Введение
Вреализации стратегической задачи подъема экономики важнейшая роль отводитсясельскому хозяйству. Главная задача состоит в развития сельского хозяйства набазе интенсификации производства и его перевооружение, совершенствование системуправления и хозяйственного механизма. Для этого необходимо обеспечить надежныйвыпуск новых и совершенствование структуры сельскохозяйственных машин и орудийв соответствии с предусмотренной комплексной системой. В настоящее времянеобходимо снизить расход топлива и смазочных масел тракторами и комбайнами.Организовать надежные поставки запчастей для всех моделей тракторов исельскохозяйственных машин используемых в сельском хозяйстве. Улучшить инженернуюслужбу в сельскохозяйственных предприятиях.
Однимиз путей повышения эффективности использования сельскохозяйственных машинявляется поддержание рабочей техники в постоянной готовности, что обеспечиваетсвоевременное проведение технических обслуживаний и ремонта техники.
Энергоемкостьтехнологических сельскохозяйственных операций в значительной степениопределяется эксплуатационными свойствами машин и режимами работымашинно-тракторных агрегатов (МТА). Как показывает опыт эксплуатациимашинно-тракторных агрегатов (МТА) в различных регионах Российской Федерациирост энергонасыщенности тракторов не дал пропорционального приростапроизводительности МТА и привел к увеличению расхода топлива на единицувыполненной работы. Повышение производительности МТА, при увеличении мощноститракторного двигателя, производилось через увеличение тягового усилия трактораи агрегатирование широкозахватных сельскохозяйственных машин, или черезувеличение рабочей скорости МТА, что сопровождалось ростом удельного расходатоплива. Авторами сделан вывод о нецелесообразности повышенияпроизводительности МТА путем увеличения тягового усилия трактора и его рабочейскорости, которые сопровождаются увеличением массы трактора инедоиспользованием мощности двигателя, установленной заводом изготовителем.
Увеличение массысельскохозяйственных тракторов привело к повышению расхода энергии как на ихсамоперемещение, так и на дополнительное рыхление почвы в связи с ееуплотнением. В тоже время, рост рабочих скоростей МТА привел к резкому увеличениюудельного сопротивления сельскохозяйственных машин, уменьшению величинымаксимального значения тягового КПД и к увеличению степени неравномерностимомента сопротивления на входе в двигатель, что в свою очередь вызвало падениемощности двигателя в эксплуатации до 20% от установленной заводомизготовителем.
На основеразработанных теоретических положений профессора Г.М. Кутькова и его активнойподдержки, авторами работы рассмотрено альтернативное направление развитиятракторо- и сельскохозяйственного машиностроения, обосновывающее необходимостьзамены трактора- тягача, при повышении его энергоначыщенности, на трактортягово-энергетической концепции и создание на его основе тягово-приводныхмашинно-тракторных агрегатов. В таких агрегатах противоречие между необходимостьюснижения веса трактора и сохранением тягово-сцепных свойств устраняются за счетиспользования в качестве сцепного не только веса трактора, но и веса всегоагрегата, включая его технологическую часть. «Избыточная» мощностьдвигателя, которая не может быть реализована через ходовую системуэнергонасыщенного трактора-тягача, в тягово-приводном МТА передается опорнымколесам сцепки, сельскохозяйственной машины, или ее рабочим органам.
На основе проведенногоавторами анализа возможных вариантов формирования МТА на базе тракторовтягово-энергетической концепции выделены два направления использования«избыточной» мощности тракторного двигателя.
Первое — уменьшениетягового сопротивления сельхозмашин с пассивными рабочими органами применениемактивных рабочих органов, а также заменой привода рабочих органов от ходовыхколес сельхозмашины на общий привод от тракторного двигателя. Это позволяет притой же тяговой мощности и рабочей скорости трактора увеличить ширину захватаодно-операционной сельскохозяйственной машины, или сформировать комбинированныйагрегат, способный выполнять одновременно не одну, а несколько технологическихопераций одновременно, что обеспечивает снижение удельной энергоемкости работ.
Второе — использовать«избыточную» мощность для привода движителей сельхозмашин,промежуточных тягово-прицепных модулей или опорных ведущих колессельскохозяйственной машины. В этом случае используется вся масса агрегата длясоздания тягового усилия и за счет этого происходит увеличение производительностис одновременным рассредоточением сцепной массы по движителям, что позволяетснизить удельную энергоемкость работ с одновременным снижением уплотненияпочвы, особенно в подпахотном горизонте.
В настоящей работеприведены результаты исследований по изысканию путей и методов формированияэнергосберегающих тягово-приводных агрегатов на базе тракторов класса 1,4…2 сноминальной силой тяги 14…20 кН и обоснованию оптимальных конструктивныхпараметров и нагрузочных режимов МТА при выполнении основных технологическихопераций. Класс тракторов 1,4 с номинальным тяговым усилие 14 кН преобладает внастоящее время по количеству используемых в сельскохозяйственных коллективныхи особенно фермерских предприятиях Российской Федерации и стран СНГ.Актуальность исследования связана также с наращиванием в России парка тракторовкласса 2 и предпосылками использования с ними частично невостребованным паркасельскохозяйственных машин, предназначенных для тракторов класса 3.Формирование и применение тягово-приводных агрегатов на базе энергонасыщенныхтракторов классов 1,4…2, позволит использовать перспективные комбинированные иуниверсальные широкозахватные сельскохозяйственные машины и агрегаты, в томчисле предназначенных для тракторов класса 3.
1. Обоснование тягово–энергетическойконцепции трактора
1.1 Исследование путейповышения производительности сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов
Проведенныеавторами исследования путей повышения производительности сельскохозяйственныхмашинно-тракторных агрегатов позволило изучить причины отставания ростапроизводительности агрегатов от роста мощности тракторных двигателей. Основноевнимание уделено теоретическим изысканиям для подхода к разработкефундаментальных основ совершенствования МТА. На основе анализа потенциальнойтяговой характеристики трактора (зависимость тяговой мощности трактора от еготягового усилия) сделан вывод о том, что режиму работы трактора примаксимальной тяговой мощности /> соответствуют определенные значения тягового усилия/> и действительной скорости движения />, которые взаимосвязаны. Поэтому,по известной практике, возрастающую тяговую мощность трактора тягача, приповышении его энергонасыщенности, можно реализовать увеличением тягового усилиятрактора для агрегатирования широкозахватных сельскохозяйственных машин или дляускорения движения МТА.
В первом случае удаетсяповысить производительность МТА, но с условием сохранения оптимальногокоэффициента сцепления />, чтосопровождается увеличением сцепного веса />.Однако увеличение массы сельскохозяйственного трактора повышает расход энергиина его перемещение, который уже сегодня составляет, по отдельным источникам, до40% номинальной мощности двигателя. При этом темп прироста производительностиМТА за счет увеличения ширины захвата агрегата отстает от темпа увеличениямощности
Например,при увеличении мощности двигателя трактора Т-150М в сравнении с трактором Т-150на 26,5%, производительность МТА (при постоянной рабочей скорости) возрослатолько на 15...18 % (в зависимости от технологической операции). При этом массатрактора увеличилась на 12%.
