Содержание к диссертации
Введение
1. Постановка проблемы, цель и задачи исследований 10
1.1. Агротехнические требования, предъявляемые к агрегатам для основной обработки почвы 10
1.2. Система машин для основной обработки почвы 13
1.2.1. Анализ тенденции роста мощности энергетических средств... 19
1.2.2. Результаты использования агрегатов для отвальной пахоты 25
1.2.2.1. Результаты исследований агрегатов для отвальной пахоты с тракторами тягового класса 3 29
1.2.2.2. Результаты исследований агрегатов для отвальной пахоты с тракторами тягового класса 5 32
1.2.3. Результаты использования агрегатов для безотвальной обработки почвы 35
1.2.3.1. Результаты исследований агрегатов для безотвальной обработки почвы с тракторами тягового класса 3 38
1.2.3.2. Результаты исследований агрегатов для безотвальной обработки почвы с тракторами тягового класса 5 43
1.2.4. Анализ использования лемехов для основной обработки почвы 46
1.3. Анализ теорий оценки эффективности пахотных агрегатов 51
Выводы по главе. Цель и задачи исследований 59
2. Научные основы повышения эффективности использования пахотных агрегатов 62
2.1. Оценка эффективности пахотных агрегатов по качеству их работы... 62
2.2. Оценка эффективности пахотных агрегатов по эксплуатационно-технологическим показателям 70
2.3. Система « трактор - орудие - обрабатываемая среда » 76
2.4. Анализ системы « трактор - орудие - обрабатываемая среда » 80
2.4.1. Номинальная эффективная мощность двигателя трактора 80
2.4.2. Сила тяги трактора 83
2.4.3. Скорость движения 84
2.4.4. Тяговый К.П.Д. трактора 88
2.4.5. Тяговое сопротивление почвообрабатывающего орудия 92
2.4.6. Ширина захвата орудия 94
2.5. Расчет эксплуатационных показателей агрегата в системе «трактор — орудие — обрабатываемая среда» 99
Выводы по главе 104
3. Эксплуатационно - технологическое обоснование эффективности использования пахотных агрегатов 105
3.1. Оценка эффективности пахотного агрегата по тяговой характеристике трактора 105
3.1.1. Соотношение эксплуатационных параметров и показателей пахотных агрегатов 108
3.1.2. Сравнение эксплуатационных параметров пахотных агрегатов.. 114
3.1.3. Обоснование границ эффективности пахотных агрегатов 121
3.1.4. Показатель эффективности пахотного агрегата 128
3.2. Номограмма оценки эффективности пахотных агрегатов 129
3.3. Кинематика пахотного агрегата 132
3.4. Обоснование эффективности агрегатов по использованию времени... 144
3.5. Обоснование эффективности агрегатов по ширине захвата 152
3.6. Технологическое обоснование эффективности агрегатов 155
Выводы по главе 159
4. Программа и методика исследований новых пахотных агрегатов ... 160
4.1. Программа исследований 160
4.2. Объект исследований 161
4.3. Новые энергетические средства для агрегатирования почвообрабатывающих орудий 162
4.4. Новые почвообрабатывающие орудия 166
4.4.1. Плуги для отвальной пахоты 166
4.4.2. Плуги для безотвальной обработки почвы 173
4.4.3. Рама почвообрабатывающих орудий 177
4.4.4. Лемех плугов общего назначения 179
4.4.4.1. Лемех трапециевидный П 179
4.4.4.2 Лемех комбинированный ЛК 185
4.5. Методика исследований 189
4.5.1. Методика лабораторно-полевых исследований агрегатов по качеству работы 189
4.5.2. Методика лабораторно-полевых исследований эксплуатационно-технологических показателей агрегатов 191
5. Результаты экспериментальных исследований новых пахотных агрегатов 195
5.1. Результаты и анализ использования новых агрегатов для отвальной пахоты 195
5.1.1. Результаты исследований агрегатов с тракторами тягового класса 3 195
5.1.2. Результаты исследований агрегатов с тракторами тягового класса 5 204
5.2. Результаты и анализ использования новых агрегатов для безотвальной обработки почвы 214
5.2.1. Результаты исследований агрегатов с тракторами тягового класса 1,4 214
5.2.2. Результаты исследований агрегатов с тракторами тягового класса 3 220
5 5.2.3. Результаты исследований агрегатов с тракторами тягового класса 5 235
5.3. Результаты и анализ использования новых лемехов 247
5.3.1. Лемех плужный трапециевидный 247
