1.4 Анализ эксплуатационных показателей мта
По
результатам расчетов и построенным
графикам тягового и мощностного балансов
МТА провести анализ изменения их
составляющих при работе на различных
режимах и агрофонах поля. По построенным
графикам тягового баланса МТА необходимо
проанализировать изменение сил Pкн,
Pкр,
Рf,
Р α,
Рк
при переходе с одного состояния поля
(агрофона) на другое на одной передаче.
Объяснить причины, влияющие на сцепные
свойства движителей трактора при
изменении агрофона.
По
построенному графику баланса мощности
трактора дать анализ влияния скорости
движения МТА на изменения составляющих
баланса мощности Nтр,
Nf,
N,
N,
Nкр,
Nкр.
2 ЭнергетическИй анализ машинно-тракторного агрегата
Цель работы – освоить методику расчета энергозатрат при использовании МТА.
Задачи: рассчитать удельные, полные, эффективные, тяговые и полезные энергозатраты пахотных и непахотных МТА; определить величину энергетического КПД агрегатов; выбрать режим работы и состав агрегата по энергетическому критерию.
Последовательность выполнения расчетов
2.1 На основе задания по теме «Комплектование МТА» составить таблицу исходных данных с показателями эксплутационных свойств МТА (приложение 4).
2.2 Рассчитать полные удельные энергозатраты агрегатов по передачам:
,
кДж/га, (2.1)
где qгаi – погектарный расход топлива МТА на i-й передаче, кг/га (приложение 4);
H – теплотворная способность топлива, кДж/кг. Принять H=4,2·104 кДж/кг.
Результаты расчетов записать в таблицу (приложение 5).
2.3 Рассчитать величину эффективного КПД (e) дизеля:
,
(2.2)
где qe – удельный эффективный расход топлива дизеля, г/кВт-ч. Его значения взять из приложения 6.
2.4 Рассчитать удельные эффективные энергозатраты:
,
кДж/га. (2.3)
2.5 Вычислить удельное сопротивление машин.
Для пахотных агрегатов при различных скоростях:
,
кН/м, (2.4)
где Кvi – удельное сопротивление плуга на i-й передаче, кН/м2;
а – глубина вспашки, м.
Для непахотных агрегатов со сцепкой удельное сопротивление определяется по формуле:
,
кН/м, (2.5)
где Ксц – удельное сопротивление сцепки, кН.
,
кН/м, (2.6)
где mсц – масса сцепки, т;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
fсц – коэффициент сопротивления перекатыванию сцепки;
Bм – ширина захвата одной сельскохозяйственной машины, м;
nм – количество машин в агрегате при работе на данной передаче.
2.6 Рассчитать удельные тяговые энергозатраты (энергозатраты на тягу машин).
,
кДж/га. (2.7)
2.7 Рассчитать величину тягового КПД трактора:
.
(2.8)
2.8 Рассчитать полезные удельные энергозатраты МTA:
,
кДж/га, (2.9)
где схм – КПД сельхозмашин. Его значение принимается в пределах: для плугов пл=0,50…0,60; для культиваторов культ=0,35…0,40; для сеялок сеял=0,32…0,35; для борон, катков бк=0,30…0,33.
2.9 Рассчитать энергетический КПД агрегатов:
(2.10)
и провести проверку правильности его расчета по формуле:
.
(2.11)
2.10 По наибольшей величине энергетического КПД агрегатов выбрать наиболее рациональный состав и скорость работы МТА.
2.11 Рассчитать, на сколько процентов полные удельные энергозатраты пахотных МТА больше по сравнению с непахотными:
,
(2.12)
где Ао.п, Ао.н – полные удельные энергозатраты соответственно пахотных и непахотных агрегатов, кДж/га.
2.12 Изобразить графически структуру энергетического КПД (рис. 3) и энергозатрат МТА (рис. 4).
Рисунок 3 – Энергетический КПД агрегатов
а
б
Рисунок 4 – Структура энергозатрат пахотного (а)
и непахотного (б) МТА на … передаче
В заключении работы на основе анализа удельных энергозатрат (Ае, Ат, Апол), величин КПД (ηе, ηт, ηсхм), режимов использования МТА (Ркр, Vр) укажите возможные пути (3–4 варианта) повышения энергетической эффективности использования агрегата.
