Повышение технико-экономических показателей колесного трактора совершенствованием движителя при выполнении весенних полевых работ (на примере ХТЗ-150К-09) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Андрианов Александр Владимирович

• Андрианов Александр Владимирович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Андрианов Александр Владимирович

Введение

Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние и проблемы технического оснащения хозяйств Челябинской области

1.2 Проблемы воздействия движителей машинно-тракторных агрегатов на почву

1.3 Методы определения параметров МТА

1.4 Анализ критериев оценки механизированных процессов

1.5 Выводы, цель и задачи исследования

Глава 2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА ТИПА ХТЗ-150К09 НА СДВОЕННЫХ КОЛЕСАХ

2.1 Основные технологические требования к парку тракторов общего назначения хозяйств зоны Южного Урала

2.2 Технологическое соответствие машинных агрегатов - резерв повышения эффективности земледелия

2.3 Тягово-сцепные показатели трактора ХТЗ-150К-09 на одинарных и сдвоенных колесах и их влияние на производительную способность МТА

2.4 Обоснование типажа тракторов общего назначения с использованием ХТЗ-150К-09 на сдвоенных колесах

2.5 Оценка стоимости дополнительной продукции от более полной реализации потенциала трактора и снижения уплотняющего воздействия на почву

2.6 Выводы по главе

Глава 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Объект исследований

3.2 Определение тягово-сцепных показателей трактора ХТЗ-150К-09

3.3 Методика проведения хронометражных наблюдений

3.4 Методика определения эксплуатационных показателей МТА

3.5 Методика определения воздействия движителей тракторов на почву

3.6 Методика обработки и планирования экспериментальных исследований

3.7 Подготовка исходной информации для решения задачи по эффективному использованию технических средств

Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1Тягово-сцепные показатели трактора ХТЗ-150К-09 с одинарными и

сдвоенными движителями

4.2 Сравнительная эксплуатационно-технологическая оценка МТА

4.3 Оценка воздействия движителей тракторов на почву

4.4 Оценка установки шин низкого давления на трактор ХТЗ-150К-09

4.5 Выводы по главе

Глава 5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА ХТЗ-150К-09

5.1 Определение показателей экономической эффективности

5.2 Оценка затрат на приобретение тракторного парка

5.3 Выводы по главе 139 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение технико-экономических показателей колесного трактора совершенствованием движителя при выполнении весенних полевых работ (на примере ХТЗ-150К-09)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Производство зерна в большинстве хозяйств зоны Южного Урала является определяющим фактором их конкурентоспособности. Ограниченные финансовые возможности сельскохозяйственных предприятий диктуют определенные условия в выборе наиболее эффективных технических средств. А это, прежде всего, колесные тракторы средних параметров. Сложившаяся тенденция более широкого применения колесных тракторов общего назначения обусловлена их универсальностью, так как, помимо полевых, они могут выполнять транспортные работы и перемещаться по дорогам с асфальтным покрытием.

С другой стороны, высокое удельное давление на почву и худшие тягово-сцепные свойства не позволяют эффективно их использовать на весенних полевых работах (закрытие влаги, посев). Это ограничивает их применение, и обуславливает необходимость комплектования значительной части парка тракторов общего назначения гусеничными машинами.

Научные исследования и производственный опыт показывают, что выход может быть в установке сдвоенных колес или шин низкого давления. Это позволяет также улучшить тягово-сцепные и эксплуатационные показатели использования колесных тракторов. Учитывая, что на серийном движителе этот трактор не может реализовать возможности двигателя, то повышение тягово-сцепных свойств позволяет увеличить производительность, снизить расход топлива на единицу выполненной работы и уменьшить уплотняющее воздействие на почву. Изучение этих вопросов является актуальной задачей и представляет практический интерес для совершенствования технического оснащения сельскохозяйственных предприятий.

Однако изменения эксплуатационных и технологических показателей колесных тракторов с усовершенствованным движителем изучены недостаточно, как и влияние их на потенциальные возможности, в частности на объем посевных работ трактором ХТЗ-150К-09. Требуется и рассмотрения влияния их на состав парка тракторов в крупных хозяйствах.

Цель работы. Повышение технических и агротехнологических показателей использования колесных тракторов класса 3 повышением опорных и тягово-сцепных свойств.

Объект исследования. Технологический процесс работы МТА на базе колесного трактора ХТЗ-150К-09 с различными вариантами движителя.

Предмет исследования. Взаимосвязи параметров колесного движителя с эксплуатационными и агротехнологическими показателями использования тракторов.

Научная новизна. Установлены взаимосвязи тягово-сцепных и эксплуатационных показателей полноприводного колесного трактора с различными вариантами движителей.

Обоснована степень соответствия трактора ХТЗ-150К-09 с различными вариантами движителей агротехническим требованиям при выполнении весенних полевых работ.

Определены показатели согласованности мощностных и тягово-сцепных свойств трактора ХТЗ-150К-09 с различными вариантами движителя, установлено их влияние на уровень реализации потенциала трактора.

Разработана методика обоснования размерных и регулировочных параметров колесного движителя тракторов.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Разработана методика согласования мощностных, тягово-сцепных и опорных свойств трактора с агротехническими требованиями и параметрами колесного движителя, которая на стадии проектирования позволяет обосновано решать эту задачу.

Проведена оценка возможностей колесного трактора ХТЗ-150К-09 со сдвоенными колесами при возделывании зерновых культур в условиях фермерских хозяйств, а также определена эффективность его применения в сравнении с трактором на одинарных колёсах и гусеничным трактором тягового класса 4.

На примере типичного хозяйства степной зоны проведена оценка использования колесных тракторов ХТЗ-150К-09 с усовершенствованным движителем на состав парка тракторов и уровень затрат на их приобретение.

Результаты исследований были использованы Костанайским филиалом «Каз-НИИМЭСХ» для обоснования рекомендаций ОАО «Харьковскому тракторному заводу» по совершенствованию ходовых систем колесных тракторов.

Методология и методы диссертационного исследования. В работе использован комплексный подход к анализу и разрешению поставленной цели и задач исследования, а также сравнительный метод позволяющий определить количественные и качественные показатели изучаемых объектов. Теория построена на исследовании причинно-следственных связей, их аналитическом описании и практической реализации процессов использования колесных тракторов общего назначения с различными параметрами движителей. Для решения поставленных задач применяли методы статистического анализа, многофакторного анализа, лицензионных компьютерных программ: «MathCAD-14», «Statistica-10», и «Microsoft Office Excel 2010».

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 15 научных работах, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 34 таблицы, 34 рисунков, состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, 5 приложений.

Список использованной литературы включает в себя 139 наименований.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние и проблемы технического оснащения хозяйств

Челябинской области

Сельскохозяйственное производство Южного Урала в силу континентального климата входит в зону рискованного земледелия с жесткими требованиями к срокам проведения работ с выраженной неравномерностью в затратах труда и энер-гии[114].

Крупные размеры полей создают благоприятные условия для эффективного использования мощных тракторов, что особенно важно в условиях ограниченности трудовыми ресурсами. На основе экономико-математического моделирования производственных процессов кафедрой ЭМТП под руководством профессора Саклакова В. Д. был определен оптимальный состав машино-тракторного парка Челябинской области.

Технико-экономическая оценка по всему комплексу работ показала, что в качестве основного трактора общего назначения наиболее эффективен трактор типа К-701. В таблице 1.1. приведены зональные нормативы потребности в тракто-рах[114].

Таблица 1.1 - Нормативы потребности в тракторах общего назначения для хозяйств зоны Южного Урала (шт. на 1000 га пашни)

Уральский Зоны Челябинской области и направленность хозяйств

Показатели экономич. Степная Южная ле- Северная Пригородная

район состепная лесостепная

Энергообеспеченность, л.с. 900-1000 650-750 700-800 900-1000 1100-1200

Всего тракторов:

физических 11,40 7,0 7,6 11,7 17,0

эталонных 3,99 9,4 9,9 12,8 16,4

по классам тяги:

6 (Т-130, Т-100М) 0,6 0,6 0,6 0,8 1,0

5 (К-700, К-701) 1,5 1,3 1,2 0,8 0,7

4 (Т-4, Т-4А) 0,2 0,8 0,8 - -

3 (Т-150, Т-150К, ДТ-75М) 4,2 1,5 1,8 3,5 5,8

В соответствии с расчетами, дальнейшие изменения в структуре машино-тракторного парка области в 80-е годы осуществлялось главным образом за счет

увеличения удельного веса тракторов высоких тяговых классов. Так, в типичном для лесостепной зоны Южного Урала совхозе «Уйский» доля тракторов типа «Кировец» в 1973 году (в количественном выражении) составляла 39% от общего количества тракторов общего назначения, то в 1992 году она равнялась уже 74%[118].

