Содержание к диссертации
Введение
7 CLASS 1 Состояние вопроса и задачи исследования 8 CLASS
1.1 Обоснование необходимости создания комбинированных универсальных почвообрабатывающих орудий 8
1.2 Анализ конструкций комбинированных почвообрабатывающих орудий.. 13
1.3 Анализ научно-исследовательских работ по обоснованию конструкций комбинированных почвообрабатывающих орудий 21
1.4 Цель и задачи исследования 25
2 Выбор технологии обработки почвы и обоснование конструктивной схемы и параметров комбинированного универсального орудия для основной и предпосевной обработок почвы 27
2.1 Выбор технологии обработки почвы 27
2.2 Обоснование конструктивной схемы комбинированного универсального орудия 31
2.3 Выбор параметров сменных рабочих органов 33
2.4 Обоснование ширины захвата, рабочей скорости движения и производительности комбинированного универсального орудия 48
2.5 Обоснование параметров комбинированного универсального орудия для основной и предпосевной обработок почвы и посева 69
2.6 Выводы по главе 83
3 Методика проведения экспериментальных исследований 86
3.1 Методика определения основных агротехнических показателей 86
3.2 Определение энергетических показателей комбинированного универсального почвообрабатывающего орудия 95
3.3 Методика определения эксплуатационно-технологических показателей машинно-тракторного агрегата 101
3.4 Методика проведения хронометражных работ 103
3.5 Методика определения погрешности измерений 105
4 Результаты экспериментальных исследований комбинированного универсального почвообрабатывающего орудия АППУ-3,6 108
4.1 Техническая характеристика орудия и условия проведения экспериментальных исследований 108
4.2 Энергетические показатели работы комбинированного универсального орудия АППУ-3,6 111
4.3 Эксплуатационно-технологические показатели работы комбинированного универсального орудия АППУ-3,6 118
4.4 Выводы по главе 120
5 Оценка эффективности результатов исследований 122
Основные выводы 125
Список литературы 128
Приложения 138
- Анализ научно-исследовательских работ по обоснованию конструкций комбинированных почвообрабатывающих орудий
- Обоснование конструктивной схемы комбинированного универсального орудия
- Определение энергетических показателей комбинированного универсального почвообрабатывающего орудия
- Энергетические показатели работы комбинированного универсального орудия АППУ-3,6
Введение к работе
Актуальность темы. Ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур предусматривают применение комбинированных и универсальных орудий, сочетающих несколько технологических операций в одном проходе агрегата и имеющих сменные рабочие органы. Для фермерских и крестьянских хозяйств, с площадью пашни до 500 гектаров, имеющих трактора класса тяги 20–30 кН, желательно иметь одно комбинированное универсальное орудие, способное выполнять предпосевную и основную обработки почвы и обработку пара. Однако до настоящего времени нет научно-исследовательских работ по рациональному сочетанию ширины захвата орудия и скорости движения агрегата при выполнении работ разной энергоемкости для тракторов класса тяги 20–30 кН, по выбору типов рабочих органов для обработки почвы при конкретных почвенно-климатических условиях, по обоснованию схемы и рациональных параметров универсального орудия. В связи с этим тема исследования, направленная на разработку такого орудия, является актуальной и имеет практическое значение.
Актуальность исследований подтверждается соответствием темы диссертационной работы разделу федеральной программы по научному обеспечению АПК Российской Федерации: шифр 01.02. «Разработать перспективную систему технологии и машин для производства продукции растениеводства и животноводства на период до 2015 года».
Цель исследования: повышение производительности агрегата за счет полного использования тягового усилия трактора на основе разработки схемы и обоснования рациональных параметров комбинированного универсального почвообрабатывающего орудия.
Объект исследования: технологический процесс работы комбинированного универсального орудия в агрегате с трактором класса тяги 20–30 кН на обработке пара, на основной и предпосевной обработках почвы с одновременным посевом.
Предмет исследования: взаимосвязь конструктивных параметров комбинированного универсального орудия и режимов работы агрегата с его производительностью и коэффициентами использования тягового усилия трактора.
