книги из ГПНТБ / Хробостов С.Н. Эксплуатация машинно-тракторного парка учебник
.pdf
|
Это |
понятие |
скорости |
относится |
главным |
образом |
|||||
к транспортным |
агрегатам. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Между среднетехнической и эксплуатационной ско |
||||||||||
ростями существует следующее |
соотношение: |
|
|
||||||||
|
|
|
|
», = |
»ст ^ |
• |
|
|
|
(36) |
|
|
|
|
|
|
|
' |
см |
|
|
|
|
|
Потери скорости от буксования и |
непрямолинейнос- |
|||||||||
тн движения |
учитываются |
коэффициентом |
Чем боль |
||||||||
ше |
эти |
потери, |
тем меньше |
рабочая |
скорость |
агрегата: |
|||||
|
|
|
|
|
= |
К to- |
|
|
|
(36) |
|
|
Потери скорости на буксование и извилистость дви |
||||||||||
жения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
= |
° т - " Р = |
0 , 3 7 7 ^ ( 1 |
- |
у . |
|
(37) |
||
|
О б щ и й к о э ф ф и ц и е н т |
п о т е р ь |
с к о р о с т и |
||||||||
где |
% — коэффициент потерь |
скорости |
от |
буксования; |
|||||||
|
%s —коэффициент потерь |
скорости |
от |
извилистос |
|||||||
|
|
ти движения. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При |
потерях скорости |
от |
извилистости |
|
движения |
длина пути, проходимого правыми и левыми движителя ми трактора, неодинакова.
Фактически агрегат всегда движется по извилистой, зигзагообразной линии, имеющей длину S3, которая больше, чем расстояние по прямой S\.
С повышением скорости движения уменьшается отклонение от прямолинейности. Выровненная поверх ность поля, исправность механизмов управления и ходо вой части также способствуют уменьшению потерь ско рости от извилистости движения.
При буксовании движителей |
трактора |
(или |
другой |
|
самоходной машины) |
вследствие деформации |
почвы |
||
длина пути по окружности ведущих колес S2 |
всегда |
|||
больше фактического |
пути Su |
пройденного |
агрегатом. |
|
К о э ф ф и ц и е н т п о т е р ь с к о р о с т и |
о т б у к- |
с о в а н и я
Величина буксования |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
или, как обычно |
ее выражают, |
в процентах: |
|
|
|
|||||
|
|
6 = Н г - ^ 1 0 0 о / 0 . |
|
|
|
|
( 3 9 |
|||
Рабочая, |
или |
техническая, скорость |
движения |
трак |
||||||
тора, выраженная |
через |
16 |
и б, будет выглядеть |
так: |
||||||
V p = |
0,377 |
(1 - |
б) = |
vT (1 - |
б) = |
vr |
| в . |
|
(40) |
|
У колесных тракторов буксование увеличивается, |
||||||||||
особенно на |
глинистых |
и суглинистых |
почвах |
с |
повы |
|||||
шенной влажностью, на |
легкодеформируемых песчаных |
|||||||||
и торфяных |
почвах. На |
стерне |
буксование |
гусеничных |
||||||
тракторов при режиме, |
соответствующем |
максимально |
||||||||
му к. п. д. трактора, обычно равно 3—6%, |
а колесных — |
12—20%. Кривые буксования показаны на тяговых ха
рактеристиках тракторов (см. рис. 11 |
—17). |
Б у к с о в а н и е при одном и том |
же пути определя |
ют по разности частот вращения ведущих колес под на
грузкой пр |
и на холостом ходу |
пх или при одной |
и той |
||
же частоте |
вращения ведущих |
колес по |
разности |
путей |
|
5Р , пройденного трактором с |
нагрузкой, |
и Sx — на хо |
|||
лостом ходу. |
|
|
|
|
|
В первом случае |
буксование |
|
|
||
|
•6 |
= П р ~ П х |
100%, |
|
(41) |
во втором |
|
|
|
|
|
В обоих случаях без ощутимой ошибки делают допу щение, что на холостом ходу трактора буксование дви жителей отсутствует. Однако для некоторых почвенных условий этот метод исчисления неприемлем. Например, при работе на болотно-торфяной неосушенной почве буксование гусеничного трактора на холостом ходу до ходит до 10% и более. В таких случаях частоту враще ния ведущих колес или длину пути холостого хода опре деляют на минеральной почве при условии, что почвозацепы погружаются в нее полностью.
