Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Meтодические указания 1-8.doc
Скачиваний:
21
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Обоснование состава и рабочей скорости ресурсосберегающих мта

1.Выписать из табл. 4.1 исходные данные по соответствующему ва­рианту задания.

2.Определить для заданной операции потребный ресурсосберегаю­щий диапазон мощностей и выбрать соответствующий условиям работы трактор.

3.Определить оптимальную энергосберегающую рабочую скорость и соответствующее тяговое усилие трактора РКРО.

4.Рассчитать оптимальную ширину захвата МТА и определить чис­ло машин в агрегате.

5.Рассчитать потребный фронт сцепки и выбрать соответствующую марку сцепки.

6.Определить фактическую загрузку трактора по тяге и дать соот­ветствующее заключение.

7.Представить основные результаты расчетов в форме таблицы, приведенной в конце задания.

Основные положения

Основной целью данного задания является получение студентами навыков самостоятельного составления агрегатов, отвечающих в макси­мальной степени требованиям ресурсосбережения и высокой производи­тельности с учетом агротехнических требовании и природно-производственных условий работы.

Машинно-тракторный агрегат, как известно, представляет собой совокупность источника энергии (двигателя), передаточного механизма (трактора с трансмиссией), вспомогательных устройств (навесного, а так­же прицепного механизмов и сцепки) и рабочих машин.

В предыдущих заданиях были рассмотрены методы выбора энергосберегающих режимов двигателя, трактора и рабочей машины, однако эти частные решения не могут обеспечить ресурсосберегающую работу всего агрегата в целом.

В связи с этим в пределах данного задания с учетом ранее получен­ных результатов излагаются современные методы расчета оптимального ресурсосберегающего состава и скоростного, режима МТА.

Таблица 4.1

Варианты заданий

№

вари-

анта

Buд

операции

Класс

длины

гона, м

Угол

склона

, град

Особые условия

СП

НМ

ПП

А1

УПТ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Посев зерновых

300-400

0

+

+

2

Сплошная культивация

300-400

0

3

Лущение стерни

300-400

0

+

4

Боронование дубовыми боронами

300-400

0

5

Прикатывание.

300-400

0

6

Междурядная культивация

300-400

0

+

+

7

Дискование

400-600

2

+

+

8

Посев зерновых

400-600

2

+

9

Вспашка легких почв

300-400

0

+

10

Вспашка средних почв

300-400

0

+

+

11

Вспашка тяжелых почв

300-400

0

+

+

+

12

Междурядная культивация

400-600

1

+

+

13

Сплошная культивация

400-600

1

+

14

Лущение стерни

600-1000

3

+

+

+

15

Боронование зубовыми боронами

400-600

1

+

+

16

Прикатывание

400-600

1

17

Междурядная культивация

600-1000

2

+

+

18

Посев зерновых

1000

и более

0

+

19

Дискование

1000

и более

1

+

+

20.

Посев зерновых

600-1000

3

21

Сплошная культивация

600-1000

2

+

+

22

Вспашка

легких почв

400-600

1

+

+

23

Вспашка средних почв

400-600

2

+

+

24

Вспашка тяжелых почв

400-600

0

+

+

25

Сплошная культивация

1000

и более

2

+

26

Боронование зубовыми боронами

600-1000

2

+

+

27

Междурядная культивация

1000

и более

1

+

+

28

Вспашка легких почв

600-1000

2

+

29

Вспашка средних почв

600-1000

2

+

30

Вспашка тяжелых почв

1000

и более

0

+

Примечание:

СП - сложные погодные условия; НМ - не хватает механизаторов: ПП - почвы переуплотнены: УПТ - применить универсально-пропашной трактор; А1 - агрегат одномашинный.

Методические указания по выполнению задания 4

1.Данные по варианту задания выписываются табл. 4.1.

2.Потребный ресурсосберегающий диапазон мощности трактора выбирается по данным табл. 4.2, полученным на основании следующих научных фактов.

Исследованиями установлено, что каждому сочетанию природно-производственных условий, включая длину гона L и другие, соответствует такая оптимальная мощность трактора NНО, при которой основной показа­тель ресурсосбережения – приведенные затраты СП (р/га) – принимает минимальное значение СП = СПМ. Если оптимальная мощность NHO, соот­ветствующая критерию СП  min, недостаточно удовлетворяет конкрет­ным местным условиям, то возможно определение соответствующей ком­промиссной мощности NНК. Например, при недостатке механизаторских кадров или при неустойчивых погодных условиях желательно иметь агре­гаты более высокой производительности при компромиссном контроли­руемом уровне приведенных затрат СПК, чтобы выполнить работы в установленные агротехнические сроки с соблюдением требований ресурсос­бережения.

Схема такого компромиссного решения показана на рис. 4.1. При­нимая допустимые увеличения ΔСП минимальных приведенных затрат СПМ получаем компромиссную мощность NНК, которая, значительно боль­ше оптимальной NHО, и соответствующий существенный прирост ΔW производительности по сравнению с оптимальным решением. Практические расчеты показали, что увеличение минимальных, затрат СПМ всего на 5 % (ΔСП = 0,05 ΔСПМ) обеспечивают прирост производительности ΔW до 35...40 %, что объясняется пологим характером графика зависимости СП = f(NH) в области минимума.

Рис. 4.1. Зависимость СП и W от мощности NH

Такие пределы компромиссного решения в достаточной степени удовлетворяют современным требованиям ресурсосбережения и высокой производительности.

Исходя из этого, в табл. 4.2 приведены диапазоны ресурсосберегаю­щих мощностей трактора NO...NК, при ΔСП = 0,05ΔСПМ для заданных опе­раций в зависимости от основных классов длины гона L, принятых при нормировании полевых механизированных работ. При этом для других факторов приняты усредненные значения, которые уточняются на после­дующих этапах расчета.

Глубина вспашки для тяжелых и средних, почв – 0,22 м, для лёг­ких –0,25 м.

На основании данных табл. 4.2 выбирается ресурсосберегающий диапазон мощности для выполнения заданной операции с учётом особых условий указанных в задании (табл. 4.1). Например, при сложных погодных условиях (в графах СП и НМ знак «+») мощность трактора выбирается в правой половине диапазона указанного в табл. 4.2. При отсутствии знака «+» в указанных графах мощность выбирается в левой половине диапазона. В пределах соответствующего диапазона выбирается трактор требуемого типа и требуемой мощности.

