3. Комплектование машинно-тракторных агрегатов

3.1 Тягово-сцепные показатели тракторов

Тяговые свойства трактора зависят от ряда факторов: типа ходовой системы; свойств почв и ее механического состава, влажности и других факторов, влияющих на величину потери мощности при перемещении и буксовании, а также на силу сцепления трактора с почвой.

При определении тяговых усилий трактора на различных передачах для практических расчетов при комплектовании машинно-тракторных агрегатов (МТА) можно пользоваться паспортными данными (технической характеристикой) трактора (приложение 36, 37), которые соответствуют определенному значению агрофона.

Обычно в технических характеристиках приводятся расчетные значения тяговых усилий тракторов с учетом их сцепных свойств и при допустимом буксовании. Эти расчетные тяговые усилия являются близкими по величине к усилиям, развиваемым трактором при работе по стерне поля с горизонтальной поверхностью.

При работе в более сложных условиях рабочее тяговое усилие трактора с учетом дополнительных потерь на качение можно определить по формуле:

P_кр.раб = P_кр - m_тgV(ψ₁-ψ_ст),

где P_кр – тяговое усилие на данной передаче, взятое из

технической характеристики трактора, Н;

V – рабочая скорость движения трактора, км/ч;

m_т – масса трактора, кг;

ψ₁ – коэффициент сопротивления качению трактора в данных условиях (приложение 38);

ψ_ст – коэффициент сопротивления качению на стерне (приложение 38).

Сила сцепления трактора (P_сц, Н) с учетом преодоления подъема определяется по формуле:

P_сц = К_сц G_т (1- sinα),

где К_сц – коэффициент сцепления движителей трактора с почвой;

G_т – сила тяжести трактора, Н;

α – угол подъема, град.

Силу тяжести трактора можно вычислить через его массу и ускорение свободного падения:

G_т=m_тg.

Студент должен для каждого агрегата и определенных почвенных условий произвести расчет тягового усилия трактора и силы сцепления трактора с почвой. При этом значения данных показателей должно соответствовать выражению: P_{кр. раб} ≤ Р_сц.

3.2 Тяговое сопротивление рабочих машин

Общий метод расчета тяговых сопротивлений орудий основывается на результате экспериментальных исследований. Во время работы тяговое сопротивление плугов зависит от их массы, типа и механического состава почвы, скорости движения агрегата, типа рабочих органов и др. Для лемешных плугов на сельскохозяйственных полях и приравненных к ним условиям академиком В.П. Горячкиным была предложена формула, которая учитывает три составляющие: сопротивление трения при перемещении плуга в борозде (R₁); сопротивление почвы (R₂); сопротивление, возникающее в результате сообщения кинетической энергии частицам почвы при отбрасывании их в сторону (R₃). В практических расчетах допускается принимать R₃=0,1 R₂.

Тяговое сопротивление плуга (R_пл, Н) определяется по формуле:

R_пл = f G_пл + К_п а В_пл + а В_плV²_пл,

где f – коэффициент, учитывающий трение плуга о дно и стенку борозды и трение колес (0,25-0,70);

G_пл – сила тяжести плуга, Н;

К_п – удельное сопротивление почвы, Н/см² (приложение 40);

а – глубина вспашки, см;

В_пл – ширина захвата плуга, см;

V – скорость движения плуга, м/с.

При бороновании, лущении и прикатывании почвы тяговое сопротивление орудия (R_о, Н) определяется по формуле:

,

где К_о – удельное сопротивление орудия, Н/м (приложение 41);

В_о – ширина захвата орудия, м.

При эксплуатации данных орудий на более рыхлых и влажных почвах принимаются меньшие значения удельных сопротивлений и наоборот.

Учитывая, что зубовые бороны, лущильники и другие орудия имеют сравнительно небольшие тяговые сопротивления, то при большей мощности трактора (если позволяют условия) в МТА добавляют несколько орудий, чтобы трактор был полностью загружен. В таких случаях составляют широкозахватные МТА со сцепками.

Определяют коэффициент использования тягового усилия, оптимальное значение которого для данного вида работ составляет у гусеничных тракторов 0,90-0,95, у колесных – 0,80-0,85.

