CC BY
4УДК.631.24.72.
КОМПЛЕКСНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МАШИННО-
ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
Худайбердиев Толибжон Солиевич проф., д.т.н. (Андижанский сельскохозяйственный и агротехнологический институт). thudoyberdiyev@gmail,com Тел: +99891497 39 33
Мелибаев Махмуджон проф., к.т.н. НамИСИ. meliboevmeliboev1@gmail,com Тел: +99897 591 1951
Дадаходжаев Анваржон доц., к.т.н. НамИСИ. anvarxoji@inbox.uz Тел: +9997 250 75 49
Аннотация: Полное соответствие эксплуатационных показателей машинно-тракторных агрегатов конструктивным, агротехническим, экологическим и другим требованиям, обеспечивает соответствие нормативных показателей качества производимой и выращиваемой сельскохозяйственной продукции на требуемом уровне.
Аннотация: Машина-трактор агрегатларининг эксплуатацион курсаткичларининг, конструктия, агротехник, экологик ва бошка талабларга тула жавоб бериши, ишлаб чикарилаётган ва етиштирилаётган кишлок хужалиги мах,сулотларининг сифат меъёрий курсаткичларининг талаб даражасида булишини таъминлайди.
Abstract: Full compliance of the performance indicators of machine-tractor units with structural, agrotechnical, environmental and other requirements ensures compliance with the standard indicators of the quality of agricultural products produced and grown at the required level.
Таянч сузлар: Машина, трактор, агрегат, нагрузка, коэффициент, эксплуатация, двигатель, частота, кинематик радиус, солиштирма ёнилги сарфи, ёнилги сарфи, сирпаниш коэффициенти, блокировка узатмаси, трансмиссия, тула узатмаси.
Ключевые слова: Машина, трактор, агрегат, нагрузка, коэффициент, двигатель, частота, кинематический радиус, удельный расход топлива, расход топлива, коэффициент скольжения, блокировка, трансмиссия, полная передача.
Key words: Machine, tractor, unit, load, coefficient, engine, frequency, kinematic radius, specific fuel consumption, fuel consumption, slip coefficient, blocking, transmission, full gear.
Введение. В теории трактора при анализе производительности, главным образом, сельскохозяйственных МТА используют также коэффициент эксплуатационной загрузки двигателя по мощности
kN = Ne / NH (1)
где kN- коэффициент эксплуатационной загрузки двигателя; Ne - эффективной мощности двигателя; Nw-номинальной (расчетной) мощности двигателя.
Из анализа этой формулы следует, что если двигатель трактора работает только по внешней регуляторной ветви характеристики, то частота вращения вала двигателя Пд мало
отличается от номинальной частоты nH, следовательно, можно принять, что км=км. Значение коэффициента загрузки kN зависит от типа выполняемой с.х. операции. Ниже в табл. 1 приведены значения этого коэффициента, а также и вероятности p выполнения различных технологических операций колесным трактором МТЗ - 80Х и New-Holland в течении года [1].
1-таблица
Значения коффициента Un и вероятности P
С.х. операция Р
Почвообработка 0,95 0,27
Посев и посадка 0,90 0,04
Уход за посевами 0,90 0,15
Удобрение почвы 0,80 0,09
Уборка урожая 0,80 0,22
Перевозка грузов 0,65 0,23
Кинематическим радиусом Гк называется радиус такого фиктивного колеса, которое при вращении с заданной угловой скоростью тк, двигаясь без скольжения по поверхности грунта, имеет такую же поступательную скорость своей оси V, какую имеет действительное колесо. Этот радиус определяет путь, проходимый колесом за один оборот и определяется по формуле [2]
Гк = V / Шк = Vт•(l- д) / Шк = Тд (1- д). (2)
где Гк - радиус колеса; v-скорость; Шк - углевой скорость; Vm-теоритической скорость; д-коэффициент буксования); Гд-динамический радиус качения.
