CC BY
28
УДК 62-97/98 DOI 10.24411/2078-1318-2020-12115
Доктор техн. наук А.П. КАРТОШКИН (ФГБОУ ВО СПбГАУ, akartoshkin@yandex.ru) Канд. техн. наук А.И. ФОМИЧЕВ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, aif-57@mail.ru) Канд. техн. наук В.А. ДОЛГУШИН (ФГБОУ ВО СПбГАУ, dolgushin.va@yandex.ru)
РЕЗУЛЬТАТЫ ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИХ И ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ТРАКТОРА «МИТРАКС Т-10»
Тракторы являются основными средствами механизации сельскохозяйственных работ. Переход экономики России на рыночные отношения, внедрение новых организационных форм хозяйствования в агропромышленном комплексе, включая развитие крестьянских (фермерских) хозяйств, требует совершенствования материально-технической базы АПК, в том числе тракторов.
В последние годы наблюдается тенденция роста номенклатуры этой техники. Так, разработаны и широко рекламируются конкурентоспособные обычные и малогабаритные тракторы [1, 2]. Широкое распространение получили тракторы зарубежного производства [4, 5].
Для решения этих задач заводы и фирмы-производители ведут непрерывные работы по совершенствованию конструкции серийных агрегатов и узлов, а также разрабатывают и проектируют новые, более совершенные модели [6, 7]. Одной из таких разработок является трактор «Митракс Т-10».
Семейство «Митракс» - это садовые минитракторы, разработанные и производимые в Санкт-Петербурге. Комплектующие узлы и детали для них в основном производятся в России.
Особенность трактора «Митракс» состоит в том, что наряду с функциями скашивания и уборки травы, очистки территорий от снега он может эффективно проводить как основную, так и поверхностную обработку почвы на небольших участках и в теплицах, а также выполнять транспортные и другие хозяйственные работы [6].
Тракторы должны отвечать определенным эксплуатационным требованиям, базирующимся на научно обоснованных свойствах и показателях. К числу этих требований относят обеспечение высокой производительности и экономичности. Производительность трактора, работающего в агрегате с сельскохозяйственными машинами, зависит от их ширины захвата, от мощности тракторного двигателя, тягового сопротивления машин, средней скорости движения машинно-тракторного агрегата и ряда других факторов. В связи с этим производительность определяется энергонасыщенностью и тягово-сцепными свойствами тракторов [3].
Цель исследования. Для адаптации малогабаритного трактора торговой марки «Митракс» к условиям эксплуатации в Северо-Западном регионе необходима оценка тягово-сцепных свойств и топливно-экономических показателей его работы.
На кафедре «Автомобили, тракторы и технический сервис» Санкт-Петербургского государственного аграрного университета проведены стендовые испытания трактора «Митракс Т-10».
Материалы, методы и объекты исследований. Объектом исследования является трактор «Митракс Т-10».
Установка трактора на стенде и применяемое во время испытаний оборудование показаны на рисунках 1, 2 и 3.
Параметры стенда:
1. Длина окружности бегового барабана стенда (рис. 1) позволяет трактору преодолеть расстояние в 100 м за 23 оборота барабана.
2. Предел измерения динамометра ДЭП-3 (рис.2) составляет 30 кН.
3. Предел измерения устройства расхода топлива (рис. 3) составляет 2,8 л/мин;
Рис. 1. Общий вид испытательного стенда
Методика проведения стендовых испытаний, необходимые измерения и обработка опытных данных выполнялись в соответствии с требованиями ГОСТ 7057-2001 «Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний» [8] и ГОСТ 30745-2001 «Тракторы сельскохозяйственные. Определение тяговых показателей» [9]:
1. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 7057-2001 [8] на трёх передачах, так как они являются основными рабочими передачами для испытываемого трактора. При этом рычаг регулятора топливного насоса устанавливался в положение, соответствующее максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя.
2. Нагрузка увеличивалась в точке прицепа от 0 до максимального значения. На каждой передаче проводили не менее 3 опытов.
3. При проведении испытаний замеряли и заносили в таблицы следующие параметры:
- сила тяги на крюке Ркр, кН (независимая переменная величина);
- время опыта с;
- изменение показаний расходомера топлива Gоп;
- число оборотов левого пл и правого пп ведущих колес.
