Виробничі процеси і загальна характеристика машинно-тракторних агрегатів

Вступ

 

Із зростанням парку машин ефективність їх використання шля­хом правильної експлуатації набуває великого значення для підви­щення продуктивності праці і зниження собівартості механізованих робіт.

Під експлуатацією машин розуміють доцільність їхнього вико­ристання у виробничому процесі з метою забезпечення найбільшої продуктивності, поліпшення і полегшення умов праці при наймен­шій собівартості виконання робіт.

Від ефективності використання як окремих агрегатів так і всьо­го машинно тракторного парку (МТП) безпосередньо залежить кіль­кість та якість продукції, затрати ресурсів і в результаті економічне благлполуччя всього господарства.

Розрізняють виробничу і технічну експлуатації машин.

Виробнича експлуатація включає вибір типу машин, їхню роз­становку на виробництві, а також розробки технологічних схем комплексної механізації робіт.

Технічна експлуатація являє собою комплекс заходів щодо ре­тельної підготовки машин до безперебійної і безпечної роботи їх технічного обслуговування і ремонту, забезпечення паливно-мас­тильними і іншими матеріалами.

Головним завданням експлуатації машинно тракторного парку як інженеоної науки — розробка методів високоефективного вико­ристання окремих машинно-тракторних агрегатів (МТА), техноло­гічних комплексів та всього МТП господарств.

При цьому під ефективністю розуміють високу якість викону­ваних робіт, високу продуктивність агрегатів при можливо менших затратах ресурсів на одиницю кінцевої продукції з врахуванням конкретних природно-виробничих умов

Метою вивчення курсу по виробничій експлуатації машин є успішне володіння науковими методами та практичними навиками високоефективного використання машин.

Вказані методи включають вирішення комплексу наступних взаємопов’язаних завдань: обгрунтування оптимального складу та режимів роботи машинно-тракторних агрегатів, технологічних комплексів та всього машинно тракторного парку; розробка науко­во обгрунтованих правил виконання механізованих робіт; забезпе­чення ресурсозберігаючих методів та засобів технічного обслуго­вування.

Розвиток сучасних машин іде в напрямку зростання їх робочих швидкостей, продуктивності, надійності, зручності в експлуатації, а також зниження трудозатрат при їх технічному обслуговуванні.

Повну уяву про потужність і інші показники машин дає тягово-енергетична характеристика машини. За своїми властивостями вона універсальна. Тягово-енергетична характеристика лежить в основі розрахунку машинно-тракторних агрегатів. З її допомогою оці­нюють динамічні, паливо-експлуатаційні показники роботи МТА, а також придатність його використання в конкретних грунтово-кліма­тичних умовах різних зон країни.

 

Розділ 1

Режими роботи машин.

§ 1. 1 Режими роботи машин за часом.

Розрізняють два види експлуатаційних режимів роботи машин: за часом і за ­інтенсивністю силового навантаження.

Режими роботи за часом розподіляють календарний час на час корисної роботи машини і час перерв в їх роботі з різних причин. Їх розробляють для планування, раціональної організації експлуатації машин та аналізу їх використання.

Залежно від тривалості проміжку часу визначають змінний, до­бовий, місячний та річний режими роботи машин.

Тривалість роботи і перерви в роботі машин протягом зміни і доби враховують у годинах, а на протязі року — в днях і годинах.

Змінний та добовий режими призначають для робочих парків машин одного виду, а річні — для спискового парку машин.

Робочий парк машин являє собою кількість одночасно працю­ючих машин. Середньорічна кількість машин робочого парку за мар­ками визначається за формулою:

де: N_p — середньорічна кількість машин робочого парку;

n — кількість груп машин з однаковим часом роботи за розрахун­ковий період

P_i — кількість машин в одній групі;

t_i — фактичний час роботи машин в одній групі;

D_р — кількість робочих днів за розрахунковий період.

Якщо відомо сумарний час роботи машин одного типу за звіт­ний період, то середньорічну кількість машин робочого парку за марками визначають за формулою:

де — сумарний час роботи машин в господарстві.

Cписковий склад машин являє собою інвентарну кількість ма­шин, які стоять на балансі господарства. Якщо списковий склад ма­шин за розрахунковий період змінювався, то середньоспискове чис­ло машин за марками визначають за формулою:

де; n — кількість груп машин з однаковою тривалістю перебування в організації за розрахунковий період;

P_i — кількість машин в одній групі;

t_i — тривалість перебування машин однієї групи в організації в ка­лендарних днях;

d_к — кількість календарних днів за звітний період.

