Выбор, обоснование и расчет состава агрегата

К заданному трактору подобрать сельскохозяйственную машину согласно технологической операции (из технологической карты).

Необходимо выполнить аналитический расчет состава МТА и установит основной режим его работы.

Машино-тракторные агрегаты комплектуются с учетом следующих факторов:

- подбор машин в соответствии с требованиями агротехники;

- предотвращения возможных потерь при выполнении операции;

- наиболее полное использование мощности трактора;

- максимальная производительность агрегата при минимальном расходе топлива.

Аналитический расчет по комплектованию любых МТА состоит:

1. Установить тип операции (вспашка, боронование, посев и т.д. по заданию)

2. Выбираем состав агрегата.

3. Устанавливаем диапазон скоростей, рекомендуемых по требованиям агротехники для данной операции.

4. Для принятого диапазона скоростей выбираем рабочие передачи трактора, обеспечивающие данные скорости движения и соответствующие им номинальные значения тяговых усилий Р^н_кр, теоретические скорости движения V_т и силы тяжести трактора G_т. расчет обычно выполняется для двух-трех выбранных передач.

5. С учетом того, что участок как правило имеет уклон, часть мощности тратится на его преодоление то вносим поправки в значение Р^н_кр:

 

Р ^н_крi = Р^н_кр- G_т×I (3.1)

 

где i – уклон в сотых долях единицы

расчет выполняется по каждой из выбранных передач, так как крюковое усилие на каждой передаче различное.

Расчет различных агрегатов имеет свои особенности.

 

Расчет пахотных агрегатов

 

На вспашке используются прицепные агрегаты, полунавесные и навесные, а так же комбинированные.

3.2.1.1. Для простых прицепных и полунавесных пахотных агрегатов определяем тяговое сопротивление (кН) приходящееся на один плужный корпус:

 

R_кор=hb_корК_пл+gci (3.2)

 

где h- глубина вспашки, м;

b- ширина захвата плужного корпуса, м;

К_пл- удельное сопротивление почвы, кН/м²

g – сила тяжести, приходящаяся на один плужный корпус кН

g = G_пл/n_кор (3.3)

n_кор- число корпусов, данной марки плуга, принятого для агрегатирования;

с – поправочный коэффициент, учитывающий вес почвы на корпусах плуга (при h= 0,22—0,25 м он равен 1,2)

3.2.1.2. Число плужных корпусов, которые номинально загрузят трактор на выбранных передачах

 

n_кор= Р^н_крi×ε / R_кор (3.4)

 

где ε – коэффициент использования номинальной силы тяжести трактора [П,9]

 

Расчет выполнить для каждой передачи. Полученное по расчету количество корпусов округлить до целого числа в меньшую сторону с целью создания резервного запаса тягового усилия трактора.

3.2.1.3. Тяговое сопротивление плуга на принятых перtдачах:

 

R_пл =hb_кор n_корК_пл + G_пл ×с×i (3.5)

Расчет произвести для каждой передачи.

 

3.2.1.4. Коэффициент использования тягового усилия трактора на данных передачах:

 

ή= R_пл / Р^н_крi (3.6)

 

Расчет выполнить для каждой передачи. Значение коэффициента использования тягового усилия на вспашке 0,88—0,94.

Для простых навесных тяговых пахотных агрегатов методика расчета аналогична, только в формулу значение К_пл принимать = 0,8-0,85. К_пл для навесных агрегатов меньше на 15-20%, что необходимо учитывать.

3.2.1.5. Тяговое сопротивление приходящееся на один плужный корпус, с учетом дополнительных машин (борон)

R_уд= R_kop+(K ± g_м i)b_кор (3.7)

 

где К- удельное сопротивление машины идущей за плугом, кН/м;

g_м- сила тяжести машины, приходящаяся на 1 м ее конструктивной ширины

 

3.2.1.6. Число плужных корпусов в агрегате:

 

n_кор =Р_кр.н.i/ R_уд (3.8)

 

3.2.1.7. Число дополнительных (кроме плуга) машин в агрегате (с округлением до ближайшего большего целого числа):

 

n_м=n_кор b_кор / b_k (3.9)

 

3.2.1.8. Общее тяговое сопротивление комбинированного пахотного агрегата:

 

R_a= R_пл+n_м(Кb_k±G_м×i) (3.10)

где R_пл- тяговое сопротивление плуга (по передачам) по формуле 3.5.

 

3.2.1.9. Коэффициент использования тягового усилия трактора на данных передачах:

ή= R_a / P^н_крi (3.11)

Расчет выполнить по каждой передаче.

Для комбинированных пахотных агрегатов значение ή= 0,92-0,95.

 

Пример

 

3. Технологическая часть

 

3.1 Исходные данные.

Технологическая операция вспашка

Марка трактора ДТ-75М

Тип почвы супесчаная

Длина гона L 820 м.

Площадь возделывания

Уклон i 0,04

Буксование δ 0,03

Вес трактора G 70 кН\м

Вес плуга g 7,0 кН\м

Глубина вспашки a 0,24 м.

Тяговое усилие и скорость по передачам соответственно:

Р_кр4 =22,9 Кн V₄ = 6,96 км\час

Р_{КР 5} = 20,1 Кн V₅ = 7,73 км\час

Р_{КР 6} = 17,5 Кн V₆ = 8,62 км\час

 

3.2. Агротехнические требования к вспашке

 

Цель вспашки: разрыхлить обрабатываемый слой почвы, заделать в почву минеральные и органические удобрения, сорняки и пожнивные остатки. Направление пахоты выбирают в зависимости от предыдущей вспашки.