Следствиемувеличения массы трактора является уплотнение почвы, в том числе и вподпахотном слое, на величину которого оказывает влияние не только удельноедавление движителей, но и общая масса трактора. Это не только существеннонарушает физико-механические качества почвы и приводит к снижению урожайностисельскохозяйственных культур от 5 до 50%, но и увеличивает энергозатраты надополнительное рыхление почвы.
Поэтомуавторы пришли к мнению, что увеличение тягового усилия трактора, с точки зренияформирования энергосберегающего МТА, является неперспективным, так как требуетувеличения веса трактора и уплотняет почву.
Другимвариантом повышения тяговой мощности трактора при неизменной оптимальной силетяги является увеличение рабочей скорости МТА. Для тракторов тягачей отношениемощности двигателя, преобразуемой в тяговую мощность трактора, к произведениюмассы трактора на оптимальную действительную скорость движения есть величинапостоянная. Поэтому повышение мощности двигателя пропорционально увеличениюрабочей скорости трактора тягача, а следовательно, и производительности МТА.Однако по мере роста скорости сельскохозяйственных тракторов происходитуменьшение величины оптимального значения коэффициента использования сцепноймассы трактора и максимального значения тягового КПД, т.е. нарушается прямаяпропорциональность между оптимальной скоростью трактора и максимальной тяговоймощностью.
Сувеличением скорости движения МТА снижается КПД ходовой системы и в связи сэтим увеличиваются энергозатраты на самопередвижение трактора и преодолениебуксования, т.е. мощность двигателя, преобразуемая в тяговую мощность трактора,увеличивается быстрее, чем растет его рабочая скорость.
Этозначит, что по мере увеличения энергонасыщенности трактора разность междуприростом мощности, подведенной к движителям, и приростом скорости будетпостоянно возрастать.
Авторамибыл сделан вывод о том, что увеличение рабочей скорости МТА (при увеличенииэнергонасыщенности трактора) приводит к снижению максимального значения КПДходовой системы трактора с одновременным снижением оптимального значениятягового усилия. Так увеличение мощности двигателя с 27 кВт до 80 кВт длятракторов типа МТЗ в случае использования ее только через тяговую мощностьмаксимальное значение КПД ходовой системы уменьшается до 20%, а оптимальноетяговое усилие — до 40% при работе на почвенном фоне-стерне. Для того чтобы этоне происходило, необходимо уменьшить массу трактора, либо обеспечитьнезависимость коэффициента самоперекатывания трактора от скорости движения. Всеэто является одной из причин снижения темпа увеличения его рабочей скорости содновременным увеличением энергозатрат на единицу обработанной площади.
Крометого, рост рабочих скоростей МТА приводит к увеличению степени неравномерностимомента сопротивления на входе в двигатель на тракторе с механическойступенчатой трансмиссией. Источником колебаний момента сопротивления на входе вдвигатель является изменение сопротивления рабочих органов МТА, периодическоеизменение нагрузок в зубчатых зацеплениях трансмиссии трактора. При этомсущественное влияние в формировании колебаний момента сопротивления играетизменение газовых и инерционных сил, возникающих в цилиндрах двигателя.
Колебаниямомента сопротивления на входе в двигатель, из-за нелинейности регуляторнойхарактеристики, приводят в эксплуатации к недоиспользованию мощности дизеля до20 %, а рассогласование систем топливо- и воздухоподачи, особенно у двигателейс ГТН и приводят к увеличению расхода топлива.
Существующаятенденция к увеличению тягового усилия и составлению широкозахватных искоростных МТА в сочетании с увеличением веса трактора в условиях среднихразмеров полей Центральной части Российской Федерации приводит кнепропорциональному росту производительности и дополнительному ростуэнергозатрат на единицу выполненной работы, из-за увеличения разворотных зон иработы МТА в режиме разгон-торможение на коротких расстояниях.
Наосновании проведенного анализа, авторами был сделан вывод, что формированиеэнергосберегающего МТА на базе энергонасыщенного трактора тягача при увеличениисилы тяги или рабочей скорости приводит с одной стороны к увеличению массысельскохозяйственного трактора, с другой стороны снижает его тяговый КПД. Всеэто является одной из причин снижения темпа увеличения ширины захвата МТА и егорабочей скорости относительно увеличения мощности тракторного двигателя содновременным увеличением энергозатрат на единицу обработанной площади, поэтомуэти способы являются неперспективными.
Повышениеэнергонасыщенности тракторов и развитие машинных технологий возделываниясельскохозяйственных культур привело к опережению роста массы технологическойчасти МТА относительно роста массы трактора. С применением комбинированныхагрегатов масса технологической части агрегата сравнялась с массойэнергетической части, и можно прогнозировать, что в будущем массатехнологической части агрегата будет превосходить массу энергетической.
Анализ технологических,агротехнических и других факторов, определяющих концепцию трактора, показал, чтоих требования противоречивы, поэтому стремление повысить одни свойства приводитк снижению других. Так основные требования — повышение производительности МТА,энерговооруженности механизаторов и сокращение их численности — могут бытьреализованы только в результате повышения мощности двигателя и увеличениятягового усилия, т. е. веса трактора. Химизация и применение перспективныхширокозахватных и комбинированных агрегатов также ведут к увеличению весаагрегата и нагрузки на колеса трактора. Проявляющаяся тенденция к увеличениювеса технологической части агрегата повышает давление движителей тракторовтяговой концепции на почву, что ухудшает агротехнические свойства МТА снавесными и полунавесными орудиями, требует применения широких и спаренныхколес, не вписывающихся в междурядье пропашных культур.
Противоречиетребований агротехники и развития функциональных свойств трактора тяговойконцепции достигло критического состояния и создает объективные трудности вдальнейшем совершенствовании их параметров, так как нельзя поступиться однимитребованиями в пользу других.
Дальнейшееповышение мощности трактора класса 5 колесной формулы 4К4 в рамках тяговойконцепции невозможно, так как требует увеличения его эксплуатационного веса, вто время как уже сейчас нагрузка на почву достигла предельного значения. Егоосевая нагрузка превышает регламентируемую стандартами даже на дорогу с твердымпокрытием.
Противоречиемежду необходимостью снижения веса трактора и сохранением тягово-сцепныхсвойств можно устранить, если в качестве сцепного использовать вес всегоагрегата, включая технологическую часть, а не только вес трактора.