Якщо відомо сумарний час перебування машин на підприємстві за звітний період, то середньоспискову кількість машин визначають­ за формулою:

де — сумарний час перебування машин в господарстві.

Змінний режим розподіляє календарний змінний час на години корисної роботи машини і години перерв протягом робочої зміни через конструктивно-технологічні, технологічні, організаційні та метеорологічні причини, а також причини, що визначаються органі­зацією праці і відпочинку машиністів.

До конструктивно-технологічних перерв належить час, що вит­рачається на виконання щозмінного технічного обслуговування, підготовку машини до початку роботи на початку зміни і її переда­чу в кінці зміни.

Тривалість перерв з технологічних причин залежать від органі­зації і технології виконання робіт (переміщення машини з позиції на позицію, очищення робочого обладнання тощо).

Простої з організаційних причин — це простої через відсутність фронту робіт, несвоєчасне забезпечення матеріалами, усунення дрібних неполадок, перехід машини з однієї зони в іншу.

Перерви з метеорологічних причин пов’язані з несприятливими погодними умовами. Вони включаються в змінний режим в тому випадку, коли вони не були включені в річний режим роботи.

До перерв, пов’язаних з організацією праці машиністів відно­ситься час, що затрачається на одержання завдання і ознайомлення з кресленнями та об’єктом, оформлення нарядів, змінних рапортів та іншої документації, а також час на відпочинок та особисті потре­би машиніста.

При визначенні змінних режимів розрізняють час чистої роботи машини, час роботи машини всередині зміни і час корисної роботи.

Час чистої роботи

де: t_зм — тривалість зміни;

t_к-т — тривалість простоїв з конструктивно-технологічних причин;

t_о-п — тривалість простою машин з причин, що визначаються організацією пра­ці і відпочинку машиністів;

t_т — тривалість простоїв з технологічних причин;

t_о — тривалість простоїв з організаційних причин;

t_м — тривалість простоїв з метеорологічних причин.

Час роботи машини всередині зміни складається з часу чистої роботи машини і часу, що витрачається на перерви з технологічних причин

Корисний робочий час машини визначається часом роботи ма­шини за винятком простоїв з організаційних і метеорологічних при­чин

Показником використання змінного режиму роботи служить коефіцієнт внутрішньозмінного використання часу — це відношен­ня кількості годин корисної роботи машини за зміну до загальної тривалості зміни

_.

Добовий режим роботи розподіляє добовий календарний час на змінний, коли машина перебуває в роботі, і позазмінний—коли ма­шина не працює.

Показником використання добового режиму роботи служить коефіцієнт змінності і коефіцієнт корисної роботи машини.

Коефіцієнт змінності показує середню кількість змін роботи се­редньоспискової машини за добу і визначається як відношення се­редньої кількості годин роботи машини у дні, коли вона працює, до тривалості зміни.

Фактичний коефіцієнт змінності за звітний період визначається за формулою:

де: Т_ф.р. — фактично відпрацьовані години групою машин за звіт­ний період;

N_с — спискова кількість машин у групі;

Д_р — кількість робочих днів за звітний період;

t_зм — тривалість зміни в годинах.

Якщо в різні періоди року машина працювала неоднакову кіль­кість змін за добу, то середній коефіцієнт змінності визначається за формулою:

де: n — кількість періодів за рік з неоднаковою кількістю змін;

Т_i — кількість робочих діб за окремі періоди, де машина працювала з однаковим коефіцієнтом змінності.

Коефіцієнт корисної роботи машини:

де: Т_пл.доб. — плановий середньодобовий час роботи машини;

Т_ф-доб — фактичний середньодобовий час роботи машини.

Річний режим роботи машин розподіляє календарний час на дні роботи машини і дні, коли вона не працює з тих чи інших причин.

При розробці річного режиму враховують наступні перерви: святкові і вихідні дні, перебазування машини з об’єкта на об’єкт, з метеорологічних умов, організаційних причин і простої, зв’язані з виконанням періодичних технічних обслуговувань і ремонтів.

Кількість годин роботи машини за рік визначають за формулою:

де: Д_р –кількість днів роботи машини за рік.