Таким образом, «Кировцы» стали основой машинно-тракторного парка большинства хозяйств Челябинской области. Использование мощных колесных тракторов позволяет хозяйствам решить целый ряд проблем: обеспечить своевременность основной обработки почвы, осуществить большой объем транспортных работ при заготовке сена, силоса, сенажа, вывозке органических удобрений на поля и т.п.[118].

Современное состояние тракторного парка характеризуется его интенсивным старением и сокращением, что на первый план выдвигает задачу технического переоснащения производства и эффективного использования имеющегося технического потенциала.

Объемы производства сельскохозяйственных тракторов в Российской Федерации к 2009 году снизились на 49,1% относительно 2008 года. В 2008 году было произведено наибольшее количество данного вида техники за последние несколько лет[33]. Производство тракторов за 2010 год по сравнению с 2009 годом в среднем снизилось на 9,3%[34].

Аграрное производство России испытывает дефицит колесных тракторов класса 3 мощностью 150—200 л. с. Недостаток машин такого класса сдерживает использование современных почвообрабатывающих технологий и приемов возделывания многих сельскохозяйственных культур, и заставляет сельхозтоваропроизводителей применять физически и морально устаревшую технику, а также использовать дорогие в использовании зарубежные машины.

Поставки зарубежных тракторов, которые значительно дороже российских, пока незначительны. Нет и никакой сервисной системы, что неизбежно приводит к преждевременному выходу их из строя. Отечественные топливо и масла не соответствуют западным стандартам, а механизаторы в силу ряда причин не обла-

дают требуемой квалификацией. К тому же массовый импорт зарубежной техники лишит собственное сельхозмашиностроение источников развития. Сегодня сельскохозяйственное производство России в целом работает на изношенных тракторах и зерноуборочных комбайнах. Износ энергомашин составляет 80 % и каждый год нарастает. Это приводит к сокращению тяговой мощности, а значит, и к снижению рабочих поступательных скоростей, перерасходу топлива и масел, и повышению затрат на технический сервис[69].

На сегодняшний момент лидирующие позиции на нашем рынке колесных тракторов занимают производители из России и стран СНГ, такие как Харьковский тракторный завод, Минский тракторный завод, Петербургский тракторный завод, Владимирский тракторный завод и ряд других.

В Челябинской области показатели развития сельского хозяйства остаются на низком уровне, о чем свидетельствуют данные по Челябинской области, приведенные на таблице 1.2. и в таблице 1.3. [35,120].

Таблица 1.2 - Наличие сельскохозяйственной техники в хозяйствах Челябинской области (на начало года, шт.)

Наличие машин, шт. 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Тракторы 8227 7324 6828 6007 5712 5 409 4 867 4 551

Зерноуборочные комбайны 2577 2173 2000 1763 1682 1 668 1 531 1 404

Плуги 2279 1697 1403 1202 1147 1 026 885 822

Культиваторы 1901 1595 1404 1225 1158 1 090 958 860

Сеялки 4982 4353 3587 3196 2961 2 588 2 336 2 180

Косилки 719 644 608 519 497

Жатки валковые 1404 1142 1103 1044 1010

Таблица 1.3 - Обеспеченность сельскохозяйственных организаций тракторами и комбайнами (на конец года)

Годы 1995 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Приходится тракторов на 1000 га пашни

шт. 9 4 4 3 3 4 3 3 3 3

Нагрузка пашни на один трактор, га

115 227 257 288 293 277 304 306 313 326

Приходится комбайнов на 1000 га посевов (посадки) соответствующих культур, шт.:

зерноуборочных 6 3 3 2 2 2 2 2 2 2

картофелеуборочных 10 7 7 6 6 9 12 11 13 11

В сложившихся рыночных отношениях целью производства является прибыль полученная от реализации продукции за вычетом затрат на её производство. Выход продукции ее качество существенно зависит от технологии и средств механизации. Уровень затрат определяется видом технических средств и их загрузкой в течение года. При ограниченных возможностях на приобретение техники важную роль играет универсальность технических средств, уровень надежности, влияние на окружающую среду, выполнимость полевых работ в оптимальные сроки с данным техническим средством, адаптивность к природно-производственным условиям, производительность агрегатов.

Основными факторами при использовании МТП является своевременность и качество производства работ. Продукция растениеводства является результатом значительного количества производственных процессов, направленных на соблюдение требований технологии, то есть на создание оптимальных условий для протекания биологических процессов и в первую очередь - на выполнение требования своевременности выполнения работ.

Для реализации этой цели используют тяжелые высокопроизводительные агрегаты. Увеличение производительности связано с простым увеличением массы машины. Многими учеными доказано, что тяжелая техника оказывает уплотняющее воздействие на почву, тем самым, нарушая условия протекания биологических процессов. Возникают противоречия, с одной стороны выполняются работы в срок, снижаются потери урожая от несвоевременного выполнения операций, с другой стороны - увеличиваются потери от переуплотнения почвы. Поэтому необходимо при использовании МТП учитывать данный фактор.

На современном уровне развития к технике эксплуатирующими организациями предъявляются следующие требования:

- рост производительности труда и уменьшение времени на обслуживающие операции;

- отличная проходимость, маневренность, возможность использования на разных работах и на транспорте;

- экологическая совместимость, эргономичность;

- сопоставимость с широким набором машин и орудий;

- высокая надежность и безопасность работы тракториста;

- адаптивность к механизации и автоматизации обслуживания и ухода;

- снижение расхода и уменьшение номенклатуры горюче-смазочных материалов;

- приспособленность к зональным условиям.

Исходя из данных требований, необходимо сделать выбор из предлагаемых моделей машин и тракторов. Выбор должен осуществляться по критерию затрат, в которые входит стоимость потерь урожая от несвоевременности выполнения полевых работ, от технологического соответствия агрегатов, и прежде всего, от переуплотнения почвы. Проблема уплотнения почвы является многоплановой, от которой зависит эффективность производства, и должна решаться не только в конструктивном направлении, но и при эксплуатации техники. 1.2 Проблемы воздействия движителей машинно-тракторных агрегатов на

почву

Проблема воздействия движителей МТА на почву и эффективные направления ее решения освещены в работах Ревута И.Б., В.Л. Гилла, Кушнарева А.С., Русанова В.А., Антышева Н.М., Пупонина А.И., Медведева В.В., Ксеневича И.П., Водяника И.И., Скотникова В. А., Ляско М. И., Виноградова В. И., Саклакова В.Д., Дорохова А.П., , Рахимова Р.С., Окунева Г.А., Астафьева В.Л. и других ученых [4, 6, 9,12, 13, 15, 39, 40, 52, 57, 58, 61, 62, 64, 65, 71, 73, 74, 80, 81, 93, 102, 103, 105, 106, 109, 110, 115, 125, 135, 136].

Существующие в растениеводстве технологии по возделыванию полевых культур сопровождаются многократными проходами техники по полю: комбайнов, тракторов, сельскохозяйственных машин и автомобилей. Что служит причиной повышенного механического воздействия ходовых систем на почву. Суммарная площадь следов движителей при возделывании сельскохозяйственных культур превышает площадь поля примерно в два раза, от 6 до 20 раз подвергается уплотнению 10...12% площади поля, от 1 до 6 раз - 65...80%, и только лишь 10-15% площади не подвергается воздействию[133].

3 3

Доказано, что увеличение плотности почвы с 1,0-1,2 г/см до 1,5-1,6 г/см сопровождается снижением урожая зерновых до 20%, картофеля до 27%, понижением эффективности удобрений до 40% и увеличенным до 18% суммарным расходом топлива [39, 80,102,105,106]. Тракторы Минского завода, при применении стандартной технологии возделывания полевых культур, могут оставлять на каждом гектаре до 13-14 тонн пыли [62].

Данные факты подтверждают необходимость глубокого изучения биологических, физических и химических процессов, протекающих в почве под воздействием ходовых систем. Специфика взаимодействия движителей тракторов и машин с почвой состоит в том, что опорная поверхность является «сложной биологической средой, обладающей бесценным свойством - плодородием, то есть способностью давать урожай» [64]. Наиболее важными характеристиками физических свойств почвы является: микро - и макроструктурный состав, гранулометрический состав, то есть механическая прочность, водопрочность макро- и микроструктуры, объемная масса (плотность) и влажность.

