Автомаш предлагает со склада в Москве 
электронагревательное оборудование, минитехнику для ремонта и строительства, тракторы, технику и запчасти МЗКТ, МоАЗ, погрузчики, экскаваторы


Электронная версия журнала от Компании Автомаш

Динамика параметров рулонных и тюковых прессов

       Журнал "Тракторы и сельскохозяйственные машины", 2005 год, № 5
      УДК 631.353.3
      Д-р техн. наук Э. В. ЖАЛНИН, инж. Р. М. АПАЖЕВ (ВИМ)

Мировая практика создания рулонных и тюковых прессов насчитывает чрезвычайно большое разнообразие их конструкций по принципам действия и параметрам. Ретроспективный анализ развития прессов позволяет выявить основные тенденции в их совершенствовании и оценить прогностические варианты дальнейшей модернизации. В связи с этим для укрупненного анализа изменения основных параметров прессов принята информация по двум периодам их развития — до 1983 г. и с 1994 по 2004 гг.

В книге [1] приведена техническая характеристика 40 различных моделей рулонных прессов зарубежного производства до 1983 г. Из представленных характеристик прессов 23 — производства США и 11 — Германии. Эти данные позволяют судить о достаточно широком диапазоне конструкций прессов по производительности, массе и размерам прессовальной камеры. Отечественных прессов на тот период было мало, и разнообразием они не отличались. Воспользовавшись этими данными, мы сгруппировали все прессы в четыре группы по диаметру прессовальной камеры, ее ширине (длине рулона) и массе рулона. При этом не удалось выявить четкой градации их основных параметров с определенным интервалом (слишком большой разброс параметров). Поэтому каждую группу формировали исходя из принципа однородности выборки так, чтобы коэффициент вариации основного признака отклонялся от среднего значения не более чем на 10 % (табл. 1).

В четвертую группу вошел только один пресс — это самый большеобъемный пресс фирмы Vermeer (США) мод. 706С с массой рулона в рабочем режиме 930 кг, а при форсированном — до 1300 кг.

Анализ табл. 1 показывает, что самую массовую группу представляли прессы с диаметром рулона 1,6—1,7 м, шириной 1,4—1,5 м и массой около 530 кг. Зная массу рулона и его объем, мы рассчитали среднюю плотность рулона в каждой группе прессов. Оказалось, что чем больше размеры рулона, тем меньше его средняя плотность, так как чем больше масса материала, тем труднее обеспечить его высокую плотность (в связи с демпфирующими свойствами растительных волокнистых материалов). Плотность рулона в прессах группы I — 202,4 кг/м3, II - 172, III - 160 и IV - 156 кг/м3. На рисунке показана зависимость массы рулона от его плотности (в соответствии с табл. 1).

За период после 1984 г. до настоящего времени модельный ряд рулонных прессов значительно расширился. По различным информационным источникам, в том числе и [2], удалось собрать данные по 165 прессам 25 фирм из 9 стран (в том числе 18 прессов 10 отечественных предприятий). Полученные сведения также обработаны по группам прессов (классам) и сведены в табл. 2. Выяснилось, что за последние 20 лет диапазон характеристик рулонных прессов существенно изменился как в количественном, так и в качественном отношении. Изменилась градация групп по диаметру рулона. Появилась довольно значительная группа малогабаритных прессов с диаметром рулона до 1,2м (диапазон 0,9— 1,2 м). Практически нет в массовом производстве рулонных прессов с диаметром рулона больше 1,9м. Наиболее распространены прессы с диаметром рулона до 1,2 м — 23 %, до 1,25 м — 27 %, 1,5 м — 38 %, Доля остальных - 12 %,

Появились новые тенденции, которые раньше не проявлялись в массовом порядке. Первая — примерная стабильность плотности материала в рулоне независимо от группы пресса — на уровне 200—215 кг/м3. Только малогабаритные прессы создают плотность менее 200 кг/м3 и вторая группа — до 250 кг/м3. И то это не очень достоверные данные, так как отсутствует полная информация об этих прессах и состоянии исходного материала. Заметно, что в прессах с большой прессовальной камерой пропорционально изменены ее параметры и рабочий процесс организован более экономично, чем в прежних прессах. Видимо, плотность материала в рулоне порядка 200—220 кг/м3 оптимальна. На лучшую организацию процесса в новых крупногабаритных прессах указывает также и снижение удельной мощности на 1 кг массы рулона — с 0,172 в группе I до 0,071 кВт в группе IV. Вторая тенденция — нет существенной разницы в массе прессов по их группам — все на уровне 2000—2340 кг. Раньше разница в массе прессов в крайних группах доходила до 70 %. Это указывает на высокий уровень конструирования современных прессов и экономное использование единицы массы металлоконструкций.

