книги из ГПНТБ / Хробостов С.Н. Эксплуатация машинно-тракторного парка учебник
.pdfтехнического состояния машины, физико-механических
свойств обрабатываемой |
почвы или другого |
материала, |
состояния почвы и угла |
наклона местности, |
по которой |
перемещается агрегат, глубины обработки и |
скоростно |
|
го режима, способа установки и регулировки |
машин или |
|
орудий в агрегате. Как видно из перечисленного, только часть этих факторов постоянна для данной машины, большинство же переменно.
Тяговое сопротивление одной и той же машины существенно изменяется в зависимости от ее техническо го состояния и условий работы. При обработке одного участка даже на длине одного гона динамограммы пока зывают значительные колебания тягового сопротивления.
Чтобы лучше использовать машины, необходимо снижать их тяговое сопротивление и мощность, потребля емую при работе. Для этого надо знать закономерности
изменения тягового |
сопротивления и его |
составляющих. |
Р а ц и о н а л ь н а я ф о р м у л а д л я |
о п р е д е л е . |
|
н и я с и л ы т я г и |
п л у г а предложена |
академиком |
В. П. Горячкиным. Из многочисленных факторов, влияю щих на тяговое сопротивление плуга, он выделил глав
ные |
и предложил |
формулу |
в таком |
виде |
(кгс): |
|
||
|
|
р =-fo |
+ |
kab + гаЬи2, |
|
|
(71) |
|
где |
G— вес плуга в борозде, кгс; |
|
|
|
|
|||
|
/—коэффициент сопротивления перекатыванию |
|||||||
|
плуга, зависящий от сил сопротивления |
каче |
||||||
|
нию колес и трения корпусов |
о дно и |
стенку |
|||||
|
борозды; |
|
|
|
|
|
|
|
|
к— коэффициент |
деформации |
пласта, |
кгс/см2 ; |
||||
|
а—глубина |
пахоты, |
см; |
|
|
|
|
|
|
b—-ширина |
пласта (захват плуга), |
см; |
|
|
|||
|
е— коэффициент |
пропорциональности, |
учитываю |
|||||
|
щий сопротивление при отбрасывании |
пласта |
||||||
всторону, кгс-см2 /м4 ;
v— скорость передвижения плуга, м/с.
Так как сила тяги Р , ф равна силе сопротивления плуга Run, то можно записать:
(72)
Тяговое сопротивление плуга можно представить тремя составляющими:
# п л — ^ 1 + ^ 2 + R;3> |
(72а) |
90
где Rx — [Ga„ — суммарное сопротивление |
трения при |
||||
передвижении плуга в борозде (тре |
|||||
ние корпусов |
плуга |
о |
почву, дно и |
||
стенку борозды, трение во втулках ко |
|||||
лес и др.); |
|
|
|
|
|
R2 = knab— сопротивление почвы деформации при |
|||||
пахоте, |
зависящее |
от |
поперечного |
||
сечения пласта и удельного сопротив |
|||||
ления деформации почвы; |
|
|
|||
/?3 =еа6у2 —сопротивление, возникающее в резуль |
|||||
тате сообщения |
кинетической |
энергии |
|||
частицам |
массы пласта при |
отбрасы |
|||
вании их в сторону.
Формула определения силы тяги плугов, предложен
ная |
академиком В. П. Горячкиным, имеет значение об |
щего |
теоретического закона сопротивления не только |
для плугов, но и для борон, культиваторов, сеялок и дру гих машин-орудий. Однако дальнейшие исследования показали, что эта формула не дает полного анализа со ставляющих тягового сопротивления, а практическое оп ределение коэффициентов /, k и е затруднительно.