Плотность сложения почвы (объемная масса) - важнейший фактор ее плодородия, один из главных показателей качества механических обработок, непосредственно влияющий на рост и развитие растений и определяющий условия поглощения и сохранения влаги, мобилизации питательных веществ и их использования растениями[50]. В результате глубокой обработки почвы под воздействием выпадающих осадков и передвижения тракторов и машин по полю, средняя плотность увеличивается и, достигнув определенного значения, остается практически постоянной. Это состояние сохраняется равенством сил, вызывающих уплотнение. Рост объема почвы происходит в результате набухания при ее увлажнении, развития корней растений, замерзания воды в почве, применения органических удобрений, рыхления почвы и других операций. Эта устойчивая средняя плотность почвы является равновесной. То есть, почва с разными исходными значениями плотности в результате процессов усадки и набухания, увлажнения и высыхания, стремится приобрести некоторое равновесное состояние[61].

Причем, переуплотненная почва разуплотняется, а рыхлая - уплотняется. Таким образом, для каждого типа почв существует степень уплотнения, при превышении которой способность почв к релаксации снижается или вовсе утрачивается. Это объясняется тем, что при уплотнении почв выше определенной плотности происходит разрушение и изменение структурных связей. Исследователи из ВИМ, ВАСХНИЛ, ВИСХОМ, НАТИ и др. научных центров установили рацио-

-5

нальные значения плотности почвы - 1-1,45 г/см [13], которые изменяются в соответствии с типом почвы и культуры (таблица 1.4) [4].

-5

Таблица 1.4 - Оптимальная плотность (г/см ) чернозема южного степной зоны Южного Урала для различных сельскохозяйственных культур

Слой почвы, см

Культура 10-20 20-30

мини- макси- мини- макси-

мальная мальная мальная мальная

Озимая рожь 1,12 1,21 1,20 1,23

Озимая пшеница 1,13 1,24 1,20 1,24

Яровая пшеница твердая 1,11 1,22 1,19 1,25

Ячмень 1,10 1,23 1,22 1,27

Кукуруза 1,12 1,15 1,15 1,20

Кушнарев А.С. [65] разработал математическая модель, объединяющую плотность почвы и урожайность сельскохозяйственных культур:

Q = 1 -(ах (Ропт-Р)2 + а 2 (Ропт-р)), (1.1)

где Q - урожай в частях от максимального урожая при ропт;

-5

ропт - оптимальная плотность сложения, г/см ;

-5

р - текущее значение плотности почвы, г/см ;

а1, а2 - эмпирические коэффициенты, характеризующие отзывчивость сельскохозяйственной культуры на изменение плотности почвы.

Связав оба фактора - влияние плотности на урожай и увеличение изменчивости объемной массы почвы в результате воздействия на нее ходовых частей сельскохозяйственной техники и рабочих органов сельхозмашин, - пришли к выводу:

даже если среднее значение объемной массы является оптимальным, то потери урожая неизбежны:

1 +<»/ V (Ропт~Р)

AQ = ЫРопт -Р)2 + а2 Ропт ~ Р)) ^ « ^ , (1.2)

W2ж ¿v 7

где A Q - суммарные потери урожая в частях от урожая при оптимальной объемной массе;

а - среднеквадратическое отклонение распределения объемной массы. Урожай в зависимости от объемной массы в условиях Кубани (по Б.И. Тара-сенко) может быть представлена зависимостью [125]:

Q = 1 - (-13,9б(ропт - Р)2 + 0,08(Ро„т - р)), (1.3)

Л -5

При а = 0,04 г/см потери урожая составляют 2,2%, при а = 0,12 г/см - 20,2%, а

л

при а = 0,17 г/см - потери больше 40%.

В методике сотрудников ВИМ [109] для прогнозирования удельного (отнесенного к единице площади) недобора урожая по следам объектов используется зависимость:

AYc = Ymax [(Сп IРс.п. - Роп^КеЛ. ) + (<СС.пп|Рспп - РопХК*-пП) \ (1.4)

где Ymax- наивысшая урожайность, ц/га;

Рсп, рспп- плотности почвы по следу движителя соответственно в пахотном и подпахотном слоях, г/см3;

Сп, Спп - коэффициенты, определяемые соответственно для пахотного и подпахотного слоев почвы;

Кв.п., Квпп - коэффициенты восстановления плотности почвы соответственно в пахотном и подпахотном слоях.

В трудах Кононова A.M. [57] установлено, что переуплотнение почв приводит к изменению условий развития корневой системы как в обрабатываемом слое, так и значительно ниже его (на глубине до 70 см). Что существенно влияет на снижение урожая сельскохозяйственных культур. Воздействие движителей трактора при междурядных обработках кукурузы, сахарной свеклы вызывает ухудшение структуры почвы, приводит к образованию глыб и повышению плотности

3 3

почвы на 0,09-0,23 г/см , что превышает рациональную плотность - 1,25 г/см .

От механического состава почвы зависит и интенсивность деформации почвы движителями тракторов. Сильнее деформируются суглинистые почвы по сравнению с почвами легкого механического состава. Естественное уплотнение почвы, вызванное силами гравитации, осадками и другими природными факторами, существенно отличается от процесса деформации почв под движителями техники. При передвижении тракторов по полю, уплотняющая деформация проникает не только в вертикальном (35-40 см и более), но и в горизонтальном (35-70 см) направлениях, что связано с величиной напряжения под движителями тракторов.

Значения уплотнения почвы существенно зависят от скорости движения техники и площади пятна контакта движителя с почвой. С увеличением скорости движения сельскохозяйственных машин и тракторов по полю, деформация почвы снижается. При первом проходе трактора происходит наибольшее уплотнение почвы. Повышенной деформации при воздействии ходовой части тракторов подвержен пахотный слой почвы, особенно верхний горизонт в слое 5-15 см. Превышение плотности почвы ведет за собой уменьшение общей пористости, что существенно ухудшает водно-воздушный режим. Научными исследованиями по влиянию негативного воздействия движителей тракторов и сельскохозяйственных машин на урожай, проведенными в различных почвенно-климатических зонах страны [52, 81, 136 и др.], установлено отрицательное воздействие движителей на плотность почв, снижение плодородия и урожайности.

Таким образом, от типа почв зависит и уровень снижения урожая, а также от агротехнических приемов возделывания культуры, природных факторов, степени ухудшения характеристик почвы от воздействия движителей тракторов и сельскохозяйственных машин. Уплотнение отражается и на изменении твердости почвы.

Серьезную угрозу представляет кумулятивный эффект переуплотнения почвы от постоянного воздействия ходовых систем агрегатов. Наиболее интенсивно процесс уплотнения пахотного и подпахотного горизонта происходит в весенний период, когда почва находится в состоянии повышенного увлажнения и легко поддается деформации. Ухудшение свойств почвы приводит к снижению уро-

жайности различных сельскохозяйственных культур не только в год уплотнения, но и в последующие второй и третий годы.

Процессы разуплотнения пахотного слоя происходят в течение нескольких лет. Чрезмерное уплотнение пахотного слоя вызывает усиление процессов водной и ветровой эрозии, резко снижается эффективность средств химизации.

Совместными исследованиями ТСХА и ВИМа [103] по влиянию уплотнения почвы на урожай, установлено, что максимальный недобор урожая ячменя отмечен по следу трактора К-700 (9,5 ц/га). По следу трактора Т-150К недобор ячменя составил 6,7 ц/га, озимой пшеницы - 7,5 ц/га и зеленой массы горохоовсяной смеси - 40,1 ц/га. Кроме того, отмечено, что ходовые системы тракторов и сельскохозяйственных машин оказывают существенное влияние на изменение урожайности по ширине захвата посевного агрегата.

Увеличение плотности почвы от уплотнения движителями ухудшает качество предпосевной обработки и посева. Возрастает глыбистость пашни, снижается равномерность заделки и раскладки семян, уменьшается полевая всхожесть сельскохозяйственных культур. Удельное сопротивление обработки почвы плугом по следам гусеничных и колесных тракторов повысилось на 11,9...44% увеличился также расход топлива на гектар, а производительность снизилась на 8...12%[10].

В Советском Союзе на 187 млн. га пашни приходилось 13% полей слабой степени уплотнения, 51% - средней и 36% сильной степени уплотнения[6,9,97].

По отрицательному действию ходовых систем на плотность почвы тракторы условно можно расположить в следующий ряд (рисунок 1.1):

ДТ-75 < Т-150 < Т-150К< Т-170 < К-701 Рисунок 1.1 - Воздействие движителей тракторов на почву Для снижения давления на почву существует ряд конструктивных и технологических приемов: обоснование рациональной опорной поверхности движителей гусеничных тракторов, сдваивание и страивание колес, применение арочных шин

и шин низкого давления, замена колесного движителя на гусеничный с треугольным обводом, применение резино-армированых гусениц, применение перспективных технологий (прямой посев, технологическая колея и др.), создание принципиально нового трактора[9, 15, 58, 110, 133 и др.].

К эффективным средствам снижения давления на плодородный слой, оказываемого мощными тракторами, относится установка на них сдвоенных колес.