4* |
51 |
Большое буксование движителей тракторов не толь ко снижает рабочую скорость, но и ухудшает структуру почвы в колее и вызывает износ покрышек пневматиче ских колес.
Диапазон агротехнически допустимых скоростей.
Скорость движения существенно влияет на качествен ные показатели работы сельскохозяйственных машин и орудий. Некоторые показатели прямо зависят от ско рости (распыление, крошение почвы), другие имеют
оптимальное значение |
в.определенном |
диапазоне ско |
||||
ростей (заделка растительности при вспашке). |
||||||
Допустимая скорость движения агрегата зависит от |
||||||
вида |
выполняемой |
операции, |
физико-механических |
|||
свойств |
почвы |
(особенно влажности) |
и |
машин, входя |
||
щих в |
состав |
агрегата. Для одних |
и |
тех |
же агрегатов |
в разных условиях могут применяться различные режи мы работы.
Для |
современных машин скорости движения агрега |
||
тов находятся в |
следующих |
допустимых диапазонах. |
|
1. На |
вспашке, |
при которой |
качественными показате |
лями являются крошение пласта, гребнистость, заделка
растительных остатков |
и |
степень распыления почвы, — |
|
4—8 км/ч для |
плугов |
с |
обычными корпусами и 7— |
12 км/ч со скоростными. |
|
|
|
2. На обработке почвы зубовыми боронами, которая |
|||
характеризуется |
такими |
|
качественными показателями, |
как равномерность рыхления и степень распыления поч
вы,— 4—5 |
км/ч |
при бороновании озимых и 5—9 км/ч |
|
при бороновании |
зяби. |
|
|
3. На обработке почвы культиваторами с жесткими |
|||
стойками—4—9 |
км/ч, на посеве дисковыми сеялками — |
||
4—10 км/ч |
и сеялками с анкерными |
сошниками—4— |
|
7 км/ч, |
на |
прикатывании почвы |
катками —7— |
9км/ч.
4.При уборке зерноуборочными комбайнами ско рость движения обычно ограничивается потерями зерна,
густотой и влажностью хлебной массы и составляет 4—9 км/ч.
Маневрирование скоростями. Важнейший прием эф фективного использования агрегатов — изменение ско ростного режима в зависимости от условий работы. Ма неврирование скоростями целесообразно при работе агрегатов на полях с неровным рельефом, при значи тельном изменении сопротивления почвы и эксплуатаци-
52
онного веса машин, при поворотах и при изменении технологических условий.
При поворотах снижают скорость, чтобы избежать поломки машин; при переходе через препятствия — что бы уменьшить динамическую нагрузку на детали ходо вых аппаратов машин.
На многих сельскохозяйственных операциях (пахота, культивация, посев и др.) допускается изменение скоро стей в широких пределах (в 1,5—2 раза) без существен ного изменения агротехнического качества работы.
Для маневрирования скоростями агрегата служит коробка перемены передач трансмиссии трактора (само ходной машины) и всережимный регулятор двигателя. Переменой передач достигается основное решение зада чи маневрирования скоростями. Кроме того, для повы шения топливной экономичности в условиях, когда дви гатель нельзя полностью загрузить за счет повышения
скорости движения |
агрегата, |
прибегают к маневриро |
|
ванию скоростями |
с одновременным |
использованием |
|
всережимного регулятора и коробки передач. |
|||
М а н е в р и р о в а н и е п р и п о м о щ и п е р е м е н ы |
|||
п е р е д а ч . При уменьшении |
тягового |
сопротивления |
|
во время движения |
под уклон |
пли переходе на участок |
с более легкой почвой агрегат работает с недогрузкой двигателя. Чтобы полнее использовать мощность двига теля и тем самым повысить производительность агрега та и его топливную экономичность, передачу переключа ют на более высокую. Когда же агрегат движется в гору или по участку с повышенным удельным сопротивлени ем почвы, тяговое сопротивление увеличивается, двига тель работает с перегрузкой и может заглохнуть. Чтобы устранить перегрузку, передачу переключают с высшей на низшую. Современные сельскохозяйственные тракто ры имеют многоступенчатые коробки передач, и манев рирование скоростями движения возможно в широком диапазоне.
Однако маневрирование скоростями целесообразно тогда, когда получаемый выигрыш в производительности перекрывает потери от остановок или снижения скоро сти при переключении передач. Продолжительность пе реключения передач может колебаться от 4 до 10 с, без учета времени па разгон агрегата.
