5. Междисциплинарное задание № 24.

 

Утверждены на заседании КМСХ«  18  » ноября  2013 г.    

Директор ИСХПР                                                                      А. М. Козина

Зав. КМСХ                                                                                С. В. Карташов

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Кафедра механизации сельского хозяйства

Экзаменационный билет № 23

Государственный междисциплинарный экзамен для специальности 110301 – Механизация сельского хозяйства

 

1.     Устойчивость трактора. Понятие о предельных статических углах устойчивости, их определение. Способы повышения продольной и поперечной устойчивости трактора.

Один из важных эксплуатационных показателей проходимости трактора — устойчивость, которая характеризует его способность работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания. Различают продольную и поперечную устойчивость трактора. Устойчивость оценивают статическими углами продольного и поперечного уклонов, на которых может стоять, не опрокидываясь, заторможенный трактор без прицепа и навесной машины. Оценка устойчивости трактора в агрегате с машиной в динамике представляет большие трудности ввиду большого числа взаимодействующих факторов, влияющих на устойчивость движения системы трактор-машина.

Продольная устойчивость. Опрокидывание наступает при подъеме, когда передние колеса трактора и автомобиля полностью разгружаются. Весь вес машины воспринимается задними колесами. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести машины.

При движении под уклон опрокидывание наступает при полностью разгруженных задних колесах. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести и расстоянием между осями колес.

Опрокидывание наступает, когда передние колеса трактора полностью разгружаются и действующая на них нормальная реакция дороги Уп = 0. Вся весовая нагрузка воспринимается задними колесами, поэтому на них действует нормальная реакция дороги Ук=Gcosa_n. Под влиянием составляющей веса G sin a_n трактор стремится скатиться вниз. Для предотвращения этого к его задним колесам приложена тормозная сила Рт. Скатыванию трактора препятствует также момент сопротивления качению задних колес М_fк, действующий, как показано на схеме, по ходу часовой стрелки. Влияние его невелико, поэтому при расчетах им можно пренебречь.

Из условия равновесия трактора относительно возможной оси опрокидывания O₂ имеем

где а и h_ц.т — соответственно продольная и вертикальная координаты центра тяжести трактора.

Отсюда

Если не учитывать момент сопротивления качению задних колес М_fк, то при предельном статическом угле подъема вектор силы тяжести должен проходить через ось O₂.

Введем аналогичное понятие о предельном статическом угле уклона и обозначим его(рис. 98,6). При стоянке на предельном уклоне полностью разгружаются задние колеса и реакция Ук=0. Нормальная реакция дороги на передние колеса. Моментом сопротивления качению М_fa передних колес ввиду малости пренебрегаем. Условно принимаем, что от скатывания вниз трактор удерживается тормозной силой Рт, приложенной к его передним нагруженным колесам. Уравнение равновесия трактора относительно возможной в данном случае оси опрокидывания O₁ имеет вид

откуда

При предельном статическом угле уклона вектор силы тяжести G проходит через ось 0₁.

Критерием продольной устойчивости гусеничного трактора может быть также положение центра давления. При полужесткой системе подвески остова предельный угол подъема, на котором заторможенный трактор без прицепа и навесных машин может стоять, не опрокидываясь (см. рис. 98,в), характеризуется смещением центра давления D к задней кромке опорной поверхности гусениц, а предельный угол уклона (см. рис. 98, г)—смещением центра давления к передней кромке гусениц. Используя схемы сил на указанных рисунках, составим уравнения равновесия относительно центров давления

где a_o — продольное расстояние от центра тяжести трактора до середины опорных поверхностей гусениц; ао>0, если центр тяжести расположен впереди середины опорных поверхностей гусениц, и Оо<0, если центр тяжести расположен сзади.

Отсюда

Если статические углы подъема и уклона больше значений, определяемых формулами , то аварийного опрокидывания трактора еще не произойдет. Повернувшись вокруг наружных кромок опорных поверхностей гусениц, трактор удержится на наклонных ветвях гусениц.

Продольная устойчивость тракторов с двухопорной балан-сирной подвеской нарушается при смещении центра давления от середины опорных поверхностей гусениц на расстояние, равное половине продольной базы опорных кареток. Это выражается в опрокидывании остова трактора вокруг оси соответствующей каретки. Поэтому для нахождения предельных статических углов продольной устойчивости тракторов с такой подвеской в формулах следует заменять длину Lryc опорной поверхности гусениц продольной базой L_K балансирных кареток.