Задачи исследования:
-
Исследовать зависимость производительности агрегата и коэффициента использования тягового усилия трактора от массы орудия, глубины обработки, типа рабочих органов и удельного сопротивления почвы, определить рациональные значения ширины захвата и скорости движения агрегата.
-
Разработать последовательность выполнения операций предложенной технологии комбинированной обработки почвы, обосновать конструктивную схему и параметры комбинированного универсального орудия многоцелевого назначения, технологические и конструктивные параметры сменных рабочих органов для возделывания зерновых культур.
-
Провести испытания опытного образца разработанного орудия и оценить его эффективность в условиях хозяйств Курганской области.
Научная новизна:
-
Установлено, что достижение максимальной производительности и минимального тягового сопротивления при работе комбинированного орудия, совмещающего несколько технологических операций при выполнении предпосевной обработки почвы и посева, при основной обработке и чизелевании почвы, возможно при определенном сочетании ширины захвата орудия, скорости движения агрегата и массы орудия при максимально возможном использовании тягового усилия трактора. Рациональные значения скорости движения агрегата зависят от глубины обработки, удельного сопротивления почвы, параметров рабочих органов и величины силы трения.
-
Разработана и изучена последовательность выполнения операции предложенной технологии рабочего процесса комбинированного универсального орудия. Определены рациональные расстояния между рядами рабочих органов в зависимости от скорости движения агрегата, глубины обработки и состояния почвы.
-
Разработаны и исследованы компоновочная и конструктивная схемы, обоснованы рациональные параметры, определены силовые характеристики комбинированного универсального орудия и сменных рабочих органов при выполнении основных технологических операций возделывания зерновых культур в условиях хозяйств ограниченных размеров в агрегате с тракторами класса тяги 20–30 кН. Новизна технического решения защищена патентом на изобретение № 2441357 и патентом на полезную модель № 130775.
Практическая ценность работы и реализация ее результатов.
Результаты исследований могут быть использованы фермерскими хозяйствами при выборе технологии и технических средств по возделыванию зерновых культур.
По результатам исследований разработано комбинированное универсальное орудие АППУ-3,6 для тракторов класса тяги 20–30 кН, с обоснованными в данной работе параметрами, и изготовлены опытные образцы орудия на заводе «Мельмаш» (г. Курган).
Изготовленный образец орудия прошел испытания в опытном хозяйстве Курганского научно-исследовательского института сельского хозяйства в 2010 году, с привлечением Уральского испытательного центра сельскохозяйственной техники (УИЦ СХТ) и рекомендован к производству.
Орудие со сменными рабочими органами выполняет работы в соответствии с агротехническими и энергетическими требованиями по основной обработке почвы и обработке пара, предпосевной обработке почвы и посеву, имеет меньшую стоимость по сравнению с отдельными машинами и является эффективным для фермерских хозяйств. Эффект от внедрения орудия АППУ-3,6 с трактором РТМ-160 состоит в том, что по сравнению с традиционной технологией производства зерновых культур потребность в технике сокращается на 40 %, расход топлива – в 1,9 раза, трудоемкость выполнения сельскохозяйственных работ – в 2 раза.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Курганской государственной сельскохозяйственной академии им. Т. С. Мальцева (2008–2013 гг.) и Челябинской государственной агроинженерной академии (2009–2013 гг.).
Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 10 научных статьях, две из которых в изданиях, включенных в перечень ВАК. По результатам исследований получены 2 патента РФ на изобретения и 1 патент на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Основное содержание диссертационной работы изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит введение, пять глав, выводы и рекомендации. Список использованной литературы состоит из 118 наименований, работа содержит 42 рисунка, 21 таблицу и 7 приложений.