Для многих машинно-тракторных агрегатов мини мальная длина гонов с пониженным сопротивлением,
при которой целесообразен переход на следующую, бо лее высокую скорость, равна 80—100 м.
При эксплуатации тракторов, снабженных устройст вом для переключения передач без остановки агрегата, указанное ограничение снимается, так как имеется воз можность широкого изменения скорости агрегата на ходу.
Переменой передач достигается основное решение за дачи маневрирования скоростями.
М а н е в р и р о в а н и е с к о р о с т я м и с и с п о л ь з о в а н и е м в с е р е ж и м н о г о р е г у л я т о р а . Всережимный регулятор автоматически поддерживает за данный двигателю скоростной режим и обеспечивает устойчивость его работы во всем диапазоне частот вра щения коленчатого вала.
Например, при установке рычага управления пода чей топлива в крайнее заднее положение (наибольшая подача топлива) у двигателя трактора МТЗ-50 регуля тор поддерживает наибольшую частоту вращения ко ленчатого вала на холостом ходу — 1700+30 об/мин, а при полной нагрузке—1600 об/мин. Передвижением ры чага вперед можно установить меньшую частоту вра щения коленчатого вала до 1200 об/мин на холостом хо ду и около 1060 об/мин при нагрузке. В каждом проме жуточном положении регулятор автоматически под держивает определенный скоростной режим (см. рис. 4).
Удельный расход топлива на пониженных скорост ных режимах меньше, чем при работе с недогрузкой на основном скоростном режиме. Крутящий момент на по ниженных скоростных режимах повышается.
Пользуясь всережимным регулятором, тракторист перемещает рычаг подачи топлива, уменьшает скорость движения трактора на поворотах агрегата, при переходе через препятствия (канавы, кочки) и при движении зад ним ходом.
Однако основное преимущество этого способа манев рирования заключается в том, что он дает возможность улучшить экономичность трактора при работе с недо грузкой.
Известно, что при работе трактора со значительной недогрузкой выгодно перейти на повышенную передачу при той же ширине захвата агрегата. Но в некоторых случаях этого сделать нельзя вследствие ограничения
54
скорости по агротехническим требованиям или по дру гим причинам, например при перегрузке молотилки ком байна. Тогда выгодно, работая на повышенной передаче, всережимным регулятором понизить частоту вращения коленчатого вала двигателя. При этом скорость движе ния не превысит допустимую, но двигатель будет боль ше загружен и расход топлива уменьшится.
Таким образом, если трактор недогружен при уста новке регулятора двигателя на нормальный режим ра боты, всегда выгодно переходить на более высокую передачу, обеспечивающую достаточную загрузку дви гателя. Если при этом скорость движения получится слишком высокой, ее уменьшают, изменяя установку регулятора, что уменьшает расход топлива. В современ ных тракторах, оборудованных многоступенчатыми коробками передач, всережимный регулятор позволяет практически плавно изменять скорость движения в ши роком диапазоне, что повышает экономичность работы агрегатов.
§6. Закономерности изменения баланса мощности
ик. п. д. трактора
Мощность Ne, развиваемая тракторным двигателем, расходуется на полезную работу агрегата (тягу машинорудий и приведение в действие их рабочих органов), а
некоторая часть |
ее теряется |
на преодоление сил трения |
в трансмиссии, |
буксование |
движителей, перекатывание |
и подъем трактора, преодоление сил инерции и сопро тивления воздушной среды.
Балансом мощности трактора или самоходной маши ны называется распределение эффективной мощности двигателя по отдельным видам сопротивлений. Баланс мощности выражается уравнением (л. с ) :
е |
т 1 |
п 1 |
о 1 |
о 1 |
/ — |
под — |
|
|
+ N, + NW + NKV, |
(43) |
|||
где NT—мощность, |
теряемая на преодоление сил тре |
|||||
ния |
в механизмах |
силовой |
передачи (транс |
|||
миссии) |
трактора; |
|
|
|||
Л^п —потери |
мощности в передачах к ВОМ; |
|||||
JV0 —затраты мощности на привод рабочих орга |
||||||
нов |
машин |
через |
валы |
отбора мощности; |
55
iV6 —потери мощности на буксование и извили
стый ход;
Nj—потери мощности на перекатывание; Л'под — затраты мощности на подъем;
Nj — затраты мощности на преодоление сил инер ции;
Nw — затраты мощности на преодоление сопротив ления воздуха;
iVK P — затраты мощности на тягу машин (крюковая мощность).