5.3.2. Лемех плужный комбинированный 251
Выводы по главе 259
6. Экономическая эффективность и результаты внедрения новых пахотных агрегатов в производство 261
6.1. Экономическая эффективность применения новых агрегатов 261
6.1.1. Снижение металлоёмкости технологии пахоты 274
6.1.2. Технологический экономический эффект использования пахотных агрегатов 277
6.2. Результаты внедрения новых пахотных агрегатов 278
Выводы по главе 291
Общие выводы 293
Список используемой литературы 296
Приложения 315
- Результаты исследований агрегатов для отвальной пахоты с тракторами тягового класса 5
- Оценка эффективности пахотных агрегатов по эксплуатационно-технологическим показателям
- Соотношение эксплуатационных параметров и показателей пахотных агрегатов
- Результаты исследований агрегатов с тракторами тягового класса 1,4
Введение к работе
Развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации во многом зависит от технического оснащения сельского хозяйства, разработки и внедрения высокопроизводительных, ресурсосберегающих машин, а также уровня их использования при наивысшем качестве выполнения механизированных работ.
В процессе производства растениеводческой продукции основная обработка почвы является самой энергоёмкой операцией, на которую расходуется до 40 % всей потребляемой в сельском хозяйстве энергии, при этом качество её часто не соответствует требованиям агротехники, что приводит к значительным потерям урожайности возделываемых культур [ 10, 34, 71, 75, 78, 86 ]. Стремление достичь высокой производительности пахотных агрегатов, сводится к увеличению мощности тракторов, а отсутствие широкозахватных орудий с малой кинематической длиной приводит к экономически невыгодной их эксплуатации.
За прошедшее десятилетие мощность отечественного машинно-тракторного парка резко ослабла, сокращение достигло 40 — 45 % [56, 65 ]. Современная система машин для агропромышленного комплекса имеет на вооружении тракторы и сельскохозяйственные машины, поставленные на производство несколько десятилетий назад [ 25, 51, 52 , 54 ].
Чтобы стабилизировать экономическую ситуацию, отечественными тракторостроителями разработаны и в настоящий период проходят государственные испытания энергетические средства нового поколения МТЗ — 1221-1822, ЛТЗ-155, ВТ-100 - 200, Т - 402 - 500, К- 701М + 744. При этом сельскохозяйственное машиностроение существенного конструктивного изменения не получило, причём до 50 % номенклатуры машин передано на производство в регионы [ 22, 35, 68, 70 ].
С ростом механизации технологических процессов вспашки существенно возросла энергонасыщенность современных тракторов всех тяговых классов, изменились их эксплуатационные и технико-экономические показатели. Наряду с созданием перспективных тракторов высокой мощности, возникает необходимость комплектования их высокопроизводительной почвообрабатывающей техникой. Таким образом, разработка новых, научно обоснованных принципов создания широкозахватных почвообрабатывающих орудий и их рабочих органов с малой кинематической длиной, позволяющей полнее загружать перспективные энергонасыщенные тракторы, с целью увеличения производительности и снижения энергоемкости агрегатов, представляет собой актуальную научно-техническую проблему, решение которой имеет важное хозяйственное значение.
К основным особенностям пахотных агрегатов новой конструкции можно отнести, с одной стороны их возможность работы на повышенных скоростях, с другой - применение широкозахватных почвообрабатывающих орудий. Однако увеличение скорости сдерживается качественными показателями технологического процесса, а наращивание ширины захвата ведёт к росту габаритных размеров и массы машинно-тракторного агрегата. Большие конструктивные размеры агрегатов требуют разметки широких поворотных полос, в результате чего возрастает длина холостого хода и тем самым уменьшается время производительной работы. Важной предпосылкой для разрешения возникшей противоречивой ситуации может быть увеличение ширины захвата плуга при малой кинематической длине всего пахотного агрегата.
