3.2 Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитать состав пахотного агрегата с трактором ДТ-75М при вспашке среднесуглинистых черноземных почв на глубину 25 см по стерне колосовых культур на поле с уклоном в 3%.

Решение:

1) Определяем интервал допустимых скоростей. По таблице 7 П. этот интервал составляет от 4,5 до 12 км/ч. Однако, для навесных и полунавесных современных плугов V_доп= 6…10 км/ч.

2) По данным таблице 6 П. построим график тяговой характеристики трактора ДТ-75М (рисунок 9) при работе его на стерне.

Для упрощения дальнейших расчётов на графике наносятся лишь точки максимальных значений и номинальных значений для всех V_р передач.

Рисунок 9 - Выбор рабочих передач трактора ДТ-75М.

Как видно из рис. 9, в интервал допустимых скоростей попадают 3, 4, 5 и 6 передачи. Поскольку предпочтительнее работать на передачах с наибольшими значениями N_т то за основную передачу выберем 3-ю, но расчет необходимо провести на всех четырех передачах, так как окончательно решить вопрос об оптимальной передаче можно только при дальнейшем расчете производительности агрегата и по затратам труда и средств на единицу работ.

Из рисунке 9 находим значения тяговых усилий на каждой из выбранных передач:

=27,7 кН; =24,5 кН; =21,3 кН; =18,5 кН.

Сила сцепления трактора с почвой определится по формуле:

Сравнивая силу F_сц со значениями , можно сделать вывод о достаточности сцепления трактора с почвой на всех из выбранных передачах.

3) Определяем тяговое сопротивление плуга. Сопротивление одного плужного корпуса подсчитывается по формуле:

Из таблицы 4 K_пл =35 кН/м², а из таблицы 7 g_м = 6 кН/м.

Удельное сопротивление К_пл с учетом действительных скоростей движения находим по формуле

На 3-й передаче

На 4-й передаче

На 5-й передаче

На 6-й передаче

Сопротивление R_к с учетом рабочих скоростей движения будет равно:

На 3-й передаче = 37,3  0,35  0,25 + 6  0,35  0,03 = 3,32 кН.

На 4-й передаче = 38,2  0,35  0,25 + 6  0,35  0,03 = 3,41 кН.

На 5-й передаче = 39,9  0,35  0,25 + 6  0,35  0,03 = 3,55 кН.

На 6-й передаче = 41,2  0,35  0,25 + 6  0,35  0,03 = 3,67 кН.

4) Количество плужных корпусов подсчитывается по формуле

Из таблицы 4 П. вес трактора ДТ-75М G_тр = 63,1 кН, а из таблицы6 П. = 0,92.Тогда количество плужных корпусов для выбранных передач равно:

На 3-й передаче

На 4-й передаче

На 5-й передаче

На 6-й передаче

На основании проведенных расчетов можно предварительно подобрать следующие составы агрегатов для работы на передачах:

На 6-й передаче - ДТ-75М+ПЛН-4-35;

На 5-й передаче - ДТ-75М+ПЛН-5-35;

На 4-й передаче - ДТ-75М+ПЛН-6-35;

На 3-й передаче - ДТ-75М+ПЛН-6-35 (т.к. плугов с 7-ю корпусами нет).

5) Оценку рациональности подобранных агрегатов произведем по коэффициенту использования тягового усилия трактора и тяговой мощности.

Для подсчета применяется формула (3.10)

где – мощность, затрачиваемая трактором на подъеме, кВт; , кВт.

Для выбранных вариантов агрегатов находится R_а:

Из графика (рисунок 9) находим соответствующие R_а значенияV_р:

= 9,6 км/ч; = 8,6 км/ч; = 7,9 км/ч; = 8 км/ч.

Тогда,

= 14,6  9,6 / 3,6 = 38,9 кВт; = 17,75  8,6 / 3,6 = 42,4 кВт;

20,46  7,9 / 3,6 = 44,89 кВт; = 19,92  8 / 3,6 = 44,3 кВт;

Коэффициент использования тяговой мощности трактора на выбранных передачах будет равен

Правильность расчетов подтверждается соотношением > на всех выбранных передачах.