Кількість днів роботи машини за рік визначається за виразом:

де: d_к — кількість календарних днів за рік;

d_с — кількість святкових днів за рік;

d_в — кількість вихідних днів за рік;

d_пб — кількість днів перебазування за рік;

d_м — кількість днів з несприятливими метеорологічними факторами;

d_орг — кількість днів простою машини з організаційних причин;

d_{ТО іР} — кількість днів перебування машини в ТО і ремонті.

Кількість святкових і вихідних днів встановлюють за календа­рем.

Кількість днів на перебазування машини визначають за форму­лою:

де: d_n — тривалість одного перебазування (дні);

Т_об — розрахункова кількість годин роботи машини на об’єкті;

Р_р — ремонтний коефіцієнт.

Ремонтний коефіцієнт показує кількість днів перебування маши­ни в технічному обслуговуванні і ремонті на одну відпрацьовану машино-годину і визначається за залежністю:

де: і — вид технічного обслуговування;

m — кількість різновидів технічного обслуговування і ремонту;

n_i — кількість і-тих технічних обслуговувань і ремонтів за між ре­монтний період;

t_i — середній час перебування машини в і-тому технічному обслу­говуванні, або ремонті з врахуванням часу на перевезення машини, дні;

t_кр — час перебування машини в капітальному ремонті, дні;

М_к — міжремонтний ресурс машини, год.

У тих випадках, коли річний режим роботи складають без даних про об’єкти роботи, дані беруть за попередній звітний період. По­рівнюючи умови використання розглянутої машини у плановому і звітному періодах, призначають кількість днів на її перебазування.

Кількість днів роботи машини на об’єкті розраховують за фор­мулою:

де Т_об — кількість годин роботи машини на обєкті, що визначається обсягом роботи, яку виконує дана машина, та її експлуатаційною середньогодинною продуктивністю.

Кількість днів з несприятливими метеорологічними умовами (дні з температурою мінус 25^ºС і нижче, дні з вітром понад 10 м/с, дощові дні та ін.) встановлюють на основі середніх даних районних управлінь гідрометеорологічної служби. Враховуючи, що частина днів з несприятливими метеорологічними умовами збігається з ви­хідними і святковими днями, дані одержані від районних управлінь гідрометеорологічної служби перераховують за фор-мулою:

де — кількість днів простою через погані метеорологічні умови з врахуванням того, що вони збігаються з вихідними та святковими днями.

Кількість днів, що витрачається на технічне обслуговування машин протягом року, залежить від кількості годин роботи машин за рік і визначається залежністю;

 

Перерви в роботі машини через різні непередбачені організацій­ні причини не повинні перевищувати 3% календарного часу за ви­нятком вихідних і святкових днів.

Виконання річних режимів роботи машини оцінюють коефіцієн­том використання календарного часу К_кч, коефіцієнтом використан­ня машини за часом К_ч і коефіцієнтом використання річного режи­му роботи машини К_р.

Коефіцієнт виконання календарного часу К_кч — це відношення кількості годин роботи однієї середньоспискової машини за рік Т_р.с до кількості календарних годин Т_к,

При визначенні планового коефіцієнта використання календар­ного часу величину Т_р.с приймають згідно з режимом роботи, а при визначенні коефіцієнта фактичного використання календарного часу — за даними звіту.

Кількість календарних годин за рік Т_к визначають як добуток кількості календарних днів на тривалість доби в годинах (24 годи­ни),

Коефіцієнт використання режиму роботи машини за часом К_ч — це відношення фактичної кількості годин роботи машини за рік T_ф.p. до кількості годин роботи машин, встановленої річним режи­мом роботи T_p. виражене у відсотках:

Коефіцієнт використання річного режиму роботи К_p — це відно­шення фактичної кількості днів роботи машини за рік Д_{ф.р .} до кіль­кості днів роботи машини, встановленої річним режимом роботи Д_p.в., виражене в відсотках;

Аналіз використання машин проводять за групами і для всього парку.

