Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 11
1.1. Состояние с производством сахарной свеклы. Показатели технической оснащенности отрасли 11
1.2. Технологические и технические ограничения в использовании тракторов общего назначения. Анализ причин высокой трудоёмкости производства сахарной свеклы 17
1.3. Основные направления по повышению эффективности применения тракторов общего назначения в составе агрегатов
на их базе в технологиях производства сахарной свеклы 21
Выводы 30
Аналитические подходы к адаптации гусеничных тракторов общего назначения в составе агрегатов к условиям использования в технологиях производства сахарной свеклы 32
2.1. Взаимосвязь энергетических затрат при работе трактора в составе МТА с параметрами движения, их характеристиками и условиями использования 33
2.2. Теоретический анализ динамики перераспределения тяговых нагрузок при работе трактора в составе комбинированных агрегатов. Оценка уплотняющего воздействия 39
2.3. Новый методический подход к обоснованию разгонных свойств трактора в составе комбинированных машинных агрегатов 44
2.4. Теоретическое обоснование условий обеспечения продольной устойчивости движения трактора при фронтальном расположении
машин значительной массы 53
Выводы 59
3. Методика экспериментальных исследований 60
3.1. Программа и задачи экспериментальных исследований 60
3.2. Выбор и обоснование объекта исследований. Технологические комплексы машин 61
3.3. Описание экспериментальной установки 61
3.4. Аппаратура и приборы, применяемые для проведения экспериментальных исследований 66
3.5. Методика тензометрирования 69
3.6. Тарировка и определение погрешности средств измерения 69
3.7. Методика проведения исследований 72
3.8. Определение погрешностей измерения 76
4. Экспериментальные исследования 83
4.1. Результаты стендовых испытаний двигателя. Тяговые показатели трактора 83
4.2. Оценка эффективности повышения запаса крутящего момента двигателя трактора 91
4.3. Результаты сравнительной эксплуатационно-технологической оценки машинных агрегатов и применяемых технологий. Показатели для оперативного планирования машинно-техно логического обеспечения 95
4.3.1. Усовершенствованная технология производства сахарной свеклы с применением машинных агрегатов на базе тракторов общего назначения. Показатели для оперативного планирования машинно-технологического обеспечения 95
4.3.2. Рациональные схемы агрегатирования трактора и особенности составления агрегатов с учётом требований агротехнологий 109
4.3.3. Динамика перераспределения нагрузок и оценка уплотняющего воздействия гусеничного движителя на почву 117
4.4. Сравнительные показатели использования свеклоуборочных агрегатов 120
4.5. Результаты аналитического обоснования технической оснащенности и структурного состава агрегатов на базе тракторов ВТ-100ДС
для реализации процесса уборки сахарной свеклы 128
Выводы 136
Технико-экономические исследования 138
выводы 146
общие выводы 147
список литературы 150
приложения 159
- Состояние с производством сахарной свеклы. Показатели технической оснащенности отрасли
- Взаимосвязь энергетических затрат при работе трактора в составе МТА с параметрами движения, их характеристиками и условиями использования
- Программа и задачи экспериментальных исследований
- Результаты стендовых испытаний двигателя. Тяговые показатели трактора
Введение к работе
Сложившиеся технические и технологические решения в области возделывания и уборки сахарной свеклы не обеспечивают в настоящее время окупаемости затрат и простого её воспроизводства. Закрепляется дальнейшее технологическое отставание России от западных стран и в ближайшее время Россия не сможет обойтись без импорта сахара.
Сахарная свекла - ценнейшая культура. Стоимость полученного сахара составляет 65...70 % стоимости общего валового продукта, полученного от всех видов деятельности свеклосеющих хозяйств, и в основном формирует устойчивое экономическое их положение. Вместе с тем ее производство требует самых насыщенных технологий, разнообразных операций, высокой технической оснащенности специализированными машинами и тракторами. Потенциальные возможности используемых в хозяйствах тракторов и машин исчерпаны как по производительности, так и качеству работ, так как более 80 % из них эксплуатируются за пределами нормативного срока службы. Важное значение при этом приобретают не только вопросы повышения эффективности МТА, но и рациональная технология ее возделывания. Применяемые в настоящее время технологии малоэффективны и затратны. При этом используются малопроизводительные однооперационные агрегаты, что обуславливает повышение числа их выездов на обрабатываемый участок. Многократные проходы агрегатов по полю изменяют физические параметры почвы, приводят к снижению плодородия.