Таблица 4.2

Рекомендуемые диапазоны ресурсосберегающих потребных мощностей двигателей тракторов для выполнения заданных операций

Вид

операции

Класс длины гона, м

300-400

400-600

600-1000

1000

и более

диапазон мощности, кВт

Вспашка легких почв

61-105

65-114

73-132

95-178

Вспашка средних

почв

70-124

75-135

84-156

109-213

Вспашка тяжелых

почв

76-134

80-145

90-168

117-230

Лущениеe стерни и дискование

61-110

74-138

83-160

106-217

боронование средними зубовыми боро­нами

26-41

32-52

37-61

43-75

Сплошная культивация

55-95

67-119

84-155

99-187

Прикатывание кольчато-шпоровыми катками

30-51

53-62

40-74

47-90

Посев зерновых (узкорядный)

54-87

59-94

62-101

69-114

Междурядная культивация

50-80

56-91

60-99

71-121

При переуплотненных почвах (в графе ПП знак «+») предпочтение дается гусеничным тракторам, однако это не исключает использование лесного трактора, если он больше отвечает требованиям, ресурсосбережения, а также требованиям лучшего агрегатирования с соответствующей с.-х. машиной. Следует учесть также, что междурядная культивация может выполняться только универсально-пропашным трактором (в графе УПТ «+»). Для одномашинных агрегатов (в графе А1 знак «+») при выборе трактора следует учесть возможность обеспечения нормальной загрузки двигателя. Соответствующие данные по современным и перспективным тракторам приведены в табл. 4.3. Тракторы общего назначения не могут выполнять работы по уходу за пропашными с.-х. культурами в междурядьях. Универсально-пропашные тракторы могут выполнять все виды работ, включая уход за пропашными с.-х. культурами в междурядьях. С учётом изложенных соображений из табл. 4.3 выбирается соответствующий ресурсосберегающий трактор с мощностью NH, эксплуатационной массой m.

Таблица 4.3.

Основные данные по тракторам

Трактор

Двигатель

Мощность, NH, кВт

Эксплуатационная масса, т, кг

Э, кВт/т

Тяговый класс

Колёсная формула

Назначение

1

2

3

4

5

6

7

8

Т–25А

Д–21А

18,38

1885

9,75

0,6

4К2(РР)

Универсально-пропашной

Т–30

Т–30–А–80

Д–120

22,10

2370

2430

9,32

9,09

0,6

4К2(РР)

4К4(РР)

Универсально-пропашной

Т–40М

Т–40АМ

Д–144

36,76

2620

2880

14,03

12,76

09

4К2(РР)

4К4(РР)

Универсально-пропашной

ЛТЗ–55А

Д–144–32

39,00

31,57

12,35

0,9

4К4(РР)

Универсально-пропашной

ЮМЗ–6АКЛ

Д–65М

46,32

3500

13,23

1,4

4К2(РР)

Универсально-пропашной

ЛТЗ–60АВ

Д–65 М1Л

46,32

3490

13,27

1,4

4К4(РР)

Универсально-пропашной

МТЗ–80

МТЗ–82

Д–240

55,22

3486

3780

15,84

14,61

1,4

4К2(РР)

4К4(РР)

Универсально-пропашной

ДТ-75М

А-41

66,25

7205

9,19

3

Гусеничный

Общего

назначения

ДТ-75Т

Д-440

постоянной мощности

69,90

6420

10,89

3

Гусеничный

Общего

назначения

МТЗ–100

Д–245

73.60.

4125

17.84

1,4

4К2(PP)

Универсально-

пропашной

MT3-102

4345

16,94

4К4(РР)

Т–3К

СМД-19Т

88,30

4720

18.71

2

4К2(РР)

Универсально-

пропашной

Т-4А

А-01М

99,26

9010

11,02

4

Гусеничный

Общего

назначения

ЛТЗ-155

СМД-25

110,00

5610

19.61

2

4К4(ОР)

Универсально-

пропашной

Т-150

СМД-60

111.00

7460

14,88

3

Гусеничный

Общего

назначения

Т-142

Д-260Т

114,00

4840

23,55

2

4К4(РР)

Универсально

пропашной

Т-156К

СМД-62

121.47

8092

15,01

3

4К4(ОР)

Общего

назначения

ДТ-175С.

СМД-66

125,10

7622

16,41

3

Гусеничный

Общего

назначения

К-700А'

ЯМЗ-

153,67

12200

12,59

5

4К4(ОР)

Общего

назначения

238НБ

Т-250..

Д-460.1

184,00

12200

15,08

5

Гусеничный

Общего

назначения

К-701

ЯМЗ-

240БМ

221,00

12900

17,13

5

4К4(ОР)

Общего

назначения

К-701М

ЯМЗ-

8423

246,00

13800

17.83

5

4К4(ОР)

Общего

назначения

Примечание:

РР - колеса разного размера; ОР - колеса одинакового размера и энергонасыщенностью Э = NH / m (10-3) кВт/т.

Если в последующем при определении рабочей скорости и ширины захвата агрегата загрузки двигателя окажется недостаточной, то возможен и повторный выбор трактора меньшей мощности в соответствующем диа­пазоне табл. 4.2.

3. Оптимальная энергосберегающая скорость Vo и соответствующее тяговое усилие трактора РКРО определяются по минимуму удельных энер­гозатрат при рабочем ходе агрегата:

(4.1)

где ЕР – удельные энергозатраты при рабочем ходе агрегата, кДж/м2; NH – номинальная мощность двигателя, кВт; В – ширина захвата агрегата; м; N – коэффициент загрузки двигателя; V – скорость движения при рабо­чем ходе, м/с.

Этот критерий эквивалентен минимуму удельного расхода топлива в расчете на 1 м2 обработанной площади при рабочем ходе агрегата:

(4.2)

где θР – удельный расход топлива при рабочем ходе агрегата, кг/м2; ge – соответствующий удельный расход топлива двигателем, кг/кВт-с; GT –расход топлива двигателем за единицу времени, кг/с.

Поскольку значение ge при нормальной загрузке двигателя можно принять постоянным (gе  const), то соответственно критерии (4,1) и (4.2) будут эквивалентными.

