2 Расчёт оптимального состава и выбор режима

РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ (МТА)

Состав рабочих машин в агрегате и скоростной режим работы агрегата зависят от характера и условий выполнения сельскохозяйственной работы и показателей тяговых свойств трактора. Целью задания является изучение методики расчёта состава МТА и выбор режима его работы для выполнения технологической операции с заданной маркой трактора.

С учётом выданных индивидуально каждому студенту марки трактора, марки сельскохозяйственной машины (СХМ), вида выпол­няемой сельскохозяйственной работы, удельного тягового сопротив­ления СХМ k₀ (кН/м) или (для плуга) k_0пл (кН/м²) при скорости движения агрегата υ₀ = 5 км/ч, угла α наклона участков поля, задан­ной для плуга глубины h (м) обработки для выполнения задания необходимо:

а) в пределах интервала технологически допустимой скорости движения рабочей машины υ_lim (приложение Е) по тяговой характерис­тике трактора выбрать возможные рабочие передачи (не менее трёх);

б) определить общее тяговое сопротивление машины и произвес­ти расчёт состава МТА применительно к возможным рабочим пере­дачам и подобрать (при необходимости) сцепку;

в) определить эксплуатационные показатели использования агре­гата (степень использования тягового усилия трактора ξ_т , номи­нальной мощности двигателя (условный кпд трактора) η_тр.у , макси­мальной тяговой мощности ξ_Nт );

г) построить тяговую характеристику трактора на выбранной передаче, по которой определить скорость рабочего υ_р и холостого υ_х (на поворотах) движения, часовой расход топлива G_Тр на рабочем режиме и G_Тх на поворотах агрегата;

д) составить техническую характеристику выбранного агрегата.

Составленный агрегат должен обеспечивать:

- соблюдение требований агротехники по качеству работы;

- рациональное использование энергетических показателей тракто­ра и рабочих машин;

- высокую производительность агрегата;

- удобство и безопасность обслуживающего персонала при управ­лении, техническом и технологическом обслуживании;

- достаточную проходимость при переездах с одного участка на другой.

Исходные данные

Вид сельскохозяйственной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Марка трактора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Марка рабочей машины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Угол α наклона участков поля (дороги), град.. . . . . . . . . . . . . . . . . Удельное тяговое сопротивление рабочей машины

при скорости движения υ_о=5км/ч К_о(К_опл), кН/м(кН/м²). . . . . . . . . . . . .

Глубина вспашки (для плуга) h, м. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1 Расчёт состава и выбор режима работы тягового МТА

2.1.1 Определение числа машин в агрегате

Расчёт состава тягового МТА рекомендуется выполнять с ис­пользованием тяговых характеристик тракторов для соответствующе­го заданию состояния поля (агрофона), которые приведены в прило­жении Д и справочной литературе [2-4 и др.], а рекомендуемые допустимые по агротехническим требованиям скорости υ_lim движения агрегатов - в приложении Е.

В пределах интервала технологически допустимой скорости υ_lim движения рабочей машины по тяговой характеристике трактора для заданного агрофона нужно выбрать все возможные передачи (не менее трёх) с указанием рабочей скорости υ_рн и номинального тягового усилия P_Тн при режиме эксплуатации N_Т = N_Тmax .

Максимальное число n_м машин в агрегате для каждой из возможных передач трактора определяют по формуле (кроме пахотных агрегатов)

, (2.1)

где ξ_рт - рекомендуемая степень использования тягового усилия трактора;

G - эксплуатационный вес трактора, кН;

P_Тн - номинальное тяговое усилие трактора на данной передаче из числа возможных, кН;

α - угол наклона участков поля, град.;

R_сц - тяговое сопротивление сцепки, кН;

R_м - тяговое сопротивление рабочей машины, кН.

Рекомендуемую степень ξ_рт использования тягового усилия трактора принимают из приложения Ж, эксплуатационный вес трактора - из технической характеристики (приложения А, Б или справочник [2] и др.), значения P_Тн  на возможных передачах - из тяговой характеристики (приложение Д или справочник [2]), угол α наклона участков поля - из исходных данных.

Тяговое сопротивление сцепки принимают вначале равным R_сц = 2 кН, а затем уточняют расчётом по принятой марке сцепки. В том случае, когда по условиям агрегатирования сцепка не нужна, тяговое сопротивление сцепки принимают равным R_сц = 0 кН.

Тяговое сопротивление рабочей машины (кН) определяют по выражению

, (2.2)

где b_к - конструктивная ширина захвата сельскохозяйственной машины, м;

k_м - удельное тяговое сопротивление машины при определённой скорости движения, кН/м;

G_м - эксплуатационный вес СХМ, кН.

Значения b_к и G_м принимают по технической характеристике рабочей машины [5-10 и др.], а значения удельного тягового сопротивления машины для заданного значения скорости k_м (кН/м) определяют по формуле

, (2.3)

где  k₀  - удельное тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины при скорости движения υ_о = 5 км/ч, кН/м;

υ_рн - рабочая скорость трактора на данной передаче из числа возможных, км/ч;

Δ_с  - темп нарастания удельного тягового сопротивления в зависимости от скорости агрегата, %.

