ЛЕКЦИЯ 2

Дисциплина: «Машиноиспользование»

Специальность: 050724-«ТМиО»

Продолжительность: 2 часа

Динамика машинно-тракторного агрегата  

1. Уравнение движения агрегата

2. Тяговый баланс агрегата

3. Составляющие тягового баланса агрегата

1. Уравнение движения агрегата

Движение и работа агрегата происходят в результате взаимодействия сил, действующих на агрегат. Движущую силу создает энергетическое средство. Силы сопротивления слагаются из усилий, возникающих при полезной работе машин-орудий (обработка почвы, срез растений, их подбор и т.д.), трении в механизмах ходовой системы агрегата, деформации почвы при передвижении агрегата по полю и др.

Действующие на МТА силы могут быть представлены следующими составляющими:

- движущей (толкающей) силой Р_дв, приложенной к мобильному энергетическому средств (МЭС – трактор, самоходная машина, автомобиль и пр.) и вызывающей движение агрегата;

- силой сопротивления Р_с:

а) движению технологической части агрегата (рабочих машин-орудий – прицепных, полунавесных), то есть их тяговое сопротивление R_м;

б) движению трактора P_f (сила сопротивления ё возникает в связи с деформацией почвы ходовым аппаратом, механическими потерями в нем и т.д.);

- силой веса трактора G_тр и рабочих машин G_м, приложенной в центре их тяжести;

- реакцией почвы, возникающей под воздействием сил тяжести и действующей на ходовой аппарат трактора и ходовые колеса машин;

- реакцией между отдельными машинами агрегата, действующей в сцепных устройствах и соединительных шарнирах.

Соотношение (аналитически выраженная зависимость) между силами, действующими на агрегат, и скоростью его движения может быть выражено уравнением движения агрегата. Основой его является второй закон механики – закон Ньютона.

Работа сил, действующих на агрегат на элементарном пути dS:

∆A = (P_дв – P_c)dS

Кинетическая энергия агрегата, как сумма кинетической энергии поступательного движения и вращающихся масс, определяется по выражению:

E = V²/2(M₁ + M₂)

где M₁- приведенная масса трактора, включая двигатель, кН;

M₂ – приведенная масса машин в агрегате, кг.

Приращение кинетической энергии агрегата найдем, продифференцировав выражение по скорости

∆A = V dV(M₁ + M₂)

Т ак как приращение работы ΔА равно приращению кинетической энергии агрегата, получим:

Учитывая то, что

получим уравнение движения агрегата в общем виде:

2. Тяговый баланс агрегата

Если уравнение движения агрегата представить в виде:

то левая часть его будет приведенной силой инерции P_j, параллельной поверхности поля и направленной в сторону, обратной направлению движения. Тогда уравнение, показывающее, на что затрачивается движущая агрегат сила при его движении, является уравнением силового баланса, или уравнением тягового баланса агрегата в общем виде.

В этом уравнении движущая сила агрегата (Р_дв) равна алгебраической сумме внешних сил, действующих на агрегат при движении:

Р_дв = Р_с ± P_j

Движущая сила (Р_дв) есть горизонтальная реакция почвы на почвозацепы звеньев гусеницы или ведущих колес трактора. Движущая сила равна окружному усилию на ободе ведущих колес (звездочек). Эту силу называют также касательной силой тяги (Р_к). Она направлена по движению агрегата и параллельна поверхности поля, создается энергетическим средством. Ее величина зависит не только от его технических параметров (параметров ДВС, трансмиссии, ходовой системы), но и от характеристик поверхности поля (физико-механические свойства почвы, агрофон и др.), а также от нагрузочно–скоростных показателей режима и использования МТА.

Рис. 1. Схема сил, действующих на тяговый агрегат при движении на подъеме (гусеничный трактор – сцепка – сеялки).

Силы сопротивления передвижению агрегата слагаются (рис. 1):

а) из силы сопротивления движению трактора (самоходной машины), равной сумме сил трения его ходовой части, и сил, затрачиваемых на деформацию грунта для образования колеи. Суммарная сила сопротивления движению трактора Р_f всегда направлена против движения, ее можно считать действующей параллельно пути;

б) из силы сопротивления подъему трактора Р_α;

в) из силы сопротивления машин (орудий) R_а, равной силе тяги на прицепном устройстве (крюке) Р_кр.

Общую силу сопротивления машин составляют сопротивление рабочих органов, сопротивление перекатыванию, а также горизонтальная составляющая силы веса машин (прицепных, полунавесных) G_м·sinα;

г) силы сопротивления воздуха Р_w. При движении МТА со скоростью 10…12 км/ч величины их незначительны, и ими, как правило, пренебрегают (Р_w=0).

Силы веса трактора G_тр и машин G_м приложены в их центре тяжести. Равнодействующая силы веса трактора может быть разложена на две составляющие силы: параллельную пути G_тр·sinα(Р_α) и перпендикулярную к указанной поверхности G_тр·cosα. Аналогичную структуру имеют силы веса рабочих машин.

Силы инерции отдельных частей агрегата возникают при неравномерном движении (j≠0). Результирующая сила инерции направлена параллельно поверхности пути в сторону, обратную направлению ускорения. При замедлении движения агрегата она направлена по ходу движения, при разгоне - против движения.

Силы реакции почвы, нормальные к поверхности пути, воздействуют на ходовую часть трактора, машин – орудий и частично на их рабочие органы.

На основе рассмотренного уравнение тягового баланса агрегата в развернутом виде запишем следующим образом:

У равнение тягового баланса агрегата при равномерном движении на подъеме (спуске) в виде

В случае движения агрегата на горизонтальном участке (α=0; Р_α=0) уравнение тягового баланса агрегата при равномерном движении на горизонтальном участке примет простой вид:

У силие на крюке трактора при движении МТА на подъеме

при движении МТА на горизонтальном участке