Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Основные особенности работы машинно-тракторных агрегатов 8
1.2. Методы определения эксплуатационных показателей работы агрегатов 14
1.3. Оптимизация параметров и режимов работы агрегатов 16
1.4. Цель и задачи исследования 18
2. Теоретические предпосылки к определению и оптимизации параметров и режимов работы почвообрабатывающего агрегата 21
2.1. Вероятностная математическая модель агрегата 21
2.2 Функциональная схема агрегата 22
2.3. Энергоемкость работы агрегата 25
2.4. Зависимость тягового сопротивления от скорости движения 27
2.5. В ероятностный характер тягового сопротивления 32
2.5.1. Вероятностные характеристики тягового сопротивления 32
2.5.2. Взаимосвязь вероятностных характеристик тягового и удельного тягового сопротивлений 34
2.5.3. Тяговое сопротивление агрегата на отдельном поле 36
2.5.4. Тяговое сопротивление агрегата на множестве полей 39
2.5.5. Тяговое сопротивление комбинированного почвообрабатывающего агрегата 40
2.5.6. Тяговое сопротивление агрегата с переменным весом 44
2.5.7. Тяговое сопротивление агрегатов с различными значениями ширины захвата 54
2.6. Технико-экономические показатели работы агрегата 58
2.6.1. Регуляторная характеристика двигателя и тяговая характеристика трактора 60
2.6.2. Вероятностные характеристики эксплуатационных показателей работы двигателя и трактора на «отдельном поле» 64
2.6.3. Вероятностные характеристики эксплуатационных показателей работы двигателя и трактора на «множестве полей» 71
2.7. Ступенчатое регулирование ширины захвата агрегата 73
2.8. Обоснование рациональной ширины захвата агрегата 82
3. Методика экспериментальных исследований 86
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 86
3.2. Оборудование и приборы, использованные при испытаниях 88
3.3. Тарировка приборов и определение погрешности измерения 92
3.4. Методика лабораторно-полевых испытаний двигателя, трактора и агрегата 92
3.4.1. Методика определения зависимости тягового сопротивления агрегата от скорости движения 94
3.5. Обработка опытных данн ых 95
3.5.1. Тяговые испытания трактора и агрегата 95
3.5.2. Аппроксимация кривой буксования 96
3.5.3. Зависимость тягового сопротивления агрегата от скорости движения 99
3.5.4. Вероятностные характеристики 99
3.6. Оценка ошибок измерений и точности результатов эксперимента 101
4. Результаты исследований 103
4.1. Тяговое сопротивление агрегата 103
4.2. Регуляторная характеристика двигателя и тяговая характеристика трактора 105
4.3. Эксплуатационные и статистические тяговые характеристики трактора и агрегата 109
4.4. Оценка эффективности ступенчатого изменения ширины захвата агрегата 122
4.5. Анализ параметров и показателей работы посевного почвообраба тывающего комплекса ППК-12,4 133
4.6. Технико-экономические показатели 144
Общие выводы и рекомендации 150
Список использованной литературы 155
Приложение 167
- Тяговое сопротивление комбинированного почвообрабатывающего агрегата
- Ступенчатое регулирование ширины захвата агрегата
- Оборудование и приборы, использованные при испытаниях
- Оценка эффективности ступенчатого изменения ширины захвата агрегата
Введение к работе
Плодородие и эффективность использования земли в значительной степени зависят от совершенства системы земледелия, проведения полевых работ в оптимальные агротехнические сроки. В настоящее время в земледелии и растениеводстве осуществляется переход к технологиям биологизации, минимизации обработки почвы, энергоресурсосбережению. Это требует новой техники, при создании и использовании которой основное внимание необходимо уделять качеству обработки почвы, повышению производительности машинно-тракторных агрегатов (МТА), снижению затрат энергии и себестоимости продукции.