Кроме того, из-за слабой обеспеченности хозяйств специализированными тракторами в силу известных экономических проблем, резко возросла тенденция использования тракторов общего назначения в технологиях производства пропашных культур.
Мощные универсально-пропашные тракторы, например, класса 2 и шлейф машин осваиваются в производстве крайне медленно. Не достигнута к настоящему времени также и соответствующая их надежность.
Повышение технической оснащенности отрасли свекловодства на основе закупки зарубежных машин в ближайшее время не имеет перспектив.
Применение скоростных широкозахватных комбинированных агрегатов с тракторами более высокой мощности создает определенные сложности, связанные с реализацией их потенциальных возможностей, оптимизацией режимов работы и управления. Значимость проблемы возрастает многократно при использовании тракторов общего назначения в технологиях производства пропашных культур.
Вместе с тем использование технологий на основе высокопроизводительных МТА с повышенными мощностью, рабочими скоростями и шириной захвата обеспечивают прогресс в сельскохозяйственном производстве. При этом дальнейшее повышение эффективности использования МТА связано с выполнением технологических процессов в растениеводстве в строгие агротехнические сроки, с высоким качеством работ и оптимальными эксплуатационными параметрами, основные из которых производительность и расход топлива.
Особую важность приобретают вопросы выбора и поддержания требуемого состава и режимов работы, где они имеют существенные ограничения по показателям качества работ.
Тракторы семейства ВТ-100 являются принципиально новой мобильной энергетической и монтажной базой для создания широкозахватных агрегатов, но широкому кругу специалистов тракторы мало известны. Конструктивные особенности тракторов и их потенциальные возможности реализуются в сфере рядовой эксплуатации пока ещё слабо. В связи с этим проблема повышения эффективности использования данных тракторов в технологиях производства пропашных культур стоит остро.
На основании изложенного можно констатировать, что изыскание методов и средств улучшения эффективности использования МТА, обеспечивающих увеличение их производительности, топливной экономичности и
7 качества работ на основе оптимизации состава и режимов работы является актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение. Решение задачи связано с проведением и реализацией результатов прикладных исследований.
Цель работы: разработка принципов адаптации тракторов ВТ-100ДС к изменяющимся условиям работы в технологиях производства сахарной свеклы для повышения их производительности, качества работы, показателей ресурсосбережения.
Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологическии институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве» (ГНУ ВИИТиН) в соответствии с заданиями Россельхозакадемии на 2001-2003 гг.: 04.01.03. «Провести исследования и разработать методы и средства агрегатирования сельскохозяйственных машин с тракторами, определить рациональные режимы их использования» и 04.02.04. «Разработать методы адаптации машинно-тракторных агрегатов и новых энергетических средств к изменяющимся условиям их использования в технологиях производства сельскохозяйственных культур» на 2004...2006 годы.
Объект исследований; природно-производственные условия, машинно-тракторные агрегаты на базе гусеничного трактора общего назначения ВТ-100ДС и их составные элементы, параметры и режимы работы. Научную новизну работы составляют: новые принципы адаптации параметров и режимов работы тракторов ВТ-ЮОДС к условиям использования в технологиях производства сахарной свеклы; аналитические зависимости для оптимизации параметров и режимов работы трактора и рабочих машин с учётом условий использования; аналитические зависимости и исходные данные для проектирования технологических процессов при производстве сахарной свеклы.
8 Научные положения и основные результаты, выносимые на защиту: новые принципы адаптации тракторов в составе агрегатов к условиям использования в технологиях производства сахарной свеклы на основе оптимизации состава, структуры, схем агрегатирования, режимов их работы и движения; аналитические зависимости и исходные данные для проектирования технического и технологического обеспечения уборочных процессов; зависимости изменения критериев качества и ресурсосбережения при использовании рабочих машин и агрегатов, показатели эксплуатационно-технологической, энергетической оценки; результаты сравнительного применения новой технологии производства сахарной свеклы на базе МТА с тракторами ВТ-ЮОДС.