Приложение 1
Исходные данные для расчета эксплуатационных показателей МТА
|
№ варианта
|
Трактор |
Передача |
Передаточ-ное отноше-ние транс-миссии i0 |
Буксование движителей трактора δ, % | |
|
агрофон – стерня |
агрофон – поле, подготовленное под посев | ||||
|
1 |
К – 701 |
1р-2 |
164,0 |
12,3 |
15,1 |
|
1р-3 |
137,2 |
11,3 |
12,5 | ||
|
1р-4 |
112,0 |
9,2 |
10,6 | ||
|
2 |
Т – 150К |
1 |
64,9 |
9,4 |
11,3 |
|
2 |
55,4 |
7,9 |
9,1 | ||
|
3 |
48,6 |
6,4 |
7,2 | ||
|
3 |
МТЗ – 82 |
4 |
68,0 |
12,6 |
15,1 |
|
5 |
57,4 |
10,0 |
11,2 | ||
|
6 |
49,1 |
8,7 |
10,1 | ||
|
4 |
МТЗ – 80 |
4 |
68,0 |
13,4 |
16,1 |
|
5 |
57,4 |
12,4 |
14,3 | ||
|
6 |
49,1 |
10,1 |
11,6 | ||
|
5 |
Т – 40АМ |
3 |
67,6 |
10,7 |
12,4 |
|
4 |
49,4 |
9,2 |
10,6 | ||
|
5 |
41,8 |
5,7 |
6,7 | ||
|
6 |
МТЗ-100 |
5 |
57,2 |
12,4 |
14,3 |
|
6 |
46,4 |
10,1 |
11,6 | ||
|
7 |
38,2 |
9,6 |
10,7 | ||
|
7 |
Т – 150 |
1 |
37,5 |
1,8 |
4,5 |
|
2 |
32,1 |
1,5 |
3,2 | ||
|
3 |
29,7 |
1,4 |
2,3 | ||
|
8 |
ВТ-100Д |
2 |
31,0 |
5,1 |
7,7 |
|
3 |
25,2 |
4,9 |
5,9 | ||
|
4 |
20,4 |
4,1 |
4,9 | ||
|
9 |
МТЗ-102 |
5 |
57,2 |
9,4 |
14,6 |
|
6 |
46,4 |
8,2 |
13,2 | ||
|
7 |
38,2 |
7,3 |
12,7 | ||
|
10 |
ДТ-75М |
3 |
35,7 |
1,3 |
4,0 |
|
4 |
32,1 |
1,2 |
3,1 | ||
|
5 |
28,9 |
1,0 |
2,5 | ||
|
11 |
Т – 4А |
2 |
59,2 |
5,5 |
11,3 |
|
3 |
51,2 |
5,4 |
9,5 | ||
|
4 |
45,8 |
5,3 |
7,5 | ||
|
№ варианта
|
Трактор |
Передача |
Передаточ-ное отноше-ние транс-миссии i0 |
Буксование движителей трактора δ, % | |
|
агрофон – стерня |
агрофон – поле, подготовленное под посев | ||||
|
12 |
РТ-М-160 (на сдвоенных кол.) |
3р-1 |
52,7 |
8,9 |
10,5 |
|
3р-2 |
42,3 |
7,4 |
8,9 | ||
|
3р-3 |
34,9 |
6,0 |
6,8 | ||
|
13 |
МТЗ-102 |
2 |
78,2 |
13,0 |
17,3 |
|
3 |
64,3 |
11,6 |
16,1 | ||
|
4 |
53,3 |
10,4 |
15,4 | ||
|
14 |
МТЗ – 80 |
2 |
142,5 |
15,0 |
18,3 |
|
3 |
83,5 |
14,0 |
17,1 | ||
|
4 |
68,0 |
13,4 |
16,2 | ||
|
15 |
К-701 |
2р-1 |
80,4 |
8,9 |
13,9 |
|
2р-2 |
66,6 |
7,1 |
11,3 | ||
|
2р-3 |
55,6 |
6,3 |
9,8 | ||
|
16 |
ВТ-150 |
2 |
31,0 |
5,1 |
7,7 |
|
3 |
25,2 |
4,9 |
5,9 | ||
|
4 |
20,4 |
4,1 |
4,9 | ||
|
17 |
Т – 150 |
2 |
32,0 |
1,5 |
3,2 |
|
3 |
29,7 |
1,4 |
2,3 | ||
|
4 |
27,0 |
1,2 |
1,9 | ||
|
18 |
К – 744Р1 |
1р-2 |