Многолетний опыт показал, что при умелом использовании этих технологий можно достичь такой же и даже более высокой урожайности, как и при других системах обработки почвы, существенно снизить затраты материальных средств и других ресурсов.
В настоящее время в Алтайском крае и в ряде других районов Западной Сибири ведутся проектно-конструкторские разработки и внедряются в производство почвообрабатывающие посевные комплексы типа «Конкорд» (посевной комплекс «Кузбасс», ЗАО «АГРО», г. Кемерово), «Тор-Майстер» (почвообрабатывающий посевной комплекс ППК-12,4, ОАО «Рубцовский машиностроительный завод», г. Рубцовск Алтайского края).
Производственный опыт и предварительные испытания показали, что даже наиболее мощный и тяжелый отечественный колесный трактор К-701 при работе с комплексом не обеспечивает необходимые силу тяги по сцеплению движителя с почвой и скорость движения агрегата по агротехническим требованиям.
Опыт использования комплекса ППК-12,4 с перспективным гусеничным трактором Т-250 ОАО «Алтайский трактор» практически отсутствует,
В связи с этим, основной целью работы является повышение эффективности использования с трактором Т-250 почвообрабатывающего посевно-
6 го комплекса типа ПЕНС-12,4 за счет оптимизации его параметров и режимов работы в степных и лесостепных районах Алтайского края.
Объект исследования - процесс функционирования агрегата как системы «почва-орудие (машина)-трактор» с учетом вероятностного характера нагрузки при работе на отдельном поле и множестве полей.
Предмет исследования - почвообрабатывающий посевной комплекс ППК-12,4 в агрегате с перспективным гусеничным трактором Т-250 ОАО «Алтайский трактор».
Научная новизна работы состоит в следующем: усовершенствована вероятностная математическая модель агрегата, как системы «почва-машина (орудие)-трактор», с переменными массой и шириной захвата при работе на отдельном поле и множестве полей; обоснована методика определения рациональных параметров и режимов работы агрегата с учетом вероятностного характера нагрузки при работе на отдельном поле и множестве полей.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются результатами стендовых, лабораторно-полевых и эксплуатационных испытаний агрегата.
Практическая значимость и реализация результатов проведенных исследований заключается в том, что вероятностная математическая модель и методы оценки эксплуатационных показателей работы позволяют на стадии проектирования и создания новой техники совершенствовать их конструкцию, оптимизировать параметры и режимы работы агрегатов с учетом вероятностного характера нагрузки. Это позволяет повысить производительность агрегатов, уменьшить удельный расход топлива, улучшить качество работы и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Результаты исследований использованы ОАО «Рубцовский машиностроительный завод» при совершенствовании почвообрабатывающего посевного комплекса ППК-12,4, ОАО «Алтайдизель» при разработке и изготовлении универсальной несущей системы в варианте почвообрабатывающего по- севного комплекса, предназначенных для поверхностной обработки почвы и посева зерновых культур.
Работа выполнена в соответствии с федеральным законом "Об энергосбережении" от 03.04.1996 г. № 28-ФЗ, целевыми программами Государственного комитета РФ по высшему образованию, научно-технической программой «Алтай» и отраслевыми координационными планами научно-исследовательских работ ОАО «Алтайский трактор» и ОАО «Алтайский дизель», ОАО «Рубцовский машиностроительный завод», планами научно-исследовательской работы АГАУ "Разработка энерго- и ресурсосберегающих технологий и технических средств возделывания зерновых культур и послеуборочной обработки зерна". Результаты работы одобрены техническими советами этих предприятий.
Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях "Механизация сельскохозяйственного производства и переработка сельскохозяйственной продукции" сотрудников и аспирантов ИТАИ АГАУ в 2001-2002 годах, на юбилейной международной научно-практической конференции "Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве" АГАУ в 2003 году.
По диссертации опубликовано 5 научных работ.