Радикальныйспособ увеличения относительной доли сцепного веса в агрегате, или активизациивеса МТА, — оснащение его технологической части ведущими колесами, приводимымиот системы отбора мощности или гидравлической системы трактора. В этом случаетолько часть мощности двигателя будет реализоваться через ходовую системутрактора и его удельная материалоемкость может быть снижена. При использованиитаких тракторов с сельскохозяйственными машинами небольшой удельнойматериалоемкости, целесообразно дополнять их промежуточными тележками сведущими колесами, которую при необходимости можно балластировать. Взависимости от соотношения сцепных весов трактора и тележки активно приводныеколеса последней могут обеспечить прирост тягового усилия от 50 до 100 %.Энергонасыщенность тракторов в таком агрегате можно повысить в 1,5...2 раза всравнении с современными тракторами тяговой концепции. Столь существенное изменениеэнергонасыщенности приводит к перерастанию трактора-тягача втягово-энергетическое средство и к созданию на его основе тягово-приводныхмашинно-тракторных агрегатов.
Колесныйтрактор тягово-энергетической концепции — это трактор такой энергонасыщенности,при которой мощность двигателя не может быть полностью реализована через егоходовую систему в тяговое усилие при работе в диапазоне достигнутого интерваларабочих (технологических) скоростей МТА даже при полном балластированиитрактора.
Анализ тягово-приводных МТАпоказывает, что «избыточная» часть мощности двигателя тракторатягово-энергетической концепции может быть использована по следующим вариантам.
Первому — для уменьшенияудельного тягового сопротивления сельхозмашин путем привода рабочих органов неот ходовых колес сельхозмашины, а от ВОМ или гидравлической системы трактора.Тогда при той же тяговой мощности и рабочей скорости трактора возможноувеличение ширины захвата одно-операционной сельхозмашины, или формированиекомбинированного агрегата, способного выполнять одновременно не одну, анесколько технологических операций одновременно при снижении удельнойэнергоемкости работ. Применение и дальнейшая разработка комбинированныхагрегатов является общемировой тенденцией в сельскохозяйственноммашиностроении.
Второму — для привода движителейсельхозмашин (технологических модулей) и рабочих органов-движителей. В этомслучае используется вся масса агрегата для создания тягового усилия и за счетэтого происходит увеличение производительности с одновременным рассредоточениемсцепной массы по площади поля (по движителям), что снизит удельнуюэнергоемкость работ с одновременным снижением уплотнения почвы, особенно вподпахотном горизонте.
Для тягово-приводного МТАна базе энергонасыщенного трактора, тяговую мощность передаваемую ксельхозмашине можно представить как сумму тяговых мощностей трактора />, движителей сельхозмашин(технологических модулей) /> ирабочих органов – движителей />. Степеньповышения тяговой мощности, передаваемой к сельхозмашине, будет изменяться взависимости от компоновки МТА и конструкции движителей и режима эксплуатации.
Снижение удельного тяговогосопротивление, за счет применения ведущих колес на сельскохозяйственной машине,рабочих органов-движетелей и активных рабочих органов позволяет формироватьперспективные комбинированные МТА на базе энергонасыщенных тракторов меньшеготягового класса, которые в максимальном количестве используются всельскохозяйственном производстве Российской Федерации. Использование массывсего МТА для создания тягового усилия, позволит снизить затраты насамопередвижение трактора и уплотнение почвы с одновременным увеличением производительностиМТА и снижением удельной энергоемкости работ. Данное направление позволитзначительно улучшить эксплуатационные характеристики основных классов тракторов1,4 и 2 в условиях сельскохозяйственного производства Российской Федерации.
С точки зрения удельныхэнергозатрат, увеличения ширины захвата тягово-приводного МТА за счетуменьшения удельного сопротивления путем привода рабочих органов не от ходовыхколес сельхозмашины, а от ВОМ трактора, целесообразно, если />, где /> и /> - максимальный тяговый КПДтрактора и КПД привода рабочих органов сельхозмашины, включая и трансмиссиюВОМ. Если же />, то темп увеличения ширинызахвата агрегата будет меньше темпа увеличения мощности двигателя, что приведетк увеличению энергозатрат.
Повышениепроизводительности МТА путем увеличения ширины захвата за счет использованиятехнологических модулей с приводом движителей сельхозмашин или движителейтехнологических модулей имеет ограничения. Как и в случае увеличения рабочейскорости МТА, это направление может быть принято только в определенномдиапазоне увеличения для тракторов класса 1,4…2 в связи с рельефом и нарезкойполевых севооборотов. Для увеличения диапазона производительности необходимостремится к повышению тягового КПД движителей технологических модулей, особеннокомбинированных сельскохозяйственных машин, в том числе и привода рабочихорганов.
В процессе реализацииидеи использования технологической части агрегата в качестве активного сцепноговеса с приводом на ее колеса возникают вопросы по выбору параметров, основнымииз которых являютсяэнергонасыщенность трактора и соотношение между массамитрактора и технологической части. Суть модульной системы агрегатирования в том,что трактор высокой энергонасыщенности комплектуют с технологическим модулем,легко соединяемым и отсоединяемым от него.
Технологический модуль — это приспособление в виде тележки-сцепки с приводом колес от двигателя иликомбинированная сельскохозяйственная машина с ведущими опорными колесами илиактивными рабочими органами, позволяющая дополнительно использовать втехнологическом процессе мощность двигателя трактора тягово-энергетическойконцепции.
При модульном построенииагрегата устраняется требование соответствия между весом тракторатягово-энергетической концепции и мощностью двигателя, свойственное тяговойконцепции трактора. Технологическую и энергетическую части МТА можносовершенствовать в соответствии с требованиями, предъявляемыми к каждой из них,избегая противоречия между ними и улучшая общие показатели трактора и МТА.
По мере развития исовершенствования технологических процессов в сельском хозяйстве массатехнологической части растет, потому что с ней в определенной взаимосвязинаходится производительность. Чем больше масса, тем выше производительность иколичество одновременно выполняемых операций, т.е. комбинированностьсельскохозяйственной машины.
При модульном построенииагрегата можно «перемещать» металл из непроизводительной частиагрегата, которой является трактор, в производительную технологическую частьпри сохранении баланса массы, обеспечивающей необходимые тяговые свойства МТА.В то время как при тяговой концепции трактора рост массы технологической частинеизменно вызывает увеличение массы трактора, а следовательно, и массы всего МТА
При модульной системепостроения агрегата теоретически можно пропорционально повышать массутехнологической части агрегата и снижать массу энергетической части приодновременном повышении мощности двигателя. Практически вес иэнергонасыщенность трактора тягово-энергетической концепции, с одной стороны, ивес технологических модулей, с другой стороны, следует выбирать такими, чтобыотдельно взятый трактор и трактор в сочетании с технологическим модулемсоответствовали по весу тракторам смежных тяговых классов по действующему внашей стране типажу.