Исходя из этого, последующее решение для удобства выполнено, на основе более простого критерия (4.1).

Решение поставленной задачи в пределах данного задания осуществляется применительно к тяговым агрегатам, для которых имеется более широкий выбор вариантов, что является необходимым условием для полноценной оптимизации.

Составы тягово-приводных агрегатов ограничиваются одним-двум вариантами, которые известны заранее. В связи с этим для выбранного на основании табл. 4.2 ресурсосберегающего трактора практически извести и соответствующая тягово-приводная машина.

При установившемся рабочем ходе тягового агрегата ширину захвата В можно представить в виде частного:

В = РКР / Ка,

критерий оптимальности (4.1) соответственно, примет вид:

(4.3)

где – развиваемая двигателем мощность при данной загрузке, кВт; РКРН – номинальное тяговое усилие трактора, кН; NKP – тяговая мощ­ность трактора, кВт: Ка – удельное тяговое сопротивление рабочих мащин и сцепки, кН/м; en - коэффициент использования номинального тягового усилия; Т – тяговый КПД трактора.

Значение Ка определяется из равенства (3.9) предыдущего задания, а для N принимается усреднённое значение N  0,9. Оптимальные значе­ния скорости V0 и соответствующего тягового усилия трактора РКРО по критерию (4.3) можно определить нa основе соответствующей типовой тя­говой характеристики трактора или аналитическим путем.

При наличии тяговой характеристики трактора для соответствующе­го почвенного фона в равенство (4.3) подставляем последовательные взаимосвязанные значения РКРН, V, Ка из (3.9). С учетом влияния скорости на разных передачах и численным решением, при ЕР = ЕP min получим и

Однако тяговые характеристики с требуемой точностью чаще отсут­ствуют, особенно для новых и перспективных тракторов.

Исходя из этого, оптимальные значения РКРО и V0 рекомендуется определить изложенным ниже упрощенным аналитическим методом (без тяговой характеристики трактора).

На основании равенства (2.6) и других данных из второго задания ложно заключить, что тяговый КПД трактора Т в конечном итоге является функцией энергонасыщенности Э и теоретической скорости:

(4.4)

где – энергонасыщенность трактора, кВт/т.

Соответствующее развернутое выражение функции (4.4) приведено в учебнике.

Значение Ка в (4.3) в общем случае определяется из равенства (3.9) предыдущего задания и также является функцией энергонасыщенности трактора Э и теоретической скорости VТ.

(4.5)

Справедливость этой зависимости следует из равенств (3.4), (3.5), в которых можно принять

V = VT (1–) (4.6)

где  – буксование движителей трактора.

Из данных второго задания следует, что  является функцией Э и V, что подтверждает справедливость равенства (4.5).

Таким образом, критерий оптимальности (4.3) получим в виде функ­ций

(4.7)

Значения Э для всех используемых тракторов приведены в табл. 4.3.

Таким образом, оптимальную теоретическую скорость VTO получим на основании (4.7) по условию dEP / dVT = 0. Соответствующее разверну­тое решение приведено в учебнике. При этом выделено, что VТО зависит в основном не от абсолютного Значения удельного сопротивления, а от со­отношения

K = ΔK / (1 – ΔKV0) (4.8)

Значения ΔK для рассматриваемых операций приведены в табл. 3.2 предыдущего задания.

Результаты практических расчетов по критерию оптимальности (4.7) показали, что с ростом энергонасыщенности трактора Э оптимальная тео­ретическая скорость VTO и соответствующее ей буксование О возрастают.

При этом чем больше K,тем меньше VTO и больше О при равных значениях энергонасыщенности трактора Э. Наибольшие значения VT0 и наименьшие значения О при равных, энергонасыщенностях имеют место при K = 0; что соответствует максимуму тягового КПД трактора Т  max.

Однако, как следует из табл. (3.2) предыдущего задания, значения K в соответствии с равенством (4.8) изменяются в широком диапазоне от K  0,08 (для боронования зубовыми боронами) до K  0,31 (для вспашки тяжелых почв).

Значение буксования О , соответствующего оптимальному энерго­сберегающему режиму работы по критерию (4.7), при этом часто выходит за допустимые пределы Д, приведенное во втором задании: Д = 0,15 – для колесных тракторов 4К4; Д = 0,17–0,18 – для колесных тракторов 4К2 (в расчетах принять Д = 0,18); Д = 0,05 – для гусеничных тракторов.

Таким образом, искомые значения оптимальной теоретической ско­рости VTO должны определяться в диапазоне буксований:

О = О…Д (4.9)

В пределах указанного диапазона буксований на основании многовариантных практических расчетов установлены соотношения между О и Д .

О =   Д (4.10)

Значения поправочного коэффициента для возможных вариантов решения приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Значения поправочных коэффициентов

Типы

тракторов

Энергонасыщенность

Э, кВт/т

Значения K

0,1

0,2

0,3

0,4

0,1

0,2

Стерня

Поле, подготовленное под посев

Значения

4К4(ОР)

8

0,816

0,949

1,0

1,0

0,906

1,0

12

0,886

1.0

1,0

1.0

1.0

1.0

16

0,938

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

20

1.0

1,0

1,0

1,0

1,0

1.0

24

1,0

1.0

1.0

1,0

1,0

1,0

4К4(РР)

8

1,0

1,0

1.0

1,0

1,0

12

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

16

1,0

1.0

1,0

1,0

1,0

1.0

20

1,0

1,0

1.0

1.0

1,0

1,0

24

1.0

1,0

1,0

1,0

1,0

1.0

4К2

8

0,897

1,0

1,0

1.0

1,0

1.0

12

0,967

1.0

1,0

1.0

1.0

1,0

16

1,0

1.0

1.0

1.0

1,0

1.0

20

1.0

1.0

1,0

1.0

1,0

1.0

24

1.0

1.0

1.0

1.0

1,0

1,0

Гусеничные

8

0,700

0,856

0,984

1,0

1,0

1,0

12

0.778

0,976

1.0

1.0

1,0

1,0

16

0,856

1.0

1,0

1,0

1.0

1,0

20

0,920

1,0

1,0

1.0

1,0

1,0

24

0,984

1.0

1,0

1.0

1,0

1,0

OP - с колесами одного размера;

РР - с колесами разного размера.

