mehanizaciya i elektrifikaciya

В других источниках указано, что значение ηи факт не должно превышать 0,93 для колесных и 0,95 для гусеничных тракторов.

Коэффициент использования силы тяги трактора при расчете состава агрегата позволяет учесть непостоянство фактического сопротивления машин в процессе работы и приближенный характер расчета этого сопротивления.

Сопротивления машин

Различают сопротивления машин рабочее и холостое.

Рабочее сопротивление имеет место при рабочем ходе машин, т.е. при выполнении технологических процессов. В общем случае рабочее сопротивление включает две составляющих: тяговое сопротивление и сопротивление, обусловленное потреблением энергии через ВОМ трактора.

Тяговое сопротивление машин в составе агрегата определяют опытным путем с помощью динамометров, динамографов или работомеров. Затем пересчитывают в удобные для расчета величины, которые приводят в справочниках. Это удельные тяговые сопротивления машин и коэффициенты сопротивления перекатыванию сцепок, тракторов и транспортных средств.

Для тягово-приводных агрегатов одновременно определяют мощность, затрачиваемую на привод рабочих органов машин. Для включения этого сопротивления в расчетное уравнение тягового баланса агрегата его пересчитывают в условное тяговое.

Холостое сопротивление машин имеет место при переездах, а также в поле при заездах и поворотах. Оно представляет собой сопротивление перекатыванию всех машин в составе агрегата.

Рабочее тяговое сопротивление плуга, лемешного лущильника находят по формуле:

где k - удельное сопротивление плуга, зависящее от механического состава и других свойств почвы, кН/м2 ( табл.10 Прилож.); Вк - конструктивная ширина захвата плуга, м;

bк - ширина захвата одного корпуса плуга, м; nк - количество корпусов на плуге.

Удельное сопротивление плуга - это сила, отнесенная на 1м2 площади поперечного сечения обрабатываемого пласта почвы, которую нужно приложить к плугу для осуществления вспашки. Поскольку удельное сопротивление найдено опытным путем, оно включает в себя и сопротивление перекатыванию плуга в процессе пахоты.

Рабочее тяговое сопротивление непахотных машин и орудий находят по единой формуле:

где k - удельное тяговое сопротивление машины, кН/м (табл.11 Прилож.); Вк - конструктивная ширина захвата машины, м.

151

Удельное тяговое сопротивление машин отнесено на 1 метр ширины их захвата. Оно также найдено опытным путем и включает сопротивление перекатыванию в рабочем положении.

По измерениям тяговое сопротивление навесных машин, в первую очередь почвообрабатывающих, меньше, чем прицепных. Поэтому в литературе есть рекомендации принимать удельное сопротивление навесных машин, равным 0,9 от значений, приведенных в таблицах справочников.

Удельные тяговые сопротивления плуга и непахотных машин определяют при рабочей скорости, не превышающей 5км/ч. При увеличении скорости удельные сопротивления увеличиваются, что связано с отбрасыванием почвы и другими факторами.

Удельное тяговое сопротивление технологических машин (орудий) при работе на скорости, большей 5 км/ч может быть найдено по формулам:

где K0 (k0) - табличное значение удельного сопротивления, найденное при рабочей скорости до 5 км/ч (табл. 10 и 11 Прилож.);

Δk - приращение удельного сопротивления на 1 км/ч увеличения скорости сверх 5 км/ч (табл. 13 Прилож.).

Условное тяговое сопротивление приводных машин находят по формуле:

где Nвом - мощность, потребляемая рабочими органами сельскохозяйственной машины, кВт (табл. 14 Прилож.);

Vp - рабочая скорость агрегата, км/ч;

ηмт = 0,87-0,90 - коэффициент полезного действия трансмиссии трактора; ηвом = 0,96-0,98 - коэффициент полезного действия механизма привода ВОМ.

Конкретные по маркам тракторов значения КПД приведены в табл.8 и 9 Прилож.