164,0 |
12,3 |
15,1 |
|
1р-3 |
137,2 |
11,3 |
12,5 | ||
|
1р-4 |
112,0 |
9,2 |
10,6 | ||
|
19 |
Т – 40М |
1 |
73,0 |
14,2 |
17,0 |
|
2 |
68,7 |
13,2 |
15,7 | ||
|
3 |
57,6 |
10,7 |
12,3 | ||
|
20 |
ДТ – 75 |
2 |
39,7 |
1,7 |
6,0 |
|
3 |
35,7 |
1,3 |
4,0 | ||
|
4 |
32,1 |
1,2 |
2,0 | ||
|
21 |
РТ-М-160 |
3р-2 |
42,3 |
21,4 |
27,1 |
|
3р-3 |
34,9 |
9,5 |
11,6 | ||
|
3р-4 |
28,5 |
6,6 |
7,3 | ||
|
22 |
Т -150К |
2 |
55,4 |
7,9 |
9,1 |
|
3 |
48,6 |
6,4 |
7,2 | ||
|
4 |
41,4 |
5,3 |
6,4 | ||
|
23 |
К-701 |
1р-1 |
198,9 |
14,1 |
17,3 |
|
1р-2 |
164,0 |
12,3 |
15,1 | ||
|
1р-3 |
137,2 |
11,3 |
12,5 | ||
|
№ варианта
|
Трактор |
Передача |
Передаточ-ное отноше-ние транс-миссии i0 |
Буксование движителей трактора δ, % | |
|
агрофон – стерня |
агрофон – поле, подготовленное под посев | ||||
|
24 |
РТ-М-160 (на сдвоенных колесах) |
3р-2 |
42,3 |
7,4 |
8,4 |
|
3р-3 |
34,9 |
6,0 |
6,8 | ||
|
3р-4 |
28,5 |
5,0 |
5,5 | ||
|
25 |
К-701 |
2р-2 |
66,6 |
7,1 |
11,3 |
|
2р-3 |
55,6 |
6,3 |
9,8 | ||
|
2р-4 |
46,3 |
5,8 |
8,2 | ||
|
26 |
ВТ-100Д |
1 |
38,4 |
5,9 |
8,9 |
|
2 |
31,0 |
5,1 |
7,7 | ||
|
3 |
25,2 |
4,9 |
5,9 | ||
|
27 |
МТЗ-100 |
6 |
46,4 |
10,1 |
11,6 |
|
7 |
38,2 |
9,6 |
10,7 | ||
|
8 |
31,6 |
8,9 |
9,8 | ||
|
28 |
К-744Р1 |
1р-1 |
198,9 |
14,1 |
17,3 |
|
1р-2 |
164,0 |
12,3 |
15,1 | ||
|
1р-3 |
137,2 |
11,3 |
12,5 | ||
|
29 |
МТЗ-102 |
6 |
46,4 |
8,2 |
13,2 |
|
7 |
38,2 |
7,3 |
12,7 | ||
|
8 |
31,6 |
6,6 |
11,5 | ||
|
30 |
ВТ-150 |
1 |
38,4 |
5,9 |
8,9 |
|
2 |
31,0 |
5,1 |
7,7 | ||
|
3 |
25,2 |
4,9 |
5,9 | ||
Приложение 2
Величины коэффициентов сцепления и сопротивления передвижению для гусеничных (Г) и колесных (К) тракторов на стерне и поле, подготовленном под посев (П.П.П.)
|
Стерня |
П.П.П. | |||
|
|
К |
Г |
К |
Г |
|
μ |
0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 |
0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 |
0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 |
0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 |
|
fтр |
0,08 . . . 0,10 |
0,09 . . . 0,11 |
0,16. . . 0,18 |
0,12 . . . 0,14 |
Приложение 3
Эксплуатационные показатели МТА при работе
на разных передачах и почвенных фонах
-
Показатели
Состояние поля (агрофон)
стерня
П.П.П.