На основе полученных опытных данных в соответствии с ГОСТ 30745-2001 [9] определялись следующие параметры испытаний: скорость движения ир, м/с; полезная крюковая мощность Ыщ>, кВт; часовой расход топлива Gкр, кг/ч; удельный расход топлива gкр, г/кВт ч; буксование ведущих колес трактора 5, %.
о
V
Рис. 2. Динамометр электронный переносной ДЭП-3
Рис. 3. Электронный расходомер топлива К-200
По расчетным параметрам испытаний получена тяговая характеристика трактора. Указанная характеристика представляет собой графическую зависимость (% Ыкр, д, Окр, £кр) от силы тяги на крюке Ркр [10].
Результаты исследований. Результаты тягово-динамических и топливно-экономических испытаний трактора «Митракс Т-10» в лабораторных условиях приведены в таблицах 1 - 4 и показаны на рисунках 4 - 9.
Таблица 1. Результаты испытаний трактора «Митракс Т-10» на I передаче
Первая передача
замер расчет
№ Ркр,к nкол, Ооп и, Дкр, д, Окр, £кр,
опыта Н с об г м/с кВт % кг/ч г/кВтч
1 0 120 60 10 0,83 0,00 0% 0,30 да
2 0,6 144 62 25 0,69 0,41 3% 0,63 1529,0
3 1,0 153 63 35 0,65 0,64 5% 0,82 1284,4
4 1,2 157 64 40 0,64 0,75 7% 0,92 1223,2
5 1,4 161 66 45 0,62 0,85 10% 1,01 1179,5
6 1,6 166 73 55 0,60 0,95 22% 1,19 1261,4
7 1,7 - - - - - 100% - -
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Ркр.кН
Рис. 4. Тягово-динамическая характеристика трактора «Митракс Т-10» на I передаче
Анализ результатов испытаний трактора «Митракс Т-10» на первой передаче (табл. 1, рис. 4) показывает, что с ростом нагрузки Ркр от 0 до 1,6 кН увеличивается крюковая мощность №<р до 0,95 кВт. Буксование 5 при этом увеличивается до 22%, а скорость трактора снижается с 2,8 км/ч до 2,2 км/ч (с 0,83 м/с до 0,60 м/с). Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к срыву ведущих колес трактора на буксование.
Несмотря на достаточно высокий коэффициент использования веса трактора фкр = 0,63, общий вес трактора недостаточен для реализации максимальной мощности двигателя (7,36 кВт). Тяговый КПД трактора при работе на первой передаче составляет ц = 13%.
Скр, кг/ч
1Д
1.0
0.8
0,6
0,4
0,2
8щ>
(¡кр 1 \ \ 1 /
£кр> г/кВт ч
1500
1400
1300
1200
1100
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 рфКц
Рис. 5. Топливно-экономическая характеристика трактора «Митракс Т-10» на I передаче
Часовой расход топлива Gкр с увеличением нагрузки Ркр от 0 до 1,6 кН увеличивается от 0,3 до 1,2 кг/ч. Удельный расход топлива достигает наименьшего значения при нагрузке на крюке Ркр = 1,4 кН. (табл. 1, рис. 5).
Таблица 2. Результаты испытаний трактора «Митракс Т-10» на II передаче
Вторая передача
замер расчет
№ Ркр,к nкол, и, ^кр,
опыта Н с об г м/с кВт % кг/ч г/кВтч
1 0 70 61 5 1,43 0,00 0% 0,26 да
2 0,6 71 61 16 1,41 0,83 2% 0,81 978,6
3 1,0 72 62 20 1,39 1,09 3% 1,00 917,4
4 1,2 74 62 24 1,35 1,33 3% 1,17 880,7
5 1,4 77 63 29 1,30 1,53 5% 1,36 886,9
6 1,6 79 65 34 1,27 1,74 8% 1,55 891,2
7 1,7 82 71 39 1,22 1,91 18% 1,71 894,5
8 1,7 - - - - - 100% - -
о 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 ркр,кН Рис. 6. Тягово-динамическая характеристика трактора «Митракс Т-10» на II передаче
Анализ результатов испытаний трактора «Митракс Т-10» на второй передаче (табл. 2, рис. 6) показывает, что с ростом нагрузки Ркр от 0 до 1,7 кН увеличивается крюковая мощность Ыкр до 1,91 кВт. Буксование 5 при этом составляет 18%, а скорость трактора снижается с 5,1 км/ч до 4,4 км/ч (с 1,43 м/с до 1,22 м/с). Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к срыву ведущих колес трактора на буксование.
