4. Выбор трактора, сельскохозяйственных машин-орудий и требования, предъявляемые к машинно-тракторному агрегату

Качество механизированных сельскохозяйственных работ определяется их соответствием агротехническим требованиям. Поэтому при разработке технологии заданной операции не­обходимо сформулировать основные требования, которые предъявляются к машинно-тракторному агрегату с учетом конкретных условий работы. Исходя из заданной марки трак­тора проектируется состав машинно-тракторного агрегата.

Для выполнения заданной операции сельскохозяйственные машины, орудия выбирают учитывая требования агротехни­ки, условия работы, возможности агрегатирования с тракто­ром, требования техники безопасности и охраны труда.

5. Расчет состава машинно-тракторного агрегата

Проектирование и расчет состава МТА для выполнения заданной технологической операции выполняется в следующей последовательности:

5.1. Устанавливается диапазон рабочих скоростей движе­ния агрегата, при которых обеспечивается необходимое каче­ство выполнения заданной сельскохозяйственной операции согласно агротехническим требованиям. Значения допусти­мых скоростей движения при выполнении различных сельско­хозяйственных операций приведены в приложении 1.

5.2. Пользуясь тяговой характеристикой или справочными таблицами (прил. 2 и 3), выбрать передачи трактора, обеспечивающие ско­рости движения в принятом диапазоне.

5.3. Для каждой выбранной передачи по справочной таблице (прил. 4) определить величину номи­нального тягового усилия (Ркрн) трактора на соответствующем агрофоне (работы по лущению и пахоте почвы выполняются по стерне, другие — по посеву)

Для участков с неровным рельефом тяговое усилие трак­тора рассчитывают с учетом влияния величины угла склона поля:

Рⁱ_крα=Рⁱ_крн ± G_экспл ·sinα (кгс),

где Рⁱ_крα — тяговое усилие трактора на передаче i с учетом величины угла скло­на, кгс,

Рⁱ_крн — номинальное тяговое усилие трактора на передаче i, кгс, (прил. 3, 4),

G_экспл — эксплуатационная масса трактора, кг, (прил. 2, 3, 4),

α — угол склона, град. (sin α в прил. 6),

(+) — движение МТА под уклон поля, (-) — движение МТА вверх уклона поля. Для расчетов выбираем знак "-", т.е. предполагая постоянное движение на подъем. При движении под уклон будем иметь бóльший запас мощности.

5.4. Максимально возможная ширина захвата МТА (Вⁱмах) для каждой из выбранных передач (i) определяется:

а) простого агрегата (кроме пахотного):

(м),

где k —удельное сопротивление машин-орудий, кг с/м, (по заданию),

g_м — масса машин-орудий, приходящаяся на единицу ширины захвата и равная массе машины-орудия G_м, поделенной на ее конструктивную ширину захвата b_м (прил. 8), т.е.

, кг/м;

б) сложного агрегата со сцепкой:

, (м)

в) комплексных (комбинированных) агрегатов без сцепки:

, (м)

г) комплексных (комбинированных) агрегатов со сцепкой:

, (м)

д) пахотного (простого) агрегата:

, (см)

е) пахотного (комбинированного) агрегата:

, (см)

где k_о — удельное сопротивление почвы при пахоте, кгс/см², (по заданию),

где k₁ — удельное сопротивление машин-орудий, кгс/см, (по заданию),

а — глубина вспашки (20-22 см), см,

g_пл — масса плуга, приходящаяся на единицу шири­ны захвата, кг/см,

кг/см

n_м — количество машин-орудий, шт,

R_cцα — тяговое сопротивление сцепки с учетом угла склона α, кгс,

R_cцα= R_cц±G_сц•sinα

R_cц — тяговое сопротивление сцепки на горизонтальном участке, кгс, (прил. 5),

G_сц — масса сцепки, кг (прил. 5).

5.5. Расчетное количество машин-орудий (n_м), входящих в агрегат, определяется по формуле:

Для пахотного агрегата рассчитывают количество корпусов:

где b_м и b_к — конструктивная ширина захвата одной машины-орудия или одного корпуса плуга, м (см).

Расчетное количество машин-орудий или корпусов плуга округляется до целого числа в сторону уменьшения, для обеспечения некоторого запаса по силе тяги. При этом учитываются технические возможности и технологические особенности различных МТА. По количеству машин-орудий в агрегате и ширине захвата одной машины-орудия устанавливается конструктивная ширина захвата агре­гата (Вк):

В_к = n_м·b_м (м).

