Какая техника способна эффективно и действенно уплотнять силосную массу? Для ответа на этот вопрос специалисты школы сельскохозяйственных машин в г.Трисдорф провели большое количество различных практических испытаний.
Изменение структуры, а также резко возросший спрос на биогаз приводят к тому, что в течение небольших промежутков времени становится необходимым увеличение количества загружаемой силосной массы. Мощные измельчители требуют высокой степени уплотнения силосной массы в силосохранилище. Уплотняющие машины наряду с возможностью классического уплотнения должны обладать очень высокой тяговой мощностью или мощностью распределения силосной массы. Высота силосной массы до 8 метров и более уже не редкость.
Чтобы соответствовать таким новым требованиям, наряду с классическими валковыми транспортными средствами, такими как погрузчики и колёсные тракторы обычной компоновки, используются и специфические транспортные средства, такие как спецсредства Pisten Bully (выравниватель горнолыжных трасс) или гусеничные транспортные средства.
В процессе первого испытания, проведенного в 2009 году специалистами школы сельскохозяйственных машин, было установлено, что гусеничные транспортные средства вполне могут обеспечивать требуемые нормативные показатели плотности.
А в процессе практического испытания, проведенного осенью 2010 года специалистами школы сельскохозяйственных машин, были определены не только плотность, но и расход дизельного топлива на тонну уплотненного силоса. На тот период обсуждались и выбирались в основном два различных пути уплотнения силосной массы:
- использование специальных распределительных и тянущих устройств и дополнительных транспортных средств для уплотнения (например, Pisten Bully для распределения, тракторы для уплотнения);
- использование транспортного средства, которое может распределять и уплотнять с достаточным эксплуатационным весом.
В рамках испытания, проведенного в г.Трисдорф, были выбраны уплотняющие машины, которые могли как перемещать, так и уплотнять массу.
Испытанию была посвящена дипломная работа господина Кристофа Фёлькля (Christoph Völkl) и он проводился при сотрудничестве с подрядным предприятием Аппольд (Appold), фирмой Агрикомп (Agrikomp) и высшей школой Вайенштефан — Трисдорф (Weihenstephan — Triesdorf).
Подготовка к проведению испытания
В октябре 2010 года в течение трех дней с помощью четырех различных валковых транспортных средств было уплотнено почти 3 000 тонны кукурузы. Такое огромное количество дало возможность получения показателей, близких к практическим.
Транспортные средства разгружались перед силосохранилищем. Задачей валковых транспортных средств было распределение массы по всей длине силосохранилища (около 40 метров) и ее уплотнение. Измельчение осуществлялось с помощью восьмирядного измельчителя мощностью 560 л. с. Средняя производительность (учитывалось время переналадки) составила почти 100 тонн свежей массы в час. Вес транспортных средств, сверялся через определенные промежутки времени на автомобильных весах с показателями индикатора на измельчителе. Все использованные транспортные средства могли перерабатывать поступающее количество силоса. Сухая масса определялась на измельчителе. В нижеследующей таблице приведены наиболее важные параметры валковых транспортных средств.
Таблица 1: технические характеристики валковых транспортных средств.
| Транспортная единица | Гусеничное средство Challenger | CLAAS XERION | Погрузчик Liebherr | Fendt Vario |
|---|---|---|---|---|
| Название модели | МТ 765 С | 3800 Trac VC | 544 2Plus 2 | 927 |
| Коробка передач | Коробка передач, переключаемая под нагрузкой | Бесступенчатая | Гидростатическая | Бесступенчатая |
| Номинальная мощность в л.с. | 320 | 344 | 165 | 240 |
| Шины | Транспортер — ширина 635 мм | 800/70 R 38 | 23, 5 R 25 | Сзади 650/85 R 38 Впереди 600/65 R 34 |
| Эксплуатационный вес в тоннах (полная заправка, без водителя) | 19, 72 | 19, 96 | 16, 10 | 17, 26 |
| Отвал в передней части | Фирма Ноймайер (Neumaier), откидной с обеих сторон 4 м | Фирма Ноларас (Holaras), откидной с обеих сторон 5 м | Фирма Штер (Stehr), телескопический до 5 м | |
| Вес задней части | 2,5 т | 2,2 т | Компактор (сегменты валков по 3 м) | |
| Особенности | Движение с уплотнением в режиме «крабовый ход». Использование в режиме толкания, поворот шин | Ковш 4 м3 |
Были проведены следующие измерения:
- определение плотности в силосохранилище в кг на т свежей массы;
- регистрация тяговой мощности или мощности распределения;
- установление расхода горючего на 1 тонну свежей массы.
