3.4. Определение производительности агрегата

Производительность определить для каждого состава агрегата в следующей последовательности.

Определить средневзвешенную по времени скорость движения аг­регата, используя для данного состава агрегата скорости движения на подъем и под уклон, при этом необходимо иметь ввиду, что агрегат одного и того же состава может двигаться на подъем на разных передачах, поэтому производительность рассчитывать для более высокой скорости

(3.15)

Определить производительность агрегата

(3.16)

где W_a - производительность, га/ч;

β - коэффициент использования конструктивной ширины захвата агрегата;

v_ср - средневзвешенная по времени скорость движения аг­регата, м/с

τ - коэффициент использования сменного времени.

Значение β см. [1, с. 46].

По наибольшему значению производительности выбрать состав агрегата, номера передач и скорости его движения на подъем и под уклон.

3.5. Расчет расхода топлива для обоснованного состава

агрегата

Рассчитать расход топлива при движении агрегата на подъем и под уклон с учетом полного сопротивления агрегата и тяговой ха­рактеристики трактора

(3.17)

, (3.18)

где , - расход топлива при движении соответственно на подъем и под уклон на выбранных передачах, кг/ч;

, - расход топлива на передачах, выбранных для движения на подъем и под уклон, при тяговом усилии P_Т =0, кг/ч;

- градиент изменения расхода топлива на передачах, выбранных для движения на подъем и под уклон, (кг/ч)/кН.

Градиенты изменения расхода топлива на заданных передачах можно рассчитать по формуле

(3.19)

(3.20)

где , - расход топлива на передачах, выбранных соответственно для движения на подъем и под уклон, при N_Т = 0,9N_Тmax , кг/ч;

, - расход топлива на передачах, выбранных соответственно для движения на подъем и под уклон, при P_Т=0 , кг/ч;

, – тяговое усилие трактора на передачах, выбранных соответственно для движения на подъем и под уклон, при N_Т = 0,9N_Тmax, кН.

Определить средневзвешенный по времени часовой расход топлива (кг/ч)

(3.21)

Рассчитать расход топлива на 1 га

(3.22)

где q_га - расход топлива, кг/га;

τ - коэффициент использования сменного времени (по заданию);

- коэффициент, учитывающий расход топлива на холостых переездах и работе двигателя при остановке агрегата.

Значение =1,03…1,08.

4. Последовательность расчета тягово-приводных агрегатов

По справочной литературе [1, с. 49] необходимо выписать мини­мальную (v_min) и максимальную (v_max) скорости, допустимые с точки зрения агротехники выполняемой работы, и по тяговой характерис­тике заданного трактора [1, с. 24-44] на режиме 0,9N_Tmax опреде­лить номера передач со скоростями движения v_р, удовлетворяющими условию .

Определить максимально допустимую скорость движения агрегата на подъем и под уклон, исходя из мощности двигателя. В том слу­чае, когда в справочных данных на используемые машины приводятся удельные затраты мощ­ности на технологический процесс (кормоуборочные машины с измельчением массы), эту скорость можно определить по формулам

(4.1)

(4.2)

где , - скорость движения соответственно на подъем и под уклон, м/с;

N_eн - номинальная мощность двигателя, кВт;

- допустимый коэффицент загрузки двигателя;

- затраты мощности на холостое вращение механизмов машин и на привод дополнительных устройств, кВт;

- к.п.д. ВОМ, трансмиссии и буксования движителей;

R_aп, R_aу - тяговое сопротивление агрегата при движении на подъем и под уклон, кН;

G_Т - вес трактора, кН;

f_Т - коэффициент сопротивления перекатыванию движителей трактора;

i - уклон поля, доли единицы.

- удельные затраты мощности на технологический про­цесс машины, кВт/(кг/с);

b_о - конструктивная ширина захвата машины, м;

β - коэффициент использования конструктивной ширины захвата машины;

U_м - урожайность убираемой культуры, кг/м².

Значения N_eн, G_Т см. - [1, с. 10, 16], =0,95, -[1, с. 62], =0,95, =0,8, (δ – буксование движителей трактора, %, определяется по численным значениям R_aп и R_aу по тяговой характеристике трактора [l. с . 24-44], f_Т – [1, с. 19], i – по исходным данным, - [1, с. 61], b_о – [2-4], β - [l, с- 46].