Чим більше годин корисної роботи машини за зміну, добу і за рік, тим вища відповідно змінна, добова і річна продуктивність ма­шини. Тому всі організаційно-технічні заходи з експлуатації парку машин повинні бути спрямовані на збільшення часу їх корисної роботи шляхом скорочення перерв в роботі за рахунок суміщення їх у часі. Так, дні з несприятливими метеорологічними умовами мо­жуть збігатися з вихідними і святковими днями. Тривалість перерв у роботі машин у зв’язку з вихідними днями може бути зменшена за рахунок введеня ковзного графіка роботи машиністів. Перерви в ро­боті машин у зв’язку з технічним обслуговуванням можуть бути скорочені за рахунок організації його в неробочі зміни або ж у ви­хідні дні.

Встановлений режим роботи машин за часом можна виконувати, якщо ресурс їх роботоздатності не менший календарного часу безпосередньої роботи машин.

 

§ 1.2 Режим роботи машин за інтенсивністю силового навантаження.

 

Під режимом за інтенсивністю силового навантаження розу­міють ступінь навантаження на робочий орган, завантаження дви­гунів, швидкості пересування машини (агрегату), частоту реверсу­вання робочих рухів, ступінь завантаження корисною роботою про­тягом зміни.

Правильний режим за інтенсивністю силового навантаження ві­діграє велику роль у збереженні і підтриманні роботоздатності ма­шини.

Одним з основних показників режиму роботи за інтенсивністю силового навантаження є зусилля на робочому органі. З його збіль­шенням зростає швидкість спрацювання деталей машини, в резуль­таті збільшуються витрати палива і мастильних матеріалів, вартість технічного обслуговування і ремонтів, а продуктивність машини при цьому зменшується.

Режим роботи машини за інтенсивністю силового навантаження, при якому її продуктивність найбільше наближається до максималь­но можливої у даних умовах, а якість роботи відповідає технічним умовам, прямі витрати на одиницю продукції найнижчі і не переви­щують планових при нормальному (природно-неминучому) зни­женні експлуатаційних властивостей машини, вважається оптималь­ним.

При оптимальному режимі роботи машини за інтенсивністю си­лового навантаження повинні бути забезпечені: оптимальне наван­таження на робочі органи без перевантаження їх та елементів транс­місій, раціональне використання потужності двигуна без переванта­ження, оптимальна продуктивність і високі економічні показники роботи машини; нормальні зусилля і швидкості руху в деталей і вузлів машини, що забезпечують їхню ритмічну роботу і природне спрацювання; безпека роботи машиністів та добрі санітарно-гігіє­нічні умови.

Для визначення оптимального режиму за інтенсивністю силово­го навантаження необхідно знати взаємодію робочого органу маши­ни і оброблюваного (розроблюваного або переміщуваного) ним ма­теріалу а також робочий процес машини в цілому. Аналіз залежнос­тей між параметрами робочого процесу машини (зусиллям на робо­чому органі, напрямком і швидкістю його переміщення, частотою обертання тощо) дає змогу визначити оптимальні умови наванта­ження на машину, при яких відбувається нормальне спрацювання і мащення спряжених деталей, природне зменшення роботоздатності, і правильно встановити заходи з технічного обслуговування і ре­монту.

При виборі режиму роботи машини за інтенсивністю силового навантаження враховують: кліматичні умови; вид і стан розроблю­ваного матеріалу; вид і стан поверхні по якій переміщується маши­на (для машин, що пересуваються в процесі робочих операцій); експлуатаційні властивості машин; можливі технологічні схеми ро­боти машини і розміщення забоїв (для машин, що виконують зем­ляні роботи).

При виборі режиму за кліматичними умовами враховують тем­пературу повітря, силу і напрям вітру, атмосферні опади.

При низькій температурі деталі з металу набувають холоднолам­кості при граничних навантаженнях і високих швидкостях руху ро­бочого органу від короткочасних збільшень навантаження на робо­чий орган, що викликано збільшенням опорів; від неоднакових ме­ханічних властивостей розроблюваного матеріалу виникають удари, що сприяють швидкому спрацюванню або поломці деталей маши­ни; від заледеніння окремих деталей в результаті конденсації водя­ної пари і атмосферних опадів порушується робота окремих спря­жень, що підвищує спрацювання і загрожує безпеці роботи.

При високій температурі від перегріву порушується робота си­лової установки, гальм, муфт, внаслідок чого вони швидше спрацьо­вуються, умови безпеки праці погіршуються.

Сила і напрям вітру впливають на стійкість машини і створюють додаткові опори рухові машини або робочого органу, викликають пилові і снігові бурі, від яких знижується видимість і безпека праці. Атмосферні опади викликають також додаткову небезпеку під час роботи.