Анализ научно-исследовательских работ по обоснованию конструкций комбинированных почвообрабатывающих орудий
Совершенствование существующих и создание новых почвообрабатывающих орудий требует обоснования основных конструктивно-технологических параметров орудия и режимов его работы с целью достижения требуемых агротехнических и энергетических показателей работы агрегата. Эта цель достигается решением задачи оптимизации параметров системы по одному из основных показателей. В качестве критерия оптимизации для орудий поверхностной обработки почвы принимается тяговое сопротивление, степень крошения почвы, устойчивость хода рабочих органов по глубине или выровненность поверхности поля после обработки. Полученные таким образом зависимости используются для анализа технологического процесса работы орудия, обоснования его конструктивно-технологических параметров и режимов работы. Агротехнические и энергетические показатели работы почвообрабатывающих орудий во многом зависят от типа и параметров рабочих органов, схемы расстановки рабочих органов на раме орудия, места расположения опорных колес и присоединительного устройства на раме орудия. Схема расстановки рабочих органов должна быть подобрана так, чтобы исключалась возможность забивания между соседними рабочими органами сорной растительности, стерней и комками обрабатываемого пласта почвы, зависящего от зоны распространения его деформации под действием рабочих органов. Вместе с тем обработка поверхности поля должна осуществляться без пропусков и огрехов, рабочие органы необходимо располагать с перекрытием [30].
Исследованиями по обоснованию схемы расстановки рабочих органов почвообрабатывающих машин занимались А. И. Любимов, Н. К. Мазитов, Р. С. Рахимов, А. П. Грибановский, И. М. Панов, Ю. В. Полищук, П. Н. Бурченко и др. [98, 15, 16, 54, 55, 56, 117].
Важный вклад в создание единой теории почвообрабатывающих орудий принадлежит академику В. П. Горячкину. Были заложены основы динамики сельскохозяйственных агрегатов и принципиальные положения устойчивости хода рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Он отметил, что устойчивость хода агрегата не может быть решена только на основе законов статики, а требует детального изучения с помощью уравнений динамики [23, 24, 38]. Его работы позволили в дальнейшем многим исследователям выявить основные причины, обуславливающие колебательный характер нагрузки, а также углубить теорию обработки почвы.
В исследованиях В. П. Горячкина, И. И. Артоболевского, П. М. Василенко, А. Б. Лурье, В. И. Виноградова, М. Д. Подскребко, В. В. Бледных, Г. Н. Синеоко-ва, Л. В. Гячева, С. Н. Капова, А. П. Иофинова и других ученых доказана возможность обоснования параметров рабочих органов и почвообрабатывающих орудий на основе математических моделей [5, 14, 75, 38, 42, 83, 91, 92].
В настоящее время для определения качественных показателей работы почвообрабатывающих орудий получили большое распространение теоретические методы исследования путем моделирования процесса работы. Составление моделей производится, в основном, с помощью двух разделов теоретической механики: статики и динамики.
В работах А. И. Любимова, Р. С. Рахимова, В. Г. Янкелевича [54, 80, 85] предложен метод генерации рельефа поверхности поля в виде двухмерной случайной функции для изучения влияния инерционных свойств агрегата, распределения масс и положения центров тяжестей на устойчивость хода орудия по глубине обработки при поиске рациональных конструктивных параметров. Однако составление дифференциальных уравнений движения такой системы без соответствующих упрощений и их анализ представляет значительные трудности.
Для сравнения различных конструктивных схем почвообрабатывающих машин и поиска рациональных параметров в качестве главного критерия целесообразнее всего выбрать равномерность глубины обработки, оцениваемую величиной дисперсии или среднеквадратического отклонения. Многолетними исследованиями М. Г. Мулла, И. Г. Шульгина, А. А. Князева, А. И. Бараева и др. [11, 116] установлено, что равномерность глубины обработки оказывает непосредственное влияние на урожайность зерновых культур, несмотря на различные природно-климатические условия и вид обработки почвы.
Для обеспечения устойчивости хода рабочих органов обоснована целенаправленность комплектования почвообрабатывающих орудий опорными катками, выполняющими одновременно выравнивание поверхности и уплотнение почвы. Исследованиями прикатывающих катков, обоснованием их конструктивно-технологических параметров многие годы занимался Н. К. Мазитов [55, 56, 117, 94, 56].
Влияние параметров навесного устройства, опорных колес и катков на агротехнические и энергетические показатели работы в своих трудах исследовал Н. Д. Лучинский и др. [53].