Для некормоуборочных агрегатов и кормоуборочных без измельчения массы скорость движения можно определить па формулам

(4.3)

(4.4)

где N_ВОМ - мощность, затрачиваемая на привод ВОМ машины при выпол­нении технологического процесса, кВт.

Значение N_ВОМ см. [1, с. 59].

Величины R_ап, R_ау зависят от применямых машин:

а) для почвообрабатывающих и скашивающих машин, имеющих лобовое сопротивление при взаимодействии с обрабатываемым материалом,

, (4.5)

, (4.6)

где k_о - удельное сопротивление машины, кН/м;

G_o - вес конструкции машины, кН;

G_м - вес материала, вмещающегося в технологическую емкость (если она есть), кН;

б) для кузовных разбрасывателей органических и минеральных удобрений, опрыскивателей

, (4.7)

, (4.8)

где f_м - коэффициент сопротивления перекатыванию колес машины;

в) для навозоразбрасывателя типа РУН-15Б

(4.9)

(4.10)

где G_o, G_н - вес РУН-15Б и передвигаемой кучи навоза, кН;

f_т - коэффициент сопротивления перекатыванию движителей трактора;

f_н - коэффициент трения навоза по почве.

Значения см. [1, с. 52], G_o – [2-4], f_м – [1, с. 56], G_н - определяется по грузоподъемности транспортных средств (G_тр), ис­пользуемых на вывозе навоза, G_н=G_тр/2, f_т – [1, с. 19], f_н=0,5.

Для некоторых машин (кормоуборочных с измельчением массы, картофелеуборочных, пресс-подборщиков, подборщиков-копнителей) в справочной литературе указывается про­пускная способность. Для них дополнительно необходимо определить допустимую скорость движения, исходя из пропускной способности

, (4.11)

где v_q - скорость движения, м/с;

- пропускная способность, кг/с;

U_м - урожайность убираемой культуры, кг/м².

Значение см. [1, с. 50].

Для картофелеуборочных комбайнов v_q (м/с) равна

, (4.12)

где - допустимая подача вороха на рабочие органы комбайна, кг/с;

k_гр - коэффициент гребнистости поверхности поля;

a - глубина хода лемеха комбайна, м;

γ_м - плотность вороха, кг/м³.

Значения = 220-250кг/с, k_гр=0,5, a =0,18-0,22м, γ_м =1400-1800 кг/м³, β =0,9.

Для определения расчетной cкорости агрегата при движении на подъем (v_рп) выбрать меньшее значение скорости из v_max и или из v_max, и v_q, а при движении под уклон (v_ру) выбрать меньшее значе­ние из v_max и или из v_max, и v_q (если последняя величина имеет место).

Определить номера передач для движения на подъем (n_п) и под уклон (n_у), соблюдая условия

, (4.13)

, (4.14)

где - скорости движения трактора на искомых переда­чах на режиме N_Т=0,9 N_Тrmax, м/с.

Данные передачи n_п и n_у должны использоваться для движения соответственно на подъем и под уклон.

Если ни одна из передач, вошедших в агродиапазон не удовлет­воряет условиям (4.13, 4.14), то это означает, что трактор и рабочая машина не соответствуют друг другу. В этом случае необходимо взять другой трактор или другую рабочую машину, если есть такая возможность, и повторить расчет, начиная с формулы (4.1).

Определить полное сопротивление агрегата при движении на подъем и под уклон на выбранных передачах

(4.15)

(4.16)

где P_ап, P_ау - полное сопротивление агрегата, кН;

R_прп, R_пру – приведенное сопротивление на крюке, эквивалентное наг­рузке, создаваемой приводом ВОМ при движении на подъем и под уклон, кН.

, (4.17)

, (4. 18)

где N_ВОМп, N_ВОМу - мощность, затрачиваемая на привод ВОМ маши­ны при движении на подъем и под уклон, кВт, [1, с.59];

i_Тп, i_Ту - передаточные отношения трансмиссии трактора при движении на подъем и под уклон;

r_к - радиус ведущего колеса колесного трактора или радиус начальной окружности ведущей звездочки гусеничного трактора, м;

n_н - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, с^-1.

