Определение номинального тягового усилия колесного трактора 4К4 тягового класса 5,0…7,0 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 629.114.2.001

А. В. Гуськов, канд. техн. наук

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНОГО ТЯГОВОГО УСИЛИЯ КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА 4К4 ТЯГОВОГО КЛАССА 5,0...7,0

Приводится методика определения номинального тягового усилия (тягового класса) колесного трактора 4К4, способного агрегатироваться с комбинированными сельскохозяйственными агрегатами, имеющими значительные тяговые сопротивления и большой отбор мощности через ВОМ.

Для любого класса трактора существует определенный диапазон нагрузок, характеризуемый максимальными и минимальными значениями сопротивлений, создаваемых агрегатируемыми с трактором машинами и орудиями, т. е. F^. min и Ff,. max. С учетом сопротивления движению трактора этот диапазон характеризуется минимальными и максимальными значениями касательной силы тяги трактора, т. е. FK. min и FK. max.

При этом должно соблюдаться условие FK, max < фшах^сц (фшах - максимальный по грунтовым условиям коэффициент сцепления; Осц - нормальная нагрузка на ведущие колеса). Значение FK. min определяют сопротивлением движению трактора и

нагрузкой агрегатируемой машины, имеющей наименьшее тяговое сопротивление. Для большинства тракторов отношение Гк. тах / ^к. т;п находится в пределах 1,4...1,8.

В общем случае нагрузка трактора носит случайный характер, что необходимо учитывать при тяговом расчете. С большей долей вероятности можно предположить, что она характеризуется нормальным законом распределения (рис. 1).

Для нормально распределенной случайной величины рассеяние ее с точностью до долей процента укладывается на участке т ± За.

Рис. 1. Распределение вероятностей касательной силы тяги: -Р(Рк.) - вероятность касательной силы тяги

На основании этого среднее квадратичное отклонение а(Ек.) и математическое ожидание т(Ек.) случайной величины касательной силы тяги следующие:

г(Е ..)_ к)

_Е к.тах - Е к.т 6

Е к.тах + Е к

=Е

к.ср

Исследования работы тракторных агрегатов показывают, что наиболее оптимальный режим загрузки трактора осуществляется в том случае, когда номинальная касательная силы тяги Ек. трактора соответствует центру рассеяния случайной величины (математическому ожиданию касательной силы тяги), т. е. Ек. н = Ек. ср.

Вероятность попадания Е случайной величины Ек. на участки Ек. - о(Ек.) и Ек. + о(Ек), симметричные относительно центра рассеяния, является наибольшей |Ек. - а(Ек.)| < Ек. < |Ек. + а(Ек.)| = 0,682. Поэтому работа трактора на этом режиме наиболее длительная, что соответствует оптимальной загрузке трактора. При этом можно полагать, что центр рассеяния случайной величины будет также соответствовать номинальному крюковому усилию.

Определим номинальное крюковое усилие для трактора при агрегатировании с ним комбинированных агрегатов, которые в настоящее время закупаются в сельском хозяйстве и имеют большое тяговое сопротивление и значительный отбор мощности (табл. 1).

В табл. 2 приведены тяговые сопротивления машин, выпускаемых на машиностроительных предприятиях Республики Беларусь [1].

Из табл. 2 видно, что для разных почвенных условий тяговые сопротивления машин имеют большой разброс. Принимая во внимание, что промышленность Республики Беларусь освоила плуги с шириной корпуса плуга до 0,4 м (ПГП-7-40, ПЛН-8-40), а для болотистых почв - до

0,5 м (ПБН-50А), имеющих тяговое со-

противление от 44,2 до 74,0 кН, необходимо создать колесный трактор 4К4, который мог бы агрегатироваться с перечисленным комплексом машин.

В этом случае среднее сопротивление, соответствующее центру рассеяния случайной величины, будет следующим:

Е кр.тах +Е кр.тт

кр.ср

74,0+44,2 2

2

= 59,1 кН.