Условное тяговое сопротивление учитывает, что непосредственный отбор мощности от трактора уменьшает его возможную касательную силу.

При ориентировочных тяговых расчетах агрегата с машинами, для которых приведено удельное сопротивление в табл. 11 Прилож., условное тяговое сопротивление можно не учитывать.

Сопротивление перекатыванию и уклону (подъему) сельскохозяйственных машин рассчитывают аналогично одноименным сопротивлениям трактора. Особенность заключается в необходимости учета сопротивления от силы тяжести технологического груза (Rтг), особенно для опрыскивателей, разбрасывателей, картофелесажалок и уборочных машин с бункером, у которых масса технологического груза составляет значительную долю эксплуатационной массы.

По ГОСТ 24056-80:

где Qтг - сила тяжести технологического груза, кН.

152

Для упрощения учебный расчет сопротивления подъему можно вести по заполненной технологической емкости машины.

Общее сопротивление агрегата

Суммарное сопротивление машин в составе агрегата включает тяговое и условное. Тяговое сопротивление включает сопротивление перекатыванию, сопротивление подъему и технологическое сопротивление машин. При этом необходимо учесть сопротивление всех, входящих в состав агрегата машин, и сцепки, если она нужна для комплектования многомашинного агрегата.

В свернутом виде общее сопротивление агрегата:

Тягового:

где nм - количество однотипных машин в агрегате; Rсц - сопротивление сцепки;

Ri - сопротивление подъему;

Rтг - сопротивление технологического груза.

Тягово-приводного:

где а – глубина пахоты, м;

bк - ширина захвата корпуса плуга, м; nк- количество корпусов на плуге; QM - сила тяжести плуга, кН;

i - величина уклона в сотых долях.

Непахотного тягового (без учета формулы 13.12):

RΣ k01 Vp 5 Δk Bк nм Qм Qтг fм i Qсц fсц i (13.16)

где fм и fсц - коэффициенты сопротивления перекатыванию колес соответственно машины и сцепки (если колеса разные: стальные и пневматические).

Тягово-приводного агрегата (как правило, агрегат одномашинный ):

Первое слагаемое формулы должно быть исключено, если на выполнение технологического процесса машины не затрачивается тяговое усилие трактора (опрыскиватель, разбрасыватель удобрений или силосоуборочный комбайн, приводимый от вала отбора мощности и т.п.).

13.3. Кинематика агрегатов

Кинематика агрегата - это учение о закономерностях циклично повторяющихся траекторий движения машинных агрегатов при выполнении полевых работ. Основные элементы этого движения обусловлены рабочими ходами,

153

близкими к прямолинейным, и холостыми ходами, которые связаны с поворотами, заездами, переездами и включают криволинейные отрезки.

Способ движения агрегата - это закономерность циклично повторяющихся элементов его движения. Способ движения влияет на качество выполнения работ, производительность и экономичность машинного агрегата.

Рабочий участок агрегата - это часть или все поле севооборота, находящееся в одном массиве и отведенное для выполнения определенной сельхозработы одному или нескольким (при групповой работе) агрегатам.

Основными характеристиками рабочего участка агрегата являются (рис.13.1): длина и ширина участка, длина рабочего хода (гона), ширина поворотной полосы, на границе которой - контрольной линии - производят включение и выключение рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Рабочий участок, если это необходимо, разбивают на загоны, внутри которых выделяют делянки, на которых движение агрегата однотипно.

Расчет параметров движения агрегата ведут по точке, которую называют центром агрегата (ц.а.). Положение центра агрегата показано на рис. 13.2.