Измерительная техника
С помощью станка для колонкового бурения (диаметр буровой колонки 130 мм) на определенных участках силосохранилища исключительно на поверхности силоса были выполнены отверстия. Проведения измерений на поверхности среза не проводились, исходя из того, что при достаточной плотности на поверхности в более глубоких слоях можно получить еще более оптимальные значения. Глубина сверления составила около 40 см. Вес образца определялся по соотношению с объемом буровой колонки, затем высчитывалась плотность. Дополнительно осуществлялось определение сухой массы с целью соотнесения плотности с сухой массой. В определенных точках в каждом случае было сделано 7 отверстий во всех четырех силосохранилищах. Были проверены и пограничные области.
Мощность уплотнения
Транспортные средства в среднем могли распределять и уплотнять почти 700 т силосной массы. Содержание сухой массы незначительно варьируется в диапазоне между 29,4 % и 31,5 %. Фирмы-участники предоставили своих водителей и попытались использовать технические возможности транспортных средств в отношении снижения оборотов двигателя, давления воздуха в шинах, режима «собачий ход» и балластировки. В таблице 2 приведены показатели по выполненным отверстиям.
Таблица 2. Показатели по выполненным отверстиям на поверхности силосной массы для кукурузы урожая 2010 года
| Транспортная единица | Гусеничное средство Challenger | CLAAS XERION | Погрузчик Liebherr | Fendt Vario 927 |
|---|---|---|---|---|
| Сухое вещество | 30,8 % | 31,5 % | 29,4 % | 29,9 % |
| Кг свежей массы/м3 | 803 | 812 | 855 | 816 |
| Кг сухой массы/м3 | 247 | 256 | 251 | 244 |
| Нормативные показатели (согласно LfL *) | 240 | |||
| Стандартное отклонение | 12 | 18 | 17 | 17 |
*Источник: Баварское земельное ведомство по вопросам сельского хозяйства (LfL), сводное издание, гигиена силосохранилищ Баварии, 2009 г., стр. 79.
Измерения плотности дали однородные показатели, которые для всех транспортных средств были выше нормативных показателей Баварскогоземельного ведомства по вопросам сельского хозяйства, которые составляют 240 кг сухой массы/м3 для стабильного кукурузного силоса при существующем содержании сухой массы. Таким образом, все транспортные средства без проблем отвечают требованиям в отношении мощности уплотнения. При этом следует отметить, что измерения проводились на поверхности силоса, что предполагает получение существенно более высоких значений на глубине. При вычислении стандартных отклонений на всех валковых транспортных средствах были получены низкие значения. Самый низкий диапазон колебаний был определен на гусеничном тракторе, что в свою очередь означает самое однородное уплотнение.
Тяговая мощность
В общем случае, следует различать мощность уплотнения и тяговую мощность. Использованные транспортные средства были выбраны с целевой установкой соответствия требованиям высокой степени уплотнения при его осуществлении с максимально возможной высокой мощностью уплотнения и тяговой мощностью.
Точное количественное измерение тяговой мощности не могло быть проведено вследствие того, что измельчитель, работающий в практических условиях, на изменяющихся участках поля с небольшой площадью не мог показать предел тяговой мощности.
В рамках субъективной оценки можно сделать следующие выводы:
- гусеничный трактор Challenger поразил тяговой мощностью и способностью преодоления подъёмов. За полтора рейса было распределено 35 м3 кукурузы (объем для одного транспортного средства);
- CLAAS XERION достиг мощности гусеничного трактора. Из всех валковых транспортных средств с зубчатой передачей у XERION максимальная тяговая мощность.
- Погрузчику Liebherr на 35 м3 кукурузы потребовалось два-три подхода для распределения кукурузы. При увеличении высоты этажа силосного сооружения проблемы с тягой возрастали.
- Fendt Vario 927 при небольшой высоте этажа силосного сооружения был идентичен машине XERION. При увеличении высоты этажа Fendt не мог достичь значений тяговой мощности машины XERION и гусеничного трактора, но существенно превосходил погрузчик по этим параметрам.