При этом среднее квадратичное отношение

^ ) = Е кр.тах -Е кр.тт__

^ кр/ 6

74,0-44,2

= 4,9 кН.

Среднее тяговое усилие будет равно

Екр.ср = 59,1 ± 4,9 кН.

Определим тяговый класс трактора, агрегатируемого с рассматриваемым комплексом машин. Примем в качестве критерия тяговый КПД трактора цт. На рис. 2 показаны зависимости тягового КПД колесного трактора цт и буксования Ь от тягового сопротивления агрега-тируемых машин Екр.. Из рисунка видно, что крюковое усилие Екр при максимальном тяговом КПД цт тах равно Екр. опт = 57,8 кН.

Если допустить снижение тягового КПД на 3 %, то получим диапазон оптимальных тяговых сопротивлений А<р. = 48.68 кН, что соответствует тяговому классу 6,0 при номинальном тяговом усилии Екр. н = 60 кН.

Для справочных данных в табл. 3 помещены в зависимости от тягового класса номинальные Екр. н, минимальные Екр. т;п и максимальные Екр. тах значения крюковых усилий.

Транспорт

Табл. 1. Основные технико-эксплуатационные показатели современных комбинированных почвообрабатывающих посевных агрегатов при агрегатировании их с энергонасыщенными отечественными, российскими и западноевропейскими тракторами в условиях Шарковщинского региона (деревня Ручай)

Значение показателя агрегата с трактором

Наименование показателя АПП-6А" («Солькгге 9»)+ + «Беларус 3022» АПП-6А’ («Сольюте 9»)+ + К-744 Р1 «Кировец» «Сирое 6001» + + <OflbTec946RZ» «Mera Спид 6002 К2» + + «Фенд 930» БР-2 «Аккорд» + + «Дисон Дир 8430» «Айстар Эаант» + + «Элътес 936RZ»

Тип агрегата Полуприцепной с вертикальной роторной бороной Полуприцепной с вертикальной роторной бороной Полуприцепной с дисковой бороной Полуприцепной с дисковой бороной Навесной вертикальной роторной бороной Навесной вертикальной роторной бороной

Рабочая ширина захвата, м 6 6 6 6 6 6

Масса агрегата, кг 5900 5900 8200 9595 4700 5160

Тяговое сопротивление, кН 38,1..,43,2 48,3... 74,1 41,2...54,5 43,1...53,1 51,8...74,3 52,3...63,4

Отбор мощности через вал отбора мощности, % До 40 До 40 До 30 До 30 До 40 До 40

Норма высева семян, кг/га 215 215 220 220 220 220

Рабочая скорость движения, км/ч 8,0 14,2

Производительность, га/ч: - основного времени - сменного времени 4,8 8,52 4,4 5,7 3,5 4,02 2,4 4,02 2,4

Удельный расход топлива, кг/га 8,7 9,4 7,2 11,6 10,8

Показатели качества выполнения технологического процесса: - фактическая глубина обработки, см - фактическая глубина заделки семян, мм Машина не агрегатируется с трактором 6,3 37 7 23 6 25 6,8 25

Гребнистость поверхности поля, см: - после посевной части из-за отсутствия элементов 3,2 2,0 Агрегат не представлен в Шарковщину для оценки 2,4 3,3

Массовая доля комков почвы по фракциям, %: -до 10 мм -10-25 мм -25-50 мм -50-100 мм навески 47,8 25.4 17.5 9,3 72,0 21,9 6,1 0 69,3 24,9 5,8 0 23.2 31,1 27.3 18,5

Количество незаделанных семян, шт./м2 0,4 1,1 1,0 3,5

Цена агрегата, евро 97000 97000 76051,5 97500 66900 66764

Примечание - *АПП-6А - завод ОАО «Лидагропроммаш» - прототип агрегата фирмы «Левкен»

Вестник Белорусско-Российского университета. 2008. № 1(18)