Такой подход к созданиюмодульных энерготехнологических средств позволяет использовать трактортягово-энергетической концепции или в сочетании с тягово-прицепным модулем вагрегате с имеющимся шлейфом сельскохозяйственных машин, предназначенных дляработы с серийно выпускаемыми тракторами двух смежных тяговых классов. Такойтрактор становится более универсальным, а скомплектованный на его базе МТА –высокопроизводительным.
Активный привод колестехнологической части МТА существенно влияет на формирование энергетическогобаланса и тягового КПД агрегата. Характер этого влияния зависит от типаактивного привода колес технологического модуля и типа ходовой системытрактора. Потери на качение тягово-приводного МТА снижаются вследствие двухфакторов: уменьшения эксплуатационного веса трактора и передачи привода наопорные колеса технологической части агрегата от двигателя. Последнееобъясняется тем, что шины ведущих колес имеют больший диаметр и меньшеедавление воздуха в сравнении с шинами опорных колес. Дополнительное снижениебуксования движителей МТА возможно при совпадении колеи колесного трактора иколеи технологического модуля.
Потери в трансмиссии МТАнесколько возрастут в случае применения механического активного привода колестехнологической части агрегата. При большой рассредоточенности ведущих колес наширокозахватном агрегате, а также для автоматического бесступенчатогорегулирования кинематического согласования с движителями тракторатягово-энергетической концепции в качестве активного привода колесцелесообразен бесступенчатый привод гидрообъемного или электрического типа.Использование таких приводов с более низким, чем у механических трансмиссий,КПД приводит к снижению КПД трансмиссии МТА в целом и к увеличению потерьэнергии. Однако удобство гидрообъемных трансмиссий расширяет их применение всельскохозяйственном машиностроении. Значительное количествосельскохозяйственных машин и их рабочие органы приводятся гидроприводом.
Одним извозможных элементов тягово-приводного агрегата может быть предложенпромежуточный тягово-прицепной модуль, который состоит из ведущего моста иуниверсального гидрофицированного навесного оборудования для агрегатированияполунавесных сельскохозяйственных машин, комбайнов и прицепов.
Перспективным элементомтягово-приводного МТА является комбинированный агрегат на базе технологическогомодуля с активным приводом опорных колес от двигателя. Комбинированные агрегатыстали выпускать в конце шестидесятых годов прошлого века. За прошедшие годы ониполучили широкое применение в сельскохозяйственном производстве как у нас встране, так и за рубежом.
Комбинированные агрегаты представляютсобой комплекс технологически согласованных рабочих органов установленных набазовый модуль или на одну машину. Поэтому комбинированные агрегаты могутодновременно выполнять сразу несколько технологических операций, чем они в своюочередь отличаются от других простых сельскохозяйственных машин.Комбинированные агрегаты пользуются преимуществом еще и потому, что ониуменьшают количество проходов тракторов и сельскохозяйственных машин по полюдля выполнения технологических операций, что, в конечном счете, уменьшаетуплотнение почвы и ее удельное сопротивление, при этом уменьшаютсяэнергетические затраты.
Недостатком имеющихся комбинированныхпочвообрабатывающих агрегатов являются значительные вес и тяговоесопротивление, отсутствие технологической универсальности. Комбинированныйпочвообрабатывающий агрегат может применяться преимущественно для основной илидля предпосевной обработки почвы и в основном предназначен для тракторов класс3 с номинальным тяговым усилием 30 кН. Для тракторов класса 1,4…2 с номинальнымтяговым усилием 14…20 кН практически не предусмотрены комбинированные агрегатыв связи с большим тяговым сопротивлением и малой шириной захвата. Частоотсутствуют рабочие органы активного типа, подрезающие корневую систему сорныхрастений. Для создания мелкокомковой структуры отдельными агрегатами необходимопроходить несколько раз.
Комплектование комбинированногоагрегата на базе технологического модуля с активным приводом опорных колес отдвигателя путем установки сменных блоков рабочих органов на базовом тяговоммодуле позволит сделать такой агрегат универсальным, более производительным прииспользовании его увеличенной массы, как сцепной. Такой агрегат может бытьиспользован как для основной, так и предпосевной обработки почвы, а такжеосенью после уборки зерновых культур для подрезания корневой системы и заделкив почву пожнивных остатков.
Комплектование машинно-тракторныхагрегатов на базе энергонасыщенного трактора как отдельно, так и в сочетании стягово-прицепным модулем, или комбинированным агрегатом на базетехнологического модуля с активным приводом опорных колес от двигателя, делаеттрактор тягово-энергетической концепции универсальным. При этом используетсяшлейф сельскохозяйственных машин, предназначенных для работы с серийновыпускаемыми тракторами двух смежных тяговых классов, а возможность изменениямассы трактора в соответствии с требуемым тяговым усилием, за счет применениятягово-прицепного модуля, исключает необходимость вынужденного перемещения пополю излишней массы трактора, дополнительных затрат энергии и топлива.
Характерной особенностьютрактора тягово-энергетической концепции в сравнении с тракторами тяговойконцепции является его универсальность, т. е. его можно использовать в разныхтяговых классах с различным шлейфом машин. Технологические модули могут быть нетолько тягово-прицепными, но и другого назначения, например пропашные. Их разработкав перспективе еще больше расширит диапазон технологической универсальноститрактора новой технической концепции, позволит расширить технологическиевозможности и повысить производительность МТА на базе тракторов класса 1,4…2.
Преимущества тракторовтягово-энергетической концепции и МТА на их основе следующие:
-производительностьвозрастает практически пропорционально повышению единичной мощности;
-универсальность МТА набазе тракторов тягово-энергетической концепции выше благодаря технологическомуманеврированию использованием технологического модуля в составемногофункционального МТА;
-снижение вредноговоздействия движителей на почву объясняется увеличением числа ведущих осей иколес МТА на базе тракторов тягово-энергетической концепции, что позволяетработать с более низким давлением воздуха в шинах и меньшей осевой нагрузкой;
-материалоемкость МТА набазе тракторов тягово-энергетической концепции ниже, поскольку в образованиитягового усилия участвует вес всего агрегата, а не только трактора;
-снижение расхода топливаобусловлено изменяемостью сцепного веса, повышением степени загрузки в течениегода и улучшением тягово-сцепных свойств по сравнению с тракторами тяговойконцепции;
-более высокаяприспособленность тракторов, особенно широкоиспользуемых класса 1,4…2, креализации прогрессивных технологий и составлению комбинированных агрегатовблагодаря увеличению нагрузочной способности ходовой системы.
1.2 Выбор оптимальныхрежимов МТА на базе тракторов тягово-энергетической концепции
В качествеобъекта моделирования принят тягово-приводной агрегат, частным случаем которогоявляется тяговый МТА, у которого нагрузка на валу отбора мощности трактораравна нулю, а мощность двигателя расходуется только лишь на тяговый процесс.