Ширина захвата подборщиков находится в пределах 1,4—2,1 м и мало чем отличается от прежнего диапазона.

Можно предположить, что у современных прессов технологический процесс достаточно отработан, размеры прессовальной камеры не будут значительно изменяться, плотность рулона сохранится на уровне 200—250 кг/м3. Наиболее типичная масса рулона — до 1000 кг. Дальнейшее развитие прессов видится в совершенствовании прессующих рабочих органов, повышении эксплуатационной надежности, снижении энергоемкости процесса, внедрении автоматических средств контроля режимов работы, повышении сохранности материала в рулонах [3].

Развитие параметров тюковых прессов во времени прослежено аналогичным образом на основе имеющейся информации [1, 2]. Это позволило получить статистически надежные оценки их параметров за достаточно большой промежуток времени.

В работе [1] приведена техническая характеристика тюковых прессов того периода. Общая выборка состояла из 41 модели. Из нее наиболее представительными по объему тюка выявлены только две группы прессов: I — 23 модели, II — 8 (табл. 3). Остальные модели невозможно было объединить в какие-либо представительные группы. Две модели тюковых прессов (один из них самоходный) обеспечивал тюк объемом 0,31 м3 , две модели — 0,23 м3 , по одной модели соответственно 0,14; 0,16; 0,17; 0,18 и 0,19 м3. Таким образом, общий диапазон объемов тюка находился в пределах 0,14—0,31 м3, но самыми распространенными были прессы с объемом тюка 0,2—0,26 м3. Фирма New Holland (США) выпускала две модели самоходных тюковых прессов — 1283 с объемом тюка 0,25 м3 и 1290 с объемом тюка 0,31 м3. Все прессы других фирма прицеплялись к трактору.

Таблица 1

          Параметры рулонных прессов выпуска до 1983 г. 
                (усреднённые по каждой группе)

    Параметры                   I      II     III     IV

Диаметр рулона, м (± 10 %)    1,43    1,66    1,82    2,1
Длина (ширина) рулона, м      1,28    1,43    1,59   1,83
Масса рулона, кг               415     540     660    930
Объём рулона, м3              2,05     3,1     4,1    6,3
Масса пресса, кг              1470    1750    1780   2465
Плотность рулона, кг/м3      202,4     172     160    156

Таблица 2

              Параметры современных рулонных прессов 
               (усреднённые данные по каждой группе)

    Параметры                   I      II     III     IV      V

Диаметр рулона, м              1,2    1,25    1,53    1,8    1,9
Длина (ширина) рулона, м       1,2    1,25    1,22    1,5    1,36
Объём рулона, м3               1,36   1,53    2,15    3,82   3,85
Масса рулона, кг               215    380     433     760    830
Масса пресса, кг               2020   2340    2200    2030   2320
Мощность двигателя 
    энергосредства, кВт        37     44      45      54     59
Плотность рулона, кг/м3        160    250     200     200     215
Удельная мощность на 1 кг
    массы рулона, кВт/кг       0,172  0,115   0,105   0,071   0,071

Таблица 3

           Параметры тюковых прессов выпуска до 1983 г.
                (усреднённые данные по группам)

    Параметры                           I          II

Максимальный объём тюка, м3           0,21       0,25
Масса тюка, кг                        35,3         46
Плотность тюка, кг/м3                  170        186
Сечение прессовальной камеры, м  0,34x0,44   0,4x0,47
Масса пресса, кг                      1382       1785
Число ходов поршня, мин-1               86         84
Ширина захвата подборщиков тюковых прессов находилась в диапазоне 1,4—2,2м. Причем какой-либо явной тенденции с изменением объема тюка не выявлено. На прессах New Holland 500 с большим объемом тюка (0,31 м3) устанавливался подборщик с шириной захвата 1,75 м, на самоходной модели 1290 этой же фирмы — 1,78 м, а на прессе К-453 фирмы Fortschritt (ГДР) — 2,2 м при объеме тюка 0,2 м3. У самого малогабаритного пресс-подборщика Markant 40 фирмы Class (ФРГ) с объемом тюка 0,14 м3 подборщик имел захват 1,5м. а у американской модели Ш 422 с объемом тюка 0,2 м3 — всего 1,44 м. Таким образом, паспортная производительность тюковых прессов достигалась только варьированием скорости движения энергосредства при определенной урожайности прессуемого материала. Параметры тюка также не влияют на число ходов прессующего поршня в минуту (по крайней мере, какой-либо корреляции между этими факторами не обнаружено). К примеру, пресс фирмы Welger (ФРГ) АР-45 имел число ходов поршня в минуту 110 и объем тюка 0,21 м3, итальянский Gallignani 8000 с объемом тюка 0,26 м3 —70, а тот же американский пресс для крупногабаритного тюка (0,31 м3) IН 500 —только 93.