В зависимости от вида культивации тяговое сопротивление культиватора (R_к) определяется по следующим формулам:

- при сплошной культивации

или ,

- при междурядной обработки рядового посева или посадки

,

где f_к – коэффициент сопротивления качению культиватора (приложение 42);

G_к – сила тяжести культиватора, Н;

К_р.о – удельное сопротивление рабочих органов, Н/см² (приложение 43);

К_к – удельное сопротивление культиватора, Н/см² (приложение 43).

В_к – ширина захвата культиватора, см;

n₁ – число основных рабочих органов;

В_з.з – ширина защитной зоны, см.

Число основных рабочих органов у культиватора принимается студентами самостоятельно, исходя из ширины захвата орудия и необходимой величины перекрытия зоны рыхления.

Тяговое сопротивление сеялки состоит из сил сопротивления при ее перемещении, сопротивления сошников с заделывающими органами, сил трения в передаточных механизмах и высевающих аппаратах. Оно зависит в основном от массы сеялки и конструкции сошников, типа почвы и ее состояния во время посева. В практических расчетах тяговое сопротивление сеялки можно определить по следующей формуле:

,

где f_с – коэффициент сопротивления качению сеялки (прилож. 42);

G_э.с – эксплуатационная сила тяжести сеялки (с семенами, органоминеральной или микоризной смесью), Н;

R_сош – тяговое сопротивление одного сошника, Н (анкерные сошники – 50-70; дисковые – 80-100).

Тяговое сопротивление лесопосадочной машины можно определить по формуле:

,

где f_саж – коэффициент сопротивления качению сажалки (0,18-0,22);

G_э.м – эксплуатационная сила тяжести лесопосадочной машины, Н;

К_п – удельное сопротивление почвы, Н/см² (приложение 40);

К_попр – поправочный коэффициент (в зависимости от состояния почвы и типа рабочих органов при работе на нераскорчеванных вырубках равен 2,5-4,5);

а_с – глубина хода сошника, см;

b_с – ширина сошника, см;

n_с – число сошников посадочной машины.

При корчевании пня корчевательной машиной с опущенными в почву клыками и горизонтально прикладываемой к пню силы рабочее сопротивление (R_кор, Н) вычисляется по формуле:

,

где f_к.м – коэффициент сопротивления перемещению машины (0,3-0,8);

G_к.м – сила тяжести корчевательной машины, Н;

К_пн – удельное сопротивление пня корчеванию, учитывающее разрыв корней и рыхление почвы, равное в зависимости от типа почвы, диаметра пня и породы 5-50 Н/см²;

а_к – глубина погружения клыков корчевательной машины в почву (при диаметрах пня 24, 28, 30 см составляет соответственно 28, 32 и 50 см);

В_к.м – ширина захвата отвала корчевательной машины, см;

λ_р – коэффициент неполноты рыхления почвы за счет расстояния между зубьями-клыками (0,40-0,75);

G_п – сила тяжести перемещаемого отвалом машины пня и грунта (3000-4000 Н для корчевательных машин типа ДП-25);

f_п – коэффициент сопротивления перемещению пня и грунта (0,4-1,1).

Сопротивление тракторного кустореза (R_кус, Н) с пассивным рабочим органом, скользящим при работе по поверхности, определяется по формуле:

,

где К_д.р – удельное сопротивление древесины резанию, принимаемое для мягколиственных пород 1200-1500 Н/см²; для твердолиственных пород 1800-2200 1500 Н/см²;

D_ср – средний диаметр стволиков, подлежащих резанию (4-12 см);

n_ст – среднее число стволиков, соприкасающихся с режущей кромкой ножа в момент резания, шт;

λ – коэффициент, учитывающий неодновременность процесса перерезания (0,5-0,9);

f_о.п – коэффициент трения рабочего органа о почву, принимаемый в среднем 0,5;

G_кус – сила тяжести кустореза (без трактора), Н.

Тяговое сопротивление подборщиков сучьев и кустарника (R_п.с, Н) можно определить по формуле:

,

где G_о – сила тяжести орудия без трактора, Н;

G_пач – сила тяжести пачки сучьев, собираемых зубьями при движении, Н;

f_пач – коэффициент сопротивления перемещения зубьев с пачкой сучьев (1,20-1,75);

К_рых – удельное сопротивление рыхления грунта зубьями (9-19 Н/см²);

а_рых – глубина рыхления зубьями (5-8 см);

Тяговое сопротивление студент рассчитывает для каждой рабочей машины, входящей в систему, необходимой для выполнения технологического процесса с законченным циклом производства.