В работах Р. С. Рахимова, В. Н. Коновалова [47, 85] показана взаимосвязь устойчивости орудия по глубине обработки с основными технико-экономическими показателями работы агрегата (тяговое сопротивление орудия, расход топлива, производительность).
В последние годы все больше внимания ученых и практиков уделяется почвозащитной мульчирующей обработке почвы. Доказано, что сохранность влаги в почве после обработки зависит не только от глубины обработки, но и от качества мульчирующего слоя. Рабочие органы, создающие на поверхности поля хорошо разрыхленную прослойку почвы при минимальном перемешивании почвенных слоев, способствуют сохранению в почве большего количества влаги. Реализация принципов почвозащитного земледелия стала возможной благодаря существенному вкладу в инженерную науку Т. С. Мальцева, А. И. Бараева, А. П. Грибановского, А. Н. Каштанова, Н. В. Краснощекова, А. С. Кушнарева, А. П. Спирина, Э. И. Липковича, А. И. Любимова, В. В. Бледных, Н. К. Мазитова, Г. Е. Чепурина, В. А. Милюткина, Р. С. Рахимова, Г. Н. Синеокова, Г. З. Гайфул-лина и многих других [7, 9, 10, 86, 56, 58, 57, 92].
Этими учеными разработаны и созданы новые машины и рабочие органы для обработки почвы, обоснованы их параметры для различных свойств почвы, разработаны модели почвы для обоснования параметров рабочих органов, предложены методы моделирования на ЭВМ широкозахватных, секционных, модульных и блочно-модульных почвообрабатывающих и посевных машин с активными и пассивными рабочими органами. Эти исследования являются основой для разработки новых орудий, отвечающих современным требованиям.
При разработке новых комбинированных почвообрабатывающих орудий их специфика отражается прежде всего в их моделях. Исследования с помощью моделей зачастую являются единственно возможным способом изучения технологического процесса обработки почвы и обоснования рациональных параметров рабочих органов для обеспечения требуемого качества обработки без негативных последствий для почвы.
Реализация математического моделирования процесса работы агрегата на ЭВМ до изготовления машины в металле позволяет не только сэкономить средства на разработку перспективных универсальных орудий, но и значительно уменьшить объем экспериментальных исследований и тем самым ускорить их внедрение в сельскохозяйственное производство.
Методы физического и комбинированного физико-математического моделирования рабочих органов находят все большее использование в практике научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Эксперименты с полномасштабными объектами техники в связи с усложнением и ресурсонасыщением последних становятся все более трудоемкими и дорогими, а их проведение требует значительного времени. В сельскохозяйственном машиностроении методы моделирования для обоснования конструктивно-технологических параметров почвообрабатывающих и посевных машин предложены А. С. Кушнаревым С. Н. Каповым, И. С. Имамо-вым, С. Г. Мударисовым и другими [42, 62, 63, 70].
За рубежом общие вопросы моделирования рассмотрены А. Куленом, Х. Куиперсом [19].
Однако во многих работах конструктивные параметры рабочих органов почвообрабатывающих машин обосновываются для конкретных типов почв и их физико-механических свойств. Но фактически на практике наблюдается существенное варьирование физико-механических свойств почвы на разных участках одного и того же поля в течение одного дня. Непостоянство свойств почвы значительно затрудняет выполнение требований агротехники и сказывается на качестве и производительности выполняемых работ.
Обоснование конструктивной схемы комбинированного универсального орудия
Выбранная технология подготовки почвы к возделыванию сельскохозяйственных культур предусматривает разработку и создание новых комбинированных универсальных орудий, выполняющих несколько технологических операций за один проход агрегата.
Для выполнения первой операции – поверхностного рыхления почвы – на раму орудия в передней части должны быть установлены сменные рабочие органы в зависимости от почвенно-климатической зоны (рисунок 2.2 а, б, в, д), а в задней части для выравнивания и мульчирования верхнего слоя почвы – прутковые винтообразные катки.
Для выполнения второй операции в передней части необходимо установить стрельчатые рабочие органы (рисунок 2.2 е), а в задней части – прутковые катки. В зависимости от состояния почвы и звена севооборота первая и вторая операции могут быть совмещены.