|
В общем виде тяговое сопротивление сельскохозяйст |
||||||||
венных |
машин-орудий можно представить |
уравнением: |
|||||||
|
|
* „ = * f + * „ + |
/?, + /? . + |
/?, |
+ |
/?., |
|
(73) |
|
где |
Rf—сопротивление |
перекатыванию, |
возникающее |
||||||
|
|
в результате трения во |
втулках |
колес, тре |
|||||
|
|
ния качения ободьев колес о почву, сопротив |
|||||||
|
|
ления почвы прессованию |
ходовой |
частью; |
|||||
|
|
Rq, — сопротивление, возникающее в |
результате |
||||||
|
|
трения-скольжения |
рабочих |
поверхностей |
|||||
|
|
машин или орудий об обрабатываемую сре |
|||||||
|
|
ду, почвы о лемех, отвал, зубья, диски, стеб* |
|||||||
|
|
лей о режущий аппарат, семян |
и |
удобрений |
|||||
|
|
о детали высевающего аппарата; |
|
|
|||||
|
Ra — сопротивление |
деформации |
обрабатываемой |
||||||
|
|
среды (крошение пласта, рыхление при бо |
|||||||
|
RR |
роновании и культивации и др.); |
|
|
|||||
|
— сопротивление, |
возникающее |
в |
результате |
|||||
|
|
сообщения кинетической |
энергии |
|
частицам |
||||
|
|
обрабатываемого материала |
(отбрасывание |
||||||
|
|
пласта при пахоте или частиц почвы при бо |
|||||||
|
|
роновании, культивации, |
лущении, |
копании |
|||||
|
|
канав, колебание |
стеблей |
при уборке); |
|||||
91
Rj— сопротивление, вызываемое трением в пере даточных механизмах машины или орудия; Ran — сопротивление воздушной среды (в силу не значительных поступательных скоростей аг регатов для практических расчетов им мож
но пренебречь).
У почвообрабатывающих машин сопротивление соб ственно деформации почвы составляет 40—70% всего тягового сопротивления, у посевных и посадочных ма шин — 23—40, у культиваторов и зубовых борон — 33— 34% общего сопротивления.
Сопротивление перекатыванию у почвообрабатываю щих орудий составляет от 7 до 20%, у посевных и поса
дочных— от 43 до 63%, а у прицепных |
комбайнов — до |
|||||
97% общего тягового |
сопротивления. Величина |
коэффи |
||||
циента |
сопротивления |
перекатыванию |
машин-орудий |
|||
в зависимости от почвенных условий |
и типа |
ходового |
||||
аппарата может быть принята равной |
|
величине анало |
||||
гичного коэффициента для колесных тракторов. |
|
|||||
Общее тяговое |
сопротивление машин на |
практике |
||||
удобнее |
определять |
по их удельному |
сопротивлению. |
|||
У д е л ь н ы м т я г о в ы м с о п р о т и в л е н и е м на зывается рабочее сопротивление, приходящееся на еди
ницу ширины |
захвата машины или орудия. |
|
Для всех машин и орудий, кроме плугов, удельное |
||
сопротивление |
kM (кгс/м) определяется делением |
обще |
го тягового сопротивления машины RM на ширину захва |
||
та b (м), т.е. |
|
|
|
А Н = Т - ' |
' ( 7 4 > |
|
о |
|
Для плуга суммарное удельное сопротивление k0 (кгс/см2 или кгс/м2 ) определяется делением рабочего тя гового сопротивления /?п л (кгс) плуга на площадь ab (см2 или м2 ) поперечного сечения пласта, т. е.