Для тракторов с полужесткой подвеской предельные статические углы продольной устойчивости находятся в пределах 35... 45°, для тракторов с двухопорной балансирной подвеской — в пределах 30... 35°.

Благодаря высоким сцепным качествам гусеничных тракторов их продольная устойчивость против сползания в большинстве случаев не ниже, чем против опрокидывания. Торможение гусеничных тракторов осуществляется тормозами, применяемыми для поворота; суммарный тормозной момент, который может быть создан обоими тормозами поворота, обычно вполне достаточен для удержания трактора на предельных подъемах и спусках.

Поперечная устойчивость. При стоянке трактора или автомобиля на поперечном уклоне одна из сторон их разгружается. При полной разгрузке одной из сторон наступает опрокидывание, которое определятся шириной колеи и вертикальной координатой центра тяжести. В связи с этим при работе на уклонах у колесных тракторов увеличивают колею.

Принято считать, что тракторы, не оборудованные специальными приспособлениями для предупреждения опрокидывания, могут работать на склонах крутизной не более 12° (гусеничные) и 8° (колесные).

Большие площади плодородных земель нашей страны расположены в горной местности, что обусловило необходимость создания для горного земледелия специальных тракторов повышенной устойчивости, которые называют также крутосклонными.

Угол поперечного уклона, на котором машина начинает опрокидываться, обозначим.На рисунке изображена схема внешних сил и реакций, действующих на колесный трактор, стоящий на предельном поперечном уклоне.

Угол можно определить из условия, что опрокидывание начнется, когда нормальная реакция почвы У" на колеса, расположенные в верхней части уклона, снизится до нуля. Уравнение моментов относительно возможной оси О' опрокидывания имеет видоткудагде В — ширина колеи трактора.

При выводе этой формулы было принято, что центр тяжести трактора находится в продольной плоскости симметрии его колес.

Дополнительное влияние на поперечную устойчивость колесных тракторов оказывает применение у них качающейся передней оси, которая может поворачиваться в вертикально-поперечной плоскости на некоторый ограниченный угол относительно остова трактора. Вследствие этого при боковом крене трактора остов его сначала поворачивается вокруг шарнира передней оси, и только после упора в ограничители качания опрокидывание продолжается по схеме, принятой в первоначальном расчете.

При повороте центр тяжести остова несколько смещается вбок — в сторону опрокидывания, что снижает поперечную устойчивость трактора. Если учесть также разный прогиб шин у колес, расположенных на противоположных сторонах трактора, то, согласно опытным данным, оба фактора в совокупности будут снижать предельные статические углы поперечной устойчивости колесных тракторов на 6... 10° по сравнению с расчетными значениями, полученными по формуле.

При достаточной твердости почвы опрокидывание гусеничных тракторов происходит вокруг оси, образуемой наружными боковыми кромками звеньев гусеницы. В этом случаегдеb — ширина гусениц.

Колесные тракторы имеют, как правило, регулируемую ширину колеи. В зависимости от ширины колеи изменяются значения предельных статических углов поперечного уклона. При расстановке колес на основной размер колеи для тракторов с колесной формулой 4К2 и 4К4 значения этих углов находятся в пределах 40... 50°. Приблизительно в этих же пределах находятся соответствующие углы для гусеничных тракторов. Для тракторов с колесной формулой ЗК2 =30... 35°. В легковых автомобилях вертикальная координата центра тяжестиhц.т<0,5В, поэтому для них >45°. В грузовых автомобилях при полной нагрузке, равномерно распределенной по платформе,hц.т=~0,75В, чему соответствует «35°. При перевозках легковес-пых сельскохозяйственных грузов, таких как сено, солома и т. п., которые укладывают значительно выше бортов платформы автомобиля, высота центра тяжести увеличивается, в результате чего боковая устойчивость автомобиля снижается.

Определим статический угол (5ф поперечного уклона, на котором возможно сползание машины. Для этого используем схему сил, изображенную на рисунке 100, заменив угол рп на . Составив уравнение проекций всех сил, действующих в поперечной плоскости, на ось, параллельную поверхности пути, получим

где Z', Z" и Y\ Y"—соответственно боковые и нормальные реакции дороги на ходовые органы, расположенные в нижней и верхней частях уклона; ф_z — коэффициент сцепления движителя с дорогой в боковом направлении.

Из этого уравнения следует, что .

