Влияние перераспределения сцепного веса между мостами трактора на ширину захвата, буксование и производительность машинно-тракторного агрегата

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.1

Дальневосточный государственный аграрный университет

Влияние перераспределения сцепного веса между мостами трактора на ширину захвата, буксование и производительность машинно-тракторного агрегата

Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Поликутина Е.С.

Аннотация

Эффективность использования находящейся в распоряжении сельхозпроизводителей колёсной тракторной техники в технологии растениеводства является важной составляющей себестоимости продукции, оказывающей влияние и на продовольственную безопасность государства, и на формирование его продовольственного резерва.

В силу своей надёжности, универсальности применения и наличия высокого технического ресурса наибольшее распространение в малых предприятиях получили колёсные тракторы класса 1,4 моноблочной компоновки.

Учитывая конструктивные особенности развесовки этих тракторов по осям в пропорции 1:3 и возникающее в связи с этим тяговое несоответствие, можно предположить, что рациональное корректирование сцепного веса на движители трактора способно увеличить его тягово-сцепные свойства, снизить буксование и расширить функциональность применения колёсных тракторов в сельском хозяйстве в целях увеличения производительности.

В статье рассматривается влияние устройства для корректирования сцепного веса - стабилизатора продольной устойчивости с прижимно-разгрузочным механизмом на конструктивно-режимные параметры колёсного трактора и приводятся результаты сравнительных хозяйственных испытаний.

Ключевые слова: КОЛЁСНЫЙ ТРАКТОР, МАШИННО-ТРАКТОРНЫЙ АГРЕГАТ (МТА), ДВИЖИТЕЛЬ, ПРИЖИМНО-РАЗГРУЗОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ, СЦЕПНОЙ ВЕС, ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ, НАГРУЗКА, ТЯГОВО-СЦЕПНЫЕ СВОЙСТВА, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Производительность труда является основным показателем, существенно влияющим на эффективность использования колёсной техники в сельском хозяйстве. Следовательно, повышение производительности является одним из способов увеличения эффективности применения колёсных тракторов в технологии растениеводства. Одним из методов повышения производительности является увеличение тягово-сцепных свойств трактора за счёт рационального корректирования сцепного веса в его ходовой системе при выполнении сельскохозяйственных работ [1-3]. Для корректировки предлагается использовать стабилизатор продольной устойчивости [4] с прижимно-разгрузочным механизмом (ПРМ) (рис. 1, 2).

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора продольной устойчивости с прижимно-разгрузочным механизмом(1-гидроцилиндр, 2-прижимно-разгрузочный механизм, 3, 4, 5-плоские пружины рессорного типа, 6-проушины, 7-реактивная тяга, 8-кронштейн, 9-шарнир, 10-рама трактора, 11-трактор, 12-вилочный направитель гидроцилиндра, 13-передний управляемый мост, 14-резиновые втулки)

Стабилизатор продольной устойчивости колёсного трактора содержит тягово-догружающее устройство, состоящее из силового гидроцилиндра и прижимно-разгрузочного механизма, выполненного из трёх плоских пружин рессорного типа, взаимоскрепленных через проушины, реактивную тягу, кронштейн с шарниром, установленный на раме трактора, вилочный направитель силового гидроцилиндра. При этом две пружины установлены с верхней и нижней части переднего управляемого моста, их прилежащие окончания объединены через проушины реактивной тягой с резиновыми втулками, причём последующее окончание верхней пружины с проушиной объединено болтовым соединением в вилочном направителе силового гидроцилиндра с проушиной третьей плоской пружины, которая другим окончанием с проушиной устанавливается в косыночном кронштейне с шарниром на раме трактора, куда также установлена последующая проушина нижней плоской пружины.

Рис. 2. Трактор с корректирующим устройством при проведении эксперимента

Устройство работает следующим образом.

При передвижении колёсного трактора по грунтам с низкой несущей способностью во время проведения хозяйственных работ, при необходимости перераспределения части собственной нагрузки трактора с его заднего ведущего моста на передний управляемый мост, оператором трактора включается гидрораспределитель и подаётся гидрожидкость в силовой гидроцилиндр, шток которого при выдвижении через вилочный направитель надавливает на верхнюю плоскую пружину, поворачивая прижимно-разгрузочный механизм на шарнире и передавая часть собственной нагрузки трактора с его заднего ведущего моста на передний управляемый мост.

При необходимости перераспределения нагрузки с его переднего управляемого моста на задний ведущий мост оператором трактора также включается гидрораспределитель и подаётся гидрожидкость на силовой гидроцилиндр, рабочий шток которого при задвижении через вилочный направитель поворачивает прижимно-разгрузочный механизм на шарнире, увеличивая нагрузку на нижней плоской пружине и, приподнимая передний управляемый мост трактора, передаёт часть собственной нагрузки трактора через прижимно-разгрузочный механизм на его задний ведущий мост.

Для определения влияния прижимно-разгрузочного механизма на эффективность использования колесного трактора класса 1,4 колёсной формулы 4к2 в Амурской области были проведены сравнительные хозяйственные испытания. В качестве сравнения брали серийный трактор МТЗ-80. Сравнение выполнено методом сплошного хронометража.

Основной целью хронометражных наблюдений является определение параметров: производительность в час времени движения, производительность в час чистого рабочего времени, средняя скорость движения, расход топлива на единицу обработанной площади. Исследования проводятся на основании общепринятых методик [1, 5, 6].

Также важным параметром, оказывающим влияние на формирование тягового баланса трактора, является касательная сила тяги , в общем случае напрямую зависящая от сцепного веса, то есть веса, приходящегося на ведущие колеса:

(1)

где: - сцепной вес энергетического средства; Н коэффициент использования сцепного веса.

Для нашего случая сцепной вес будет складываться из двух составляющих:

, (2)

где: - вес, приходящейся на задние ведущие колеса; Н; - дополнительный вес, приходящийся на задние ведущие колеса от перераспределения сцепного веса, Н.

С учетом выражения (2) формула (1) примет следующий вид:

(3)

Производительность машинно-тракторного агрегата W определяется по формуле [5]:

(4)

где: - ширина захвата агрегата, м; - рабочая скорость движения, м/с; - коэффициент использования времени смены.

Как видно из формулы (4), на величину производительности большое влияние оказывают два показателя: ширина захвата и скорость движения.

Рассмотрим влияние ПРМ на ширину захвата МТА.

Конструктивная ширина захвата равна [5]:

, (5)

где: - номинальное крюковое усилие, развиваемое трактором, Н, на i-ой передаче; - удельное сопротивление сельскохозяйственной машины; Н, - коэффициент использования тягового усилия трактора.

Используя формулу (5) и известную зависимость между конструктивной и рабочей шириной захвата, выразим рабочую ширину захвата:

, (6)

где - коэффициент использования ширины захвата сельскохозяйственной машины.

В ранее опубликованных работах [1-3, 5, 6] была получена формула, позволяющая найти дополнительную нагрузку на задние ведущие колеса от перераспределения сцепного веса между мостами трактора, используя которую, получим:

(7)

Подставляя полученное значение сцепного веса (7) в ранее полученную зависимость (3), определим значение касательной силы тяги от сцепного веса с учетом перераспределенной нагрузки с переднего управляемого моста:

(8)

В общем случае касательная сила тяги трактора складывается из двух составляющих:

сельхозпроизводитель себестоимость тракторный

(9)

где: - тяговое усилие трактора, Н;сила сопротивления движению, Н.

При формировании машинно-тракторного агрегата учитывается основной показатель - тяговое усилие, развиваемое энергетическим средством, которое можно выразить на основании формулы (9):

(10)

Выразим тяговое усилие, развиваемое трактором с учетом перераспределенной нагрузки:

(11)

Решая совместно уравнения (6) и(11), получим рабочую ширину захвата МТА:

(12)

Исходя из этого, производительность МТА будет равна:

. (13)

Как указывалось ранее, касательная сила тяги ведущих колес энергетического средства зависит от веса, приходящегося на ведущие колеса, и коэффициента использования сцепного веса, а в общем случае может определяться по выражению [5, 6]:

(14)

В данном случае коэффициент использования сцепного веса можно определить по формулам:

- для серийного трактора

. (15)

- для экспериментального трактора

(16)

При сравнении формул (15) и (16) видно, что коэффициент использования сцепного веса у экспериментального трактора с ПРМ меньше по сравнению с серийным вариантом.

Буксование энергетического средства можно определить по формуле, предложенной И.И. Трепененковым [7].

, (17)

где - коэффициент использования сцепного веса.

