Аналитический расчет по комплектованию тракторных агрегатов

Аналитический расчет по комплектованию тракторных агрегатов

ЗАДАНИЕ

Согласно выбранному варианту, произвести расчет по комплектованию агрегата с выбором скоростного режима (выбором рабочей передачи), позволяющего в заданных условиях при удовлетворительном выполнении агротехнических требований обеспечить наивысшую производительность, экономичность работы по расходу топлива.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА ПРИ КОМПЛЕКТОВАНИИ ПАХОТНОГО АГРЕГАТА

Выбор исходных данных для расчета

Таблица 1

Данные по варианту №_23

Для заданного агрофона (стерня), используя тяговые характеристики тракторов, определить номинальные тяговые усилия РКР и скорости движения Vр по передачам. Передачи выбираются по рабочей скорости из условия: рабочая скорость должна быть в пределах агротехнических требований. Рекомендуемые скорости движения машинно-тракторных агрегатов при выполнении различных полевых работ 7.0 — 12.0 км/ч. Показатели тяговой характеристики по выбранным передачам выписываются в виде таблицы 2.

Таблица 2

Основные показатели тяговых характеристик по передачам

Расчет коэффициента удельного тягового сопротивления вспашки

Тяговое удельное сопротивление вспашки в справочной литературе дается при скорости 5 км/ч. Так как данный показатель зависит от скорости движения, необходимо произвести уточняющий расчет в соответствии с рабочими скоростями выбранных передач

, Кн, (1)

Где П — процент увеличения сопротивления агрегата при возрастании скорости на 1 км/ч, П = 5%

?Vi — разность скоростей на i-й передаче,, км/ч;

— рабочая скорость на i-й передаче, км/ч;

— скорость соответствующая справочному значению коэффициента удельного сопротивления вспашки (= 5км/ч);

— тяговое удельное сопротивление при вспашке соответствующее скорости на i-й передаче, кн/м².

?Vi = V_р1 — V_спр = 6.15 — 5 = 1.15 км/ч

?Vi = V_р2 — V_спр = 7.36 — 5 = 2.36 км/ч

?Vi = V_р3 — V_спр = 8.8 — 5 = 3.8 км/ч

К_v1 = 50 Ч (1 + 1.15Ч5/100) = 52.87 кН

К_v2 = 50 Ч (1 + 2.36Ч5/100) = 55.9 кН

К_v3 = 50 Ч (1 + 3.8Ч5/100) = 59.5 кН

Определение максимальной ширины

Максимальная ширина захвата агрегатов определяется с учетом оптимальной нагрузки трактора на данной операции. Расчеты проводятся без учета угла уклона (при движении по горизонтальной местности) на каждой передаче:

м, (2)

где — максимальная ширина захвата агрегата, м;

— номинальное тяговое усилие на крюке трактора, кн;

— максимальный коэффициент использования тягового усилия трактора;

а- глубина обработки, м.

В_max1 = м

В_max2 = м

В_max3 = м

4. Определение марки плуга по максимальной ширине захвата

Марка плуга определяется по максимальной ширине захвата на каждой передаче, при этом необходимо иметь в виду, что ширина захвата плуга Вр должна быть наиближайшей, но не больше максимальной расчетной ширины захвата :

(3)

Характеристика выбранных марок плугов по передачам представляется в виде табл. 3.

Таблица 3

5. Определение тягового сопротивления плуга

Тяговое сопротивление плуга определяется по каждой передаче при движении агрегата по горизонтальному участку

кн., (4)

где а— глубина обработки, м;

— тяговое сопротивление плуга, кн;

Вр— ширина захвата плуга, м.

R_пл1 = 52.87Ч3.2Ч0.23 = 38.91 кН

R_пл2 = 55.9Ч2.4Ч0.23 = 30.85 кН

R_пл3 = 59.5Ч1.75Ч0.23 = 23.94 кН

6. Нахождение действительного коэффициента использования тягового усилия трактора

Действительный коэффициент использования тягового усилия равен отношению тягового сопротивления плуга к номинальному усилию на крюке трактора при движении по горизонтальному участку:

(5)

где — действительный коэффициент использования тягового усилия трактора.

