CC BY
50
Особенности комплектования тяговых агрегатов на базе современных тракторов
Е.В. Припоров, к.т.н., ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
Рынок современных тракторов характеризуется большим разнообразием марок. В данных технической характеристики этих тракторов представлены такие показатели, как номинальная мощность двигателя, частота вращения коленчатого вала, эксплуатационная масса и др. Использование этих параметров двигателя не представляет возможным оценить тяговые способности современных тракторов.
Цель предлагаемого исследования — разработка методики определения параметров работы одномашинного тягового агрегата на базе современных тракторов.
Материал и методы исследования. Современные рабочие машины в составе тяговых агрегатов выпускаются в навесном варианте. Такой способ агрегатирования по сравнению с прицепным и полунавесным имеет ряд достоинств. Современные сельскохозяйственные машины выполняются в модульном исполнении, что позволяет обеспечить требуемую загрузку двигателя в пределах 90—92% при комплектовании агрегата. Одномашинные агрегаты обеспечивают снижение эксплуатационных затрат на работу по сравнению с многомашинными. Одномашинные навесные агрегаты имеют и недостаток — снижение продольной устойчивости в момент транспортирования. Этот недостаток устраняется за счёт установки балластных грузов.
Затраты на удобрения зависят от качественного их внесения в соответствии с агротребованиями. Авторами предложена схема однодискового центробежного аппарата с подачей материала вдоль лопаток [ 1—5]. Заделку удобрений в почву обеспечивают дисковые рабочие органы [6]. Энергосберегающий режим посева проводят сеялки, оснащённые дисковыми или анкерными сошниками. Повысить полевую всхожесть зерновых возможно за счёт выбора рациональной технологии послеуборочной обработки семян с учётом их аэродинамических свойств [7—10].
Рынок современных сельскохозяйственных машин характеризуется большим их набором. Однако чётких рекомендаций по выбору рабочих машин при комплектовании машинно-тракторных агрегатов на базе современных тракторов нет. Особенность современных тракторов заключается в том, что в пределах тягового класса номинальная мощность имеет наибольшее значение в пределах интервала мощности тягового класса. В данных технической характеристики тракторов представлены эксплуатационные параметры двигателя, но отсутствуют тяговые возможности трактора. В технической характеристике рабочих машин представлен основной показатель — рабочая скорость движения.
Результаты исследования. Выбор марки трактора следует проводить с учётом размеров участка и вида выполняемой работы. Ресурсосберегающий диапазон мощности двигателя представлен в таблице 1.
Для выбранной марки трактора из технической характеристики важно значение номинальной мощности двигателя Ыеи (кВт), номинальной частоты вращения коленчатого вала пн (с-1) и др.. По данным технической характеристики машины устанавливается рабочая скорость движения — ¥ао, км/ч, а из справочных данных — значение удельного тягового сопротивления каждого из рабочих органов.
Величина тягового сопротивления рабочей машины определяется по известной формуле:
Яа = (к,+ к2 + къ)-Вр, (1)
где к1, к2 — удельное тяговое сопротивление 1-го, 2-го и 3-го рабочего органа машины соответственно, кН/м;
Вр — рабочая ширина захвата машины, м.
Передаточное число трансмиссии, из условия обеспечения рабочей скорости движения по агро-требованиям, должно превышать величину [11]:
22,6 • г • п
, (2)
Ч и > ■
V
где гК — динамический радиус качения ведущего колеса, м;
пн — номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, с.
1. Диапазон ресурсосберегающей мощности двигателя в зависимости от класса длины гона [11]
Операция Класс длины гона, м
150-200 200-300 300-400 400-600 600-1000 более 1000
Лущение и дискование 40-67 51-89 61-110 74-138 83-160 106-217
Вспашка лёгких почв 43-70 51-84 61-105 65-114 73-132 95-178
Вспашка средних почв 50-83 58-100 70-124 75-135 84-156 109-213
Вспашка тяжёлых почв 53-89 63-107 76-134 80-145 90-168 117-230
Сплошная культивация 42-67 46-77 55-95 67-119 84-155 99-188
Боронование 20-31 24-36 26-41 32-52 37-61 43-75
Прикатывание 22-36 26-44 30-51 35-62 40-74 47-90
Передаточное число трансмиссии при выполнении технологической операции должно превышать значение [6]:
+Чопт- /- >«■ пн
1т > -
0,159N п п
' ен 1мг *опт
(3)
где 1т — передаточное число трансмиссии из условия оптимальной загрузки двигателя; / — коэффициент сопротивления на перекатывание ходового аппарата; Оэ — эксплуатационный вес трактора, кН; гк — радиус качения ведущего колеса, м; пн — номинальная частота вращения коленчатого вала, с-1;
Ыеи — номинальная мощность двигателя, кВт; цмг — механический КПД трансмиссии, 0,88— 0,91 [11].