Режим роботи за кліматичними умовами встановлюють згідно з затвердженими правилами техніки безпеки та інструкціями з експ­луатації машин.

Вплив на режим роботи оброблюваного матеріалу встановлю­ють за трудністю його розробки. Матеріали за трудністю розробки поділяють на групи або категорії, якісна оцінка яких характери­зується питомими показниками їхніх механічних і фізичних власти­востей (питомі опори різанню, копанню, роздавлюванню, переміщу­ванню, заглибленню та інше), від значення яких залежить наванта­ження на робочий орган. Питомі показники наведені у довідниках та посібниках.

За питомими показниками важкості розробки матеріалу визна­чають зусилля на робочому органі і за цим зусиллям встановлюють режим його навантаження і швидкість пересування машини, або ж робочого органу за умовами раціонального використання потужнос­ті силової установки.

Стан поверхні, по якій переміщується машина, визначає прохід­ність машини і можливі швидкості її пересування.

Режим роботи машини за характером і станом поверхні, по якій вона переміщується, встановлюють на основі допустимих питомих тисків на грунт, його гранулометричного складу (піски, глини, суг­линки, супіски та ін.) і рельєфу місцевості (рівній, з підйомом або похилом, з камінням).

Основні експлуатаційні властивості машини, що визначають ре­жим її роботи — це прохідність, маневреність, плавність ходу і тя­гово-швидкісні властивості.

Прохідність машини залежить від питомого тиску на грунт, що створюється її ходовою частиною, дорожнього просвіту (кліренсу) машини, кутів в’їзду (переднього і заднього).

Маневреність залежить від радіусу повороту, а плавність ходу —від навантажень на робочий орган.

Режими роботи за прохідністю встановлюють із співвідношення питомого тиску машини і допустимого питомого тиску на грунт, поздовжньої і поперечної стійкості машини; маневреність — із спів­відношення рельєфу місцевості і радіуса повороту; плавність — із співвідношення вертикальних навантажень на робочий орган.

Питомий тиск на грунт машини на гусеничному ходу становить:

вздовж гусеничного ходу:

середній питомий тиск

максимальний і мінімальний питомий тиск

де: F_b — вертикальна складова сили ваги і всіх сил, що діють на ма­шину;

n — кількість гусениць;

B — ширина гусеничної стрічки;

L — довжина опорної поверхні гусеничної стрічки;

х — відстань від центру гусеничного ходу у повздовжній площині до центру прикладання вертикальної складової;

максимальний та мінімальний впоперек гусеничного ходу:

де: b₁ — відстань між центрами гусениць, см;

y — відстань від центру сили ваги і всіх сил до центру гусеничного ходу в поперечній площині, см.

Середній питомий тиск на грунт колісних машин з пневматични­ми шинами можна визначити за формулою:

, кПа

де: k — коефіцієнт, що враховує вплив жорсткості покришки пнев­матичної шини (k =1,2¸1,25);

p_п — тиск повітря в шині, кПа.

Тягово-швидкісні властивості машин залежать від потужності силової установки, ходового обладнання і грунту (поверхні), по яко­му пересувається машина.

Режим роботи машини за тягово-швидкісними властивостями встановлюють за тяговим зусиллям на різних передачах у тягачів і самохідних машин; зусиллям, яке створюється потужністю двигуна на робочому органі у машин, що виконують робочі рухи при неру­хомій машині; зчіпною вагою і коефіцієнтом зчеплення ходового пристрою з грунтом; коефіцієнтом опору пересуванню і сумою вер­тикальних складових ваги машини і всіх зовнішніх сил, що створю­ють тиск на ходове обладнання.

В умовах жаркого клімату пил і висока температура негативно впливають на роботу системи повітроочистки і поршневу групу двигуна, внаслідок чого знижується його потужність, а сухі піски зменшують зчеплення ходового пристрою з поверхнею, по якій пе­ресувається машина. Все це зменшує тягові властивості машини.