Тяговое сопротивление комбинированного почвообрабатывающего агрегата
Почвообрабатывающий машинно-тракторный агрегат представляет собой многомерную динамическую систему. В вероятностной математической модели он представлен состоящим из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов: трактор, машина или орудие, почва. Основные элементы трактора, как подсистемы: двигатель, трансмиссия, движитель. Такая интерпретация представляет собой один из вариантов системного подхода к анализу работы агрегатов. Эксплуатационные показатели работы агрегата являются случайными величинами, а их изменение во времени или по пути - случайными процессами. Это обуславливает необходимость различать и определять вероятностные характеристики показателей на «отдельном поле» и на «множестве полей». В модели рассматриваются и определяются следующие вероятностные характеристики; - плотность (или функция) распределения вероятностей; - математическое ожидание (среднее значение); - дисперсия (рассеивание), а так же - среднее квадратическое отклонение (стандарт) и - коэффициент вариации. Для «отдельного поля» они относятся к мгновенным (текущим) значениям показателей, а для «множества полей» - к математическим ожиданиям (средним значениям) показателей работы по «отдельным полям». Основное влияние на работу агрегата оказывает имеющее вероятностный характер тяговое сопротивление машин и орудий, принятое в модели входом, аргументом. Выходные показатели работы связаны с ним детерминированными зависимостями и являются функциями случайного аргумента. Тяговое сопротивление зависит от скорости движения, что так же учитывается в модели использованием в качестве аргумента приведённого (к постоянной, эталонной скорости) тягового сопротивления агрегата. Показатели работы агрегата зависят и от управляющих воздействий (настроек): для машины или орудия это глубина обработки почвы и ширина захвата; для трактора - номер включенной передачи; для двигателя - характеристика (внешняя, частичная, с участком постоянной мощности и др.). Тяговое сопротивление агрегата на «множестве полей» изменяется в широких пределах: максимальное значение может в два и более раза превышать минимальное. Чтобы реализовать потенциальные возможности по производительности и расходу топлива однотипный агрегат должен иметь несколько значений (ряд) ширины захвата, то есть быть «многоступенчатым» по ширине захвата: одноступенчатый —с одним значением ширины захвата; двухступенчатый - с двумя и т.д. В работе представлен усовершенствованный, вариант модели,, позволяющий отметить следующее. 1. Случайный процесс для приведенного тягового сопротивления агрегата на «отдельном поле» принят стационарным, нормальным, эргодическим. На «множестве полей» - стационарным, нормальным, представляющим собой совокупность процессов на множестве «отдельных полей». Определены вероятностные характеристики тягового сопротивления: - комбинированного агрегата по характеристикам тягового сопротивления отдельных рабочих органов или входящих в агрегат машин и орудий; - множества агрегатов, отличающихся шириной захвата и тяговым сопротивлением, работающих на «множестве полей» по вероятностным характеристикам тягового сопротивления отдельных групп (подмножеств) агрегатов; - агрегата с переменным весом, как разновидности комбинированного агрегата, при работе на «отдельном поле» и на «множестве полей». Установлена зависимость тягового сопротивления комбинированного агрегата от скорости движения по характеристикам этой зависимости для отдельных элементов. Для «множества агрегатов» определены условия уменьшения дисперсии их общего тягового сопротивления. 2. Показатели работы предлагается оценивать по эксплуатационным тяговым характеристикам двигателя, трактора и агрегата при работе на «отдельном поле» и статистическим - на «множестве полей». Характеристики представляет собой зависимости математических ожиданий выходных показателей (функций) от математического ожидания тягового усилия трактора или тягового сопротивления агрегата (аргумента). 3. По вероятностным характеристикам удельного тягового сопротивления на «множестве полей» определены параметры многоступенчатых агрегатов - ряда рациональных значений ширины захвата, обеспечивающего возможность повышения эффективности использования агрегатов по производительности и расходу топлива в различных условиях с разными тракторами. Приведена оценка вероятностей и показателей работы отдельно для каждого и в целом для всех агрегатов. Геометрический ряд значений ширины захвата обеспечивает возможность реализации одинакового интервала загрузки трактора по тяге для каждого значения ширины захвата. Он больше подходит для использования с тракторами разных тяговых классов. Арифметический ряд имеет постоянный шаг изменения ширины захвата, но с увеличением ширины диапазон загрузки трактора по тяге уменьшается. Вероятностная математическая модель агрегата может быть использована для решения задач, связанных с: - оптимизацией параметров и режимов работы агрегатов, тракторов, их двигателей и трансмиссий; - прогнозированием эффективности работы; - проведением испытаний сельскохозяйственной техники и анализом их результатов; - обоснованием эксплуатационных требований к методам и средствам реализации рекомендуемых режимов работы; - разработкой новых машин и др.