При равномерном движении трактора и использова
нии его мощности только на тяге машин-орудий |
уравне |
||||
ние баланса мощности имеет следующий вид: |
|
||||
|
е |
т 1 |
о 1 |
/ — под 1 кр |
^ > |
Затраты |
мощности |
на |
преодоление сопротивления |
||
воздуха Pw |
при небольших скоростях не учитываются. |
||||
Баланс |
мощности не остается постоянным, |
он изме |
няется вследствие износа некоторых деталей и узлов, на рушения регулировок, перемены условий использования трактора. Для эффективной эксплуатации машиннотракторного парка необходимо знать закономерности из менения составляющих баланса мощности трактора.
М о щ н о с т ь NT, расходуемая в трансмиссии тракто ра на преодоление трения между зубьями шестерен и в подшипниках коробки передач, в главной и конечной пе редачах, между звездочной и гусеничной лентой и в шар нирах ее ведущего участка тем выше, чем больше пар шестерен в передачах, чем ниже качество обработки ше стерен, сильнее их износ и хуже смазка или регулировка зацепления.
Количественное значение этой мощности определяют
по известным составляющим рабочего баланса: |
|
||||
|
N^Ne-(NKp |
+ Nf±N„0R) |
= Ne-NK, |
(45) |
|
где |
NK— мощность, подводимая |
к |
ведущим |
колесам |
|
трактора. |
|
|
|
|
|
|
Мощность Nr можно также найти из уравнения: |
||||
|
ЛГт |
= Л Г в ( 1 - т | т ) , |
|
(46) |
|
где |
rir — механический |
к. п. д. всех |
передач — произве |
||
дение к. п. д. отдельных |
пар передач |
|
(т)т = т)|Т]2 г]з)- |
56
Коэффициент полезного действия пары цилиндриче ских шестерен находится в пределах 0,96—0,98, кониче ских—0,94—0,97, червячной пары—0,83—0,87 и цепной
передачи —0,92—0,96. Коэффициент |
полезного |
действия |
||
передаточных |
механизмов трактора |
колеблется |
от |
0,88 |
до 0,95. |
|
|
|
|
Мощность, |
затрачиваемую на преодоление |
сил |
тре |
ния в трансмиссии трактора, можно определить также экспериментально с помощью ротационных динамогра фов, установленных перед коробкой передач и на осях
ведущих колес. |
No, затрачиваемую |
|
М о щ н о с т ь |
на преодоление сил |
|
трения в передачах к ВОМ, подсчитывают по формуле: |
||
|
N n = ^ - N 0 , |
(47) |
где т)п — к. п. д. передачи к ВОМ. |
на привод рабочих |
|
М о щ н о с т ь |
Л/о, расходуемую |
органов машин-орудий через ВОМ, находят из выраже ния:
N |
Л М о = |
N |
( 4 |
8 ) |
о |
7 ] 6 2 |
BOM |
V |
/ |
При нескольких валах отбора мощности ее определя ют по формуле:
|
|
716,2 ' |
|
где М0. — крутящий |
момент, |
подводимый к соответст |
|
вующему ВОМ; |
|
||
п0. — частота |
вращения |
соответствующего вала, |
|
об/мин. |
Nf, |
|
|
М о щ н о с т ь |
расходуемая на перекатывание |
трактора, зависит от его массы, конструкции |
ходовой ча |
||||
сти, типа и состояния |
почвы и скорости движения. Мощ |
||||
ность Nf |
(л. с.) определяют по формуле: |
|
|||
|
|
N, |
= Pf Vp = - т р fVp , |
(49) |
|
|
|
' |
270 |
270 |
|
где |
vp |
— рабочая |
скорость |
передвижения |
трактора, |
|
Р/ |
км/ч; |
|
|
|
|
— сила, затрачиваемая |
на перекатывание трак |
|||
|
|
тора, кгс; |
|
|
57
/— коэффициент |
сопротивления |
перекатыва |
нию (качению) трактора, зависящий от кон |
||
струкции ходовой части и физико-механиче |
||
ских свойств |
почвы; |
|
Gr p — масса трактора, кг.