*o = ^ f . |
(75) |
ab |
|
Удельное сопротивление &Пл (кгс/м) плута, отнесен ное к единице ширины захвата,
knjl = k0alQ0,
92
где &0 |
—суммарное |
удельное |
сопротивление плуга, |
||
|
|
кгс/см2 ; |
|
|
|
а—глубина пахоты, см. |
|
|
|||
Ниже |
приведены |
примерные |
значения |
удельных со |
|
противлений (кгс/м) |
сельскохозяйственных |
машин и ору |
|||
дий для различных условий работы. |
|
||||
Средние и сетчатые зубовые бороны |
|
45—70 |
|||
Луговые бороны с ножевидными зубьями |
|
150—230 |
|||
Пружинные |
бороны |
|
|
150—380 |
|
Кольчатые |
катки |
|
|
60—80 |
|
Шлейф-бороны' |
|
|
40—60 |
||
Гладкие |
наливные катки |
|
|
100—120 |
|
Дисковые |
бороны |
|
|
190—240 |
|
Лапчатые культиваторы при обработке паров и зяби:
на глубину 6—8 см |
|
|
|
|
120—180 |
|||
на глубину 10—14 см . |
|
|
|
|
160—250 |
|||
Штанговые |
культиваторы |
, |
|
|
|
160—260 |
||
Лапчатые культиваторы при междурядной обработке |
. |
120—200 |
||||||
Дисковые |
лущильники |
|
|
|
|
120—250 |
||
Лемешные |
|
лущильники |
|
|
|
|
200—400 |
|
Дисковые сеялки с шириной междурядий |
15 см . . . . |
|
130—180* |
|||||
Дисковые |
сеялки |
с шириной междурядий |
7 см . . . |
. |
160—210 |
|||
Тракторные |
сеялки на посеве |
пропашных |
культур . |
. |
100—140 |
|||
Окучники |
|
|
|
|
|
|
160—220 |
|
Прицепные |
косилки с приводом |
от ходовых |
колес . . |
. |
90—140 |
|||
Прицепные косилки с приводом от ВОМ |
|
|
|
70—100 |
||||
Навесные |
косилки |
|
|
|
|
|
50—90 |
|
Поперечные |
грабли |
|
|
|
|
50—70 |
||
Боковые грабли |
|
|
|
|
|
70—100 |
||
Картофелекопатели |
|
|
|
580—650 |
||||
Картофелеуборочные комбайны |
|
|
|
1200—1600 |
||||
Свеклоуборочные |
комбайны |
|
|
|
1200—1600 |
|||
Силосоуборочные |
комбайны . |
|
|
|
1100—1600 |
|||
Рядковые |
прицепные жатки |
• |
|
|
|
120—150 |
||
Рядковые |
навесные жатки |
|
|
|
|
80—120 |
||
Сноповязалки |
|
|
|
|
140—160 |
|||
Льноуборочные комбайны |
|
|
. |
550 600 |
||||
Плуги при вспашке стерни на глубину 25 см |
|
|
800—2500 |
|||||
* Удельное тяговое сопротивление приводных машин дано с учетом мощности, реализуемой через ВОМ.
Зная конкретные условия работы, можно выбрать удельное сопротивление машины kM и по нему опреде лить тяговое сопротивление:
Я* = |
КЬ. |
(7.6) |
Если, например, удельное сопротивление |
сеялки |
|
СД-24 при посеве зерновых |
культур 150 кгс/м, то при |
|
93
CD |
Т а б л и ц а 5 |
.й- |
|
Примерные значения удельного сопротивления плугов |
в зависимости |
от |
вида |
вспашки |
|
||||||
и типа дерново-подзолистых |
почв (влажность |
оптимальная, |
глубина вспашки |
18—22 см, у = 4,0—5,0 км/ч) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Удельное |
сопротивление, |
кгс/см' |
|
||
|
Вид вспашки |
|
|
тяжелых |
средних |
легких |
|
|
песчаных |
|||
|
|
|
|
|
|
супесей |
||||||
|
|
|
|
|
суглинков |
суглинков |
суглинков |
|
почв |
|||
Подъем |
зяби: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по невзлущенной стерне озимых |
|
0,54—0,60 |
0,48—0,52 |
0,44—0,47 |
0,40—0,43 |
0,33—0,38 |
||||||
по взлушенной стерне озимых |
|
0,50—0,55 |
0,41—0,48 |
0,39—0,43 |
0,35—0,40 |
0,29—0,35 |
||||||
Перепашка пара |
|
|
|
0,46—0,53 |
0,40—0,46 |
0,36—0,40 |
0,32—0,37 |
0,27—0,32 |
||||
Вспашка |
льнища |
|
|
|
0,52—0,57 |
0,45—0,49 |
0,41—0,45 |
0,37—0,41 |
0,29—0,36 |
|||