Для выполнения третьей операции на раму в передней части устанавливаются чизельные рабочие органы для глубокого рыхления (рисунок 2.2 ж) и в задней части – катки для выравнивания и измельчения верхнего слоя почвы. Первая и третья операции могут быть совмещены. Для выполнения четвертой и пятой операций могут быть использованы блочно-модульные культиваторы типа КБМ со сменными модулями (рисунок 2.2 з). В зависимости от почвенно-климатических условий и сроков посева возделываемой культуры четвертая и пятая операции, а также посев зерновых культур могут быть совмещены в одном агрегате.
Таким образом, для выполнения выбранной технологии обработки почвы необходимы от трех до пяти отдельных машин. Для фермерских хозяйств, возделывающих зерновые культуры на небольших площадях, иметь самостоятельные орудия для выполнения каждой операции экономически нецелесообразно.
Поэтому для фермерских хозяйств, имеющих тракторы класса тяги 20–30 кН, назрела необходимость создания одного комбинированного универсального орудия со сменными рабочими органами или модулями, способного выполнять все технологические операции по обработке почвы при возделывании зерновых культур.
Конструктивная схема предлагаемого орудия представлена на рисунке 2.3, которая защищена патентом на изобретение № 2441357 и патентом на полезную модель № 130775 [71, 73].
На раму устанавливаются три ряда рабочих органов. Первый ряд (3) – рабочие органы для выполнения поверхностного рыхления почвы по стерне на глубину 3–5 см, второй ряд (4) – cменные рабочие органы для выполнения основной обработки почвы на глубину 10–16 см, чизелевания почвы на глубину 25–45 см, весеннего поверхностного рыхления на глубину 4–5 см и выравнивающей мульчирующей предпосевной обработки почвы, третий ряд (5) – сменные катки, для создания уплотненного семенного ложа и вычесывания сорняков. Для одновременного посева зерновых культур прицепными сеялками предусмотрена прицепная серьга. Как показали предварительные исследования, орудие для обработки почвы должно быть полунавесным (рисунок 2.3). В транспортном положении передняя часть орудия через прицепное устройство 6 соединяется с механизмом навески трактора. Задняя часть орудия в транспортном положении опирается на пневматические колеса 7, которые при выполнении рабочего процесса подняты вверх с помощью гидроцилиндров трактора и не со прикасаются с поверхностью поля.
Результаты исследований Курганского НИИСХ для разных зон земледелия Курганской области [65, 93] показали, что повышение качества заделки стерни и уничтожения сорняков достигается установкой на первый ряд орудия дисковых рабочих органов, на второй ряд – сменных лап шириной захвата 0,45 м, на третий ряд – катков различного диаметра.
На основе ранее проведенных исследований выберем и обоснуем параметры рабочих органов для универсального орудия [14, 75, 19, 18, 34, 39, 44, 46, 51, 47, 55, 56, 117, 63, 60, 80, 87, 90, 91, 92, 105, 112, 108, 114, 115]. Дисковые рабочие органы характеризуются следующими параметрами (рисунок 2.4):
D – диаметр диска, м;
R – радиус диска, м;
– угол атаки, град;
ад – глубина обработки, м;
с – высота гребней, м;
b – ширина захвата одного диска, м;
b – расстояние между дисками, м.
Рисунок 2.4 – Схема работы дискового рабочего органа
В процессе работы дисковые рабочие органы снимают верхний слой почвы со стерней и растительными остатками шириной b и глубиной ад, заделывая их в почву, создавая мульчирующий слой, способствующий лучшему впитыванию влаги в почву в осенне-весенний периоды. Значения b и ад зависят от диаметра диска D и угла атаки . Для обеспечения лучшего крошения почвы и оборота пласта, согласно опытным данным [75, 44], приняты значения D = 0,45 м и угол атаки = 15–30.
