книги из ГПНТБ / Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов сб. науч. тр

К ВЫБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО СООТНОШЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ И ШИРИНЫ ЗАХВАТА МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

ЛЕВИТАНУС А. Д., КОРСУН Н. А.

(ХТЗ)

Согласно теоретическим предпосылкам [1], при повы­ шении скорости движения, например с 5 (тракторы Т-74 и ДТ-75) до 10 км/ч (трактор с двигателем мощностью, вдвое большей), тяговое сопротивление рабочих органов орудий должно оставаться неизменным. Если это условие не выполняется, приходится решать задачу об оптималь­ ной энергонасыщенности трактора или оптимальном соот­ ношении скорости его движения и ширины захвата ору­ дия, обеспечивающих максимально возможное повышение производительности при заданном увеличении мощности двигателя.

Рассмотрим решение этой задачи применительно

кнаиболее энергоемкому виду работ-—пахоте.

Впрактике отечественного и зарубежного сельскохо­ зяйственного машиностроения до сего времени не удалось создать рабочие органы плугов, тяговое сопротивление которых на скорости 10 км/ч такое же, как плугов, рабо­ тающих на скорости 5 км/ч. Одинаковое тяговое сопротив­ ление удается обеспечить при повышении скорости не бо­ лее чем на 3 км/ч.

Тяговый к.п. д. трактора и сопротивление сельскохо­ зяйственных машин-орудий находятся в определенной функциональной зависимости от скорости движения трак­ тора. Выведем зависимость для определения оптимальной скорости движения. Потенциальную тяговую характери­ стику трактора можно определить с помощью усреднен­ ных коэффициентов, найденных статистической обработ­ кой данных тяговых испытаний трактора на определенном фоне [3] .

Тяговое усилие Ркр.н и скорость движения v при мак­ симальном к. п. д. трактора находят по формулам:

в (6), получим аналитическое выражение для определе­ ния основного эксплуатационного показателя — произво­ дительности агрегата за час сменного времени в зависи­ мости от тягового сопротивления:

(7)

Аналогично выведена зависимость производительно­ сти агрегата за час сменного времени от скорости дви­ жения:

нулю и решив эти уравнения, найдем тяговое сопротивле­

Зависимости оптимального тягового сопротивления сельскохозяйственного агрегата от энергонасыщенности трактора (рис. 1) имеют тот же вид, что и зависимость ширины захвата.

Таким образом, с повышением энергонысащенности при неизменном весе трактора имеется тенденция к умень­ шению ширины захвата агрегата. Для поддержания по­ стоянной ширины захвата необходимо уменьшить тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины или увели­ чить эксплуатационный вес трактора.

При неизменном тяговом сопротивлении машины (АРх=0) оптимальная скорость движения У 0 Д Т повышает-

плугов удается обеспечить при разности скоростей при­ мерно 3 км/ч. Исходя из этого, считаем энергонасыщен­ ность трактора, при которой тяговое сопротивление со­ храняется на исходном уровне. Энергонасыщенность та­ кого трактора должна составлять 22 л. с./т. Следователь­ но, если вес скоростного трактора тот же, что и нескоро­ стного, мощность двигателя составит примерно 130 л. с. В случае если мощность двигателя задана другой, напри-

7* 195

мер 150 л. с , то вес трактора при той же энергонасыщен­ ное™ возрастет до 6800—7000 кг.

Таким образом, при заданной величине повышения мощности трактора для обеспечения максимально воз­ можного прироста производительности необходимо, что­ бы скорость движения была такой, при которой тяговое сопротивление скоростного орудия останется равным со­ противлению орудия-предшественника, а ширина захвата орудия обеспечит нормальную загрузку двигателя. В та­ ком случае рост производительности за час чистого вре­ мени работы агрегата будет пропорционален увеличению мощности двигателя, а погектарный расход топлива оста­ нется неизменным (при равной экономичности двигате­ лей сравниваемых тракторов).

Анализ элементов, из которых складывается рост про­ изводительности рассматриваемого трактора повышенной энергонасыщенности, показывает, что увеличение произ­ водительности достигается как за счет повышения скоро­ сти (примерно в 1,6 раза), так и за счет увеличения ши­ рины захвата агрегата (примерно на один корпус).

Рассмотренные теоретические соображения о выборе оптимального соотношения ширины захвата и скорости движения агрегата подтверждены экспериментальными данными, полученными при проведении контрольных смен на пахоте. Во всех случаях при агрегатировании гусенич­ ного трактора весом 7100—7200 кг и мощностью 150 л. с. с плугами, которые имеют в среднем на один корпус боль­ ше, чем плуги, агрегатируемые с трактором Т-74, получе­ но повышение производительности за час чистого времени на 95—105%- Учитывая принятые условия расчета, зави­ симость (6) и результаты экспериментальных исследо­

Таким образом, при существующих параметрах плу­ гов и оптимальных весовых параметрах рассматриваемого трактора (6800—7000 кг) рост производительности за час чистого времени может быть пропорционален росту мощ­ ности двигателя, если правильно выбрано соотношение между скоростью движения и шириной захвата агрегата. Если же эксплуатационный вес трактора отличается от оптимального, например равен весу трактора-предшест­ венника, то производительность за час чистого времени

повысится только на 92%. а за час сменного времени —• на 81%- Эти показатели рассчитаны по зависимостям (6)

сопротивлений оптимален агрегат из гусеничного тракто­ ра с двигателем мощностью 150 л. с. с 5—6-корпусными плугами при эксплуатационном весе трактора 6800— 7000 кг и с 4—5-корпусными плугами при эксплуатацион­ ном весе 6000 кг. Следует отметить, что агрегатирование

ского сельского хозяйства», 1969, № 9.