Величина среднего давления ходовых систем тракторов на почву показывает, что оборудование сдвоенными колесами значительно снижает уровень воздействия движителей на почву и приближает его к уровню, соответствующему агротехническим требованиям.

С увеличением массы трактора должна увеличиваться и площадь контакта колеса (гусеницы) с поверхностью поля с тем, чтобы снизить давление на почву или сохранить на допустимом уровне. У колесных машин за счет установки дополнительных колес, у гусеничных - увеличением ширины и количества звеньев гусеницы. Данная тенденция просматривается не только для сельскохозяйственных тракторов, но и промышленного назначения. В таблице 1.5 приведены показатели среднего давления на почву на примере тракторов производства ООО «ЧТЗ-УРАЛТРАК» [139].

Таблица 1.5 - Удельное давление на почву гусеничных тракторов производства ООО «ЧТЗ-УРАЛТРАК»

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Андрианов Александр Владимирович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аблин Л.К. Выбор системы показателей для комплексной оценки машинно-тракторных агрегатов / Аблин Л.К. // Механизация сельскохозяйственного производства : Науч. тр./ ЧИМЭСХ. Челябинск, 1976, вып.27, с. 71-82.

2. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допустимых режимов работы машинно-тракторных агрегатов / Агеев Л.Е. - Л.: Колос, 1978. - 296 с.

3. Астафьев В. Л., Гридин Н. Ф.,. Окунев Г. А., И. А. Гайнуллин И. А. Совершенствование технической оснащенности села с учетом уплотняющего воздействия МТА на почву // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2002, №9, с. 11-12.

4. Бакиров Ф. Г. эффективность ресурсосберегающих систем обработки черноземов степной зоны Южного Урала.: Автореферат дисс. ... докт. сельск. наук. -Оренбург, 2008 г.

5. Барам Х. Г., Потапков Н. Н., Бардина Е. П. Временная методика определения величины потерь от простоев мобильной сельскохозяйственной техники в полеводстве. М.: ГОСНИТИ, 1973 - 73 с.

6. Баранович Б. М., Чудиновских В. М., Черноглазов В. С. Снижение уплотнения почвы ходовыми системами машинно-тракторных агрегатов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1983, №5 - с.62.

7. Болтинский В.Н Перспективный типаж тракторов и его анализ / Болтинский В.Н. // Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва, 1963, №5, с. 7-12.

8. Болтинский В.Н. Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов и задачи науки / Болтинский В.Н. // Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва, 1959, № 6.

9. Бондарев А. Г. Прогнозная оценка уплотнения почвы движителями // Тракторы и сельхозмашины, 1988, № 5.

10. Валеев А. С., Андрианов А. В. Экономико-математическая модель расчета состава тракторного парка с учетом негативных последствий на почву. Материалы ХЬП научно-технической конференции Челябинского государственного агроин-женерного университета. - Челябинск, ЧГАУ, 2005 - Ч.2.- с.3.

11. Веденяпин Г. Д., Киртбая Ю. К., Сергеев М. П. Эксплуатация машинно -тракторного парка. - М.: Колос, 1968.

12. Виноградов В. И., Саклаков В. Д., Окунев Г. А., Берко А. Н. Сдвоенные колеса на тракторе К-700. // Техника в сельском хозяйстве, 1976, № 10.

13. Водяник К. К. воздействие ходовых систем на почву (научные основы). М.: Агропромиздат, 1990, 172 с.

14. Вольф В.Т. Статистическая обработка опытных данных. М.: Колос, 1966.

15. Гайнуллин И. А. Снижение уплотняющего воздействия гусеничного трактора на почву. Дисс. ... канд. техн. наук. - Челябинск, 2002.

16. Горячкин В. П. Собрание сочинений в 3-х томах. М., Колос, 1965.

17. ГОСТ 18509-88 «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний» - М.: Изд-во стандартов, 1989.

18. ГОСТ 20915-75 Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1975.

19. ГОСТ 20915-75 Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1975.

20. ГОСТ 23730-88 Методы экономической оценки универсальных машин и технологических комплексов. М.: Изд-во стандартов, 1988.

21. ГОСТ 23734-98 «Тракторы промышленные. Методы испытаний» - М.: Изд-во стандартов, 1999.

22. ГОСТ 26953-86. Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву. М.: Изд-во стандартов, 1986.

23. ГОСТ 26955-86 Нормы воздействия движителей на почву. М.: Изд-во стандартов, 1986.

24. ГОСТ 30745-2001 Тракторы сельскохозяйственные. Определение тяговых показателей. М.: Изд-во стандартов, 2001.

25. ГОСТ 7057-2001. Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2001.

26. ГОСТ 7463-89 «Шины пневматические для тракторов и сельскохозяйственных машин. Технические условия». - М.: Изд-во стандартов, 1989.

27. ГОСТ-23728-88 Основные положения и показатели экономической оценки. М.: Изд-во стандартов, 1988.

28. ГОСТ-23729-88 Методы экономической оценки специализированных машин. М.: Изд-во стандартов, 1988.

29. ГОСТ-24055-88 Методы эксплуатационно-технологической оценки. М.: Изд-во стандартов, 1988.

30. Гридин Н. Ф. Обоснование состава парка тракторов общего назначения для механизации производственных процессов в растениеводстве Северного Казахстана. Автореферат дисс. ... докт. техн. наук. - Алматы, 2010.

31. Гуськов В. В. Тракторы. Теория. Ч. II. Минск, Вышэйшая школа, 1977 г.

32. Гуськов В.В. Экспериментально-теоритические основания оптимизации параметров сельскохозяйственных тракторов / Гуськов В.В. : Автореф. дис. .докт. техн. наук. - Минск, 1969. - 35 с.

33. Данные по производству тракторной и сельскохозяйственной техники предприятиями РФ/ Национальный аграрный каталог, №2, 2010 г.

34. Данные по производству тракторной и сельскохозяйственной техники предприятиями РФ/ Национальный аграрный каталог, №24, 2011 г.

35. Данные по Челябинской области за 2012 г./ Челябинскстат, Челябинск, 2013 г.

36. Докин Б. Д. Анализ методик оптимизации состава МТП колхозов и совхозов. Новосибирск, 1975.

37. Докин Б. Д. Методические основы обоснования зональной системы машин в рамках агропромышленного комплекса // Система машин в растениеводсве: Тр. / ВАСХНИЛ, Сиб. отделение, Новосибирск, 1983.

38. Докин Б.Д. Зональная система машин для комплексной механизации растениеводства в рамках агропромышленного комплекса (на примере Западной Сибири) / Докин Б.Д. : Автореф. дис. .д-ра техн. наук. -Новосибирск, 1983.-39 с.

39. Дорохов А. П. Совершенствование технологии и механизации возделывания и уборки картофеля. Дисс. ... доктора техн. наук. - Челябинск, 1989.

40. Доспехов Б. А., Пупонин А. И. Земледелие с основами почвоведения. М.: Колос, 1978, 254 с.

41. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Статистика, 1973.

42. Желиговский В. А. О подготовке инженеров для сельскохозяйственного производства. - Саранск, 1954.

43. Жукевич К. И. Метод расчета потребности и планирование использования сельскохозяйственной техники с применением масштабных нормативов / Научные труды СибИМЭ, Новосибирск, 1975, вып. 2, ч. 2.

44. Жукевич К. И. Оценка эффективности сельскохозяйственных машин и технологий / Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1981, № 6.

45. Жукевич К. И. Совместная оптимизация состава машинно-тракторного парка и потребность в кадрах // механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1974, № 11.

46. Завалишин Ф.С. Основы расчета механизированных процессов в растениеводстве / Завалишин Ф.С. - М.: Колос, 1973.

47. Зангиев А. А. Оптимизация энергонасыщенности трактора с учетом уплотняющего воздействия на почву // Техника в сельском хозяйстве, 2000, № 2, с. 3436.

48. Зангиев А.А. Оптимизация массы и скорости машинно-тракторных агрегатов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1998. - № 5. - С. 8-10.

49. Иофинов, С.А. Математические модели влияния случайных воздействий на эксплутационные показатели работы мобильных сельскохозяйственных агрегатов / Иофинов С.А., Агеев Л.Е., Демченко Е.М. : Зап./ ЛСХИ. -Л., 1971, т. 155, с.90-94.

50. «Концепция развития технологий и техники для обработки почвы на период до 2010 года» // РАСХН, ВИМ, Москва, 2002, 103 с.

51. Кузнецов Н.А. Ворокосов И.В. Андрианов А.В. Обоснование параметров универсального комплекса для возделывания зерновых культур. Вестник ЧГАА. -Челябинск: Изд-во ЧГАА, 2012. - Т. 61. - С. 47- 49.

