиоративным требованиям при обработке почвы с погружением до 0,8–1,2 м, обеспечивая однородность разрыхленного пласта по всей глубине и в пахотном слое, а также полноту рыхления при незначительной гребнистости поверхности грунта. Однако при использовании V-образного рыхлителя на внешнем слое почвы образуется до 42% крупных комьев, свыше 100 мм, что требует дополнительной предпосевной обработки грунта.
Такое рабочее оборудование имеет довольно простую и надежную конструкцию, небольшую стоимость и почти не требует технического обслуживания. Однако его существенным недостатком является большое тяговое сопротивление, что вызывает необходимость искать решения по снижению усилия благодаря более совершенному устройству рабочего органа или привлечению базовых машин, тракторов повышенной мощности с необходимым тяговым усилием. В этом случае следует учитывать экономические и эксплуатационные аспекты. Так, применение энергонасыщенных тракторов увеличивает стоимость оборудования и сопутствующие эксплуатационные расходы. Кроме того, на торфяных и торфоминеральных грунтах уменьшается сцепление и проходимость из-за превосходящей массы агрегата. Однако более мощные машины дают увеличение производительности при нормальных условиях сцепления движителя с грунтом.
ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ
Итак, потребительские свойства оборудования складываются из агротехнического, энергетического, конструкционного, экономического и эксплуатационного факторов, каждый из которых состоит из определенных показателей обработки грунта. Энергетический параметр охватывает мощность и тягово-сцепные свойства машины, конструкционный — обеспечивает прочность, простоту, надежность рабочего оборудования и его функциональное назначение, экономический фактор определяет стоимость орудия и себестоимость производства работ, а эксплуатационный — производительность, надежность и тому подобное. Конструкционный аспект тесно связан с энергетическим и агромелиоративным. К данным характеристикам можно отнести, с одной стороны, устройство и тип рабочего органа, а точнее — конфигурацию рабочих поверхностей, углы резания и установки стоек в плане, с другой — простоту и металлоемкость конструкции, систему навески. Среди энергетических показателей — тип почвы и ее агрофизические свойства, то есть гранулометрический состав, плотность, твердость, способность противостоять механической обработке, удельное сопротивление рыхлению, а также физико-механические особенности, в частности плотность, влажность, прочность, скважность, липкость. Кроме того, учитываются способ агрегатирования — навесной, полунавесной, прицепной и полуприцепной, а также тяговые усилия и сцепные свойства базовой машины. Детальное рассмотрение требований показало связь и взаимное влияние друг на друга почти всех факторов, обуславливающих потребительские свойства рыхлителей.
Для выработки практических рекомендаций по выбору типа и конструкции рабочего органа рыхлителя с мелиоративным назначением важно определить приоритетные факторы. Как показали исследования В. С. Казакова и эксперименты, выполненные на кафедре мелиоративных и строительных машин ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К. А. Тимирязева», а также мнения других экспертов отрасли, наиболее полно удовлетворяют названным потребительским требованиям рыхлители пассивного действия с рабочими органами объемного типа.
Чтобы повысить эффективность обозначенных орудий, а именно достичь однородности фракций, полноты обработки и снизить тяговое сопротивление, следует реализовать дополнительные эксперименты по выбору конструкции рабочего оборудования и оптимизации его параметров. Сегодня предложения по модернизации практически готовы, остается лишь проработать техническую документацию по опытным моделям рабочих агрегатов.