з_и = = 0.90

з_и = = 0.82

з_и = = 0.74

7. Расчет рабочей скорости агрегата

Рабочую скорость Vр можно использовать из тяговой характеристики в соответствии с загрузкой трактора, или определить ориентировочно по выражению:

км/ч (6)

Где Vxx— скорость трактора на холостом ходу, км/ч

Vр — рабочая скорость при номинальной нагрузке, км/ч

V_р1 = 7.5 — (7.5 — 6.15) Ч0.9 = 5.53 км/ч

V_р2 = 9.4 — (9.4 — 7.36) Ч0.82 = 6.03 км/ч

V_р3 = 10.2 — (10.2 — 8.8) Ч0.74 = 6.51 км/ч

Расчет часового расхода топлива по передачам

Часовой расход топлива с учетом действительного коэффициента использования тягового усилия ориентировочно определяется из выражения:

к г/ч (7)

Где Qmax— расход топлива за час работы при максимальной мощности, кг/ч

Qxx — Расход топлива за час работы на холостом ходу трактора, кг/ч

Q_Ч1 = (29 — 9) Ч0.9 + 9 = 27 кг/ч

Q_Ч2 = (30 — 10.2)Ч0.82 + 10.2 = 26.43 кг/ч

Q_Ч3 = (30 — 12.4)Ч0.74 + 12.4 = 25.42 кг/ч

Определение производительности тракторного агрегата на различных передачах

га/час (8)

Где Вр — рабочая ширина захвата агрегата, м;

Vр — рабочая скорость движения агрегата, км/ч;

— коэффициент использования времени смены.

W_Ч1 = 0.1Ч3.2Ч6.15Ч0.7 = 1.37 га/час

W_Ч2 = 0.1Ч2.4Ч7.36Ч0.7 = 1.23 га/час

W_Ч3 = 0.1Ч1.75Ч8.8Ч0.7 = 1.07 га/час

Определение удельного погектарного расхода топлива

Величина расхода топлива на гектар выполненной работы определяется по формуле:

кг/га (9)

где g — удельный погектарный расход топлива, кг/га;

Qч — расход топлива за час эксплуатации трактора (определить по тяговой характеристике трактора), кг/ч.

g = кг/га

g = кг/га

g = кг/га

Определение угла подъема, преодолеваемого тракторным агрегатом на различных передачах

Угол преодолеваемый агрегатом определяется по выражению:

град, (10)

гдесоответственно сила тяжести от массы трактора и сила тяжести от массы плуга, Кн.

б₁ =arcsin (arcsin0.01 = 0.57 град

б₂ =arcsin (arcsin0.04 = 2.29 град

б₃ =arcsin (arcsin0.06 = 3.43 град Анализируя результаты расчета по трем передачам можно сделать вывод: при работе трактора на первой передаче наиболее приемлемо использование плуга марки ПП-8−40 (состав агрегата Т-150К+ПП-8−40), на второй передаче — ППИ-6−40 (состав агрегата Т-150К+ППИ-6−40), а на третьей передаче — ПЛН-5−35 (состав агрегата Т-150К+ПЛН-5−35). Агрегаты Т-150К+ПП-8−40 и Т-150К+ППИ-6−40 не работоспособны, так как расчетный угол преодолеваемый агрегатами меньше, чем действительный (расчетный угол б = 0,57 град и б = 2.29 град, действительный б = 3 град). Наиболее предпочтительным является состав агрегата Т-150К+ПЛН-5−35. При данном составе агрегата и режиме его работы выполняется условие преодоления угла наклона б = 3 град, а также при наибольшей производительности обеспечивается минимальный удельный расход топлива.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА ПРИ КОМПЛЕКТОВАНИИ НЕПАХОТНОГО АГРЕГАТА

Расчет по комплектованию непахотного агрегата проводится аналогично ранее описанной методике расчета пахотного агрегата

1. Исходные данные

Исходными данными для расчета являются: наименование операции, марка трактора, агрофон, угол уклона поля, длина гона (согласно варианта). По тяговым характеристикам трактора для соответствующего агрофона подбираются передачи, на которых рабочая скорость V_P находится в пределах агротехнических требований. Рекомендуемая рабочая скорость агрегата 5.0 — 15.0 км/ч. Показатели по данным передачам выписываются в виде таблицы 2.

