Задача 16 Определить общие тяговые сопротивления Raм всего агрегата и Rм прицепной его части (в расчете на одну машину). Определить мощность NM, требуемую для работы сельскохозяйственной машины, удельные энергозатраты Ем в расчете на единицу обработанной площади и номинальную мощность двигателя трактора в расчете на одну машину NHM. Обосновать практические рекомендации по энергосбережению и экономии топлива. Определить основные вероятностные числовые характеристики тягового сопротивления сельскохозяйственной машины. Таблица 16.1. Исходные данные для расчёта Силы сопротивления сельскохозяйственной машины в общем случае связаны с тяговым сопротивлением и моментом сил сопротивления на валу отбора мощности (ВОМ). Тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины в обобщенном виде характеризуется рациональной формулой В. П. Горячкина, полученной им применительно к плугам:
Слагаемые в формуле (16.1) характеризуют соответственно сопротивление перемещению плуга в открытой борозде и сопротивления, связанные с деформированием почвы и с сообщением частицам почвы кинетической энергии. Разделив обе части равенства (16.1) на ширину захвата
Входящие в равенства (16.1) и (16.2) слагаемые являются общими практически для всех сельскохозяйственных машин, в связи с чем можно наметить общие направления энерго- и ресурсосбережения. К таким перспективным направлениям относятся: создание облегченных конструкций машин из более качественных материалов; обоснование оптимальных геометрических форм рабочих органов машин с минимальным расходом энергии на обработку технологических материалов при высоком качестве работы; оптимальная настройка рабочих органов и всей машины на требуемый режим работы; хорошая подготовка полей, включая выравнивание поверхности, удаление камней и пожнивных остатков; обработка почвы в состоянии физической спелости при влажности 18...20 %; высокий уровень технического и технологического обслуживания машин; создание комфортных условий для работы механизаторов на машинах и агрегатах. Из указанного множества направлений ресурсосбережения в пределах данного задания рассматриваются методы количественной оценки тягового сопротивления сельскохозяйственных машин и соответствующих энергозатрат для последующего составления ресурсосберегающих агрегатов. Несмотря на универсальный характер формул (16.1) и (16.2), их практическое применение затруднено из-за сложности получения достаточно надежных значений
Из формулы (16.2) видно, что влияние скорости па тяговое сопротивление машины выражается параболической зависимостью, показанной на рисунке 16.1. Рабочие скорости современных сельскохозяйственных машин в большинстве случаев выбирают в диапазоне от v0 = 1,4 м/с (5 км/ч) до v = 3,33 м/с (12 км/ч), в пределах которого зависимость
Расчеты по формуле (16.6) следует проводить для наиболее тяжелого случая — работы на подъеме. При работе на спуске перед
Обычно глубину вспашки принимают одинаковой: ам=0,22, но можно выбрать ее и с учетом местных условий.
Для одномашинных агрегатов в формуле (16.9) следует принять Для тягово-приводных машин с приводом рабочих органов через ВОМ (посадка и уборка картофеля, уборка силосных культур) вместо
Мощность на валу двигателя, требуемую для работы сельскохозяйственной машины в составе агрегате, находим с учетом формул (16.8), (16.13) в виде суммы:
Почвенный фон стерня соответствует вспашке, лущению стерни и уборочным работам, а остальным видам работ соответствует поле, подготовленное под посев. Удельные энергозатраты в расчете на единицу обработанной площади, кДж/м2 следует рассчитать по формуле:
На основании изложенного следует обосновать практические рекомендации по энергосбережению и экономии топлива при работе сельскохозяйственных машин. Возможны также расчеты исследовательского характера с учетом влияния основных факторов, входящих в равенство (16.16). Например, можно выявить влияние скорости движения и глубины вспашки на энергозатраты. Известно, что прирост скорости на 1 м/с может вызвать увеличение тягового сопротивления почвообрабатывающих машин на 11...25 %, а при работе с затупленными лемехами тяговое сопротивление плуга возрастает на 20...30 %. Следует отметить необходимость учета вероятностного характера изменения сил сопротивления, действующих на сельскохозяйственные машины и агрегаты в целом (см. задание 2). Чем больше степень неравномерности сил сопротивления, тем с меньшей эффективностью используется мощность двигателя для полезной работы, поскольку значительная ее часть расходуется на преодоление временных перегрузок. В связи с этим для более эффективного использования мощности двигателя и уменьшения удельных энергозатрат необходимо знать не только усредненные значения сил сопротивления, рассмотренные ранее, но также и их вероятностные характеристики. Неравномерность сил сопротивления, действующих на сельскохозяйственные машины, обусловлена изменчивостью внешних факторов, включая физические и гранулометрические свойства почвы, или иных обрабатываемых технологических материалов, неровности рельефа и др. Методику определения основных вероятностных числовых характеристик рассмотрим на примере определения тягового сопротивления отдельной сельскохозяйственной машины RM, характер изменения которого приближенно изображен на рисунке 16.2. Многочисленными экспериментальными исследованиями установлено, что плотность распределения
Расчеты по формулам (16.19)...(16.22) можно проводить при наличии результатов полевых опытов, включая осциллограммы (см. рис. 16.2). При отсутствии опытных данных можно воспользоваться излагаемым ниже упрощенным методом. При этом в качестве математического ожидания Таблица 16.3. Значения коэффициента вариации тягового сопротивления
Далее для оценки возможной перегрузки двигателя можно определить наибольшее значение тягового сопротивления:
При выполнении задания на базе ЭВМ можно получить многовариантные решения для всего диапазона изменения действующих факторов. |
, получим удельное тяговое сопротивление с учетом влияния скорости
, примерно одинаковое для всех однотипных плугов:
, и для машин различных типов. Исходя из этого тяговое сопротивление рабочих машин при практических расчетах определяют с учетом имеющихся справочных данных по упрощенной формуле:
с достаточной для практических расчетов точностью может быть заменена отрезком прямой CD. При этом удельное тяговое сопротивление машины в функции скорости имеет вид:
, ставят знак «—». На основании выражений (16.3)...(16.6) получим обобщенную формулу для определения тягового сопротивления сельскохозяйственных машин без привода рабочих органов через ВОМ:
=0. На основании формул (16.8) и (16.9) получим общее тяговое сопротивление агрегата в расчете на одну машину без привода рабочих органов через ВОМ.
следует рассчитать условное тяговое сопротивление:
, как показано на рисунке 16.2, с достаточной точностью подчиняется нормальному закону:
следует принимать значение тягового сопротивления, рассчитанное по формуле (16.7). Затем для заданной операции выбрать коэффициент вариации тягового сопротивления 
(табл. 16.3).