С учетом ранее полученных формул выражение (17) можно представить следующим образом:

- для серийного трактора

(18)

- для экспериментального трактора с ПРМ

(19)

Анализируя полученные выражения (18) и (19), необходимо отметить, что постановка прижимно-разгрузочного механизма позволяет снизить величину буксования по сравнению с серийным энергетическим средством. Это, в свою очередь, позволит увеличить рабочую скорость движения и, как следствие, величину производительности машинно-тракторного агрегата.

В общем случае рабочую скорость движения можно представить следующим образом:

(20)

где теоретическая скорость трактора, м/с.

Как было указано ранее, снижение величины буксования повышает рабочую скорость движения, которая влияет на величину производительности

 (21)

Используя ранее полученные формулы (18) и (19), получаем величину производительности:

- для серийного трактора

(22)

- для трактора с ПРМ

(23)

Анализируя полученные зависимости, необходимо отметить, что теоретическая производительность у машинно-тракторного агрегата с ПРМ выше, чем производительность серийного машинно-тракторного агрегата.

Более наглядно влияние перераспределения сцепного веса на производительность МТА можно проследить по номограмме (рис. 3).

Рис. 3. Влияние перераспределения сцепного веса на производительность МТА

С целью подтверждения теоретических исследований были проведены сравнительные хозяйственные испытания с использованием серийного и экспериментального тракторов с установленным прижимно-разгрузочным механизмом при бороновании. Полученные результаты сведены в таблицу 1.

Анализ представленной таблицы 1 показывает, что использование трактора МТЗ-80 с установленным ПРМ на бороновании позволило повысить производительность в час основного рабочего времени на 7,7% и снизить расход топлива на единицу обработанной площади на 12,1% в сравнении с серийным трактором. Аналогичные результаты получены при сплошной культивации и бороновании. Так, при сплошной культивации увеличение производительности в час основного времени у трактора с ПРМ составило 12,6%, и при этом снижение расхода топлива на единицу обработанной площади составило 5,6%. Использование трактора с прижимно-разгрузочным механизмом на прикатывании позволило повысить производительность в час основного рабочего времени на 5,2% и снизить расход топлива на единицу обработанной площади на 15,6%.

Таблица 1. Результаты сравнительных хозяйственных испытаний при бороновании

Результаты сравнительных хозяйственных испытаний показывают, что использование трактора класса 1,4 колёсной формулы 4к2 с ПРМ позволило повысить производительность в час основного рабочего времени и снизить расход топлива на единицу обработанной площади по сравнению с серийным трактором при бороновании, сплошной культивации и прикатывании.

Список использованных источников

1. Кузнецов Е.Е. и др. Использование многоосных энергетических средств класса 1,4: монография // ДальГАУ. - Благовещенск. - 2013. - 153 с.

2. Кузнецов Е.Е. Дополнительные догружающие устройства в ходовой системе тракторов // Сельский механизатор. - 2015, № 10. - С. 9-11.

3. Спириданчук Н.В. Повышение эффективности использования колёсных тракторов класса 1,4 на транспортных работах // Дальневосточный аграрный вестник. Научно-практический журнал. - 2011, № 1 (17). - С. 12-14.

4. Щитов С.В. и др. Стабилизатор продольной устойчивости колесного трактора. Патент РФ на полезную модель №151136, заявка 2014138208 от 22.092014, зарегистрирована 12.02 2015

5. Щитов С.В. Пути повышения агротехнической проходимости колёсных тракторов в технологии возделывания сельскохозяйственных культур Дальнего Востока: дис. докфт. техн. наук: 05.20.01, защищена 20.05.09 // ДальГАУ. - Благовещенск. - 2009. - 325 с.

6. Щитов С.В., Поликутина Е.С. Кузнецов Е.Е. Пути и методы оптимизации тягово-сцепных свойств энергетического средства // Техника и оборудование для села. - 2015, № 8. - С. 26-27.

7. Трепененков И.И. Эксплуатационные показатели сельскохозяйственных тракторов. - М.: Машгиз. - 1963. - 271 с.

Цитирование:

Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Поликутина Е.С. Влияние перераспределения сцепного веса между мостами трактора на ширину захвата, буксование и производительность машинно-тракторного агрегата // АгроЭкоИнфо. - 2017, №1. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/1/st_106.doc.

Размещено на Allbest.ru