Запашка |
люпина |
|
|
|
0,51—0,55 |
0,46—0,50 |
0,41—0,45 |
0,37—0,41 |
0,29—0,36 |
|||
Вспашка однолетней |
залежи |
|
|
0,60—0,66 |
0,54—0,59 |
0,50—0,54 |
0,45—0,50 |
0,39—0,44 |
||||
Вспашка клеверища после двухлетнего пользова |
0,67—0,74 |
0,61—0,65 |
0,55—0,60 |
0,49—0,53 |
0,43—0,49 |
|||||||
ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . |
Удельное |
сопротивление |
плуга при вспашке |
болотно-торфяной |
целины составляет 0,58— |
|||||||
0,70 кгс/см2 , старопахотных болотно-торфяных |
почв — 0,38—0,42 кгс/см2 . |
|
|
|
|
|
||||||
ширине захвата 6 = 3,6 м общее |
тяговое |
сопротивление |
# „ = 1 5 0 - 3 , 6 = 5 4 0 кгс. |
|
|
Тяговое сопротивление плуга |
зависит |
не только от |
ширины его захвата, но и от глубуны пахоты. Пример ные значения удельных сопротивлений плугов, отнесен
ные к единице поперечного сечения |
пласта, |
приведены |
|||||||||
в таблицах 5 и 6. |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 6 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Примерные |
значения |
удельного |
сопротивления |
плугов |
|
||||||
|
|
|
при |
вспашке |
стерни |
|
|
|
|
||
|
|
|
Удельное сопротивление плуга, кгс/см'2 на почвах |
||||||||
Тип почвы |
|
песчаных и |
легких |
сред |
тяжелых |
|
глинистых |
||||
|
|
|
супесчаных |
них |
суглин |
суглинков |
|||||
|
|
|
|
|
|
ков |
|
|
|
|
|
Черноземы |
обык |
0,39—0,41 |
0,5—0,65 |
0,65—0,69 |
0,7—0,76 |
||||||
новенные и юж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ные |
|
|
0,36—0,48 |
0,46—0,57 |
0,54—0,63 |
0,6 - 0,75 |
|||||
Каштановые |
|
|
|||||||||
Дерново-подзоли |
|
0,35—0,45 |
0,46—0,52 |
0,53—0,60 |
|
— |
|||||
стые |
|
|
— |
|
0,46—0,51 |
0,51—0,56 |
|
— |
|||
Серые лесные |
|
|
|
|
|||||||
Засоленные |
|
|
— |
|
0,66—0,75 |
0,76—0,85 |
|
— |
|||
Выщелоченные |
|
0,46—0,5 |
0,5—0,54 |
0,56—0,58 |
0,6—0,65 |
||||||
оподзоленные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
черноземы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Почвы, имеющие удельное сопротивление при вспаш |
|||||||||||
ке до 0,35 кгс/см2 , называются |
|
легкими, от 0,35 |
до |
||||||||
0,55 кгс/см2 — средними, от 0,55 до |
0,80 — тяжелыми и |
||||||||||
свыше 0,80 кгс/см2 — весьма тяжелыми. |
|
|
|
||||||||
Тяговое сопротивление Rn!i |
(кгс) плуга по его удель |
||||||||||
ному сопротивлению ko (кгс/см2 ) |
определяют |
|
по |
фор |
|||||||
муле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RnjI |
= kjban, |
|
|
(77) |
||||
где ba— площадь поперечного |
|
сечения пласта |
одного |
||||||||
корпуса |
плуга, см2 ; |
|
|
|
|
|
|
||||
п—число |
корпусов. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Как видно |
из данных таблиц |
5 и 6, удельное |
тяговое |
||||||||
сопротивление |
машин и орудий в зависимости от усло |
||||||||||
вий работы |
(тип почвы, ее состояние, рельеф, |
хлебостой, |
|||||||||
травостой, предшествующая обработка и др.) меняется весьма значительно. Для более точных практических рас-
95
четов следует пользоваться значениями удельных сопро
тивлений, полученными экспериментальным |
путем |
для |
тех же или подобных условий. |
|
|
Определение потребной мощности. При |
решении |
во |
просов эксплуатации машинно-тракторного парка важно знать не только тяговое сопротивление, но и мощность, необходимую для работы машины.