Основой для разработки тяговогои энергетического баланса машинно-тракторного агрегата является тяговаяхарактеристика трактора. Поэтому вопрос достоверности показателей теоретическойтяговой характеристики и соответствия их тем показателям, которые трактортягово-энергетической концепции будет развивать в поле при работе ссельскохозяйственной машиной, является важным. Еще В.Н. Болтинский показал, чтов реальных условиях эксплуатации тракторный двигатель развивает более низкиепоказатели вследствие переменной нагрузки, действующей на него, по сравнению споказателями, получаемыми при действии постоянной нагрузкой. Авторами, примоделировании, было получено снижение мощности, из-за нелинейности регуляторнойхарактеристики. Снижение мощности объясняется уменьшением количества рабочихциклов, за счет снижения частоты вращения двигателя. Происходит«расслоение» характеристики, которое заключается в том, что одному итому же значению крутящего момента двигателя соответствуют разные значенияугловой скорости коленчатого вала. Это снижение мощности не зависит от того,будут или нет физические потери энергии, вызванные изменением условийосуществления процессов в системе вследствие ее колебаний (ухудшение тепловогопроцесса двигателя, рассогласование в САР и т. д.). Наличие таких потерь необходимоучитывать дополнительно.
Для формированнаятягово-динамической характеристикой трактора, при обосновании оптимальныхрежимов тягово-приводных МТА, авторами использовалась динамическая регуляторнаяхарактеристика (расслоенная регуляторная характеристика двигателя).
Расчет тягового КПДтрактора при переменной нагрузке отличался от расчета тягового КПД пристатической нагрузке в соответствии с ГОСТом определяемым выражением />, где /> - максимальная эффективнаямощность двигателя; /> - максимальнаятяговая мощность на крюке по тяговой характеристике.
Значения /> и />, используемые дляопределения КПД трактора, при расслоении тяговой характеристики тракторасоответствуют различным режимам работы двигателя. Такая методика определенияКПД трактора некорректна, поэтому полученный КПД называют условным тяговым.Чтобы избежать отмеченных недостатков при определении КПД тракторов припеременной нагрузке, использовались значения эффективной мощности двигателя />, взятой не порегуляторной, а по динамической регуляторной характеристике длясоответствующего режима работы двигателя.
Основной сложностью прирасчете тягово-динамической характеристикой двигателя является определениесредних значений основных показателей двигателя при переменной нагрузке.
При нахождениивероятно-статистических оценок основных показателей двигателя переменнуюнагрузку на входе в двигатель авторы представили в виде случайной величины,подчиняющийся закону арксинуса или нормальному закону. В первом случае характерраспределения крутящего момента на валу двигателя соответствует моделированиюгармонической нагрузки в стендовых условиях или полевых с использованиемзагрузочных имитационных устройств НАТИ или КубНИИТИМа, а во втором – работетрактора при выполнении технологической операции.
В общем случае плотностьраспределения вероятностей крутящего момента /> описываетсяизвестными выражениями.
При законе арксинуса:
/>,
где />;
/> – частота колебаний крутящегомомента;
/>– амплитуда колебаний крутящегомомента;
/>– начальная фаза гармоническихколебаний нагрузки;
/> - среднее значение крутящего моментана валу двигателя />.
При законе Гаусса:
/>,
где />,/> - соответственноматематическое ожидание крутящего момента и его среднеквадратическоеотклонение.
При рассмотрении тракторатягово-энергетической концепции вероятностная нагрузка на коленчатом валудвигателя />, формируется за счетмоментов сопротивления: на ведущих полуосях /> трактораи на привод ведущих колес технологического модуля />.Моменты />, /> и /> рассматривались авторамикак случайные величины. Для описания плотности распределения вероятностейслучайных величин /> и /> было взято выражение:
/>
где
/>–соответственносредние значения моментов сопротивления
/>и/>;
/>и/>– стандарты моментов /> и />;
/>– коэффициенткорреляции.
При анализе и оценкеэксплуатационных свойств машинно-тракторных агрегатов в процессе выполнениятехнологических операций и процессов в модели использовались фактические ибазовые (или номинальные) значения энергетических (частота вращения, часовойрасход топлива, эффективная мощность, удельный расход топлива) итехнико-экономических (производительность, удельный расход рабочего времени,расход топлива на 1 га, прямы эксплуатационные затраты на единицу выработки)показателей, которые являются «выходом» модели.
Под воздействиемслучайных внешних факторов энергетические и технико-экономические показателиМТА также являются случайными величинами и определяются своимивероятностно-статистическими оценками: законами распределения, математическимиожиданиями, дисперсиями, среднеквадратическими отклонениями и др.
Авторами было сделанодопущение, что выходные показатели /> связаныс входными воздействиями /> и /> функциями связи />, устанавливаемыми впроцессе кусочно-линейной аппроксимации регуляторной характеристики двигателяД-240.
Функции />, плотности /> выходных показателей /> на различных нагрузочныхрежимах машинно-тракторного агрегата определяются по вероятностнымвычислительным моделям c непрерывным случайным аргументом; математическиеожидания />, дисперсии />, стандарты /> и коэффициенты вариации /> определяются по модели cдискретным аргументом. По модели c дискретным аргументом определяются такжематематические ожидания выходных показателей.
Эффективностьфункционирования МТА на различных режимах работы оценивается частными /> и обобщенными /> вероятностнымикоэффициентами, предложенными профессором Л.Е. Агеевым. Частный коэффициентопределяется как отношение математического ожидания /> показателя/> к его номинальномузначению />: />.
При установленииоптимальных нагрузочных режимов МТА в качестве критериев оптимальности былиприняты экстремумы математических ожиданий: удельного расхода топлива />; прямых эксплуатационныхзатрат на 1 га /> и обобщенныхкоэффициентов />.
Непрерывныеизменения нагрузки трактора при выполнении машинно-тракторным агрегатомтехнологических операций приводит к такому же изменению максимальных значенийэффективной мощности двигателя и минимальных значений удельных эффективного ипогектарного расходов топлива.
Наибольшее отклонение наблюдаетсядля эффективной мощности двигателя, что обусловлено более крутым изломом еехарактеристики по сравнению с другими показателями. Таким образом, при болеепологой характеристике и менее крутом изломе ее в зоне распределения случайнойнагрузки, колебательный характер нагрузки оказывает меньшее влияние на выходнойпоказатель двигателя.
Оптимальный нагрузочныйрежим /> выбираем по минимумуобобщенного критерия />, который можнорассматривать как компромиссный.
/>
/>
Рисунок — Зависимостьэффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива от степенизагрузки и неравномерности момента сопротивления на входе в двигатель.
При коэффициенте вариациимомента сопротивления на входе в двигатель /> экстремальныйуровень нагрузки двигателей изменяется в пределах />,а минимальный уровень удельного эффективного расхода топлива /> при максимальном уровнеэффективной мощности />. Обеспечениеоптимального загрузочного режима позволит повысить эффективную мощность на 3,1%и снизить удельный расход топлива на3,4%.
