1 Назначение операции.

При обосновании назначения операции (цели ее проведения) указывается значение заданной операции в общей системе работ по возделыванию и уборке сельскохозяйственных культур, ее влияние на условия роста и развития растений и получение высоких урожаев. При этом назначение операции должно быть изложено с достаточной полнотой применительно к природно-климатическим условиям Нечерноземной зоны РФ.

2 Агротехнические требования.

При выполнении каждой сельскохозяйственной операции необходимо соблюдать агротехнические требования, которые излагают в виде нормативов и технологических допусков, характеризующих качество работ. При разработке технологии заданной операции агротехнические требования указываются по основным показателям: сроку и продолжительности работы, технологическим параметрам, характеризующим качество работы (глубина обработки, способ посева, количество следов), показателям, определяющим расход материала (семян, посадочного материала, удобрений и т. д.), потерям продукта (допустимые потери зерна, степень дробления зерна и т. п.) и др.

Агротехнические требования излагаются с достаточной полнотой и ясностью применительно к заданной операции и конкретным условиям работы. Например, при разработке технологии посадки картофеля необходимо обосновать наилучший, для заданных условий, способ посадки (гладкий, гребневый), норму посадки, глубину заделки клубней, ширину междурядий и т. п.

В агротехнических требованиях необходимо указать также допустимые отклонения от рекомендуемых нормативных показателей, технологических допусков и диапазон рабочих скоростей движения МТА (приложение 1).

3 Выбор трактора, сельскохозяйственных машин-орудий и требования, предъявляемые к машинно-тракторному агрегату.

Качество механизированных сельскохозяйственных работ определяется их соответствием агротехническим требованиям. Поэтому при разработке технологии заданной операции необходимо сформулировать основные требования, которые предъявляются к машинно-тракторному агрегату с учетом конкретных условий работы. Исходя из заданной марки трактора, проектируется состав машинно-тракторного агрегата

Для выполнения заданной операции сельскохозяйственные машины-орудия выбирают, учитывая требования агротехники, условия работы, возможности агрегатирования с трактором, требования техники безопасности и охраны труда.

4 Расчет состава машинно-тракторного агрегата.

Проектирование и расчет состава МТА для выполнения заданной технологической операции выполняется в следующей последовательности:

4.1 Устанавливается диапазон рабочих скоростей движения агрегата, при которых обеспечивается необходимое качество выполнения заданной сельскохозяйственной операции согласно агротехническим требованиям. Значения допустимых скоростей движения при выполнении различных сельскохозяйственных операций приведены в приложении 1.

4.2 Пользуясь тяговой характеристикой или справочными таблицами (прил. 2 и 3), выбрать передачи трактора, обеспечивающие скорости движения в принятом диапазоне.

4.3 Для каждой выбранной передачи по тяговой характеристике или справочной таблице определить величину номинального тягового усилия (Р_крн) трактора (прил. 4) .

Для участков с неровным рельефом тяговое усилие трактора рассчитывают с учетом влияния величины угла склона поля:

Р_крα=Р_{кр н} ± G_экспл ·sinα (кгс),

где Р_крα — тяговое усилие трактора с учетом величины угла склона, кгс,

Р_{кр н} — номинальное тяговое усилие трактора на передаче, кгс, (прил. 4),

G_экспл — эксплуатационная масса (вес) трактора, кг, (прил. 2,3),

α — угол склона, град, (sin α в прил. 5).

(+) — движение МТА под уклон поля, (-) — движение МТА вверх уклона поля.

Для расчетов выбираем знак "-", т.е. предполагая постоянное движение на подъем. При движении под уклон будем иметь бóльший запас мощности.

4.4 Максимально возможная ширина захвата МТА (В_мах) для каждой из выбранных передач определяется:

а) простого агрегата (кроме пахотного):

= (м),

где k —удельное сопротивление машин-орудий, кгс/м, (по условию задания)

g_м — масса (вес) машин-орудий, приходящаяся на единицу ширины захвата и равная массе машины-орудия G_м, поделенной на ее конструктивную ширину захвата b_м (прил. 6), т.е.

, кг/м;

б) сложного агрегата со сцепкой:

, (м)

в) комплексных агрегатов без сцепки:

, (м)

г) комплексных агрегатов со сцепкой:

, (м)

д) пахотного (простого) агрегата:

, (см)

е) пахотного (комплексного) агрегата:

, (см)

где k₀ — удельное сопротивление почвы при пахоте, кгс/см², (задание),

где k₁ — удельное сопротивление машин-орудий, кгс/см, (по заданию),

а — глубина вспашки, см. (по заданию),

g_пл — масса плуга, приходящаяся на единицу ширины захвата, кг/см,

n_м — количество машин-орудий, шт,

R_сца — тяговое сопротивление сцепки с учетом угла склона α, кгс,

R_cцα= R_cц±G_сц•sinα

R_сц — тяговое сопротивление сцепки на горизонтальном участке, кгс, (прил. 7),

G_сц — масса сцепки, кг (прил.7).

