Полищук Ю.В., Дерепаскин А.И.,Лаптев Н.В., Комаров А.П. Выбор рациональной ширины захвата орудия для щелевания стерневых фонов

*227622*

К.т.н. Полищук Ю.В., д.т.н. Дерепаскин А.И.,

магистры с-х. н. Лаптев Н.В., Комаров А.П.

Костанайский филиал «Казахский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства», Казахстан

Выбор рациональной ширины захвата орудия

для щелевания стерневых фонов

Ширина захвата почвообрабатывающего орудия является одним из основных параметров, используемых при разработке орудия для щелевания стерневых фонов. Ширина захвата орудия должна обеспечивать эффективную загрузку двигателя трактора и максимальную производительность агрегата в рамках агротехнически допустимой скорости движения.

При работе двигателя не вся номинальная эффективная мощность тратится на преодоление тягового сопротивления и привод рабочих органов, часть ее расходуется на привод вспомогательных механизмов и систем трактора N_всп. Часть мощности тратится на преодоление переменного (стохастического) характера движения N_с. В реальных условиях эксплуатации агрегата происходит снижение эффективной мощности из-за того, что моменты сил сопротивления агрегата, приведенные к коленчатому валу двигателя, всегда имеют переменный характер по частоте и амплитуде. Для преодоления кратковременных сопротивлений во время работы МТА (резкое увеличение тягового сопротивления, трогание с места в рабочем положении орудия) рекомендуется при комплектации МТА часть мощности двигателя резервировать N_р. Перечисленные затраты мощности двигателя называются внутренними потерями мощности. Величина этих потерь может составлять 10-20% от эффективной номинальной мощности.

Тогда фактическая эффективная мощность определяется по выражению [1]:

, (1)

где: N_e^н – эффективная номинальная мощность двигателя, кВт;

ξ_Nе – коэффициент, показывающий какая часть номинальной мощности может быть направлена на передвижение агрегата, тягу и привод рабочих органов.

В расчетах (для трактора Case 535) принимаем значение N_e^н двигателя –399 кВт. Коэффициент ξ_Nе определяется по выражению:

, (2)

где: N_всп – мощность двигателя, расходуемая на привод вспомогательных механизмов (компрессор, генератор, гидронасос), кВт;

N_с – мощность двигателя расходуемая на неустановившийся, стохастический режим работы, кВт;

N_р – резервируемая мощность двигателя расходуемая для преодоления кратковременных сопротивлений, кВт.

На основе имеющихся экспериментальных и нормативных данных определяется максимальная крюковая мощность трактора по выражению [2]:

, (3)

где: N_e^ф – эффективная фактическая мощность двигателя, кВт;

η_м – механический КПД трансмиссии энергосредства;

δ – буксование движителя трактора, для колесных тракторов, %;

f – коэффициент сопротивления качению движителей трактора;

μ – коэффициент сцепления движителей трактора с почвой;

λ – доля эксплуатационного веса трактора приходящаяся на движители;

i – уклон поля, %.

В расчетах принимались следующие значения: N_e^ф – 359 кВт; η_м – 0,92; δ – 16 %; f – 0,1; μ – 0,8; λ – 1,0; i – 3 %.

Максимально возможный тяговый КПД трактора, работающего в конкретных почвенных условиях, достигается при максимальной скорости движения и определяется по выражению [1, 2]:

, (4)

где: – максимальный тяговый КПД.

Критерием эффективности использования машинотракторного агрегата принят тяговый КПД, который определяется по выражению [51]:

, (5)

где: – тяговый КПД;

N_кр – крюковая (или тяговая) мощность, кВт.

Крюковая мощность определяется по выражению [2]:

, (6)

где: R – тяговое сопротивление, кН;

V – скорость движения агрегата, м/с.

Расчеты, проведенные по выражениям 3 и 4, показывают, что максимальная крюковая мощность двигателя трактора Case 535 составляет 239 кВт, а максимальный тяговый КПД трактора Case 535 – 0,66.

Экспериментальные исследования по уточнению рациональной ширины захвата прицепного щелевателя для осенней обработки стерневых фонов к тракторам тягового класса 8 и скорости движения агрегата проводились в КХ «Жанахай», Костанайской области в период с 3 по 30 сентября 2016 года, на поле после укоса зерновых (овес, ячмень, пшеница). В период выполнения работ на глубине обработки 0-30 см, средние показатели составляли: твердость почвы 2,9 МПа, влажность – 27,1 %, объемный вес – 1,37 г/см³ [3].