2.К а ш у б а Б. П., Л е в и т а н у с А. Д., О г и й Г. Е. Требуемое тяговое усилие гусеничного трактора общего назначения. «Меха­ низация и электрификация социалистического сельского хозяйст­ ва», 1970, № 6.

3. К о р с у н Н. А., Л е в и т а н у с А. Д. Статистический анализ ос­ новных параметров тракторов общего назначения. «Тракторы и сель­ хозмашины», 1970, № 6.

4. К о с н и к о в Н. И., К о р с у н Н. А. К вопросу нормирования величины сменной производительности сельскохозяйственных аг­ регатов. Труды КНИИТИМ, вып. 4. Новокубанск, 1969.

ТРАКТОР-МАКЕТ Д Л Я ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ СКОРОСТЕЙ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ СВЫШЕ

15 км/ч

КУЗНЕЦОВ С. В. (ВИМ)

Рабочие скорости МТА свыше 15 км/ч открывают воз­ можности дальнейшей интенсификации сельскохозяйст­ венного производства. Тяговые средства и мобильные установки, предназначенные для работы на высоких ско­ ростях, должны обладать соответствующей энергонасы­ щенностью. При эксплуатации скоростных машинно-трак­ торных агрегатов предъявляются повышенные требования к выровненное™ полей, что в большой степени обуслов­ ливается качеством вспашки.

Выровненная гладкая пахота достигается при работе агрегатов беззагонными способами с оборотным плугом или реверсивным агрегатом с плугами, снабженными право- и левооборачивающими корпусами. Свальные и развальные борозды при такой работе исключаются, что повышает производительность труда за счет сокращения времени на холостые заезды и повороты на концах заго­ нов. Скоростные агрегаты с реверсивным движением на всех передачах, несомненно, получат широкое развитие.

Как известно, основным трактором общего назначе­ ния почти во всех зонах страны является гусеничный трактор класса 3 т. Агрегатируемые с ним машины и ору­ дия составляют значительную часть парка сельскохозяй­ ственных машин колхозов и совхозов. Поэтому в общей постановке вопроса об исследованиях машинно-трактор­ ных агрегатов на скоростях, превышающих 15 км/ч, речь должна идти о тяговом средстве, дающем возможность выявить эффективность тягового класса 3 т вч новом диа­ пазоне скоростей и оборудованном трансмиссией, кото­ рая обеспечивает одинаковые скорости движения как вперед, так и назад.

Приведенные соображения явились исходными при выборе базового трактора — основы полевой самоходной установки, т. е. трактора-макета, для исследования воз-

можностей увеличения скоростей свыше 15 км/ч. Из из­ вестных тракторов отечественного производства этим целям в большей степени отвечает крутосклонный гусе­ ничный трактор К-75 Волгоградского тракторного завода. Он создан на базе трактора общего назначения ДТ-75 и предназначен для выполнения сельскохозяйственных и лесокультурных работ как на равнине, так и на горных склонах крутизной до 20°, в том числе на участках, рас­ положенных над уровнем моря до 2000 м. Трактор рабо­ тает в агрегате с навесными орудиями (плугами, рыхли­ телями и т. д.) челночным и обычным способами, для че­

тосклонная модификация имеет переднюю навесную гид­ росистему, предохранительное приспособление от опроки­ дывания, гидроприводы направляющих колес, креномер и другие узлы, отсутствующие на тракторе ДТ-75. Разме­

задний мост, конечная передача, подвеска и некоторые другие узлы.

При определении мощности трактора-макета ТМ-270-ВИМ в первом приближении можно руководство­ ваться известным соотношением удельной энергонасы­ щенности подобных тракторов, в данном случае Э-151. Если обозначить удельную энергонасыщенность трактора

Для Э-151 Л/у д 1 = 23,8 л. с./т и и, = 10,62 км/ч. Для по­ исковых исследований намечено повысить скорость в 1,5 раза. Поэтому можно принять и 2 =16,5 км/ч, тогда

# у д 2 = 3 7 л. с./т.

Если считать, что вес трактора-макета в первом при­ ближении будет таким же, что и базового трактора, то ориентировочная мощность двигателя должна составить 285 л. с. Такую мощность можно получить, например, пу­ тем форсирования двигателя ЯМЗ-238НБ. Приняв при создании трактора-макета за основу трактор К-75 и дви-

гатель ЯМЗ-238НБ, можно более точно определить вес макета.

Расчеты показывают, что конструктивный вес макета с учетом разницы в весе снятых и вновь поставленных узлов, а также дополнительного веса, создаваемого удли­ нителями рамы, будет равен 7900 кг, а эксплуатацион­ ный— 8400 кг. Располагая данными по весу и исходя из условий реализации тягового усилия РК р = 3 т на выбран­ ной скорости, уточняем мощность двигателя:

гателя (%=0,9).

Таким образом, получим следующие основные пара­ метры трактора-макета:

Диапазон рабочих скоростей, км/ч . . . . . 15—20

На основании ориентировочных данных по двигателю серии ЯМЗ завода-изготовителя и опыта форсирования подобных двигателей до 250 л. с. на Армавирской опыт­ ной станции получена регуляторная характеристика фор­ сированного двигателя ЯМЗ-238НБ (рис. 1).

Основные показатели двигателя: