Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследований 8
1.1. Почвообрабатывающие посевные комплексы 8
1.2. Обоснование выбора тягового средства для почвообрабатывающего посевного комплекса 11
1.3. Общая характеристика условий работы МТА 13
1.4. Критерии оптимизации параметров и режимов работы тяговых почвообрабатывающих агрегатов 14
1.5. Цель и задачи исследований 16
ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки к определению эксплуатационных показателей работы комплекса 20
2.1. Математическая модель функционирования комплекса 21
2.2. Обоснование расположения технологических емкостей (бункеров) почвообрабатывающего посевного комплекса 35
2.3. Удельные показатели работы комплексов 39
2.4. Обоснование рационального состава, параметров и режимов работы комплекса 41
ГЛАВА 3. Методика экспериментальных исследований . 46
3.1. Обоснование условий для проведения эксперимента, выбора объекта и задач исследований 46
3.2. Оборудование и приборы, использованные при испытаниях 48
3.3. Тарировка приборов и определение погрешности измерения 51
3.4. Методика испытаний двигателя, гусеничной машины, комплекса 52
3.5. Обработка опытных данных 53
ГЛАВА 4. Результаты исследований 56
4.1. Результаты экспериментальных исследований 56
4.1.1. Анализ результатов тормозных испытаний двигателя 56
4.1.2. Анализ результатов тяговых испытаний машины 59
4.1.3. Анализ испытаний комплекса в предлагаемой компоновке 62
4.1.4. Тяговое сопротивление с.-х. машины 63
4.2. Теоретические исследования 64
4.2.1. Основные факторы, влияющие на энергетические и технико-экономические показатели комплекса 64
4.2.2. Количественная оценка управляющих факторов 65
4.3. Сравнительная характеристика тягового и тягово-транспортно-приводного комплексов 76
ГЛАВА 5. Оценка эффективности использования комплекса и его технико-экономических показателей 82
5.1. Определение удельных совокупных затрат средств 82
5.2. Экономическая оценка результатов исследовния 86
Общие выводы 87
Список литературы 89
Приложения 100
- Критерии оптимизации параметров и режимов работы тяговых почвообрабатывающих агрегатов
- Математическая модель функционирования комплекса
- Оборудование и приборы, использованные при испытаниях
- Анализ результатов тормозных испытаний двигателя
Введение к работе
Ведущие научно-исследовательские институты и предприятия отрасли машиностроения разработали в 1998-1999 годах проект «Стратегии развития тракторного и сельскохозяйственного машиностроения России», одобренный председателем Правительства РФ 15 сентября 2000 года. Оценка емкости российского рынка тракторов и сельхозмашин на перспективу показывает, что он останется одним из крупнейших в мире и привлекательным для отечественных и зарубежных производителей [53].
Негативно проявляется неоптимальная структура парка тракторов. Рациональнее увеличить долю гусеничных тракторов, которые по сравнению с колесными имеют меньшую величину буксования (не более 5 % и 15 % на стерне колосовых [3]), лучшее сцепление с почвой (коэффициент сцепления на стерне 0,8...1,0 и 0,6...0,8 соответственно [107]). «Стратегией» отрабатываются компоновочные и конструкционные решения, позволяющие довести агрегати-руемость гусеничных тракторов до колесных.
С целью реализации «Стратегии» на ОАО «Алттрак» планируется раз
работать конструкцию сельскохозяйственной модификации трелевочного
трактора ТТ-4М, предназначенной для работы в агрегате с
почвообрабатывающими посевными комплексами (ППК).
В условиях жесткого дефицита материально-технических ресурсов одним из главных лимитирующих способов сохранения производства зерновых культур является применение энергоресурсосберегающих технологий [7]. Для их реализации предназначены комбинированные почвообрабатывающие посевные комплексы типа:
ПК «Кузбасс» [45,71] производства ЗАО «АГРО» г. Кемерово, аналог «КОНКОРД - 4012/2000» [113];
ППК-12,4 и ППК-8,2 [86,87], выпускаемые ОАО «Рубцовский машиностроительный завод» (ОАО «РМЗ»), зарубежный аналог комплекс канадской фирмы «Tor-Master»;
Flexi-Coil 5000 производства Саскатоон, Канада [112];
ПК «Алтай», разработанный ОАО «Алтайский дизель» совместно с кафедрой «Тракторы и автомобили» Алтайского государственного аграрного университета (АГАУ) [80] и др.