Таким образом,предложенная вероятностная математическая модель двигателя тягово-приводногоагрегата позволила теоретически на основе априорной информации оценитьэффективность функционирования МТА скомплектованного на базе трактора стягово-прицепным модулем.
Непрерывные изменениянагрузки трактора при выполнении машинно-тракторным агрегатом технологическихопераций требует непрерывного автоматического контроля за обеспечениемоптимальности режимов работы тракторного двигателя, что в настоящее время сразвитием микропроцессорной техники стало возможным.
При обосновании оптимальныхконструктивных параметров комбинированногопочвообрабатывающего агрегата на базе технологического модуля авторами былиучтены характеристики тракторов, режимов работы созданных на их базе мобильныхэнергетических систем и почвенные условия эксплуатации.
В основу оптимизации авторами быловзято положение, что сменная производительность /> зависитот рабочих ширины захвата /> искорости /> агрегата, и коэффициентаиспользования времени смены. Учитывалось неоднозначное влияние на ростпроизводительности увеличение рабочих скорости и ширины агрегата.
Повышение рабочей скорости агрегатаприводит к увеличению производительности МТА, но одновременно, увеличиваетудельное тяговое сопротивление агрегата, которое зависит от почвенных условий,и приводит к повышению энергоёмкости операции. Повышение производительности МТАза счет увеличения рабочей ширины захвата агрегата приводит к увеличениютягового сопротивления и снижению скорости движения, а соответственно ипроизводительности.
Таким образом, оптимизация параметрови режимов работы (рабочей ширина захвата /> ирабочей скорости /> различных МТА помаксимуму /> возможна с учетомпочвенных условий и влияния скорости на изменение удельного сопротивления агрегата.
Авторами была проведена оптимизацияпараметров и режимов работы приводных машинно-тракторных агрегатов скомбинированными почвообрабатывающими агрегатами по максимуму теоретическойпроизводительности для МТА с тракторами класса 1,4; 2 и 3 для различных помеханическому составу почв: песчаных, супесчаных; суглинистых: лёгких, средних,тяжёлых.
Анализ полученных результатовпозволил сделать вывод, что достигаемая максимальная теоретическаяпроизводительность на различных почвах меняется в широком диапазоне (в 2,6…2,7раза). Наибольшую теоретическую производительность на каждом типе почв имеютМТА с более мощными тракторами. Оптимальная рабочая ширина захвата каждого израссматриваемых МТА изменяется более чем в три раза в зависимости отмеханического состава почв. Для эффективного использования МТА с тракторомМТЗ-82 необходимо комплектовать комбинированный почвообрабатывающий агрегатшириной захвата от 2,06 до 5,50 м. Диапазон оптимальных рабочих скоростей МТАявляется узким (от 6,0 до 7,6 км/ч) и зависит более от класса трактора, чем оттипа почв.
По результатам расчетов авторами былсделан выбор оптимальных рабочих скорости и ширины комбинированногопочвообрабатывающего агрегата для различных почвенных условий. Учитывая то, чтодля различных условий работы МТА необходимо иметь комбинированныйпочвообрабатывающий агрегат с изменяющейся в широких пределах рабочей ширинойзахвата, за основу была принята конструкция в виде технологического модуля — рамы с ведущими колесами и набором различного количества рабочих модулей.Рабочие модули должны легко соединяться друг с другом в любом сочетании вединый агрегат.
2. Конструкторская часть
2.1 Описание конструкторской разработки
Разработанныйобразец модульной системы агрегатирования комплектуется из трактора тягово-энергетическойконцепции и тягово-прицепного модуля с навешенной на него сельскохозяйственноймашины, или комплектуется из трактора тягово-энергетической концепции итехнологического модуля.
Тягово-приценной модульмакетного образеца тягово-приводного МТА выполнен с использованием корпусазаднего моста трактора МТЗ-80 и заднего ведущего моста автомобиля ГАЗ-52.Тягово-прицепной модуль навешивается на треугольник заднего навесного механизматрактора МТЗ-80/82 или МТЗ-1221 и имеет привод от его вала отбора мощности(ВОМ). Все элементы соединения (навесное устройство, ВОМ, гидро-, пневмо- иэлектрокоммуникации) обычные. Для стыковки трактора и тягово-прицепного модуля,последний оснащен передней выдвижной опорой. Тягово-прицепной модульпредставляет собой тележку с активными колесами оснащенную универсальнымгидравлическим навесным оборудованием, необходимым для выполнения полевыхтехнологических операций. Привод ведущих колес тягово-технологического модуляосуществляется через вал отбора мощности трактора. Таким образом, МТАсформированный на базе колесного трактора имеет дополнительный ведущий мост,что позволяет использовать сцепной вес не только трактора, но итягово-прицепного модуля с навешанным на него сельскохозяйственным орудием.
Существующий энергетическиймодуль оснащен приводным редуктором, гидронавеской трактора МТЗ-80 и ведущимиколесами. Вращение от вала отбора мощности трактора к энергетическому модулюпередается через карданный вал и приводной редуктор. Для того чтобыприсоединить энергетический модуль к трактору изготавливаются тяга и раскос. Ктяге присоединяется прицепное ушко, для того чтобы присоединить к навескетрактора. Тяга крепиться на мост модуля при помощи хомутов, которыепривариваются к тяге. Раскос приваривается наверх тяги. Между раскосом итягойустанавливаются втулки для прочности. На раскос сверху устанавливается плита,которая служит для закрепления гидроцилиндра и поворотного вала гидросистемы.Тяги гидросистемы модуля крепятся на ведущий мост при помощи креплений.В плите,раскосе и тяге сверлиться отверстия, для скрепления этих деталей шпильками.
Тягово-прицепноймодуль оснащен тем же рабочим оборудованием, что и трактор МТЗ-82. Применениевыносной гидравлической системы трактора позволяет применить при выполнениетехнологической операции позиционно силовой регулятор, что обеспечиваетиспользование части веса орудия для увеличения сцепного веса предлагаемогомодуля. Получение дополнительных тяговых усилий позволяет использоватьперспективные в том числе полунавесные широкозахватные или комбинированныеорудия с тракторами меньшего тягового класса. Разработанный тягово-прицепноймодуль оснащен согласующим редуктором, от которого осуществляется привод еговедущих колес и ВОМ.
Дляпробного выезда в поле на агрегате необходимо провести ряд следующихрегулировок рабочих органов и узлов:
- подготовкаприцепного устройства модуля для агрегатирования с трактором.
- проверкагидросистемы трактора и энергетического модуля, чтобы нигде не подтекалишланги.
- установкахода глубины хода рабочих органов: подстановкой подкладок хода рабочих подколеса культиватора и поочерёдным вращением винтовых механизмов, подъёма колес.