Значения N_ВОМп, N_ВОМу см. [1, с. 59], i_Тп, i_Ту , n_н - [1, с. 10, 16].

Для кормоуборочных машин с измельчением массы известны удельные затраты мощности на технологический процесс, поэтому мощ­ность на привод ВОМ (кВт) можно определить по формулам

(4.19)

(4.20)

Радиус ведущего колеса колесного трактора равен

(4.21)

где г_о - радиус стального обода колеса, м;

k_ш - коэффициент смятия шины (в расчетах принять: на стерне k_ш =0,75, на вспаханном поле k_ш =0,8);

h_ш - высота профиля шины, м.

Значения г_о, h_ш см. [1, с. 10, 16], на стерне k_ш =0,75, на вспаханном поле k_ш =0,8.

Рассчитать фактические скорости движения агрегата на подъем и под уклон (км) для полного сопротивления агрегата с учетом тяго­вой характеристики трактора.

, (4.22)

, (4.23)

где - скорость движения трактора на выбранной пе­редаче для движения на подъем (под уклон) при усилии на крюке, равном нулю, м/с;

Δv – градиент изменения скорости трактора по передачам при изменении тягового усилия, (м/с)/кН.

Градиент изменения скорости трактора для передач, выбранных для движения на подъем и под уклон, можно принять примерно одинаковым. Его можно рассчитать по одной из передач по формуле

, (4.24)

где v_р(0) – скорость движения трактора на данной передаче при тяговом усилии P_Т =0, м/с;

v_р(0,9) - скорость движения трактора на данной передаче при N_Т = 0,9N_Тmax, м/с;

P_Т(0,9) – тяговое усилие трактора на данной передаче при N_Т = 0,9N_Тmax, кН.

Если получится, что найденные скорости будут и , то скорости оставить без изменения.

Если какая-либо из скоростей будет или , то ее необходимо принять равную минимальной из скоростей и .

Найденные таким образом скорости являются фактическими ско­ростями движения агрегата на подъем и под уклон.

Определить развиваемую мощность двигателя при движении агре­гата на подъем и под уклон.

(4.25)

(4.26)

Определить коэффициент загрузки двигателя трактора при движе­нии на подъем и под уклон

, (4.27)

. (4.28)

Он должен быть в пределам 0,85-0,95. Если полученное значение при движении на подъем будет меньше нижней границы указанного предела, необходимо, при возможности, выбрать менее мощный трактор.

Определить средневзвешенную по времени скорость движения аг­регата

(4.29)

Определить производительность агрегата

(4.30)

где W_a - производительность, га/ч;

β - коэффициент использования конструктивной ширины захвата агрегата;

v_ср - средневзвешенная по времени скорость движения аг­регата, м/с

τ - коэффициент использования сменного времени.

Рассчитать расход топлива при движении агрегата на подъем и под уклон с учетом полного сопротивления агрегата и тяговой ха­рактеристики трактора

(4.31)

, (4.32)

где , - расход топлива при движении соответственно на подъем и под уклон на выбранных передачах, кг/ч;

, - расход топлива на передачах, выбранных для движения на подъем и под уклон, при тяговом усилии P_Т =0, кг/ч;

- градиент изменения расхода топлива на передачах, выбранных для движения на подъем и под уклон, (кг/ч)/кН.

Градиенты изменения расхода топлива на заданных передачах можно рассчитать по формуле

(4.33)

(4.34)

где , - расход топлива на передачах, выбранных соответственно для движения на подъем и под уклон, при N_Т = 0,9N_Тmax , кг/ч;

, - расход топлива на передачах, выбранных соответственно для движения на подъем и под уклон, при P_Т=0 , кг/ч;

, – тяговое усилие трактора на передачах, выбранных соответственно для движения на подъем и под уклон, при N_Т = 0,9N_Тmax, кН.

Определить средневзвешенный по времени часовой расход топлива (кг/ч)

(4.35)

Рассчитать расход топлива на 1 га

(4.36)

где q_га - расход топлива, кг/га;

τ - коэффициент использования сменного времени;

- коэффициент, учитывающий расход топлива на холостых переездах и работе двигателя при остановке агрегата.

Значение =1,03…1,08.