В настоящее время в России нет серийного трактора, отвечающего агротехническим требованиям, для агрегатирования таких комплексов. Одним из вариантов возможного частичного решения вопроса является использование гусеничных машин не с/х назначения. Так, ОАО «РМЗ» предложено использовать для агрегатирования с ППК универсальное гусеничное шасси 521М1. Два опытных образца таких агрегатов успешно испытаны в условиях рядовой эксплуатации.
В данной работе для агрегатирования почвообрабатывающих посевных комплексов типа ППК-8,2 предлагается использовать гусеничную машину МТ-5 класса тяги 5, представляющую собой шасси серийно выпускаемого трелевочного трактора ТТ-4М производства ОАО «Алтайский трактор», г. Рубцовск.
При обычной компоновке агрегата ППК представляют собой сцеп, состоящий из культиватора и прицепной тележки, на которой смонтированы: два бункера (один - для семян, другой - для удобрений), двигатель привода вентилятора, вентиляторная установка, дозаторы подачи семян и удобрений из бункеров, загрузочно-разгрузочный шнек [30].
Конструкция гусеничной машины МТ-5 позволяет перенести на нее два бункера, вентиляторную установку комплекса с приводом последней от двигателя машины через ВОМ.
Использование гусеничной машины МТ-5 для агрегатирования почвообрабатывающего посевного комплекса является актуальным и эффективным, поскольку позволяет решить задачу обеспечения комплекса тяговым, транспортным и приводным средствами, представленными одной машиной.
Цель работы- повышение эффективности работы почвообрабатывающего посевного комплекса путем использования гусеничной машины МТ-5 как тягового, транспортного, приводного средства за счет обоснования рациональных параметров и режимов работы.
Агрегат, состоящий из гусеничной машины МТ-5 с установленными на нее зерновым и туковым бункерами, вентиляторной установкой с приводом от двигателя машины и буксируемого культиватора будем называть далее энергетическим почвообрабатывающим посевным комплексом - ЭППК.
Объект исследования - энергетический почвообрабатывающий посевной комплекс (ЭППК), состоящий из гусеничной машины МТ-5 и почвообрабатывающего посевного комплекса типа ППК-8,2.
Предмет исследования- процесс функционирования ЭППК как системы «почва - почвообрабатывающий посевной комплекс - движитель -трансмиссия - двигатель» с учетом вероятностного характера нагрузки при работе на группе полей.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- усовершенствована математическая модель процесса функционирования
комплекса как системы «почва - почвообрабатывающий посевной комплекс -
движитель - трансмиссия - двигатель», в которой учтено влияние переменного
веса посевного материала на энергетические, технико-экономические показа
тели;
- обоснована методика определения рациональных параметров комплекса
при эксплуатации его на группе полей с учетом вероятностного характера из
менений внешних воздействий;
- в качестве критерия эффективности функционирования комплекса исполь
зовано математическое ожидание удельных совокупных затрат средств по
группе полей.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, подтверждаются результа-
тами стендовых испытаний двигателей, тяговых испытаний трактора и лабора-торно-полевых испытаний комплексов в типичных условиях степных районов Алтайского края.
Практическая значимость и реализация результатов проведенных исследований заключается в том, что усовершенствованная математическая модель функционирования комплекса как системы «почва - почвообрабатывающий посевной комплекс - движитель - трансмиссия - двигатель» позволяет обосновать рациональный состав, параметры и режимы работы тягового, тягово-приводного и тягово-транспортного комплекса на базе и колесного, и гусеничного тягового средства.
Результаты исследований одобрены техническим советом ОАО «Алттрак» и использованы при разработке сельскохозяйственной модификации трактора ТТ-4М, предназначенной для работы с почвообрабатывающими посевными комплексами.
На защиту выносятся:
усовершенствованная математическая модель процесса функционирования комплекса как системы «почва - почвообрабатывающий посевной комплекс - движитель - трансмиссия - двигатель»;
состав и параметры почвообрабатывающего посевного комплекса на базе гусеничной машины МТ-5 ;
- оценка эффективности использования предлагаемого комплекса ЭППК и его технико-экономических показателей.
По диссертации опубликовано 10 научных работ.
Критерии оптимизации параметров и режимов работы тяговых почвообрабатывающих агрегатов
Обобщение разрозненных вопросов теории трактора, как науки об эксплуатационных качествах, сделано академиком Е.А. Чудаковым и профессором Е.Д. Львовым. Позднее развитие наука получила в работах Д.А. Чудако-ва, И.И. Трепененкова, И.П. Ксеневича и др. [107,101,69]. Теоретические основы проектирования, конструирования и расчета тракторов освещены в работах В.Я. Аниловича, И.Б. Барского и др. [12,13].
Научную базу в вопросах обоснования параметров и режимов работы машинно-тракторных агрегатов заложили Л.Е. Агеев [2-6], В.Н. Болтинский [16-17], В.П. Горячкин [23], В.А. Желиговский [36], В.В. Иванов [40], С.А. Ио-финов [41-43], В.В. Кацыгин [47], Ю.К. Киртбая [48-51], Г.М. Кутьков [72], И.П. Полканов [84], Б.С. Свирщевский [92] и другие исследователи.
В качестве критерия оптимизации в начальный период внедрения тяговых агрегатов использовался тяговый к.п.д. трактора. Такой подход был реализован в методике, разработанной И.И. Трепененковым [101] для определения номинального тягового усилия как основного классификационного показателя типажа тракторов - параметрического ряда в виде геометрической прогрессии.
Номинальные тяговые усилия для каждого трактора определены на основании зависимости, предложенной И.П. Ксеневичем [69]: где А - коэффициент, имеющий значения для колесных тракторов 3,24... 3,92 и для гусеничных тракторов и машин 4,4.. .4,9 [90]; Шэ - эксплуатационная масса трактора, кг.
Затем по мере развития теории оптимизации параметров и режимов работы МТА в качестве критериев оптимизации принимают максимум производительности и минимумы расхода топлива, затрат механической энергии и труда [2,41,47,51 и др.].
С семидесятых годов в качестве критериев оптимизации широко используются приведенные затраты средств или приведенные затраты средств с учетом потерь урожая в зависимости от сроков выполнения работ, скорости движения и взаимодействия движителей с почвой [55].
В настоящее время при обосновании параметров и режимов работы агрегатов используют теорию вероятности и математическую статистику [2,4,14,20,35,61,68,93,96,99,104,105,108,109 и др.].
За последнее время произошло заметное увеличение удельного сопротивления движению агрегатов вследствие уплотнения почв сельскохозяйственной техникой [70], поэтому в качестве критерия оптимизации предлагается использовать приведенные затраты средств с учетом потерь урожая в зависимости от сроков выполнения работ [47], многоуровневый критерий ресурсосбережения [93], что свидетельствует об актуальности и сложности, многовариантности решения задач обоснования параметров и режимов работы почвообрабатывающих посевных комплексов.
В результате анализа перспективных технологий и средств механизации полеводства для возделывания зерновых культур можно сделать вывод о том, что в условиях Сибири, где среднемноголетняя годовая сумма осадков не больше 300...350 мм, необходимо использовать энергоресурсосберегающие машинные технологии с ограничением числа проходов машин для уменьшения уплотнения почвы [69] за счет совмещения технологических операций. Для их реализации предназначены комбинированные почвообрабатывающие посевные комплексы, такие как ППК ОАО «РМЗ».
Для их агрегатирования в данной работе предлагается использовать гусеничную машину МТ-5 класса тяги 5 производства ОАО «Алттрак» как тяго-во-транспортно-приводное средство.
При внедрении в полеводство комплекса на базе гусеничной машины МТ-5 особое внимание должно быть уделено качеству обработки почвы, повышению производительности, снижению себестоимости продукции.
Ранее производительность машинно-тракторных агрегатов повышалась за счет: - увеличения массы трактора и ширины захвата [111]; - повышения рабочих скоростей движения до 2,5 м/с.
Однако всестороннего научного обоснования эти направления не получили. До сих пор на большинстве технологических операций перерасходуется топливо, возрастают затраты энергии и средств на единицу обработанной площади и получаемой продукции [54,57,59,66]. Одна из основных причин в том, что сельскохозяйственные машины не всегда обеспечивают рациональную загрузку тракторов по тяге [56,57,58,60,66,67].
Увеличенные эксплуатационная масса тракторов и скорости движения комплексов вызывают дополнительное уплотнение почвы движителями, увеличивают интенсивность воздействия рабочих органов машин на обрабатываемую среду, что приводит к разрушению структуры почвы, развитию водной и ветровой эрозии, ухудшению качества полевых работ и к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Для определения параметров машинно-тракторных агрегатов используется математическая модель Л.Е. Агеева [2-6], в которой по известному закону распределения тягового сопротивления определяются вероятностно-статистические оценки выходных показателей работы МТА.
Однако в математической модели не учитывались влияние скорости движения и среднедопустимая загрузка трактора по тяге. Поэтому д-ром техн.наук, проф., Красовских B.C. и сотрудниками кафедры «Тракторы и автомобили» Алтайского государственного аграрного университета предложена вероятностно-статистическая математическая модель функционирования тягового почвообрабатывающего агрегата как системы «почва - с.-х. машина -движитель - трансмиссия - двигатель» [61], в которой в качестве аргумента использовано приведенное тяговое сопротивление. По известному закону распределения которого определяются вероятностно-статистические оценки выходных показателей агрегата на отдельном поле, затем по группе полей. Свою состоятельность математическая модель показала на практике [14,20,35,68,99,108,109 и др.].
Математическая модель функционирования комплекса
При обосновании параметров тракторов, машин-орудий и режимов их эксплуатации, в большинстве случаев, используют статические методы, не позволяющие дать достоверную оценку эффективности применения агрегатов в эксплуатации. Построение математической модели с учетом влияния непрерывно изменяющихся внешних воздействий, всех параметров движителя, трансмиссии, машины агрегатируемой с тяговым средством, двигателя, взаимодействий между отдельными составляющими - сложная задача, поэтому пользуются одно-, двумерными динамическими системами [2,4,14,20,35,61,96,99 и др.]. Для этого используют вероятностно-статистическую модель системы «почва - с.-х. машина - движитель - трансмиссия - двигатель», разработанную д-ром техн. наук, проф., B.C. Красовских. Где по известному закону распределения приведенного удельного или тягового сопротивления агрегата и детерминированным связям, заданным кусочно-непрерывными функциями регуляторной характеристики двигателя и тяговой характеристики трактора определяются вероятностно-статистические оценки выходных эксплуатационных показателей двигателя, трактора, тягового агрегата при работе на отдельном поле, затем на множестве полей:
Рассмотрим усовершенствованную математическую модель «почва -с.-х. машина - движитель - трансмиссия - двигатель» применительно к тягово-транспортно-приводным комплексам. По характеру использования энергии машинно-тракторные агрегаты разделяются на: - тяговые, когда тяговое усилие трактора используется для перемещения машины; - тягово-приводные, когда тяговое усилие трактора используется для перемещения рабочей машины, а ее рабочие органы получают энергию от двигателя трактора через ВОМ [12]; - тягово-транспортно-приводные, в дополнение к предыдущему вариан ту трактор используется и как транспортное средство. Функционирование комплекса ЭППК (рис. 2.1) рассматривается как реакция динамической системы на входные внешние воздействия и управляющие воздействия по принципу «вход-выход». Входные внешние воздействия представляют собой случайные процессы. Они оказывают влияние на основные выходные переменные величины Y, характеризующие функционирование комплекса в эксплуатационных условиях. Из-за случайного характера внешних X, управляющих U и возмущающих Z воздействий выходные Y показатели работы ЭППК (рис. 2.1) могут рассматриваться в виде случайных процессов по времени или пройденному пути [61]. Чтобы учесть случайные факторы при обосновании параметров и режимов работы энергетического почвообрабатывающего посевного комплекса, необходимо установить вероятностно-статистические оценки энергетических и технико-экономических показателей - математические ожидания M(Y). При установлении вероятностно-статистических оценок выходных параметров комплекса в работе использован метод функций случайных аргументов. Его сущность состоит в том, что ЭППК рассматривается в виде модели «вход-выход» (рис. 2.1). Входные X и выходные Y переменные величины определяются детерминированной функциональной зависимостью Y=f(X). Установлено [2-4,41,61,108,109 и др.], что к основным входным воздействиям, влияющим на функционирование машинно-тракторного агрегата, относится тяговое сопротивление рабочей машины или орудия. Тягово-транспортно-приводной комплекс использует тяговое усилие гусеничной машины для перемещения культиватора, а привод вентиляторной установки производится от двигателя гусеничной машины через ВОМ. Колебания тягового сопротивления культиватора можно разложить на пять различных по частоте составляющих [15,16,48,72]: 1) низкочастотная v=0,07...0,25 Гц обусловлена микрорельефом и физико-механическими свойствами почвы; 2) v=l... 1,5 Гц вызвана продольно-угловыми колебаниями агрегата; 3) v= 2,5.. .3 Гц обусловлена вертикальными колебаниями остова трактора; 4) v=5...6 Гц генерируется в механизмах ходовой системы; 5) v =10...12 Гц вызвана звенчатостью ходовой системы гусеничного трактора. Из них основной составляющей, влияющей на выходные Y технико-экономические показатели, является (рис. 2.2) низкочастотная составляющая его тягового сопротивления. Остальные колебания нагрузки преодолеваются за счет инерционных сил агрегата и практически не влияют на его показатели. Анализ результатов более тысячи динамометрирований показывает, что условия работы машинно-тракторных агрегатов на отдельных полях имеют существенные различия [37,38]. Поэтому оценивать работу агрегата следует не на отдельном поле, которая с вероятностной точки зрения является точечной оценкой, а на совокупности полей [56,59]. Выходные показатели ЭППК по группе полей, рассчитанные с учетом вероятностного характера условий эксплуатации комплекса, будем называть как эксплуатационные характеристики.
Основная особенность эксплуатационных характеристик заключается в том, что они представляют собой зависимость математических ожиданий выходных показателей работы двигателя, тягового средства и комплекса от математического ожидания тягового сопротивления при различных значениях веса технологических материалов, номинальной мощности двигателя. Такой способ представления характеристик позволяет осуществить оценку выходных показателей комплекса при выполнении основных технологических операций, выбрать состав и режимы работы тягово-транспортно-приводного комплекса и производить сравнительную оценку энергетических и технико-экономических показателей тяговых средств различных по тяговому классу и уровню их энергонасыщенности.
В соответствии с принятой схемой работы тягово-транспортно-приводного комплекса управляющими показателями при расчете эксплуатационной тяговой характеристикой ЭППК при работе по группе полей являются: номинальная мощность двигателя Л , вес семян и удобрений G ; входной показатель - математическое ожидание тягового сопротивления агрегата по группе полей М(Р) [62]:
Оборудование и приборы, использованные при испытаниях
Стендовые испытания двигателя проводились для снятия регуляторной характеристики, по которой определялась возможность работы с новым ППК. Переналадка двигателя на уровень мощности Ne=132,3 кВт осуществлялась заменой регулятора топливного насоса.
При испытаниях гусеничной машины МТ-5 на фоне - стерня колосовых снималась тяговая характеристика, согласно которой оценивались энергетические и технико-экономические показатели гусеничной машины и возможность использования ее как тяговое средство под реализацию новых энергосберегающих технологий.
