Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эксплуатационные свойства мобильных энергетических средств, рабочих машин и агрегатов. Ч.I. Учебно-методическое пособие для выполнения практических ра
.pdf
Методику определения основных вероятностных числовых характеристик
рассмотрим на примере тягового сопротивления отдельной сельскохозяйствен-
ной машины примерный характер изменения, которого показан на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Изменение тягового сопротивления машины во времени
Многочисленными экспериментальными исследованиями установлено,
что плотность распределения тягового сопротивления R
как показано на ри-
M
сунке 3.2, с достаточной точностью подчиняется нормальному закону.
где RMj — значение RM в i-й момент времени, кН; RM — математическое
ожидание, кН; ζ
— среднее квадратическое отклонение, кН.
R
В качестве основных числовых характеристик определяются: математи-
ческое ожидание RM, среднее квадратическое отклонение ζR, дисперсия ДR=ζ
2
R
степень неравномерности δR и коэффициент вариации νR, рассчитываемые по
формулам:
,
; (3.19)
; (3.21)
; (3.20)
41
Наименование операций
Коэффициент вариации тягового
сопротивления ν
R
Вспашка легких почв
0,08
Вспашка средних почв
0,11
Вспашка тяжелых почв
0,15
Боронование (зубовыми боронами)
0,03
Лущение и дискование
0,02
Сплошная культивация
0,07
Плоскорезная обработка
0,09
Прикатывание
0,04
Мотыжение
0,06
Посев зерновых
0,05
Посадка картофеля
0,06
Культивация междурядная
0,06
Уборка картофеля (комбайном)
0,10
Уборка силосных культур
0,12
где n — число опытных значений RMi.
, (3.22)
Численные значения
, ζR, ДR, νR, δR определяются по формулам (3.19) -
(3.22) после статистической обработки полученных по результатам полевых
испытаний осциллограмм типа, представленного на рисунке 3.2.
При отсутствии таких данных и ограниченного времени занятия предла-
гается упрощенный вариант решения.
В качестве математического ожидания тягового сопротивления
= RM
принимается значение, полученное в формуле (3.7) для соответствующей ма-
шины.
Далее воспользуемся известными из литературных источников усредненными значениями коэффициента вариации тягового сопротивления νR для соот-
ветствующих операций, которые приведены в таблице 3.3.
По значению νR с учетом (3.20) - (3.22) рассчитываются
ζ
=ν
R
, Д
R
R
2
=ζ
, δR = 6νR . (3.23)
R
Таблица 3.3 – Значения коэффициента вариации тягового сопротивления
сельскохозяйственных машин
42
Для оценки максимальной перегрузки двигателя можно определить также
№
варианта
Вид операции
Сельскохозяй-
ственная машина
bм, м
V,
м/с
u,
кг/м2
α,
град
mМ , кг
27
Посадка картофеля
КСМ-6
4,2
1,94
0,36
0
3060
наибольшее значение тягового сопротивления машины
R
Mm
=
+ 3ζR . (3.24)
Аналогичные зависимости можно получить и для момента сил сопротив-
ления на ВОМ.
Пример расчета агрегата для посадки картофеля.
1. Выписываем из таблицы 3.1 исходные данные по варианту №27
2. Определяем удельное тяговое сопротивление машины в функции ско-
рости по формуле (3.5). Необходимые значения принимаем из таблиц (3.1) и
(3.2).
3. Определяем удельное тяговое сопротивление, связанное с преодолени-
ем подъема по формуле (3.6). Так как в нашем варианте α = 0
0
, то
KvА = Kv = 3,36 кН/м
4. По формуле (3.14), так как у нас машина тягово-приводная, определяем
условное удельное сопротивление на ВОМ.
δB = 0,85δд = 0,85· 0,15 = 0,13
кН/м.
