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

Подождите немного. Документ загружается.

= P

кр

+ Р

+ P .

Второй случай – движение неравномерное, V

const.

Тогда получим:

dv/dt = j,

где j – ускорение поступательного движения трактора.

Уравнение тягового баланса агрегата при неустановившемся дви-

жении:

= P

кр

+P + (m

) j.

В силу неравномерности тяговых сопротивлений агрегата за счет

неоднородности почвы, неравномерности работы ходового аппарата и

других факторов знак ускорения j будет меняться.

Таким образом, благодаря наличию сил (m

+ m

) j между Р

постоянно изменяющимися в процессе работы агрегата силами сопро-

тивления происходит саморегулирование.

Саморегулирование происходит только в том случае, когда вре-

менное увеличение сопротивления МТА преодолевается за счет запаса

кинетической энергии вращающихся и поступательно движущихся масс

агрегата.

В случае значительных временных перегрузок саморегулирование

нарушается, и временные сопротивления преодолеваются путем ис-

пользования запаса крутящего момента двигателя, если и этого недоста-

точно, то переходят на низшую передачу.

Касательная и движущая силы агрегата

Движущая сила возникает в результате работы двигателя трактора

или самоходной машины. Посредством трансмиссии крутящий момент

двигателя передается ведущему аппарату.

Рассмотрим схематически действие крутящего момента на веду-

щее колесо. Примем обод колеса гладким и жестким, причем колесо пе-

ремещается по жесткой поверхности.

Для перемещения агрегата необходимо наличие внешней силы,

которая возникает при взаимодействии ходового аппарата с почвой, в

результате которого на ведущее колесо будет действовать реакция поч-

вы.

На ведущее колесо радиуса r (рис. 3.2) действует крутящий мо-

мент М

, приложенный к его оси, а также массы G

ТР

, вертикальная ре-

акция почвы R и горизонтальная реакция почвы F.

Крутящий момент М

можно представить парой горизонтальных

сил Р

с плечом r

, из которых одна приложена к центру колеса, а дру-

гая у обода (рис. 3.2, б).

а б

Рис. 3.2. Схема образования движущей силы агрегата

Касательная сила равна по величине сумме всех горизонтальных

сил сопротивления и выражается уравнением:

= M

/ r

, Н.

Действуя на почву, касательная сила вызывает равную ей, но про-

тивоположно направленную силу – реакцию почвы F, действующую, в

свою очередь, на колесо.

В результате этого касательная сила Р

взаимно уравновешивается

равной ей горизонтальной реакцией почвы F и не оказывает влияние на

агрегат. Сила же Р

, приложенная к центру ведущего колеса, вызовет

перемещение агрегата и, следовательно, будет являться движущей си-

лой.

Движущей силой агрегата является направленная вперед внешняя

сила, создаваемая двигателем трактора при наличии горизонтальной ре-

акции почвы, равной сумме сопротивлений всех внешних сил, дейст-

вующих на агрегат в направлении его движения.

Согласно уравнению, формулу для вычисления крутящего момен-

та на ведущей оси определим по выражению:

= М

ТР

= (0,159

ТР

) / n

, Н/м.

’ F

ТР

’ F

Расчетная формула для касательной силы тяги:

= (0,159 N

ТР

) / n

, Н,

где n

– число оборотов вала двигателя, с

-1

;

– радиус начальной окружности ведущего колеса трактора, м.

При тяговых расчетах r

можно вычислить по формуле:

= r

h, м,

где r

– радиус обода колеса, м;

h – высота шины, м;

– коэффициент, учитывающий усадку шины,

= 0,7-0,8.

Теперь перейдем к определению значений движущей силы агрега-

та.

По величине реакции почвы на ходовой аппарат судят о силе сцеп-

ления его с почвой. Горизонтальную реакцию почвы, соответствующую

наибольшему допустимому буксованию (для гусеничных машин ,

для колесных ), называют максимальной силой сцепления F, и

она будет равна:

F = G

сц

, Н,

где G

сц

– сцепная масса трактора, Н;

– коэффициент сцепления аппарата с почвой, определя-

ется экспериментальным путем.

Для гусеничных тракторов и полноприводных колесных сцепная

масса равна:

1 iGG

ТРсц

, Н.

Для колесных тракторов с одной ведущей осью сцепная масса оп-

ределяется по формуле:

1670 iG,G

ТРсц

, Н.

Для определения численных значений движущей силы агрегата P

изобразим на графике (рис. 3.3.) зависимость сил Р

, F от состояния

поля.