^кр,
кг/ч
1,5
1.0
0,5
< ¡4 >
» \ * £кр \
\
г/кВт ч 1000
950
900
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Р^кН
Рис. 7. Топливно-экономическая характеристика трактора «Митракс Т-10» на II передаче
Часовой расход топлива Окр с увеличением нагрузки Ркр от 0 до 1,7 кН увеличивается от 0,26 до 1,71 кг/ч. Удельный расход топлива достигает наименьшего значения при нагрузке на крюке Ркр = 1,4 кН. (табл. 2, рис. 7).
Несмотря на достаточно высокий коэффициент использования веса трактора фкр = 0,63, общий вес трактора недостаточен для реализации максимальной мощности двигателя (7,36 кВт). Тяговый КПД трактора при работе на второй передаче составляет г/тяг = 26%.
Таблица 3. Результаты испытаний трактора «Митракс Т-10» на III передаче
Третья передача
замер расчет
№ Ркр, к nкол, Соп, и, ^кр, Скр, £кр,
опыта Н с об г м/с кВт % кг/ч г/кВтч
1 0 41 60 8 2,5 0,00 0% 0,70 да
2 0,8 43 61 20 2,3 2,33 2% 1,67 716,7
3 1,2 46 62 25 2,2 2,56 3% 1,96 764,5
4 1,6 60 66 35 1,8 2,62 10% 2,10 802,8
5 1,7 - - - - - 100% - -
л ЗЕ = 36%; фКр = = 0,63
'тяг ' ^ р С '
Рис. 8. Тягово-динамическая характеристика трактора «Митракс Т-10» на III передаче
Анализ результатов испытаний трактора «Митракс Т-10» на третьей передаче (табл. 3, рис. 8) показывает, что с ростом нагрузки Ркр от 0 до 1,6 кН увеличивается крюковая мощность Ыкр до 2,62 кВт. Буксование 5 при этом составляет 10%, а скорость трактора снижается с 9,0 км/ч до 6,9 км/ч (с 2,5 м/с до 1,8 м/с). Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к срыву ведущих колес трактора на буксование.
(^кр,
кг/ч 2,0
1,5
1,0
0,5
(/кр
gxp
gK р,
г/кВт ч 800
775
750
725
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6 Ркр, кН
Рис. 9. Топливно-экономическая характеристика трактора «Митракс Т-10» на III передаче
Несмотря на достаточно высокий коэффициент использования веса трактора фкр. = 0,63, общий вес трактора недостаточен для реализации максимальной мощности двигателя (7,36 кВт). Тяговый КПД трактора при работе на третьей передаче составляет г/тяг= 36%.
Выводы:
1. Трактор «Митракс Т-10» в данной комплектации и компоновке способен обеспечить тяговое усилие на крюке 15 кН при допустимом буксовании 14% на всех передачах.
2. Анализ результатов тягово-динамических и топливно-экономических испытаний трактора «Митракс Т-10» на различных передачах показал, что, несмотря на достаточно высокий коэффициент использования веса трактора (фкр = 0,63), общий вес трактора недостаточен для реализации максимальной мощности двигателя (7,36 кВт).
3. По итогам испытаний выявлено, что на тракторе «Митракс Т-10» целесообразно использовать двигатель меньшей мощности, обеспечивающий полученное тяговое усилие с одновременным снижением расхода топлива.
Литература
1. Картошкин А.П., Усс И.Н., Бобровник А.И., Левков В.Г., Варфоломеева Т.А., Фомичев
А.И. Тракторы: учебное пособие. - СПб.: Проспект Науки, 2018. - 736 с.
2. Поливаев О.И., Костиков О.М., Ворохобин А.В., Ведринский О.С. Конструкция тракторов и автомобилей: учебное пособие / Под общ. ред. проф. О. И. Поливаева. - СПб.: Издательство «Лань», 2013. - 288 с.
3. Поливаев О.И., Гребнев В.П., Ворохобин А.В. Теория трактора и автомобиля: учебник. -СПб.: Издательство «Лань», 2016. - 232 с.
4. Трактор-РЕВЮ Интернет-журнал о сельскохозяйственной спецтехнике. - URL: https://tractorreview.ru (дата обращения: 02.04.2020 г.).
5. Тракторы БЕЛАРУС 322/422/622. Руководство по эксплуатации. - URL: https://traktor-zapchast.ru/rukovodstvo-po-kspluatatcii-belarus-320 (дата обращения: 02.04.2020 г.).