М о щ н о с т ь N6, затрачиваемая на буксование и из вилистый ход, зависит от физико-механических свойств почвы, конструкции ведущего механизма ходовой части
трактора и нагрузки на его крюке. Мощность N& |
может |
|||||||||
быть выражена |
уравнением (л. с ) : |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
N. = |
Р* ^~J^L, |
|
|
|
|
(50) |
|
|
|
|
6 |
270 |
|
|
|
|
|
где |
Р к |
— касательная |
сила тяги |
на |
ведущих |
колесах, |
||||
|
vT |
кгс; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— теоретическая скорость |
трактора |
(при отсут |
|||||||
|
|
ствии буксования), км/ч; |
|
|
|
|
||||
|
fp-—рабочая |
скорость трактора, |
км/ч. |
|
|
|
||||
|
М о щ н о с т ь |
Л/п о д , |
расходуемая |
на |
преодоление |
|||||
подъема, зависит от величины угла уклона а, массы |
G T p |
|||||||||
трактора |
и скорости |
ир , т. е. (л. с.) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
под |
G T p s i n a , p |
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
2 7 0 |
|
|
|
|
||
|
М о щ н о с т ь |
Nj, |
расходуемую |
на |
преодоление |
сил |
инерции Pj при ускорении движения трактора, определя. ют из уравнения (л. с ) :
|
|
|
iV, = |
|
270 |
0 , 5 ^ р |
, |
|
|
(52) |
||
|
|
|
' |
|
|
|
270 |
|
|
|
; |
|
где |
f c p — с р е д н я я скорость |
движения за |
период |
разго |
||||||||
|
|
|
на или замедленного движения, км/ч; |
|
||||||||
|
|
v — скорость |
движения |
в |
данный |
момент, |
км/ч. |
|||||
|
М о щ н о с т ь Nw, |
затрачиваемую |
на преодоление со |
|||||||||
противления воздуха, |
находят |
из выражения |
(л. с ) : |
|||||||||
|
|
|
|
|
270 |
|
13-270 |
|
|
|
' |
|
где |
vQ |
— относительная |
скорость |
движения |
трактора, |
|||||||
равная |
разности или |
сумме |
скорости |
движения тракто |
||||||||
ра |
vp |
и |
скорости |
ветра |
+vB |
(знак -f- соответствует |
||||||
встречному |
ветру), т. е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
V0 |
= Vp |
± |
VB; |
|
|
|
|
58
JJW= — |
|
сила |
сопротивления |
воздуха |
движению |
||||
10 |
трактора, |
кгс; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
К—коэффициент |
сопротивления |
воздуха, |
||||||
|
|
равный 0,07+0,08 кгс-ч2 /м4 ; |
|
|
|||||
|
F — лобовая |
поверхность |
трактора, |
м2 . |
|||||
Т я г о в а я , |
или к р ю к о в а я , |
м о щ н о с т ь |
т р а к т о- |
||||||
р a iVK p может |
быть |
определена |
из |
уравнения |
баланса |
||||
мощности |
(л. с.): |
|
|
|
|
|
|
|
|
NK |
= N — (Nv |
+ N. + N |
+ |
ЛЛ. + N |
) |
||||
кр |
е |
\ т |
' |
f ' |
о 1 |
о — |
пор,) |
или по тяговому усилию и скорости движения (л. с ) :
|
|
Л Г |
к р = - ^ Е - , |
(54) |
|
|
|
кр |
2 7 0 |
' |
v ' |
где ^ к р |
— тяговое усилие трактора, кгс; |
|
|||
vp |
— рабочая, |
или |
техническая, скорость |
движе |
|
|
ния трактора, |
км/ч. |
|
|
|
На рисунках 9 и |
10 показаны |
примерные диаграммы |
балансов мощности колесного и гусеничного тракторов. Из этих диаграмм наглядно видно, как значительно
изменяются составляющие |
баланса |
мощности |
трактора |
в зависимости от скоростного режима. |
|
||
Составляющие баланса |
мощности |
NT, N6, Njy |
Nш не |
участвуют в технологическом процессе. Их потери необ ратимы, поэтому надо стремиться к уменьшению этих со ставляющих. Затраты мощности на преодоление подъе ма уУП О д идут на приращение потенциальной энергии аг регата и при ходе вниз по склону возвращаются (иногда не полностью, вследствие смещения центра давления на опорное основание почвы). Мощность Nj, потребляемая на ускорение движения агрегата, идет на приращение кинетической энергии агрегата и при его замедлении возвращается.
Условия и степень использования мощности трактора отражаются на величине его к. п. д.
Общий, полный к. п. д. трактора, есть отношение сум мы мощностей /VKp и N0, используемых на полезную ра боту, к эффективной мощности двигателя Ме:
т Ь р . О = ^ 4 ^ . |
(55) |
50