Однако, судя по значениям оптимальным может считаться агрегат, состоящий из трактора ДТ-75М с плугом ПЛН-5-35 и работающий на 5-й передаче.

Задача 2. Рассчитать рабочую скорость зерноуборочного комбайна СК-5 при уборке прямым комбайнированием озимой пшеницы урожайностью 30 ц/га на ровном участке. Влажность хлебной массы 14%, засоренность хлебостоя 16% при слабой полеглости хлебостоя.

Решение. В соответствии с методикой расчета агрегатов, состав которых заранее известен (например, комбайны - зерноуборочные, кормоуборочные, навозоразбрасыватели и т.д.), определяются допустимые скорости движения комбайна: по пропускной способности , по агротребованиям и по мощности двигателя.

1) Определяем рабочую скорость комбайна СК-5 по агротехническим требованиям. Согласно таблицу 7 П. = 3...8 км/ч (0,8...2,2 м/с), тогда максимально допустимая по агротехническим требованием = 8 км/ч (2,2 м/с).

2) Максимально допустимая скорость движения комбайна по пропускной способности определяется по формуле:

По таблице 14 П. номинальная пропускная способность комбайна СК-5 q_н = 5 кг/с (зерно с соломой). Ширину захвата комбайна при прямом комбайнировании примем B_р =5 м. Допустимая пропускная способность комбайна определяется по формуле:

где - коэффициенты, учитывающие соответственно влияние соломистости, влажности, засоренности и полеглости убираемой хлебной массы (таблица 9); коэффициент K_с = 0,6(1+δ_с)/ δ_с, где δ_с - доля побочной продукции - соломы, половы (для зерновых δ_с = 1,0...1,5).

Таблица 9

Зависимость коэффициентов Kw, Kз и Kп

Значения коэффициентов

От влажности хлебной массы

w %

10…15

16…20

21…25

26…30

31…35

Kw

1,0

0,9

0,7

0,45

0,26

От засоренности хлебостоя

з %

5…10

11…20

21…30

31…40

41…50

51…60

>60

Kз

1,0

0,9

0,85

0,81

0,77

0,73

0,69

От полеглости хлебостоя

Характер полеглости

Слабая (работа возможна с трех сторон)

Средняя (с 2-х сторон)

Сильная (с 1-й стороны)

Kп

0,75

0,63

0,50

Урожайность зерновых культур

(3.32)

где h - урожайность по зерну, т/га.

Выбираем значения коэффициентов: K_w =1,0; K_з = 0,9; K_з = 0,75 при δ_с =1,2 – K_с =0,6(1+1,2)/1,2=1,1. Тогда

3) Определяем значения мощности двигателя необходимой для работы комбайна со скоростью , по формуле:

Сопротивление передвижению комбайна R_м подсчитывается при значениях G_м = 8,0  9,8 = 78,4 кН и f_м = 0,09 (таблица 8 П.).

R_м = 78,40,09 = 7,06 кН.

Значения η_рп и η_гп выбираем из таблицы. 2 П.: η_рп = 0,95, η_гп = l,0 (т.к. у СК-5 отсутствует гидропривод); ориентировочно принимаем η_мг = 0,8, a η_ВОМ = 0,95;

Величину N_ВОМ подсчитываем по формуле (3.24 и 3.25)

Из таблицы 12 П. находим N_уд =7 кВт/кг/с, a =10 кВт. С учетом ориентировочных значений кВт,

N_ВОМ = 7  5 + 10 + 4 = 49 кВт, а

В связи с тем, что номинальная мощность комбайна СК-5 = 73,6 кВт, т.е. , то комбайн может работать на скорости не превышающей 4,1 км/ч (1,13 м/с), при этом указанная скорость лежит в пределах допустимых по агротребованиям скоростям движения (3…8 км/ч).