Таблица 2

Основные показатели тяговых характеристик по передачам

2. Расчет коэффициента удельного тягового сопротивления вспашки

Тяговое удельное сопротивление вспашки в справочной литературе дается при скорости 5 км/ч. Так как данный показатель зависит от скорости движения, необходимо произвести уточняющий расчет в соответствии с рабочими скоростями выбранных передач

Кн, (1)

Где П — процент увеличения сопротивления агрегата при возрастании скорости на 1 км/ч, П = 2%

?Vi — разность скоростей на i-й передаче,, км/ч;

— рабочая скорость на i-й передаче, км/ч;

— скорость соответствующая справочному значению коэффициента удельного сопротивления вспашки (= 6км/ч);

— тяговое удельное сопротивление при вспашке соответствующее скорости на i-й передаче, кн/м².

?Vi = V_р1 — V_спр = 6.15 — 6 = 0.15 км/ч

?Vi = V_р2 — V_спр = 8.80 — 6 = 2.8 км/ч

?Vi = V_р3 — V_спр = 12.7 — 6 = 6.70 км/ч

К_v1 = 1.8 Ч (1 + 0.15Ч2/100) = 1.8 кН

К_v2 = 1.8 Ч (1 + 2.8Ч2/100) = 1.9 кН

К_v3 = 1.8 Ч (1 + 6.70Ч2/100) = 2.04 кН

Определение ориентировочной ширины захвата агрегатов

Ориентировочная ширина захвата определяется с учетом оптимальной нагрузки трактора на данной операции. Расчет производится по каждой передаче при движении агрегата по горизонтальной местности:

(13)

где — ориентировочная ширина захвата агрегата, м;

— номинальное тяговое усилие на крюке трактора, кн;

— максимальный коэффициент использования тягового усилия трактора. =0.97

В_ОР1 = м

В_ОР2 = м

В_ОР3 = м

Определение максимальной ширины захвата

Характеристика выбранных марок плугов по передачам представляется в виде табл. 3.

Таблица 3

Выбор марки машины и их количества

Как отмечалось ранее, если рабочая ширина захвата агрегатов предопределена конструкцией сельскохозяйственной машины (то есть промышленностью выпускаются однотипные машины, но различных по ширине захвата, предназначенных для определенного класса тяги тракторов), марка машины выбирается по условию «ширина машины должна быть не больше расчетной максимальной ширины захвата агрегата -.

Для агрегатов, которые комплектуются с использованием сцепок, следующим действием является определение количества машин в агрегате:

шт, (15)

где — максимальная ширина захвата агрегата, м;

— ширина захвата сельскохозяйственной машины, м

n =

n =

n =

Уточнение ширины захвата агрегата:

м.

В_Р1 = 4 Ч 3.6 = 14.4 м

В_Р2 = 3 Ч 3.6 = 10.8 м

В_Р3 = 2 Ч 3.6 = 7.2 м

Определение тягового сопротивления агрегата при движении по горизонтальной местности

(17)

где — ширина захвата одной машины, м;

— тяговое сопротивление агрегата, Кн;

n— количество машин в агрегате, шт.

R_агр1 = 1.8 Ч3.6 Ч 4 + 23.6 Ч 0.1 = 28.28 кН

R_агр2 = 1.9 Ч3.6 Ч 3 + 11.4 Ч 0.1 = 21.66 кН

R_агр3 = 2.04 Ч3.6 Ч 2 + 13.8 Ч 0.1 = 16.06 кН

Нахождение действительного коэффициента использования тягового усилия трактора на горизонтальной местности

(18)

где — действительный коэффициент использования тягового усилия трактора.