Мощность расходуется в одном из следующих на правлений: на преодоление тягового сопротивления при цепных или навесных машин-орудий, тягового сопротив ления прицепных или навесных машин с одновременным приводом их рабочих органов; на привод в действие ра
бочих органов стационарных |
машин. |
|
|
Соответственно тяговому |
балансу |
машины |
баланс |
ее мощности можно выразить уравнением: |
|
||
К, = Nf +Л/ ф + Nd |
+ N. + Nr |
+ Nw. |
(78) |
В общем случае необходимую для работы машины мощность NM (л. с ) , если известно суммарное тяговое сопротивление RM (кг), можно определить по формуле:
|
NM= |
-£SL£P = ^ |
£ |
, |
(78,а) |
|
м |
270 |
270 |
|
' |
где и р — рабочая |
скорость движения |
машины, км/ч. |
|||
По этой формуле |
определяют |
мощность для |
работы |
||
плугов, борон, |
культиваторов, |
сеялок, других |
машин |
||
и орудий, у которых она не расходуется на привод рабо
чих |
органов. |
|
|
|
|
|
|
|
Для машин с приводом от ВОМ потребную мощность |
||||||
Л7 М |
(л. с.) |
целесообразно определять |
по |
формуле: |
|
||
|
|
Л ' м = |
% Г + |
"вом . |
|
|
( 7 9 ) |
где |
Ru — усилие, необходимое |
для |
преодоления |
тяго |
|||
|
|
вого сопротивления машины, кгс; |
|
||||
|
вом— мощность, |
необходимая для |
привода |
рабо |
|||
|
|
чих органов машины, л. с. |
|
|
|
||
|
Мощность Л/М .с т (л. с ) , потребную |
для машин, |
рабо |
||||
тающих на |
стационаре |
(молотилки, силосорезки), |
опре |
||||
деляют по |
формуле: |
|
|
|
|
|
|
96
где МА— момент сопротивления на приводном валу машины, кгс- м;
п—частота вращения вала, об/мин.
Примерные значения мощности, потребной на привод рабочих органов машин, приведены в таблице 7.
Характер изменения тяговых сопротивлений машин. Непостоянство тягового сопротивления машин обуслов ливают многие факторы: колебание сопротивления при подрезании и оборачивании пласта, при резании матери алов; естественно-производственные условия (уклон уча стка, на котором работает агрегат, тип и состояние поч вы, урожайность, предшествующая обработка н др.), эксплуатационно-технические факторы (техническое со стояние машины, правильность регулировок, скорость движения); свойства обрабатываемых материалов (микронеровности, неоднородность физико-механических
свойств |
и др.); периодические изменения |
эксплуата |
|
ционного |
веса |
машины (накопление зерна |
в бункере |
и др.). |
|
|
|
Типичные |
динамограммы тяговых сопротивлений |
||
(рис. 19) показывают, что все тяговые процессы имеют характерные колебания с более или менее выраженной периодичностью.
Из этих динамограмм следует, что ранее установлен ное понятие тягового сопротивления машин-орудий мож но считать лишь средним для определенного диапазона условий, а не действительным сопротивлением в данный момент работы. Поэтому при комплектовании и выборе скоростных режимов машинно-тракторных агрегатов на до учитывать характер и величину колебаний тягового сопротивления машин-орудий.
Анализ динамограмм сопротивлений сельскохозяйст венных машин-орудий показывает также, что можно вы делить три вида колебаний (рис. 20).
1. Колебания высокой частоты (микроколебания), вы зываемые особенностями технологического процесса, на пример движением машин поперек борозд.
2.Колебания менее высокой частоты (мезоколебания), обусловливаемые различием физико-механических свойств обрабатываемой среды или значительными не ровностями участка.
