Сырбаков А.П., Корчуганова М.А. Диагностика и техническое обслуживание

Подождите немного. Документ загружается.

где Р

кр

– тяговое усилие трактора, Н.

Слагаемые баланса мощности

ТР

, , не участвуют в тех-

нологическом процессе, потери их необратимы, поэтому целесообразно

находить снижения этих составляющих.

Способы использования мощности трактора

Мощность трактора используют для следующих целей:

– для тяги навесных и прицепных сельскохозяйственных машин-

орудий;

– для тяги рабочих машин с одновременными затратами части

мощности, передаваемой через вал отбора мощности, на привод рабо-

чих органов этих машин.

При использовании тягово-приводного агрегата мощность, разви-

ваемая двигателем трактора, распределяется по двум направлениям: че-

рез вал отбора мощности к рабочим органам машины и через ходовой

аппарат на перемещение агрегата.

В этом случае наибольшая часть эффективной мощности двигателя

, которая может быть использована на приведение рабочих органов в

движение, равна:

ТЕ

, кВт,

где

ТЕ

– эффективная мощность, реализуемая через ходовой аппарат

трактора.

Величина

ТЕ

равна:

6,3

VРPR

ТР

ТЕ

кВт,

где – кпд, учитывающий потери на буксование.

Тогда необходимая мощность, передаваемая через ВОМ, будет

равна

ТР

ВОМPf

ВОМеВОМ

6,3

VPPR

, кВт.

О полноте использования трактора можно судить по коэффициенту

его полезного действия, который равен отношению мощности, использо-

ванной на полезную работу, к соответствующей эффективной мощности

двигателя:

КР

Для тягово-приводного агрегата кпд равен:

ВОМТЕ

Сопротивление рабочих машин

Сопротивление рабочих машин, возникающее при их передвиже-

нии в результате взаимодействия внешних факторов (силы тяги, вра-

щающего момента, массы машины и др.) с обрабатываемой средой, ма-

териалом, называется тяговым. МТА может совершать работу лишь в

том случае, если трактор преодолевает сопротивление прицепной части

агрегата.

Тяговое сопротивление машин-орудий может быть подразделено

на рабочее и холостое.

Рабочим тяговым сопротивлением называется такое сопротивле-

ние, которое оказывает машина или орудие при передвижении ее в ра-

бочем состоянии (с включенными рабочими органами).

Холостым тяговым сопротивлением называется сопротивление

передвижению машин или орудия в транспортном положении

(с выключенными рабочими органами).

Тяговое сопротивление машин изменяется случайным образом

(рис. 2.2). Рассмотрев осциллограмму тягового сопротивления, можно

увидеть, что все процессы дают характерные колебания с выраженной

периодичностью. При этом случаи, когда T

1–2 с, в расчет не прини-

маются, интерес представляют периоды колебаний при T

1–2 с.

Наиболее полной характеристикой в данном случае является

плотность распределения (R), которая с достаточной точностью опи-

сывается нормальным законом. При практических расчетах в качестве

важнейших числовых характеристик используют: R

min

, R

max

, R – соответ-

ственно минимальное, максимальное и среднее значение сопротивле-

ния; Д

– дисперсия;

– среднеквадратическое отклонение; V

– коэф-

фициент вариации.

Все перечисленные числовые характеристики определяются по

формулам теории вероятностей.

Рис. 2.2. Изменения тягового сопротивления машин в процессе работы

Величина холостого тягового сопротивления машины зависит от

массы, типа и конструкции ходового аппарата и условий движения:

= G

·f

где G

– эксплуатационная масса машины, Н;

– коэффициент сопротивления перекатыванию.

Для комплектования МТА наибольшее значение имеет рабочее

сопротивление, соотношение которого с тяговым усилием трактора оп-

ределяет число машин в агрегате.

Величина тяговых сопротивлений машин зависит от большого ко-

личества факторов.

Факторы, влияющие на тяговое сопротивление машин

Факторы, влияющие на сопротивление машин, могут быть сле-

дующие:

– технологические;

– конструктивные;

– почвенно-климатические;

– эксплуатационные.

Главное влияние на величину тяговых сопротивлений оказывает

технологический процесс основных операций, заключающихся в подре-

зании, обороте пласта, рыхлении, резании и т.д., а также при выполне-

нии вспомогательных операций: в доставке орудий к обрабатываемой

среде и др.

Конструктивные факторы: ширина захвата, тип и форма рабочих

1-2 с

органов, материалы, используемые для изготовления машин, ходовой

аппарат, масса, которые определяют характер взаимодействия машины

с обрабатываемым материалом.

