CC BY
29
. „ ^ . _ Инженерно-техническое обеспечение
Вестник КургансКОИ ГСХА № 2, 2013 сельского хозяйства
УДК 635.21
И. В. Ворокосов
МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УНИВЕРСАЛЬНОГО ОРУДИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
ДЕПАРТАМЕНТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
КУРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ
I. V. Vorokosov
CALCULATION METHODOF CONSTRUCTIVE AND TECHNOLOGICAL PARAMETERS DUAL-PURPOSE TOOL FOR SOIL PROCESSING THE DEPARTMENT OF AGRICULTURE AND PROCESSING INDUSTRY KURGAN AREA
Приведена методика и результаты расчетов конструктивно-технологических параметров универсального комбинированного орудия и результаты испытаний почвообрабатывающего орудия при различных удельных сопротивлениях почвы с трактором класса тяги 20кН.
Ключевые слова: методика расчетов, обработка почвы, тяговые усилия трактора, тяговое сопротивление орудия.
The technique and calculationsresults of constructive and technological parameters of the dual-purpose combined tool and testsresults of the soil-cultivating tool is given at various specific soilresistance with a tractor of a draftclass 20 kN.
Keywords: technique of calculations, soil processing, tractor's traction efforts, traction resistance of the tool.
Игорь Владимирович Ворокосов
Igor Vladimirovich Vorokosov начальник отдела технической политики и охраны труда Россия, 640000, г. Курган, Володарского, 65-а E-mail: meh45@list.ru
Введение. Проведенный анализ существующих конструкций комбинированных почвообрабатывающих орудий для тракторов класса тяги 20-30, показал, что отечественная и зарубежная промышленность производят выпуск орудий данного класса, но, в основном, орудия не являются универсальными, у них отсутствуют сменные рабочие органы, они не могут агрегатироваться с другими сельхозорудия-ми, дорогие по цене. Предлагаемый образец универсального, комбинированного почвообрабатывающего орудия АППУ-3,6 для тракторов класса тяги 2030, способного выполнить основную обработку, обработку пара и поверхностную предпосевную обработку почвы с одновременным посевом, является одним из способов повышения рентабельности производства зерновых культур в фермерских хозяйствах.
Нами разработана методика для определения конструктивно-технологических параметров почвообрабатывающего орудия.
Методика. Вновь создаваемое почвообрабатывающее орудие должно соответствовать следующим условиям
где К - показатели работы проектируемой машины;
Ксущ - показатели работы существующих образцов аналогичных машин.
Ширина захвата комбинированного орудия, соответствующая максимально возможному использованию тяговых возможностей тракторов при выполнении технологических операций разной энергоемкости, будет соответствовать фактическому коэффициенту использования тягового усилия трактора, ко -торый определяется из следующего условия:
P ■ п / R
кр ' a
(2)
К > К
(1)
где пи - фактический коэффициент использования тягового усилия трактора;
Ркр- номинальное тяговое усилие трактора на соответствующей скорости движения, кН;
Яа - тяговое сопротивление орудия, кН;
П - коэффициент использования тягового усилия трактора.
Тяговое сопротивление почвообрабатывающего орудия определяется по формуле академика В. П. Го -рячкина
где Г -коэффициент пропорциональности, £=0,5;
О - сила тяжести орудия, кН;
Ц - удельное сопротивление почвы перед 1-ым рабочим органом, кН/м2;
а1 - глубина обработки почвы 1-ым рабочим органом, м;
81 - коэффициент, учитывающий влияние скорости
движения и формы рабочей поверхности 1-го рабочего органа на тяговое сопротивление орудия, кН-с2/м4; В - ширина захвата агрегата, м; Урн- скорость движения агрегата при номинальной нагрузке трактора, м/с;
п - количество различных типов рабочих органов на орудии, шт.
Между силой тяжести орудия О и его шириной захвата В существует зависимость [1]:
Таблица 1 - Исходные данные для расчёта ширины захвата агрегата на предпосевной обработке почвы с посевом с трактором РТ-М-160
О = В ■ (а + в ■ а ■ В2) , кН
(4)
где а - удельная металлоемкость рабочих органов, кН/м;
в - коэффициент удельной металлоемкости рамных конструкций орудий, учитывающих прочность, профиль металла и условия работы орудия, кН/м4;
аср- средняя глубина обработки рабочими органами комбинированного агрегата, (м).