Ступенчатое регулирование ширины захвата агрегата
Оценки вероятностных характеристик приведенного тягового сопротивления Р0 (раздел 2.5) почвообрабатывающего посевного комплекса ППК-12,4 определены при работе с трактором Т-250 на посеве зерновых по стерневому фону при глубине обработки почвы и посева 5...7 см. При работе на отдельном поле (при стационарности и эргодичности процесса изменения тягового сопротивления Р по пути или времени) коэффициент вариации приведенного тягового сопротивления: культиватора v(P0in) = 0,10. Распределение может быть принято нормальным.
Среднее значение М(Р0КТ) = Рокт, являясь для множества полей случайной величиной (раздел 2.5.4), имеет математическое ожидание М(Р01СГ) = 47 кН, среднее квадратическое отклонение от(Р0[сг) = 5,8 кН, коэффициент вариации V(POKT) = 0,125 И пределы изменения (толерантные) 35 й Рокг 58 кН (при доверительной вероятности и доле признака, равных 0,95; Ц = ty2 = t =2,0). Коэффициент є, учитывающий зависимость тягового сопротивления от скорости движения равен Ею- = 0,04 (с/м)2 при V0 =1,3(8) м/с = 5 км/ч (раздел 2.4).
Вероятностные характеристики приведенного удельного тягового сопротивления культиватора к (энергоемкости обработки почвы): M(fc0KT) = 3,8 кН/м [кДж/м2, кВт/(м2/с)]; у(кокг) = 0,475 кН/м; vCkWr) = 0,125; 2,8 коет й 4,7 кН/м.
Вес бункера G(s изменяется от 45 до 135 кН и его тяговое сопротивление является случайной величиной с равномерным распределением и числовыми характеристиками (2.34): М(Рб) = 9 кН; о(Рв) = 2,6 кН; v(PB) .= 0,29 (раздел 2.5.6) Коэффициент сопротивления качению бункера fg = 0,10. Тяговое сопротивление бункера Рд изменяется от 4,5 до 13,5 кН и составляет в среднем 9,0 кН - примерно пятую часть тягового сопротивления культиватора Р. . Максимальное же тяговое сопротивление бункера составляет от Ркт около 30% или почти четверть от максимального среднего тягового усилия трактора Т-250 M(P)maI= 60 кН.
Путь S, который должен пройти агрегат для опорожнения полностью загруженного только зерном бункера при норме высева 200 кг/га (0,21 Н/м2) в соответствии с (2.43а) составляет примерно 35 км, а при загрузке зерном и удобрениями - 20 км. Изменение тягового сопротивления бункера Ре за время одного рабочего хода при длине гона 1000 м равно 250 Н при загрузке только зерном и 420 Н- зерном и удобрениями, что составляет не более 1 % от тягового сопротивления комплекса и может не учитываться.
Оценки вероятностных характеристик приведенного тягового сопротивления комплекса в целом (раздел 2.5.6). При работе на отдельном поле, если считать, что тяговое сопротивление бункера есть неслучайная периодическая функция пути (блок 7 на рис. 2.10), коэффициент вариации приведенного тягового сопротивления комплекса v(P0) изменяется в среднем от 8 до 9 % при коэффициенте вариации приведенного тягового сопротивления культиватора у(Р ма) равном 10 %. Разница незначительна и ей можно пренебречь, приняв v(P„) = v(P01cr).
