CC BY
30
Таблица 2
Значения к0 и е0 по «группе полей» в зависимости от степени загрузки бункера
и скорости приведения
х Степень загрузки бункера, % Ax (а = 0,95) М(х)
0 25 50 75 100 х - Ax х + Ax
Vo = 5 км/ч = 1,39 м/с
М(У 3,51 3,69 3,86 4,04 4,21 3,52 4,20 3,86
М(в0) 0,040 0,038 0,036 0,035 0,033 0,033 0,040 0,036
Vo = 7 км/ч = 1,94 м/с
М(У 3,77 3,94 4,12 4,29 4,47 3,77 4,46 4,12
М^ 0,037 0,036 0,034 0,033 0,031 0,031 0,037 0,034
+ + +
УДК 631.3 В.С. Красовских,
Т.В. Добродомова
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ МТ-5
В зональных технологиях осуществляется переход к биологизации земледелия, минимальной обработке почвы, энергоресурсосбережению.
Реализацией новых технологий служат комбинированные почвообрабатывающие посевные агрегаты типа почвообрабатывающего посевного комплекса (ЭППК) в составе трелевочной гусеничной машины МТ-5 ОАО «Алттрак» и почвообрабатывающего посевного комплекса ППК ОАО «Рубцовский машиностроительный завод».
Назначать параметры и режимы работы ЭППК необходимо с учетом условий функционирования агрегата, которые не остаются постоянными, а непрерывно изменяются вследствие изменчивости физико-механических свойств почвы, растительной массы, неровностей поверхности поля, по которому движется агрегат.
Результатом научных исследований было доказано, что основное влияние на энергетические и эксплуатационные по-
казатели МТА оказывает непостоянство тягового сопротивления агрегата, а его изменчивость оценивается колебанием низкочастотной составляющей [1, 2, 4 и др.]. На качество полевых работ, производительность и экономичность машинно-тракторных агрегатов влияют также масса агрегата, мощность двигателя, ширина захвата, скорость движения агрегата. Соотношения между этими параметрами МТА не остаются постоянными и изменяются в зависимости от специфики технологического процесса, конструктивных и эксплуатационных особенностей МТА, природно-климатических условий
Поэтому для определения выходных показателей ЭППК примем математическую модель «почва-почвообрабатываю-щий посевной комплекс-движитель-трансмиссия-двигатель» («П-ППК-Дж-Т-Дв»), позволяющую определять по математическому ожиданию тягового сопротивления агрегата М(Р) с учетом
веса технологических материалов GTM и мощности двигателя NH для группы полей характеристики выходных показателей работы агрегата, которыми являются математические ожидания выходных
переменных для группы полей М( Y).
При обосновании рационального состава агрегата, параметров и режимов работы ЭППК в качестве критерия оптимизации принимаются средние совокупные затраты средств, учитывающие средние затраты на единицу выполненной работы и затраты, связанные с потерей урожая из-за уплотняющего воздействия на почву движителей сельскохозяйственной техники:
М(Зс) ^ min, (1)
где М (Зс) — математическое ожидание значений средних совокупных затрат для группы полей.
При определении рационального состава агрегата, параметров и режимов работы ЭППК необходимо учитывать следующие ограничения:
- минимально и максимально допустимые скорости движения агрегата по агротехническим требованиям;
- максимальное удельное давление на почву и предельную величину буксования движителя машины по агротехническим требованиям;
- мощность двигателя, определяемую конструктивными особенностями трансмиссии МТ-5;
- максимально допустимую силу тяги и грузоподъемность энергетического шасси по техническим условиям на машину.
ППК представляют собой сцеп, состоящий из культиватора и прицепной тележки, на которой установлены два бункера (один — для семян, другой — для удобрений), двигатель привода вентилятора, вентиляторная установка, дозаторы подачи семян и удобрений из бункеров, загрузочно-разгрузочный шнек. В ЭППК работа вентилятора осуществляется через ВОМ за счет мощности основного двигателя. Тогда агрегат представляет собой тягово-транспортную машину, используемую в качестве энергетического шасси, с установленными на ней бункерами с зерном и удобрениями в агрегате с культиватором.
Оценка эксплуатационных качеств ЭППК сделана на основе сочетания расчетно-теоретического анализа и соответствующих экспериментальных данных.
Для обоснования возможности изменения параметров и режимов работы двигателя с новой почвообрабатывающей техникой на электротормозном стенде ДS 1146-4К/V через вал отбора мощности с соблюдением требований ГОСТ 18509-80 [3] снимались типовые характеристики с N = 132,3 кВт.
После обработки опытных данных характеристики двигателя представлены в виде двух участков. Регуляторные ветви аппроксимированы прямой вида у = А + ВМк, корректорные участки — параболой у = А + ВМк + СМк2 . Полученные уравнения регрессии основных параметров двигателя в функции от крутящего момента у = ^Мк) приведены в таблице. Эти уравнения были в дальнейшем использованы для построения тяговой характеристики машины.
