Контрольная работа №1

В контрольной работе разрабатываются три вопроса:

1. Определение тягово-сцепных и скоростных показателей трактора в эксплуатационных условиях.

2. Комплектование полевого машинно-тракторного агрегата (МТА) и выбор режимов работы.

3. Комплектование транспортного МТА.

1. Определение тягово-сцепных и скоростных показателей трактора в эксплуатационных условиях

Изучить операционную технологию выполнения сельскохозяйственной работы.

Технология – совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния сырья, осуществляемых в процессе производства.

Технология включает сведения об используемых технических средствах, их регулировке и режимах работы, организации рабочих процессов, контроль качества и т.д.

Технологический процесс – совокупность сведений о способах, закономерностях, средствах и последовательности выполнения всех операций сельскохозяйственной работы, связанной с изменением расположения, формы, размеров и свойств перерабатываемого сырья.

Сельскохозяйственная работа – это технологический процесс, связанный с физико-механическим или биологическим изменением обрабатываемого материала и сочетающий основную (технологическую) и вспомогательные операции.

Операционная технология механизированной работы – это совокупность сведений о способах, закономерностях, средствах и последовательности выполнения всех операций работы. Она включает сведения о технических средствах, подготовке их к работе, режимах работы агрегатов, допусках на технологические параметры, подготовке полей к работе, об организации работы агрегатов на рабочем участке, контроле качества работ и др.

При интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур особое внимание следует уделить соблюдению технологической дисциплины – проведение полевых сельскохозяйственных работ высокопроизводительными агрегатами в оптимальные агротехнические сроки в строгом соответствии с существующими нормативами и технологическими допусками, а также регулировке сельскохозяйственных машин на заданный режим работы.

Операционная технология механизированных работ включает следующие составляющие ее части (разделы):

- агротехнические требования;

- выбор, комплектование и подготовка к работе МТА;

- выбор способа движения и подготовка рабочего участка;

- организация работы агрегатов на участке;

- контроль и оценка качества работы;

- экология;

- техника безопасности при работе на агрегатах.

1.1. Дать определение и предназначение заданной механизированной работы.

1.2. Привести агротехнические требования. Агротехнические требования представляются по основным технологическим параметрам с указанием допусков по временным, количественным и качественным показателям.

1.3. Установить интервалы значений допустимых рабочих скоростей по условиям агротребований для заданной полевой механизированной работы V_а.

Для уборочных агрегатов уточнить максимально допустимую скорость движения V_а, исходя из пропускной способности основного рабочего органа (молотилки, измельчающего аппарата и т.д.)

, (1.1)

где Q_м – допустимая (номинальная) пропускная способность машины, кг/с;

V_a – допустимая скорость движения, м/с;

В_р – рабочая ширина захвата агрегата, м;

q_y – биологическая урожайность культуры, норма внесения материала и т.д., т/га.

Иногда в справочных данных вместо пропускной способности дается производительность машины W_ч в т/ч. В этом случае Q_м = W_ч / 3,6; кг/с.

1.4. Выбрать две передачи трактора для технологически допустимых рабочих скоростей и для каждой из них определить номинальные тяговые усилия.

Для энергетических машин с бесступенчатыми трансмиссиями установить диапазон передаточных числе трансмиссии:

, (1.2)

где r_к – радиус качения ведущего колеса; n_н – номинальная частота вращения коленного вала двигателя, с

Для гусеничных тракторов радиус качения ведущих колес rк принять равным радиусу начальной окружности и ведущей звездочки.

Для колесных тракторов радиус качении ведущего колеса определяется по формуле:

r_к = r_o + λ_щ *h_ш, (1.3)

где r_о – радиус стального обода колеса, м;

h_ш – высота пневматической шины, м;

λ_щ – коэффициент усадки пневматических шин, равный для пневматических шин низкого давления для I класса агрофона λ_щ принять равным 0,72; II – 0,75; III – 0,78; IV- 0,8; грунтовой дороги – 0,70,

где: I – целина, многолетняя залежь, пласт многолетних трав, сильно уплотненная стерня;

II – стерня зерновых колосовых и однолетних трав, поле после уборки кукурузы или подсолнечника;

III – чистый пар, после уборки корнеплодов, после перепашки, междурядной обработки пропашных культур;

IV – поле, подготовленное под посев, свежевспаханной поле.

1.5. Показатели тяговых свойств трактора зависит не только от параметров двигателя, трансмиссии и ходовой части трактора и режимов их работы, но и от условий движения; свойств и состояния почвы, уклона местности, агрофона.

Рассчитать номинальную касательную силу тяги для двух рабочих передач и двух классов агрофона (II и IV или I и IV):

, (1.4)

где Р_кн – номинальная касательная сила тяги, кН;

N_ен – номинальная мощность двигателя, кВт;

N_мом – мощность, расходуемая на привод механизмов машин-орудий на выбранных передачах, кВт;

i – передаточное число трансмиссии на выбранной передаче;

_м – КПД трансмиссии трактора.