Для сокращения трудозатрат, снижения энергоёмкости, повышения производительности и качества основной обработки почвы во всех странах идёт непрерывный поиск по созданию более эффективных машин, о чем свидетельствуют разработки последних лет передовых западно-европейских и скандинавских фирм-производителей почвообрабатывающей техники Lemken, Kuhn, Rabe, Vogel-Noot (Германия), Gregoire Besson, Kuhn-Huard ( Франция ), Kveneland ( Норвегия ), Overum ( Швеция ) [149, 150, 201, 202, 203 ]. Эффективность работы машинно-тракторного агрегата определяется его эксплуатационно-технологическими показателями. Существующие в настоящее время методики комплексной оценки функционирования агрегатов основываются на сложных аналитических расчетах взаимодействия системы агрегат - среда, без учета непрерывной изменчивости действующих элементов в пространстве и времени. Таким образом, для выявления закономерностей влияния значимого фактора на их изменение, установления взаимосвязи показателей необходим новый подход к теории агрегатирования. Основы теории агрегатирования перспективными энергонасыщенными тракторами новых почвообрабатывающих орудий должны базироваться, прежде всего, на стыке наук о механизации технологического процесса, эксплуатации машин и экономики.
В связи с этим целью настоящей работы является повышение эффективности использования пахотных агрегатов за счет применения энергонасыщенных тракторов и новых почвообрабатывающих орудий с улучшенными эксплуатационно - технологическими параметрами.
Изложенный в диссертации материал - итог работы автора с 1990 по 2004 гг. в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» на кафедре «Эксплуатация машинно-тракторного парка».
Исследования выполнены в рамках «Концепции развития сельскохозяйственного машиностроения в регионах ассоциации «Большая Волга» (Утверждена решением Совета ассоциации «Большая Волга» от 27.01.99 г.) и в соответствии с планом НИР института механизации и электрификации сельского хозяйства ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» по теме № 4 «Разработка технического обеспечения аграрных технологий» включающей раздел 4.2. «Совершенствование эксплуатации технологических процессов и рабочих органов машин для основной обработки почвы». Теоретические исследования проведены с использованием современных компьютерных технологий и математических методов. Экспериментальные исследования выполнены на высокоточной измерительной аппаратуре на государственных Поволжской, Северо-Кавказской и Владимирской машиноиспытательных станциях.
На защиту выносятся следующие научные положения:
1. Методика обоснования рациональных технико-эксплуатационных параметров пахотных агрегатов на основе построения и анализа потенциальных тяговых характеристик тракторов.
2. Теоретические исследования соотношения приращения мощности трактора с эксплуатационными параметрами пахотного агрегата.
3. Методика определения эффективности использования новых орудий основной обработки почвы в сочетании с тракторами нового поколения по усреднённым потенциальным тяговым характеристикам,
4. Теоретические исследования кинематических характеристик и показателей новых пахотных агрегатов.
5. Результаты лабораторно-полевых и экспериментальных исследований новых пахотных агрегатов в сравнении с известными агрегатами.
6. Результаты экономической оценки эффективности использования новых пахотных агрегатов.
Результаты исследований агрегатов для отвальной пахоты с тракторами тягового класса 5
По аналогичной схеме проанализируем работу пахотных агрегатов с тракторами тягового класса 5, проходивших испытания на Поволжской МИС. Условия исследований по годам приведены в таблице 1.8. На агрегаты К-701 + ПНЛ-8-40 устанавливались корпуса с культурной и полувинтовой формой отвала [108 ].
Данные, приведённые в таблице 1.8 показывают, что исследования проводились по стерне на средне- и тяжёлосуглинистых чернозёмах, с различными количественными и размерными величинами растительной массы и пожнивных остатков. Агрофоном полей служили площади после уборки озимых и яровых зерновых культур, а в качестве высокостебельного фона - поля после уборки кукурузы и подсолнечника. Влажность и твердость почвы с 1998 по 2000 гг. практически не изменялась.
Результаты испытаний К- 701 + ПНЛ — 8-40 по годам свидетельствуют (таблица 1.9 ) об устойчивом выполнении пахотными агрегатами технологического процесса основной отвальной обработки почвы. Средняя часовая производительность в скоростном диапазоне 8,5...9,1 км/ч равняется 2,93 га. При увеличении глубины пахоты снижается производительность и возрастает погектарный расход топлива.
В 2000 г. получены наивысшие показатели производительности и погектарного расхода топлива, при глубине пахоты 20 см и скорости 8,9 км/ч К-701+ПНЛ-8-40, соответственно 3,29 и 10,6 кг/га.
Устойчивость глубины обработки по ходу агрегата была в пределах нормы, за исключением показателей 1999 г. ± 2,4 см ( ATT ± 2 см ).
Эксплуатация агрегата в условиях 2000 г. позволила достичь высоких показателей. Объяснение тому удовлетворительное физическое состояние почвы и небольшая глубина обработки. Однако при таком режиме эксплуатации наблюдается отклонение ширины захвата от конструктивной ± 6,5 %, что на 35 % больше уровня агротехнических требований, предъявляемых к работе таких пахотных агрегатов.
Использование пахотных агрегатов для отвальной вспашки на полях с высокостебельным фоном выявило следующие недостатки. При работе К-701 + ПНЛ-8-40 на участках после уборки кукурузы и подсолнечника имела место неполная заделка пожнивных остатков, а в некоторых случаях происходило забивание рабочих органов стерней подсолнечника.
Таким образом, для повышения эффективности использования таких агрегатов необходимо искать пути улучшения агротехнических показателей, с сохранением других эксплуатационно-технологических и энергетических показателей. Рабочая скорость на пахоте стабилизировалась в диапазоне от 7 до 10 км/ч, поэтому производительность повышается главным образом в результате увеличения числа корпусов (ширины захвата). Снижение энергетических затрат достигается благодаря широкому выбору наиболее подходящих типоразмеров плужных корпусов, применению орудий с переменной шириной захвата. Многократные сравнительные исследования показали, что отечественные конструкции плугов не уступают зарубежным по агротехническим показателям: крошение почвы, заделка растительных остатков, слитность пашни. Однако отечественные плуги уступают зарубежным аналогам по материалоемкости, энергозатратам, надежности [149, 150].
В системе основной обработки почвы на долю агрегатов для безотвальной обработки почвы приходится до 60 % всего объёма механизированных работ [10, 56 ].
На зяблевой обработке почвы, предпосевном рыхлении и обработке паров на глубину 6... 16 см используются плоскорезы КПП - 2,2; КПГ — 2,2 и КПШ-5, КПШ - 9 [ 71, 75, 142, 143 ]. Рабочим органом плоскореза является корпус (Рис. 1.7, а), который с помощью стойки 1 крепится к раме плуга. В нижней части стойки имеется лапа 2, на которой смонтированы правые и левые лемеха 3. Впереди, на стыке лемехов, установлено долото 4.
Для осеннего глубокого рыхления полей без оборота пласта и обработки стерневых паров используются глубокорыхлители КПГ -250А; КПГ-2-150; ПГ-3-100; ГУН - 4 и ПГ - 3 - 5 [60, 71, 142, 143 ].
Оценка эффективности пахотных агрегатов по эксплуатационно-технологическим показателям
Среди известных методов расчета состава мобильного сельскохозяйственного агрегата с определением его эксплуатационных показателей можно отметить общий характер решения задачи [2, 20, 33, 40, 44, 58, 98, 140 ]. На начальном этапе на базе существующего комплекса энергетических средств выбирают трактор, удовлетворяющий требованиям высокой производительности, ресурсосберегающим, экологическим или другим критериям. В последующем по соответствующему установленному критерию в агротехнически допускаемом диапазоне рабочих скоростей движения рассчитывают оптимальные значения ширины захвата агрегата, выбирают количество машин в МТА. Окончательно определяют эксплуатационно-энергетические и экономические показатели функционирования агрегата в рамках заданных производственных условий. Такие способы сводятся к многоступенчатому решению, порой занимающего много времени на отыскание и анализ рационального комплектования агрегата. Получение результатов эксплуатационных показателей при изменении какого-либо природно-производственного (удельного сопротивления орудия, фона, уклона и размеров поля и т.д.), конструкционного (массы, ширины захвата) и кинематических параметров требует многократного повторения алгоритма решения.
