3.1. Характеристики трактора и сельхозмашины
Рис. 1 К-701.
Трактор К-701 тягового класса 5 в комплекте с навесными и прицепными орудиями используется на основных сельскохозяйственных работах: пахоте, культивации, бороновании, посеве. В комплекте со специальными орудиями может применяться на транспортных, мелиоративных и дорожных работах. Тяговый класс по СТ СЭВ 628-77 - 5
Трактор К-701 является одной из первых модификаций отечественных колесных энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов. Многолетний опыт эксплуатации этих машин в различных климатических зонах подтверждает их высокую надежность, простоту и удобство обслуживания, эффективность на всех видах сельскохозяйственных работ.
Колесный движитель. Колесная формула 4×4
На тракторе К-701 установлен дизельный двигатель ЯМЗ-240БМ, механическая коробка передач с шестернями постоянного зацепления и фрикционными муфтами переключения передач с гидравлическим приводом, обеспечивающими переключение без разрыва потока мощности.
Мощность двигателя, кВт (л. с.) 221 (300)
База трактора, мм 3200(+30)(-30)
Габаритные размеры, мм (длина / ширина / высота) 6820 / 2850 / 3685
Наименьший радиус поворота по следу наружного колеса с выключенным задним мостом, м 7,2
Дорожный просвет (при статическом радиусе шин, равном 800 мм), мм: под кронштейнами для крепления нижних тяг навесного устройства 430±30 под вертикальным шарниром рамы 545 ±30
Масса, т 13,0
Изготовитель: ЗАО «Петербургский тракторный завод»
Производим расчет удельного давления трактора на почву (P) по формуле:
Где - mт – эксплуатационная масса трактора (приложение 10), кг;
Рк – Для колесных тракторов:
Рк = , (1)
Где: mт – эксплуатационная масса трактора (приложение 10), кг; Вп, Вз – ширина обода шины передних и задних колес (Вп =66 см, Вз = 66 см) см; LП,LЗ – длина опорной части передних и задних колес(LП = 20 см, LЗ = 40 см).
Рк = 1.6 (2)
Так как трактор имеет значительный вес, необходимо исходить из возможно минимального уплотнения почвы. При основной, предпосевной обработке почвы, посеве, посадке, уборке с.-х. культур тракторные агрегаты проходят по полю до 15…17 раз. Это увеличивает плотность почвы и снижает урожайность с.-х. культур на 15…20 %.
Нормативный показатель удельного давления на почву для гусеничных тракторов составляет 0,040…0,065 мПа, для колесных – 0,1…0,36 мПа.
Сельскохозяйственную машину выбирают с учетом:
- технологической операции;
- условия проведения работ;
- возможности агрегатирования с данным трактором.
Плоскорез-глубокорыхлитель навесной ПГН-5:
Техническая характеристика ПГН-5:
Производительность 5,3га/ч
Число рабочих органов 5 шт;
Рабочая ширина захвата 4,4…4,5 м;
Ширина захвата корпуса 1100 мм;
Глубина обработки 15…30 см;
Предельное удельное сопротивление почвы (Ко) 10 Н/см2;
Рабочая скорость до 10 км/ч;
Габаритные размеры 1890/5300/1940 мм;
Масса агрегата 160050 кг;
Агрегатируемый трактор К - 701.
Плоскорез-глубокорыхлитель предназначен для основной обработки почвы с минимальным сохранением стерни и других пожнивных остатков на поверхности поля после полосовых и пропашных остатков предшественников.
3.2. Расчет состава машинно-тракторного агрегата
Возможные варианты состава агрегата для выполнения технологической операции определяют аналитическим расчетом в следующем порядке:
3.2.1. Установка диапазона скоростей агрегата, при вспашке с камнями
Таблица 1.
Наименование операции |
Скорость движения, км/час |
Основная обработка почвы |
10 |
3.2.2. Тяговое усилие трактора
Таблица 2.
Трактор |
К - 701 : Nн = 198,7 Квт : mт = 13000кг |
||
Передачи |
L |
Ll |
Lll |
Ркр, кН |
66.5 |
60 |
48.5 |
VР, км/час |
6.75 |
8.5 |
10.45 |
3.2.3. Часть величины тягового усилия PКр затрачивается на преодоление уклона поля в результате оно уменьшится и составит:
, кН (3)
Где: mт – эксплуатационная масса трактора, кг; - уклон поля в градусах (по заданию).
кН;
кН;
48.04 кН.
3.2.4.Определить максимально возможную ширину захвата МТА (Вmax) для каждой передаче (для пахотного агрегата лемешного лущильника):
,м (4)
Kп = 0,1К0А
Kп = 0,1820 = 16
Где: К0 – удельное сопротивление почвы при пахоте, Н/см2 (приложение 12); а – глубина вспашки, см; qпл – масса плуга, которая приходится на метр его ширины захвата, кг/м, mм – масса трактора.