1.5.1. Механический кпд трансмиссии трактора определить по следующим зависимостям:

Для колесных тракторов:

_м= ^α_{ц *} ^β_к

Для гусеничных тракторов:

- с механической КПП _м= ^α_ц* ^β_к* _r,

- с механической АПП гидродинамическим трансформатором

^α_м= ^α_ц* ^β_к * _rr* _r,

где _ц, _к – соответственно, КПД цилиндрических и конических зубчатых передач;

α,β – соответственно количество пар шестерен данного вида, находящихся в зацеплении;

_r – КПД гусеничной цепи, равный 0,95-0,97;

_rr - КПД гидротрансформатора

1.5.2. Для тягового МТА N_мом принять равным 0, а для тягово-приводного МТА определить по формуле:

N_мом = N_xx+q*N_q, (1.6)

где N_xx – затраты мощности на холостой ход механизма СХМ (комбайна); N_q - удельная мощность, затрачиваемая на технологический процесс при значениях подачи (пропускной способности), (кг/с);

q – подача, кг/с.

Подачу q установить по формуле:

q = q_у *Вр*Vр (1.7)

где q_у - урожайность или норма внесения семян, удобрений, кг/м²; В_р - рабочая ширина захвата МТА, м;

V_р - скорость движения МТА, м/с.

Рабочую скорость движения МТА V_р на заданных передачах определять по выражению:

, (1.8)

где δ – буксование трактора (в сотых долях).

В_р = В_к * _в, (1.9)

где В_к – конструктивная ширина захвата с.-х. машины, м;

_в - коэффициент использования конструктивной ширины захвата.

1.6. Установить значение движущей силы по сцеплению ходового аппарата (двигателя) трактора с почвой:

, (1.10)

где μ – коэффициент сцепления ведущего аппарата трактора с почвой талб.прил.;

G_с – сцепной вес трактора (вес трактора, приходящийся на его ведущий аппарат), кН.

Сцепной вес G_с гусеничного трактора и колесных тракторов с двумя ведущими осями (4К4) при работе на участке с уклоном

G_c = G_т * cosα,

А для колесных тракторов с одной ведущей осью (4К2) принимают равным 2/3 G_т ∙ cosα

G_т = g*М_т,

где g – ускорение свободного падения g = 9,81 м/с;

М_т – масса трактора, т, α – уклон местности в град;

Сцепной вес трактора практически можно увеличить путем установки дополнительных грузов на ведущие колеса или использованием гидроувеличителя сцепного веса (ГСВ) при применении навесных СХМ.

1.7. Вычислить усилие, затрачиваемое на перекатывание трактора Р_f и преодоление подъема Р_α:

Р_f = Gт*f * cosα (1.11)

Р_α = G sinα = G_i (1.12)

где f – коэффициент сопротивления перекатыванию трактора; i – угол подъема в сотых долях.

1.8. по результатам вычислений построить график тягового баланса трактора для двух передач и двух классов агрофона. График строить в масштабе на основании расчетов по формулам (1.4, 1.10, 1.11, 1.12) от нулевой линии (ось абсцисс) отложить значения Р_r, Р_μ и Р_α в кН, соответствующие работе трактора на двух агрофонах (ось ординат). Точки соединить прямыми линиями. От точки Р_α отложить нарастающим к ней итогом значение Р_r (в этом случае МТА движется на подъем). Нанести обозначения в соответствии с рис.1. Определить зоны достаточного Р_д = Р_кн < Р_μ и недостаточного Р_д = Р_кн > Р_м сцепления (1.13, 1.14).

1.9. Определить движущую силу агрегата Р_д.

При условии достаточного сцепления Р_μ ≥ Р_кн движущая агрегат сила ограничивается энергетическими возможностями двигателя трактора и тогда ее принимают равной номинальной касательной силе

Р_д = Р_кн (1.13)

Если сцепление движителей трактора с почвой недостаточно, сила сцепления Рс будет ограничивать максимальное значение движущей силы Р_д

Р_д = Р_μ (1.14)

Для полного использования мощности двигателя N_ен увеличения тягового усилия Р_т и снижения буксования δ в этих условиях для колесных тракторов применяются 4 ведущих колеса (4к4), полугусеничный ход, уширители, почвозацепы, сдвоенные колеса, балласт на задние колеса, а при агрегатировании некоторых навесных машин эффективным является использование ГСВ.

1.10. На графике тягового баланса отметить для заданных условий работы силу тяги трактора Р_т:

Р_т = Р_д *Р_r ± Р_α, (1.15)

1.11. Сопоставляя результаты расчетов, выявить причины изменения тяговой мощности трактора при работе в одних и тех же почвенных условиях, но на различных передачах, и в различных почвенных условиях, но на одной передаче, для чего рассчитать баланс мощности трактора при прямолинейном равномерном движении

N_ен = N_т + N_мом + N_f ± N_α + N_δ + N_м + N_нс, (1.16)

где N_т – номинальная тяговая мощность трактора, кВт,

N _мом, N_f, N_α, N_м, N_δ – соответственно потери мощности на привод рабочих органов, на перекатывание, преодоление подъема, буксование и в трансмиссии, кВт,

N_нс – мощность, не используемая по условиям сцепления (подсчитать только при недостаточном сцеплении), кВт.

N _мом = N_xx + q*N_q; N_т = Р_т*V; N_r = f*g*М_т*V;

N_α = g*М_т*V*sinα; N_δ = N_т* _м*δ; N_м = N_т*(1- _м);

, (1.17)

где V - теоретическая скорость движения МТА

, (1.18)

где r_км – максимальный радиус качения, м

Для колесный тракторов r_км = r_o + h_m, для гусеничных r_км = z_o.