CC BY
108
УДК 631.3.012.5.004.5
В.Г. Яровой, Н.В. Сергеев, Л.Ю. Шипик, кандидаты технических наук ФГОУ ВПО «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия»
ОПТИМАЛЬНОЕ СООТНОШЕНИЕ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И МАССЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАКТОРА
Показана связь производительности агрегата с тяговым КПД трактора. Предложена зависимость тягового КПД от показателя энергонасыщенности как отношения мощности двигателя к массе трактора. УстановленыI оптимальныге значения этого показателя в заданном интервале рабочих скоростей агрегата.
Ключевые слова: производительность, тяговыт КПД, взаимосвязь, оптимизация.
Обоснование оптимального или
сбалансированного соотношения между мощностью
двигателя N6 и массой т сельскохозяйственного трактора, целью которого является настоящая работа, представляет собой на"ревшую "адачу в свя"и с повышением рабочих скоростей и
энергонасыщенности тракторов.
Считаем, что в качестве критерия оптимальности целесообра"но принять максимум
прои"водительности машинно-тракторного агрегата при выполнении полевых работ. Так как
производительность агрегата Wa с трактором,
работающим в тяговом режиме, определяется как произведение рабочей ширины В (м) технологической машины-орудия, скорости движения V и коэффициента использования времени Ка,
учитывающего непрои"водительные его потери на простои, холостые перее"ды и тому подобное, то
= Ка ■ В V . (1)
При этом тяговое усилие трактора Ркр равно
= куд • в,
где
- кр
удельное сопротивление
орудия, отнесенное к единице рабочей ширины Тогда
Куд -
машины-
P
кр
K
УД
И, следовательно, записав P
• V .
• V = Nкр , получим
Nk
K
(2)
где Nкр - тяговая (крюковая) мощность трактора.
Согласно тяговой характеристике, огибающая по вершинам кривых тяговой мощности на ра"ных передачах является потенциальной тяговой характеристикой и в соответствующем масштабе представляет собой кривую тягового коэффициента
полезного действия (КПД) трактора Т]тяг [1]-
N
кр
N
где Nе н - эффективная мощность двигателя на национальном режиме его работы.
Communication of productivity of the unit with traction efficiency of a tractor is shown. Dependence of traction efficiency on a power saturation indicator as relations of capacity of the engine to weight of a tractor is offered. Optimum values of this indicator in the set interval of working speeds of the unit are established.
Key words: productivity, traction efficiency, interrelation, optimization.
Следовательно, максимум производительности агрегата (2) будет при максимуме тяговой мощности и, значит, при максимуме тягового КПД трактора как обобщающего показателя его тягово-энергетических свойств.
Общеизвестно, что
Г п Л
1
•(1S),
(3)
Птяг =Пр Пг
V Рк у
где множители характери"уют потери мощности соответственно в трансмиссии, при качении и буксовании трактора;
- сила сопротивления качению трактора;
рк -
касательная сила тяги ведущих колес
трактора;
3 - коэффициент буксования.
Преобра"уем "ависимость следующим обра"ом. Силу сопротивления качению определим по и"вестной формуле
Р} = / ,
а касательную силу тяги - из соотношения:
Ne Птр = Рк'Ут,
где f - коэффициент качения;
g - ускорение свободного падения;
Ут - теоретическая (при отсутствии буксования) скорость движения трактора.
Для вычисления коэффициента буксования восполь"уемся выражением:
( $
S-
р..
• а*
кр
■ + В'
кр
<Ркр • m*g
кр
<ркр ■Ш■g
где а, в, С - эмпирические коэффициенты;
Ркр =(<Рсц - f) - коэффициент исполь"ования веса трактора;
Рсц - коэффициент сцепления.
Так как максимум тягового КПД трактора существует только при относительно малом буксовании, когда "ависимость 3(Рр) практически линейная, то в приведенной формуле для коэффициента 3 ограничимся первым членом, а силу
Р выразим как разность сил - касательной Рк и
сопротивления качению РА
Р = Р - Р(
N птр
V
- А-т-§
В результате приняв
N.
X, запишем
т
1-
/•§У
п •
X
1-а-
ПА+а. А
<Ркр • § • У <Ркр
. (4)
V пр - у у Гкр о Т Гкру
Максимум Птяг получим, приравняв нулю
дптяг .
производную
дх
2 2 2 дутяг =-а Птр-х + §
дх
■Ут2'/• (р
§-Ркр-ут -х
-р+О-А=0.(5)
Тогда
= I
Ке.
т
:§-
Ут-
пЛ
а
(N Л
I = 5,3-Ут
V т Уопт
т%акто%ов
Ґ
N.