Автоматическаяблокировка вертикального шарнира транспортно-технологического модуля
Предназначенадля автоматической блокировки вертикального шарнира ТТМ при пахоте, натранспорте и др. работах с целью обеспечения прямолинейности хода МЭС,предусмотрена возможность обеспечения принудительного блокированиявертикального шарнира при необходимости маневрирования задним ходом (при сцепкес с.-х. машинами и др.).
Автоматическаяблокировка состоит из клапана блокировки, 2-х гидроцилиндров, панели управленияс установленными на ней контрольной лампой, выключателями и реле,соединительных шлангов и электроприводов.
Электрическийсигнал на разблокирование при автоматической блокировке вертикального шарнирапоступает от датчика АБД заднего моста энергомодуля, причем независимо от того,включена АБД энергомодуля или нет.
Клапанблокировки крепится на пластине кронштейна и состоит из корпуса,электромагнита, золотника, толкателя, пружины, пробки.
Черезканалы А и Б клапана соединены полости гидроцилиндров (левого и правого),подпитка система осуществляется из гидросистемы трактора. Полость В клапанасоединена шлангом с корпусом трансмиссии трактора и предназначена для сливаутечек масла.
Управляемыйэлектромагнитом, золотник либо перекрывает полости А и Б (вертикальный шарнирблокирован) либо сообщает их (вертикальный шарнир разблокирован). Выключательустановлен на оси вертикального шарнира и взаимодействует с профильной частьюкронштейна, установленного на трубе балансира.
Припрямолинейном движении профильная часть кронштейна воздействует на шариквыключателя и контакты его замыкаются; при повороте ТТМ относительно трактора иконтакты размыкаются.
Контрольнаялампа, сигнализирует о включении блокировки вертикального шарнира.
Выключательимеет три положения:
-переднее:автоматическое блокирование вертикального шарнира, при этом при прямолинейномдвижении вертикальный шарнир будет блокирован, так как клапан блокировкиперекроет каналы, сообщающие полости левого и правого цилиндров вертикальногошарнира; при повороте рулевого колеса трактора на 8°-10° датчик АБД заднегомоста трактора, смонтированный на ГУРе разомкнет цепь электромагнита клапанаблокировки и блокировка выключается.
-среднееположение: блокировка вертикального шарнира выключена и обеспечивается поворотТТМ в горизонтальной плоскости относительно трактора 30°.
-заднееположение: принудительное блокирование вертикального шарнира при движениизадним ходом (включается одновременно с выключателем).
Положениевыключателя, используемое при маневрировании задним ходом:- -переднее:вертикальный блокируется при любом угле поворота относительно вертикальногошарнира;
-заднее:выключено; при этом управление блокировкой вертикального шарнира осуществляетсявыключателем.
Автоматическая блокировкавертикального шарнира действует следующим образом:
-блокировка выключена,масло из полостей цилиндров перетекает через каналы клапана блокировки, обеспечиваясвободный поворот ТТМ относительно трактора; с целью гашения возникающих принаезде на препятствия и поворотах угловых колебаний ТТМ относительновертикального шарнира в магистралях, соединяющих разноименные полости левого иправого цилиндров установлены замедлительные клапаны.
— включена автоматическаяблокировка; обмотка магнита управления золотником клапана блокировкисоединяются через выключатели, реле, электрическую цепь с датчиком АБДтрактора; если датчик АБД включен, магнит передвигает золотник клапанаблокировки, перекрывает его каналы; шарнир блокируется. Блокирование при этомвозможно только при прямолинейном движении МЭС (трактора и TIM), т.е. когда контакты выключателя(датчика) замкнуты.
Приповороте колес трактора более чем на 10°...12° датчик АБД размыкает цепь, такжеобесточивается обмотка клапана блокировки вертикального шарнира, и пружинойзолотник переводится в выключенное положение: вертикальный шарнир при этомразблокируется.
Блокированиепринудительное. B этом случаеобмотка магнита замыкается на "+" источника питания, золотникперекрывает каналы клапана блокировки и вертикальный шарнир блокируется.Позиция используется только одновременно с выключателем — для маневрированиязадним ходом.
Автоматическоеблокирование используется на пахоте, транспортных работах для повышенияустойчивости прямолинейности хода, предотвращения «складывания»агрегата трактор — ТТМ и др. Принудительное блокирование при маневрированиизадним ходом используется при движении задним ходом по прямой, кривойтраектории, сцепке с СХМ.
Вертикальный шарнир ТТМпри этом может быть заблокирован под любым углом — от 0° до 30°. При этомвыключатель автоматической блокировки вертикального шарнира должен бытьустановлен в положение «принудительное» (заднее). При окончанииманеврирования задним ходом выключатель должен быть выключен. Заполнениесистемы автоматической блокировки вертикального шарнира ТТМ масломосуществляется от дополнительных выводов гидросистемы трактора T-I42: для этого выводы системы блокировки ТТМ соединяются спомощью быстросоединяемых муфт шлангами с дополнительными выводами гидросистемытрактора, после соединения рукоятка гидрораспределителя используемой секциипоочередно устанавливается в положение «подъем» и«опускание».
Таблица 1. Техническаяхарактеристика МЭС-200Показатель ЭМ ТТМ МЭС Эксплутационная масса без балласта, кг 5200 2380 7580 Распределение сцепного веса, Н, по осям: -передняя 18100 2300 -задняя 33900 21500 Дорожный просвет, мм 460 470 460 Колея, м 1,4-2,1 1,4-2,1 1,4-2,1 Размер шин 16-20 16,9/14-30 16,9Р38 Минимальный радиус поворота, м 4,5 - 5,5-5,9 Габаритные размеры, мм
4548x2050x
x2975
3140x2259x
x1421
7320x2295x
x2975
2.2 Расчет и построение тяговых характеристик трактора МТЗ-82 сиспользованием энергетического модуля и без него
Длярасчета передаточного отношения трансмиссии энергетического модулявоспользуемся коэффициентом кинематического несоответствия:
/>(3.6)
где /> и /> - соответственнотеоретические скорости задних ведущих колес трактора и колес энергетическогомодуля.
Теоретические скоростизадних ведущих колес трактора и колес энергетического модуля определим соответственно:
/> /> (3.7)
где /> – угловаяскорость коленчатого вала двигателя;
/>-передаточное отношениетрансмиссии трактора;
/> — передаточное отношение трансмиссииэнергетического модуля.
Сучетом последнего коэффициент кинематического несоответствия будет равняться:
/>(3.8)
Наилучшиетяговые показатели трактора с энергетическим модулем возможны при условии, чтокоэффициент кинематического несоответствия будет равняться нулю. Тогда
/>(3.9)
Динамические радиусы /> ведущих колес трактора и />/> колес энергетическогомодуля определяем по следующей формуле:
/>(3.10)
где /> и /> — соответственно диаметрпосадочного обода и ширина профиля колеса в мм.