Определение энергетических показателей комбинированного универсального почвообрабатывающего орудия
В опытах определялись:
– рельеф поля; – влажность почвы; – твердость почвы; – плотность почвы; – метеорологические условия. В процессе испытаний регистрировались следующие показатели: – тяговое сопротивление комбинированного почвообрабатывающего орудия при выполнении технологических операций Rкa, кН; – продолжительность опыта t, с; – путь, проделанный трактором за опыт S, м; – частота вращения выходного вала двигателя nдв, об./мин; – число оборотов ведущего колеса за опыт n0, об.; – масса (объем) израсходованного за опыт топлива mт (Vт), кг (л).
Испытания проводились при атмосферном давлении не менее 96,6 кПА и температуре окружающего воздуха 20–25 С согласно ГОСТ 20915 [25].
Основные фоны, на которых проведены технологические операции, соответствовали следующим требованиям:
а) стерня зерновых культур:
– стерня колосовых имела высоту не более 15 см, участок быть очищен от пожнивных остатков и не имел свальных гребней и развальных борозд;
– искривление поверхности фона в пределах габаритов трактора не превышало 20 мм;
– уклон плоскости, прилегающей к поверхности фона в пределах габаритов трактора вдоль движения, не более 2 %, поперек движения не более 6 %;
– влажность почвы – 8–18 %; - твердость почвы - 1,0-1,5 МПа (10-15 кг/см2);
б) поле, подготовленное под посев (обработка пара):
- неплоскостность поверхности фона в пределах габаритов трактора не более 20 мм;
- уклон плоскости, прилегающей к поверхности фона в пределах габаритов трактора, вдоль движения не более 2 %; поперек движения не более 6 %;
- влажность почвы - 8-18 % по ГОСТ 20915 [25];
- твердость почвы - 0,1-0,7 МПА (1-7 кг/см2) по ГОСТ 20915-75 [25].
Согласно ГОСТ 20915 [25], комплектация трактора с учетом балласта и массы водителя должна соответствовать инструкции по эксплуатации для наиболее энергоемкой по тяговому усилию операции.
Трактор до проведения тяговых испытаний должен иметь наработку не менее 150 мото-часов, износ двигателя не более 25 %.
Механизмы и оборудование, не предназначенные для обеспечения работы двигателя и не участвующие в основном процессе работы, должны быть отключены.
Энергетическая оценка работы комбинированного универсального почвообрабатывающего посевного агрегата проводилась по СТО АИСТ 4.2-2004. Тяговое сопротивление универсального комбинированного почвообрабатывающего посевного агрегата определяли на ровном горизонтальном участке поля длиной 50 м [3]. Для исключения погрешностей, вызванных влиянием уклона местности, движение комбинированного агрегата выполняли в прямом и обратном направлениях. Тяговое сопротивление универсального комбинированного почвообрабатывающего посевного агрегата определяли путем раздельной буксировки исследуемого агрегата и трактора по формуле: где Rко - тяговое сопротивление комбинированного орудия, кН; Ra – тяговое сопротивление машинно-тракторного агрегата, кН; Rт – тяговое сопротивление трактора, кН.
Величину коэффициента буксования трактора на разных агрофонах определяли опытным путем непосредственно в поле. Во время движения трактора на участке замеряли число оборотов ведущих колес.
При холостом ходе трактора (Ркр = 0) буксование практически равно нулю.
Первый проход трактора проходил без нагрузки на прицепном крюке, подсчи-тывались обороты ведущих колес nхх за время прохождения отмеренного участка.
При втором проходе на том же участке трактор движется в составе агрегата при выполнении технологической операции в соответствии с его назначением с заданной (фиксированной) нагрузкой на крюке (Ркр = Ркр1, Ркр2, Ркр3, Ркр4, …, Ркрn). При этом фиксировались обороты ведущих колес (nр = nр1, nр2, nр3, nр4, …, nрn). При наличии буксования nр nхх.
Загрузка трактора во время энергетической оценки осуществлялась через тензометрическое звено класса 7 тонн производства «Тенза–М» [90] (рисунок 3.3).
В качестве регистрационно-измерительной аппаратуры использовался переносной многофункциональный измерительный комплекс (MIC-400D) со специальным программным обеспечением производства НПП «Мера» (рисунок 3.4). Рисунок 3.4 - Переносной многофункциональный измерительный комплекс MIC-400D
Питание MIC-400D осуществляется от двух аккумуляторных батарей 6СТ-75.