На боковую устойчивость могут также влиять динамические явления, возникающие при внезапном падении элементов ходовых органов в канаву или расположенную ниже террасу, при быстром наезде движителей на какой-либо выступ или при совместном действии обоих факторов. По имеющимся данным боковое опрокидывание трактора часто возникает из-за микронеровностей поверхности пути. Опрокидыванию подвержены главным образом колесные тракторы.

Угол бокового уклона трактора, на котором возможно его опрокидывание при наличии динамических воздействий от микронеровностей пути, назовем динамическим углом боковой устойчивости и обозначим его По данным иследований,

где Bст — угол, определяющий статическую боковую устойчивость трактора на данной дороге.

Чем выше скорость движения, тем интенсивней проявляется дейсттвие динамических факторов и тем соответственно меньше отношение углов |р\шн/Рст. Дополнительная усадка шин при ударе о дно выемки или подбрасывание колеса при наезде на выступ увеличивают крен трактора и, в свою очередь, снижают его динамическую боковую устойчивость.

Для увеличения боковой устойчивости колесных тракторов заводскими инструкциями предусматривается расстановка колес на возможно более широкую колею при выполнении транспортных работ и при движении на склонах. В этих условиях требуется особая осторожность и аккуратность в вождении трактора.

Обычные тракторы, не оборудованные специальными приспособлениями для предупреждения опрокидывания, могут работать на склонах крутизной не более 12° (гусеничные) и 8 (колесные). Для работы на более крутых поперечных склонах (до 20°) созданы крутосклонные модификации тракторов. Устойчивое движение по поперечному склону крутосклонного колесного трактора обеспечивается механизмом выравнивания, выполненным в виде поворотных конечных передач и параллелограммной подвески переднего моста.

Способы повышения устойчивости. При наиболее простом способе повышения продольной устойчивости в передней части трактора на раме 2 размещают специальные балластные грузы 1. Такой способ используют для повышения продольной устойчивости колесного трактора при агрегатировании с тяжелыми, навешиваемыми сзади машинами, поскольку при разгрузке передних колес управляемость трактора нарушается, а грузы способствуют восстановлению ее.

Один из эффективных способов повышения устойчивости трактора как в продольном, так и в поперечном направлении — понижение его центра тяжести в результате уменьшения дорожного просвета. Этот способ применен на модифицированной модели трактора ЛТЗ-55АМН.

Т

Рисунок. Повышение устойчивости трактора: а — балластировка грузами:

1 — грузы; 2 — рама трактора; б — шарнирный механизм стабилизации остова

рактор ЛТЗ-55АМН предназначен для работ общего назначения и транспортировки грузов на склонах крутизной до 16° и равнинной местности. Он может также работать на склонах крутизной до 20°, на участках с ровным микрорельефом и при ограниченной скорости движения. Высота трактора уменьшена в сравнении с базовой моделью на 0,34 м, а агротехнический просвет — на 0,32 м.

Из соображений безопасности в кабине применен жесткий каркас, защищающий тракториста в случае опрокидывания трактора. В кабине под щитком приборов установлена панель сигнализации креномера, предупреждающего тракториста о предельном крене трактора.

Трактор, находящийся в неподвижном состоянии на склоне, опрокидывается под действием силы G sina, где G — его вес. Опрокидывание трактора произойдет при некотором угле аmах, когда направление действия силы G будет проходить левее точки опоры. Опасность опрокидывания уменьшится, если правую и левую части трактора соединить шарнирным механизмом, позволяющим трактору сохранять вертикальное положение в некотором диапазоне значений угла склона a. Этот принцип реализован в конструкциях некоторых колесных крутосклонных тракторов.

Устойчивое движение такого трактора по склону обеспечивается механизмом выравнивания, выполненным в виде поворотных конечных передач и свободной подвески переднего моста на механизме шарнирного параллелограмма.

Гусеничные тракторы более приспособлены для работы на горных склонах, так как центр их тяжести расположен относительно низко, динамическая устойчивость лучше и они менее подвержены сползанию со склона. Эти тракторы используют для наиболее энергоемких работ на горных, овражных и балочных склонах крутизной до 20°, расположенных на высоте до 2 км над уровнем моря.

Для лучшей безопасности гусеничные тракторы оборудуют специальной опорой, которая при помощи рычажной системы и гидравлического цилиндра устанавливается в сторону крена и препятствует опрокидыванию. Колея и продольная база этих тракторов увеличены.