При постоянном среднем значении тягового сопротивления культиватора M(Polfr)=const среднее значение тягового сопротивления комплекса М(Р0), как и тяговое сопротивление бункера Рб, является периодической (пилообразной) функцией пути (2.47) с максимальным размахом колебаний АМ(Р0) = 9 кН, что составляет примерно 15 % от максимального среднего тягового усилия трактора Т-250 M(P)mas= 60 кН. Если тяговое сопротивление бункера Рб (2.32) рассматривать как случайную функцию (блок 8 на рис. 2.10), то среднее квадратическое отклонение средних значений приведенного тягового сопротивления комплекса составит о (Р0) = 2,6 кН, а коэффициент вариации v (P0) = 4,6 %.
При работе на множестве полей (блок 10 на рис 2.10) математическое ожидание средних значений приведенного тягового сопротивления комплекca M(P0) = 56 кН, среднее квадратическое отклонение ст(Р0) = 6,4 кН, коэффициент вариации v(P0) =11,5 %. Пределы изменения (толерантные) 40 ,Р0 72кН.
Тяговое сопротивление бункера практически не зависит от скорости движения: Єб = 0. Поэтому в целом для комплекса в соответствии с (2.37) є — 0,034 (с/м)2.
Параметры конкретного двигателя случайны, но должны находиться в пределах установленных допусков. В табл. 1 и на рис. 1 прил. 1 приведены результаты тормозных испытаний двигателя Д-4601 № 20, установленного на тракторе Т-250. В табл. 1 приведены также используемые ОАО «Алттрак» расчетные данные по характеристике двигателя Д-4601. На обеих характеристиках есть участок постоянной мощности, т.е. это двигатели с участком постоянной мощности - ДПМ. Для того чтобы получить обобщенную регуляторную характеристику двигателя и использовать её в теоретических расчетах, показатели указанных характеристик приведены к безразмерным, относительным величинам. В качестве базы для сравнения принят номинальный режим, соответствующий левой, по частоте вращения вала или крутящему моменту, границе участка постоянной мощности (табл. 2, рис. 2 прил. 1). Усреднение полученных данных методом наименьших квадратов с последующим переходом к размерным величинам, позволяет получить обобщенную регуляторную характеристику двигателя (табл. 1, 2 прил. 1). Участок постоянной мощности на ней занимает интервал от 1600 до 1800 м"1 по частоте вращения вала двигателя и от 976 до 1097 Нм по крутящему моменту. Диапазон загрузки двигателя по моменту для участка постоянной мощности составляет 5мп = Мппт/Мн = 1,125, где Mnmas - максимальный для участка постоянной мощности крутящий момент- рис. 4.1.
Оборудование и приборы, использованные при испытаниях
Для выявления общих закономерностей ступенчатого регулирования ширины захвата агрегата на его выходные показатели исключим на первом этапе влияние ширины захвата рабочего органа (секции рабочих органов или отдельной машины при многомашинном агрегате) приняв в рассмотрение теоретические значения ширины захвата агрегата (раздел 2.7). Для сокращения и упрощения изложения введем термины: «одноступенчатый агрегат» -для агрегата с одним возможным и известным, постоянным значением ширины захвата; «двухступенчатый агрегат» - для агрегата с двумя значениями ширины захвата; «трехступенчатый агрегат» - с тремя и т.д. Ширину захвата агрегата будем обозначать Вш, где индекс п означает количество ступеней, а индекс і - номер ступени в порядке возрастания значений ширины захвата В; Когда речь идет о показателях работы п -ступенчатого агрегата, то будем ставить один индекс ...Q.