4.5 Количество машин-орудий (n_м), входящих в агрегат, определяется по формуле:

Для пахотного агрегата рассчитывают количество корпусов:

где b_м и b_к — конструктивная ширина захвата одной машины-орудия (м), или одного корпуса плуга, (прил. 6).

Расчетное количество машин-орудий или корпусов плуга округляется до целого числа в сторону уменьшения, для обеспечения некоторого запаса по силе тяги. Принимаем число машин-орудий, исходя из технических и технологических особенностей МТА. По количеству в агрегате и ширине захвата одной машины-орудия устанавливается конструктивная ширина захвата агрегата (В_к):

В_к = n_м·b_м (м).

В комплексном агрегате количество машин-орудий определяется по каждой выполняемой операции. Обязательным условием должно быть В_осн В_доп (кон­структивная ширина захвата машин, выполняющих основную операцию, должна быть равна или несколько больше конструктивной ширине захвата машин, проводящих дополнительные операции).

Если количество машин-орудий n_м>1, и сцепка не задана, то в агрегате нужна сцепка, которую выбирают исходя из необходимого фронта (Ф) — расстояния между креплениями крайних машин:

Ф=b_м(n_м - 1) + (0,5...0,75) (м).

Полная ширина сцепки на 0,5...0,75 м больше рассчитанного фронта, так как она учитывает длину мест крепления крайних машин и оси ходовых колес. Далее выбирают марку сцепки (прил. 7). Усилие, необходимое для передвижения сцепки, находится из справочников или рассчитывается по формуле:

R_сц=G_сц ∙(f+sinα) (кгс),

где G_сц — масса (вес) сцепки, кг, (прил. 7),

f — коэффициент сопротивления качению колес сцепки (прил. 8).

4.6 Тяговое сопротивление агрегата (R_aгpα) находится из уравнений:

а) простого агрегата (кроме пахотного):

R_агр=k·b_м+G_м·sinα (кгс),

б) сложного агрегата со сцепкой:

R_агр=n_м·(k·b_м+G_м·sinα)+R_сц (кгс),

в) комплексного агрегата со сцепкой:

R_агр=n_м1·(k₁·b_м1+G_м1·sinα)+n_м2·(k₂·b_м2+G_м2·sinα) )+R_сц (кгс),

г) простого пахотного агрегата:

R_пл= k₀·b_к·n_к·а+ G_пл ·sinα (кгс),

где G_пл — масса (вес) плуга, кг (прил. 6),

д) комплексного пахотного агрегата:

R_пл= k₀·b_к·n_к·а+ G_пл ·sinα+k·b_м n_м +G_м·sinα (кгс),

где G_пл - масса (вес) плуга, кг (прил. 6).

Принцип расчета навесных агрегатов выполняется в той же последовательности, однако их тяговое сопротивление (R_агрн) принимается на 10... 15% меньше тягового сопротивления однотипной прицепной машины (R_агрпр), т.е.:

Rагр_н=(0,85…0,90)· Rагр_пр (кгс).

При работе агрегатов с приводом механизмов сельскохозяйственной машины от зала отбора мощности (ВОМ) расчет ширины захвата, как правило, не производят, он определяется конструкцией сельскохозяйственной машины, а в некоторых случаях — условиями работы.

Для таких агрегатов определяют приведенное тяговое сопротивление R_прив. Величина R_прив представляет собой сумму тягового сопротивления машины и тягового усилия, которое мог бы дополнительно развить трактор за счет мощности, расходуемой через ВОМ, т.е.

R_прив=R_агрα + R_{доп вом} (кгс)

Значение R_агрα определяется способом, описанным выше, а величина дополнительного тягового усилия (R_{доп.вом}), которую трактор мог бы развить за счет N_вом, определяется:

,

где N_вом – мощность, потребляемая на привод рабочих органов СХМ, л.с. (прил. 9),

η_мг - коэффициент полезного действия трансмиссии (прил. 2,3),

i_т — передаточное число трансмиссии трактора (прил. 2,3),

n_н – частота вращения коленчатого вала двигателя (прил. 2,3),

r_х – радиус качения ведущего колеса (звездочки) трактора, м (прил. 2,3),

η_вом — коэффициент полезного действия механизма привода BOM, (прил. 2,3).

4.7 Рациональность загрузки трактора при работе с установленным количеством машин-орудий проверяют по коэффициенту использования тягового усилия. Его рассчитывают по формуле:

Оптимальная величина этого коэффициента в зависимости от характера выполняемой работы находится в пределах η_и= 0,85…0,96 (прил.10)

В том случае, когда нет возможности рационально загрузить трактор, принимаются те варианты (из η_и <0,85), в которых коэффициент использования тягового усилия выше.

Вариант со значениями коэффициента использования тягового усилия η_и >0,97 исключается, так как работа МТА невозможна из-за перегрузки двигателя трактора. В этих случаях меняют состав агрегата или уменьшают число рабочих машин.