Qпл = , (5)
Qпл = 259,78 кг/м.
=12,77 м;
= 11,7 м;
= 9,44 м.
3.2.5. Определить количество сельхозмашин nм :
Для плуга и лемешного лущильника количество корпусов nк зависит от ширины захвата ВК:
NК = (6)
NК1 = =1,3 (принимаем NК = 1)
NК1 = = 1,17 (принимаем NК = 1)
NК3 = = 0,95 (принимаем NК = 1)
3.2.6. Определить общую ширину захвата агрегата:
Для плуга и лемешного лущильника:
ВМТА = ВК∙nк, м; (7)
ВМТА l = 9,97∙1,3 = 12,96 м.
ВМТА ll = 9,97∙1.17 = 11.65 м.
3.2.7. Выбор марки сцепки для агрегата:
Сцепка не нужна, сельхозмашина – плуг навесной.
3.2.8. Определение тягового сопротивления агрегата Rагр:
Для пахотного или с лемешным лущильником агрегатов:
Rагр = 0,001∙nк∙К0∙а∙ВК+0,01∙mпл∙sin α, кН (8)
Где: а – глубина вспашки;
ВК – ширина захвата;
Mпл - масса плуга, кг.
Rагр lll = 0,001∙1.3∙5∙9.97∙+0,01∙1.3∙2590∙0,035 = 50.76 кН.
3.2.9. Определяем коэффициент использования тягового усилия (ηИ) трактора:
ηИ = (9)
ηИ L = = 0,77
ηИ Ll = = 0,84
Оптимальная величина коэффициента использования тягового усилия в зависимости от характера выполняемой работы находятся в пределах (0,81…0,95). В случае, когда нет возможности рационально загрузить трактор, принимают те варианты из ηИ 0,84.
Таблица 1.
Передача |
Скорость, Км/ч |
Rкрα , кН |
Состав агрегата |
Rагр, КН |
Знач. ηИ |
Раци-онален Или нет |
||
Марка С. х.м. |
Кол-во С. х.м. |
Марка Сцепки |
||||||
L |
6,75 |
6.5 |
КПШ-11 |
1 |
|
50,76 |
0,77 |
Нерационален. |
Ll |
8,5 |
60.0 |
КПШ-11 |
1 |
- |
50,76 |
0,84 |
Рационален. |
Lll |
10,45 |
48.5 |
КПШ-11 |
1 |
- |
50,76 |
1,05 |
Нера-ционален. |
Вывод : В данном случае l и ll передачи рациональны, так как правильно выбрана сельхозмашина, которая агрегатируется с данным трактором.
3.3.Основные технико-экономические показатели МТА
Расчет основных технико-экономические показатели работы МТА проводится для определения наиболее эффективного с точки зрения экономики агрегата. Расчет проводят для 2…4 передач в следующей последовательности:
3.1. Сменная производительность МТП рассчитывается по формуле:
Wсм = 0,1∙Вр∙Vр∙Тр , га/смену (10)
Где: Vр– скорость на соответствующей передаче (из пункта 3.2.2), км/ч;
Вр – рабочая ширина захвата МТА, м.
Вр = β∙ВМТА, м, (11)
Где: β – коэффициент использования конструктивной ширины захвата β = 1(приложение 14);
Вр = 0,96,12,96 = 12,44 м.
Чистое (производительное) рабочее время Тр в течение смены определяется о формуле:
Тр = τ∙ Тсм, ч (12)
Где: τ – коэффициент использования времени смены τ = 0,7 (приложение 15);
Тсм – продолжительность смены, ч (8 или 7 часов).
Тр = 0,8 8 = 64 ч.
Wсм l = 0,1∙9,97∙6,75∙6,4 =43,07 га/смену (13)
Wсм ll = 0,1∙2,9,97∙8,5∙6,4 =54,24 га/смену
Часовая производительность агрегата:
Wч = , кг/га. (14)
Wч l = =5,38 кг/га.
Wч ll = =6,78 кг/га.
3.2.3. Расход топлива на единицу выполненной работы:
(15)
Где: – часовой расход топлива при работе соответственно под нагрузкой, при холостых заездах и остановках агрегата с работающими двигателем (приложение 16);
TО – время работы двигателя на остановках, ч;
TХ – время движения агрегата на холостом ходу, ч; составляет в среднем 10 % от рабочего (производительного) времени по этому;
ТХ = 0,1∙ТР (16)
ТХ = 0,1∙6,4 = 0,64, ч
Тогда:
TО = ТСм- ТР - TХ. (17)
TО = 8- 6,4- 0,64 = 0,96 ч.