Передаточное число трансмиссии из условия достаточного сцепления ходового аппарата трактора не должно превышать величину [11]:
1 ^ ^• ^ VПн
ТР 0,159N ■ п '
' ен I мг
(4)
где 1ТГ — передаточное число трансмиссии из условия достаточного сцепления ходового аппарата трактора с почвой.
Значение передаточного числа трансмиссии ¡ТТ должно быть наибольшим из ранее вычисленных значений и гТи. Из двух значений передаточного числа трансмиссии 1Ти и значения 1т выбирается большее для последующих расчётов.
Касательная сила тяги трактора для принятого передаточного числа трансмиссии определяется по выражению [11]:
Р =
0,159-N ■ I п
' ен т *мг
(5)
В уравнении тягового баланса величина уклона не учитывалась, и принято, что величина уклона до 1°.
Сила тяги на крюке, из уравнения тягового баланса, определяется по выражению [11]:
Р = р - G ■ /.
кр к э и
(6)
Величина коэффициента, характеризующего использование эксплуатационного веса ц>кр, определяется по выражению [11]:
в8л
Фкрд
крд а + 8,
(7)
где в, а — эмпирические коэффициенты;
5Й — допустимая по агротребованиям величина буксования, проц.
Значения эмпирических коэффициентов представлены в таблице 2.
Расчётное значение коэффициента определяется по выражению [11]:
Фкр = Р^ • (8)
э
В условиях достаточного сцепления расчётное значение коэффициента использования эксплуатационного веса не превышает допустимого значения. В случае если расчётный коэффициент превышает допустимое значение, то трактор движется в условиях недостаточного сцепления. Для повышения сцепных свойств ведущего аппарата трактора с почвой в этих условиях известно много способов. Среди них — установка балластных грузов на ведущие колеса; установка на ведущие колеса цепей противоскольжения; снижение величины давления в покрышках ведущих колёс до определённой величины; установка спаренных колёс и ряд других. Эти способы помимо повышения сцепных возможностей трактора имеют и недостатки. Минимальный отрицательный эффект на ходовую часть трактора оказывает балластировка ведущих колёс. Балластный груз устанавливается на ведущие колёса, что повышает сцепной вес трактора. Масса балластных грузов определяется по выражению:
^ Ркр (а + 8д) - Оэ-/(а + 8д) - в-8,-Оэ
(9)
/ (а + 8,) + в■ 8,
где Об — масса балластного груза, кг.
Масса балластного груза не должна превышать 10% от эксплуатационной массы трактора. Увеличение общей массы трактора за счёт установки балластных грузов приводит к увеличению затрат энергии на перекатывание.
Величина буксования ведущего аппарата трактора с почвой определяется по эмпирической формуле [11]:
8 =
аФ,
кр
в-Фк
(10)
Рабочая скорость движения определяется по формуле:
и р =иТ (1 -8),
(11)
2. Эмпирические коэффициенты для тракторов и коэффициент сопротивления на перекатывание [11]
Тип ходовой части трактора Стерня Поле, подготовленное под посев
а в f а в f
С двумя ведущими мостами 4К2. Колёса разного размера Со всеми ведущими мостами. Колёса разного размера 4К4 Со всеми ведущими мостами. Колёса одинакового размера 4К4 0,141 0,193 0,110 0,615 0,919 0,773 0,06-0,08 0,06-0,08 0,06-0,08 0,248 0,212 0,0834 0,712 0,880 0,609 0,16-0,2 0,16-0,2 0,16-0,2
где иг — теоретическая скорость движения, км/ч.
22,6nu гк
(12)
Удельный часовой расход топлива определяется по выражению [2]:
GP = qe ■ Neu -En -Пм
(13)
где qe — удельный массовый расход топлива при номинальной мощности, кг/кВт-ч; цмг - КПД трансмиссии, 0,88-0,92; sN — коэффициент загрузки мощности двигателя, 0,9.
Вывод. Предлагаемая методика позволяет комплектовать тяговые машинно-тракторные агрегаты на базе современных тракторов. Энергосберегающий режим работы тягового агрегата осуществляется за счёт выбора энергосберегающего режима работы трактора. Энергосбережение обеспечивается за счёт буксования, величина которого не превышает допустимой величины по агротребованиям в зависимости от типа ходовой части трактора.
