РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ
комбінованого агрегату для основного
обробітку грунту
2.1. Обґрунтування ширини захвату та швидкості руху агрегату для основного
обробітку грунту
Продуктивність комбінованого агрегату для основного обробітку грунту, як і
інших МТА, залежить, в основному, від швидкості руху трактора V та ширини
захвату В сільськогосподарських машин, які агрегатуються з ним. Однак, між цими
двома параметрами існує протилежна залежність: при однаковому завантаженні
двигуна трактора з підвищенням швидкості доводиться зменшувати захват агрегату
і, навпаки, зі зменшенням швидкості з`являється можливість збільшення захвату.
У зв’язку з цим важливо визначити оптимальні значення швидкості руху та ширини
захвату комбінованого агрегату, які б визначали його максимальну продуктивність
W.
Задача по оптимізації параметрів МТА при заданій потужності енергетичного
засобу вже розглядалась [87, 88, 89]. Однак, буксування рушія трактора
приймалось при цьому або постійним [88], або пропорційним ширині захвату [89].
У якості енергетичного засобу нами використовується трактор марки ХТЗ?120, з
колісною формулою 4К4. Для визначення буксування даного трактора у складі
комбінованого агрегату слід враховувати коефіцієнт невідповідності в приводі
його передніх і задніх коліс [90].
Залежність між буксуванням передніх і задніх коліс визначається по формулі:
, (2.1)
де d` – буксування відстающих (задніх) коліс;
d – буксування забігаючих (передніх) коліс;
Кн – коефіцієнт кінематичної невідповідності в приводі передніх і задніх
ведучих коліс.
Для розрахунків приймаємо Кн = 1,03.
Водночас, буксування рушія можна визначити з наступної емпіричної залежністю
[91]:
, (2.2)
де Км – питомий опір машини-знаряддя, кН/м2;
Н – глибина оранки ґрунту, м;
m – коефіцієнт зчеплення рушіїв трактора з грунтом;
G – сила ваги трактора, кН;
а,в – числові коефіцієнти.
Продуктивність агрегату завжди повинна мати тенденцію до збільшення:
W = 0,1ЧBЧV ® max
Потужність двигуна, яка необхідна для роботи МТА (Nен), може бути визначена
згідно виразу [90]:
, (2.3)
де f – коефіцієнт опору кочення трактора;
hмт – механічний коефіцієнт корисної дії трансмісії.
З урахуванням виразу (2.3) в розгорнутому вигляді отримаємо:
. (2.4)
Продуктивність МТА при відповідному рівні Nен буде максимальною при оптимальних
значинах В і V:
Умовою оптимізації останніх є [87, 92]:
, (2.5)
де Neн - номінальна потужність двигуна трактора.
Частинні похідні від продуктивності та потужності параметрів у випадку, що
розглядається, можуть бути представлені наступними виразами:
;
;
;
Підставивши в умови оптимізації (2.5) значення отриманих частинних похідних,
після відповідних перетворювань одержимо рівняння для визначення оптимальної
ширини захвату МТА (Вопт):
.(2.6)
У зв’язку з тим, що вираз (2.6) у радикалах не можна розв`язати, то визначаємо
оптимальну ширину захвату (Вопт) на ПЕОМ за допомогою загальновідомої програми
EUREKA (Borland,США).
При розрахунках прийнято наступні значення величин: 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:
. (2.7)
З урахуванням того, що Nен для трактора ХТЗ – 120 дорівнює 110 кВт, з виразу
(2.8) знаходимо, що Vопт = 3,1 м/с = 11,1 км/год.
При значені t = 0,85 [93] оптимальне значення продуктивності комбінованого МТА
для основного обробітку ґрунту при цьому буде:
.
Wопт = 0,1·1,23·11,1·0,85=1,16 га/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, у яких конструктивна ширина захвату одного корпусу
становить 0,35 м.
Трактор ХТЗ-120 агрегатується 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.
При збільшеній ширині захвату (Вд = 1,75 м замість Вопт =1,23 м) дійсна
швидкість МТА Vд повинна бути меншою, але такою, щоб забезпечити досягнення
розрахункового значення Wопт, тобто 1,16 га/год.
Харківський тракторний завод також рекомендує використовувати трактори 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, та з плугом ПНЯ-4-40 у якого ширина захвату
дорівнює 1,6 м.
З урахуванням цього знаходимо, що дійсне значення швидкості руху комбінованого
МТА для основного обробітку ґрунту повинно становити:
Vд =1,16/(0,1·1,75·0,85)=7,8 км/год =2,2 м/с
Таким чином, оптимальними значеннями ширини захвату комбінованого МТА на базі
трактора ХТЗ – 120 є 1,75 м, а швидкість руху – 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 [94]. При значені коефіцієнта
використання часу зміни t = 0,85, це забезпечить йому продуктивність праці на
рівні 1,16 га/год.
Дійсна ширина захвату плуга (Вр) як правило більша за конструктивну і вона
становить:
Вр = kЧВк,
де k - коефіцієнт використання конструктивної ширини захвату плуга.
На практиці середня значина величини k дорівнює 1,06 [93]. З урахуванням цього
дійсна (робоча) ширина захвату агрегатуємих з трактором ХТЗ-120 плугів типу ПЛН
та ПЛП знаходитиметься в меж
- Київ+380960830922