52. Камнев А. Л., Маслов В. А., Полонский М. А. Влияние ходовых аппаратов тракторов на плотность почвы и урожайность // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1978, № 2, с. 74-78.

53. Кацыгин В. В. Основы теории выбора оптимальных параметров мобильных сельхозмашин: Автореферат дисс. ... канд. техн. наук. - Минск, 1964.

54. Кеш А. А., Михлашевич В. Л., Зарипова Н. А., Алгазин Д. Н. Технологическое обоснование комплектования МТА при производстве продукции растениеводства // Достижение науки и техники АПК. - 2009. - № 2. - С. 59-61.

55. Киртбая Ю. К. Резервы в использовании машинно-тракторного парка. - М.: Колос, 1982, 319 с.

56. Киртбая Ю.К. и др. Вероятностно-статистические предпосылки моделирования производственных процессов // Вестник с. -х. науки, 1970, №10, с. 219-230.

57. Кононов А. М. Об агротехнической проходимости тракторов по почве // Совершенствование технологических процессов и рабочих органов сельскохозяйственных машин. Тр. УСХА, вып. 212, Киев, 1978, с. 54-56.

58. Кормановский Л. П. Эффективные машины и технологии - основа развития сельскохозяйственного производства // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2002, № 1.

59. Косачев Г. Г. Экономическая оценка сельскохозяйственной техники. М.: Колос., 1978.

60. Кузнецов А.П. Мощностные и экономические показатели двигателя А01М модифицированного трактора Т-4А при работе его в условиях эксплуатации / Кузнецов А.П., Дегтярев В.Л., Штыка А.Г., Ягодов О.П. // Исследование и совершенствование конструкции тракторов, автомобилей и их двигателей : Науч.тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1975, вып. 88, с. 88-92.

61. Кузнецов И. В. Плодородие почв и его изменение при уплотнении и разуплотнении // Науч. тр. НИИ почвоведения им. В. В. Докучаева, 1984, с. 18-25.

62. Кузнецов И. В. Уплотняющее воздействие трактора «Беларусь» на черноземах Курской области // Почвоведение, 1978, № 10, с. 53-57.

63. Кукель-Краевский С. О методологии определения сравнительной рентабельности различных вариантов контингента потребителей Днепровской гидроэлектростанции. «Днепрострой». 1929, №1-2.

64. Кушнарев А. С. Конференция по проблеме уплотняющего воздействия на почву ходовых систем // Тракторы и сельхозмашины, 1981, с. 23-27.

65. Кушнарев А. С. Механико-технологические основы процесса воздействия рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий на почву.: Автореферат дисс. ... докт. техн. наук. - Челябинск, 1981.

66. Кычев В.Н. Проблемы и пути реализации потенциальных возможностей машинно-тракторных агрегатов при увеличении энергонасыщенности тракторов: учеб. пос. - Челябинск: ЧИМЭСХ, 1989. - 84 с.

67. Кычев В.Н., Бердов Е.И. Взаимосвязь энергетических, тягово-динамических и весовых параметров трактора // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2004. - № 9. - С. 25-27.

68. Линтварев Б. А. Научные основы повышения производительности земледельческих агрегатов. М.,1962.

69. Липкович Э.И. Производство тяжелых сельскохозяйственных тракторов: состояние и перспективы // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - № 11.

70. Львовский Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул. Уч. Пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М. Высшая школа, 1988.

71. Ляско М.И. Уплотняющее воздействие на почву машин. Критерии его оценки и допустимые пределы. Ходовая часть почва урожай. М.: Агропромиздат, 1985, 179 с.

72. Маркелов, Н.Н. О повышении энергонасыщенности сельскохозяйственных тракторов / Маркелов Н.Н., Чухин Н.Ф. и др. // Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов. - М.: Колос, 1976, с. 29-39.

73. Медведев В.В. Минимализация обработки почвы. М.: Колос, 1984. 60.

74. Медведев В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов. М.: Агро-промиздат, 1988. 160 с.

75. Методические указания по уточнению системы машин на 1975-1980 гг. для комплексной механизации растениеводства / ВИМ. - М., 1971.

76. Мининзон В.М. О номинальном тяговом усилии сельскохозяйственного трактора / Мининзон В.М. // Мех. и электр.соц.сел. хоз-ва, 1965, № 5.

77. Мурашев А. Д. Задачи инженерного расчёта, проектирование производственных процессов и методов их реализации // Методы оптимального проектирования сельскохозяйственных процессов. - М., 1962. - с.77-161.

78. Нарадовый Д.И. Повышение эффективности тракторного транспортного агрегата на базе трактора кл. 0.2 "Уралец" в сельскохозяйственном производстве совершенствованием его схемы и параметров. Дисс. на соискание степени канд. техн. наук. Челябинск 2015г с. 158.

79. Новожилов В. В. Измерение затрат и результатов. М.: Экономика, 1967.

80. Носко Б. С., Бахтин П. У. Уплотнение почвы движителями тракторов и машин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1981, № 2, с. 34.

81. Нугис Э. Ю. Некоторые методические аспекты проведения комплексных опытов по уплотнению почв. Влияние сельскохозяйственной техники на почву // Тр. Почв. ин-т им. В. В. Докучаева, М., 1981, с. 54-55.

82. Обзорная информация. Тенденции развития компоновочных схем и основных параметров тракторов за рубежом. М.- 1989. - 88 с.

83. Окунев Г. А. Рахимов Р. С. Совершенствование механизации земледелия на базе универсального трактора РТ-М-160 с комплексом машин многоцелевого назначения // Вестник ЧГАА. - Т. 59. Челябинск. - 2011. - С. 64-67.

84. Окунев Г.А., Андрианов А.В., Кузнецов Н.А Результаты оценки воздействия движителей тракторов на почву Вестник ЧГАУ. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2009. - Т. 54. - С. 22-26

85. Окунев Г.А. Андрианов А.В. Кузнецов Н.А. Повышение эффективности механизированных процессов совершенствованием параметров движителя колесного трактора общего назначения // Материалы Ы Международной научно- технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» / ЧГАА. - Челябинск, 2012.-Ч.3.- С. 34-39.

86. Окунев Г.А. Кузнецов Н.А. Бражников А.А. Воздействие машинных агрегатов на почву и тенденции формирования машинно -тракторного парка. Вестник ЧГАА. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2014. - Т.69. - С. 51-54

87. Окунев Г.А. Кузнецов Н.А. Андрианов А.В. Ссовершенствование и развитие парка тракторов зоны Южного Урала.//Известия международной академии аграрного абразования.-2013.-№ 17.- С.203-208.

88. Окунев Г. А., Шинкаренко А. С. Ресурсосберегающая технология производства зерна в условиях засушливой степи. Аграрная наука - основа инновационного развития АПК. - Т. 2. - Курган. - 2011. - С. 305-310.

89. Окунев Г.А. , Кузнецов Н.А. Андрианов А.В. Технико-экономические показатели использования трактора ХТЗ-150К-09 на одинарных и сдвоенных движителях. Вестник ЧГАА 2013. Т 66. 58-67.

90.Окунев Г.А. Поточно-цикловая технология уборки зерновых культур. Челябинск. 1988. - 106 с.

91. Окунев Г.А. Рахимов И.Р. Кузнецов Н.А. Современные тенденции технического переоснащения производственных формирований различного типа. Вестник ЧГАА 2014 т 69. С 55-58.

92. Окунев Г.А. Рахимов И.Р. Кузнецов Н.А. Тенденции развития механизированных процессов в земледелии. Вестник ЧГАА 2014 т 68. С 53-59

93. Окунев Г.А., Валеев А.С., Андрианов А.В. Уплотнение почвы машинными агрегатами и формирование МТП. Материалы ХЬП научно-технической конферен-

ции Челябинского государственного агроинженерного университета. - Челябинск, ЧГАУ, 2003 - Ч.2.- 400с.- с.292.

94. Окунев Г.А., Ловчиков В.П. Проектирование и организация машиноиспользо-вания в растениеводстве / Окунев Г.А., Ловчиков В.П. Челябинск, 2004.- 81с.

95. ОСТ 101.3-2000 Машинные технологии производства продукции растениеводства. Программа и методы испытаний.

96. ОСТ 102.18-2001. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы экономической оценки.

97. Переуплотнение пахотных почв. Причины, следствия, пути уменьшения // Академия наук СССР, М.: Наука, 1987.

98. Плаксин А. М. Энергетика мобильных агрегатов в растениеводстве. Челябинск, 2005 - 205 с.

99. Погорелый Л.В. Вероятностный метод определения оптимальных параметров агрегатов / Погорелый Л.В. и др. // Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва, 1968, № 4, с. 811.