Литература
1. Припоров Е.В. Центробежный аппарат с подачей материала вдоль лопаток. Е.В. Припоров, С.Н. Картохин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 112. С. 1499—1511.
2. Патент на изобретение RUS № 2177216. Устройство для поверхностного рассева минеральных удобрений и других сыпучих материалов / Якимов Ю.И., Иванов В.П., Припо-
ров Е.В., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б.; заяв. 14.03.2000.
3. Патент на изобретение RUS № 2177217. Центробежный рабочий орган для рассева сыпучего материала / Якимов Ю.И., Припоров Е.В., Иванов В.П., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б.; заяв. 14.03.2000.
4. Патент на изобретение RUS № 2197807. Центробежный разбрасыватель сыпучих материалов / Якимов Ю.И., Припоров Е.В., Заярский В.П., Волков Г.И., Селивановский О.Б.; заяв. 20.04.2001.
5. Патент на изобретение RUS № 2201059. Прибор для исследования центробежных аппаратов разбрасывателей сыпучих материалов / Якимов Ю.И., Припоров Е.В., Карабаниц-кий А.П., Ткаченко В.Т., Якушев А.А; заяв. 20.04.2001.
6. Припоров Е.В. Анализ дисковых агрегатов для поверхностной обработки почвы // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 5 (15). С. 81-84.
7. Припоров И.Е., Лазебных Д.В. Рациональная технология послеуборочной обработки семян подсолнечника // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 112. С. 1475-1485.
8. Шафоростов В.Д., Припоров И.Е. Качественные показатели работы универсального семяочистительного комплекса на базе отечественных семяочистительных машин нового поколения // Разработка инновационных технологий и технических средств для АПК: сбор. науч. тр. IX Междунар. науч.-практич. конф. в 2-х частях. Зерноград, 2014. С. 162-167.
9. Шафоростов В.Д., Припоров И.Е. Оптимизация конструктивных параметров подающего устройства воздушно-решётной зерноочистительной машины МВУ-1500 // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2012. № 1 (150). С. 106-109.
10. Припоров И.Е. Обоснование применения оптического фотоэлектронного сепаратора в составе универсального семяочистительного комплекса // Конкурентная способность отечественных гибридов, сортов и технологии возделывания масличных культур: сб. матер. VIII междунар. конф. молодых учёных и специалистов. Краснодар, 2015. С. 138-141.
11. Зангиев А.А., Шпилько А.В., Левшин А.Г. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М., 2008. 320 с.
UT =
T
Методика функционального алгоритмирования оценки износа протектора колёсного движителя в условиях склонного земледелия
Е.М. Асманкин, д.т.н, профессор, Ю.А. Ушаков, д.т.н., профессор, В.С. Стеновский, к.т.н., С.В. Тарасова, к.т.н., В.А. Шахов, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; С.А. Соловьёв, чл.-корр. РАН, д.т.н., профессор, ФГБНУ ГОСНИТИ
В настоящее время существуют методические, математические и процедурные наработки, позволяющие значительно снизить затраты на проведение лабораторных и производственных экспериментов, основанных на использовании дорогостоящих опытных образцов испытуемой техники и значительных капиталовложений в комплектование технического обеспечения экспериментов [1]. Оценивая уровень релевантности при реализации поисковых и исследовательских процедур отмечаем, что недостаточно использования какой-то одной из существующих методик для проведения анализа влияния углов увода колёс на интенсивность износа шин машины при движении её по наклонной опорной поверхности.
Цель исследования — формирование метода комплексного исследования влияния углов увода
колёс на износ шин, который позволит создать информационную лабораторную базу данных экспериментальных процедур, тем самым сократить затраты денежных средств.
Материал и методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования процесса качения колеса с пневматической шиной описаны в работах как отечественных, так и зарубежных учёных [1, 2]. Теория качения эластичного колеса с явлением бокового увода тракторных шин изложена в трудах Е.А. Чудакова, В.Е. Красильникова, П.А. Кудинова, И.М. Лутаева, О.В. Маргвелашви-ли, В.А. Мещерякова, А.Ф. Полетаева, А.С. Ша-рара, В.Г. Ярового, B. Schlippe, W. Berqman, R. Dietrich и др. [2—4]. Однако в научных изысканиях не акцентировалось внимание в плане влияния бокового увода на интенсивность изнашивания шин. Наиболее фундаментально данное явление было описано В.П. Бойковым. В результате проведённого им исследования была получена эмпирическая зависимость, определяющая интенсивность изнашивания шин пневматических колёс,