= 7,4 -У
(11,7-17,5)
Вт
кг
отвечает %яд т%акто%ов
Таким образом, оптимальное соотношение между мощностью двигателя и массовой трактора, то есть оптимальное значение показателя
энергонасыщенности сельскохозяйственного трактора оп%еделяется, п%ежде всего, величиной тео%етической (%асчетной) ско%ости, зависящей от назначения т%акто%а и вида основных технологических полевых операций, выполняемых агрегатом. Для условий %аботы т%акто%а на сте%не зе%новых колосовых, оговариваемых типажом значения коэффициентов уравнения (6), по данным испытания тракторов на Сев.-Кав. МИС и наших исследований [2], ха%акте%ных для основных зе%носеющих %айонов в острозасушливых зонах страны, составляют:
А = 0,06 - 0,08; = 0,66 - 0,70 ;
а = 0,18 - 0,22 (колесные тракторы 4К4) и А = 0,04 - 0,05 ; = 0,72 - 0,76 ;
а = 0,06 - 0,08 (гусеничные тракторы).
Тогда при Птр = 0,92 оптимальный показатель эне%гонасыщенности в с%еднем будет %авен:
преимущественно новых разработок: Т-150 (16,5), Т-250 (14,4), Беларус-2102 (14,4), Беларус-1523 (18,4), Беларус-1222 (15,5), АТМ-3180 (19,5);
Т-150К (15,6), К-700 (14,7), К-701М (15,7), К-744 (15,7) (в скобках указан показатель
Вт
энергонасыщенности в ------).
кг
Экспериментальные исследования тяговых
показателей гусеничных [3, 4] и колесных [2]
т%акто%ов, в п%инципе, подтве%ждают п%иемлемую адекватность п%едложенных зависимостей (6, 7, 8), кото%ые также позволяют п%огнози%овать оптимальные значения массы сельскохозяйственного т%акто%а и его %абочей ско%ости.
Одним из п%име%ов этого является с%авнение %асчетных показателей с %езультатом тяговых
испытаний т%акто%ов К-701 и К-701 М с шинами разных типоразмеров на стерне ячменя [2]. При
оптимальной расчетной скорости 3,1 м/с экспериментально она равна 3,3 м/с, что позволяет считать их практически одинаковыми.
Литература
1. Кутьков, Г.М. Т%акто%ы и автомобили. Тео%ия и технологические свойства/ Г.М.Кутьков. - М.: Колос, 2004. - 504 с.
2. Яровой, В.Г. Совершенствование
движения.
сельскохозяйственного
колесного
Монография/ В.Г. Яровой. - Зерноград, ФГОУ ВПО АЧГАА, 2008. - 158 с.
3. Бобряшов, А.П. Тяговые показатели гусеничных тракторов/ А.П.Бобряшов, И.Ф. Белый //Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2001. - № 11.
4. Бобряшов, А.П. Определение максимальной
тяговой мощности гусеничного т%акто%а/
А.П.Бобряшов //Тракторы и сельхозмашины. - 2001. -№ 12.
(7) для колесных 4К4
у т (8) для гусеничных
V Ш Уопт
т%акто%ов.
В п%инятом инте%вале %абочих ско%остей от 7 до 9 км/ч (гусеничные т%акто%ы) и от 8 до 12 км/ч (колесные т%акто%ы) %екомендуемому показателю
Вт
энергонасыщенности соответственно (14,1-18,5)-------
кг
Вестник
ОрелГАу
№2(29)
апрель
2011
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»____________________________________________
Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Ермакова Н.Л. (редактор)
Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichоgau@yandex.ru Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ 9ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.
Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 14.04.2011 Подписано в печать 28.04.2011 Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Га%ниту%а Таймс.
Объём 18 усл. печ. л.
Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР9021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Миноб%науки России для публикаций научных %абот, отражающих основное научное соде%жание кандидатских и докто%ских диссе%таций
Содержание номера
Научное обеспечение развития растениеводства
Парахин Н.В. Устойчивость растениеводства как главный фактор развития АПК................... 2
Новикова Н.Е., Зотиков В.И., Фенин Д.М. Механизмы антиоксидантной защиты при адаптации
генотипов гороха (Pisum sativum l.) к неблагоприятным абиотическим факторам среды........... 5
Янова A.A., Кондыков И.В., Иконников А.В., Чекалин Е.И., Амелин А.В., Державина Н.М. Архитектоника растений современных сортов чечевицы в связи с устойчивостью их агроценозов к
полеганию................................................................................... 9
Павловская Н.Е., Сидоренко В.С., Костромичёва Е.В. Супероксиддисмутазная активность как
тест-система для выявления физиологического действия гордецина.............................. 12
Титов В.Н., Мамонов А.Н. Перспективы использования различных видов донника и фацелии в
качестве фитомелиорантов в условиях Саратовской области..................................... 15
Научное обеспечение развития животноводства Балакирев H.A. Задачи отрасли клеточного пушного звероводства России по выходу из кризиса.... 18 Шилов А.И., Шилов O.A. Производство молока и молочных продуктов от коров разных генотипов. 20 Мосягин В.В., Максимов В.И., Федорова Е.Ю. Возрастная динамика АТФазной активности цитоплазматических мембран эритроцитов цыплят-бройлеров кроссов «Бройлер-6» и «ISA» при
скармливании пептидной кормовой добавки и сукцината......................................... 25
Масалов В.Н., Сеин Д.О., Ильючик А.К. Возрастные изменения морфологической структуры
аденогипофиза у свиней...................................................................... 30
Лещуков К.А., Мамаев А.В. Как получить качественную свинину для переработки?................ 32
Рациональное природопользование и мониторинг природно-техногенной среды
Степанова Л.П., Мышкин А.И., Коренькова Е.А., Моисеева М.Н. Экологическая оценка влияния
сельскохозяйственного производства на интенсивность загрязнения окружающей среды............36
Бессонова Е.А. Эколого-экономическая эффективность внедрения адаптивно-ландшафтного
земледелия.................................................................................. 41
Иванов Н.И. Предложения по природоохранным мероприятиям на землях сельскохозяйственного
назначения Центрального федерального округа................................................. 44
Селезнев К.А., Лысенко Н.Н., Лобков В.Т., Плыгун С.А. Особенности формирования химического состава подземных вод Орловской области........................................ 48
Инженерно-технические решения в апк Яровой В.Г., Сергеев Н.В., Шипик Л.Ю. Оптимальное соотношение мощности двигателя и массы
сельскохозяйственного трактора.............................................................. 61
Михайлов М.Р., Жосан А.А. К вопросу планирования сезонной наработки зерноуборочных
комбайнов в зависимости от срока их эксплуатации............................................ 63
Пастухов А.Г., Тимашов Е.П. Перспективные стенды для ресурсных испытаний карданных
передач..................................................................................... 66
Баранов Ю.Н., Загородних А.Н., Копылов С.А. Логико-графический анализ возникновения опасностей столкновения транспортных средств при виз альном отражении процесса их
торможения.................................................................................. 70
Котельников В.Я., Жилина К.В., Мотин Д.В., Поветкин И.В., Котельников А.В. Статистическая
динамика энергосберегающего рабочего органа для шелушения зерна............................. 74
Искендеров Э.Б. К вопросу интенсификации основной обработки почвы в земледелии.............. 78
Калашникова Н.В., Булавинцев Р.А., Кашеварников В.Ю. Устройство для установки глубины
заделки семян............................................................................... 81
Шарупич В.П., Шарупич Т.С., Коломыцев Е.В. Влияние дополнительного искусственного облучения на фенологические, биометрические и продукционные показатели томата сорта «Пламя»
при выращивании методом многоярусной узкостеллажной гидропоники............................. 84
Горшков Ю.Г., Старикова Н.А. Оптимизация функционирования воротных проёмов
производственных сельскохозяйственных помещений за счёт инженерных решений.................. 89
Лялякин В.П. Восстановление деталей - важный резерв экономии ресурсов....................... 95
Косенко А.В., Казански В.А., Кузнецов Ю.А. Влияние модуля силиката на технологические
свойства ПЭО покрытий....................................................................... 97
Коломейченко А.В. Исследование топографии поверхности покрытия, сформированного МДО......... 101
Стребков С.В., Казаринов А.В., Титов С.И. Компоненты базовой основы трибологически
активных присадок........................................................................... 104
Астахов С.М., Беликов Р.П. Состояние и пути повышения эффективности функционирования
распределительных сетей в агропромышленном комплексе........................................ 106
Жосан А.А., Ревякин М.М. Топология построения систем самодиагностики: вариативность и
оптимальность............................................................................... 109
Суров Л.Д., Фомин И.Н. Контроль изменений состояния головного выключателя в линии
кольцевой сети.............................................................................. 112
Сорокин Н.С. Блок подсоединения датчика системы распознавания аварийных ситуаций в
распределительных сетях 6-35 кВ............................................................. 118
Чернышов В.А., Чернышова Л.А. Самоидентификация замыканий на землю в сетях с
изолированной нейтралью посредством спутниковой системы навигации........................... 120
Глушак Н.В., Грищенков А.И. Инновационный процесс: эволюция, эффективность, проблематика 123 Шкрабак В.С., Баранов Ю.Н., Загородних А.Н. Обеспечение безопасных перевозок в
агропромышленном комплексе.................................................................. 129
Яковлева Е.В., Полехина Е.В. Проблемы безопасности труда в сельском хозяйстве............... 132
Карпович Э.В. Опыт применения программированных пособий для подготовки высококвалифицированных агроинженерных кадров............................................. 134
© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2011
