Концептуальные основы создания электрического селекционного комбайна с комбинированной энергетической установкой

Введение. Низкий уровень технического обеспечения селекционных работ приводит к сохранению высокой доли ручного труда в отрасли, нарушению агротехнических требований, повышению потерь дорогостоящего семенного материала, высоким материальным затратам на производство, что является сдерживающим фактором развития отечественной селекции и расширенного воспроизводства посевного материала. Одной из наиболее ответственных операций в селекции и семеноводстве, при которой затрачивается существенное количество энергии и выделяется большой объем отработавших газов, является механизированная уборка селекционных семян, в связи с чем актуально проведение исследований по совершенствованию селекционных комбайнов в направлении повышения качества выполнения уборочных работ и показателей энергосбережения, снижению негативного воздействия на окружающую среду. Цель исследования. Повышение качества выполнения технологических операций, энергоэффективности и экологичности селекционных комбайнов путем применения автоматизированного электропривода и гибридной энергетической установки с накопителями электрической энергии. Материалы и методы. Объектом исследования выступил технологический процесс работы селекционного зерноуборочного комбайна. Основой исследования послужили научные публикации по технологиям механизированной уборки селекционных посевов зерновых культур, информационные материалы предприятий-изготовителей селекционных комбайнов. В процессе исследования использовались такие методы, как системный анализ, структурно-функциональный анализ, синтез. Результаты исследования. Проведен анализ машинных технологий уборки, технических характеристик и режимов работы современных селекционных зерноуборочных комбайнов, по результатам которого выявлены закономерности энергопотребления при работе селекционного комбайна. Произведен структурный анализ селекционного зерноуборочного комбайна с построением функциональной схемы. С целью повышения его энергоэффективности, качества работы и снижения негативного экологического воздействия на окружающую среду предложено использование съемных энергетических модулей с электроприводом, а также применение электропривода агрегатов комбайна. Даны рекомендации по реализации электропривода рабочих органов, предложены варианты использования различных силовых установок, в том числе съемных энергетических модулей, разработана функциональная схема селекционного зерноуборочного комбайна на автоматизированном электроприводе основных узлов с питанием от съемного энергетического модуля. Обсуждение и заключение. Проведенные исследования способствуют решению задач по повышению энергетической и экономической эффективности, снижению негативного экологического воздействия на окружающую среду при выполнении механизированных уборочных работ в селекции путем применения комбинированной энергетической установки. Использование дополнительного электропривода и буферных накопителей электрической энергии по так называемой гибридной схеме позволяет снизить влияние неравномерных нагрузок, обусловленных особенностями технологического процесса уборки делянок, на работу двигателя внутреннего сгорания, где циклы загрузки с ярко выраженными режимами максимальной мощности, минуя переходные режимы, сменяются периодами незначительного энергопотребления. Определен круг задач для дальнейших исследований, заключающихся в определении оптимальных параметров съемного энергетического модуля и электропривода основных узлов селекционного комбайна методом математического моделирования их энергопотребления на различных режимах работы.