В качестве загрузочного устройства использовалась динамометрическая лаборатория ДЛ-10, для догрузки использовался соединенный последовательно трактор-догружатель. В процессе испытаний регистрировались следующие показатели: - тяговое усилие Ркр; - путь Бд; - расход топлива двигателем; - обороты ведущих колес; - время опыта. Структурная схема измерительного оборудования, расположение регистрирующей аппаратуры изображены на рисунке 3.2. Для измерения моментов сопротивления на полуосях трактора и валу двигателя использовались тензодатчики, соединенные по мостовой схеме 1. Для измерения тягового усилия использовалось тензометрическое звено на 50 кН. Регистрация частоты вращения вала двигателя, ведущих колес, путеизмерительного колеса, замер действительной скорости движения трактора осуществлялись датчиками (9,11). Определение расхода топлива измерялся расходомером ИП-179ПС (8). Летний цикл тяговых испытаний машины в полевых условиях проведен в августе-сентябре на уклонах не превышающих 2 вдоль и поперек движения. Показатели окружающей среды и физико-механические свойства грунта составляли: почва - среднесуглинистая, агрофон - стерня колосовых, температура окружающего воздуха tOKp=19...21C, атмосферное давление - 98,1...98,7 кПа, относительная влажность воздуха фокр=52...54 %, влажность грунта на глубине 0,08 м - 7...17 %, на глубине 0,10 м - 10...17 %, на глубине 0,12 м -16...27%. Определение сил сопротивления движению ПГЖ осуществлялась по величине математического ожидания нагрузки на крюке трактора для четырех вариантов компоновок (рис. 2.4). Испытания проводились на агрофоне - стерня колосовых. Каждый опыт состоял из двух ездок (туда и обратно) на контрольном участке. В конце каждого гона снимались показания приборов и заносились в протокол испытаний. В связи с тем, что предмет исследования находится в стадии проектирования, лабораторно-полевые испытания с.-х. машины были проведены в той же компоновке на гусеничном шасси 521М1СХ. Испытания проводились с учетом характеристики условий работы: тип почвы - легкосуглинистая, агрофон поля -стерня колосовых, рельеф местности - холмистый, глубина обработки - 0,07 м, норма высева семян пшеницы - 200 кг/ч, температура окружающего воздуха -17-20С [65]. Тарировка приборов осуществлялась перед началом опыта и в конце. Тарировка путеизмерительного колеса проводилась на поле, где проходили испытания, путем измерения числа импульсов датчика оборотов на опытном участке длиной 350-400 м на всех исследуемых скоростных режимах работы машины. Тарировка расходомера топлива, датчика хода рейки осуществлялась на стенде в период испытания двигателя при загрузке его от холостого хода до максимального момента, а масса топлива определялась с учетом поправки на изменение температуры окружающей среды. Тарирование тензозвена выполнялось на разрывной машине с использованием образцового динамометра растяжения. По результатам тарировочных испытаний методом наименьших квадратов с использованием ЭВМ были получены регрессионные зависимости, позволяющие на основании экспериментальных данных определять значения исследуемого параметра. Подготовка и проведение тяговых испытаний выполнялись согласно ГОСТ 18509-80 [24], ГОСТ 23734-79 [25], ГОСТ 25836-83 [26]. Перед проведением испытаний выполнялась общая регулировка машины. Для контроля работы и показаний тензоизмерителя использовался груз весом 50 кН с приложением нагрузки на крюке. Экспериментальные работы включали тяговые испытания с использованием динамометрической лаборатории ДЛ-10. Во время испытаний велись протоколы испытаний и журнал, регистрировались экспериментальные данные, погодные и природные условия. Стендовые испытания двигателя проводились в соответствии ГОСТ 18509-80 [24] с использованием балансирной машины IDS 1036 и специального комплекса измерительной аппаратуры. Характеристика двигателя снималась на электротормозном стенде Д8 1146-4K/V через вал отбора мощности машины МТ-5.
Анализ результатов тормозных испытаний двигателя
Для сравнительной оценки агрегатов удобно использовать затраты энергии приходящиеся на единицу обработанной площади - кВт-ч/га. Энергоемкость культиватора при работе с трактором К-701 составляет 11,9 кВт-ч/га, а с машиной МТ-5 - 10,8 кВт-ч/га, т.е. меньше почти на 9 % из-за меньшей скорости движения.
Вес гусеничной машины МТ-5 несколько меньше, на 5 %, чем трактора К-701. Общий вес трактора К-701 и груженого автономного бункера составляет 266 кН, а гусеничной машины с установленным на неё бункером - 205 кН, то есть меньше на 23 % или почти на четверть. Суммарная сила сопротивления качению трактора К-701 и бункера составляет 26,6 кН, а машины МТ-5 с бункером - 15,6 кН, меньше на 41 % или в 1,7 раза. В расчете на единицу обработанной площади затраты энергии на перекатывание трактора и бункера составляют у трактора К-701 9,0 кВт-ч/га, а у гусеничной машины 4,2 кВт-ч/га - 47 % или меньше уже почти в 2,2 раза из-за того, что ширина захвата культиватора с машиной МТ-5 на 26 % больше, чем с трактором К-701. Трактор К-701 на самопередвижение и буксировку бункера затрачивает мощность 58,6 кВт, а гусеничная машина только 25,0 кВт, то есть меньше почти в 2,4 раза.