Радиус Гк - величина переменная, т.к. он зависит от величины коэффициента буксования (или юза) д. Значение коэффициента д подсчитывается также, как и для случая качения недеформируемых колеса и опорной поверхности, по формуле (3). Однако следует отметить, что для пневматического колеса характерно скольжение всей опорной его площадки ("пятна контакта"). Причем, отдельные точки этой площадки, расположенные вдоль ее продольной оси симметрии, вследствие того, что они расположены на различных расстояниях от центра колеса О и шина обладает тангенциальной упругостью, скользят с различной абсолютной скоростью Vа = Vбукс= Vm -V относительно дороги. Поэтому при теоретических исследованиях принимают наименьшую скорость скольжения, которой обладает точка наружной поверхности шины, входящей в контакт с опорной поверхностью дороги, и это значение Vбукс определяет значение коэффициента д. При этом значение теоретической скорости определяется по формуле
Vт = ГдШк. (3)
Из анализа выражения (3) следует, что при буксовании колеса (д>0) кинематический радиус Гк меньше динамического радиуса Гд, на величину Аг, а при юзе колеса (д < 0) - больше на величину Аг, где Аг = Гд д.
Определить статическую нагрузку на тракторную шину 13,6 Я 38 ЯР-318, если ширина и высота ее профиля соответственно равны Ь = 0,42 м и Н = 0,43 м, а давление
воздуха в шине равно 150 кПа при статическом радиусе шины rem = 0, 7 м [3].
-Определяем свободный радиус шины 13,6 R 38 ЯР-318,
ro = D / 2 + H = 76 / 2 + 0,43 = 0,38 + 0,43 = 0,81 м, где посадочный диаметр обода шины равен
D = 30'' = 30• 0,0254 = 0,76 м.
-По известному формуле определяем коэффициент нормальной жесткости шины 13,6 R 38 ЯР-318,
Хн = 2прш (Го• Гс) 0,5 = 23,1480(0,810,21) 0,5 = 259 кН/м2 = 259 кПа, где радиус сечения обода шины Гс = b / 2 = 0,42 / 2 = 0,21 м.
-Определяем статическую деформацию шины
hem = Го - Гст = 0,81 - 0,70 = 0,11 м.
-Определяем статическую весовую нагрузку на шину
Qem = hm Хн = 0,11 259 = 28,5 кН.
Расход топлива Gm на участке регуляторной характеристики, т.е. на интервале (пн, Пх), может быть представлен линейной функцией, изменяющейся от GmH = geuNJWOO до Gmx = (0,2...0,3)GmH, а на безрегуляторной ветви (корректорной ветви) внешней скоростной характеристики - нелинейной функцией [4]
Gm = GmH[(1 - в)(^м2-1) / (км 2-км) + fi2]N /nh, (4)
где Gm - часовой расход топлива; GmH-расход топлива берегуляторной положении; в-коэффициент; g- удельного расход топливо; км-коэффициент приспособляемой по крутящему моменту; в = Пд / пн.
Удельного расхода топлива осуществляется с использованием формулы
ge = 1000 Gm /Ne.
В этой формуле размерности Gm и Ne соответственно: г/(кВm-ч^), кг/ч и кВm.
Коэффициeнmом кинeмаmичeского Hecoomeemcmeun задних и передних ведущих колес. Для каждого трактора этот коэффициент будет различным, причем он может изменяться в зависимости от условий работы. Из анализа выражения (4) следует, что коэффициент кн всегда больше единицы.
Между буксованием забегающих колес и буксованием поверхностей отстающих колес имеется определенная зависимость, которая на основании формулы (5) выражается соотношением [5]
¿1 = 1 - (Vm2 /Vmj) • (1 - ¿2) = 1 - кн(1 - 82). (5)
Величина ¿2 в этом выражении всегда положительна, т.к. забегающие колеса всегда работают с некоторым буксованием. У отстающих же колес буксование ¿1 может быть величиной отрицательной, нулевой и положительной. Если ¿1 имеет отрицательное значение, то отстающие колеса движутся с юзом, если ¿1 = 0, то они катятся без юза и буксования, если ¿1 имеет положительное значение, то отстающие колеса работают с буксованием, но величина буксования у них меньше, чем у забегающих колес.