Практическая значимость работы. Технологии производства, основанные на применении тракторов ВТ-ЮОДС и комплекса комбинированных агрегатов, позволяют получать урожайность сахарной свеклы в условиях ЦФО России 35...43 т/га, вместо 17,6...23,3 т/га при традиционной. Производительность агрегатов при этом в 2,76...3,22 раза выше, а расход топлива по технологическому циклу составляет 78,6 кг/га, вместо ПО кг/га при базовых технологиях (без транспортных операций).
Это позволяет обеспечить устойчивое производство сахарной свеклы в объёмах дореформенного периода. Улучшенные тягово-сцепные свойства гусеничного трактора позволяют производить уборку в условиях повышенной влажности почв, когда работа самоходных комбайнов невозможна. Себестоимость уборки свеклы агрегатом ВТ-100ДС+КВС-6 не превышает 2,5...3,5 тыс.руб./га, тогда как при использовании зарубежных комплексов она составляет 5...8 тыс. руб./га при аналогичной урожайности.
9 Пути реализации работы. Результаты исследований рекомендуются заводам изготовителям дизелей, тракторов, комбинированных многофункциональных почвообрабатывающих и посевных машин; специалистам хозяйств, занятых производством сахарной свеклы; ВУЗам, ведущим подготовку инженеров-механиков сельскохозяйственного производства для изучения вопросов тяговой динамики тракторов и интенсификации технологических процессов.
Внедрение, Результаты исследований внедрены: на ОАО «Алтайдизель»;
ОАО «Волгоградский тракторный завод»;
ОАО Казанское ОКБ «Союз»; рекомендованы Министерством сельского хозяйства РФ к использованию в хозяйствах Центрального Федерального округа; использованы при разработке рекомендаций по эффективному использованию тракторов ВТ-100ДС, ЛТЗ-155 в составе машинных агрегатов и технологий; в ряде хозяйств Тамбовской области.
Апробация работы: Материалы исследований доложены и одобрены на заседании бюро Отделения механизации и электрификации и автоматизации Россельхозакадемии (2000, 2004 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные проекты в регионах России» (Волгоград, 2001 г.), ГНУ ГОСНИТИ (2001 г.), на Международном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» в Саратовском ГАУ им. Н.И.Вавилова (2003 г.), Мичуринском ГАУ (2002 г.), в ГНУ ВИМ на международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (2001 г.), на международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» в Санкт-Петербургском ГАУ (2003, 2004 гг.), ГСКБ ОАО «Волгоградский
10 тракторный завод» (2002 гг.), а также использованы при показе научных достижений на Всероссийских и областных выставках, семинарах (2002,
2004 гг.). Основные результаты исследований доложены на ученом совете
ГНУ ВИИТиН.
Результаты диссертационного исследования апробированы в СПК «Голицинский», ООО «КИМ» Никифоровского района, СПК «Память Ленина», ОАО «Инжавиноагропромхимия» Инжавинского района Тамбовской области во исполнение приказа Министерства сельского хозяйства № 91 «О пилотных проектах» от 02.02.2001 г. в период 2001...2004 гг.
Публикации. Основные материалы исследований обобщены и изложены в 9 работах, в том числе 5 брошюрах, написанных в соавторстве, 2 публикациях в центральной печати, в сборниках научных трудов (1) и в описании к патенту на промышленный образец. Общий объем публикаций составляет 25,64 п. л., из них лично автору принадлежит - 15,4 п.' л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и основных выводов. Объем диссертации составляет 185 с, в том числе 14 приложений. В составе диссертации имеется 47 рисунков, 21 таблица и список использованной литературы, включающий 148 наименований.
