Повышение эффективности использования энергетического средства, оборудованного гидравлическим устройством перераспределения сцепного веса

Размещено на http://www.allbest.ru//

Дальневосточный государственный аграрный университет

Повышение эффективности использования энергетического средства, оборудованного гидравлическим устройством перераспределения сцепного веса

Кузнецов Е.Е

Аннотация

В Амурской области в небольших хозяйствах аграрного профиля, которые не имеют финансовой возможности приобретения новой высокопроизводительной, но весьма дорогой техники, наблюдается неблагоприятное состояние уровня механизации

По этой причине сельхозпроизводителям приходится изыскивать возможности и резервы для поддержания имеющейся в наличии техники в работоспособном состоянии сверх её нормативных возможностей и искать пути повышения её эффективности. Эту задачу можно решить за счёт повышения тягово-сцепных свойств энергетических средств.

Одним из перспективных способов увеличения их тягово-сцепных свойств является повышение сцепного веса, приходящегося на движители, при применении устройств перераспределения сцепного веса.

Предлагается сравнительный расчёт полных энергозатрат машинно-тракторного агрегата, оборудованного дополнительным ведущим мостом и гидравлическим устройством перераспределения сцепного веса, а также приводятся данные хозяйственных испытаний МТА на сельскохозяйственный работах в реальных условиях эксплуатации.

Ключевые слова: ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО, МАШИННО-ТРАКТОРНЫЙ АГРЕГАТ, ЭНЕРГОЗАТРАТЫ, ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ, СЦЕПНОЙ ВЕС, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ

энергозатрата тракторный мост сцепной

Анализ результатов проведённых ранее исследований [2-4] позволил наметить способы повышения тягово-сцепных свойств и улучшения эффективности применения колесных энергетических средств на сельскохозяйственных работах за счёт установки дополнительного ведущего моста и применения устройств, перераспределяющих сцепной вес в ходовой системе используемых в технологии растениеводства агрегатов.

Современные методы анализа, ранее известные и полученные в ходе самостоятельных теоретических исследований [2-4] зависимости также позволяют провести и вычисление энергетических затрат машинно-тракторного агрегата с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством (рис. 1, 2) [1] для перераспределения сцепного веса в движении с целью расчёта производительности и экономической эффективности экспериментальных МТА, планируемых к внедрению в производство, на сельскохозяйственных работах [2-4] (рис. 3). Для этого проведём расчёт прямых энергозатрат, удельных энергозатрат и затрат живого труда как основных составляющих экономической эффективности МТА.

Рис. 1. Принципиальная схема гидравлического прижимного устройства для перераспределения сцепного веса:

1 - ведущий мост; 2 - гидроцилиндры; 3 - дополнительный ведущий мост;

4 - управляемый мост; 5 - полуэллиптическая плоская пружина

Рис. 2. Трактор с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством для перераспределения сцепного веса

Рис. 3. Фрагмент хозяйственных испытаний трактора с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством для перераспределения сцепного веса

Прямые энергозатраты экспериментального МТА предлагается рассчитать по ранее полученной формуле для серийного агрегата [5]:

=, (1)

где: расход топлива, кг/с.; число проходов МТА, шт.; длина гона, м; коэффициент использования ширины захвата агрегата; энергосодержание топлива, МДж/кг; коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на производство топлива;ширина захвата МТА, м; коэффициент пропорциональности.

Выразим длину гона формулой:

(2)

где: рабочая скорость движения, км/ч., время выполнения МТА операции по одному гону, мин.

Рабочую скорость в общем виде можно записать формулой [5]:

(3)

где: теоретическая скорость движения, км/ч.; величина буксования.

С учетом формул 1 и 2 выражение для расчёта прямых энергозатрат МТА принимает вид:

=. (4)

Используя формулу

, (5)

предложенную И.И. Трепененковым для расчёта буксования серийного энергетического средства [6], выразим буксование серийного и экспериментального агрегата через касательную силу тяги , коэффициент использования сцепного веса и сцепной вес :

(6)

, (7)

где: - сцепной вес серийного энергетического средства, Н коэффициент использования сцепного веса серийного энергетического средства МТА.

Сцепной вес экспериментального колёсного трактора с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством будет складываться из двух составляющих

, (8)

где: - вес, приходящейся на задний ведущий мост колёсного трактора, Н; - сцепной вес, состоящий из веса дополнительного моста и веса, приходящегося на дополнительный ведущий мост от перераспределения при работе устройства, Н.

В нашем случае сцепной вес , равен:

=+ (9)

где: собственный вес дополнительного ведущего моста, Н; сцепной вес, передаваемый с переднего управляемого моста при работе устройства, Н (рис. 4), который равен:

, (10)

где: сила, прилагаемая гидравлическим цилиндром устройства, Н; соответствующие плечи приложения силы, м; сила вертикального гидравлического прижима; Н, реакция поверхности, Н.

Рис. 4. Схема к определению силовых реакций при работе гидравлического прижимного устройства перераспределения сцепного веса

Тогда формула 7 формирования коэффициента использования сцепного веса для экспериментального колёсного трактора с дополнительным ведущим мостом принимает вид:

. (11)

где касательная сила тяги МТА с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством, Н.