Наилучшие тяговые показатели трактора могли бы быть получены при равенстве окружных скоростей передних и задних колес, т.е. при условии, что коэффициент кинематического несоответствия кн = 1. В этом случае передние и задние
колеса работали бы с одинаковым буксованием 61 = 62 и их сцепные качества были бы использованы в равной мере.
Наличие кинематического несоответствия колес ухудшает тяговые показатели трактора. Если в результате кинематического несоответствия передние и задние колеса работают с разным буксованием, то сцепные качества отстающих колес используются в меньшей степени, чем сцепные качества забегающих колес.
Чем больше кинематическое несоответствие, тем неравномернее используются сцепные качества колес обеих осей. Наиболее отрицательно влияет на тяговые показатели трактора юз отстающих колес. В этом случае ведущими колесами остаются только забегающие колеса, т.к. отстающие колеса катятся с юзом, следовательно, они становятся ведомыми [6].
Задана угловая скорость вала двигателя Юд = 200 рад/с, передаточное число трансмиссии u2 = 50 к задним ведущим колесам, динамический радиус которых равен rd2= 0,5 м, а их буксование равно 62 = 0,12. Кроме того известно значение коэффициента кинематического несоответствия передних и задних ведущих колес трактора New Holland Кн = 1,04 при блокированном их приводе.
Определить теоретические и действительные поступательные скорости передних и задних колес[5,6,7]
-Определяем угловую скорость задних ведущих колес
Ю2 = Юд/ U2 = 200 / 50 = 4рад/с. где u2 - передаточное число трансмиссии.
-Определяем теоретическую скорость задних ведущих колес
Vm2 = Ю2Гд2 = 4 0,5 = 2 М /с.
-Определяем теоретическую скорость передних ведущих колес Vm1 = Vm2 / Кн = 2 / 1,04 = 1,923 М /с.
-Определяем буксование передних ведущих колес
6i= 1 - кн (1 - 62) = 1 - 1,04 (1 - 0,12) = 0, 085.
-Определяем действительные скорости передних и задних колес трактора V1 = Vm1(1 - 61) = 1,923(1 - 0,085) = 1,76м /с;
V2 = Vm2(1 - 62) = 2(1 - 0,12) = 1,76 м /с.
Вывод: Как и следовало ожидать, действительные скорости передних и задних скоростей одинаковы.
Полноприводный трактор New Holland с колесной формулой 4К4а оснащен МСХ для исключения циркуляции мощности. Определить требуемое соотношение передаточных чисел к ведущим осям трактора, если известно, что отношение статических радиусов ведущих передних и задних колес равно Гст1 / Гст2 = 0,6.
Принимаем в соответствии с формулой значение коэффициента кинематического несоответствия равным Кно = 1,05.
По формуле определяем требуемое соотношение передаточных чисел U1 / U2 = КноГд1 /Гд2 = 1,05 0,6 = 0,63, где принято приближенно при расчете, что Гд1 / Гд2 = Гст1 / Гст2.
КПД, характеризующий потери мощности на качение
Трактора nf этот КПД в соответствии с формулой (8) будет определяться следующим выражением [7].
nf = Nom / nk = (nK - N f) / nK = 1 - P f/pK. (6 )
При расчетных методах определения nf необходимо знать величины Pf и Рк. При тяговом расчете расчет сопротивления качению Pf производят по
приближенному соотношению Pf = fGs, а входящий в эту формулу коэффициент f подбирают при тяговом расчете в соответствии с типом трактора и заданными грунтовыми условиями по справочным данным. При работе в тяговом режиме на стерне колосовых для колесных тракторов принимают nf = 0,12, а для гусеничных тракторов nf = 0,08.
КПД буксования ns, учитывающий потери мощности за счет снижения скорости из-за буксования движителя трактора определяется по формуле
ПЗ = V / Vm = 1 - 6, (7)
где КПД буксования 6 при расчетном методе определяется по зависимостям, приведенным в предыдущих разделах [8].