В качестве коммутационных проводов для тензоузла были использованы кабели, поставляемые в комплекте с регистрирующим прибором. Тарировка тензоузла производилась перед началом проведения экспериментов в Уральском испытательном центре сельскохозяйственной техники (УИЦСХТ), а также после испытаний.
Перед проведением экспериментальных исследований орудия были выполнены все необходимые регулировки.
По окончании экспериментальных исследований производили расшифровку данных. При этом фиксировались продолжительность (начало и конец) опыта, значения регистрируемых параметров.
Расход топлива определялся при помощи мерного бачка, подсоединенного в топливную магистраль двигателя трактора (рисунок 3.5). Включение и выключение его осуществлялось трактористом по сигналу оператора, оповещающего о начале и конце опыта.
Величина часового расхода топлива рассчитывалась по формуле:
Тр - продолжительность опыта, ч. Рисунок 3.5 – Мерный бачок для расхода топлива
Перед началом тяговых испытаний двигатель трактора был прогрет до температуры охлаждающей жидкости 85 градусов.
В начале участка для проведения испытаний тракторист по команде оператора, управляющего переносным многофункциональным измерительным комплексом MIC-400D, включает заданную передачу и начинает движение, набирая скорость.
При выходе трактора на линию визирных вешек в начале зачетного участка один оператор включает приборы динамометрического комплекса, другой начинает отсчет оборотов колеса. В конце зачетного участка он выключает приборы, снимает их показания. При каждом последующем опытном проходе трактор двигался по необработанной полосе поля.
При движении по зачетному участку трактор двигался по прямолинейной траектории. Длина участка измерения составляла 50 м. Замеры осуществлялись в пятикратной повторности в прямом и обратном направлениях для исключения влияния угла наклона зачетного участка и случайных ошибок.
Положение органов управления регулятором частоты вращения двигателя соответствовало полной подаче топлива.
Тяговое сопротивление комбинированного агрегата при выполнении технологических операций определялось на различных передачах для каждого агрофо-на с целью установления зависимости влияния скорости движения на тяговое сопротивление агрегата. Во время тяговых испытаний режим работы агрегата определялся из условия начала неустойчивой работы двигателя или предельным буксованием. Испытания по определению тяговых усилий проводились на шести передачах переднего хода (І-3, І-4, ІІ-1, ІІ-2, ІІ-3, ІІ-4).
Энергетические показатели работы комбинированного универсального орудия АППУ-3,6
Экспериментальные исследования по определению энергетических показателей комбинированного универсального орудия АППУ-3,6 на предпосевной обработке почвы с одновременным посевом сеялкой СЗ-3,6 (АППУ-3,6+СЗ-3,6) проведены с трактором РТМ-160, оборудованным сдвоенными колесами 16,9R30, на передачах II-3, II-4, III-1, III-2 [78].
Результаты экспериментальных исследований представлены в таблицах Б.1 и Б.2 приложения Б, которые проведены при различных значениях глубины хода рабочих органов. Анализ таблицы Б.1 показывает, что с увеличением скорости движения агрегата с 8,6 до 11,63 км/ч тяговое сопротивление увеличивается с 21,34 до 23,75 кН, производительность агрегата увеличилась с 2,98 до 4,02 га/ч с незначительным увеличением удельного расхода топлива на 0,2 кг/га, с 4,2 до 4,5 кг/га.
Наиболее эффективная работа достигается на скорости 11,63 км/ч, т.к. обеспечивается наибольшая производительность и более полная загрузка двигателя, коэффициент использования эксплуатационной мощности двигателя составляет 0,96.
Аналогичные данные получены при увеличении глубины хода дисков от 6 до 7 см и глубины хода лап с 7 до 9 см. При этом все показатели возрастают незначительно (таблица Б.2, приложение Б), а коэффициент использования эксплуатационной мощности двигателя достигает 0,99. Полученные данные показывают возможность и эффективность использования орудия АППУ-3,6 в агрегате с сеялкой СЗ-3,6 на предпосевной обработке почвы с одновременным посевом.