Тяговая мощность не зависит исключительно от типа транспортного средства. Решающую роль играют балластировка задней части или эластичный отвал. Равномерное распределение нагрузки было достигнуто на XERION. Учитывая опыт предыдущего года, вес балласта задней части гусеничного трактора Challenger был уменьшен до 2,5 тонны. На машине Fendt 927 речь шла о первом пробном использовании тягового и распределительного оборудования, и поэтому балластировка для практического использования была пока не идеальной. К тому же опытная модель отвала в передней части не поднималась достаточно высоко, что влекло за собой захват материала.
Расход горючего на 1 тонну силоса
Значения, полученные при уплотнении, для всех валковых транспортных средств были выше нормативных показателей. Различия существовали для тяговой мощности. Однако все транспортные средства без проблем могли обрабатывать поступающее количество массы от измельчителя 560 л.с.
Вопрос эффективности процесса имеет решающее значение. В качестве важного критерия выступает расход горючего на 1 тонну кукурузы. Ввиду того, что сухая масса обладает приблизительно одинаковой высотой, от пересчета на 1 тонну сухой массы отказались. Транспортные средства полностью заправлялись горючим в начале и в конце испытания. В процессе переналадки измельчителя и во время соответствующего простоя двигатели отключались. Время простоя засекалось и корректировалось.
Таблица 3. Расход горючего в литрах в час или на тонну кукурузы
| Транспортная единица | Гусеничное средство Challenger | CLAAS XERION | Погрузчик Liebherr | Fendt Vario 927 |
|---|---|---|---|---|
| Расход горючего в л/час | 18,9 | 21,0 | 23,4 | 25,4 |
| Расход горючего в л/тонну | 0,20 | 0,18 | 0,23 | 0,29 |
| Количество собранной массы в процессе испытания в тоннах свежей массы | 615 | 819 | 376 | 380 |
| Время уплотнения нетто в часах | 6,5 | 6,9 | 3,7 | 4,4 |
Самый низкий расход горючего — у гусеничного трактора Challenger и машины CLAAS XERION. Высокая тяговая мощность, соответствующие запасы тяговой силы (мощности) и хорошее тяговое усилие в сочетании с высоким эксплуатационным весом являются основой низкого расхода. Обе машины были отлично отрегулированы по отвалу и балластировке. Водители в полном объеме использовали их технический потенциал. Погрузчик, как и следовало ожидать, работал хуже. Здесь проявляется более низкий КПД гидростатического привода, хотя использованный Liebherr 2Plus2 имеет два двигателя жидкого топлива разной мощности. Показатель Fendt 927 при оптимизации балластировки, улучшении характеристик отвала и наличии большего практического опыта водителя мог бы показать лучшие результаты.
Выводы
Показатели процесса уплотнения при практическом применении машин являются убедительными. При использовании приведенных значений тяговой мощности и мощности уплотнения получаемый от измельчителя мощностью 560 л.с. материал можно обрабатывать без проблем. Было установлено, что машины с эксплуатационным весом свыше 16 тонн, с соответствующими мощностью и тягой в состоянии максимально эффективно распределять и уплотнять силос. Отдельная машина в силосохранилище — с профессиональным, регулируемым отвалом и подобранным балластом задней части — является достаточной для одного измельчителя.
Необходимо максимально равномерное распределение нагрузки. Отвалы должны иметь достаточную ширину и соответствующие возможности регулировки.
Однако последнее решающее слово по-прежнему остается за водителем, ибо его мастерство и умение использовать педаль акселератора оказывают решающее воздействие на эффективность уплотнения.
Испытания убедительно показали, что уплотняющие машины, которые первоначально были разработаны для тяжелых условий эксплуатации при обработке почвы, могут отлично выполнять работы по уплотнению и распределению силоса. Машины, как правило, предоставляются подрядными предприятиями. Использование в силосохранилище позволяет увеличить загрузку машин работой. С точки зрения подрядчика низкий расход дизельного топлива на тонну свежей массы в сочетании с привлекательными расчетными ставками говорит в пользу использования подобных машин. Дополнительным преимуществом является использование только одной машины: все перемещения в силосохранилище как на ладони.