Из полученных результатов наглядно видно, что для современных энергонасыщенных тракторов при оптимальном энергосберегающем ре­жиме работы по критерию (4.7) буксование О в большинстве случаев вы­ходит за допустимые пределы. При этом с ростом энергонасыщенности существенно увеличиваются и минимальные удельные энергозатраты. Для уменьшения этого роста необходимо обеспечить значение K  0 при ΔK  0.

Критерий (4.7) при этом соответствует максимуму тягового КПД трактора Т  max, при котором, как показывают расчеты, буксование поч­ти всех тракторов остается в допустимых границах при всех реальных значениях энергонасыщенности.

Однако современные с.-х. машины, как видно из табл. 3.2 третьего задания, пока не удовлетворяют этому требованию, что необходимо учи­тывать при создании новых конструкций тракторов.

Последующие упрощенные расчеты по определению оптимальных значений VTO, VO и РКРО с учетом данных табл. 4.4 выполняются в приве­денной ниже последовательности.

Для заданной операции с учетом данных табл. 3.2 третьего задания рассчитывается значение K по формуле (4.8). Затем по значениям K и энергонасыщенности выбранного трактора Э из табл. 4.4 принимается со­ответствующее значение поправочного коэффициента  (для операций вспашки и лущения стерни почвенным фоном считается стерня, а для всех других операций - поле, подготовленное под посев). После этого на осно­вании (4.10) и формулы (2.5) второго задания получим выражение для буксования в оптимальном режиме:

(4.11)

Соответствующий оптимальный коэффициент использования экс­плуатационного веса трактора КРО с учетом данных второго задания по­лучим в виде

(4.12)

Численные значения эмпирических коэффициентов а, в приведены в табл. 2.3 второго задания.

Из этого равенства получим значение искомой оптимальной силы тяги трактора:

(4.13)

Соответствующую оптимальную (теоретическую скорость VTO опре­делим на основании (2.13) второго задания:

(4.14)

Значения коэффициента сопротивления качению трактора на соответствующем почвенном фоне приведены в табл. 2.3 второго задания, а для N и ТР принимаем усредненные значения N = 0,90 и ТР = 0,88.

Искомую оптимальную рабочую скорость агрегата Vo получим на основании (4.6):

(4.15)

4. Расчетная оптимальная ширина захвата агрегата определяется по формуле

(4.16)

Значение полного удельного сопротивления агрегата Ка рассчитывается по формуле (3.9) третьего задания, а вместо РКРО подставляется значение, полученное в (4.13).

В случае решения данной задачи на основе тяговой характеристики трактора следует в равенство (4.16) подставить значение РКРО = РКРНО  КР с учетом выбранного из тяговой характеристики оптимального номиналь­ного тягового усилия РКРНО и допустимого коэффициента КР его исполь­зования.

По значению ВРО рассчитывается потребное расчётное число машин:

(4.17)

где. вм – ширина захвата одной машины (значения вм выбираются из табл. 3.1 третьего задания).

Фактическое число машин в составе агрегата лм получим путем округления значения пМРО в наименьшую сторону по условию

пМпМРО (4.18)

Для одномашинных агрегатов (в табл. 3.2 третьего задания тСУ = 0) следует выбрать машину с такой шириной захвата вм из табл. 3.1, при ко­торой в равенстве (4.17) обеспечивается условие

пМРО  1 (4.19)

При этом из (4.18) округленно получим пм = 1. Для пахотных агрега­тов необходимо учесть также возможность агрегатирования выбранного плуга с трактором с учетом его класса в соответствии с данными табл. 3.1.

5. Потребный расчетный фронт сцепки для многомашинных агрега­тов (пм  2) определяется по формуле

(4.20)

По значению ФСР подбирается сцепка с фактическим фронтом ФС по условию

ФСФСР (4.21)

Соответствующие данные для наиболее распространенных сцепок приведены в табл.4.5

Таблица 4.5

Основные данные по сцепкам

Сцепка

Масса, кг

Фронт сцепки ФС , м

СП–11А

915

7,2

С–11У

700

11,0

СП–16

1762

13,5

СГ–21 (для борон и катков типа 3 ККШ–6А)

1800

21,0

6. Фактическая загрузка трактора в составе тяговых агрегатов опре­деляется по фактическому значению тягового сопротивления выбранной сцепки и всех рабочих машин:

, (4.22)

где mМ, mС – соответственно масса одной машины и сцепки, кг; fС – коэф­фициент сопротивления качению сцепки.

В табл. 3.1 предыдущего задания приведены значения тМ и классы тракторов, с которыми могут агрегатироваться соответствующие плуги и некоторые другие машины. Ранее для/г было принято усредненное значение f = 0,16, Значения КV были определены выше по формулам (3.4), (3.5) предыдущего задания при расчете Ка.

Фактическая загрузка трактора в данном случае с учетом (4.16) оце­нивается коэффициентом использования оптимальной силы тяги:

(4.23)

Желательно получить значение KP0 в диапазоне КРО  0,85... 1.

Приемлемость значения КР = 1 обусловлена тем, что ранее при оп­ределении РКРО был учтён допустимый коэффициент загрузки двигателя по мощности N 0,9. Если КР0 < 0,80, то следует выявить возможность работы на более высокой скорости, подставить в (4.14) вместо РКРО значе­ние RаФ. Если расчет агрегата производился на основе тяговой характери­стики, то в (4.23) следует вместо РКРО подставить соответствующее номи­нальное тяговое усилие трактора РКРНО

При этом для КР0 желательно иметь значение КР0  0,85.. .0,95.

Завершается задание формулой полученного агрегата (например Т–150 + СП–11А + 2КПС–4).

При компьютерном варианте выполнения задания следует получить многовариантные зависимости для всего диапазона изменения соответст­вующих факторов.

7. Итоговые результаты расчетов по пунктам, включая исходные данные.

№ пункта

Наименование и обозначение

показателя или параметра

Результат расчёта с указанием размерности

1

Исходные данные

2

3

4

5

6

Выполнил ________________________ Ф.И.О. студента

подпись

Принял ________________________ Ф.И.О. преподавателя

подпись

ЗАДАНИЕ 5

Обоснование эффективного способа движения МТА и определение основных показателей холостого хода

1.Выписать из табл. 5.1 исходные данные по соответствующему варианту задания.