Согласно известным теориям [2, 20, 23, 33, 40, 44, 58, 67, 71, 98, 140 ], производительность тракторного агрегата определяется величиной используемой тяговой мощности. Величина этой мощности неодинакова для различных режимов работы и, как это видно из тяговых характеристик (приложение 1), её наибольшее значение соответствует определённому тяговому усилию и скорости движения. Этому наибольшему значению тяговой мощности всегда соответствует наименьший удельный расход топлива - грамм на киловатт (лошадиную силу) в час. Значит, наибольшую производительность при наименьшем расходе топлива можно получить, если составить агрегат так, чтобы работать при том тяговом усилии и той скорости, при которых тяговая мощность наибольшая.
Определение производительности и установление количественных соотношений между найденной производительностью, параметрами пахотного агрегата и режимами его работы выполним следующим графоаналитическим методом. В правой верхней части системы координат графика (Рис. 2.3) на зависимости скорости движения трактора от нагрузки на крюке U=f(PKp), отмечаем крайние точки Umin и Umax допустимого требованиями агротехники диапазона рабочих скоростей пахотного агрегата. Из точки Umin опускаем перпендикуляр на ось абсцисс, соответствующий значению максимальной загрузки трактора по тяговому усилию - Ркртах. Аналогичный перпендикуляр, опущенный из точки Umax укажет значение минимального тягового усилия Ркртіп. Соединив названные точки, получим криволинейную трапецию Umin Ркртіп Ркртах Umax, фигура которой отражает зону эффективного использования агрегата на пахоте. Параллельные стороны трапеции отсекают на потенциальной тяговой характеристике участок кривой между минимальной NKpmin и максимальной NKpmax тяговой мощностью, а также участки любых зависимостей тяговой характеристики трактора.
Следующий этап решения задачи включает определение области загрузки трактора по ширине захвата почвообрабатывающего орудия. С этой целью в нижней части оси ординат наносим шкалу значений ширины захвата плуга в метрах. Ось абсцисс тяговой характеристики трактора, несущая шкалу значений Ркр, является осью абсцисс и для этой ординаты. Затем для максимальных kmax и минимальных Umin значений удельного тягового сопротивления плугов, подсчитываем ширину захвата агрегата В по выражениям:
Для удобства графического построения (Рис.2.3) в формулах (2.5)-(2.8) взято удельное сопротивление плуга на 1 м ширины захвата.
Полученные значения откладываем на шкале ординат и отмечаем точками А В С Д. Через эти точки проводим прямые, параллельные оси абсцисс, до пересечения с линиями перпендикуляров продолженных из точек Ркртіп и Ркртах. Соединив точки пересечений А], Вь Сі и Ді, имеем геометрическое поле величин ширины захвата плуга с различными значениями удельного тягового сопротивления для эффективной загрузки трактора по тяговому усилию не выходя за границы скоростного диапазона работы агрегата.
Дальнейший шаг предусматривает параболическую интерполяцию участка кривой отражающей изменение тяговой мощности NKpmin Nupmax в функции тягового усилия трактора Ркр. Для получения более точных результатов порядок полинома ограничим третьей степенью: где а, в, с, d - теоретические коэффициенты регрессии.
Соотношение эксплуатационных параметров и показателей пахотных агрегатов
Среди качественных показателей технологии основной обработки почвы - отклонения глубины вспашки от нормы, неравномерности глубины по ширине захвата орудия, гребнистости пашни, заделки растительных и пожнивных остатков, крошения почвы, по последнему показателю наблюдается наибольшее количество отклонений. Совершенствование технических средств необходимо вести в направлении повышения крошащей способности при сохранении достигнутого уровня других агротехнических показателей. В методике определения рациональных эксплуатационно технологических параметров пахотных агрегатов впервые предложено использовать потенциальную тяговую характеристику трактора ограниченную диапазоном агротехнически допустимых скоростей движения на этапе расчета производительности в функции тяговой мощности трактора. В результате возможно нахождение теоретических значений производительности и погектарного расхода топлива рационального сочетания трактора и почвообрабатывающего орудия с различной шириной захвата и удельным сопротивлением почвы. Теоретическая оценка пахотных агрегатов состоящих из тракторов одного тягового класса, но разной мощности выявила эксплуатационно-энергетические резервы, использование которых на агрегатирование широкозахватных орудий, является важным направлением в повышении эффективности применения перспективной энергонасыщенной техники.