Оценить тяговый КПД колесного трактора New Holland 4К2 класса 1,4 с эксплуатационной массой тэ =4,4 т, работающего в номинальном тяговом режиме на стерне колосовых, если известно, что мощность от двигателя поступает на ведущие колеса трактора через цилиндрический ряд шестерен с тремя полюсами зацепления и одну коническую пару шестерен.
-По формуле определяем механический КПД силовой цепи трактора
Пм = Птр = П1п1П2п2 П3п3 = 0,993 0,981 0,990 = 0,95. -Принимая f = 0,12 определяем силу сопротивления качения трактора при движении его по стерне
Pf = fG = fgm3 = 0,12 9,814,4 = 5,17 кН. -По формуле определяем КПД сопротивления качению трактора
П f = 1 -P f/pk = 1 - 5,17/14 = 1 - 0,36 = 0,64 где для колесного трактора 4К2 в номинальном тяговом режиме принято значение pk = 14 кН.
-Определяем КПД буксования трактора по формуле
ns = V / Vm = 1 - 6 = 1 - 0,18 = 0,82 -Определяем по формуле искомый тяговый КПД трактора
nm = пМп.п 6 = 0,95 0,64 0,82 = 0,498.
Оценить тяговый КПД колесного трактора 4К4а класса 1,4 с эксплуатационной массой тэ = 4,4 т работающего в номинальном тяговом режиме на стерне колосовых, если известно, что мощность от двигателя поступает на ведущие колеса трактора через приводы трансмиссии к передним и задним колесам, имеющими соответственно механические КПД
пм1 = 0,94 и пм2 = 0,95. -Определяем параметры, необходимые для расчета нормальных реакций Y1 и Y2 по
формулам выше изложенные:
• эксплуатационный вес трактора Gs = gms = 9,814,4 = 43,16 кН;
• статические коэффициенты нагрузки колес km = 0,35; Xm = 0,65;
• конструктивные параметры принимаем равными hкр = 0,4 м и L = 2,46 м -По формулам рассчитываем коэффициенты динамической нагрузки колес в рассматриваемом режиме движения
Х1= Xcmi -Ркр^кр/(L • Gs) = 0,35 - 14 0,4/(2,4643,16) = 0,35 - 0,116 = 0,30;
Х2= Xcm2 + Ркр• h^/(L Gs) = 0,65 + 14 0,4/(2,4643,16) = 0,65 + 0,116 = 0,81.
-По формулам рассчитываем нормальные нагрузки, действующие на передние и задние
колеса
Yi = Хг G3 = 0,30 43,16 = 12,94 кН; Y2 = Х2• Gs = 0,8143,16 = 34,95 кН. -По формуле определяем коэффициент соотношения нормальных нагрузок по мостам трактора
в = Yi /Y2 = 12,94/34,95 =0,370. -Определяем частные силы сопротивления качению колес
Pfl = f Yi = 0,12 12,94 = 1,55 кН; Pp = f Y2 = 0,12 34,95 = 4,19 кН. -Определяем общую касательную силу тяги трактора
Рк = Pf + Ркр = (Pfl + Pf2) + Ркр = (1,55 + 4,19) + 14 = 5,74 + 14 = 19,74 кН. -По формулам определяем частные касательные силы тяги трактора
Рк1 = вРк/(1 + в) = 0,370 19,74/(1 + 0,370) = 5,33 кН. Рк2 = Рк/(1 + в) = 19,74 /(1 + 0,370) = 14,40 кН; -По формулам определяем частные КПД сопротивления качению колес трактора
f = 1 - Р11 /Рк1 = 1 - 0,96/5,33 = 0,81; т = 1 -Р f2 /Рк2 = 1 - 2,57/14,40 = 0,82. -При коэффициенте буксования задних колес ¿2 = 0,16 и коэффициенте кинематического несоответствия передних и задних колес кн = 1,05 определяем по формуле коэффициент буксования передних колес
¿1 = 1 - кн (1 - ¿2) = 1 - 1,05 (1 - 0,16) = 0,118. -Определяем КПД буксования передних и задних колес
Пт = 1 - ¿1 = 1- 0,118 = 0,88; ns2 = 1 - ¿2 = 1 - 0,16 = 0,84. -По формуле находим коэффициент у
Y = вПшр2 / (кнЦшрО = 0,370 0,95 / (1,05 0,94) = 0,35. -По формулам определяем коэффициенты S1 и S2
S1= Y / (1 + y) = 0,35 / (1+ 0,35) = 0,25; S2 = 1/ (1 + y) = 1 / (1 + 0,35) = 0,74. -По формулам определяем частные тяговые КПД
Vm1 = ПмгЩгЩ1 = 0,940,81 0,88 = 0,67; nm2 = www = 0,950,820,84 = 0,65.