Почвенно-климатические факторы: состояние обрабатываемой

среды, состояние поверхности поля, физико-механические свойства об-

рабатываемого материала – влажность, твердость, плотность и т.д.

Эксплуатационные факторы: скорость поступательного движения,

глубина обработки, степень изношенности, острота режущих кромок ра-

бочих органов, наличие и качество смазки, тщательность очистки, регу-

лировки.

Некоторые из почвенно-климатических факторов, например,

влажность почвы (рис. 2.3), вызываются временными условиями и зави-

сят от периодов выпадения осадков. Таким образом, некоторые факторы,

определяющие тяговое сопротивление, не имеют постоянного характера,

являются переменными и оказывают влияние на сопротивление в зави-

симости от времени работы машин.

Рис. 2.3. Зависимость удельного тягового сопротивления К от влажности

почвы W

Для оценки энергоемкости технологических процессов тяговое

сопротивление сельскохозяйственных машин удобно относить на еди-

ницу ширины захвата.

В этом случае получим выражения для определения удельного со-

противления машин

К = R/в, кН/м

и для пахотного агрегата:

= R

пл

/ (а в

пл

), кН/м

где в – ширина захвата машины, м;

пл

– ширина захвата плуга, м;

а – глубина вспашки, м.

Значения удельного сопротивления машин приведены в

таблицах 2.1 и 2.2.

Таким образом, общее тяговое сопротивление плуга в соответст-

вии с рациональной формулой В.П. Горячкина будет равно:

пл

= f

пл

+ К

а в

пл

+ ε

а в

пл

, Н.

Как видно из формулы, тяговое сопротивление плуга состоит из

сопротивлений трех видов:

пл

= R

+ R

где R

– сопротивление на перемещение плуга, Н

= f

пл

;

– сопротивление почвы деформации, зависящее от поперечного

сечения пласта и удельного сопротивления почвы

= К

a в

пл

;

– сопротивление, возникающее в результате сообщения кине-

тической энергии частицам массы пласта при отбрасывании их в сторо-

ну

a в

пл

Коэффициент

, входящий в третий член формулы, представляет

небольшую величину по сравнению с первыми двумя. Согласно опыт-

ным данным, величина равна:

= 0,08 К

Формула В.П. Горячкина отражает влияние скорости на сопротив-

ление плуга (рис. 2.4). Анализ графика показывает, что с увеличением

сопротивление плуга увеличивается.

Таким образом, для практических расчетов необходимо по значе-

ниям К и К

, полученным экспериментальным путем при V

= 5 км/ч,

получать значения К и К

при V

по следующим зависимостям:

= К [1 + a

– V

)] ,

= К

[1 + 0,006 (V

– V

)] ,

где a

– коэффициент, учитывающий приращение к в зависимости от

скорости движения (табл. 2.3).

Таблица 2.1

Удельное сопротивление машин

Таблица 2.2

Удельное сопротивление почвы для плугов

Тип почвы

Удельное сопротивле-

ние, К

, кН/м

1. Песчаные, супесчаные и легкосуглинистые

30–35

2. Среднесуглинистые

35–55

3. Целина, залежь, травяной пласт тяжелосугли-

нистых почв

55–80

4. Целина, залежь, травяной пласт глинистых

почв

80–100

Технологические процессы

Удельное сопротивле-

ние, К, кН/м

1. Боронование зубовыми боронами

0,5–0,7

2. Боронование дисковыми боронами и лу-

щение стерни лущильниками

5–6

3. Сплошная культивация

2,5–5

4. Посев зерновых

1,5–2

5. Прикатывание

0,8–1

6. Посев кукурузы

1,2–1,6

7. Междурядная обработка

1,6–2

8. Ранневесеннее боронование игольчатыми

боронами

3,5–4

Рис. 2.4. Изменение тягового сопротивления плуга в зависимости от скоро-

сти движения

Таблица 2.3

Значения коэффициента а

для основных технологических процессов

Технологические

операции

Технологические

операции

1. Культивация

0,02–0,05

5. Скашивание зерновых

0,03–0,06

2. Лущение стерни

0,02–0,03

6. Скашивание трав

0,02–0,04

3. Боронование

0,01–0,025

7. Сгребание трав в валки

0,03–0,07

4. Посев зерновых

0,015–0,025

8. Уборка кукурузы на силос

0,01–0,015

Рассмотрим работу агрегата на местности с подъемом (рис. 2.5).