6. Митракс. Садовые тракторы. - URL: https://mitrax.ru (дата обращения: 02.04.2020 г.).
7. Картошкин А.П., Фомичев А.И., Долгушин В.А. Результаты стендовых испытаний трактора «Скаут Т-18». // Известия МААО. - 2018. - Вып. 41, Том 1. - С. 66-72.
8. ГОСТ 7057-2001. «Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний».
9. ГОСТ 30745-2001. «Тракторы сельскохозяйственные. Определение тяговых показателей».
10.Картошкин А.П., Фомичев А.И. Тракторы и автомобили. Тяговый расчет трактора с механической ступенчатой трансмиссией: учебно-методическое пособие для самостоятельной работы обучающихся по направлению подготовки 23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов. - СПб.: СПбГАУ, 2018. - 75 с.
Literatura
1 Kartoshkin A.P., Uss I.N., Bobrovnik A.I., Levkov V.G., Varfolomeeva T.A., Fomichev A.I.
Traktory: uchebnoe posobie. - SPb.: Prospekt Nauki, 2018. - 736 s.
2 Polivaev O.I., Kostikov O.M., Vorohobin A.V., Vedrinskij O.S. Konstrukciya traktorov i avtomobilej: uchebnoe posobie / Pod obshch. red. prof. O. I. Polivaeva. - SPb.: Izdatel'stvo «Lan'», 2013. - 288 s.
3 Polivaev O.I., Grebnev V.P., Vorohobin A.V. Teoriya traktora i avtomobilya: uchebnik. - SPb.: Izdatel'stvo «Lan'», 2016. - 232 s.
4 Traktor-REVYU Internet-zhurnal o sel'skohozyajstvennoj spectekhnike. - URL: https://tractorreview.ru (data obrashcheniya: 02.04.2020 g.).
5 Traktory BELARUS 322/422/622. Rukovodstvo po ekspluatacii. - URL: https://traktor-zapchast.ru/rukovodstvo-po-kspluatatcii-belarus-320 (data obrashcheniya: 02.04.2020 g.).
6 Mitraks. Sadovye traktory. - URL: https://mitrax.ru (data obrashcheniya: 02.04.2020 g.).
7 Kartoshkin A.P., Fomichev A.I., Dolgushin V.A. Rezul'taty stendovyh ispytanij traktora «Skaut T-18». // Izvestiya MAAO. - 2018. - Vyp. 41, Tom 1. - S. 66-72.
8 GOST 7057-2001. «Traktory sel'skohozyajstvennye. Metody ispytanij».
9 GOST 30745-2001. «Traktory sel'skohozyajstvennye. Opredelenie tyagovyh pokazatelej».
10 Kartoshkin A.P., Fomichev A.I. Traktory i avtomobili. Tyagovyj raschet traktora s mekhanicheskoj stupenchatoj transmissiej: uchebno-metodicheskoe posobie dlya samostoyatel'noj raboty obuchayushchihsya po napravleniyu podgotovki 23.03.03 Ekspluataciya transportno-tekhnologicheskih mashin i kompleksov. - SPb.: SPbGAU, 2018. - 75 s.
УДК 621.43: 629.366: 631.37 DOI 10.24411/2078-1318-2020-12123
Канд. техн. наук, доцент В.А. РАКОВ (ВоГУ, vyacheslav.rakov@mail.ru) Канд. с.-х. наук, доцент В.И. ЛИТВИНОВ (Вологодская ГМХА, Lit.vinov@mail.ru)
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИНАХ
Наибольшие затраты при выращивании земляных культур и обслуживании животноводческих ферм отводятся на обеспечение работы машинно-тракторного парка.
Постоянное повышение эффективности производства и высокий уровень конкуренции заставляют искать пути уменьшения снижения затрат. В направлении совершенствования конструкции машин такими путями является: повышение КПД двигателей внутреннего сгорания; изменение конструкции рабочего органа; повышение эффективности трансмиссии; удешевление топлива, применяемого для сельскохозяйственных машин; снижение стоимости самих машин.
Повышение КПД дизельных двигателей в настоящее время осуществляется за счет применения наддува впускного воздуха, улучшения качества распыла топлива форсункой, применением смазок с улучшенными антифрикционными свойствами. В двигателях многих тракторов и комбайнов такие мероприятия уже применяются, и дальнейшее повышение КПД требует кардинального изменения конструкции энергетической установки.
