Оценка производительности навесной свеклоуборочной машины для уборки биомассы

Внедрение: 2020 г.

Сахарная свекла и побочные продукты, возникающие в результате преобразования ее производства, являются важным возобновляемым источником энергии. В Украине авторами статьи был построен новый высокопроизводительный опытный образец комбайна для уборки сахарной свеклы с фронтальной навеской на трактор [1]. Целью данного исследования является оценка основных параметров производительности, связанных с работой этой новой машины. Были проведены полевые испытания, связывающие прототип с колесным трактором, в то время как подходящие датчики измеряли (посредством АЦП E14‑440) важные кинематические и динамические параметры, позволяя собирать экспериментальные данные для оценки рабочих параметров машины.

Исследования сосредоточены на новой трехрядной уборочной машине для свеклы, оснащенной улучшенными рабочими устройствами, которые позволяют машине срезать ботву и транспортировать ее в загрузочный желоб. Разработанный передний свеклоуборочный комбайн основан на концепции косилки-измельчителя и установлен на колесном тракторе (рисунок 1). 

Рисунок 1. Агрегат трактор-комбайн. Фотография, сделанная во время фазы экспериментальных полевых испытаний (слева); схематическое изображение (справа): I – колесный пропашной интегрированный трактор; II – cвеклоуборочный комбайн передний навесной: 1 – рама, 2 – точечная навеска, 3 – пневматическое копирующее колесо, 4 – поворотное устройство для нарезки свеклы, 5 – шнековый конвейер, 6 – загрузочный желоб, 7 – карданный шарнир.

Экспериментальные испытания проходили в Васильковском районе Киевской области и были направлены на оценку основных параметров производительности нового трехрядного свеклоуборочного комбайна в типичных условиях эксплуатации на этапе уборки урожая. Свеклоуборочный комбайн соединялся в передней части колесного трактора МТЗ‑80 с помощью полунавесной сцепки через трехточечную навеску, получая необходимое движение от вала отбора мощности (ВОМ) трактора (рисунок 1). На протяжении всего периода экспериментальных испытаний задний мост трактора являлся единственным ведущим мостом с отключенным передним.

Рисунок 2. Колесо измерения фактической скорости агрегата трактор-комбайн.	Рисунок 3. Датчик необходимого крутящего момента и мощности, установленный на коробке отбора мощности трактора.

При проведении испытаний учитывались следующие рабочие параметры: тяговая мощность трактора; тяговое усилие трактора; требуемый крутящий момент на ВОМ трактора; требуемая мощность на ВОМ трактора. Крутящий момент и угловые скорости валов левого и правого заднего ведущего моста трактора измерялись с помощью бесконтактных преобразователей крутящего момента Zemic BA350KA. Фактическая скорость движения агрегата трактор – свеклоуборочный комбайн измерялась с помощью колеса измерения гусеницы, оснащенного стационарным датчиком приближения Autonics PR12‑4DN (рисунки 2, 3). Все используемые датчики были подключены к АЦП E14‑140‑M и ноутбуку.

Обработанные экспериментальные данные показаны на рисунках 4‑6.

Рисунок 4. Зависимость тягового усилия трактора R от совокупной скорости движения V трактора – свеклоуборочного комбайна для различных значений угловой скорости приводного вала шнекового транспортера.

Рисунок 5. Зависимость тягового усилия трактора N от суммарной скорости V поступательного движения трактора – свеклоуборочного комбайна для различных значений угловой скорости приводного вала шнекового транспортера.

Рисунок 6. Требуемый вал отбора мощности для крутящего момента T_PTO и мощности N_PTO в зависимости от скорости движения трактора – свеклоуборочного комбайна V для различных угловых скоростей приводного вала винтового конвейера.

Результаты проведенного испытания показали хорошие характеристики навесной свеклоуборочной машины. Мощность трактора и его тяговое усилие, а также крутящий момент и мощность, требуемые на его отборе мощности, в среднем были в 1,2‑1,5 раза ниже соответствующих характеристик свеклоуборочных комбайнов, используемых в настоящее время в Украине. Требуются дальнейшие экспериментальные кампании для повторной проверки параметров производительности.

Разработчики:

Volodymyr Bulgakov – National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine;
Simone Pascuzzi, Francesco Santoro, Alexandros Sotirios Anifantis – University of Bari Aldo Moro, Bari,Italy;
Semjons Ivanovs – Latvia University of Life Sciences and Technologies, Jelgava, Latvia; 
Ievhen Ihnatiev – Tavria State Agrotechnological University, Melitopol, Ukraine.

Источник:

Bulgakov, V.; Pascuzzi, S.; Ivanovs, S.; Santoro, F.; Anifantis, A.S.; Ihnatiev, I. Performance Assessment of Front-Mounted Beet Topper Machine for Biomass Harvesting. Energies 2020, 13, 3524.

Разработчик: Исследователи из университетов Украины, Италии, Латвии