5. Подставив полученное значение КВ в формулу (3.10), определяем
условное тяговое сопротивление для тягово-приводных машин
RMB = (3,36 + 0,74) · 4,2 =4,1 · 4,2 = 17,22 кH
43
6. Определяем по формуле (3.15) потребную для работы с/х. машины в
№
пункта
Наименование и обозначение показателя или
параметра
Результат расчета с
указанием размерности
1
Вид операции
Посадка картофеля
2
Сельскохозяйственная машина
КСМ-6
3
Ширина захвата, bM
4,2м
4
Рабочая скорость, V
1,94 м/с
5
Норма высева, u
0,36 кг/м
2
6
Угол склона, α
0 град.
составе агрегата мощность на валу двигателя
7. Удельные энергозатраты в расчете на единицу площади выполненной
работы определяем по формуле (3.16)
8. Определяем номинальную мощность двигателя трактора в расчете на
одну машину по формуле (3.17)
NНМ= 96,17/0,9 = 106,8 кВт.
9. Определяем по формуле (3.23) среднее квадратическое отклонение ζR,
дисперсию ДR и степень неравномерности δR
ζR = 0,06· 17,22 =1,03; ДR = 1,032 = 1,06; δR = 6 · 0,06 = 0,36.
.
10. Определяем наибольшее значение тягового сопротивления машины
для оценки максимальной перегрузки двигателя
RMm = 17,22 + 3 · 1,03 = 17,22 + 3,09 = 20,31 кН.
Отчет.
Результаты расчетов по пунктам, включая исходные данные, представить
в виде таблицы.
Таблица 3.4
44
Продолжение таблицы 3.4
№
пункта
Наименование и обозначение показателя или
параметра
Результат расчета с
указанием размерности
7
Масса машины, mM
3060 кг.
8
Удельное тяговое сопротивление, К
3,2 кН/м
9
Приращение удельного тягового сопротивле-
ния с ростом скорости, ΔК
0,09
10
Удельная масса машины, mMУ
728 кг/м
11
Удельное тяговое сопротивление в функции
скорости, К
V
3,36 кН/м
12
Удельное тяговое сопротивление, связанное с
преодолением подъема, К
VА
3,36 кН/м
13
Условное удельное сопротивление на ВОМ, К
В
0,74 кН/м
14
Условное тяговое сопротивление, RМВ
17,22 кН
15
Потребная мощность на валу двигателя, NМ
96,17 кВт
16
Удельные энергозатраты, Е
М
11,8 кДж/м
2
17
Номинальная мощность, NНМ
106,8 кВт
18
Среднее квадратическое отклонение, ζ
R
1,03
19
Дисперсия, ДR
1,06
20
Степень неравномерности, δR
0,36
21
Наибольшее значение тягового сопротивления
машины, RMm
20,31 кН
При выполнении задания на ПЭВМ следует получить многовариантные
решения соответствующих задач для всего диапазона изменения действующих
параметров и внешних факторов.
4. КОМПЛЕКТОВАНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
Цель задания - получение студентами навыков самостоятельного состав-
ления агрегатов, в максимальной степени отвечающих требованиям ресурсо-
сбережения и высокой производительности с учетом агротехнических требований и природно-производственных условий работы
45
Содержание задания
№
вар.
Вид операции
Класс
длины
гона, м
Угол
склона α,
град
Особые условия
СП
НМ
ПП
А1
УП
Т 1 Посев зерновых
300-400
0
+ + 2 Сплошная культивация
300-400
0
3 Лущение стерни
300-400
0
+
4
Боронование зубовыми
боронами
300-400
0
5
Прикатывание
300-400
0
6
Культивация междурядная
300-400
0
+ +
7
Дискование
400-600
2
+ + 8 Посев зерновых
400-600
2
+
9
Вспашка легких почв
300-400
0
+
10
Вспашка средних почв
300-400
0
+ +
11
Вспашка тяжелых почв
300-400
0
+ + +
12
Культивация междурядная
400-600
1
+ +
13
Сплошная культивация
400-600
1
+
14
Лущение стерни
600-1000
3
+ + +
15
Боронование зубовыми
боронами
400-600
1
+ +
16
Прикатывание
400-600
1
17
Культивация междурядная
600-1000
2
+ +
18
Посев зерновых
1000 и более
0
+
19
Дискование
1000 и более
1
+ +
20
Посев зерновых
600-1000
3
21
Сплошная культивация
600-1000
2
+ +
22
Вспашка легких почв
400-600
1
+ +
23
Вспашка средних почв
400-600
2
+ +
24
Вспашка тяжелых почв
400-600
0
+ +
25
Сплошная культивация
1000 и более
2
+
26
Боронование зубовыми
боронами
600-1000
2
+ +
27
Культивация междурядная
1000 и более
1
+ +
28
Вспашка легких почв
600-1000
2
+
29
Вспашка средних почв
600-1000
2
+ +
30
Вспашка тяжелых почв
1000 и более
0
+
1. Выписать из таблицы 4.1 данные по соответствующему варианту
задания.