Состояние с производством сахарной свеклы. Показатели технической оснащенности отрасли
В период 1986... 1990 гг. сахарную свеклу в России возделывали на площади около 1,5 млн. га. Её производство вели более 4 тыс. сельскохозяйственных предприятий различных форм собственности. В последние 10...15 лет в ее производстве произошли существенные изменения. В сравнении с указанным периодом (1986...1990 гг.) не только сократились на 40 % посевные площади, но и снизилась урожайность сахарной свеклы (в отдельные годы на 30...35 %) /1...10/. Это привело к тому, что в 2000 г. валовой сбор корнеплодов сократился почти на 60 % , а доля потребляемого сахара, произведённого из собственного сырья, снизилась с 74 ,3 до 23,6 % . Остальное количество сахара для потребления пополнялось за счёт импорта тростникового сахара-сырца и белого сахара. Если в 1986...1990 гг. объем поставок сырца не превышал 1,2 млн.т, то в 1999 году его было завезено 6,3 млн. т и лишь меры жесткого государственного регулирования позволили в 2001 г. уменьшить объемы до 4,2 млн.т. Импорт белого сахара за этот период приобрёл устойчивую тенденцию снижения. Если в начале 90-х годов ежегодно завозили около 1,5 млн.т, то в 2000 году было ввезено лишь 35 тыс.т.
Наглядное положение с производством сахарной свеклы и сахара из неё можно проследить на примере Центрально-Черноземного региона (ЦЧР), в котором сосредоточено около 48 % площадей занятых этой культурой и 50 % мощностей сахарных заводов. Объем производства сахарной свеклы по региону с 1991 по 2001 г. снизился на 38,3 %, а урожайность сахарной свеклы за тот же период не превышала 11,6 до 19,7 т/га. По отдельным областям колебания урожайность были более значительными. Так, по Липецкой области они составили от 9,7 до 21,4 т/га, а по Тамбовской области - с 7,6 до 18,0 т/га /11... 16/. Себестоимость производства сахарной свеклы в регионе за последние годы имеет тенденцию увеличения. Это объясняется в первую очередь удорожанием материально-технических ресурсов, повышением тарифов на энергоресурсы, а также диспаритетом цен на сельскохозяйственную и промышленную продукцию. В свеклосеющих хозяйствах, например в Белгородской области, себестоимость одной тонны сахарной свеклы в среднем за последние годы составила 370 руб., а Тамбовской — 450 руб. Это объясняется низкой урожайностью сахарной свеклы в Тамбовской области (в среднем на 4 т/га меньше по сравнению с Белгородской) /15/, т.к. густота насаждений (примерно на 70 % площадей) занижена по сравнению с нормативами и составляет не более 70 тыс. растений на 1 га. Дороговизна семян обуславливает занижение норм высева.
Производство сахарной свеклы в период 1988...2000 гг. оказалось убыточным. Так рентабельность её производства в целом по России составила - 3,8 %, а по ЦЧР - 9,4 2 %. По областям региона за указанный период производство сахарной свеклы имеет различные показатели. Так, в Воронежской и Курской областях оно рентабельно (5,7...8,3 %), а в остальных областях региона убыточно (-11,7.. .-2 7,7 %) /3/.
Затраты труда на производство 1 т сахарной свеклы в 1986... 1988 гг. составили в целом по России 8,53 чел.-ч., а по ЦЧР — 8,26 (по областям региона от 5,5 чел.-ч в Воронежской до 9,83 чел.-ч в Липецкой области) /15/.
Основной причиной нестабильности её производства является слабая техническая и технологическая оснащенность хозяйств, отсутствие государственной поддержки свеклосеющих хозяйств. Утвержденная Правительством Российской Федерации федеральная целевая программа «Сахар» на 1997...2000 гг. и на период до 2005 г. не финансируется. Заложенный в ней рост показателей не только не достигнут, но по многим из них наблюдается даже снижение. Дополнительно разработана федеральная отраслевая программа «Стабилизация развития свекловодства в Российской Федерации на 2002...2005 гг.», которая проблемную ситуацию, заложенными принципами, не разрешает.
Научными структурами Российской академии сельскохозяйственных наук разработан ряд концепций, направленных на улучшение положения в отрасли свекловодства и базирующихся на приоритетных мировых направлениях развития отрасли. Но реализация направлений сдерживается неспособностью машиностроительных предприятий перейти на выпуск специализированной техники, которой в России раньше не выпускалось, В условиях резкого сокращения объёмов финансирования сельского хозяйства эти хозяйства не в состоянии закупать необходимую сельскохозяйственную технику, минеральные удобрения, химические средства защиты растений, высококачественные семена и другие материально-технические ресурсы. Отсутствие необходимых ресурсов в большинстве хозяйств приводит к нарушению технологии возделывания и уборки сахарной свеклы /17...27/.