С учётом зависимостей (5), (7) и (11) получена формула расчёта буксования для экспериментального колёсного трактора с дополнительным ведущим мостом:

. (12)

Используя приведенные выше зависимости, получим формулу для расчёта прямых энергозатрат экспериментального колёсного трактора с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством:

=. (13)

Найдём величину затрат живого труда для экспериментального колёсного трактора с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством. Для серийного агрегата она будет равна:

, (14)

где: число операторов энергетического средства; энергетический эквивалент живого труда; производительность серийного агрегата, га/ч.

На величину затрат живого труда существенное влияние оказывает производительность агрегата. Величину производительности для серийного агрегата рассчитаем по формуле, предложенной в работе [5]:

b (15)

где: b - ширина захвата агрегата, м, коэффициент использования времени смены. Используя формулу 3, получаем величину производительности для экспериментального МТА:

b (16)

Находим величину затрат живого труда для экспериментального колёсного трактора с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством, используя формулу (14) для серийного колёсного трактора:

. (17)

Произведём расчёт удельной энергоёмкости на 1 час работы серийного трактора по формуле [5]:

(18)

где: масса энергетического средства, кг; энергетический эквивалент энергетического средства, МДж; отчисления на реновацию, капитальный и текущий ремонт энергетического средства, руб.; годовая загрузка трактора, га.

Проведём расчёт удельной энергоёмкости серийной сельскохозяйственной машины по формуле [5]:

(19)

где: энергетический эквивалент сельскохозяйственной машины, МДж; масса сельскохозяйственной машины, кг; отчисления на реновацию, капитальный и текущий ремонт, руб.

Суммарная удельная энергоёмкость серийного трактора и сельскохозяйственной машины составляет в расчёта на 1 га [5]:

(20)

Следовательно, суммарная удельная энергоёмкость экспериментального МТА, с учётом формулы 16, будет равна:

. (21)

Сравнительный анализ формул (1), (13), (14), (17) для величин прямых энергозатрат, затрат живого труда, удёльной энергоёмкости серийного МТА и экспериментального МТА показывает, что

 (22)

(23)

(24)

вследствие снижения величины буксования, а, следовательно, увеличения скоростей движения экспериментального колёсного трактора в составе машинно-тракторного агрегата.

Учитывая, что полные энергозатраты МТА равны

, (25)

полные энергозатраты экспериментального МТА можно рассчитать по формуле:

(26)

На основании полученных значений (22-24):

(27)

Общий анализ формирования полных энергозатрат при применении в ходовой системе используемых в сельском хозяйстве агрегатов и энергетических средств устройств для рационального перераспределения сцепного веса показывает уменьшение полных энергозатрат при общем снижении буксования агрегатов, увеличении их эксплуатационных скоростей и производительности.

В целях подтверждения полученных теоретических зависимостей были проведены сравнительные хозяйственные испытания экспериментального машинно-тракторного агрегата с дополнительным ведущим мостом и гидравлическим прижимным устройством перераспределения сцепного веса в реальных условиях эксплуатации. Результаты сравнительных хозяйственных испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты сравнительных хозяйственных испытаний

В результате проведенных хозяйственных испытаний установлено, что использование дополнительного ведущего моста и устройства для перераспределения сцепного веса позволило снизить:

- прямые энергетические затраты экспериментального МТА - на бороновании - на 12,6%, прикатывании - на 10,08%, культивации на 7,6%;

- затраты живого труда - на бороновании - на 21,5%, прикатывании - на 22,3%, культивации - на21,4%;

- суммарную энергоёмкость - на бороновании - на 22,8%, прикатывании - на 24,3%, культивации - на 24,8 %.

Полные энергозатраты уменьшились при бороновании на 15,6%, прикатывании - на 15,4%, культивации - на 13,6%, что составило экономию полных энергозатрат на бороновании 18,36 МДж/га, прикатывании - 21,41 МДж/га, культивации - 49,11 МДж/га. Общая экономия полных энергозатрат составила 88,88 МДж/га, или в рублёвом эквиваленте - 65,3 руб. на 1 га обрабатываемой площади.

Также отмечено, что производительность в час основного рабочего времени экспериментального МТА с дополнительным ведущим мостом и устройством для перераспределения сцепного веса выше, по сравнению с серийным МТА, на бороновании - на 27,1% , прикатывании - на 28,3%, культивации - 27,2% и снижает расход топлива на единицу обработанной площади, соответственно, на 8,3% ,14,4% и 12,1% по сравнению с серийным машинно-тракторным агрегатом.

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. и др. Расширение функциональных возможностей тракторов класса 1,4 // Дальневосточный аграрный вестник. - 2016, №1(37). - С. 64-70.

3. Кузнецов Е.Е. и др. Методологическое обоснование выбора конструкции устройств рационального перераспределения сцепного веса // АгроЭкоИнфо. - 2016, №2 (24). http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2016/2/st_209.doc.

4. Устройство для повышения проходимости колёсного трактора с дополнительным управляемым движителем /Щитов С.В, Кузнецов Е.Е., Худовец В.И.// Пат. на полезную модель № 155535, Рос. Федерация заявитель и патентообладатель Дальневосточный гос. агр. университет. заявл. 6.05.2015, зарегистрирована 6.05.2015, опубл. 10.10.2015, бюл. № 28. 10 с.

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

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

Размещено на Allbest.ru