3.Колебания еще меньшей частоты (макроколебання), зависящие от изменений макрорельефа участка или от периодических изменений веса машины, например при
7 С. II. Хробостов |
97 |
Т а б л и ц а 7
Примерные значения мощности Л'м , потребной для машин
|
с приводом рабочих органов |
от ВОМ |
|
||
Наименование |
и марка |
Мощность, л. с. |
|
||
|
|
|
|||
|
машины |
на ВОМ |
на тягу |
суммарная |
|
|
|
|
|||
Жатка |
валковая |
навесная |
6,0—12,0 |
|
|
ЖВН - 6 |
|
6,5—13,0 |
4,5—5,5 |
|
|
Жатка |
валковая |
прицепная |
|
||
ЖРБ-4,9 |
навесная |
8,8—15,0 |
|
|
|
Жатка |
валковая |
|
|
||
ЖВН-10 |
|
8,0—12,0 |
|
|
|
Косилка |
КНУ-6 |
|
|
|
|
Косилка |
КСХ-2,1 |
|
4,0—6,0 |
|
|
Косилка скоростная КС-2,1 |
4,0—3,0 |
4,2—5,0 |
|||
Косилка-измельчитель |
|
21,0—25 |
7,0 |
||
КИР-1,5 |
|
|
|
6,0—9,0 |
2,50—3,5 |
Пресс-подборщик ППБ-1,6 |
|||||
Подборщик - стогообразова- |
12,0 |
3,0 |
|||
тель ПСП-1,65 |
|
|
|
|
|
Картофелесажалка: |
|
|
1,0 |
|
|
СН-4Б |
|
|
|
9,0 |
|
СКМ-6 |
|
|
|
4,0 |
28,0 |
Опрыскиватель |
ОМ-500 |
|
29,0 |
8,0 |
|
Разбрасыватель |
минераль |
|
|
||
ных удобрений: |
|
|
4,0 |
|
|
РМИ-0,5 |
|
|
|
|
|
РМИ - 3 |
|
|
|
6,0 |
|
РУМ-6 |
|
|
|
3,0 |
5,00 |
Измельчитель-смеситель |
|
4,5 |
|
||
ИС-4 |
|
|
|
30—35 |
|
Картофелеуборочный |
ком |
10—12 |
|||
байн ККУ-2 |
|
|
|
|
|
Кукурузоуборочный |
|
ком |
|
|
|
байн: |
|
|
|
30,5 |
|
ККХ-3 |
|
|
|
11,2 |
|
«Херсонец-7» |
|
|
34,6 |
14,6 |
|
Свеклоуборочный |
комбайн: |
|
|
||
КС-3 |
|
|
|
15—25 |
20—25 |
СКД - 3 |
|
|
|
14—22 |
15—20 |
СКН-2А |
|
|
|
10—15 |
10—15 |
Льноуборочный |
|
комбайн |
12—17 |
4 - 6 |
|
ЛКВ-4М |
|
|
|
|
|
Коноплеуборочный |
комбайн |
14—19 |
6 - 9 |
||
ККП-18 |
|
|
|
|
|
Дождевальная |
машина: |
|
|
|
|
ДДН - 50 |
|
|
|
60—70 |
|
ДДН - 70 |
|
|
|
79—80 |
|
98
is |
№Si Si |
|
P H C . 19. Динамограммы тяговых |
процессов: |
|
/ — пахота двумя пятикорпусными плугами; 2—культивация; |
3—боронование| |
|
4 — посев; 5 — уборка прицепным |
комбайном. |
|
Рис. 20. Динамограмма тягового сопротивления машины:
/? — сопротивление |
машины; |
I |
|
— длина |
пути Та |
и а |
— период и амплитуда |
|
микроколебания; Тп1\— период |
д |
|
|
к |
К |
|
||
|
мезоколебания;м R |
—средняя величина сопро- |
||||||
тивления машины; |
R max и |
^min |
максимальное и |
минимальное значения |
||||
|
сопротивлений |
машины, кгс. |
|
|||||
99