Из этого можно сделать вывод, что ширину захвата подборщиков и число ходов в минуту все фирмы-производители выбирали из конструкционных и производственных соображений и не увязывали их с пропускной способностью машин. То же самое можно сказать в отношении увязочного материала. На некоторых прессах тюк обвязывался только шпагатом, на других — шпагатом или проволокой, хотя шпагат был более распространен.

Длина тюка варьировалась в пределах: минимальная — 0,3—0,41 м, максимальная — 1—1,34 м. Параметры сечения прессовальной камеры находились в пределах от 0,3 м (ширина) до 0,58 (высота), но в среднем они колебались в довольно узком диапазоне (среднее сечение 0,38 х 0,47 м), причем высота тюка всегда была больше его ширины. Так как размер сечения влияет на объем тюка, то безусловно у больших прессов был и больший размер сечения прессовальной камеры. Однако эта кор-реляционная связь была не сильной. Больший объем тюка чаще всего достигался большей его длиной.

Общая выборка современных тюковых прессов составлена нами из 80 моделей отечественного и зарубежного производства. За 20 с лишним последних лет типаж тюковых прессов чрезвычайно расширился и появились новые тенденции в развитии их конструкции. Почти совершенно исчез класс с объемом тюка менее 0,2 м3, а появились прессы с объемом тюка более 5 м3.

В табл. 4 представлены группы тюковых прессов (классы), объединенные по критерию минимума дисперсии (коэффициента вариации) основного классифицирующего признака — объема тюка. По этому признаку число классов увеличилось с 2 до 9 (в физическом исчислении — с 0,21 до 5,24 м3. Масса тюка соломы по классам прессов изменяется в довольно широких пределах 30—687 кг. Это довольно характерная особенность развития современных тюковых прессов. Раньше предпочтение отдавалось малогабаритным тюкам (в целях удобства их транспортировки с применением ручного труда), поэтому их масса не превышала 50 кг. Теперь класс тюковых прессов с массой тюка менее 50 кг весьма незначителен. Приоритет получили средние и больше-габаритные прессы с механизированной погрузкой тюков массой свыше 200 кг. Корреляция между массой тюка и его плотностью незначительная (хотя некоторая тенденция снижения плотности тюка при увеличении массы наблюдается).

Таблица 4

              Параметры современных тюковых прессов
             (усредненные данные по каждой группе)


    Параметры                    I         II     III      IV      V


Объём тюка, м3                   0,21     0,85     1,35    1,68    2,08
Сечение прессовальной 
  камеры, м                 0,41х0,61         0,87x0,67        1,2x0,68 
                                      0,8x0,48        0,83X0,82
Коэффициент вариации 
объёма тюка в группе 
прессов, %                       11,8     15,3      6,9     5,3     3,1
Масса тюка, кг:
  сена                            —        204    286,2   351,3   410,4
  соломы                        29,25    182,5    243,3     242     373
Масса машины, кг                 1676     3800     5497    5647    6712 
Мощность двигателя энерго-
  средства, кВт                  29,7     74,3       81      84    83,3
Плотность, кг/м3:
  сена                            —        255    218,7   214,7     234
  соломы                        128,3      190    177,7   144,3   182,2
Удельная мощность на 1 кг массы
  тюка сена, кВт/кг               —       0,36     0,28    0,24    0,20
Удельная мощность на 1 кг массы
  соломы, кВт/кг                 1,02     0,41     0,33    0,35    0,22
Объем выборки                       7        4       12      18       8


      Параметры                       VI      VII      VIII         IX


Объём тюка, м3                       2,61     3,58      4,24       5,24
Сечение прессовальной 
  камеры, м                     1,25x1,15          1,19x1,79
                                         1,17x0,83            1,24x1,26
Коэффициент вариации 
объёма тюка в группе 
прессов, %                            6,4     10,3       2,8        4,7
Масса тюка, кг:
  сена                              488,9    759,3     866,7        550
  соломы                            368,3      440     686,7        400
Масса машины, кг                     7760     8005     10122     8083,3
Мощность двигателя энерго-
  средства, кВт                      97,8     81,3     108,6       85,3
Плотность, кг/м3:
  сена                              195,7      227     206,4        100
  соломы                            147,8      180       176         73
Удельная мощность на 1 кг массы
  тюка сена, кВт/кг                  0,20     0,11      0,13       0,16
Удельная мощность на 1 кг массы
  соломы, кВт/кг                     0,27     0,18      0,16       0,21
Объем выборки                          17        4         7          3


Таблица 5

     Сравнительные показателя современных рулонных и тюковых
   пресс-подборщиков с одинаковым объёмом спрессованного материала