Значение k₀ принимают из исходных данных, υ_рн - из тяговой характеристики трактора, а Δ_с - из приложения З.

Определив k_м на выбранных скоростях движения по формуле (2.3), определяют тяговое сопротивление R_м рабочей машины по формуле (2.2), далее по формуле (2.1) - максимально возможное число n_м машин в агрегате и округляют его до целого числа в сторону уменьшения.

Для прицепного тягового пахотного агрегата определяют число n_кор плужных корпусов, которые нормально загрузят трактор на выбранных передачах с округлением до ближайшего целого меньшего числа, по формуле

, (2.4)

где R_кор - тяговое сопротивление одного плужного корпуса, кН.

, (2.5)

где h - глубина вспашки, м;

b_кор - конструктивная ширина захвата одного корпуса плуга, м;

k_пл - удельное тяговое сопротивление плуга, кН/м²;

g_кор - вес плуга, приходящийся на один корпус, кН;

C - поправочный коэффициент, учитывающий вес почвы на корпусе плуга.

Численные значения h и α принимают из исходных данных, а b_кор - из технической характеристики плуга [5-10 и др.]. Поправочный коэффициент C зависит от глубины вспашки h и принимается в пределах C = 1,1…1,4 (C = 1,2 при h = 0,22…0,25 м).

Удельное тяговое сопротивление k_пл плуга рассчитывают по формуле

. (2.6)

Вес плуга, приходящийся на один корпус, определяется по выражению

, (2.7)

где G_пл - вес плуга, кН;

n_кор - число корпусов плуга данной марки.

В предварительных расчётах (марка плуга ещё не известна) при­нимают g_кор = 2…3 кН.

При расчётах состава агрегата для лущения стерни тяговое сопротивление R_м рабочей машины определяют по формуле (2.2) при конструктивной ширине захвата b_к = 5 м, так как ширина захвата основных отечественных лущильников кратна пяти метрам. Аналогично для агрегатов на прикатывании почвы тяговое сопротивление рабочей машины определяют для секции с шириной захвата b_к = 2 м.

2.1.2 Расчёт тягового сопротивления сцепки

По принятому целому числу n_м машин в агрегате подбирают необходимую марку сцепки, по технической характеристике которой уточняют тяговое сопротивление сцепки по формуле

, (2.8)

где G_сц - вес сцепки, кН [5-10 и др.];

f_сц    - коэффициент сопротивления перекатыванию ходовых колёс сцепки при движении (таблица В.2).

2.1.3 Определение общего тягового сопротивления МТА

Общее тяговое сопротивление МТА (кН) на возможных передачах трактора (кроме пахотных агрегатов) определяют по выражению

. (2.9)

Для пахотного агрегата вначале по выбранной марке плуга уточ­няют значение g_кор по формуле (2.7), тяговое сопротивление корпуса R_кор по выражению (2.5), а затем определяют общее тяговое сопротивление плуга R_пл (кН) по выражению

. (2.10)

2.1.4 Расчёт степени загрузки трактора

Степень загрузки трактора по силе тяги на возможных передачах оценивают коэффициентом ξ_т использования тягового усилия, определяемого по формулам:

- для пахотного агрегата

; (2.11)

- для остальных агрегатов

. (2.12)

2.1.5 Выбор состава МТА и основной передачи трактора

Состав агрегата и основную передачу окончательно выбирают по наибольшему значению коэффициента ξ_т использования тягового усилия трактора. При этом должно выполняться условие

. (2.13)

Для определения действительной скорости υ_р движения на рабочем режиме и поворотах υ_х агрегата, а также часового расхода топлива, соответственно, G_Тр и G_Тх , нужно построить кривые расхода топлива G_Т и скорости υ_р движения трактора на выбранной передаче по тяговой характеристике трактора на заданном агрофоне (рисунок 2.1).

Тяговое сопротивление R_ах (кН) агрегатов при поворотах на кон­цах гона определяют по формулам:

- для прицепных СХМ с выключением рабочих органов машин при поворотах

; (2.14)

- для прицепных агрегатов, осуществляющих поворот без выключения рабочих органов,

; (2.15)

- для навесных агрегатов

; (2.16)

- для полунавесных агрегатов

, (2.17)

где f , f_м - соответственно коэффициенты сопротивления качению трактора и колёс сельскохозяйственной машины (приложение В);

, - соответственно часть веса полунавесной сельскохозяйственной машины, передающейся при повороте на колёса машины и

навеску трактора.

Распределение веса полунавесной машины ( и ) прини-

мают из конструктивных соображений (обычно по половине веса машины).

Окончательно скорость движения агрегата на повороте принимают с учётом допустимого значения (обычно не более 10 км/ч) в зависимости от вида агрегата и состояния поворотной полосы.

Рисунок 2.1 - Определение скорости движения υ_р , υ_х и расхода

G_Тр , G_Тх топлива, соответственно, на рабочем режиме и поворотах

по тяговой характеристике трактора