2.Выбрать для заданной операции эффективный способ движения и вид поворота, обеспечивающие высокое качество и безопасность работы при наименьших потерях времени смены на подготовку поля, включая разбивку поля на загоны, отбивку поворотных полос, заравнивание свальных гребней и развальных борозд, обработку стыков и др. Изобразить сему движения агрегата в соответствии с рис. 5.1 с учетом выбранного да поворота.

3.Определить средний радиус поворота R и длину выезда l агрегата, также рациональную ширину поворотной полосы Е.

4.Определить оптимальную ширину загона, обеспечивающую минимум длины холостого хода пути СSO и соответствующих потерь смены CTO.

5.Определить длину холостого пути агрегата SXO, коэффициент рабочих ходов РО и общие потери времени смены ТХO при оптимальной ширине загона.

6.Представить итоговые результаты расчетов по каждому пункту задания, включая исходные данные, в форме таблицы, приведенной в конце задания.

Таблица 5.1

Варианты заданий

№

Вид

операции

L, м

Состав агрегата

В, м

VX,

км/ч

Z

1

2

3

4

5

6

7

1

Вспашка легких

почв

400

МТЗ-80 + ПЛН-3-35

1,05

8

2

2

Вспашка сред-

них почв

600

ДТ-75М+ПЛН-4-35

1,40

7

3

3

Вспашка тяжелых почв

1000

Т-150 + ПЛН-5-35

1,75

7

3(П)

4

Боронование зубовыми боронами

1000

Дт-75М + СГ-21-20БЗСС-1

20

8

1

5

Лущение стерни

400

МТЗ-82+ЛДГ-5

5

8

1

6

Дискование

600

ДТ-75М + ЛДГ-10

10

9

1

7

Сплошная культивация

600

Т-150К+ СП-11 + 2КПС-4

8

9

1

8

Прикатывание

400

ЮМЗ-6М+СП-11-

+2ХЗККШ-6

12,2

8

1

9

Посев, зерновых

(узкорядный)

600

МТЗ-80 - СЗ-3,6

3,6

8

1

10

Посадка

картофеля

400

МТЗ-82 + СН-4Б

2,8

7

1

11

Междурядная

культивация

400

МТЗ-80 + КРН-4.2

4,2

8

1

12

Уборка

картофеля

(комбайновая)

600

ДТ-75М + ККУ-2А

1,4

4

1

13

Уборка силосных культур

600

МТЗ-82+ КС-1,8

1,8

7

1

14

Кошение трав

600

ЮМЗ-6М+КС-2.1

2,1

8

1

15

Вспашка легких почв

800

Т-150+ПЛП-6-35

2,1

1

16

Вспашка сред-

них почв

1000

К-701 +ПТК-9-35

3,15

9

3(П)

17

Вспашка тяжелых почв

600

Т-150 + ПЛН-5-35

1,75,

7

2(П)

18

Боронование зубовыми боронами

600

МТЗ-80 + СП-11 +

+ 12БЗСС-1

12

7

1

19

Лущение

стерни

1000

Т-150К + ЛДГ-15

15

9

1

20

Дискование

800

К-700А + ЛДГ-20

20

8

1

21

Сплошная

культивация

900

К701+СП-16+4КПС-4

16

9

1

22

Прикатывание

800

MT3-80+СП-11

+2х3ККШ-6

12,2

9

1

23

Посев зерновых

(узкорядный)

400

МТЗ-80 + СЗУ-3,6

3,6

8

1

24

Посадка

картофеля

600

ДТ-75М + СКМ-6

4,2

6

1

25

Междурядная

культивация

600

МТЗ-80 + КРН-5,6

5,6

8

1

26

Уборка

картофеля

(комбайновая).

600

МТЗ-82 + ККУ-2А

1,4

5

1

27

Уборка силосных культур

600

ДТ-75М + КСС-2,6

2,6

8

1

28

Кошение трав

600

ЮМЗ-6М + КЛД-4Л

4

7

1

29

Вспашка сред-

них почв

800

К701 + ПТК-9-35

3,15

8

2(П)

30

Посев зерновых

(узкорядный)

800

ДТ-75М+СП-11-

+ 3С3У-3.6

10,8

9

1

Примечание:

(П) - поле подготовлено и обработка поворотных колёс не требуется.

Основные положения

Основной целью данного задания является получение студентами навыков самостоятельного выбора эффективных способов движения агре­гатов, обеспечивающих в заданных условиях высокое качество работы МТА, безопасность и наименьшие потери времени смены на холостые повороты. Соответственно обеспечивается также минимальный непроиз­водительный расход топлива.

Таким образом, в соответствии с системным подходом показатели ресурсосбережения, полученные в предыдущих заданиях, дополняются экономией расхода топлива и времени смены.

Методические указания по выполнению задания 5

1. Исходные данные выбираются из табл. 5.1 по соответствующему варианту задания.

Рис. 5.1. Схемы основных способов движения МТА (по направлению рабочих ходов): 1 - челночный; 2 - чередование всвал, вразвал; 3 - беспетлевой комбинированный; 4- перекрытием; 5 -круговой; б (а, б) -круговой «конверт»

2. При выборе способа движения по рис. 5.1 и вида поворота, по рис. 5.2 следует учесть следующие основные требования; высокое качест­во технологического процесса; безопасность поворота; удобство, выполне­ния и др. Студент должен указать также и другие возможные для данной операции способы движения, обосновать выбор наиболее приемлемого из них и изобразить схему выбранного способа движения в тетради.

Рис. 5.2. Основные виды поворотов МТА: 1 - беспетлевой на 180°; 2 - беспетлевой с прямолинейным участком; 3 - беспет­левой на 90°; 4 - петлевой грушевидный; 6 - петлевой односторонний; 7(а, б) - петлевые грибовидные

Например, для вспашки обычными, плугами применимы способы движения всвал и вразвал (как раздельно, так и с чередованием), беспет­левой комбинированный, а также круговой «конверт» (6а).

При беспетлевом комбинированном способе движения сложнее раз­бивка поля на загоны, но меньше ширина поворотной полосы. Круговой способ, движения «конверт» (6а) обеспечивает меньший холостой путь аг­регата, однако при этом больше потери времени смены на разбивку поля на загоны, а также сложнее практическое осуществление.