Выполненные теоретические расчеты подтвердили целесообразность комплектования широкозахватных почвообрабатывающих орудий с перспективными сельскохозяйственными тракторами. Рациональный выбор параметров ширины захвата и режимов скорости движения, на примере агрегатов для безотвальной обработки почвы, позволяет увеличить производительность до 40 %, не повышая при этом энергетических затрат.
Тяговые показатели энергетического средства, используемые в качестве входных переменных в системе « Т — О - О » (2.32) определяют возможности его эффективного агрегатирования. Чтобы правильно составить пахотный агрегат, т.е. рассчитать количество орудий ( корпусов ) и определить их рациональную ширину захвата, необходимо знать тяговое усилие трактора, зная скорость, которую развивает трактор при этом тяговом усилии, можно определить производительность, а по расходу топлива — экономичность.
Основой для составления оптимальных пахотных агрегатов служат тяговые характеристики тракторов, полученные при испытании трактора в соответствующих условиях эксплуатации [ 104, 157, 186 ]. По тяговой характеристике с достаточной степенью точности можно определить все указанные выше основные эксплуатационные показатели трактора.
Рассмотрим тяговую характеристику серийного гусеничного трактора тягового класса З ДТ-75М полученную на стерне [ 186 ]. Трактор ДТ-75М комплектуется с отвально-лемешным плугом ПЛН-5-35 [ 142, 143 ]. Определим эксплуатационные показатели этого пахотного агрегата согласно методике [104]. Предположим агрегат работает на почвах с удельным сопротивлением ко = 55 кН/м2, с установленной глубиной пахоты а = 28 см. Тогда по уравнению ( 2.48 ) общее сопротивление плуга составит 26 кН.
На горизонтальной оси ( Рис.3.1. ) тяговых усилий находим точку Т, соответствующую 26 кН, и проводим вертикальную линию ТТ. Точки пересечения этой линии с кривыми тяговых показателей трактора ( скорости U, тяговой мощности NKP, часового Gq и удельного gicp расходов топлива, буксования b ) определяют их числовые значения при данном тяговом усилии Ркр = 26 кН .
Линия ТТ пересекается с характеристиками скорости ( кривые Б ) на разных передачах в четырёх точках. Следовательно, с таким тяговым усилием трактор ДТ-75М может работать на пяти передачах (1, 2, 3, 4, 5 ), соответственно скорости могут быть равны 5,5 ; 6,2 ; 6,9 ; 7,3 и 5,7 км/ч. Очевидно, надо выбрать ту передачу, которая обеспечит большую производительность. Самая высокая передача - пятая, но скорость движения при работе с тяговым усилием 26 кН будет выше на четвертой передаче ( 7,3 км/ч против 5,7 км/ч ). Наибольшая тяговая мощность NKP, также будет на четвертой передаче. Характеристики В и Г отражают расход топлива. По характеристике В можно установить, сколько топлива расходуется за 1час при данном режиме работы, а по характеристике Г - какое количество топлива расходуется на 1 кВт в час. По величине удельного расхода топлива можно судить об экономичности трактора. При работе на четвертой ( IV ) передаче ( кривая Г ) удельный расход топлива будет наименьший ( 245 г/кВт ч ). Значит это самый экономичный режим для данных условий. Пользуясь кривыми В, определяют, какое количество топлива израсходует трактор при данной нагрузке за 1 час работы. Зная объем работы, и подсчитав общее время, необходимое на её выполнение, можно определить, сколько понадобиться топлива для выполнения этой операции. В данном случае часовой расход топлива на IV передаче составит 14,2 кг.
Результаты исследований агрегатов с тракторами тягового класса 1,4
Среди известных способов расчета состава мобильного агрегата наиболее полным, связывающим эксплуатационные показатели с составом скомплектованного пахотного агрегата, является метод разработанный академиком Свирщевским Б.С. [ 140 ]. Примем его за основу разработки номограммы определения состава пахотного агрегата и эксплуатационно-технологических показателей с учетом коэффициента приращения производительности.