Для всех агрегатов минимальное значение ширины захвата В„і = Bnmjn определялось возможностью работы при максимальном приведенном удельном тяговом сопротивлении агрегата ,тлх с приведенным тяговым сопротивлением, равным максимально допустимому Р№тт„ для трактора в соответствии с техническими данными и агротехническими требованиями (здесь к» = М(ко) и Р0 = М(Р0) на множестве полей). Шаг или ступень ДВ изменения ширины захвата ВПІ при заданном количестве ступеней п принимался постоянным (арифметический ряд) и определялся по методике, изложенной в разделе 2.7 через условную ширину захвата агрегата В,н-і(усл.), а также по следующим критериям: - максимум математического ожидания М(Р0); - минимум среднего квадратического отклонения ст(Р0); - минимум коэффициента вариации v(Pe) приведенного тягового сопротивления Р0 всех агрегатов; - минимальная разница в вероятностях работы агрегатов с разной шириной захвата р(В„), что, очевидно, достигается при равенстве вероятностей для крайних значений ширины захвата B„i и Вт, - p(Bni) = р(В„„). Значения ширины захвата B„j и ДВ по этим критериям не могут быть выражены через элементарные функции, поэтому расчеты выполнены методом итераций. Расчеты по выявлению эффективности критериев произведены для трехступенчатых агрегатов (табл. 7 прил. 1). Существенной разницы в результатах решения по математическим ожиданиям приведенного тягового сопротивления М(Р0) и ширины захвата М(В) агрегатов по критериям нет, - она намного меньше погрешности экспериментального определения исходных данных. Поэтому нами принят последний из приведенных выше критериев как более важный для производства и эксплуатации машин, поскольку предполагает минимальную разницу в вероятностях (во времени) работы агрегатов с различными значениями ширины захвата p(Bni) - второй столбец таблицы. Для выявления эффективности ступенчатого изменения ширины захвата агрегаты от одноступенчатого до пятиступенчатого сравнивались как между собой, так и с теоретически возможным вариантом бесступенчатого (п-»ао) изменения ширины захвата при экстремальной загрузке трактора по тяге Р0Т ШІ« (потенциальные или предельные возможности агрегата, - индекс «,..„», - по чистой производительности W и расходу топлива gr на единицу обработанной за время чистой работы площади). Ширина захвата В при постоянном приведенном тяговом сопротивлении Р0 агрегата линейно зависит от его приведенного удельного тягового сопротивления к(,. Поэтому математическое ожидание ширины захвата МГ1(В) при бесступенчатом её изменении в соответствии со значением удельного приведенного тягового сопротивления ко может быть определена по формуле: Здесь Р0т ши и Mn(V) - приведенное тяговое сопротивление агрегата, обеспечивающее достижение желаемой эффективности (в нашем случае PoT mai = Pomai) и соответствующая ему скорость движения трактора. Основные результаты расчетов приведены в табл. 8 прил. 1. Использование двухступенчатых агрегатов в сравнении с одноступенчатыми позволяет в среднем на 4,3 % повысить производительность и на 4,1 % уменьшить расход топлива. Для трехступенчатых это, соответственно, 5,7 и 5,4 %. Бесступенчатый агрегат (п «э) позволил бы получить, соответственно, 7,9 и 7,4 % - см, рис. 4.9. Увеличение производительности и уменьшение расхода топлива происходит за счет уменьшения коэффициента вариации v(P0) тягового сопротивления агрегатов в целом (рис. 4.9г), увеличения его математического ожидания М(Р0) и М(Р) (рис. 4.9в), роста математического ожидания ширины захвата агрегатов М(В) (рис. 4.9д). Увеличение количества ступеней до четырех и пяти в сравнении с двумя и тремя приводит к несущественному увеличению производительности и уменьшению расхода топлива. Трехступенчатый; агрегат в сравнении с двухступенчатым позволяет в среднем увеличить производительность и уменьшить расход топлива соответственно на 1,4 и 1,3 %. Поэтому можно ограничиться двухступенчатыми агрегатами. В практических приложениях оценка значений ширины захвата ступеней агрегата может быть произведена по формуле: Значения параметра t для определения ширины захвата Впь - первая ступень для всех агрегатов ty„i = 2 - правая граница распределения приведенного удельного тягового сопротивления агрегата ко или правый допустимый (толерантный) предел Ці = t$ (см. раздел 2.5.1).
