2. Мощностной баланс трактора при работе с рулонным пресс-подборщиком

2.1. Расчет кинематической схемы мта

Для того, чтобы рассчитать мощность на привод пресс-подборщика, рассмотрим подробно его кинематическую схему.

При расчете кинематической схемы за основу при работе МТА на шестой передаче при оборотах двигателя 1700 об/мин. берутся обороты ВОМ равные 417 об/мин. Чтобы не нарушая технологию процесса работы пресс-подборщика обеспечить нужные обороты всех его рабочих органов модернизируем один из элементов привода – конический редуктор, а точнее изменим его передаточное число. Данные для кинематической схемы заносим в таблицу 10 и 11.

Таблица 10

Номер зубчатого колеса	1	2	3	4	5
Число зубьев, Z	21	28	18	20	22
Номер зубчатого колеса	6	7	8	9	10
Число зубьев, Z	74	18	28	18	36

Таблица 11

№ вала Показатели	1	2	3	4	5	6
Обороты n, мин-1	417	314	85	257	202	101
Передаточное число u	-	1,33	3,7	0,82	1,55	2,0
Мощность N, кВт	11,4	10,	9,5	26,9	21,1	10,5

Рис. 9 Схема кинематическая

2.2. Расчет потребной мощности

Для обоснования возможности проведения операции прессования сена машинно-тракторным агрегатом при критерии топливной экономичности, состоящего рулонного пресс-подборщика и трактора МТЗ-80, составим баланс мощностных потерь и наложив их на мощность двигателя трактора, проанализируем достаточность запаса мощности двигателя.

Определим суммарную мощность, затрачиваемую агрегатом в процессе прессования.

N_сум=N_СХМ+N_f+N_ТР, кВТ /1/ (5)

где N_сум – мощность, затрачиваемая на пресс-сгребание, кВт;

N_СХМ – мощность, затрачиваемая на привод органов, кВт;

N_f – мощность затрачиваема на перекатывание, кВт;

N_ТР – мощность потерь в трансмиссии трактора, кВт.

Определяем мощность, затрачиваемую на привод рабочих органов рулонного пресс-подборщика.

N_СХМ=, кВт /1/ (6)

где N_ПОД – мощность на привод подборщика, кВт;

N_б – мощность на привод барабана, кВт;

η_ПР – КПД привода.

Находим потребную мощность на привод подборщика. Она тратится в основном на преодоление сил трения рабочих органов во время подбора в камеру прессования.

Определяем объем сенной массы:

V=H·В_р·l, м³ /2/ (7)

где Н – высота вала сена, м;

В_р – ширина захвата подборщика, м;

l – длина валка сена во время контакта с подборщиком, м.

V=0,5·1,6·1=0,8 м³

Определяем массу сена при его плотности

ρ=

m=ρ·V, кг (8)

m=15·0,8=12,0 кг

Определяем силу тяжести сена, воздействующую на подборщик:

F=m·g, Н

F=12·9,8=117,6 Н (9)

Определяем силу трения сцепления пальцев с сенной массой:

F_ТР=μ·F, Н (10)

где μ – коэффициент сопротивления стерни

F_ТР=0,4·117,6 Н

Определяем момент на подборщике:

М_П = F_ТР·R_П ,Н·м (11)

где R_П – радиус вершин игл подборщика, м

М_П = 82,32·0,5= 33,1Н·м

Определяем угловую скорость вращения вала подборщика:

ω= рад/с /1/ (12)

, кВт

Определяем мощность на подборщике:

N_ПОД=, кВт (13)

N_ПОД=кВт

Определяем мощность, затрачиваемую на привод барабана прессовальной камеры N_б.

Для этого разложим ее на составляющие:

N_б=N_J+N_ТР, кВт (14)

где N_J – мощность на преодоление сил инерции при перекатывании рулона в прессовальной камере, кВт;

N_ТР – мощность на преодоление сил трения, кВт.