                                        Прессы среднего класса с
                                        объемом спресованного
  Показатели усредненные                 материала около 1,6 м3
  данные по каждой группе              ------------------------
                                          рулонный       тюковый

Масса упаковки, кг:
    сена                                        400       350
    соломы                                                240
Плотность упаковки, кг/м3:
    сена                                        250       215
    соломы                                                145
Масса пресса, кг                               2200      5650

Удельная масса пресса на единицу массы    
одной упаковки сена, кг/кг                      5,5      26,3

Мощность двигателя, кВт (л. с.)           45 (61,2)     84 (114,2)

Удельная мощность на 1 кг массы 
упаковки, кВт/кг:

    сена                                      0,113       0,4
    соломы                                                0,6

Удельная мощность на 1 т массы пресса, кВт/т   20,5     14,86
В отличие от современных рулонных прессов, у которых в зависимости от класса масса самих прессов отличается незначительно (в пределах ±10 %), у тюковых прессов с увеличением класса их масса увеличивается весьма интенсивно (примерно с 1,7 т при объеме тюка 0,21 м3 до 8—10 т при объеме свыше 4,24 м3). Однако удельная масса пресса на единицу объема тюка при этом снижается. При увеличении объема тюка в 20 раз (с 0,21 до 4,24 м3) масса тюкового пресса выросла в 6 раз, а удельная масса пресса на единицу объема тюка — в 3,3 раза (с 7,98 до 2,41 т/м3).

За многолетнюю историю развития рулонных и тюковых прессов выявились положительные и негативные аспекты их конструкции и особенности эксплуатации. В совокупности это привело к тому, что они, конкурируя между собой, тем не менее параллельно существуют уже много лет и каждый тип пресса занимает свой сегмент рынка.

В табл. 5 представлена сравнительная характеристика рулонных и тюковых прессов среднего класса с объемом спрессованного материала около 1,6м3. При таком объеме масса тюкового пресса и требуемая мощность установленного на тракторе двигателя примерно в 2,6 и 1,86 раза больше, чем рулонного, но удельная мощность на 1 т массы пресса в 1,38 раза меньше, а на 1 кг массы спрессованного материала — почти в 4 раза больше. К тому же тюковые прессы более сложны по конструкции и дороги.

По сравнению с технологией прессования соломы и сена в прямоугольные тюки рулонная технология обеспечивает повышение производительности в 1,5—2 раза. По данным зарубежных фирм, традиционный рулонный пресс-подборщик способен заменить три пресс-подборщика для формирования прямоугольных тюков, а крупногабаритный — пять.

Рулонные пресс-подборщики отличаются высокой универсальностью: с их помощью можно заготавливать сено, сенаж, солому, лен, коноплю. Создание устройств для герметичной упаковки рулонов в синтетическую пленку открыло широкие возможности заготовки в рулонах силосной массы для длительного хранения. Анализ свидетельствует о их явном преимуществе. Однако этих преимуществ оказалось недостаточно для вытеснения с рынка тюковых прессов. Более того, анализ табл. 2 и 4 показывает, что номенклатура тюковых прессов по классам почти вдвое больше, чем рулонных. Причина в том, что эксплуатационные преимущества тюковых прессов весьма значительны. Транспортировка тюков прямоугольной формы намного проще. Более рационально используется грузоподъемность транспортных средств. В единице объема кузова можно перевезти тюков в 1,25—1,3 раза больше, чем рулонов. Кроме того, тюки намного проще и компактней складируются в местах хранения, из них можно строить временные ограждения для скота и т. п. Эти преимущества обеспечивают спрос на тюковые прессы и обусловливают необходимость их постоянного совершенствования в направлении повышения плотности прессования, снижения массы прессов, повышения общего технического уровня по показателям надежности, автоматизации, удобства обслуживания, применения без связочного прессования. Как и по рулонным прессам прогнозируется увеличение доли средне- и крупнотоннажных тюковых прессов в их общем типаже.

Список литературы

1. Особов В. И., Васильев Г. К. Сеноуборочные машины и комплексы. — М.: Машиностроение, 1983.
2. Соловьева Н. Ф. Современные рулонные пресс-подборщики // Техника и оборудование для села. — 2001, №11, 12.
3. Апажев Р. М. Особенности конструкций современных рулонных пресс-подборщиков // Механизация уборки, после уборочной обработки и хранения. Т. 148. — М.: ВИМ, 2003.



© Автомаш 2005
Компас в Мире Машин и Машиностроения
avtomash.ru
Главная Карта сайта

Журнал
 
Журнал - Тракторы и
сельскохозяйственные машины:

- Страницы истории
- Редколегия, контакты
- Тематика журнала
- Размещение статьи
- Размещение рекламы
- Оформление подписки

- Обзор содержания журнала с 2000 г
 
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru