Укажите условия формирования и соотношения показателей эффективности технологий почвообработки.

Повышение эффективности использования почвообрабатывающих агрегатов на базе энергонасыщенных тракторов колесной формулы 4К4б может быть достигнуто за счет их рационального балластирования для адаптации тягово-скоростных режимов работы и эксплуатационных параметров к зональным технологиям основной обработки почвы.

 

4. Покажите влияние эксплуатационных параметров колесного трактора на показатели эффективности технологий почвообработки.

 

Основной классификационный параметр тракторов – номинальное тяговое усилие.

Основным показателем эффективности использования трактора на операциях почвообработки являются удельная производительность и удельные энергозатраты

 

5. Дайте рекомендации по адаптации колесных 4к4б тракторов к технологиям почвообработки.

В основу адаптации тракторов и комплектования агрегатов положено обеспечение чистой производительности при минимальных приведенных затратах для каждой группы технологических операций и установленного класса длины гона. Доказано теоретически, что адаптация трактора к природно-производственным условиям достигается при оптимальных значениях его удельной материалоемкости, которым соответствуют рациональные интервалы изменения массоэнергетических параметров для разных групп родственных операций основной обработки почвы и превалирующих классов длины гона.

 

Практическое задание №2

 

Обоснование энергетического потенциала трактора

 

Цель работы: определить потребный энергетический потенциал колесного 4к4б трактора для характерных природно-производственных условий эксплуатации.

Исходные данные:

1) характерный (основной) класс длины гона  ;

2) соотношение объемов работ (площадей) разных групп основной обработки почвы (  );

3)характеристики удельного сопротивления рабочих машин (  ,  ,
) для операционных технологий почвообработки разных групп;

4) номинальные значения рабочей скорости агрегатов разного технологического назначения (  ,  ,  );

5) оптимальные значения чистой производительности агрегатов на операциях разных групп (  ,  ,  ).

 

Таблица 2.1 – Исходные данные для определения энергетического потенциала трактора

Группа операций	, м	, %	, кН/м	, с^2/ м^2		, м/с	, м^2/с
1	400-600	18	14,3	0,13	0,10	2,20	6,18
2	400-600	30	9,1	0,09	0,11	2,80	15,7
3	400-600	52	5,2	0,06	0,07	3,80	22,4

 

Содержание и последовательность выполнения работы

1. Определить оптимальный энергетический потенциал трактора  для операций почвообработки разных групп

                                

где  ;  .

2. Определить соотношение оптимальных значений энергетического потенциала трактора  для операций почвообработки разных групп

                                

3. Установить соотношения продолжительность использования трактора на операциях почвообработки разных групп

                                            

4. Определить среднее значение энергетического потенциала трактора для заданного класса длины гона с учетом занятости на операциях почвообработки разных групп

                                            

5. Установить оптимальные значения коэффициента использования мощности тракторного дизеля  для разных групп операций почвообработки при заданных  и коэффициенте приспособляемости по моменту  .

Величину коэффициента приспособляемости выбирают с учетом характеристики двигателя трактора-прототипа:

· дизель с наддувом мощностью до 100 кВт -   ;

· дизель с наддувом и ОНВ мощностью до 150 кВт -  ;

· дизель с регулируемым наддувом и ОНВ мощностью свыше 150 кВт (ДПМ) -  .

                         

6. Определить оптимальные и рациональные (установленные) значения мощности тракторного дизеля

                                            

Результаты расчетов сводят в таблицу 2.2

Таблица 2.2 – Энергетический потенциал трактора

Группа операций	, м/с				,кВт
1	1	2,75	1,4	0,77	203	285
2	1,55	1,41	1,4	0,77	387
3	2,49	1,89	1,4	0,77	336,9

 

По результатам выполненных расчетов и анализа параметров выбранного трактора-прототипа представляют компоновочную схему (рис. 2.3) и техническую характеристику (табл. 2.3) предлагаемого трактора.

 

Рисунок 2.3 – Компоновочная схема трактора

 

Таблица 2.3 – Техническая характеристика (основные показатели качества) трактора

Параметры	Значения параметров
Колесная формула	4к4б
Прототип	К744Р3/Р3М
Эксплуатационная мощность	285
Тип двигателя	8V,6РТО
Коэффициент приспособляемости	1,29
Номинальная частота вращения коленвала,	1800
Удельный расход топлива,	210
Тип трансмиссии	МТ ПНХ
Число передач в основном диапазоне	4
Размеры трактора: база L, мм колея B, мм	3750 2100
Размеры шин: передних колес и задних колес	30,5 R32

 

Анализ результатов

1. Дайте анализ влияния длины гона, характеристики сопротивления рабочей машины и тягового КПД на энергетический потенциал трактора.

Длины гона определяют по специально разработанной таблице. Она составлена с учётом влияния этого показателя на производительность механизированных работ и с учётом количества обработок вдоль и поперёк поля. Когда длина и ширина поля примерно одинаковы и находятся в границах одного класса полей, класс длины гона устанавливают непосредственно.

В процессе эксплуатации машины тяговое сопротивление изменяется в зависимости от ряда факторов: природно-климатические, конструктивные и эксплуатационные.

 

2. Объясните характер и причины изменения эксплуатационной мощности  и коэффициента ее использования  при выполнении операций почвообработки разных групп.

Коэффициент использования мощности зависит от коэффициентов приспособляемости  двигателя и вариации момента сопротивления на коленчатом валу , а так же от типа трансмиссии.

Взаимосвязь между эксплуатационной массой и мощностью помогает определить оптимальные значения удельной массы трактора для каждой группы операций почвооброботки.

 

3. Обоснуйте причины выбора компоновочной схемы и параметров технической характеристики трактора.

К744 Р3 – это мощный колесный трактор общего назначения 8 тягового класса, который предназначен для выполнения сельскохозяйственных работ: пахоты, культивации, боронования, посева, транспортных работ.

Кировец К-744 Р3 может работать в большинстве районов нашей страны и за рубежом, где разный климат и почва. Благодаря широким колесам большого диаметра, отличается высокой проходимостью и может перемещаться по асфальтовому и грунтовому покрытию без труда.

 

Практическое задание №3

 

Расчет параметров скоростной характеристики
тракторного дизеля

 

Цель работы: определение параметров, построение и анализ внешней скоростной характеристики с регуляторной ветвью дизельного двигателя трактора.

Исходные данные:

1) эксплуатационная мощность ;

2) коэффициент приспособляемости по моменту  и удельный расход топлива , устанавливают число  , размерность  и расположение (рядное, V-образное) цилиндров устанавливаются по прототипу;

3) номинальная частота вращения коленчатого вала  ;

4) значения коэффициентов вариации момента сопротивления на коленчатом валу  для операций почвообработки разных групп
(табл. 2.1).

 

Содержание и последовательность выполнения работы

1. Определить номинальные значения крутящего момента  и расхода топлива двигателя

                                              

2. Рассчитать параметры и построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.

При максимальной частоте вращения холостого хода  . Изменение указанных параметров в диапазоне  имеет линейный характер. Удельный расход топлива изменяется от  при  до  при  .

Крутящий момент и другие параметры двигателя (,  ,  ) на корректорной ветви в диапазоне при  и  рассчитывают для 4-5 промежуточных значений частоты вращения коленчатого вала

                                                           

Результаты расчетов параметров характеристики двигателя сводят в таблицу 3.1

 

Таблица 3.1 – Параметры расчетной внешней скоростной характеристики
дизеля трактора

=1980	0	0	5,4	∞
=1800	1512	131	5,4	149,7
1700	1537	272	12,3	163,8
1600	1561	260	14,4	199,5
1500	1590	249	13,8	199,5
1400	1617	236	14,3	218,4
nM =1512	853	131	7,64	210

 

3. Установить оптимальные значения коэффициентов эксплуатационной загрузки  , использования мощности  и номинального скоростного режима двигателя  в условиях вероятностного характера нагрузки для каждой группы операций почвообработки:

        при  .

                                                        при  .

Значения коэффициентов  ,  ,  выбирают из таблицы 3.2.

 

Таблица 3.2 - Зависимости коэффициентов аппроксимации и параметров
корректорного участка скоростной характеристики дизеля от коэффициента приспособляемости по крутящему моменту

1,1	-11,0	24,0	12,0	0,73	0,84	1,0	1,0
1,20	-5,75	13,5	6,75	0,73	0,88	1,0	1,0
1,30	-2,0	6,0	3,0	0,73	0,95	1,067	0,97
1,40	-0,81	3,62	1,81	0,71	0,994	1,11	0,925
1,50	-0,32	2,64	1,32	0,67	1,005	1,15	0,836

 

Результаты моделирования сведены в таблице 3.3

 

Таблица 3.3 – Параметры скоростной характеристики тракторного дизеля в условиях вероятностной нагрузки

Группа операций			, мин^-1	, кВт
1 2 3	0,01 0,01 0,01	1,29	1800	272	0,96	1	0,751

 

Анализ результатов

1. В диапазоне частоты вращения коленчатого вала от =1800 до
= 1980 мин^-1 двигатель работает на регуляторной ветви. На номинальном режиме =1512 Нм,  =16,6 г/с при  =185 Вт и  =210 г/(кВт ۰ ч). На корректорной ветви характеристики от  до  крутящий момент увеличивается до =1950 Нм. Коэффициент приспособляемости
 =1,29 характеризует динамические качества и приспособляемость дизеля к перегрузке. Минимальное значение удельного расхода топлива
= 163,8 г/(кВт ۰ ч) достигается при   = 1700 мин^-1.

2. Дайте оценку влияния колебаний нагрузки на параметры тракторного дизеля в условиях вероятностной нагрузки при номинальный скоростной режим снижается до 1950 , максимальное значение реализуемой мощности двигателя уменьшается до за счет коэффициента на операциях почвообработки первой группы.

Контрольные вопросы и задания

1. Из каких ветвей состоит внешняя скоростная характеристика дизеля?

Крутящий момент ,Удельный расход топлива ,Эксплуатационная мощность  ,расхода топлива двигателя .

2. Какие устройства регулируют подачу топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы?

Аккумуляторная топливная система, с системой электронного управления и контроля подачи топлива и электрогидравлическими насос-форсунками

3. Какой показатель характеризует динамические свойства тракторного дизеля?

Тягово-динамические свойства

- максимальная тяговая мощность на различных передачах;

- скорость поступательного движения при максимальной мощности;

- тяговое усилие при максимальной тяговой мощности на различных передачах;

- максимальное тяговое усилие на низшей передаче;

- буксование;

- способность трактора преодолевать кратковременные перегрузки без перехода на низшую передачу.

4. В чем особенности скоростной характеристики дизеля постоянной мощности (ДПМ)?

В двигателях постоянной мощности (ДПМ). Применение ДПМ в составе машинно-тракторных агрегатов (МТА), работающих в условиях переменной нагрузки, позволяет понизить расход топлива, увеличить эксплуатационную мощность, улучшить тягово-динамические качества и производительность МТА, уменьшить число передач в трансмиссии.

Двигатель внутреннего сгорания может развивать одинаковое постоянное значение мощности при различном соотношении параметров ее определяющих.

5. Как можно получить характеристику постоянной мощности дизеля?

Двигатель внутреннего сгорания может развивать одинаковое постоянное значение мощности при различном соотношении параметров ее определяющих. Последние вытекают из общего выражения для мощности , где Gm – часовой расход топлива, ηе – эффективный КПД, a – постоянный коэффициент. Для чего после формального его преобразования и допущения постоянства мощности, выразив расход топлива через частоту вращения коленчатого вала, цикловую подачу топлива qт, число работающих цилиндров (или двигателей в энергетическом блоке) i, получим  где b и τ – постоянный коэффициент и тактность двигателя. Как видим из выражения (1) одинаковые (равные) значения мощности можно получить при различном сочетании значений цикловой подачи, частоты вращения, числа цилиндров (или двигателей) и эффективного КПД. Естественно, что предпочтительнее вариант сочетаний частоты n, подачи qт и числа цилиндров i, при котором эффективный ηе принимает большее значение, что позволит получить заданную мощность при меньшем расходе топлива

6. Почему наивысшая экономичность дизеля () достигается при  ?

При увеличении частоты вращения от минимальной до n_н вследствие уменьшения относительной теплоотдачи в стенки цилиндра, повышения скорости сгорания и увеличения наполнения цилиндра свежим зарядом крутящий момент возрастает.

7. В чем причина увеличения удельного расхода топлива на регуляторной ветви характеристики при снижении нагрузки.

1. При низкой частоте вращения коленчатого вала дизеля вследствие недостаточно качественного процесса смесеобразования (малые скорости воздуха, входящего в цилиндры, небольшая интенсивность вихрей в потоке, несоответствие скоростного режима установленным фазам распределения и угла опережения впрыска) и значительной продолжительности соприкосновения горячих газов с более холодными стенкам камеры сгорания крутящий момент и среднее эффективное давление понижены, удельный эффективный расход топлива g_e сравнительно велик. С уменьшением мощности уменьшается весовое наполнение двигателя, так как дроссельная заслонка прикрывается. При этом увеличивается количество остаточных газов, что ведет к ухудшению протекания процесса сгорания.

2. Поскольку абсолютная величина механических потерь определяется в основном скоростным режимом двигателя, то на всем диапазоне снятия нагрузочной характеристики она остается практически постоянной. Однако с уменьшением индикаторной мощности, развиваемой двигателем, относительная величина механических потерь растет.

3. По мере прикрытия дроссельной заслонки растут насосные потери.

4. Увеличиваются относительные тепловые потери в охлаждающую среду. По абсолютной величине тепловые потери остаются практически постоянными, так как при постоянном числе оборотов время соприкосно­вения горячих газов со стенками цилиндров и головкой остается постоянным. Однако общее количество тепла, выделяемого при сгорании топлива, по мере прикрытия дроссельной заслонки уменьшается. Изменение характера протекания кривых часового и удельного расходов топлива при дроссельной заслонке, открытой свыше 75-80%, объясняется включением экономайзера

На режиме холостого хода g_e стремится к бесконечности.

 

 

Практическое задание №4

 

Обоснование рационального диапазона использования трактора
по тягово-сцепным свойствам

 

Цель работы: определить рациональный диапазон использования трактора по тяговому КПД.

Исходные данные:

1) кинематическая схема трансмиссии трактора-прототипа с определением количества цилиндрических  и конических  пар шестерен, а также карданных шарниров  , находящихся одновременно в зацеплении при передаче нагрузки;

2) коэффициенты передачи мощности двигателя  на передний и задний ведущие мосты трактора;

3) допустимое буксование и коэффициенты управления буксования движителей трактора;

4) среднее значение коэффициента сопротивления качению трактора  .

 

Таблица 4.1 – Исходные данные для расчета составляющих тягового КПД трактора

Тип трактора
4к4б	0,50-0,60	0,40-0,50	4	1	2	0,110-0,115	0,770-0,780	0,08-0,10	0,15

 

Содержание и последовательность выполнения работы

1. Определить КПД трансмиссии трактора

                                

где  ;  ;  - КПД соответственно цилиндрических, конических зацеплений и карданных шарниров;  - КПД холостого хода.

2. Определить зависимость КПД сопротивления перекатыванию

                                                   

3. Установить зависимость буксования движителей  от коэффициента использования веса трактора

                                      

4. Рассчитать потенциальную характеристику тягового КПД трактора

                    

5. Определить зависимость удельного тягового расхода топлива

                                                          

*При оснащении трактора сдвоенными задними и передними колесами методика расчета зависимости остается неизменной при  .

Результаты расчетов тягового КПД и его составляющих сводят в
таблицу 4.2. Зависимости указанных параметров  ,  ,  , отражают графически (рис. 4.1) при изменении от 0,25 до 0,50.

 

Таблица 4.2 - Расчет составляющих тягового КПД и его трактора

						, кг/(кВт ۰ ч)
	0,054	0,87	0,75	0,946	0,613	338,7
0,30	0,071		0,79	0,929	0,632	349,8
0,35	0,093		0,81	0,907	0,634	324,4
	0,115		0,83	0,885	0,635	327,3
	0,127		0,84	0,873	0,635	327,7
0,43	0,14		0,843	0,86	0,630	330,5
	0,156		0,85	0,844	0,621	386,6
	0,20		0,86	0,80	0,598	401,3

 

 

Рисунок 4.1 – Зависимости буксования и составляющих тягового КПД трактора от коэффициента использования веса

 

В таблице 4.2 и на рисунке 4.1 выделить значения  ,  ,  и соответствующие им значения тягового КПД.

6. Обосновать рациональный тяговый диапазон использования трактора, ограниченный  при  и при

                                    

 

7. Установить и свести в таблицу 4.3 и обозначить на рисунке 4.1 номинальные тяговые режимы использования трактора на операциях почвообработки разных групп

                                      

 

Таблицы 4.3 – Рациональные тяговые режимы использования трактора