Лущение, дискование, боронование (зубовыми боронами) возможны способами: челночным, круговым, вразвал, перекрытием. Круговой спо­соб эффективен при небольшой ширине захвата и малых размерах полей со сложной конфигурацией. Способы движения вразвал и, перекрытием для этих операций, рекомендуются при большей ширине захвата MTA, ко­гда выполнение петлевых поворотов затруднительно. Посевные и поса­дочные операции одно- и двухмашинными агрегатами выпол­няются челночным способом. Узкорядный посев зерновых при трех и большем числе сеялок в агрегате предпочтительнее выполнять перекры­тием или вразвал.

Для сплошной и междурядной культивации возможны челночный способ и перекрытием.

При уборке картофеля целесообразно применение беспетлевого комбинированного способа движения на четырех попарно равных частях загона с условием, чтобы, убранное поле находилось Справа (со стороны выгрузки клубней). При кошении трав и уборке силосных культур воз­можно применение кругового способа и способа движения вразвал.

Аналогичные соображения учитываются и при других операциях.

3. Средний радиус поворота агрегата R, длина выезда е и ширина по­воротной полосы Е определяются на основании следующих положений.

Радиус поворота R зависит от конструктивных особенностей агрега­та, ширины захвата В и средней скорости движения VХ и определяется из равенства

(5.1)

где аRO – коэффициент пропорциональности при VX =5 м/ч; aRV – попра­вочный коэффициент при VX > 5 км/ч.

Примерные значения аRO и aRV для основных типов агрегатов приведены В табл.5.2

Длина выезда агрегата е определяется обычно в долях кинематиче­ской длины lК в виде

(5.2)

Как правило, чем больше ширина захвата МТА, тем больше и е, по­этому приближенно можно принять

(5.3)

Таблица 5.2

Значения аRO и аRV по усредненным справочным данным

(Н- навесные машины, П — прицепные машины)

Агрегаты

аRO

аRV

VX = 5км/ч

VX = 7км/ч

VX = 9км/ч

VX = 12км/ч

Н

П

Н

П

Н

П

Н

П

Пахотные

3

4,50

1,05,

1,15

1,20

1,42

1,35

1,65

Для предпосевной

обработки почвы

0,90

1,40

1,06

1.25

1,32

1,55

1,46

1,75

Посевные и посадочные (одно и двухмашинные)

1,10

1,60

1,08

1,32

1.41

1,57

1,58

1,80

Посевные (от трех до пяти

сеялок)

0,90

1.20

1,08

1,32

1.41

1,57

1.58

1,80

Для междурядной

культивации

0,80

1,10

1,06

1.35

1,34

1.68

1,48

1.85

Косилочные

0,90

1,20

1,09

1,30

1,46

1,62

1.52

1.82

Жатвенные

0,90

1,60

1.09

1.90

1.46

1,62

1,52

1,82

Примерные значения аеК для некоторых типов агрегатов приведены в табл. 5.3. Из (5.2), (5.3) следует, что длину выезда е можно определять из упрощенной зависимости

(5.4)

При практических расчетах рекомендуется применять:

аео = 0,6 ... 0,7 – для прицепных агрегатов;

аео = 0,1 ... 0,2 – для навесных агрегатов.

Значение ае в (5.4) определяется в результате умножения аеК из табл. 5.3 на приведенное выше значение аео для соответствующего типа агрегата. Для агрегатов, не вошедших в табл. 5.3, значение аеК определяется приближенно на основании равенства

(5.5)

где lТ – кинематическая длина трактора, м; lC – кинематическая длина сцепки, м; lM – кинематическая длина рабочей машины, м.

Таблица 5.3

Значения аеK для основных типов агрегатов

Агрегаты

аеK

Пахотные

3,00

Для лущения и дискования

0,97

Для сплошной и междурядной культивации

1.54

Для боронования

0.69

Для прикатывания

0.57

Для посева и зерновых

1,33

Для посева и посадки пропашных культур

0.65

Значения lТ и lC для основных марок тракторов и сцепок приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Значения lM и lC (по справочным данном)

Марка трактора или сцепки

lM , м

lС , м

T-I6M, Т-25А

1.0

–

Т-40М

1,32

–

МТЗ–80/82

1,2/1,3

–

ДТ-75М

2,35/1,55

–

Т-150

2,12/2,55

–

Т-150К

2,9/2,4

–

Т-4А

2,45/1,65

–

К-701

3,35/2,9

–

СП-11

–

6,7

СП-16

–

9,8

СГ-21

–

8,0 (с боронами)

В числителе - навесной, в знаменатели - прицепной варианты.

При определении аеК для типов машин, не вошедших в табл. 5.3, 5.4, можно воспользоваться следующими приближенными значениями: lM = 3 м - силосоуборочные комбайны КСС-2,6, КС-1,8; lM = 4м- карто­фелеуборочный комбайн ККУ-2А; lM = 1,0 м - косилки КС-2,12 и КПД-4,0.

Фактическая ширина поворотной полосы E должна быть не менее допустимого минимального значения Emin.

Кроме того, Е должна быть кратной одной или удвоенной ширине захвата с учетом направления выезда агрегата и уменьшения холостого, пути: Минимальная ширина поворотной полосы определяется в соответ­ствии с рис. 5.2 в виде суммы:

(5.5)

где dK - расстояние от продольной оси, проходящей через кинематиче­ский центр агрегата, до наиболее удаленной точки (влево dКЛ или вправо dКП в зависимости от направления поворота).

Расстояние h = E R пропорционально радиусу, а dK – ширине захва­та dK = vEB. Соответственно равенство (5.5),примет вид:

(5.6)

Значения аR и ае получены ранее, а значения E равны коэффициен­там при R на рис. 5.2. Для симметричных, агрегатов с учетом выступаю­щих частейсцепки и машины можно принять vЕ = 0,6. Асимметричные аг­регаты могут совершать повороты как по направлению вращения часовой стрелки, так и против.. Поэтому для dK следует брать наибольшее значение от продольной оси в направлении расположения рабочих органов.