Фактический коэффициент использования тягового усилия трактора пи, определяющий максимальную ширину захвата агрегата из условия максимальных тяговых возможностей тракторов, определяется по формуле:
. (5)
На основании выражения (5) были получены зависимости фактического коэффициента использования тягового усилия трактора от ширины захвата агрегата при различных удельных сопротивлениях почвы. Эта зависимость полученапри выполнении поверхностной обработки почвы с одновременным посевом на глубину 6 см, обработки пара на различную глубину, основной обработки почвы по стерневому фону на глубину 14 см и основной обработки почвы щелерезами на глубину 25 см.
Расчеты проведены для трактора РТ-М-160, оборудованного сдвоенными колесами 16,9Я30 на передачах, соответствующих основным рабочим диапазонам. Принятый диапазон передач для трактора РТ-М-160являются режимы 11-3, 111-1, 11-4, 111-2.
Исходные данные для расчёта ширины захвата комбинированного орудия представлены в таблице 1.
Наименование показателя Единица измерения Номер варианта
1 2 3 4
Глубина обработки дисками, а, м 0,06 0,06 0,06 0,06
Глубина обработки стрельчатыми лапами, а2 м 0,06 0,06 0,06 0,06
Глубина посева дисковыми сошниками, а3 м 0,06 0,06 0,06 0,06
Удельное сопротивление почвы перед дисками, к кН/м2 30 40 50 60
Удельное сопротивление почвы перед стрельчатыми лапами, к, кН/м2 30 40 50 60
Удельное сопротивление катка после стрельчатых лап, к3 кН/м 0,25 0,25 0,25 0,25
Удельное сопротивление почвы перед дисковыми сошниками, к4 кН/м2 15 20 25 30
Удельное сопротивление катка после дисковых сошников, к5 кН/м 0,25 0,25 0,25 0,25
Удельная металлоемкость рабочих органов, а кН/м 2,09 2,09 2,09 2,09
Удельная металлоемкость рамных конструкций, в Н/м4 0,31 0,31 0,31 0,31
Коэффициент протаскивания, f - 0,5 0,5 0,5 0,5
Коэффициент; учитывающий влияние скорости движения и формы рабочей поверхности на тяговое сопротивление, 8 кН-с2/м4 1 1 1 1
Средняя глубина обработки, а м 0,06 0,06 0,06 0,06
Скорость движения на передаче 11-3, Ур м/с 2,01 2,01 2,01 2,01
Скорость движения на передаче Ш-1, Ур м/с 2,4 2,4 2,4 2,4
Скорость движения на передаче 11-4, Ур м/с 2,72 2,72 2,72 2,72
Скорость движения на передаче Ш-2, Ур м/с 3,2 3,2 3,2 3,2
Тяговое усилие на передаче 11-3, Рн кН 37,64 37,64 37,64 37,64
Тяговое усилие на передаче Ш-1, Рн кН 33 33 33 33
Тяговое усилие на передаче 11-4, Рн кН 29,7 29,7 29,7 29,7
Тяговое усилие на передаче Ш-2, Рн кН 25,4 25,4 25,4 25,4
Максимальный коэффициент использования тягового усилия трактора, птах - 0,98 0,98 0,98 0,98
. „ . _ Инженерно-техническое обеспечение
ВеСТНИк КургаНСк°И ГСХА № 2, 2013 сельского хозяйства
Графические зависимости фактического коэф-фициента использования номинального тягового усилия трактора от ширины захвата комбинированного орудия при различных значениях сопротивления почвы представлены на рисунках 1-4. Эти зависимости представлены для случая выполнения предпосевной обработки почвы с одновременным посевом.
трактора представлены в таблице 2.