При роботі у зонах знижених температур на сніговому покриві або розмерзлій поверхні грунту, що перезволожена і має низьку несучу здатність, тягові показники тягачів та самохідних машин погіршуються в результаті зменшення коефіцієнта зчеплення. Під час руху машини по болотно-торф’яних і перезволожених мінераль­них ґрунтах під дією тиску ходового обладнання спочатку відбу­вається невелике осідання грунту за рахунок його стискання, витіс­нення води і газів з поверхневого шару, потім грунт видавлюється в боки і назад, збільшуючи глибину колії і осідання машини. При ве­ликих швидкостях машини тривалість дії сил на поверхню грунту, що передається через ходовий пристрій зменшується. У зв’язку з цим підвищується прохідність машини за рахунок зменшення де­формації грунту.

На грунтах з низькою несучою здатністю в результаті їх дефор­мації і неминучого утворення колії сили опору самопересуванню тягача або самохідної машини зростають із збільшенням глибини колії за рахунок збільшення коефіцієнта опору пересуванню маши­ни.

Коефіцієнт опору пересуванню залежить від питомого тиску хо­дового пристрою машини на грунт. Із збільшенням тиску на грунт зростає коефіцієнт опору пересуванню машини. Так за даними ЦНДІМЕСГ, у машин на гусеничному ходу на неосушеному торфо­вищі з дерниною при середньому питомому тиску p=24 кПа коефі­цієнт опору пересуванню ƒ=0,09, а при p=48 кПа, ƒ=0,36.

Великий вплив на прохідність гусеничних машин має розподіл питомого тиску вздовж гусениць. Чим більше p_max, тим глибше утворюється колія і тим більше коефіцієнт опору пересуванню ƒ

Коефіцієнт зчеплення φ також залежить від питомого тиску ма­шини на грунт. Збільшення питомого тиску при малій несучій здат­ності грунту зменшує коефіцієнт зчеплення. Так, для гусеничного трактора на торф’яному грунті при середньому питомому тиску ρ = 24 кПа коефіцієнт зчеплення φ = 0,45, а при ρ = 48 кПа — φ = 0,3.

Режим роботи машин за тягово-швидкісними властивостями встановлюється при роботі на грунтах з великою несучою здатністю за потужністю двигуна (тяговим зусиллям тягача), а на грунтах з малою несучою здатністю — за зчіпним зусиллям.

Всі дані з експлуатаційних властивостей машини приймають з інструкції по експлуатації і паспорта машини або за довідником.

Робочий орган машини налагоджують, виходячи з вимог вико­нання заданої операції при найменшій витраті потужності на її ви­конання.

При роботі комплектом машин спочатку встановлюють режим роботи ведучої машини, потім допоміжних і визначають кількість останніх.

Фактори, що визначають режим роботи машини за інтенсивніс­тю навантаження, викладено при розгляді процесів роботи окремих груп машин.

В основу організації робочого місця машини беруть такі принци­пи: одержання максимальної продуктивності у даних умовах, безпе­ка праці і забезпечення фронту робіт для машин, що працюють у комплекті з ведучою.

Для досягнення високої продуктивності машин, що виконують робочий процес під час руху, намагаються так організувати їхню роботу, щоб було найменше холостих пробігів і пересувались вони при мінімально можливій витраті потужності. Машини, що працю­ють циклічно без переміщення під час робочого циклу, на робочому місці встановлюють так, щоб час циклу був найменшим, за рахунок мінімального часу елементів, що складають цикл, і можливості су­міщення деяких з них.

 

Розділ 2

Опір робочих машин

Основними показниками енергетичних властивостей робочих машин є їхній робочий опір (опір на робочого ходу) і споживана потужність (енергоємність процесу). Крім того, розглядають опір на холостому ходу , у транспортному положенні й ін.

Для зручності розрахунків, маючи на увазі велику кількість одно­типних машин, що різняться частіше усього тільки шириною захвату , і глибиною обробки , введено поняття питомого тяго­вого опору машин на рівній поверхні .

Питомий опір — це опір, який чинить одиниця параметру вимі­рюваної величини (одиниця ширини захвату, одиниця площі попе­речного перерізу, одиниця глибини і т. п.).

При цьому розглядають питомий опір:

- для однотипних машин, що різняться головним чином шириною захвату,

 

 

де, k — виражається в Н/м;

- для машин, що відрізняються як шириною захвату, так і глибиною обробки (наприклад, для грунтооброблюючих машин, і, зокрема, плугів),

де, — виражається в Н/м²;

- для машин, у яких опір пропорційний головним чином їхній вазі G_м (опір перекочуванню ), наприклад, для транспортних машин або для робочих машин при холостому пересуванні,

де — коефіцієнт перекочування (безрозмірна величина).