Исследования по определению тягового сопротивления технологической секции проводились в соответствии с требованиями нормативной документации [4]. Полученные материалы исследований обрабатывались методом математической статистики с использованием компьютерной программы Excel [5].

Экспериментально получены данные по тяговому сопротивлению одной технологической секции в зависимости от скорости движения (скоростные параметры представлены в таблице). Технологическая секция состоит из последовательно установленных дискового ножа, щелереза и прикатывающего катка. Тяговое сопротивление макетного образца орудия для щелевания стерневых фонов с шириной захвата 8,8; 8,0 и 7,2 м определялось произведением количества секций на тяговое сопротивление одной секции. По выражениям 5 и 6 проведены расчеты и получены значения тяговой мощности и тягового КПД на исследуемых скоростях движения. Результаты исследований представлены в таблице. На основании полученных данных построены зависимости влияния скорости движения и ширины захвата орудия на тяговый КПД. Полученные зависимости представлены на рисунке.

Таблица – Показатели тягового сопротивления, тяговой мощности и тягового КПД в зависимости от скорости движения и ширины захвата орудия

Скорость движения, км/ч / м/с	Тягов. сопр секции, кН	Шир. захв. 8,8 м, (11 секций)		Тяговый КПД	Шир. захв. 8,0 м, (10 секций)		Тяговый КПД	Шир. захв. 7,2 м, (9 секций)		Тяговый КПД
		Ртяг, кН	Nтяг, кВт		Ртяг, кН	Nтяг, кВт		Ртяг, кН	Nтяг, кВт
6,8 / 1,9	6,7	73,7	140,0	0,39	67,0	127,3	0,35	60,3	114,6	0,32
7,5 / 2,1	7,2	79,2	166,3	0,46	72,0	151,2	0,42	64,8	136,1	0,38
8,6 / 2,4	7,6	83,6	200,6	0,56	76,0	182,4	0,5	68,4	164,2	0,46
9,2 / 2,6	8,1	89,1	231,7	0,64	81,0	210,6	0,58	72,9	189,5	0,53
10,3 / 2,9	8,4	92,4	267,9	-	84,0	243,6	-	75,6	219,2	0,61

Установлено, что для орудия с шириной захвата 8,8 м максимальное значение тягового КПД достигается при скорости движения 9,2 км/ч и составляет 0,64, дальнейшее увеличение скорости движения до 10,3 км/ч, при неизменной ширине захвата, приводит к увеличению крюковой мощности, значение которой превышает максимальную крюковую мощность трактора Case 535. Требуемую мощность на крюке для преодоления тягового сопротивления достичь невозможно, поэтому на этих скоростных режимах трактор не работает из-за перегрузки. Для орудия с шириной захвата 8,0 м максимальное значение тягового КПД (0,58) достигается при скорости движения 9,2 км/ч. Дальнейшее увеличение скорости движения приводило к перегрузке по мощности.

	Для орудия с шириной захвата 7,2 м максимальное значение тягового КПД достигается при скорости движения 10,3 км/ч и составляет 0,61. Таким образом, рациональная ширина захвата орудия должна составлять 8,8 м, а скорость движения агрегата 9,0 км/ч.

ширина захвата: 1 –8,8 м; 2 – 8,0 м; 3 – 7,2 м

4 – максимальный тяговый КПД трактора Case 535

Рисунок – Влияния скорости движения и ширины

захвата прицепного щелевателя для осенней обработки стерневых фонов к тракторам тягового

класса 8 на тяговый КПД

Литература

1 Плаксин А.М. Энергетика мобильных агрегатов в растениеводстве /А.М. Плаксин //Учебное пособие. Челябинск: ЧГАУ –2005. – 204 с.

2 Карабаницкий А.П. Комплектование энергосберегающих машинотракторных агрегатов / А.П. Карабаницкий, М.И.Чеботарев // Учебное пособие. Краснодар: КубГАУ, 2012. – 97 с.

3 ГОСТ 20915-2011. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний – Введ. 2013-01-01. – М.: ФГУП Стандартинформ, 2013. – 28 с.

4 ГОСТ Р 52777 – 2007. Техника сельскохозяйственная. Методы энергетической оценки – Введ. 2007-11-13. – М.: ФГУП Стандартинформ, 2007. – 7с.

5 Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта. / Б.А. Доспехов // – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.