АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ НА ОПТИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАКТОРА «БЕЛАРУСЬ»
DOI 10.12737/2073-0462-2025-113-124 УДК 621.3
Ключевые слова:
энергоемкость, агрегат, оптимизация, анализ, затраты, сезонная, эффективность.Аннотация
В исследовании представлен комплексный анализ зависимости оптимальных параметров тракторов серии «Беларусь» от энергоемкости выполняемых сельскохозяйственных операций. Научная новизна работы заключается в применении системного энергетического подхода к оптимизации параметров машинно-тракторных агрегатов через призму совокупных энергетических затрат, включающих не только прямые эксплуатационные расходы, но и энергетическую оценку потенциальных потерь урожая. Исследование базируется на серии вычислительных экспериментов с использованием верифицированной математической модели, учитывающей взаимосвязь между основными параметрами трактора (масса, мощность двигателя), характеристиками агрегата (ширина захвата, рабочая скорость) и энергоемкостью различных технологических операций. Экспериментальная часть охватывает широкий спектр сельскохозяйственных работ: от ранневесенних операций с минимальной энергоемкостью (боронование, закрытие влаги) до энергозатратных операций основной обработки почвы (глубокое рыхление, вспашка). Установлены четкие количественные зависимости между удельным сопротивлением почвы и оптимальными параметрами трактора. В частности, выявлено, что увеличение удельного сопротивления на каждый кН/м требует пропорционального увеличения массы трактора на 5,1 кН и мощности двигателя на 19 л.с. Впервые установлена существенная дифференциация в характере влияния энергоемкости операций на оптимальные параметры тракторов в зависимости от сезона проведения работ. На основе полученных результатов предложена научно обоснованная сегментация тракторного парка на три специализированные группы: легкие тракторы (25-35 кН, 80-150 л.с. - МТЗ серии 800, 900) для ранневесенних работ (боронование, культивация), средние (100-120 кН, 250-350 л.с. - МТЗ серии 3000) для прямых посевных работ и дискования почвы, и тяжелые (130-150 кН, 400-500 л.с. - МТЗ серии 4000) для основной обработки почвы (вспашка, глубокое рыхление почвы). Данная сегментация обеспечивает оптимальное использование энергетического потенциала техники при минимизации суммарных энергозатрат, а значит и потерь урожая в различных производственных условиях.
Литература
1. Концептуальные направления развития беспилотных мобильных энергетических средств сельскохозяйственного назначения / И. А. Старостин, А. В. Ещин, Т. З. Годжаев и др. // Тракторы и сельхозмашины. 2024. Т. 91, № 1. С. 23-38. doi: 10.17816/0321-4443-567812.
2. Кадухин А.И. Повышение эффективности эксплуатации машинно-тракторных агрегатов за счет выбора рационального режима движения (на примере пахотных агрегатов): дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Саратов, 2016. - Режим доступа: https://www.vavilovsar.ru/files/pages/28625/14771159870.pdf
3. Лахович А. Е., Кецко В.Н. Эффективность комплектования мобильных машинно-тракторных агрегатов на базе тракторов "Беларус" // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. 2018. № 1(17). С. 213-218.
4. Load characteristics analysis of tractor drivetrain under field plowing operation considering tire-soil interaction / Х. Shao, Z. Yang, S. Mowafy, et al. // Soil Tillage Res. 2023, 227, 105620.
5. Сравнительная энерго-экологическая оценка почвообрабатывающих агрегатов / Н. И. Джабборов, Р. А. Косульников, А. В. Добринов и др. // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2024. – № 1(73). С. 251-263. doi:10.32786/2071-9485-2024-01-29.
6. Research progress of no/minimum tillage corn seeding technology and machine in northeast black land of China / Q. Wang, X. Cao, C. Wang, et al. // Trans. Chin. Soc. Agric. Mach. 2021, 52, 1–15.
7. Жданович Ч. И., Калинин Н. В. Обоснование параметров физической модели электромеханической трансмиссии трактора // Актуальные вопросы машиноведения. 2023. Т. 12. С. 121-126.
8. Обоснование параметров элементов подрессоривания лесохозяйственного трактора на основе анализа его динамических качеств / С. Ш. Саая, С. Н. Орловский, С. Н. Долматов и др. // Системы. Методы. Технологии. 2024. № 2(62). С. 34-39. doi: 10.18324/2077-5415-2024-2-34-39.
9. Хафизов К. А., Адигамов Н. Р., Хафизов Р. Н. Оптимизация основных параметров колесного трактора, работающего в составе посевного // Техника и оборудование для села. 2017. № 4. С. 30-33.
10. Хафизов, К. А. Методика расчета МТА по критерию "совокупные энергозатраты" // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 3. С. 46-51.