Из-за дороговизны минеральных удобрений хозяйства вынуждены вносить их только в виде подкормки не более 20 % от нормы или вообще не применять. Внесение минеральных удобрений в 1996...2000 гг., например, в Воронежской области, с 386 кг/га уменьшилось до 92 кг/га или в 4,2 раза, почвенных послевсходовых гербицидов - в 8. ..10 раз /15/.
Для борьбы с сорняками на свекловичных плантациях в Тамбовской области также недостаточно применяются гербициды. Так, в 2002 году тамбовские свекловоды обработали гербицидами в среднем по области 12,5 % площадей, что привело к сильной засоренности посевов. Четыре района из 22 в Тамбовской области вообще не применяли гербициды на посевах сахарной свеклы /21/.
Взаимосвязь энергетических затрат при работе трактора в составе МТА с параметрами движения, их характеристиками и условиями использования
Элементы режима, связанные с выполнением механической работы по перемещению МТА, в зависимости от соотношения силы тяги и сопротивления движению направлены на увеличение механической энергии агрегата или под держание её неизменной. Механическая работа Ао, затрачиваемая на преодоле-ние силы сопротивления, выполняется на всём рассматриваемом участке пути. На длине гона её можно определить по формуле /112,113/: п A0=g(mT+mM+mclt)S] FjSj, (6) где піт, mM, тсц — масса трактора, сельскохозяйственной машины и сцепки соответственно, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; F; = a+bv+cv2 - удельная сила сопротивления движению агрегата, т.е. сила сопротивления движению агрегата, отнесённая к I кН его веса, Н/кН; а, Ь,с— коэффициенты аппроксимации; S;- длина каждого из п участков, м.
Величина А0 зависит от скорости движения, глубины обработки, влажности почвы, её типа и механического состава, прочности несущей поверхности, наличия уклонов и т.д. В соответствии с этим, движение на отдельных участках может быть равномерным, ускоренным и замедленным. Работу А0 можно представить как сумму работ А0, А"0 по преодолению силы сопротивления при движении с постоянной и изменяющейся скоростью: А 0=1 OOOgCm.+niM+mc SjXa+bv+cv2), (7) где S/ — длина участка пути (гона), м; v - средневзвешенное по пути значение скорости, м/с. Работа А"0 определяется по уравнению (7), из условия, что число п отрезков пути S; с равномерным движением, но разной скоростью велико, а их длина очень мала. При этом величина S"= S представляет собой длину участка, на котором происходит изменение скорости. Тогда: где N - число изменений скорости МТА на участке; Sj" - длина отрезка участка пути, на котором происходит изменение скорости, м; Vj - средневзвешенное по пути значение скорости на участке разгона или замедления агрегата, м/с. Полная работа по преодолению сопротивления движения составляет значительную часть общей, совершаемой двигателем трактора:
Расход топлива GT, связанный с влиянием режима движения, пропорционален соответствующим составляющим работы и, следовательно, определяется аналогично: GT = gTC(Ai + AJ) 1000ggTC(mT +mM +mcu)FosS, (10) где gTc -удельный расход топлива, кг/Дж ч.
Анализ уравнения (9) показывает, что энергозатраты значительно колеблются в связи с изменением режимов движения.
Включение требуемого по условиям движения номера рабочих передач на участках S" связано с возможностью трогания с места и дальнейшего разгона агрегата. На увеличение S" оказывает влияние сохранение важнейших свойств трактора - управляемость и обеспечение прямолинейности движения агрегата. Реализация этих свойств тесно связана с квалификацией механизатора и наличием средств ориентации движения для корректировки курсового угла. Это особенно важно при движении МТА в междурядьях и связано со снижением качества работ (подрезание и повреждение растений) и обеспечением прямолинейности движения.
Важнейший приём эффективного использования агрегата - изменение скоростного режима в зависимости от условий работы. Смена режимов движения связана, как правило, с изменением числа переключений передач и скоростного режима двигателя.