Таблица 4.1 – Варианты заданий
46
Примечание. СП — сложные погодные условия; НМ — не хватает механизаторов; ПП — почвы переуплотнены; УПТ — применить универсальнопропашной трактор; А1 — агрегат одномашинный.
2. Определить для заданной операции потребный ресурсосберегаю-
щий диапазон мощностей и выбрать соответствующий условиям работы трак-
тор.
3. Определить оптимальную энергосберегающую рабочую скорость и
соответствующее тяговое усилие трактора Р
кро
.
4. Рассчитать оптимальную ширину захвата МТА и определить число
машин в агрегате.
5. Рассчитать потребный фронт сцепки и выбрать соответствующую
марку сцепки.
6. Определить фактическую загрузку трактора по тяге и дать соответ-
ствующее заключение.
7. Представить основные результаты расчетов в форме таблицы, при-
веденной в конце данного задания.
Основные положения
Машинно-тракторный агрегат, как известно, представляет собой сово-
купность источника энергии (двигателя), передаточного механизма (трактора с
трансмиссией), вспомогательных устройств (навесного, прицепного механиз-
мов и сцепки) и рабочих машин.
В предыдущих заданиях были рассмотрены методы выбора энергосбере-
гающих режимов работы двигателя, трактора и рабочей машины.
В связи с этим в пределах данного задания с учетом ранее полученных
результатов излагаются современные методы расчета оптимального ресурсо-
сберегающего состава и скоростного режима МТА.
Последовательность выполнения работы
Данные по варианту задания выписываются из таблицы 4.1.
47
Потребный ресурсосберегающий диапазон мощности трактора выбирает-
Вид операции
Класс длины гона, м
300-400
400-600
600-1000
1000 и более
Диапазоны мощностей, кВт
Вспашка легких почв
61-105
65-114
73-132
95-178
Вспашка средних почв
70-124
75-135
84-156
109-213
Вспашка тяжелых почв
76-134
80-145
90-168
117-230
Лущение стерни и дискование
61-110
74-138
83-160
106-217
Боронование средними зубовыми
боронами
26-41
32-52
37-61
43-75
Сплошная культивация
55-95
67-119
84-155
99-187
Прикатывание кольчато-
шпоровыми катками
30-51
53-62
40-74
47-90
Посев зерновых (узкорядный)
54-87
59-94
62-101
69-114
Культивация междурядная
50-80
56-91
60-99
71-121
ся по данным таблицы 4.2.
Исследованиями установлено, что каждому сочетанию природнопроизводственных условий, включая длину гона L и другие, соответствует такая оптимальная мощность трактора NHO, при которой основной показатель ресурсосбережения — приведенные затраты СП (руб./га) — принимает минимальное значение СП = СПМ.
Если оптимальная мощность NНО соответствующая критерию СП → min,
недостаточно удовлетворяет конкретным местным условиям, то возможно
определение соответствующей компромиссной мощности NНК. Например, при
недостатке механизаторских кадров или при неустойчивых погодных условиях
желательно иметь агрегаты более высокой производительности при компромиссном контролируемом уровне приведенных затрат СПК, чтобы выполнить
работы в установленные агротехнические сроки с соблюдением требований ре-
сурсосбережения.