Рисунок 1 - Зависимость фактического коэффициента использования номинального тягового усилия трактора пи от ширины захвата комбинированного орудия Вм при удельном сопротивлении почвы 30 кН/м2
Рисунок 3 - Зависимость фактического коэффициента использования номинального тягового усилия трактора пи от ширины захвата комбинированного орудия Вм при удельном сопротивлении почвы 50 кН/м2
Рисунок 2 - Зависимость фактического коэффициента использования номинального тягового усилия трактора пи от ширины захвата комбинированного орудия Вм при удельном сопротивлении почвы 40 кН/м2
Результаты расчётной максимальной ширины захвата комбинированного агрегата при выполнении различных технологических операций с учетом удельного сопротивления почвы и рабочих режимов
Рисунок 4 - Зависимость фактического коэффициента использования номинального тягового усилия трактора пи от ширины захвата комбинированного орудия Вм при удельном сопротивлении почвы 60 кН/м2
Результаты. Проведенные расчеты показали, что оптимальная ширина захвата комбинированного орудия при выполнении технологических операций обработки почвы с удельным сопротивлением почвы к = 30 кН/м2 для указанного диапазона передач трактора РТ-М-160 составила: 11-3 - 5,6 м, 111-1 - 4,8 м, 11-4 - 4,3 м, 111-2 - 3,6 м.. При увеличении удельного сопротивления почвы до к = 60 кН/м2 значение оптимальной ширины захвата агрегата снижается на различных передачах до 2,1-3,8 м.
Таблица 2 - Расчётная максимальная ширина захвата комбинированного орудия в составе трактора РТ-М-160 (агрофон - стерня колосовых, технологическая операция - предпосевная обработка с посевом, а = 0,06 м)
Показатель Единица измерения Режимы движения
II-3 III-1 II-4 III-2
Удельное соп ротивление почвы - 30 кН/м2
Скорость движения,Ур" км/ч 7,24 8,64 9,8 11,5
Тяговое усилие на крюке трактораД -п г г г 5 н 'тах кН 36,88 32,34 29,11 24,89
Буксование, 5 % 18,3 12,9 10,2 7,43
Максимальная ширина захвата, В г ' тах м 5,6 4,8 4,3 3,6
Удельное сопротивление почвы - 40 кН/м2
Скорость движения,^" км/ч 7,24 8,64 9,8 11,5
Тяговое усилие на крюке трактораД -п г г г 5 н imax кН 36,88 32,34 29,11 24,89
Буксование, 5 % 18,3 12,9 10,2 7,43
Максимальная ширина захвата, В г 7 max м 4,6 4 3,6 3
Удельное сопротивление почвы - 50 кН/м2
Скорость движения Урн км/ч 7,24 8,64 9,8 11,5
Тяговое усилие на крюке трактораД -п г г г 5 н imax кН 36,88 32,34 29,11 24,89
Буксование, 5 % 18,3 12,9 10,2 7,43
Максимальная ширина захвата, В max м 3,9 3,4 3 2,5
Удельное сопротивление почвы - 60 кН/м2
Скорость движения,Урн км/ч 7,24 8,64 9,8 11,5
Тяговое усилие на крюке трактораД -п н max кН 36,88 32,34 29,11 24,89
Буксование, 5 % 18,3 12,9 10,2 7,43
Максимальная ширина захвата, В max м 3,3 2,9 2,6 2,2
Выводы. Таким образом, величина тягового сопротивления и загрузка двигателя зависят от удельного сопротивления почвы, вида выполняемой технологической операции с определенной глубиной обработки почвы и скорости движения агрегата. Ширина захвата орудия, равная 3,6 м, обеспечивает загрузку двигателя трактора РТ-М-160 на сдвоенных движителях 16,9Я30 на передаче 111-2. При данной ширине захвата коэффициент использования номинальной эксплуатационной мощности двигателя трактора составил 0,96.
Список литературы
Агеев Л. Е. Основы расчета оптимальных и допустимых режимов работы машинно-тракторных агрегатов.- Л.: Колос, 1978. - 296 с. КузнецовН. А., Ворокосов И. В., Андрианов А. В. Обоснование параметров универсального ком -плекса для возделывания зерновых культур // Вестник ЧГАА. - 2012. - Т. 61. - С. 75 - 79. Протокол № ИЦ - 02 - 2011. Предварительные испытания агрегата полунавесного АППУ- 3,6 + СЗ- 3,6. - Челябинск, 2011. - 53 с.
1
2
3