На рисунках 4.1, 4.2 представлена зависимость тягового сопротивления, производительности, удельного расхода топлива, расхода топлива, коэффициента использования номинальной эксплуатационной мощности двигателя от скорости движения агрегата на предпосевной обработке почвы с одновременным посевом при различной глубине обработки.
Полученные данные показывают, что на предпосевной обработке почвы с одновременным посевом наиболее эффективная работа достигается на скорости 11,63 км/ч, т.к. обеспечивается более полная загрузка двигателя, коэффициент использования эксплуатационной мощности двигателя при этом составляет 0,96. Результаты теоретических исследований идентичны с экспериментальными исследованиями, что показывает адекватность математической модели работы агрегата реальному процессу.
Экспериментальные исследования по определению энергетических показателей работы орудия АППУ-3,6 на предпосевной обработке почвы проведены с трактором РТМ-160, оборудованным сдвоенными колесами 16,9R30, на передачах II-3 при скорости V = 8,86 км/ч, II-4 при скорости V = 10,7 км/ч, III-1 при скорости V = 9,83 км/ч, III-2 при скорости V = 12,02 км/ч. Результаты исследований представлены в таблицах Б.3 и Б.4 приложения Б.
На рисунке 4.2 представлена зависимость тягового сопротивления, производительности, расхода топлива за время работы, удельного расхода топлива на гектар, коэффициента использования номинальной эксплуатационной мощности двигателя от скорости на предпосевной обработке почвы при глубине обработки дисками 6 см и стрельчатыми лапами 9 см. Из представленных графиков видно, что с увеличением скорости движения агрегатов с 8,86 до 12,02 км/ч производительность возрастает с 3,07 до 4,17 га/ч. При этом тяговое сопротивление возрастает от 16,85 до 18,87 кН, с незначительным увеличением удельного расхода топлива с 4,29 до 4,54 кг/га.
Полученные данные показывают возможность эффективной работы агрегата на повышенных скоростях, где номинальный коэффициент использования эксплуатационной мощности достигает 0,81.
При данной глубине обработки тяговое сопротивление и расход топлива увеличиваются на 10–12 %, производительность агрегата остается в тех же пределах, а коэффициент использования мощности двигателя возрастает до 0,88. Полученные данные показывают эффективность использования агрегата на предпосевной обработке почвы при технологической скорости более 12 км/ч.
Экспериментальные исследования по определению энергетических показателей комбинированного универсального орудия АППУ-3,6 на обработке пара [78] проведены с трактором РТМ-160, оборудованным сдвоенными колесами 16,9R30, на передачах II-3 при скорости V = 8,68 км/ч, II-4 при скорости V = 9,65 км/ч, III-1 при скорости V = 10,44 км/ч, III-2 при скорости V = 12,13 км/ч.
Результаты исследований представлены в таблицах Б.5–Б.7 приложения Б. Исследования проведены при различных значениях глубины хода дисков и стрельчатых лап. На рисунке 4.5 представлена зависимость тягового сопротивления, производительности от скорости на обработке пара, глубина обработки дисковыми рабочими органами составляет 6 см, стрельчатыми лапами – 14 см.
Анализ полученных данных показывает, что на обработке пара на глубину обработки дисками 6 см, стрельчатыми лапами 14 см с увеличением скорости движения агрегата с 8,68 до 12,13 км/ч тяговое сопротивление увеличивается с 18,64 до 20,7 кН. Производительность агрегата увеличилась до 4,32 га/ч с незначительным повышением удельного расхода топлива с 3,98 до 4,2 кг/га. Наиболее эффективная работа достигается на передаче III-2 при скорости 12,13 км/ч. Коэффициент использования эксплуатационной мощности двигателя составляет 0,95.
Экспериментальные исследования на обработке пара без использования дисковых рабочих органов (рисунок 4.6) показывают, что с увеличением скорости движения агрегата тяговое сопротивление увеличивается, также увеличивается производительность агрегата с незначительным увеличением удельного расхода топлива.