-По формуле определяем искомое значение тягового КПД трактора [10].
Пт = sj-qrni + $2'Цт2 = 0,26 0,67 + 0,73 0,65 = 0,17 + 0,47 = 0,64.
Заключение. Аналитически определяя эксплуатационные показатели машинно-тракторных агрегатов, уточняется оценка его эксплуатационной загрузки двигателя по мощности, кинематического радиуса колеса, расхода топлива, коэффициента кинематического несоответствия задних и передних колес, и КПД, характеризующих потери мощности двигателя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кнороз В. И. Работа автомобильной шины. - М.: Транспорт, 1976. - 238 с.
2. Савочкин В. А. Тяговая динамика колесного трактора. Учебная пособия.- М.: МГТУ "МАМИ ", 2005. - 97 с.
3. Савочкин В. А. Концепция и назначение трактора. Физико-механические
свойства грунтов. - М.: МГТУ "МАМИ ", 1998. - 50 с.
4. Савочкин В. А. Тяговый расчет трактора. - М.: МГТУ "МАМИ ", 2000. - 50 с.
5. Мелибаев М., Нишонов Ф., Кидиров А., Акбаров. Буксование ведущих колес пропашных трехколёсных тракторов. //Журнал «Научное знание современности». Материалы Международных научно-практических мероприятий Общества Науки и Творчества (г. Казань). Выпуск № 4 (16). Казань. 2018 г. - с 98-100.
6. Мелибаев М. Эксплуатационные показатели пропашных агрегатов в тяговых и агротехнических показателях ведущих колес. Инновационное научно-образовательное обеспечение агропромышленного комплекса» 69-ой Международной научно-практической конференция. ФГБОУ ВО РГАТУ.- Рязань. 2018 г. - с 253-257.
7. Melibayev M., Yigitaliyev Jaloliddin Adkham ugli. Results of operational tests of tractor tires with increased service life and their technical and economic efficiency. Euro Asia Conferences. Euro Science: International Conference on Social and Humanitarian Research, Hosted from Cologne, Germany. April 25rd-26th 2021. http://euroasiaconference.com. Pages: 113-118.
8. Tolibzhon S. Khudayberdiyev, Makhmudzhon Melibayev, Anvar Dedokhodzhayev, Ma'rufzhon M. Mamadjonov. (2021). The Dynamic Characteristics of the Tires of the Wheels of the Tractor. Annals of the Romanian Society for Cell Biology, 25(6), 6758-6772. Retrieved from https://www.annalsofrscb.ro/index.php/journal/article/view/6767
9. Melibayev M., Dadakhozhozhaev A. Rules for the characteristics of tractor tire parameters on a non-horizontal support surface.SJIF Impact Factor: 2021: 8/013| ISI I.F. Volue:1.241| Journal DOL: 10.36713/ISSN:2455-7838 (Online).EPRA International jounal of Research and Developmet (IJRD)|Volime:6|Issue:5| May 2021. Pades: 124-136.
10. Мелибаев М., Йигиталиев Ж.А. Оценка безотказности пропашных колёсных тракторных шин. //Международном научно-практическое журнале "Экономика и социум" № 2 (81) 2021. https://WWW.iupr.ru/2-81-2021.(ОАК)