Оценка эффективности ступенчатого изменения ширины захвата агрегата
Основные технические данные почвообрабатывающего посевного ком- , плекса ППК-12,4 приведены в табл. 11 прил. 1. Для сравнения в этой же таблице приведены технические данные аналогичного комплекса «Конкорд», а в табл. 12, 13 - отечественных зерновых сеялок и сцепок.
Основные достоинства комплекса, на наш взгляд, состоят в следующем: - совмещение при одном проходе агрегата предпосевной обработки почвы, посева и послепосевной: обработки почвы, внесения удобрений и разбросной полосовой посев семян; - автономность зернотукового бункера; - универсальность, заключающаяся в возможности установки за лапами культиватора сменных рабочих органов для выравнивания и прикатывания поверхности почвы и в возможности использования культиватора для сплошной обработки почвы (обработка паров, осенняя основная обработка почвы) без зернотукового бункера; - пневматические доставка и распределение семян по сошникам; - ширина захвата (12,4 м) и скорость движения (8,5-13,0 км/ч) обеспечивают высокую чистую производительность агрегата (10.,.16 га/ч). При коэффициенте использования времени смены, равном 0,7 и продолжительности времени смены 7 часов это составит 50... 80 га за смену; - емкость прицепного зернотукового бункера обеспечивает большую продолжительность работы комплекса без заправки, что увеличивает величин ну коэффициента использования времени смены и сменную производительность агрегата (если у отечественных сеялок суммарная емкость зернотукового бункера, приходящаяся на единицу ширины захвата составляет около 200 дм3/м, то у ППК-12,4 - примерно 1000 дм3/м, то есть в пять раз больше); - трехсекционная сочленённая конструкция рамы культиватора с возможностью копирования секциями поверхности поля и «складывания» при переводе в транспортное положение; Вместе с тем следует отметить и недостатки: - большая неравномерность глубины обработки почвы и заделки семян (от 20 до 180 мм) из-за больших размеров по ширине захвата и по ходу (примерно по 4 м) секций культиватора и распределения семян по сошникам; - высокая металлоемкость конструкции комплекса и большая масса технологических материалов (семена, удобрения) приводят к значительным энергозатратам на его перемещение. От 18 до 74 кВт (25... 100 л.с.) мощности двигателя затрачивается только на перемещение бункера. Максимальная масса комплекса, приходящаяся на единицу ширины захвата достигает полутора тонн на 1 метр, в то время, как у отечественных агрегатов 600...750 кг/м, то есть меньше в два и более раза; - большое тяговое сопротивление комплекса не позволяет удовлетворительно агрегатировать его даже с самым мощным и тяжелым отечественным колесным пахотным трактором К-701, имеющим высокое удельное давление на почву и большие потери на буксование колес; - перекатывание бункера с семенами и удобрениями по обработанной и засеянной поверхности поля приводит к интенсивному уплотнению почвы и снижению урожайности по следу колёс (до 25 %), к возрастанию, в сравнении с необработанной поверхностью поля, силы сопротивления перекатыванию бункера; - небольшие ширина захвата лап культиватора (172 мм) и их перекрытия, большое количество рядов рабочих органов по ходу культиватора и большая; кинематическая длина агрегата; - наличие индивидуального двигателя пневмосистемы бункера.
Вероятностные характеристики тягового сопротивления комплекса ІШК-12,4 установлены при его испытаниях в племсовхозе «Чистгоньский» Топчи-хинского района с трактором Т-250 ОАО «Алттрак», в других районах степной и лесостепной зон Алтайского края с трактором К-701 (табл. 3 прил. 1). Их краткий анализ приведен в разделе 4.1.