Ориентировочно для этого случая, можно принять dK = 1,2B и соответственно vE для асимметричных агрегатов будут иметь значение vE = l,2. Если поворотную полосу намечается обработать за нечетное количество проходов nH, то расчетное значение nHP определяется из равенства

(5.7)

Этот результат округляется в большую сторону до нечетного значе­ния (целого) по условию nH nHP. Умножив фактическое число проходов пH на ширину захвата В, получим значение рациональной ширины пово­ротной полосы, кратной ширине захвата агрегата:

(5.8)

При четном количестве проходов пH результат равенства (5.7) следует округлить до ближайшего большего четного значения. Четность или нечетность числа проходов на поворотной полосе зависит от особенностей выполняемой операции и расположения соседнего загона, на который должен переехать aгpeгaт.

4. Оптимальная ширина загона и другие показатели холостого хода МТА с позиций ресурсосбережение должны обеспечивать минимальной холостой путь агрегата на каждом гектаре обработанной площади

SХ  min (5.9)

а также минимальные потери времени смены, связанные с холостым хо­дом,

ТХ  min (5.10)

Длина холостого пути МТА SХ в расчете на 1 га для всех основных способов движения, изображенных на рис. 5.1, определяется из обобщен­ного равенства:

(5.11)

где SХ – длина холостого пути в расчете на 1 га, м; С =С / В – отношение ширины загона к ширине захвата; L – длина гона, м; В – ширина захвата агрегата, м.

Величины ЕX, АX, ДX характеризуют особенности каждого способа движения и организационные формы его реализации. Значений E и формулы для расчета АX и ДX приведены ниже для всех основных способов движения.

Более полным показателем эффективности выбранного способа движения агрегата является минимум общих потерь времени смены, связанных с холостым ходом, в расчете на 1 га:

(5.12)

где ТХ – потери времени смены, связаннее с холостым ходом, с; VХ – ско­рость холостого, поворота, км/ч; Z – число агрегатов, работающих в одном загоне; TBС – вспомогательное время, связанное с холостым ходом МТА в пределах одного загона, с.

Если каждый агрегат работает на отдельном загоне, то в (5.10), (5.11) следует принять Z = 1. Такой вариант групповой работы агрегатов являет­ся наиболее эффективным.

Вспомогательное время TBС для каждого агрегата в пределах одного загона включает: вpeмя на разметку загона, настройка агрегата для первого прохода и последующей перестройки на основной режим работы; время подготовки агрегата к переезду на соседний загон и последующей перенастройки на основной режим работы и т.д.

Расчетная оптимальная ширина загона СТОР по общему критерию (5.12) определяется исходя из условия dTX / dC =0:

(5.13)

Расчетная оптимальная ширина загона CSOP по минимуму длины хо­лостого пути (5.9) определяется из (5.12) в виде частного решения при TBС = 0:

(5.14)

Сравнение (5.13), (5.14) показывает, что критерию ТХ = min соответ­ствует большее значение ширины загона.

Критерий (5.12) более полно отражает производственную ситуацию, поэтому практические расчеты целесообразно проводить по этой формуле.

Потери времени ТBC при этом могут быть определены на основании хронометражных наблюдений.

Для учебных целей можно воспользоваться следующими значениями ТBC : пахотные агрегаты – 180 с; агрегаты для боронования, дискования, сплошной и междурядной культивации и прикатывания – 120 с; посевные и посадочные агрегаты – 140 с; уборочные агрегаты, включая косилочные – 120 с.

Оптимальная ширина загона должна быть кратной удвоенной шири­не захвата агрегата, поэтому на основании (5.12) и (5.13) предварительно следует определить соответствующее количество двойных проходов агре­гата:

, (5.15)

Округлив расчетные значения п2TP и n2SP в большую сторону до це­лых чисел п2Tп2TP и п2Sп2SP, определим соответствующие фактические значения оптимальной ширины загони по обоим критериям:

, (5.16)

5. Длину холостого пути агрегата SХО в расчете на 1 га при опти­мальной ширине загона CSO получим на основании (5.11) при C = CSO = CSO / B в виде.

(5.17)

Соответствующий коэффициент рабочих ходов определяется из ра­венства

(5.18)

где SP = 104 / B – длина рабочего пути агрегата в расчете на 1 га, м.

Общие потери времени смены, связанные с холостым ходом ТXO, в расчете на 1 га получим из (5.12) при C = CTO = СTO / В в виде:

(5.19)

Значения ЕХ, АХ, ДХ для основных способов движения определяются по приведенным ниже зависимостям.

Все варианты способов движения всвал и вразвал,

включая чередование загонов

ЕХ = 0,5;

(5.20)

(5.21)

где Z – число агрегатов, работающих на одном загоне; Р – количество бо­розд и гребней на одном загоне (при чередовании следует принять Р = 1, а без чередования Р = 2); П – коэффициент, характеризующий за­висимость длины петлевого поворота l от радиуса (lП = П R + 2l), значения П приведены на рис. 5.2 для соответствующих видов поворотов; тД – чис­ло дополнительных заездов на заравнивание одной развальной борозды, свального гребня, стыка между проходами и т.д. (для пахотных агрегатов тД = 2, а для непахотных агрегатов следует принять тД =1); П =1 / пЗП – величина, обратная количеству загонов пЗП, поворотные полосы которых обрабатываются совместно (чаще пЗП = 1 и соответственно П = 1); З – коэффициент, характеризующий, на какую часть ширины загона в сред­нем перемещается агрегат при переездах с одного загона на другой (в среднем с учетом многообразия вариантов можно принять З = 1,75); пПК – число петлевых поворотов, сделанных на загоне при предварительной подготовке поля другим агрегатом (если поле предварительно не подго­товлено, то следует принять пПК = 0, а если подготовлено, то пПК = 1).

При рациональном чередовании загонов, когда нечетные загоны обрабатываются в направлении слева направо всвал. а четные – справа нале­во вразвал, длина холостого пути агрегата при прочих равных условиях уменьшается.

Основные частные случаи определения АХ и ДХ:

Z = 1 – работа каждого агрегата на отдельном загоне;

тД = 0 – работа без дополнительных заездов на заравнивание борозд, гребней, стыков и т.д. при предварительной подготовке поля другим вспомогательным агрегатом;

П = 0 – работа без обработки поворотных полос при наличии сво­бодных мест на краях загона или предварительной подготовке полей;

пПК = 1 – работа при предварительной прокладке борозд и прокосов.