Общеизвестно, что работа машинно-тракторного агрегата при выполнении операций протекает в условиях непрерывных циклических изменений тяговой нагрузки. Длительность циклов нагружения определяется в первую очередь наличием количества почвенных разностей, на поле или по длине гона, обуславливающих непрерывные изменения тягового сопротивления.
Непрогнозируемый характер нагрузки требует частых корректировок и изменений режимов работы МТА, как по скорости, так и по нагрузке двигателя. Возросшие тяговые нагрузки, в зависимости от длительности циклов, могут быть преодолены или без переключения передач или вызвать необхо димость осуществления последних. Это условие можно формализовать выражениями/114/: Tr dT МКср= }МК(Т)— Мн(1-фк); (п) Т dx МКср= Мк(т)— Мн(1+цк), (12) О ТУ где Мкср — среднее значение крутящего момента двигателя в т — цикле нагружения; Мк(.) - текущее значение крутящего момента двигателя по динамической характеристике; У — длительность цикла; \1К — запас крутящего момента; Мн — номинальное значение крутящего момента двигателя.
Выражение (11) характеризует режим работы МТА без переключения передач и наоборот уравнение (12) определяет условия смены номера передач. Запас крутящего момента двигателя, как видно из этих уравнений, является определяющим условием.
Количество переключений передач может быть значительно сокращено при условии, если двигатель обладает способностью длительной работы на корректорном участке скоростной или нагрузочной характеристики. В данном случае двигатель по своим свойствам должен быть приближен к двигателям постоянной мощности, а его характеристика должна содержать участки (полку) постоянной мощности. В серийном производстве таких двигателей пока нет. Это связано со значительными сложностями реализации метода при производстве тракторов.
Программа и задачи экспериментальных исследований
Целью экспериментальных исследований является проверка основных результатов теоретических исследований.
Программой экспериментальных исследований предусматривалось: выявить эффективность применения на тракторах двигателей с многоуровневым отбором мощности (по критериям - производительность и затраты энергоресурсов); оценить уплотняющее воздействие, разгонные свойства и продольную устойчивость трактора с учётом схем агрегатирования рабочих машин; провести производственную проверку технологий производства сахарной свеклы и определить эксплуатационно-технологические показатели, показатели качества работ при использовании машинных агрегатов (в целях оперативного планирования); выявить исходные данные для технико-экономической оценки применяемых технологий и агрегатов на базе тракторов ВТ-100ДС.
Для этого проводились: тяговые испытания трактора ВТ-100ДС на различных агрофонах в соответствии с ГОСТ 7057-81, стендовые испытания двигателей Д-442-25 с использованием тормозных стендов, выполняемых согласно ГОСТ 7057-81 /63, 96/; эксплуатационно-технологические испытания агрегатов для возделывания сахарной свеклы согласно ГОСТ 24055-88 /15,. 97У, сравнительные испытания свеклоуборочных агрегатов на базе трактора ВТ-100ДС и зарубежных машин; экспериментальное определение разгонных свойств трактора в составе агрегатов. При проведении сравнительных испытаний определялись производительность, погектарный расход топлива и качество выполнения технологических процессов.
При тяговых испытаниях тракторов синхронно на ленте осциллографа фиксировалось: тяговое усилие, крутящий момент на валу муфты сцепления, частота вращения путеизмерительного колеса, частота вращения вала двигателя и вала отбора мощности, глубина обработки, показатели агро-оценки, скорость движения МТА, расход топлива за опыт, время опыта. Кроме вышеперечисленных параметров менялись и регистрировались в журнале наблюдений: номер выбранной передачи, длительность преодоления возросших сопротивлений, режимы отбора мощности, количество переключений передач и др. показатели.