100. Позин Б.М. Вопросы методологии в теории тяговой характеристики трактора: Монография. - Челябинск: ЧГАУ, 2006.

101. Поляк А.Я. Универсальный метод определения оптимальных параметров скоростных тракторов / Поляк А.Я., Антышев Н.М. и др. // Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов. - М., 1973, с. 128-137.

102. Постников Н. М., Беляев Е. А., Кан М. И. Картофелепосадочные машины. М.: Машиностроение, 1981, 229 с.

103. Пупонин А. И., Матюк Н. С., Русанов В. А. и др. Деформация дерново-подзолистой почвы ходовыми системами тракторов и урожай // Земледелие, 1981, № 3, с. 22-24.

104. РД 10.1.1-92. Испытания сельскохозяйственной техники. Основные положения. Номенклатура показателей.

105. Ревут И. Б. Физика почв. Л.: Колос, 1972, 368 с.

106. Робачев И. С., Бахтин П. У., Гавалов И. В. и др. Уплотнение почвы ходовыми системами машин // Земледелие, 1978, № 5, с. 74-77.

107. Роженцев В. А. Диалектичность законов развития средств механизации сельскохозяйственного производства // Труды ВСХИЗО. - М., 1973, вып. 65.

108. РТМ 1013.003-90 Термины и определения, применяемые при эксплуатационно-технической оценке с.-х. техники.

109. Русанов В. А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. М.: ВИМ, 1998, 368 с.

110. Русанов В. И., Небогин И. С., Фиронов Н. Н. Изменение затрат энергии на обработку почвы при ее уплотнении различными ходовыми системами / Тр. ВИМ, т. 91, М., 1981, с. 69-78.

111. Русанов В.А. Основные положения, использованные при разработке ГОСТов по нормам и методам оценки воздействия движителей на почву(ГОСТ 26955-86, 26953-86 и 26954-86). Сборник научных трудов ВИМ. Том 118. М.-1988 с 6-45.

112. Сайбонов К.А. Разработка метода определения целесообразной ширины захвата мобильных агрегатов / Сайбонов К.А. : Автореф. дис. .канд. техн.наук.-Ульяновск, 1966. - 28 с.

113. Саклаков В. Д. и др. Разработка значений потерь за час простоя сельскохозяйственной техники для зоны Урала и предложений по усовершенствованию методики их определения. Отчет о НИР ЧИМЭСХ - ГОСНИТИ по договору № 247. Челябинск, 1974 - 37 с.

114. Саклаков В. Д. Потенциал производственных процессов в растениеводстве и разработка методов его эффективного использования. Диссертационная работа (научный доклад) на соискание ученой степени доктора технических наук. Челябинск, 1990.

115. Саклаков В. Д., Окунев Г. А., Берко А. Н. о целесообразности расширения диапазона использования энергонасыщенных колесных тракторов типа «Киро-вец»/Тр. ЧИМЭСХ, Челябинск, 1979, вып. 148, с 4-8.

116. Саклаков В.Д. Потенциал производственных процессов в растениеводстве и разработка методов его эффективного использования / Саклаков В.Д. : Автореф. дис. .д-ра техн. наук. Челябинск, 1990. - 46 с.

117. Саклаков В.Д. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации / Саклаков В.Д., Сергеев М.П. - М.: Колос, 1973. - 200 с.

118. Саклаков В.Д., Валеев А.С., Мицын Г.П., Позин Б.М. Технико-экономические показатели использования тракторов общего назначения в сельскохозяйственном производстве зоны Южного Урала./ Вестник ЧГАУ, Челябинск, 1995, том 11.

119. Саяпин В. И.Удельные параметры гусеничных тракторов // Научные труды ЧИМЭСХ. Вып. IV. Челябинск, 1960.

120. Свечников П. Г. Потенциальные возможности сельского хозяйства России на примере Челябинской области// Вестник ЧГАУ, Челябинск, 2008, том 52, с. 96.

121. Сергеев М.П. Оптимизация параметров мобильных агрегатов / Сергеев М.П. и др. // Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва, 1970, № 2, с. 32-33.

122. Сергеев М.П. Энергетика тракторных агрегатов / Сергеев М.П. // Науч. тр./ ЧИМЭСХ, 1959, вып. VII, с 3-10.

123. Соловейчик А.Г. Исследование взаимосвязи параметров мощности двигателя, веса и скорости гусеничного трактора класса 3 т в зависимости от его энергонасыщенности / Соловейчик А.Г. -М., 1962.

124. Струмилин Г. Г. Об экономической эффективности новой техники. М.: Изд. АН СССР. 1958. 47 с.

125. Тарасенко Б. И. Плотность сложения пахотного слоя и урожайность сельскохозяйственных культур на черноземах Кубани // Почвоведение, 1979, № 8, с. 54-60.

126. Трепененков И.И. Номинальная сила тяги сельскохозяйственных тракторов / Трепененков И.И., Юшин А.А. // Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва, 1970, № 12.

127. Тургиев А.К., Карапетян М.А., Мочунова Н.А. Касательная сила тяги колёсного трактора// Тракторы и сельхозмашины, 2010, № 11 с 17-18.

128. Хабатов Р.Ш. Научные основы прогнозирования оптимальных параметров агрегатов и состава машинно-тракторного парка для комплексной механизации сельскохозяйственного производства / Хабатов Р.Ш. : Автореф. дис. .д-ра техн. наук. -Л., 1971. -41 с.

129. Хабатов Р.Ш. Прогнозирование оптимальных параметров и состава машинно-тракторного парка. Киев: Колос, 1969.

130. Хант Д. Экономическое обоснование выбора сельскохозяйственных машин // Сельскохозяйственная техника. 1963, №3, с. 12-14.

131. Харитончик Е.М. К вопросу о рациональном совершенствовании тракторов при повышении рабочих скоростей / Харитончик Е.М. // Тезисы докладов научной конференции : Науч.тр. / ЧИМЭСХ, 1964, вып. 19, с. 4-6.

132. Харитончик Е.М. Оптимальные параметры тракторов при повышении рабочих скоростей// Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва, 1959, № 4.

133. Ходовая система - почва - урожай / Ксеневич И. П., Скотников В. А., Ляско М. И. -М.: Агропромиздат, 1985, 304 с.

134. Храмцов И. Ф. Совершенствование ресурсосберегающих технологий в земледелии Сибири // Нивы Зауралья. - 2009. - №10. - С. 54-57.

135. Шептухов В. Н. Влияние уплотняющего воздействия сельскохозяйственных машин на изменение физических, физико-механических свойств и плодородие дерново-подзолистых и пойменных почв (на примере московской области). Автореферат дисс. .канд. с/х наук. М., 1979, 28 с.

136. Штиканс Ю. А., Риексиньш А. Р. Некоторые приемы создания и поддержания рыхлого сложения почв в условиях Латвийской ССР // Изменение физико-механических и технологических свойств в результате механического воздействия мобильных технических стедств на почву на примере западного региона СССР. Таллин.: Эст. НИИ ЗМ, 1982, с. 33-34.

137. Фельдман С.Г. Разработка метода оптимизации структуры и использования машинно-тракторного парка при поточно-цикловом методе производства работ в растениеводстве: Автореф. дисс. .канд. техн. наук. Челябинск, 1990. -18 с.

13S. http://www. сЫз. ru. 139. http://www. htz.ru.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Определение массы колеса трактора общего назначения в зависимости от

ширины шины и наружного диаметра

Статистические данные по параметрам колес сельскохозяйственных тракторов

№ п/п Размер ко- Ширина, Диаметр, Масса,

леса мм мм кг

1 28,1Я26 750 1735 415, 4

2 30,5Я32 775 1830 441,1

3 71-47.00 1170 1765 527,3

4 21,3Я24 540 1400 202,8

5 23,1Я26 587 1600 246,6

6 66-43.00 1052 1650 398

7 16,9Я30 429 1462 162,9

8 16,9Я38 429 1675 195,1

9 13,6Я38 345 1540 159,3

Оценка уравнения регрессии.