Для машин, у яких привод робочих органів здійснюється від ва­лу відбору потужності (ВВП), розрахунок ведуть за потужності N_м, що затрачується на такий привод. При цьому для тягово-приводно­го агрегату іноді розраховують умовний (приведений до 1 м шири­ни захвату при даній швидкості руху питомий опір на привод робочих органів (складаючи його з питомим тяговим опором):

де: N_м — потужність приводу машини;

q — дійсна швидкість руху;

B — ширина захвату.

Більш правильно витрати енергії на привод робочих органів не через опорно-ходові колеса враховувати як витрати енергії двигуна, не приводячи їх до питомого опору машин, тому, що при цьому спотворюється фактичне значення тягового зусилля трактора, що впливають, зокрема, на ступінь буксування й інші показники.

Для комплексного агрегату питомий тяговий опір визначають як суму опорів вхідних у нього машин, приведених до 1 м ширини зах­вату.

Середні значення питомого опору для більшості машин і різно­манітних умов роботи, які отримані експериментальним шляхом, наводяться в довідковій літературі.

Знаючи середнє значення питомого опору, визначають загаль­ний розрахунковий опір агрегату:

або

де і — виражаються в Н

У випадку, якщо в питомий опір машини при експериментально­му його визначенні не були включені витрати на пересування маши­ни, загальний опір визначають як суму цих опорів, наприклад:

,

або при холостому ході машини;

.

Стохастичний характер опору машин. Як уже вказувалося, у довідковій літературі звичайно наводяться тільки середні значення питомого опору машин для різних умов роботи. Насправді в процесі роботи, головним чином, у зв'язку зі змінністю фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріалу, мікрорельєфу поля, режи­му роботи й інших чинників, має місце стохастичний (випадковий у ймовірнісно-статистичному змісті) характер опору машин (рис.2.1).

 

Рис. 2.1 Стохастичний характер опору машини.

 

При цьому, як відомо з курсу теорії ймовірностей, найважливі­шими характеристиками, крім середнього значення (або ), є також середньоквадратичне відхилення опору (або ), дис­персія (або ), коефіцієнт варіації (або ) і густина розподілу ймовірності (або )

Середньоквадратичне відхилення:

Дисперсією випадкової величини називається математичне очі­кування квадрата відхилення випадкової величини від її математич­ного очікування, тобто

Часто випадковий характер опору машин характеризують також ступенем нерівномірності опору (або ) і частотою типових коливань (або ) [періодом типових коливань повного або питомого опору в м (шляху) або с (або )].

; ;

;

Дослідження показують, що частіше всього густина розподілу ймовірностей опорів робочих машин відповідає нормальному зако­ну розподілу, хоч в окремих випадках може бути ближче до закону напівеліптичного, або зрізаного рівнобедреного трикутника і ін.

Для закону нормального розподілу і достатньо великої кількості типових коливань і, отже,

Значення ступеня нерівномірності опорів (або ) за даними літературних джерел такі:

а) при оранці по стерні сухих легких ґрунтів або середніх ґрунтів нормальної вологості 0,5-0,6;

б) при оранці по стерні сухих важких ґрунтів 0,7-1,2;

в) при культивації лапчастим культиватором 0,3-0,8;

г) при посіві дисковою сівалкою 0,2-0,6.

Значення коефіцієнтів варіацій опору для плужних робочих органів — 0,08¸0,3; дискових робочих органів — 0,05¸0,15; для бульдозерних робочих органів — 0,2¸0,4.

Значна степінь нерівномірності опору суттєво впливає на роботу всього агрегату, при цьому високочастотні коливання долаються інерцією мас агрегату і на показники роботи його мало впливають.

З цих даних (за ними можна визначити і коефіцієнт варіації ) випливає, що в меліоративному та будівельному виробництвах має місце значна степінь нерівномірності опорів машин, що робить істотний вплив на роботу всього агрегату.

Високочастотні коливання опорів ( c), як правило, до­лаються інерцією мас машини і на показники роботи трактора мало впливають, а низькочастотні коливання ( с) істотно впли­вають на ці показники, що буде докладно розглянуто нижче.

Внутрішню структуру (динаміку) процесу характеризують коре­ляційно-спектральні оцінки.