Силы инерции:

J_m=m·R², кг·м² – приведенный момент инерции (15)

J_m=500·0,75²=281,25 кг·м²

Находим момент инерции:

М_j = J_m·Е, Н·м (16)

Опираясь на опытные данные, преобразуем уравнения:

М_j = J_m·Н·м (17)

N_J= М_j +ω, кВт (18)

N_J=кВт

Находим мощность на преодоление сил трения.

Определяем объем рулона:

V=, м³ (19)

где d- диаметр рулона, м;

l - длина рулона, м.

V= м³

Масса рулона:

m= , кг

где ρ – плотность рулона кг/м³;

m=200·2,5=500 кг

Сила тяжести рулона:

F= m·g, Н

F= 500·9,8=4900 Н

Определяем силу трения

F_ТР=μ·F

где μ – коэффициент трения 0,4…0,6

F_ТР=0,5·4900=2450 Н

Находим момент трения:

М_б= F_ТР·R_б, Н·м (20)

М_б= 2450·0,3=735 Н·м

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения:

N_ТР=(21)

N_ТР=кВт

Определяем КПД привода:

η_пр =η_ред·η_цп·η_зп·η_п·η_тр (22)

η_пр =0,97·0,9·0,96·0,87·0,99²=0,78

Определяем общую потребную мощность:

N_СХМ=кВт

По полученным формулам производим расчет на ЭВМ и заносим результаты в таблицу 13. По полученным данным строим график мощностного баланса на рисунках 10-13.

Анализ графиков показывает, что мощность двигателя загружена примерно на 30-40%, следовательно процесс прессования возможно проводить при оборотах двигателя ниже оптимальных 2200 об/мин с целью получения топливной экономичности.

Таблица 12

КИНЕМАТИКА ПРИВОДА ПРЕСС ПОДБОРЩИКА

N передач	NВОМ мин—1	nДВ. мин—1	nпод мин—1	Vдв, м/с	nб мин—1	nрул, мин—1
3	147	600	36	0.56	30	4
	196	800	48	0.74	40	5
	246	1000	60	093	50	7
	296	1200	72	1.11	60	8
	344	1400	83	1.30	70	10
	393	1600	95	1.48	80	11
	417	1700	101	1.58	85	12
	442	1800	107	1.67	90	12
	491	2000	119	1.85	101	14
	540	2200	131	2.04	111	15
4	147	600	36	0.68	30	4
	196	800	48	0.91	40	5
	245	1000	60	1.14	50	7
	296	1200	72	1.37	во	8
	344	1400	83	1.60	70	10
	393	1600	95	1.82	80	11
	417	1700	101	1.94	85	12
	442	1800	107	2.05	90	12
	491	2000	119	2.28	101	14
	540	2200	131	2.51	111	15
5	147	600	36	0.81	30	4
	196	800	48	1.08	40	5
	245	1000	60	1.35	50	7
	295	1200	72	1.62	80	8
	344	1400	83	1.80	70	10
	393	1600	95	2.16	80	11
	417	1700	101	2.29	85	12
	442	1800	107	2.43	90	12
	491	2000	119	2.70	101	14
	540	2200	131	2.97	111	15
6	147	600	36	0.95	30	4
	196	800	4В	1.26	40	5
	245	1000	60	1.58	50	7
	295	1200	72	1.90	60	8
	344	1400	83	221	70	10
	393	1600	95	2.53	80	11
	417	1700	101	2.68	85	12
	442	1800	107	2.84	90	12
	491	2000	119	3.16	101	14
	540	2200	131	3.47	111	15
7	147	600	30	1.16	30	4
	196	800	40	1.55	40	5
	245	1000	50	1.94	50	7
	295	1200	во	233	60	8
	344	1400	70	2.72	70	10
	393	1600	80	3.10	80	11
	417	1700	85	3.30	85	12
	442	1800	90	3.49	90	12
	491	2000	101	3.88	101	14
	540	2200	111	4.27	111	15

Таблица 13