Основные агротехнические требования: Отклонение от глубины вспашки ±5% полный оборот пласта; полнота заделки на требуемую глубину удобрений, пожнивных остатков и сорняков не менее 95…98%; требуемое крошение пласта: глыбы размером более 10 см не более 15…20%. Высота гребней до 5 см, а свальных гребней до 7 см; отклонение ширины захвата плуга от конструктивной ±10%.

 

3.3. Выбор, обоснование и расчет состава агрегата

1.Тяговое сопротивление одного корпуса плуга составляет:

R_а = а ∙в_к∙к_{пл +} g * c *i

где а – глубина вспашки

в_к – 0,35 м ширина захвата корпуса

к_пл - 55 кН∕ м удельное сопротивление плуга

g = 5 кН∕ м вес плуга приходящийся на 1 погонный метр

с = 1,2 поправочный коэффициент учитывающий землю на корпусе плуга.

R_a = 0,24 * 0,35*55 + 7,0*1,2*0,04 = 4,96

2. Определим крюковое усилие с учетом уклона рельефа местности

Р_кр = Р_крн – G*i

Р_КР4 = 22,9- 70*0,04 =20,1 (кН)

 

Р_КР5 = 20,1 – 70*0,04 = 17,3

Р_КР6 = 17,5 - 70,04 = 14,7

 

1. Найдем число корпусов для каждой передачи.

n = P_крi / R_a

n₄ = 20,1 / 4,96 = 4,07 принимаем 4 корпуса

n₅ = 17,3 / 4.96 = 3,5 принимаем 3 корпуса

n₆ = 14,7 / 4,96 = 3 принимаем 3 корпуса

 

1. Определим тяговое сопротивление плуга

R_{пл =}R_{a *} n

R_4КОР =4,96 * 4 = 19,84 (кН)

R _3кор = 4,96 * 3 = 14,88 (кН)

5. Определим коэффициент загрузки трактора

ή = R_пл / Р_крi

ή ₄ = 19,84 / 20,1 = 0,98

ή₅ = 14,88 / 17,3 = 0,85

ή₆ = 14,88 / 14,7 = 1,01 (трактор перегружен)

6. Найдем часовую производительность агрегата для 4-ой и 5-ой передач га/час.

W = 0,1*V_p*В_Р

W₄ =0,1*7,73*1,4 = 1,08

W₅ = 0,1 * 8,62 * 1,05 = 0,9

Для работы выбираем 4-ю передачу так как на ней коэффициент загрузки выше и выше часовая производительность агрегата.

 

3.4. Выбор и обоснование способа движения агрегата

 

Расчет ширины поворотной полосы производится по формуле

Е_min= 1,5*R + e

где Ŗ- минимальный радиус поворота R = K_r*B

где К_r – коэффициент оценки радиуса поворота 3.

В - ширина захвата агрегата R = 3 * 1,4 = 4,2 (м)

е – величина выезда е = l_k

l_k = 6,0 кинематическая длина агрегата

l_k = l_т + lм +lсц

где lт, l_м, l_сц – кинематическая длина соответственно трактора, с/х машины и сцепки.[4 П. 1.5. ]

Е = 1,5 * 4,2 + 6 = 12,3 (м)

принимаем 12,6 м., величину кратную 9 проходам агрегата.

 

Расчет оптимальной ширины загона.

С_ОП = √16*Ŗ²+2В_Р*L_Р

где В_Р рабочая ширина захвата В_р = В*β

β – коэффициент использования конструктивной ширины захвата [4 П.1.9] =1.05

С_ОП = √16*4,2²+2*4,2*1,05 *794,8 = 83,72 (м)

Принимаем с учетом кратности ширине захвата плуга 1,47 м 83,79м.,57 проходов плуга.

 

 

Расчет тягового агрегата

3.2.2.1. Определим максимальную ширину захвата агрегата для каждой выбранной передачи:

В_пр= Р^н_крi / К+g_м× i×+g_cц(f_сц+ i) (3.12)

 

где К – удельное сопротивление машины, кН/м (см. прилож)

g_{м -} вес машины приходящиеся на метр конструктивной ширины захвата кН/м;

g_сц – сила тяжести по отношению к единице ширины захвата с машинами;

f_сц - коэффициент сопротивления качению колес сцепки (см. прилож.)

 

3.2.2.2. Определим число машин в агрегате для каждой передачи;

 

n_м= В_пр/ b_k (3.13)

 

3.2.2.3. Определим коэффициент использования тягового усилия для каждой передачи;

 

ή= R_a/P^н_крi (3.14)

значения коэффициентов для агрегатов данного типа должны находиться в пределах 0,90-0,95

3.2.2.4. Определим часовую производительность (га/час) для каждой передачи;

 

W_ч=0,1В_рV_т (3.15)

где В_р – ширина захвата в, м;

V_{р -} теоретическая рабочая скорость движения трактора по передачам

Расчет выполнить для каждой передачи. По максимальным величинам производительности и коэффициента использования, в рекомендуемых пределах, тягового усилия выбираем рабочую передачу.

Выбор рабочей передачи аналогичен для всех видов МТА.