В технологиях производство сахарной свеклы важное место занимает парк гусеничных тракторов, среди которых наибольшее распространение получили тракторы семейства ВТ-100 производства Волгоградского тракторного завода. Поэтому, для проведения натурных исследований были выбраны машинно-тракторные агрегаты с трактором ВТ-ЮОДС, работающие на различных видах работ: лущение, дискование, вспашка, предпосевная подготовка почвы, посев, междурядная обработка и уход за посевами; уборка сахарной свеклы и др. При этом менее изучены вопросы агрегатирования машин с применением передних и задних навесных систем трактора для составления комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов, а также комбинированных агрегатов, рабочие органы которых расположены — на единой раме. Остаются открытыми вопросы использования гусеничных тракторов общего назначения на операциях по уходу за растениями (междурядная обработка) и на уборке сахарной свеклы, машинами с фронтальным расположением. В дальнейшем эти вопросы подвергнуты изучению применительно к технологии возделывания сахарной свеклы.
При проведении экспериментальных исследований тракторы ВТ-ЮОДС оснащены двигателями Д-442-25 с многоуровневым отбором мощности. Причем топливные насосы этих двигателей оснащены доработанными корректирующими устройствами /31/.
Механизм, обеспечивающий два уровня мощности, расположен в верхней части корпуса регулятора I и состоит из валика обогатителя 2, который выполнен заодно с призмой и имеет возможность вращаться вокруг своей оси на небольшой угол и перемещаться в осевом направлении, рис. 8. В рабочем положении валик обогатителя удерживают две пружины 3 и 4. Пружина 3 обеспечивает возврат валика обогатителя с режима пусковой подачи топлива. Пусковая подача топлива включается путем вытягивания валика обогатителя, при этом винт вилки 5 упрется в плоскость «С» призмы обогатителя, которая на два миллиметра «ниже» основной рабочей плоскости «d». За счет этого перепада обеспечивается увеличенная цикловая подача при запуске двигателя. Пружина 4 через серьгу 6 удерживает валик обогатителя от самопроизвольного вращения вокруг своей оси, обеспечивает положение призмы в нормальном состоянии на 1 уровне мощности, т.е. большей мощностью.
На правом конце валика последовательно расположены: приставка 7, обеспечивающая центрирование валика обогатителя в гнезде корпуса регулятора, сальник 8 и шайба 9. Шайба 9 предназначена для обеспечения достаточной предварительной деформации пружины 3, максимальное их количество 2 шт. Рычаг управления режимами 10 стяжным болтом 11 закреплен на валике обогатителя. Рычаг управления отлит заодно с двумя опорными плоскостями «е», в которые упираются регулировочные винты 12. К внешней стенке корпуса регулятора винтами крепится основание 13, на котором расположены регулировочные винты.
Результаты стендовых испытаний двигателя. Тяговые показатели трактора
Введение технических средств для обеспечения повышенного запаса крутящего момента существенным образом меняет характеристики и показатели работы двигателей. Для обеспечения правил рационального агрегатирования эти показатели должны быть выявлены в ходе испытания. Испытания двигателей, тракторов ВТ-100ДС проведены в экспериментальном цехе ГСКБ «Волгоградский тракторный завод» с использованием испытательных стендов Д8-103 6-4 IN. Мощностные и экономические показатели двигателей соответствовали ТУ. Результаты стендовых моторных испытаний двигателей Д-442-25 представлены на рис. 20, 21 и приложении 1. Анализ полученных материалов свидетельствует о том, что предложенный метод регулирования запаса крутящего момента обеспечивает достижение цели. Полученные режимы отбора мощности имеют широкий диапазон при выполнении технологических операций различной энергоёмкости ими можно варьировать.
В сравнении с двигателем А-41 повышение запаса крутящего момента составляет от 34 до 57 %. Это создаёт предпосылки для безостановочной работы трактора и способствует увеличению производительности агрегатов благодаря повышенным тягово-мощностным показателям.
Тяговые показатели трактора ВТ-ЮОДС определены на основе тяговых испытаний трактора на двух почвенных фонах: стерне озимой пшеницы и поле подготовленное под посев, рис. 22, 23. Тяговые показатели трактора ВТ-ЮОДС сравнивались с показателями тракторов ВТ-1 ООН и ДТ-75Н, полученными на тех же агрофонах, приложение 2. 86 Стерневой фон, на котором проводились испытания трактора ВТ-ЮОДС, по твердости в слое 0...5 см составил 1Д2 МПа при требовании -1,0...1,15. Поле, подготовленное под посев, по твердости почвы 0,5 МПа также соответствовало требованиям ГОСТа-0,1 ...0,7МПа.