передача
передача
Ркн, кН
Рсц, кН
Рдв, кН
Рf, кН
Рα, кН
Ркр, Ркр*, кН
Рк,
кНVр, м/с
Nеф, Nеф*, кВт
Nе,
кВтNтр, Nтр*, кВт
Nf, кВт
N, N*, кВт
Nα, кВт
Nкр, Nкр*, кВт
Nкр,
кВт
Приложение 4
Показатели эксплуатационных свойств МТА
|
№ |
Наименование показателей |
Ед. изм. |
Пахотный агрегат |
Непахотный агрегат | ||||||
|
передача |
передача | |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
1
2 3 |
Рабочая скорость движения МТА Погектарный расход топлива Удельное сопротивление машины: непахотный – Км пахотный – Кпл=Кvi·а |
м/с
кг/га
кН/м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 5
Результаты расчета энергозатрат МТА
|
№ |
№ передачи трактора |
Значения удельных энергозатрат и КПД |
| ||||||||||||||
|
Полные Ао, кДж/га |
КПД ηе |
Эффективные Ае, кДж/га |
Тяговые Ат, кДж/га |
КПД тяговый ηт |
Полезные Апол, кДж/га |
Энергетический КПД агрегата ηэ.МТА |
| ||||||||||
|
Пахотный агрегат |
| ||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
Непахотный агрегат |
1 |
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
Приложение 6
Основные характеристики тракторов
|
№ |
Марка трактора |
Марка дизеля |
Номинальная мощность двигателя, Nен, кВт |
Номинальные обороты кол. вала двигателя, nн, об/мин |
Уд. расход топлива, qе, г/кВт-ч. |
Радиус колеса (ведущей звездочки) r0, м |
Масса трактора, т |
|
1 |
К-744Р1 |
ЯМЗ-238НД-5 |
220 |
1900 |
237 |
0,78 |
14,9 |
|
2 |
К-701 |
ЯМЗ-240Б |
220 |
1900 |
238 |
0,78 |
12,5 |
|
3 |
К-700 |
ЯМЗ-238НБ |
158 |
1700 |
238 |
0,78 |
11,9 |
|
4 |
Т-150К |
Д-260.4 |
154,4 |
2100 |
221 |
0,70 |
8,0 |
|
5 |
Т-150 |
СМД-60 |
121,4 |
2100 |
234 |
0,38 |
7,0 |
|
6 |
РТ-М-160 |
ЯМЗ-236Д2 |
117,6 |
2100 |
238 |
0,75 |
6,4 |
|
7 |
РТ-М-160 (на сдвоенных кол.) |
ЯМЗ-236Д2 |
117,6 |
2100 |
238 |
0,75 |
7,0 |
|
8 |
ВТ-150 |
Д-442ВИ |
110 |
1850 |
230 |
0,36 |
8,2 |
|
9 |
ВТ-100Д |
Д-442-24 |
88,0 |
1850 |
234 |
0,36 |
8,0 |
|
10 |
Т-4А |
А-01М |
99,4 |
1700 |
239 |
0,38 |
7,0 |
|
11 |
МТЗ-100 |
Д-245 |
73,5 |
2200 |
242 |
0,72 |
4,0 |
|
12 |
МТЗ-102 |
Д-245 |
73,5 |
2200 |
242 |
0,72 |
4,2 |
|
13 |
ДТ-75М |
СМД-17Н |
73,6 |
1800 |
238 |
0,36 |
6,3 |
|
14 |
МТЗ-80 |
Д-240 |
55,2 |
2200 |
238 |
0,72 |
3,2 |
|
15 |
МТЗ-82 |
Д-240 |
55,2 |
2200 |
238 |
0,72 |
3,4 |
|
16 |
Т-40М |
Д-144 |
39,0 |
1800 |
252 |
0,71 |
2,72 |
|
17 |
Т-40АМ |
Д-144 |
39,0 |
1800 |
252 |
0,71 |
2,90 |
Плаксин Алексей Михайлович
Зырянов Антон Павлович