з_и 1 =

з_и 2 =

з_и 3 =

8. Расчет рабочей скорости агрегата

Рабочую скорость Vр можно использовать из тяговой характеристики в соответствии с загрузкой трактора, или определить ориентировочно по выражению:

км/ч (6)

Где Vxx— скорость трактора на холостом ходу, км/ч

Vр — рабочая скорость при номинальной нагрузке, км/ч

V_р1 = 7.5 — (7.5 — 6.15) Ч0.65 = 6.63 км/ч

V_р2 = 10.2 — (10.2 — 8.8) Ч0.67 = 9.27 км/ч

V_р3 = 13.5 — (13.5 — 12.7) Ч0.71 = 12.94 км/ч

9. Расчет часового расхода топлива по передачам

Часовой расход топлива с учетом действительного коэффициента использования тягового усилия ориентировочно определяется из выражения:

к г/ч (7)

Где Qmax— расход топлива за час работы при максимальной мощности, кг/ч

Qxx — Расход топлива за час работы на холостом ходу трактора, кг/ч

Q_Ч1 = (29 — 9) Ч0.65 + 9 = 22 кг/ч

Q_Ч2 = (30 — 12.4)Ч0.67 + 12.4 = 24.19 кг/ч

Q_Ч3 = (30 — 15) Ч0.71 + 15 = 25.65 кг/ч

10. Определить производительность тракторного агрегата на различных передачах

га/час (21)

Где Вм — рабочая ширина захвата машины, м;

Vр — рабочая скорость движения агрегата, км/ч;

n- количество машин в агрегате, шт;

— коэффициент использования времени смены.

W_Ч1 = 0.1 Ч 3.6 Ч 6.15 Ч 4 Ч 0.7 = 6.19 га/час

W_Ч2 = 0.1 Ч 3.6 Ч 8.8 Ч 3 Ч 0.7 = 6.65 га/час

W_Ч3 = 0.1 Ч 3.6 Ч 12.7 Ч 2 Ч 0.7 = 6.40 га/час

11. Определение удельного погектарного расхода топлива.

Величина расхода топлива на гектар выполненной работы определяется по формуле:

кг/га (9)

где g — удельный погектарный расход топлива, кг/га;

Qч — расход топлива за час эксплуатации трактора (определить по тяговой характеристике трактора), кг/ч.

g = кг/га

g = кг/га

g = кг/га

12. Определение угла подъема, преодолеваемого тракторным агрегатом на различных передачах

Угол преодолеваемый агрегатом определяется по выражению:

град, (10)

гдесоответственно сила тяжести от массы трактора и сила тяжести от массы плуга, Кн.

б₁ =arcsin (arcsin0.08 = 4.6 град

б₂ =arcsin (arcsin0.07 = 4 град

б₃ =arcsin (arcsin0.05 = 2.9 град трактор пахотный плуг топливо

Вывод

Анализируя результаты расчета по трем передачам можно сделать вывод: при работе трактора на первой передаче наиболее приемлемо использование марки СП 16А (состав агрегата Т-150К+СП 16А+4СЗ-3.6А), на третьей передаче — СП 11А (состав агрегата Т-150К+СП 11А+3СЗ-3.6А), а на четвертой передаче — СЗ 3.6А (состав агрегата Т-150К+2СЗ-3.6А). Агрегат Т-150К+2СЗ — 3.6А и не работоспособен, так как расчетный угол преодолеваемый агрегатом меньше, чем действительный (расчетный угол б = 2.9 град, действительный б = 3 град). Наиболее предпочтительными являются состав агрегатов Т-150К+СП 16А+4СЗ-3.6А и Т-150К+СП 11А+3СЗ-3.6А. При данном составе агрегатов и режиме их работы выполняется условие преодоления угла наклона б = 3 град, а также при наибольшей производительности обеспечивается минимальный удельный расход топлива.