По влажности стерневой фон соответствовал требованиям ГОСТ 7057-81 / 96 / и составил 8,33%, а на поле, подготовленном под посев, влажность составила 5,95% (по ГОСТ 7057-81 должна быть в пределах 8... 18%).
Тяговые испытания трактора ВТ-ЮОДС проводились на первом уровне мощности (тяговый режим). Для определения тягового КПД в качестве исходных данных было принято значение максимальной мощности 100,1кВт, полученное при стендовых испытаниях трактора.
Трактор ВТ-ЮОДС развил максимальную тяговую мощность 74,4 кВт на стерневом фоне на II передаче при тяговом усилии 44,0 кН, частоте вращения вала двигателя 24,1 сек"1, скорости движения 6,0 км/ч, удельном расходе топлива 270 г/кВт.ч, буксовании 3,2% и тяговом КПД — 0,743. Полученные данные превосходят требования «Технического задания на разработку тракторов ВТ-100»: номинальное тяговое усилие 35,0 кН, наибольшая тяговая мощность - не менее 69 кВт, скорость движения при номинальном тяговом усилии 6,0...6,9 км/ч, удельный расход топлива при наибольшей тяговой мощности - 291 г/кВт.ч.
Анализ тяговой характеристики трактора ВТ-100ДС на стерне озимой пшеницы, рис, 22, показывает: - трактор может эффективно использоваться в диапазоне тяговых усилий от 30 до 50 кН, развивая при этом тяговую мощность 68,7...74,4 кВт, скорость движения -5,4...8,0 км/ч, при буксовании - 1,4...5,0%; условный тяговый КПД достигал значения 0,69...0,743 при удельном расходе топлива — 292.. .270 г/кВт.-ч.; - трактор по классификации СТ СЭВ 628-85 является трактором класса 4; - тяговые показатели трактора ВТ-ЮОДС значительно превосходит показатели трактора - аналога ДТ-75Н. Трактор ДТ-75Н развивает максимальную тяговую мощность 51,2 кВт на Ш передаче при тяговом усилии - 29,0 кН, частоте вращения коленчатого вала двигателя 27 сек" , скорости движения — 6,35 км/ч, удельном расходе топлива 324 г/кВт-ч, буксовании - 2,5% и тяговом КПД -0,715; - максимальное тяговое усилие, развиваемое трактором ВТ-ЮОДС, ограниченное 15% буксованием, также значительно превышает максимальное усилие, развиваемое трактором ДТ-75Н, и составляет 59,0 кН против 44,0;
- значительное улучшение тяговых показателей трактора ВТ-ЮОДС и переход трактора в класс тяги 4 по сравнению с трактором ДТ-75Н обусловлено внедрением в конструкцию трактора ВТ-ЮОДС мероприятий по увеличению массы трактора до 8035 кг против 6300 кг у трактора ДТ-75Н и смещением центра массы трактора вперед, так как увеличение массы достигнуто установкой грузов массой 505 кг на передней части трактора, внедрением нового двигателя.
Тяговые показатели трактора ВТ-ЮОДС на почве, подготовленной под посев, рис. 23, также превосходят показатели трактора ДТ-75Н. Трактор ВТ-ЮОДС максимальную тяговую мощность 72,0 кВт на III передаче развивает при тяговом усилии 35 кН, скорости движения - 7,4 км/ч, удельном расходе топлива- 285 г/кВт-ч, буксовании —4 % и условном тяговом КПД — 0,719. Диапазон рабочих тяговых усилий, охватываемый трактором -25...50 кН, при скоростях движения 4,9...9,4 км/ч. Максимальное тяговое усилие, ограниченное 15% буксованием - 57,5 кН. Трактор ДТ-75Н на поле, подготовленном под посев, развил максимальную тяговую мощность 47,5 кВт на IV передаче при тяговом усилии 25,5 кН, частоте вращения коленчатого вала двигателя — 26,1 сек"1, скорости движения — 6,7 км/ч буксовании -2,6% и тяговом КПД - 0,663.