2.     Способы и технологии уборки льна-долгунца. Классификация и обзор конструкций машин для уборки льна-долгунца. Комплексы применяемых машин. Методические основы проектно-технологических расчётов рациональных комплексов уборочных машин.

Уборка льна-долгунца считается сложным и трудоемким процессом, от качественного и своевременного проведения ее зависит окончательный результат.

В зависимости от конкретных условий она может проводиться комбайновым, раздельным или сноповым способами. Комбайновый способ уборки считается основным, так как осуществляется специальными льноуборочными машинами с расстилочными устройствами и со сноповязальными аппаратами. Они оборудованы очесывающими приспособлениями и агрегатируются с тракторами МТЗ. Этот способ включает следующие технологические операции: теребление растений, очес семенных коробочек, вязка соломы в снопы или расстил ее лентой на льнище, сбор вороха (коробочки, семена, примеси) в транспортные средства. Волокнистая продукция может реализовываться в виде соломы или тресты, при этом применяется два варианта уборки.

Комплекты машин для механизации уборочных работ и послеуборочной обработки льнопродукции состоят из льнотеребилки ТЛН-1,5А или НТЛ–1,75; льномолотилки МЛ-2,8П; комбайна ЛК- 4А; подборщика-очесывателя ПОО-1, ПОЛ-1,5; оборачивателей лент ОД-1, ОЛН-1, ОЛ-1; вспушивателей типа ВПН-1 или ВЛК-3; выравнивателя льнотресты ВК-1; подборщика тресты ПТН-1; пресс-подборщика рулонного ПРФ-110Л, ПРЛ-150 или ПР-1,5 с приспособлением ПРЛ-1; погрузчика ПФ-0,5 и транспортировщика рулонов ТРФ-5; а также пунктов сушки и переработки льновороха.

При первом из них осуществляется теребление комбайном с вязальным аппаратом. В этом случае очесанная и связанная в снопы солома устанавливается для естественной сушки в бабки и через 6-10 дней отправляется на льнозавод. Для подбора и погрузки снопов можно использовать подборщик-погрузчик ППС-3. При втором варианте эта же операция выполняется комбайном с расстил очным устройством. Разостланная лентой солома после 4-6-дневной просушки вяжется в снопы подборщиком ПТН-1 с вязальным аппаратом или прессуется в рулоны переоборудованным рулонным пресс-подборщиком ПРП-1,6. Для погрузки рулонов в транспортные средства можно использовать фронтальный погрузчик ПФ-0,5 со специальным приспособлением.

Если требуется получить тресту, то лен после теребления и расстилки лентами должен вылежаться. Для улучшения условий этого процесса и повышения качества тресты весной под покров льна высеваются многолетние травы (овсяница луговая, райграс пастбищный, клевер ползучий и др.) в чистом виде или в смеси. При этом лен расстилается на травяной покров. Чтобы ускорить вылежку, получить выровненный цвет стеблей и не допустить зарастания ленты травой, ее приходится несколько раз оборачивать (через 3-4 и 10-20 дней после расстила), а также перед подъемом. Эта операция выполняется специальным оборачивателем ОСН-1, который навешивается на трактор Т-25А.

При влажности не более 20% сухая треста поднимается, вяжется в снопы или формируется в рулоны. Чтобы не допустить ухудшения качества при повышенной ее влажности в ненастную дождливую погоду, используется специальный подборщик ПНП-3. Эта машина собирает тресту в небольшие порции, которые вяжутся вручную в снопы, а затем устанавливаются для естественной досушки в конусы или шатры. При уборке комбайнами следует помнить, что чистота теребления и очеса должна быть высокой (98-99%), а потери семян допускаются не более 4%, для чего обязательно проводится их герметизация. Влажность полученного после очеса головок льновороха бывает высокой (от35 до 60%). Чтобы не допустить самосогревания и порчи семян, сразу же проводится сушка на специальных сушильных пунктах подогретым или атмосферным воздухом. После этого делается очистка семян с помощью различных машин. При этом приходится добиваться, чтобы влажность семян не превышала 8-12%, если они предназначены для длительного хранения.

Если из стеблей масличного льна не выделяется волокно, то уборку следует проводить в начале полной спелости комбайнами на низком срезе. При его двустороннем использовании (на семена и волокно) вначале проводится теребление в фазе желтой спелости. Затем семена дозревают в снопах и обмолачиваются на льномолотилках. После очистки на специальных машинах и льняных триерах с последующей досушкой семена должны храниться при влажности не более 10-11%.