Таблица 4.2 – Рекомендуемые диапазоны ресурсосберегающих потребных
мощностей двигателей тракторов для выполнения заданных операций
Схема такого компромиссного решения показана на рисунке 4.1. Задаемся допустимым увеличением ∆СП минимальных приведенных затрат СПМ и по-
48
лучаем соответствующую компромиссную мощность N
, которая значительно
НК
больше оптимальной NН0, и существенный прирост ∆W производительности по
сравнению с оптимальным решением. Практические расчеты показали, что увеличение минимальных затрат СПМ всего на 5% (∆СП = 0,05СПМ) обеспечивает
прирост производительности ∆W до 35-40%, что объясняется пологим характером графика зависимости СП = f (NH) в области минимума.
Рисунок 4.1 – Схема компромиссного решения
Такие пределы компромиссного решения в достаточной степени удовле-
творяют современным требованиям ресурсосбережения и высокой производи-
тельности.
Исходя из этого, в таблице 4.2 приведены диапазоны ресурсосберегаю-
щих мощностей трактора N
- NK при ∆СП = 0,05СПМ для заданных операций в
HO
зависимости от основных классов длины гона L, принятых при нормировании
полевых механизированных работ. При этом для других факторов приняты
усредненные значения, которые уточняются на последующих этапах расчета.
Глубина вспашки для тяжелых и средних почв — 0,22 м, для легких почв
— 0,25 м.
На основании данных таблицы 4.2 выбирается ресурсосберегающий диа-
пазон мощностей для выполнения заданной операции с учетом особых условий,
указанных в задании (табл. 4.1). Например, при сложных погодных условиях и
49
нехватке механизаторов (в графах СП и НМ знак «+») мощность трактора вы-
№
вар.
Трактор
Колесная
формула
Мощность,
кВт
Эксплуата-
ционная
масса, кг
Тяговый
класс, кН
Энергонасы-
щенность,
кВт/т
1
Беларус-80
4К2
60
3345
14
18,0
2
Беларус-82
4К4
66
3780
14
17,5
3
Беларус-1025
4К2
77
4200
20
18,3
4
Беларус-1025
4К4
77
4345
20
17,7
5
Беларус-1221
4К4
96
5700
20
16,8
6
Беларус-1523
4К4
114
6000
20
19,0
7
Беларус-2102
4К4
156
10 800
40
14,4
бирается в правой половине диапазона, указанного в таблице 4.2. При отсут-
ствии знака «+» в указанных графах мощность выбирается в левой половине
диапазона. В пределах соответствующего диапазона выбирается трактор требу-
емого типа и требуемой мощности.
При переуплотненных почвах (в графе ПП знак «+») предпочтение отда-
ется гусеничным тракторам, однако это не исключает использование колесного
трактора, если он больше отвечает требованиям ресурсосбережения, а также
требованиям лучшего агрегатирования с соответствующей сельскохозяйствен-
ной машиной. Следует учесть также, что междурядная культивация может вы-
полняться только универсально-пропашным трактором (в графе УПТ « + »).
Для одномашинных агрегатов (в графе А1 знак « + ») при выборе трактора сле-
дует учесть возможность обеспечения нормальной загрузки двигателя. Соот-
ветствующие данные по современным и перспективным тракторам приведены в
таблице 4.3. Тракторы общего назначения не могут выполнять работы по уходу
за пропашными сельскохозяйственными культурами в междурядьях. Универ-
сально-пропашные тракторы могут выполнять все виды работ, включая уход за
пропашными сельскохозяйственными культурами в междурядьях. С учетом из-
ложенных соображений из таблиц 4.4 и 4.5 выбирается соответствующий ресурсосберегающий трактор с мощностью NH, эксплуатационной массой m и
энергонасыщенностью Э = NН/(10-3), кВт/т.
Таблица 4.3 – Характеристики тракторов
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]