Основные показатели работы комплекса в этих условиях на множестве полей приведены в табл. 14 прил. 1, столбец 2. Максимальное среднее тяговое сопротивление агрегата М(Р) = Р на отдельном поле составляет около 72 кН, что на 43 % больше номинального тягового усилия трактора, равного Р„=50 кН. Максимальная, допустимая в течение длительного времени, средняя загрузка трактора Т-250 по тяге на «отдельном поле» в соответствии с техническими условиями ограничена величиной M(P)mas = FTmai = 60 кН. При ширине захвата комплекса В=12,4 м он может работать без перегрузки по тяге только при приведенном удельном тяговом сопротивлении культиватора М кдет) з кокг , 3,70 кН/м с вероятностью р = 0,41 (т.е. на 59 % полей трактор будет перегружен). Показатели работы агрегата в этом, допустимом диапазоне изменения приведенного удельного тягового сопротивления культиватора кокт комплекса также приведены в табл. 14 прил. 1, столбец 3.
При использовании культиватора на сплошной обработке почвы (культивация) при том же значении приведенного удельного тягового сопротивления М(кокт) = 3,80 кН/м он может работать с трактором Т-250 без перегрузки по тяге уже на 90 % полей (табл. 14 прил. 1, столбцы 4 и 5).
Ширину захвата культиватора следует уменьшить или предусмотреть возможность ступенчатого её изменения с тем, чтобы комплекс мог работать на большинстве полей края без перегрузки трактора по тяге. Оценим предварительно требуемое количество ступеней ширины захвата агрегата п. Диапазон изменения приведенного удельного тягового сопротивления культиватора 5hlT=[l+tyV(k T)]/[lyv(kl(T)]=l,(6). Диапазон изменения тягового сопротивления агрегата на пятой и шестой передачах трактора 5Р=1,4. Тогда для геометрического ряда значений ширины захвата в соответствии с (2.63) пг 1,5, а для арифметического ряда в соответствии с (2,69) и (2.69а) эта величина составит пя=1,4...1,7. Агрегат должен быть двухступенчатым. Проанализируем следующие варианты использования комплекса на посеве и сплошной обработке почвы (культивации): 1. Исходные параметры выпускаемого ОАО «Рубцовский машиностроительный завод» почвообрабатывающего посевного комплекса (табл. 11 прил. 1). Анализ приведен выше. 2. То же, что и вариант 1, только с изменением степени заполнения бункера технологическими материалами. 3. Изменение ширины захвата культиватора при исходных параметрах (п. 1) бункера. 4. То же, что и вариант 3, только с изменением параметров бункера пропорционально изменению ширины захвата культиватора. 5. Изменение ширины захвата культиватора и параметров бункера. Рабочая ширина захвата стрельчатой лапы культиватора b = 0Д72 м при общем их количестве (исходный вариант) z0 = 72. Примем в дальнейших расчетах, что общее количество сошников культиватора при любой ширине захвата четное, так, как это есть у существующих конструкций машин (табл. 11 прил. 1). Расчеты произведены по методике, изложенной в разделе 2. Вариант 2. В качестве одного из способов некоторого увеличения производительности и уменьшения расхода топлива, работающих комплексов ППК-12,4 можно рекомендовать частичное заполнение бункера технологическими материалами. Результаты расчетов для четырех вариантов заполнения бункера на 100, 75, 50 и 25 % при ограничении тягового сопротивления агрегата Ртах 60 кН и равномерном распределении нагрузки приведены в табл. 15 прил. 1 и на рис. 4.12. Уменьшение тягового сопротивления бункера из-за уменьшения его веса позволяет работать с большими значения удельного тягового сопротивления культиватора - рис. 4.12г.
Похожие диссертации на Обоснование рациональных параметров и режимов работы почвообрабатывающего посевного комплекса