Тогда :
=7,65,
=6,36,
3.3.3. Затраты рабочего времени – одним из самых важных показателей, который характеризует уровень механизации с.-х. процессов, определяется по формуле:
З = , чел-ч/га. (18)
Где – число механизаторов, работающих на машинни –тракторном агрегате (; - число вспомогательных работников (:
ЗL = = 0.15, чел-ч/га.
ЗLl = = 0,19, чел-ч/га
Полученные по передачам технико–экономические показатели МТА заносим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 – основные технико-экономические показатели МТА.
Пере-дача |
Производительность |
Расход топлива, кг/га |
Затраты раб. врем. чел∙ч/га. |
|
Часовая, га/ч |
Сменная, га/см |
|||
L |
5,38 |
43,07 |
7,65 |
0.19 |
Ll |
6,78 |
54,24 |
6,36 |
0.15 |
Lll |
Вывод: Из таблицы видно, что на ll-ей передаче производительность высокая, а расход топлива и затраты рабочего времени низкие. Наиболее рациональной передачей для движения МТА является ll-я передача.
3.4. Выбор способа движения МТА.
Для оптимального способа движения агрегата при его движении с петлевыми поворотами и с беспетлевыми определяют коэффициент рабочих ходов.
Коэффициент использования рабочих ходов φ Показывает их долю по отношению ко всему пути, который прошел агрегат на участке:
φ = (19)
Где – путь рабочих ходов на участке, м; - путь холостых ходов на участке, м.
3.4.1. Определить оптимальную ширину загона Сопт для загоновых способов движения по формуле:
Сопт= ,м. (20)
Где R – радиус поворота агрегата, м (приложение 17); L – длина поля (по заданию), м; Кс – коэффициент пропорциональности, зависящий от способа движения (Кс =2 – для петлевого способа; Кс =3 – для беспетлевого способа движения ).
- петлевой способ: Сопт= = = 134, м.
- беспетлевой способ: Сопт= = = 163, м.
3.4.2. Полученную Сопт округляем в большую сторону до значений кратным ширине захвата :
- петлевой способ: = = 15
- беспетлевой способ: = = 17
3.4.3. Определяем число холостых ходов nхх агрегата при работе в загоне:
Nхх = – 1 (21)
- петлевой способ: nхх = – 1 = 10,77-1 = 9,7710
- беспетлевой способ: nхх = – 1 = 12
3.4.4.Определяем длину холостого хода :
- петлевой способ: = 6∙R∙2∙E (22)
- беспетлевой способ: = 3,14∙R∙2E , (23)
Где E = L Кт+ L Км – длина выезда агрегата, равна сумме кинематических длин трактора L Кт и L Км – сельхозмашины (приложение 18).
E = 2+6 = 8
- петлевой способ: = 6∙6∙2∙8 = 54 м;
- беспетлевой способ: = 3,14∙6∙2∙8 = 34 м.
3.4.5. Определяем суммарную величину холостых ходов для петлевых и беспетлевых поворотов :
= nхх × (24)
- петлевой способ: nхх = 9 ×54 = 486 м;
- беспетлевой способ: = 12×34 = 408 м.
3.4.6. Определяем число холостых ходов nрх агрегата при работе в загоне:
Nрх = – 1 (25)
- петлевой способ: nрх = – 1= – 1 = 10;
- беспетлевой способ: nрх = = – 1= 13
3.4.7.Определяем длину холостого хода Ер :
- петлевой способ: Ер = 1,5∙R+ E; (26)
Ер = 1,5∙6+8 = 72;
- беспетлевой способ: Ер = 3∙R + E (27)
Ер = 3∙6 +8 = 24;
Полученную Ер ,округляем в большую сторону до значений кратным ширине захвата .
- петлевой способ: = = 5, м;
- беспетлевой способ: = = 2, м.
3.4.8.Определяем длину рабочего хода :
= L-2∙Ер (28)
Где L– длина поля по заданию, м.
- петлевой способ: = 700-2∙24 = 652 м;
- беспетлевой способ: = 700-2∙72 = 556 м.
3.4.9. Определяем суммарную длину рабочих ходов L Рх :
= nрх∙ (29)
- петлевой способ: nхх = 10∙652 = 6520
- беспетлевой способ: = 13∙184 = 7228
- петлевой способ: φ = (30)
φ = = 0,93
- беспетлевой способ: φ = (31)
φ = = 0,95
Окончательный способ движения определим из:
- вид операции;
- качества выполнения операции;
- кинематических характеристик агрегата и поля.
Вывод: выбираем беспетлевой способ движения, который обеспечивает меньшую длину холостого хода агрегата = 408, м. и соответственно большой коэффициент использования рабочих ходов φ = 0,95.