Установленное количество машин (корпусов) в агрегате будет использоваться на всех выбранных передачах движения. В комплексном агрегате количество машин-орудий опреде­ляется по каждой выполняемой операции. Обязательным условием должно быть Вк_оснВк_доп (кон­структивная ширина захвата машин, выполняющих основную операцию, должна быть равна или несколько больше кон­структивной ширине захвата машин, проводящих дополни­тельные операции).

Если принимаемое для работы количество машин-орудий n_м>1, то в агрегате нуж­на сцепка, которую выбирают исходя из необходимого фронта (Ф) — расстояния между креплениями крайних машин:

Ф=b_м(n_м - 1) + (0,5...0,75) (м).

Полная ширина сцепки на 0,5…0,75 м больше рассчитан­ного фронта, так как она учитывает длину мест крепления крайних машин и оси ходовых колес. Далее выбирают марку сцепки.

5.6. Тяговое сопротивление агрегата (R_агр) зависит только от особенностей агрегата и находится из уравнений:

а) простого агрегата (кроме пахотного):

R_агр=k·b_м+G_м·sinα (кгс),

б) сложного агрегата со сцепкой:

R_агр=n_м·(k·b_м+G_м·sinα)+R_сц (кгс),

в) комплексного (комбинированного) агрегата без сцепки:

R_агр=n_м1·(k₁·b_м1+G_м1·sinα)+n_м2·(k₂·b_м2+G_м2·sinα) (кгс),

г) комплексного (комбинированного) агрегата со сцепкой:

R_агр=n_м1·(k₁·b_м1+G_м1·sinα)+n_м2·(k₂·b_м2+G_м2·sinα)+R_сц (кгс),

д) простого пахотного агрегата:

R_пл= k₀·b_к·n_к·а+ G_пл ·sinα (кгс),

где G_пл — масса плуга, кг (прил. 8),

е) комплексного пахотного агрегата:

R_пл= k₀·b_к·n_к·а+ G_пл·sinα+k·b_м n_м +G_м·sinα (кгс),

G_м – масса прицепных машин, кг (прил. 8)

Принцип расчета навесных агрегатов выполняется в той же последо­вательности, однако их удельное сопротивле­ние (Rагр_н) принимается на 10…15% меньше удельного сопротивления однотипной прицепной машины (Rагр_пр), т.е.:

Rагр_н=(0,85…0,90)· Rагр_пр (кгс).

При работе агрегатов с приводом механизмов сельскохо­зяйственной машины от вала отбора мощности (ВОМ) рас­чет ширины захвата, как правило, не производят, он определяется конструкцией сельскохозяйственной машины, а в не­которых случаях — условиями работы.

Для таких агрегатов определяют приведенное тяговое со­противление R_прив. Величина R_прив представляет собой сумму тягового сопротивления машины и тягового усилия, которое мог бы дополнительно развить трактор за счет мощ­ности, расходуемой через ВОМ, т. е.

R_прив = R_агр + R_{доп.вом} (кгс)

Значение R_агр определяется способом, описанным выше, а величина дополнительного тягового усилия (R_{доп.вом}) которую трактор мог бы развить за счет N_вом. определяется по формуле:

где N_вом - мощность, потребляемая на привод сельскохозяйственной машины, л. с., (прил. 12),

η_мг — коэффициент полезного действия трансмиссии,

i_т — передаточное число трансмиссии трактора,

n_н — частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин,

r_к — радиус качения ведущего колеса (звездочки) трактора, м,

η_вом — коэффициент полезного действия механизма при­вода ВОМ (прил. 2,3).

5.7. Рациональность загрузки трактора при работе с уста­новленным количеством машин-орудий проверяют по коэффи­циенту использования тягового усилия. Его рассчитывают по формуле:

Оптимальная величина этого коэффициента в зависимости от характера выполняемой работы находится в пределах η_и= 0,85…0,96 (прил. 10).

В том случае, когда нет возможности рационально загру­зить трактор, принимаются те варианты (из η_и<0,85), в которых коэффициент использования тягового усилия выше.

Вариант со значениями коэффициента использования тягового усилия η_и >0,95 исключается, так как работа МТА не­возможна из-за перегрузки двигателя трактора. В этих случаях меняют состав агрегата или уменьшают число рабочих машин.

Для тягово-приводных агрегатов (с приводом механизмов от ВОМ) величина коэффициента использования тягового усилия трактора для каждой выбранной передачи рассчиты­вается по формуле:

η_и=R_прив/Р_крн