Вид поворота агрегата (табл. 13.1) и его длина зависят от кинематических характеристик агрегата:

кинематическая длина агрегата «lк»- расстояние от центра агрегата до наиболее удаленного рабочего органа по ходу агрегата; это сумма кинематических длин трактора, сцепки и сельхозмашины (табл. 26 Прилож.);

кинематическая ширина агрегата «dк» (правая и левая) - расстояние от центра агрегата до наиболее удаленного правого или левого рабочего органа;

длина выезда агрегата «е» - расстояние, на которое следует продвинуть агрегат от контрольной линии до начала поворота, чтобы избежать огрехов или повреждения растений. В зависимости от кинематической длины агрегата и способа соединения сельхозмашины с трактором

минимальный условный радиус поворота агрегата R, который зависит от ширины захвата и скорости движения на повороте (табл. 20 и 21 Прилож.). Поворотные полосы выделяются только в том случае, если нет возможно-

сти осуществить поворот вне обрабатываемого поля. Поворотные полосы выделяют со всех сторон, если поле обрабатывают в двух направлениях или конфигурация участка неправильная.

Фактическая ширина поворотной полосы принимается кратной ширине захвата агрегата для удобства ее обработки по окончании работы на поле.

154

Рисунок 13.1. Схема рабочего участка агрегата

Рисунок 13.2. Расположение центра агрегата:

а) – колёсный трактор с задней ведущей осью; б) – гусеничный трактор; в) – колёсный трактор с двумя ведущими осями; г) – колёсный трактор с шарнирной рамой

155

Рисунок 13.3. Классификация видов и способов движения агрегатов:

а) - по организации территории: 1 - загонный; 2 - беззагонный; 3 - гоновый; 4 - диагональный; 5 - круговой; б) - по направлению рабочих ходов: 6 - правоповоротный; 7 - левоповоротный; 8 - двусторонний; 9 - от периферии к центру; 10 - от центра к периферии; в) - по общему направлению движения. 11 - всвал; 12 - вразвал; 13 - комбинированный; 14 - с чередованием загонов; 15 - челночный; 16 - перекрестный; г) - по схеме обработки участка (загона): 17 - однозагонный; 18 - двухзагонный; 19 - многозагонный; 20 - беспетлевой; 21 - с задним ходом; 22 - игольчатый (реверсивный); 23 - игольчатый

157

где ΣLp - суммарная длина рабочих ходов агрегата; ΣLx - суммарная длина холостых ходов агрегата.

Для расчета коэффициента рабочих ходов нужно знать длину поворота, которая может быть найдена по табл. 13.1.

Расчет φрх следует вести по всей площади рабочего участка, чтобы учесть путь агрегата при обработке поворотных полос.

По наименьшему из возможных вариантов значению φрх выбирают не только способ движения агрегата, но и оптимальную по производительности ширину загона, например, при вспашке, что достаточно трудоемко. Рекомендации по выбору способа движения и оптимальной ширины загона приведены в литературе по технологии механизированных работ.

13.4. Технико-экономические показатели сельскохозяйственных агрегатов

Производительность агрегата

Производительность агрегата - это количество работы, качество которой отвечает агротехническим требованиям, выполненной агрегатом в единицу времени. Это один из основных эксплуатационных показателей агрегата.

На полевых работах производительность измеряется преимущественно

количеством обработанной за час площади поля (га/ч); для уборочных агрегатов дополнительно исчисляется количество обработанного за час про-

дукта (т/ч).

Количеством перевезенного груза или обработанного продукта измеряется производительность транспортных и стационарных агрегатов (т/ч).

Приняв единицей измерения времени смену с зафиксированной продолжительностью в часах, получим сменную выработку агрегата, норма которой устанавливается экономистом на основании расчета или нормативов.

В расчетах потребности машин и учете также пользуются сезонной или го-

довой наработкой агрегата.

Для внутрихозяйственных расчетов используют понятия производительности за 1 час основного времени и производительности за 1 час времени смены (с учетом установленных расчетом и нормированием технологических, плановых и вынужденных "потерь" времени).

Основное время смены не учитывает "потери" времени на заезды, переезды, развороты агрегата на поворотной полосе, а также технологические остановки на заправку семенами и удобрениями, разгрузку и т.д., плановые остановки на обед, смазку и т.д., вынужденные остановки для устранения нарушений технологического процесса и неисправностей. Основное время - это время непосредственной, как бы непрерывной, работы агрегата в течение смены.