С учетом сил, действующих на агрегат, составим уравнение тяго-

вого сопротивления прицепной части агрегата:

= R ± R R

сц

где R – тяговое сопротивление сельскохозяйственных машин, Н;

R – сопротивление машин при движении на подъем, Н;

сц

– сопротивление на перемещение сцепки, Н.

Сопротивление рабочих машин агрегата будет равно:

R = k в

n, Н.

Сопротивление машин при движении на подъем можно опреде-

лить по следующему выражению:

R = G

n i, Н.

При перемещении многомашинного МТА сопротивление сцепки

будет равно:

сц

= G

сц

i),

где f

сц

– коэффициент сопротивления на перемещение сцепки.

Рис. 2.5. Схема сил, действующих на агрегат при его движении на подъем

С учетом уравнений можно записать уравнение для определения

сопротивления прицепной части агрегата:

= (к в

i) n + G

сц

i).

Приведенные выше уравнения для определения тягового сопротив-

ления агрегата даны для установившегося движения, когда V

= const и

dv/dt = 0.

Направления улучшения эксплуатационных свойств машин

Эксплуатационные свойства рабочих машин могут быть улучше-

ны в результате целенаправленного воздействия на конструктивные,

почвенно-климатические и эксплуатационные факторы. Наиболее пер-

спективным направлением считают создание рабочих органов с опти-

мальными геометрическими формами (конструктивные факторы), отве-

чающими требованиям высококачественной работы и минимального

расхода ресурсов. Изменение производственных условий работы приво-

дит к улучшению эксплуатационных свойств за счет выравнивания по-

лей, улучшения структуры почвы, удаления кустарников и других пре-

пятствий, обработки почвы в состоянии физической спелости и др.

Существенное влияние на эксплуатационные свойства оказывают

своевременное и качественное техническое обслуживание машин; пра-

вильная настройка рабочих органов; выбор оптимальных рабочих ско-

ростей применительно к конкретным условиям работы.

3. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОБИЛЬНЫХ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Уравнение движения агрегата

Машинно-тракторный агрегат в динамическом отношении пред-

ставляет собой систему твердых тел, связанных как жесткими, так и упру-

гими связками.

При работе МТА вся система этих тел совершает поступательное

движение, а некоторые из них – вращательное.

Рис. 3.1. Схема сил, действующих на трактор при его ускоренном

движении на подъем

Движение и работа агрегата происходят в результате взаимодей-

ствия сил, действующих на агрегат. Движущую силу агрегата создает

его энергетическая часть – трактор (рис. 3.1).

Силы сопротивления слагаются из усилий, возникающих при по-

лезной работе сельскохозяйственных машин.

На МТА действуют следующие силы:

– движущая сила Р

, приложенная к трактору и вызывающая дви-

жение агрегата;

– силы сопротивления:

движению прицепной части агрегата, Р

кр

;

движению трактора, возникающие в связи с деформацией почвы

ходовым аппаратом P

, из-за преодоления подъема P и сопротивления

воздушной среды P

;

– силы массы трактора G

ТР

и прицепных машин;

– силы реакции почвы, возникающие под действием сил тяжести и

действующие на ходовой аппарат трактора и рабочих машин;

– силы реакции между отдельными машинами агрегата, дейст-

вующие в сцепных устройствах.

Соотношение между силами, действующими на агрегат, и скоро-

стью его движения может быть выражено уравнением движения агрега-

та:

dv/ dt = ( P

– Р

) / m

+ m

где m

– приведенная к поступательно движущимся частям

тракторного агрегата масса трактора, включая двигатель;

– приведенная масса сельскохозяйственных машин агрега-

та.

Тяговый баланс трактора

Применение уравнения движения агрегата возможно в следующих

двух случаях.

Первый случай – движение с постоянной скоростью, V

= const, т.е.

когда агрегат работает при установившемся режиме:

dv/ dt = 0.

Уравнение в этом случае примет вид:

– Р

= 0 или

= Р

, Н,

т.е. движущая сила в этом случае будет равна сумме сил сопро-

тивлений, а движение агрегата – равномерное.

Силы сопротивления прямолинейному движению трактора при

установившейся работе следующие:

– сопротивление качению, Р

;

– сопротивление подъема, P ;

– сопротивление воздуха, P

Следовательно:

= Р

+ P + P

+ Р

кр

Пренебрегая сопротивлением воздуха P

при V

30 км/ч, полу-

чим уравнение тягового баланса МТА при равномерном движении.