Определим вектор оценок коэффициентов регрессии. Согласно методу наи-

Т 1 т

меньших квадратов, вектор ^ получается из выражения: s = (X X)- X У

Т

Матрица X Матрица Y Матрица X

1 750 1735

1 775 1830

1 1170 1765

1 540 1400

1 587 1600

1 1052 1650

1 429 1462

1 429 1675

1 345 1540

415.4 441.1 527.3 202.8 246.6

398 162.9 195.1

159.5

1 1 1 1 1 1 1 1 1

750 775 1170 540 587 1052 429 429 345

1735 1830 1765 1400 1600 1650 1462 1675 1540

т

Умножаем матрицы, (X X)

9 6077 14657

6077 4762005 10092623 14657 10092623 24031519

ХТ X

1

В матрице, (X X) число 9, лежащее на пересечении 1-й строки и 1-го столбца, получено как сумма произведений элементов 1-й строки матрицы X и 1-го столбца матрицы X

Умножаем матрицы, (X У) 2748,7

Хт У =

2151915,2 4604378,8

Т 1

Находим обратную матрицу (X X)-

20.49 0.00308 -0.0138

0.00308 2.0Е-6 -3.0Е-6

-0.0138 -3.0Е-6 1.0Е-5

2748,7 -549,04

• 2151915,2 = 0,33

4604378,8 0,39

Вектор оценок коэффициентов регрессии равен

20,49 0,00308-0,0138 У(Х) = 0,00308 2,0Е-6 -3,0Е-6 -0,0138 -3,0Е-6 1,0Е-5

Уравнение регрессии (оценка уравнения регрессии)

У = -549.04 + 0.33Х1 + 0.39Х2

2. Матрица парных коэффициентов корреляции.

Число наблюдений п = 9. Число независимых переменных в модели равно 2, а число регрессоров с учетом единичного вектора равно числу неизвестных коэффициентов. С учетом признака Y, размерность матрицы становится равным 4. Матрица, независимых переменных Х имеет размерность (9 х 4).

Матрица, составленная из Y и X

1 415.4 750 1735

1 441.1 775 1830

1 527.3 1170 1765

1 202.8 540 1400

1 246.6 587 1600

1 398 1052 1650

1 162.9 429 1462

1 195.1 429 1675

1 159.5 345 1540

Транспонированная матрица.

1 1 1 1 1 1 1 1 1

415. 4 441. 1 527. 3 202. 8 246. 6 398 162. 9 195. 1 159. 5

750 775 1170 540 587 1052 429 429 345

1735 1830 1765 1400 1600 1650 1462 1675 1540

Т

Матрица АТА.

9 2748.7 6077 14657

2748.7 995555.73 2151915.2 4604378.8

6077 2151915.2 4762005 10092623

14657 4604378.8 10092623 24031519

Полученная матрица имеет следующее соответствие:

1у 1X1 1X2

1у 1у2 !х1 у !х2 У

1X1 !ух1 1X1 2 1X2 Х1

1X2 !ух2 IX Х2 1X2 2

Найдем парные коэффициенты корреляции.

Признаки х и у 7 = ^ П £У1 7 = ^ ^ П ошибка

Для у и х1 6077 675.22 2748.7 305.41 2151915.2 239101.69

Для у и Х2 14657 1628.56 2748.7 305.41 4604378.8 511597.64

Для х1 и х2 14657 1628.56 6077 675.22 10092623 1121402.56

Признаки х и у ошибка о(у) = П - х ошибка ошибка х • у - х • у

1ху = Б(х) • s(y)

Для у и х1 73186.62 17341.36 270.53 131.69 0.92

Для у и Х2 17975.58 17341.36 134.07 131.69 0.81

Для х1 и х2 17975.58 73186.62 134.07 270.53 0.6

Матрица парных коэффициентов корреляции.

- У Х1 Х2

У 1 0.92 0.81

Х1 0.92 1 0.6

Х2 0.81 0.6 1

Для отбора наиболее значимых факторов учитываются следующие условия:

- связь между результативным признаком и факторным должна быть выше межфакторной связи;

- связь между факторами должна быть не более 0.7. Если в матрице есть межфакторный коэффициент корреляции > 0.7, то в данной модели множественной регрессии существует мультиколлинеарность.;

- при высокой межфакторной связи признака отбираются факторы с меньшим коэффициентом корреляции между ними.

В нашем случае, все парные коэффициенты корреляции |г|<0.7, что говорит об отсутствии мультиколлинеарности факторов.

Более объективную характеристику тесноты связи дают частные коэффициенты корреляции, измеряющие влияние на результат фактора при неизменном уровне других факторов.

Частные коэффициенты корреляции.

Коэффициент частной корреляции отличается от простого коэффициента линейной парной корреляции тем, что он измеряет парную корреляцию соответствующих признаков (у и X;) при условии, что влияние на них остальных факторов устранено.

На основании частных коэффициентов можно сделать вывод об обоснованности включения переменных в регрессионную модель. Если значение коэффициента мало или он незначим, то это означает, что связь между данным фактором и результативной переменной либо очень слаба, либо вовсе отсутствует, поэтому фактор можно исключить из модели.

__Гух1 ~ Гух2 Тх1 х2

ГУХ1 /Х2 " Л\/(1~Г2ух2 )(1~Г2х1 х2 )

0.92 ~ 0.81*0.6 _

ГУх1 /х2 " л/(1~0.812)(1~0.62) " 0.93

Теснота связи сильная

__Гух2 ~ Гух1 *гх2 х1

ГУХ2 /Х1 " л\/(1~Г2ух1 )(1~Г2х2 х1 )

0.81 ~ 0.92*0.6

Гух2 /х1 = л7(1~0.922)(1~0.62) " 0.82

Теснота связи сильная Анализ параметров уравнения регрессии.

Перейдем к статистическому анализу полученного уравнения регрессии: проверке значимости уравнения и его коэффициентов, исследованию абсолютных и относительных ошибок аппроксимации

Для несмещенной оценки дисперсии проделаем следующие вычисления:

Несмещенная ошибка е = Y - У(х) = У - X*s (абсолютная ошибка аппроксимации)

У У(х) е = Y -У(х) е2 (У^ср)2 |е : ^

415.4 371.5 43.9 1926.86 12097.56 0.26

441.1 416.53 24.57 603.46 18411.47 0.31

527.3 523.57 3.73 13.93 49234.68 0.42

202.8 171.96 30.84 951.28 10529.04 0.51

246.6 264.87 -18.27 333.97 3458.75 0.24

398 439.71 -41.71 1739.75 8572.7 0.23

162.9 158.76 4.14 17.14 20309.42 0.87

195.1 240.97 -45.87 2104.49 12168.54 0.57

159.5 160.77 -1.27 1.61 21290.05 0.91

0 7692.49 156072.21 4.33

Средняя ошибка аппроксимации

У|е : Y| * 100%

А = ^-1-= 4.325 * 100% : 9 = 48.059

п

Оценка дисперсии равна:

Бе2 = (У - Х*У(Х))Т(У - Х*У(Х)) = 7692.49

Несмещенная оценка дисперсии равна:

б2 = Б2е = 0 1 17692.49 = 1282.08 п-т-1 е 9 - 2 - 1

Оценка среднеквадратичного отклонения равна (стандартная ошибка для оценки У):

Б = ф2 = д/1282.08 = 35.81

Т 1

Найдем оценку ковариационной матрицы вектора к = S • (X X)-

к(х) = 35.81

733,82 0,11 ~0,49 0,11 8,5Е~5 ~0,000103 ~0,49 ~0,000103 0,000346

20,49 0,00308 ~0,0138 0,00308 2,0Е~6 ~3,0Е~6 ~0,0138 ~3,0Е~6 1,0Е~5

Дисперсии параметров модели определяются соотношением

S21 = Ки, т.е.

это элементы, лежащие на главной диагонали

Показатели тесноты связи факторов с результатом.

Если факторные признаки различны по своей сущности и (или) имеют различные единицы измерения, то коэффициенты регрессии Ь при разных факторах являются несопоставимыми. Поэтому уравнение регрессии дополняют соизмеримыми показателями тесноты связи фактора с результатом, позволяющими ранжировать факторы по силе влияния на результат.

К таким показателям тесноты связи относят: частные коэффициенты эластичности, р-коэффициенты, частные коэффициенты корреляции.

Частные коэффициенты эластичности.

С целью расширения возможностей содержательного анализа модели регрессии используются частные коэффициенты эластичности, которые определяются по формуле:

х

Е = Ь

у

Частный коэффициент эластичности показывает, насколько процентов в среднем изменяется признак~результат у с увеличением признака~фактора Xj на 1% от своего среднего уровня при фиксированном положении других факторов модели.

675.22

Е1 = 033 "зо54Г = 074

Частный коэффициент эластичности |Е1| < 1. Следовательно, его влияние на результативный признак Y незначительно.

1628.56 Е2 = 0 39 130541" = 206

Частные коэффициент эластичности |Е2| > 1. Следовательно, он существенно влияет на результативный признак У

Множественный коэффициент корреляции (Индекс множественной корреляции).

Тесноту совместного влияния факторов на результат оценивает индекс множественной корреляции.

В отличии от парного коэффициента корреляции, который может принимать отрицательные значения, он принимает значения от 0 до 1.