158

Производительность за 1 час основного времени смены можно определить как площадь прямоугольного поля, одной стороной которого является рабочая ширина захвата агрегата Вр, а второй путь, пройденный агрегатом за час непрерывной работы, т.е. рабочая скорость агрегата vp:

где Вр - рабочая ширина захвата агрегата, м; vр - рабочая скорость агрегата, км/ч; 0,1 - размерный коэффициент.

Известно, что рабочая ширина захвата отличается от конструктивной Вк и может быть найдена с помощью коэффициента использования ширины захвата Кв, значения которого приведены в таблице 16 Приложений:

Вр=Кв∙Вк (13.23) Для пахотных агрегатов: Вр > Вк или Кв > 1.

Для агрегатов посевных, посадочных и для обработки и уборки посевов пропашных культур: Вр = Вк или Кв = 1.

Для агрегатов, осуществляющих обработку или уборку преимущественно культур сплошного посева, т.е. с перекрытием проходов: Вр < Вк или Кв < 1.

В развернутом виде формула расчета производительности за 1 час основного времени запишется так:

Для уборочных машин производительность за 1 час основного времени по убранному продукту (т/ч - тонн в час) при известной урожайности (У, ц/га) культуры

Производительность за час основного времени самоходных машин, в частности зерноуборочных комбайнов, может быть найдена и через их пропускную способность:

где Пф - фактическая пропускная способность молотилки комбайна по (5.2), кг/с; У3 - урожайность зерна, ц/га; Сф - фактическое отношение массы соломы к массе зерна (соломистость).

Приравняв (13.22) и (13.26), получим выражение для определения скорости движения комбайна, при которой подача хлебной массы не превысит фактической пропускной способности молотилки:

где Вр - рабочая ширина захвата жатки комбайна при прямом комбайнировании или валковой жатки, сформировавшей валок, при раздельной уборке, м.

Аналогично на подборе валков через массу одного погонного метра про-

159

Для транспортных агрегатов производительность за час основного времени находят с учетом времени цикла или оборота этого агрегата.

Время цикла транспортного агрегата Тц включает: время холостого хода

Время холостого и груженого хода агрегата при известном расстоянии перевозки (L, км) находят по скорости движения без груза и с грузом или средней

(табл. 22 Прилож.).

Время загрузки для транспортных агрегатов, обслуживающих уборочную машину без бункера, находят по формуле:

где Gтр - масса перевозимого груза, рассчитанная по объему кузова транспортного средства и объемной массе груза (табл. 24 Прилож.), т.

При расчёте времени загрузки из бункера, следует использовать справочную литературу.

Время разгрузки должно учитывать не только непосредственно разгрузку, но и время взвешивания перевозимого продукта, оформления документов, подъезда к месту разгрузки и выезда. Обычно принимают Трг= (0,05…0,15) ч.

Производительность транспортного агрегата за час основного времени,

т/ч:

Производительность машинного агрегата за 1 час времени смены может быть найдена с учетом коэффициента использования времени смены

где То - основное время смены (чистой работы агрегата), ч; Тсм - продолжительность смены, ч.

Коэффициент использования времени смены τ существенно зависит от вида полевой работы, вида и состава агрегата, способа его движения по полю, а также от рабочей длины поля - гона. Коэффициент может быть установлен конкретным расчетом или посредством нормативов (таблица 17 Приложений).

Итак, производительность агрегата за 1 час времени смены

Заметим, что в формулах (13.22) и (13.33) одна и та же единица измерения времени - час, но смысловое значение этой единицы разное.

Выработка за смену может быть найдена по формуле:

В сельском хозяйстве продолжительность смены непостоянна и может колебаться в интервале от 7 до 12 и более часов. Поэтому при установлении сменной нормы выработки во избежание разночтений необходимо указывать

160