/>,
/>/>.
Подставляя, для примера,значения передаточного отношения трансмиссии для шестой передачи и значения динамическихрадиусов получим:
/>
Учитывая,что передаточное отношение трансмиссии ВОМ равно />,тогда требуемое передаточное отношение моста энергетического модуля будетравно:
/>
Такоепередаточное отношение имеет ведущий мост автомобиля ГАЗ-52.
Сучетом того, что масса энергетического модуля составляет /> определим максимальнуюкасательную силу тяги энергетического модуля по сцеплению.
/>,
где/> – коэффициентсцепления;
/> — ускорение свободного падения.
Используясправочные данные трактора МТЗ-82 готовим исходные данные для расчета на ПЭВМтяговых характеристик трактора и сводим их в таблицу 3.1. При расчете тяговойхарактеристики трактора определяем для заданных значений /> и />, величины теоретической идействительной скорости (/>,/>), касательной силы тяги икрюкового усилия (/> и />), крюковой или тяговоймощности />, удельного крюковогорасхода топлива /> в функцииоборотов дизеля на каждой передаче и значения тягового КПД при номинальнойнагрузке дизеля. Расчетные формулы имеют вид:
/>(3.11)
/>(3.12)
где/> — буксование.
Прирасчете буксования использовались формулы, полученные путем аппроксимацииусредненных опытных кривых буксования для различных агрофонов. Для колесныхтракторов:
/>; при />>0,5(3.13)
/>; при y≤0,5(3.14)
где/>
Касательнаясила тяги;
/>,(3.15)
Силасопротивления качению трактора:
/>(3.16)
Крюковоеусилие:
/>(3.17)
Крюковаямощность:
/>, кВт(3.18)
Удельныйкрюковой расход топлива:
/>; г/кВт ч(3.19)
ТяговыйКПД:
/>;(3.20)
Таблица3.1. Исходные данные для расчета на ПЭВМНаименование Обозначение Величина Номинальная мощность двигателя, кВт
Nен 58,84 Номинальная частота вращения, об/мин
nен 2200 Номинальный удельный расход, г/кВт ч
gен 238 Мощность снимаемая с ВОМ, кВт
NВОМ
39,62
30,93
17,96
9,84
9,41
9,08
7,83
7,41 КПД трансмиссии
hтр/>/>
0,867
0,866 КПД привода ВОМ
hвом
0,881
0,908 Радиус ведущего колеса, м
rк 0,725 Количество передач z 8 Передаточные числа трансмиссии
iтр
241,95
142,1
83,53
68,0
57,43
49,06
39,94
33,73 Масса трактора, т
mэ 3,2 Коэффициент сцепления
jсц 0,7 Коэффициент качения f 0,09 Коэффициент сцепной массы
lк 1
3.3 Расчёт операционных карт
3.3.1 Расчёт операционной карты для агрегата МТЗ-82+ПЛН-3-35
Исходнымиданными для расчёта операционной карты служат следующие характеристикипроизводственных условий:
Площадьполя – 133га.
Длинагона – 350м.
Аэрофон– стерня.
Культура– озимая рожь.
Длявспашки стерни применяем трактор МТЗ-82 в агрегате с плугом ПЛН-3-35 с ширинойзахвата 1,05 м.
Таблица3.3.1 — Техника–экономическая характеристика трактора МТЗ-82 Показатели Передачи трактора 3 4 5 6
Тяговая мощность Nmax, кВт 13,5 22,6 26 29,4
Тяговое усилие Р н, кН 14,7 14,55 11,87 13,8 Рабочая скорость; км/ч 3,3 5,6 7,35 8,9
Определяемвес плуга, приходящегося на один корпус:
/>(2.1)
где/>-вес плуга, Н;
/>-количество корпусов, шт.
Тяговоесопротивление одного корпуса.
/>(2.2)
где/> - глубина, м;
/> - ширина захвата, м;
/>-удельное тяговое сопротивлению;
gкор. — вес на один корпус плуга, Н;
/> – коэффициент />.
/>/>
/>(2.3)
/>
Коэффициентиспользования силы тяги.
/>(2.4)
где/> — тяговое усилие.
/>
/>
/>
/>
/> — коэффициент использования силы тяги трактора />.
Такимобразом обработка должна производиться на четвёртой передаче со скоростью 5,6км/ч. Возможно работать на пятой передаче со скоростью 7,35 км/ч.
Снижениепроизводительности из – за холостых ходов на поворотах зависит не только откинематической характеристики или формы поворота, но и от способа движения.Радиус поворота R=6м.
Номинальнаяширина поворотной полосы.
/>(2.5)
/>
Длинарабочего хода.
/>/>(2.6)
где/> – длина гона, м., />
Средняядлина холостого хода, />/>(2.7)
где/> – длина выезда агрегата, />, />
Определяемкоэффициент рабочих ходов.
/>(2.8)
/>
Времярабочего хода.
/> (2.9)
/>
Времяхолостого хода
/>(2.10)
/>
Производительностьза один рабочий ход
/> (2.11)
гдеВр. – ширина захвата, м., />
Часоваяпроизводительность /> (2.12)
где/>. – коэффициентзахвата />.
/>
/>
Сменнаяпроизводительность агрегата.
/> (2.13)
гдеТр – чистое рабочее время в течении смены, ч.
/> (2.14)
Времяподготовительно – заключительно работы.
/> (2.15)
где/>–затрат времени натехническое обслуживание трактора;
/>–затраты времени на техническое обслуживаниекультиватора;.
/> – время получения наряда;
/> – время сдачи работы.
/>
Времяорганизационно – технического обслуживания агрегата на загоне.
/> (2.16)
где/> – время очистки рабочихорганов.
/>– время технического регулирования органов
/> – время технического обслуживания
/> - время отдыха на механизированныхработах
/>
Коэффициентвспомогательных работ определяется по формуле:
/> (2.17)
Коэффициент поворотов.
/> 2.18)
где /> – средняя рабочая скорость/>
/>
Коэффициент внутреннихпереездов с поля на поле.
/>
где/>-время подготовки агрегата к переезду;
/>– расстояние одного переезда;
/>– средняя площадь поля;
/>– транспортная скорость агрегата;
/>
/>
/>
/>
Определяемрасход топлива:
/> (2.21)
где/>
/>
/>
Определяемрасход топлива на весь объём работ.
/> (2.22)
/>
3.3.2 Расчёт операционной карты для агрегата МТЗ-82+ТТМ+ПЛН–4–35
Исходнымиданными для расчёта операционной карты служат следующие характеристикипроизводственных условий
Площадьполя – 133га.
Длинагона – 350м.
Аэрофон– стерня.
Культура– озимая рожь.
Длявспашки стерни применяем трактор МТЗ-82 в агрегате с плугом ПЛН-4-35 с ширинойзахвата 1,40 м.