Поэтому R не может быть использован для интерпретации направления связи. Чем плотнее фактические значения yi располагаются относительно линии регрессии, тем меньше остаточная дисперсия и, следовательно, больше величина

Яу(х1,...,хт).

Таким образом, при значении R близком к 1, уравнение регрессии лучше описывает фактические данные и факторы сильнее влияют на результат. При значении R близком к 0 уравнение регрессии плохо описывает фактические данные и факторы оказывают слабое воздействие на результат.

,, ^ Г 7692.49 _

Я = Л П ~ 2^7)2 = V ~ 156072:21 = 0"8

Связь между признаком Y факторами X сильная

Коэффициент детерминации.

Я2= 0.982 = 0.95

Проверка гипотез относительно коэффициентов уравнения регрессии (проверка значимости параметров множественного уравнения регрессии).

Число V = п - т -1 называется числом степеней свободы. Считается, что при оценивании множественной линейной регрессии для обеспечения статистической надежности требуется, чтобы число наблюдений, по крайней мере, в 3 раза превосходило число оцениваемых параметров. 1) ^статистика

Ттабл (п-т-1;а/2) = (6;0.025) = 2.447

= -Ы

^ с

БЬ1

Находим стандартную ошибку коэффициента регрессии Ь0:

Бь0 = Л/733.82 = 27.09

-549.04 ^ = 27 09 = 20.27>2.447

Статистическая значимость коэффициента регрессии Ь0 подтверждается. Находим стандартную ошибку коэффициента регрессии Ь1:

Бы = Л/8.5Б-5 = 0.00922 0.33

tl = 0.00922 = 36.29>2.447

Статистическая значимость коэффициента регрессии Ь1 подтверждается. Находим стандартную ошибку коэффициента регрессии Ь2: Бь2 = -\/0.000346 = 0.0186 0.39

t2 = 00186 = 2075>2.447

Статистическая значимость коэффициента регрессии Ь2 подтверждается. Доверительный интервал для коэффициентов уравнения регрессии. Определим доверительные интервалы коэффициентов регрессии, которые с надежность 95% будут следующими: (Ь - Ъ Ь + t1 Бы)

Ь0: (-549.04 - 2.447 • 27.09 ; -549.04 + 2.447 • 27.09) = (-615.33;-482.76) Ь1: (0.33 - 2.447 • 0.00922 ; 0.33 + 2.447 • 0.00922) = (0.31;0.36) Ь2: (0.39 - 2.447 • 0.0186 ; 0.39 + 2.447 • 0.0186) = (0.34;0.43)

Проверка общего качества уравнения множественной регрессии.

Оценка значимости уравнения множественной регрессии осуществляется путем проверки гипотезы о равенстве нулю коэффициент детерминации рассчи-

Л

танного по данным генеральной совокупности: R или Ь1 = Ь2 =... = Ьт = 0 (гипотеза о незначимости уравнения регрессии, рассчитанного по данным генеральной совокупности).

Для ее проверки используют F-критерий Фишера.

При этом вычисляют фактическое (наблюдаемое) значение F-критерия, чеЛ

рез коэффициент детерминации R , рассчитанный по данным конкретного наблюдения.

По таблицам распределения Фишера~Снедекора находят критическое значение F-критерия ^кр). Для этого задаются уровнем значимости а (обычно его берут равным 0,05) и двумя числами степеней свободы к1=т и к2=п~т~1. 2) Б-статистика. Критерий Фишера

2 Б2е _ 7692.49

К = 1 ~ ~ 7)2 = 1 ~ 156072.21 = 095

Чем ближе этот коэффициент к единице, тем больше уравнение регрессии объясняет поведение У

Более объективной оценкой является скорректированный коэффициент детерминации:

п~1

Я 2 = 1 ~ (1 ~ Я2)-г

4 уп~т~1

Добавление в модель новых объясняющих переменных осуществляется до тех пор, пока растет скорректированный коэффициент детерминации.

Проверим гипотезу об общей значимости ~ гипотезу об одновременном равенстве нулю всех коэффициентов регрессии при объясняющих переменных:

Н0: Р1 = Р2 = ... = Рт = 0.

Проверка этой гипотезы осуществляется с помощью F-статистики распределения Фишера.

Если F < Fkp = Ба ; п-т-1, то нет оснований для отклонения гипотезы Н0.

Я2 (п - т -1) 0.95 9-2-1 Р = 1 - Я2 т = 1 - 0.95 2 = 5798

Табличное значение при степенях свободы к1 = 2 и к2 = п-т-1 = 9 - 2 - 1 = 6, Бкр(2;6) = 5.14

Поскольку фактическое значение F > Fkp, то коэффициент детерминации статистически значим и уравнение регрессии статистически надежно.

СЕМЕЙСТВО КОЛЕСНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ ХТ3-150К-03, ХТЗ-150К-09, ХТЗ-150К-12

Наличие заднего навесного устройства и независимого вала отбора мощности позволяет выполнять работы с прицепными и полунавесными безмоторными комбайнами, с машинами для внесения органических и химических удобрений, твердых и жидких, с прицепами на внутрихозяйственных перевозках.

Отличием тракторов семейства комплектуются двухместной панельно-листовой кабиной, шинами 21,3Я24 и одноцилиндровой гидравлической навесной системой.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ХТЗ-150К-03 ХТЗ-150К-09 ХТЗ-150К-12

ДВИГАТЕЛЬ

Модель, изготовитель СМД-63 ОАО «ХЗТД», г.Харьков, Украина ЯМЗ-236Д ОАО "Автодизель", г.Ярославль, РФ КамАЗ-740.02-180 ОАО "КамАЗ- Дизель", г.Набережные Челны, РФ

Мощность номинальная, кВт (л.с.) 128,7 (175) 128,7 (175) 132,4 (180)

Номинальная частота вращения, об/мин 2100 2100 2200

Число цилиндров 6 6 8

Расположение цилиндров У-образное У-образное У-образное

Диаметр цилиндра/ход поршня, мм 130 / 115 130 / 140 120 / 120

Рабочий объем, л 9,15 11,1 10,85

ТРАНСМИССИЯ

Муфта сцепления сухая, двухдисковая сухая, двухдисковая сухая, двухдисковая

Коробка передач механическая, переключаемая на ходу под нагрузкой в пределах каждого диапазона

- количество диапазонов:

- переднего хода 3 3 3

-заднего хода 1 1 1

- число передач:

- переднего хода 12 12 12

- заднего хода 4 4 4

Скорости движения (на шинах 21,3Я24), км/ч

- передний ход:

- 1 диапазон 3,36 - 6,03 3,36 - 6,03 3,53 - 6,32

- 2 диапазон 7,08 - 12,67 7,08 - 12,56 7,41 - 13,28

- 3 диапазон 16,27 - 30,08 16,27 - 30,08 17,05 - 31,51

- задний ход 5,10-9,16 5,10-9,16 5,33-9,57

Тяговое усилие, кН (кгс) 30 - 60 (3000 - 6000)

Карданная передача: жесткая, открытого типа, с игольчатыми подшипниками.

Главная передача: коническая, со спиральным зубом и межколесным дифференциалом.

Межколесный дифференциал: конический с четырьмя сателлитами и автоматической блокировкой.

Конечная передача: одноступенчатый планетарный редуктор.

Ходовая и несущая системы: колесная схема 4К4, ходовое устройство - четыре ведущих колеса одинакового диаметра с шинами низкого давления; 21,3Я24. Рама трактора - шарнирно-сочлененная, состоит из двух полурам, соединенных вертикальным и горизонтальным шарнирами.

Тормоза: колесные (остановочные) - колодочные с пневмоприводом на каждое колесо; стояночный - ленточный с ручным приводом.

Рулевое управление: гидромеханический рулевой механизм и два исполнительных цилиндра, установленные на кронштейнах передней и задней полурам. Максимальный угол перемещения полурам при повороте трактора - ±300.

Кабина: закрытая, панельная, двухместная, с вентиляцией и обогревом, термо- и шумоизоляцией; оборудована подрессоренным сиденьем водителя, регулируемым по весу и росту оператора, с гидравлическим амортизатором и регулируемой спинкой по углу наклона; сиденье пассажира с регулируемой по наклону спинкой, неподрессоренное.

Вал отбора мощности: независимый (двухскоростной) с частотой вращения 540 и 1000 об/мин, заднего расположения.

Навесное устройство: гидравлическое, универсальное, раздельно-агрегатное; грузоподъемностью 3000 кгс.

Прицепное устройство: маятниковое прицепное приспособление или прицепная скоба.

Тягово-сцепное устройство: гидрофицированное с двухсторонним амортизатором и вращающимся крюком.

РАЗМЕРЫ И МАССА:

ХТЗ-150К-03 ХТЗ-150К-09 ХТЗ-150К-12