11. Хафизов, К. А. Оптимизация параметров и режимов работы МТА на основе энергетического анализа // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 7. С. 32-34.
12. Писарева, О. М., Белоусова М. Н., Стефановский Д. В. Современные тенденции цифровой трансформации российских предприятий АПК полного цикла производства // Российский журнал менеджмента. 2024. Т. 22, № 3. С. 541-572. doi: 10.21638/spbu18.2024.308.
13. Ways to increase the efficiency of using agricultural machinery in performing technological operations / D. T. Khaliullin, A. V. Belinsky, I. Kh. Gayfullin [et al.] // Vol. 1212, 2023. P. 12055. doi: 10.1088/1755-1315/1212/1/012055.
14. Energy Justification of the Number of Tractors for Agricultural Operations / K. A. Khafizov, R. N. Khafizov, A. A. Nurmiev, et al. //BIO Web of Conferences. EDP Sciences, 2021. Т. 37. С. 00136. doi: 10.1051/bioconf/20213700136.
1. Starostin IA, Eshchin AV, Godzhaev TZ. [Conceptual directions for the development of unmanned mobile energy vehicles for agricultural purposes]. Traktory i selkhozmashiny. 2024; Vol.91. 1. 23-38 p. doi: 10.17816/0321-4443-567812.
2. Kadukhin AI. Povyshenie effektivnosti ekspluatatsii mashinno-traktornykh agregatov za schet vybora ratsionalnogo rezhima dvizheniya (na primere pakhotnykh agregatov): dis. na soiskanie uchenoy stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk. [Increasing the efficiency of operation of machine and tractor units by choosing a rational driving mode (using arable units as an example): dissertation for a degree of Ph.D. of Technical sciences]. Saratov. 2016; Available from: https://www.vavilovsar.ru/files/pages/28625/14771159870.pdf
3. Lakhovich AE, Ketsko VN. [Efficiency of completing mobile machine-tractor units based on "Belarus" tractors]. Konstruirovanie, ispolzovanie i nadezhnost mashin selskokhozyaystvennogo naznacheniya. 2018; 1(17). 213-218 p.
4. Shao Kh, Yang Z, Mowafy S. Load characteristics analysis of tractor drivetrain under field plowing operation considering tire-soil interaction. Soil Tillage Res. 2023; 227. 105620.
5. Dzhabborov NI, Kosulnikov RA, Dobrinov AV. [Comparative energy and environmental assessment of tillage units]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professionalnoe obrazovanie. 2024; 1(73). 251-263 p. doi:10.32786/2071-9485-2024-01-29.
6. Wang Q, Cao X, Wang C. Research progress of no/minimum tillage corn seeding technology and machine in northeast black land of China. Trans. Chin. Soc. Agric. Mach. 2021; 52. 1-15 p.
7. Zhdanovich ChI, Kalinin NV. [Justification of the parameters of the physical model of the electromechanical transmission of tractor]. Aktualnye voprosy mashinovedeniya. 2023; Vol.12. 121-126 p.
8. Saaya SSh, Orlovskiy SN, Dolmatov SN. [Justification of the parameters of the suspension elements of the forestry tractor based on the analysis of its dynamic qualities]. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2024; 2(62). 34-39 p. doi: 10.18324/2077-5415-2024-2-34-39.
9. Khafizov KA, Adigamov NR, Khafizov RN. [Optimization of the main parameters of a wheeled tractor operating as part of a sowing]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2017; 4. 30-33 p.
10. Khafizov KA. [Methodology for calculating the MTA based on the criterion "total energy consumption"]. Traktory i selskokhozyaystvennye mashiny. 2006; 3. 46-51 p.
11. Khafizov KA. [Optimization of parameters and operating modes of MTA based on energy analysis]. Traktory i selskokhozyaystvennye mashiny. 2006; 7. 32-34 p.
12. Pisareva OM, Belousova MN, Stefanovskiy DV. [Modern trends in the digital transformation of Russian agro-industrial complex enterprises with a full production cycle]. Rossiyskiy zhurnal menedzhmenta. 2024; Vol.22. 3. 541-572 p. doi: 10.21638/spbu18.2024.308.
13. Khaliullin DT, Belinskiy AV, Gayfullin IKh. Ways to increase the efficiency of using agricultural machinery in performing technological operations. Vol.1212. 2023; 12055 p. doi: 10.1088/1755-1315/1212/1/012055.
14. Khafizov KA, Khafizov RN, Nurmiev AA. Energy justification of the number of tractors for agricultural operations. BIO Web of Conferences. EDP Sciences. 2021; Vol.37. 00136 p. doi: 10.1051/bioconf/20213700136.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 ВЕСТНИК Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