Затраты энергии на вертикальную деформацию почвы трактором К-701 и колесами бункера составляют 8,6 кВт-ч/га, а гусеничной машиной 1,3 кВт-ч/га - в 6,8 раза меньше.
Коэффициент буксования трактора К-701 составляет в среднем 12,6 %, а гусеничной машины около 1,0 %. В расчете на единицу обработанной площади у трактора К-701 это составляет 3,0 кВт-ч/га, а у гусеничной машины МТ-5 -0,15 кВт-ч/га или в 20 раз меньше. Примерно также относятся затрачиваемые на буксование мощности.
Всего на деформацию почвы колесами трактора К-701 и бункера затрачивается 11,1 кВт-ч/га, а у гусеничной машины МТ-5 только 1,4 кВт-ч/га - меньше почти в 8 раз, что не может не отразиться на урожайности (см. таблицу 4.3).
Итого в расчете на единицу обработанной и засеянной площади на перемещение трактора, бункера и культиватора двигатель трактора К-701 затрачивает 28,1 кВт-ч/га, а двигатель гусеничной машины МТ-5 только 17,0 кВт-ч/га-немногим более 60 % или меньше почти в 1,7 раза. 1. На энергетический почвообрабатывающий посевной комплекс следует установить типовой двигатель Д-461-17 с номинальной мощностью NH= 132,3 кВт. Часть мощности двигателя NBOM=22 кВт следует использовать на привод вентиляторной установки. Остальная мощность двигателя составляет NT=110,3 кВт и тратится на поступательное движение агрегата. 2. Результаты тяговых испытаний гусеничной машины МТ-5 с двигателем мощностью N„=110,3 кВт на фоне - стерня колосовых показали, что гусеничная машина МТ-5 может быть использована в качестве базы для агрегатирования почвообрабатывающих посевных комплексов. Высокая согласованность теоретических и экспериментальных значений рабочей скорости движения Vp, крюковой мощности NKp, буксования движителя 8 подтверждает правильность расчета теоретической тяговой характеристики трактора с мощностью двигателя N„=132,3 кВт. 3. Полевые испытания комплекса 521М1СХ в предлагаемом компоновочном решении с бункером на шасси машины показали, что на величину коэффициента использования рабочего времени смены основное влияние оказывает время вспомогательной работы, особенно время Т3, затрачиваемое на засыпку бункера технологическими материалами. 4. Оценка сил сопротивления движению посевного комплекса для четырех компоновок показала, что наименьшее тяговое сопротивление Р=41,8 кН ППК имеет в предлагаемом варианте компоновки. 5. В ходе вычислительного эксперимента установлено, что на функцию отклика (математическое ожидание мощности на крюке) влияют вес технологических материалов, мощность двигателя, математическое ожидание тягового сопротивления агрегата по группе полей. Наилучшие показатели работы агрегата (минимум удельных совокупных затрат средств и погектарного расхода топлива, максимум сменной производительности) приходятся на максимальные значения веса технологических материалов и эффективной мощности. Из-за конструктивных ограничений мощность двигателя энергетического шасси, реализуемую через тягу, составляет 110,3 кВт [63]. Для ЭППК выбран вес технологических материалов 68,6 кН, который позволяет один раз заправиться и работать всю рабочую смену без дозаправки. Время на загрузку бункера семенами и удобрениями включено в подготовительное и равно нулю.
Значение математического ожидания тягового сопротивления агрегата по группе полей выбираем равным 40,3 кН из допустимого по техническим требованиям интервала как максимально возможное вследствие того, что по мере увеличения величины тягового сопротивления по группе полей М(Р) происходит уменьшение величины удельных совокупных затрат средств М(3С) и улучшение выходных технико-экономических показателей работы ЭППК. 6. В расчете на единицу обработанной площади затраты энергии у предлагаемого энергетического почвообрабатывающего посевного комплекса в сравнении с базовым вариантом - с трактором К-701 меньше: в 20 раз на буксование тягового средства, в 2,2 раза на перекатывание трактора и бункера, в 6,6 раза на вертикальную деформацию почвы движителем агрегата, в 1,7 раза на перемещение трактора, бункера и культиватора. Также у ЭППК меньше в 1,3 раза удельная металлоемкость и удельный расход топлива.