При тД = 0 и П = 0 длина холостого пути агрегата, существенно уменьшается и оптимальная ширина загона СО не зависит от длины гона. В связи с этим, в состав звена мощных агрегатов следует включать агрега­ты (вспомогательные) меньшей мощности для обработки стыков и пово­ротных полос, так называемый способ движения уборочных агрегатов с расширением прокосов является частным случаем чередования всвал и вразвал на трех загонах с предварительной обработкой поворотных полос и стыков, когда тД = П = 0.

Все варианты движения беспетлевым комбинированным способом

Различия между вариантами в данном случае состоят в основном в ширине С1, С2 попарно равных частей загона, очередности попарной об­работки указанных частей и в направлении движения агрегата при этом (по или против направления хода часовой стрелки). Для рациональной очередности обработки загонов в соответствий с рис. 5.1 получены сле­дующие выражения для ЕХ, АХ, ДХ:

ЕХ = 0,5;

(5.22)

(5.23)

При необходимости дополнительных заездов для обработки борозд, гребней или стыков следует принимать Р = 2. Случаи тД = 0 и П = 0 ана­логичны рассмотренным выше. При тД = П = 0 имеем АХ = 0 и соответст­венно СО = 0. Минимально возможную ширину загона при этом следует выбирать из практических соображений.

Определяемая из (5.13), (5.14) или по другим соображениям, ширина загона должна удовлетворять условию

или (5.24)

Одновременно меньшая часть загона должна удовлетворять условию

Минимальная ширина загона Сmin при этом определяется из условия возможности реализации беспетлевого поворота всеми агрегатами группы (при одиночной работе следует принять Z = 1).

Если определяемое из (5.13) или (5.24) значение С окажется слиш­ком малым по практическим соображениям, то следует выбрать ближай­шее рациональное значение ширины загона С, кратное удвоенной ширине захвата агрегата 2В. Количество проходов агрегата на каждой части загона при этом также должно быть целым числом, Направление движения агрегата по отдельным частям загона следует выбирать с учетом особенностей технологического процесса и самого агрегата. Например, для уборочных агрегатов убранная часть загона должна находиться со стороны выгрузки урожая.

Движение перекрытием

Обычно при данном способе движения нет необходимости в допол­нительных проходах для заравнивания борозд и гребней и обработки сты­ков. Значения ЕХ, АХ, ДХ :

ЕХ = 0,5;

(5.25)

(5.26)

Без обработки поворотных полос и в данном случае следует принять П = 0. Аналогично предыдущему случаю значение С, определяемое на основании (5.13), должно удовлетворять условию осуществления беспетлевого поворота всеми Z агрегатами группы:

или (5.27)

Последующее решение осуществляется в полной, аналогии с преды­дущим случаем путем выбора рационального целого числа проходов.

Круговой способ движения

Холостые повороты в данном случае осуществляются в середине за­гона. Кроме того, имеют место, потери пути при рабочих поворотах (скры­тый холостой ход). Для основных вариантов обычного кругового способа движения (от периферии к центру или от центра к периферии) имеем:

ЕХ = 0;

(5.28)

(5.29)

где Б = VРП / V- отношение средней рабочей скорости при повороте. VРП к рабочей скорости при прямолинейном движении V (Б = 0,8).

Коэффициент З аналогичен такому же коэффициенту в (5.21). При правильной организаций движения агрегата имеем З =0,5. Соответст­вующую значению З схему движения агрегата студент должен опреде­лить самостоятельно. Необходимость в дополнительных заездах для обра­ботки стыков может возникнуть при движении от периферии к центру. При этом следует принять тД = 2 – если въезд и выезд осуществляются на одной стороне загона; тД = 1 – когда въезд и выезд совершаются на противоположных сторонах загона (чаще тД = 2).

Так как в данном случае ЕХ = 0, то из (5.12) имеем СО =  (Ах > 0). Соответственно ширина загона выбирается из практических соображений с учетом размеров поля и сменной наработки агрегата; желательно, чтобы площадь загона не превышала сменную наработку агрегата.

Круговой способ движения «конверт».

Развернутые значения ЕХ, АХ, ДХ в данном случае имеют вид

ЕХ = 0;

(5.30)

(5.31)

где П = dП / B - отношение dП из рис. 5.1 к ширине захвата В.

Остальные обозначения аналогичны предыдущим случаям. Мини­мальное значение dП приближенно определяется из равенства

Соответственно для ПМ получим

(5.32)

Численное значение коэффициента З определяется в зависимости от принятого варианта работы агрегата. При движении от центра к перифе­рии (например при вспашке) (рис. 5.1,6а) имеем:

З = 0,5 – при переезде на соседний правый загон;

З = 1,5 – при переезде на соседний левый загон

Если движение агрегата, происходит от периферии к центру (напри­мер при уборке зерновых) (рис. 5.1,6б), то получим:

З = 0,5 – при переезде на соседний левый загон;

З = 1,5 – при переезде на соседний правый загон.

Рациональный вариант движения агрегата выбирается с учетом типа агрегата и конкретных условий, работы. Необходимость в дополнительных заездах и соответствующее значение тД в (5.30) также определяются с учетом вида операции условий его выполнения по аналогии с ранее рас­смотренными способами движения.

Так как ЕХ = 0, то имеем СО = , поэтому рациональное значение ширины загона следует определять по аналогии с предыдущим случаем обычного кругового способа движения агрегата.

Челночный способ движения

Данный способ движения применим в основном, для случая работы каждого агрегата на отдельном загоне. При этом получено:

ЕХ = 0;

(5.33)

Оптимальная ширина загона и в данном случае имеет значение СО = . Соответственно и рациональное значение определяется по анало­гии с круговым способом движения.

Если обработка загона осуществляется в двух взаимно перпендику­лярных направлениях, то в (5.4) следует брать удвоенное значение правой части. Челночный способ движения обычно применяется при числе ма­шин в агрегате не более двух-трех, так как для многомашинных агрегатов петлевые повороты становятся затруднительными и приводят к большим потерям времени смены.

При выполнении задания на компьютере следует выполнить много-вариантную учебно-исследовательскую работу по аналогии с предыду­щими заданиями.

6. Итоговые результаты расчетов по пунктам, включая исходные данные.

№ пункта

Наименование и обозначение

показателя или параметра

Результат расчёта с указанием размерности

1

Исходные данные

2

3

4

5

Выполнил ________________________ Ф.И.О. студента

подпись

Принял ________________________ Ф.И.О. преподавателя

подпись

ЗАДАНИЕ 6