Рис. 3.3. График зависимости величины движущей силы агрегата от

состояния почвы

Очевидно, Р

не зависит от состояния поля и имеет вид прямой,

параллельной оси абсцисс. Максимальная сила сцепления F, зависящая

от состояния почвы и свойств ходового аппарата, будет изменяться

пропорционально состоянию поля.

Таким образом, наибольшая величина движущей силы, переме-

щающей агрегат, ограничивается двумя независимыми факторами:

– силой сцепления F при Р

> F ; Р

= F ;

– величиной касательной силы тяги Р

при Р

< F, P

= P

На графике (см. рис. 3.3) движущая сила представлена вертикаль-

ными ординатами. Предельную ее величину на слабых почвах ограни-

чивает сила сцепления F, а на плотных – наибольшая касательная сила

тяги Р

Силы сопротивления движению агрегата

Величину сопротивления передвижению трактора найдем, разло-

жив силу массы трактора при движении на подъем (см. рис. 3.3). Полу-

чим следующие составляющие:

= G

ТР

sin G

ТР

i, Н,

= G

ТР

cos G

ТР

f, Н,

где f – коэффициент сопротивления качению, определяется экспери-

ментально.

Сила Р

представляет собой сопротивление движению на подъем.

Сила Р

прижимает трактор к поверхности поля и будет вызывать со-

противление качению трактора.

Значение крюковой силы тяги можно определить из уравнения тя-

гового баланса трактора или при условии устойчивого сцепления P

< F, Р

кр

будет равно:

кд

ТРТРТР

кр

ifGi,

1590

, Н.

В случае недостаточного сцепления при Р

> F крюковая сила тяги

равна:

кp

= G

сц

–

ТР

(f i), Н.

Анализ вышеприведенных зависимостей и факторов, оказываю-

щих влияние на сцепные свойства ходового аппарата с почвой, показы-

вает, что тяговые показатели тракторов можно улучшить за счет:

– увеличения сцепной массы;

– рационального распределения массы по осям;

– увеличения опорной поверхности ходового аппарата;

– блокирования дифференциала ведущих колес;

– использования полноприводных машин;

– применения агрегатов с активными рабочими органами;

– оптимизации давления в шинах.

Тяговые свойства тракторов определяют по экспериментальным

тяговым характеристикам.

4. КОМПЛЕКТОВАНИЕ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ

АГРЕГАТОВ

Условия комплектования агрегатов

Эффективность функционирования системы механизации поле-

вых сельскохозяйственных работ в значительной степени определяется

уровнем использования МТА.

Под комплектованием МТА подразумевается научно обоснован-

ный процесс выбора состава агрегата и рабочей скорости в соответствии

с предъявленными требованиями.

При комплектовании МТА должны учитываться следующие важ-

нейшие требования:

– высокое качество выполнения технологического процесса;

– максимальная производительность агрегата при минимальных

удельных затратных ресурсов (трудовых, топливно-энергетических, фи-

нансовых, материальных) в расчете на единицу работы или урожая;

– наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду;

– обеспечение условий для высокопроизводительного труда чело-

века на агрегате без ущерба здоровью;

– надежность работы.

Удовлетворение всех указанных потребностей возможно только

при комплексном решении задач комплектования МТА как на стадии

конструирования, так и непосредственно при эксплуатации в хозяйст-

вах.

Основные задачи комплектования агрегатов на базе имеющейся в

хозяйствах техники сводятся к выбору состава и скоростного режима и

могут быть решены на двух уровнях.

На первом уровне в зависимости от природно-производственных

условий выполнения операции (длина гона, размер поля, удельное со-

противление и др.) выбирают трактор, соответствующий требованиям

ресурсосбережения, высокой производительности, экологическим тре-

бованиям.

На втором уровне для выбранного трактора по соответствующему

критерию ресурсосбережения рассчитывают оптимальные значения ра-

бочей скорости и ширины захвата агрегата с последующим выбором

числа машин и сцепки. Для тракторных транспортных агрегатов вместо

ширины захвата определяют массу перевозимого груза и число прице-

пов.

Способы определения количества машин в агрегате

Для определения количества рабочих машин в агрегате необходи-

мо знать, как может измениться скоростной режим агрегата, чтобы в

пределах этого режима найти количество рабочих машин, в комплекте с

которыми показатели агрегата будут наилучшими.

Задачу определения количества рабочих машин в агрегате можно

решить опытным или расчетным способами.

При опытном способе число машин в агрегате определяют на ос-

нове заводских инструкций или расчетных таблиц, в которых для соот-

ветствующих условий указываются состав агрегата и его показатели.

Составленный агрегат проверяют в работе по скоростному режиму, ис-

пользованию мощности двигателя, производительности и расходу топ-

лива.

