РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ
ПОДРІБНЮВАЛЬНО-ОРНОГО МТА
2.1. Обґрунтування ширини захвату та швидкості руху комбінованого подрібнювально-орного агрегату
Оскільки подрібнювач рослинних решток використовується разом з плугом, то для забезпечення необхідної якості виконання технологічного процесу ширина захвату обох цих знарядь повинна бути взаємно обумовлена.
Ширина захвату плуга (В) разом зі швидкістю робочого руху МТА (V) однозначно визначають його продуктивність праці (W), яка завжди повинна мати тенденцію до збільшення:
W = 0,1?B?V ? max
Максимальну продуктивність праці можна отримати при оптимальних значинах параметрів В і V ?87, 88?:
, (2.1)
де Neн - номінальна потужність двигуна трактора.
Для визначення останньої пропонується залежність виду ?89?:
, (2.2)
де Км - питомий тяговий опір знаряддя;
Н - глибина обробітку ґрунту (в даному випадку - оранки);
f - коефіцієнт опору коченню;
G - вага трактора;
?мт - механічний коефіцієнт корисної дії трансмісії трактора;
? - коефіцієнт буксування рушіїв трактора.
З урахуванням коефіцієнта кінематичної невідповідності (Кн) в приводі мостів трактора ХТЗ-120, формулу (2.2) можна представити наступним чином ?90?:
, (2.3)
де а, b- коефіцієнти апроксимації кривої буксування трактора ХТЗ-120;
? - коефіцієнт зчеплення рушіїв енергетичного засобу з ґрунтом.
З урахуванням (2.3) залежність (2.2) в розгорнутому вигляді буде такою:
(2.4)
Частинні похідні, які входять до виразу (2.1), мають наступний вид:
; ;
Підставивши в залежність (2.1) вирази для визначення відповідних частинних похідних, після перетворювань одержимо формулу для розрахунку оптимальної ширини захвату МТА (Вопт):
(2.5)
Розв'язок рівняння (2.5) проводили з допомогою програмного середовища EUREKA (Borland,США) при наступних значинах параметрів: b = 0,6472; KM = 66 кН/м2; H = 0,25 м; G = 79,5 кН; m = 0,7; а = 0,012; f = 0.08.
В результаті обчислень встановлено, що Вопт = 1,23 м.
Знаючи оптимальну ширину захвату знаряддя, із формули (2.4) можна розрахувати оптимальну значину робочої швидкості агрегату:
(2.6)
При Nен = 110 кВт; ?мт = 0,95 і Кн =1,03 значина цього параметру дорівнює 3,1 м/с або 11,1 км/год.
В першому розділі вже підкреслювалось, що згідно своїх тягово - енергетичних можливостей колісний трактор ХТЗ-120 може агрегатуватися з плугами, призначеними для енергетичних засобів тягового класу 3. В першу чергу сюди відносяться знаряддя типу ПЛН, у яких конструктивна ширина захвату одного корпусу становить 0,35 м.
Трактор ХТЗ-120 може агрегатуватися з чотирьох- або п'ятикорпусними знаряддями такого типу. Для цього на практиці відповідно використовують або навісний (ПЛН-5-35), або напівнавісний (ПЛП-6-35) плуги, у яких знімають перший корпус. В результаті конструктивна ширина захвату даних знарядь (Вк) становить 1,40 або 1,75 м.
Останнім часом Харківський тракторний завод рекомендує використовувати ХТЗ-120 з плугами типу ПНУ-4-40 або ПНУ-5-40, у яких конструктивна ширина захвату дорівнює відповідно 1,6 і 2,0 м. Також можна використовувати плуг ПНЯ-4-40 з шириною захвату 1,6 м.
Дійсна ширина захвату плуга (Вр) як правило більша за конструктивну і вона становить:
Вр = k?Вк,
де k - коефіцієнт використання конструктивної ширини захвату плуга.
На практиці середня значина величини k дорівнює 1,06 ?91?. З урахуванням цього дійсна (робоча) ширина захвату агрегатуємих з трактором ХТЗ-120 плугів типу ПЛН знаходитиметься в межах 1,06?(1,4...1,75) = 1,48...1,86 м. Для плугів типу ПНУ цей параметр коливатиметься в межах 1,06?(1,6...2,0) = 1,69...2,12 м, для плугів типу ПНЯ - 1,69 м.
Якщо трактор ХТЗ-120 буде агрегатуватися з даними знаряддями, то мінімальна робоча ширина його захвату повинна становити не 1,23 м, як це випливає із розрахунків, а 1,48 м. На практиці це призведе до відповідного зниження робочої швидкості агрегату. Так, наприклад, при Вопт = 1,75м значина Vопт, як показують розрахунки по формулі (2.6), становитиме 2,2 м/с (7,92 км/год.). Це не тільки цілком припустимо, а й навіть бажано, оскільки реалізація на практиці робочої швидкості руху орних МТА більшої за 10 км/год. є технічно і технологічно складною, а економічно - невигідною ?92?.
Враховуючи вище викладене, можна стверджувати, що при роботі з плугами типу ПЛН конструктивна ширина захвату подрібнювача рослинних решток має бути не меншою 1,5 м, а при роботі зі знаряддями типу ПНУ - не меншою 1,7 м.
2.2. Математична модель вертикальних коливань трактора у складі
подрібнювально-орного МТА
2.2.1. Основні припущення, прийняті при складанні диференційних рівнянь
руху подрібнювально-орного агрегату у поздовжньо-вертикальній площині
Під час робочого руху подрібнювально-орного МТА на трактор, подрібнювач рослинних решток і плуг передаються поштовхи та удари, викликані нерівностями профілю поля, нерівномірністю опору ґрунту тощо. В загальному випадку всі три ланки агрегату здійснюють при цьому поступальні вертикальні та кутові поздовжні переміщення.
Зв'язок між останніми відбувається через нижні та центральні тяги заднього і переднього навісних механізмів трактора. Та оскільки основне положення цих механізмів є плаваючим, то під час руху МТА по робочому агрофону кутовими коливаннями фронтального подрібнювача рослинних решток та задньонавісного плуга можна зневажити. Більш-менш відчутний поворот їх у поздовжньо - вертикальній площині матиме місце лише при подоланні агрегатом значних нерівностей шляху по висоті. Але ймовірність цього незначна, оскільки макрорельєф полів на більшій частині території півдня України є вирівняним.
Із-за малих кутових коливань технологічних ланок подрібнювально-орного МТА приймаємо, що sin і tg малого аргументу приблизно дорівнюють самому аргументові, а cos - приблизно одиниці.