Следуя этому методике [ 140 ] в I четверть системы координат заносим тяговую характеристику трактора, рассчитываемого пахотного агрегата. Однако, учитывая многообразие модификаций энергетических средств находящихся в одном тяговом классе, но имеющих различную мощность двигателя в систему координат I занесем все тракторы, используемые в системе машин основной обработки почвы. Для тракторов применяемых в настоящее время и перспективных тракторов одного тягового класса построим усредненные потенциальные характеристики (Рис.3.9). Для неё ось абсцисс является шкалой тяговых усилий (Ркр), а ось ординат - шкалой тяговой мощности (NKP) тракторов всех тяговых классов 1,4. ..5.
Во второй четверти на продолжении оси ординат наносим шкалу функции В= Г(Ркр) и по выражению (2.48) для различных значений удельного сопротивления почвы построим семейство лучей: шкалой определения эксплуатационной производительности рассчитываемого пахотного агрегата.
Рассмотрим пример работы пахотного агрегата состоящего из трактора тягового класса 5 на почвах с удельным сопротивлением ко = 68 кН/м2 на глубину 22 см. Приведенное удельное сопротивление плуга составит knp = ко а = 68 0,22 =15 кН/м. Отмечаем точкой на потенциальной тяговой характеристике трактора тягового класса 5 любое значение тяговой мощности, например 152 кВт. Обозначим её т.А. От неё опускаем перпендикуляр на ось тяговых усилий, получим т.Аі соответствующую усилию на крюке трактора Ркр = 47 кВт. Продолжение перпендикуляра до пересечения с лучом удельного сопротивления плуга knp = 15 кН/м, получим т.А2, от которой проводим влево горизонтальную линию и в т.Аз находим рациональную ширину захвата В = 3,2 м составляемого пахотного агрегата. Следующим шагом проводим горизонталь влево от начальной т. А тяговой мощности до пересечения с лучом 5w. Значение коэффициента приращения производительности определим по уравнению (3.17): Sw = 47 / 0,36 3,2 = 40 кВт ч /га, которое соответствует т. А4 на графике. Опущенная вертикаль вниз от т. А4 на шкалу значений теоретической производительности укажет т. А5 , в которой эта величина равна WT = 3,8 га/ч. Окончательно опущенная вертикаль от т. А5 до луча КПД агрегата (т. Аб ) и проведенная вправо горизонталь укажет искомый результат \Уэ. В найденной т. А7 значение эксплуатационной производительности составляет 3 га/ч. Таким образом, использование номограммы (Рис. 3.9) позволяет для тракторов тяговых классов от 1,4 до 5 применяемых на пахотных работах и известного удельного сопротивления почвы установить фактическую загрузку трактора при агрегатировании почвообрабатывающего орудия шириной захвата В. Определить эксплуатационную производительность скомплектованного пахотного агрегата. Использование номограммы, также позволяет определить производительность агрегатов для известного почвообрабатывающего орудия в сочетании с различными тракторами. Кинематическая длина пахотного агрегата складывается из собственно кинематической длины трактора 1лр и кинематической длины орудия Ьпл [45 ]. Исследователями установлено, что последнее слагаемое в уравнении ( 3.34 ) зависит от ширины захвата орудия в следующем соотношении [71 ]: Анализируя приведённые выражения, можно отметить, с увеличением ширины захвата (Вр) плуга пропорционально возрастает кинематическая длина агрегата, что влечет за собой повышение длины выезда агрегата за контрольную линию при поворотах и соответственно размеров поворотной полосы [ 2, 20, 40,45, 58, 139, 192 ]. Представим форму плуга общего назначения [ 143 ] в виде треугольника А ABC ( Рис. ЗЛО ), где катет АВ = Ьпл будет отражать кинематическую длину плуга, катет ВС = В - конструктивную ширину захвата, а гипотенуза АС - величину основного бруса рамы, на котором размещены рабочие органы. Обозначим угол между сторонами АВ и АС через а , который характеризует угол установки основного бруса плуга к направлению движения агрегата. Из А ABC найдём длину плуга: Из уравнения (3.37) следует, что кинематическая длина агрегата может быть уменьшена путем изменения угла а. Сравнивая зависимости (Рис.3.11), построенные по уравнениям ( 3.35 ) и (3.36 ) отмечаем, что с увеличением угла установки основного бруса к направлению движения агрегата кинематическая длина агрегата уменьшается.