При расчетном способе аналитическим методом определяют воз-

можные варианты состава агрегата и выбирают наиболее рациональ-

ный.

Значение аналитического способа составления агрегатов необхо-

димо также для изучения общих закономерностей агрегатирования.

Существует несколько методов расчета состава агрегата и показа-

телей их работы: графический, графоаналитический, аналитический.

При графическом методе все необходимые параметры агрегата получа-

ют со специально построенных для этого графиков; при графоаналити-

ческом – по графику и расчетным функциям; аналитическом – по рас-

четным зависимостям.

Графические и графоаналитические методы могут охватывать все

возможные случаи расчетов агрегатов и в схеме построения подобны.

Эти способы хорошо подходят для неоднократных расчетов.

Для графических построений применяют, прежде всего, функцио-

нальные зависимости, а также опытные данные. Функциональные зави-

симости представляют собой основу графических и графоаналитиче-

ских методов (рис. 4.1).

Расчет состава агрегата аналитическим методом

Для расчета агрегата необходимо знать сельскохозяйственную

операцию и агротехнические требования, предъявляемые к ней. На ос-

новании агротехнических требований, природно-климатических усло-

вий, размера поля необходимо выбрать тип и марку трактора, сельскохо-

зяйственные машины и рабочую скорость движения агрегата (рис. 4.2).

При выборе диапазона рабочей скорости движения агрегата необходимо

учитывать требования агротехники и технологического процесса.

Выбрав передачи трактора, на которых выдерживается скоростной

режим, определяем значение крюковой силы тяги и для заданного зна-

чения удельного сопротивления проводим расчет состава агрегата.

Рис. 4.1. Номограмма для комплектования агрегатов

При аналитическом методе используют математические зависимо-

сти. А также ПК.

1. Определяем необходимую ширину захвата агрегата:

ifqiqk

сцсцм

kpi

где q

– масса сельскохозяйственной машины, приходящаяся на 1

м ширины захвата, кН/м;

сц

– масса сцепки, приходящаяся на 1 м фронта еѐ, кН/м.

Для комплексного агрегата получим:

ifqiqqqkkk

сцсцn21n21

kpi



, м,

где k

, k

... k

– удельное сопротивление для 1-го, 2-го и n-го тех-

нологических процессов, кН/м.

Для навесного:

ifqk

kpi

, м,

где

– коэффициент, учитывающий дозагрузку трактора при ра-

боте с навесными машинами,

= 1-1,5.

f – коэффициент сопротивления качению трактора.

2. Определяем число машин в агрегате, округляя полученное зна-

чение до целых чисел в сторону уменьшения:

= B

/ b

3. Определяем конструктивную ширину захвата агрегата:

k i

= n

, м.

4. Для комплектования многомашинных агрегатов необходимо вы-

брать сцепку, определив ее фронт:

= (n

– 1) b

, м.

5. Определяем тяговое сопротивление прицепной части агрегата:

– простого:

q i

= (k b

+ Gм

i) n

+ G

сц

i), Н;

– комплексного:

сцiсцinмnniq

ifGniGbkR

, Н,

– навесного:

q i

= k b

+ G

(

f i), Н.

6. Определим коэффициент использования тягового усилия трак-

тора на выбранных передачах:

= R

/ P

kpi

Вид работы

Скорость движения, м/с

1,1 1,4 1,7 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 3,3 3,6 3,9 4,2 4,4

Пахота

Лущение лемешное

Боронование зубовыми

боронами

Культивация сплошны-

ми подрезающими лапами

Обработка дисковыми

орудиями

Прикатывание

Посев зерновых и зерно-

бобовых

Посев кукурузы

Внесение удобрений ту-

ковыми сеялками

Посадка картофеля

Обработка междурядий

фрезерными орудиями

Междурядная культива-

ция кукурузы

Рыхление междурядий

свеклы

Кошение рядковыми

жатками в валки

Уборка трав на сено

Уборка кукурузы на зер-

но

Уборка кукурузы на си-

лос

Противоэрозионные ра-

боты:

Глубокорыхлителями

(КПГ-250, КПГ-2,2)

Культиваторами-

плоскорезами (КПП-2,2)

Культиваторами тяже-

лыми (КПЭ-3,8)

Культиваторами штанго-

выми (КШ-3,6А)

Боронами игольчатыми

(БИГ-3)

Лущильниками со сфе-

рическими игольчатыми дисками

Сеялками-

культиваторами (СЗС-2,1М)

Снегозадержание

Рис. 4.2. Рекомендуемые скорости движения на различных операциях