Табл. 2. Тяговые сопротивления машин

Тяговое сопротивление. Н/м2

Наименование машин Черноземная Дреновоподзо- Глинистая

почва листая почва почва

Плуг ПГП-7-40М; ПГП-7-40 25,1.. 62,3 21,7. 64,7 51,4. .74,0

Плуг ПЛ-9-35 26,1.. .60,1 22,3. 61,7 62,4. .76,5

Плуг болотный ПБН-5-50А 26,3. 54,2 63,1. .94,5

Плуг ППШ-8-35У 24,1. 52,8 27,1. 59,3 59,8. .74,2

Плуг ППШ-10-35 25,1. 53,3 29,4. 61,0 61,2. .88,3

Агрегат для подготовки почвы АІII 1-7.5 28,1. 45,2 29,3. 50,5 52,7. .63,1

Борона дисковая навесная БПД-7М3 Д 23,1. 24, 22,5. .27,1 35,2. .51,4

Комбайн кормоуборочный прицепной 27,1. 43,2 28,5. 44,5 38,2. .61,4

Сельхозмашины, производство которых намечено до 2010 г.

Большегрузный прицеп. грузоподъемность 15...20 т 18,2. 35,2 17,4. 32,8 51,5. .62,3

Агрегат комбинированный широкозахватный для предпосевной обработки почвы 27,7. 35,2 17,4. 32,8 31,5. .52,7

Культиватор чизельно-дисковый 29,5. 58,7 31,1. 59,2 51,5. .68,2

Плуг-лущильник навесной 25,1. 52,7 23,5. 54,2 49,7. .64,2

Плуг навесной ПЛН-8-40 35,2. .61,2 29,8. 61,2 48,4. .69,2

Плуг навесной ПЛН-8-35 24,2. 55,4 24,5. 56,6 43,2. .61,4

Плуг поворотный навесной ПНГП 35,2. .61,2 29,8. 61,2 44,9. .68,5

Табл. 3. Номинальные тяговые усилия на крюке тяговых классов сельскохозяйственных тракторов (ГОСТ 27021-86)

Тяговый класс Номинальное тяговое усилие Ркр.н. кН Fкр. max / FKp. min

Минимальное значение F • 1 кр.н min Среднее значение р кр.ср Максимальное значение 1 ко.н max

0.2 1,8 2.0 5,4 3,00

0.6 5,4 6.0 8,1 1,50

0.9 8,1 9.0 12,6 1,56

1.4 12,6 14.0 18,0 1,43

2.0 18,0 20.0 27,0 1,50

3.0 27,0 30.0 36,0 1,33

4.0 36,0 40.0 45,0 1,25

5.0 45,0 50.0 54,0 1,20

6.0 54,0 70.0 72,0 1,33

8.0 72,0 80.0 108,0 1,50

Пт

0,6

0,4

0,2

F

кр.

Рис. 2. Зависимость тягового КПД пт и буксования 5 от крюкового усилия ^

Выводы

1. В настоящее время для сельского хозяйства закупаются комбинированные агрегаты с большим тяговым сопротивлением и требующие значительного отбора мощности через вал отбора мощности.

2. Существующие колесные тракторы имеют недостаточные тягово-сцепные показатели и мощность двигателя.

3. Для агрегатирования с указанны-

ми комбинированными сельскохозяйственными машинами необходимо создать колесный трактор 4К4 тягового класса 6.0 с двигателем мощностью 265.280 кВт (360.380 л. с.).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сельскохозяйственная техника. выпускаемая в Республике Беларусь : каталог. -Минск : БелНИИМЭСХ. 2002. - 87 с.

5

РУП «Минский тракторный завод» Материал поступил 16.10.2007

A. V. Guskov

Determination of nominal traction effort of a wheel tractor 4К4 of 5,0...7,0 traction class

RUE «Minsk Tractor Works»

The technique of nominal traction effort determination (traction class) of a wheel tractor 4К4 capable to aggregate with combined agricultural units having considerable traction resistance and big power selection through PTO is given in the paper.