Таблица
Уравнения регрессии основных параметров двигателя Д-461-17
Вид характеристики двигателя Участок аппрок- симации Уравнение регрессии Размер- ность Коэфф. корреляции, R
NH= 132,3 кВт Коррек- торная ветвь пе = -1,584* 104 + 45Мк-2,9-10-2Мк2 мин-1 0,97
Gt = -173,65 + 0,48Мк-2,97-10-4 Мк2 кг/ч 0,8
Регуля- торная ветвь пе = 1,8103 - 0,168Мк мин-1 0,99
Gt = 6,65 + 1,84-10-2Мк кг/ч 0,99
Проведенные тяговые испытания машины трелевочной МТ-5 на фоне — стерня колосовых свидетельствуют о том, что МТ-5 может быть использована в качестве базы для агрегатирования с ППК, т.к. выдерживаются основные агротехнические ограничения: тяговое
усилие Ркр > 50 кН; скорость движения 1,39 ^р < 2,78 м/с; буксование машины 5 < 5%.
Для определения оптимальной величины веса технологического материала ^тм), мощности двигателя (^) возьмем три уровня математического ожидания
тягового сопротивления агрегата для группы полей М(Р): 25; 40; 55 кН. Условие оптимизации (1) будет выполняться при максимальных значениях веса семян и эффективной мощности.
В настоящее время конструкция силовой передачи МТ-5 не позволяет реализовать мощность более 110,4 кВт. Поэтому введем ограничение на мощность N двигателя энергетического шасси, реализуемую через тягу.
Рис. Математические ожидания экономических показателей ЭППК для группы полей:
М( Р ) — матожидание тягового сопротивления агрегата; М( З с) — средние совокупные
затраты средств; М( З )— средняя зарплата тракториста; М( З у) — средние затраты средств, связанные с потерей урожая из-за уплотняющего воздействия движителей на
почву; М(Т) — средние затраты на топливо и смазочные материалы; М(Срен) — средние
затраты на реновацию агрегата; М( З ТОРХ) — средние отчисления на ТОРХ агрегата; Сбт, Сбм — балансовая стоимость шасси и с.-х. машины
Для тягово-транспортно-приводного агрегата параллельно с мощностью Ыт, затрачиваемой на поступательное движение агрегата, от двигателя отбирается мощность на привод вентилятора МВом, рассчитываемая по формуле [2]:
Ын = Ыг + Ыдом * (2)
где Ын ~ номинальная мощность двигателя;
Ыт — мощность, затрачиваемая на поступательное движение агрегата;
^вом мощность, отбираемая через ВОМ на привод вентиляторной установки.
Тогда номинальная мощность двигателя составляет 132,3 кВт [5].
При выборе веса семян и удобрений следует учесть, что, с одной стороны, увеличение объема бункера приведет к увеличению коэффициента использования рабочего времени смены (для трех вариантов бункера, засыпанного технологическим материалом массой ттіп = 1 т, тср = 4 т, ттах =7 т, коэффициент использования рабочего времени смены составит гсм — 0,4; тсм =
0,5; тсм = 0,8 соответствен-
но). С другой стороны, больший объем бункера повлечет за собой увеличение материалоемкости конструкции и затрат энергии на его перемещение. С учетом всего вышесказанного выбираем вес посевного материала, равным 68,6 кН.
Значение матожидания тягового сопротивления агрегата по группе полей выбираем равге>ім 40,ЗкН из допустимого по техническим требованиям интервала как максимально возможное (рис.) вследствие того, что по мере возрастания величины тягового сопротивления
для группы полей /Л{Р) происходит уменьшение величины среддох удельных
совокупных затрат ере"” *'Л(3С) и ее составляющих: средней ± т-чой платы тракториста М(3), затрат
средств, связанных с потерей урожая из-за уплотняющего воздействия движителей на почву М(Зу), средних затрат на топливо и смазочные материалы
М(7 ), средних отчислений на ремонт и техническое обслуживание агрегата
М(^торх)-
Рассчитаем согласно математической модели тягово-приводного МТА выходные показатели ЭППК: рабочая ширина захвата — 10,3 м, рабочая скорость
движения — 1,2-2 м/с, сменная производительность — 3,6-6 га/ч, погектарный расход топлива - 5-8 кг/га, удельные совокупные затраты - 101-166
руб/га.
Библиографический список
1. Агеев Л.Е. Сверхмощные тракторы сельскохозяйственного назначения / Л.Е. Агеев, B.C. Шкрабак, В.Ю. Моргулис-Якушев. Л.: Агропром-издат. Ленингр. отд-ние, 1986. 415 с.
2. Анилович В.Я. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов / В.Я. Анилович, Ю.Т. Водолажченко. М.; Машиностроение, 1976. 456 с.
3. ГОСТ 18509-80. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. 57 с.
4. Красовских B.C. Повышение эф-
фективности функционирования тяговых агрегатов за счет оптимизации параметров и эксплуатационных режимов работы в степных и лесостепных районах Западной Сибири: автореф. дис. д-ра
техн. наук. / B.C. Красовских. СПб.; Пушкин, 1991. 37 с.
5. Машина трелевочная МТ-5, ее комплектации, модификации и исполнения Технические условия ТУ 4726-003-05785632-00. Часть \. 2000.
