6. Удельное сопротивление машин

Удельным сопротивлением (кН/м) называется рабочее сопротивление, приходящееся на единицу ширины захвата машины. Для всех машин, кроме плугов, его определяют делением рабочего сопротивления машины на ширину ее захвата

где  рабочее сопротивление машины, которое определяется опытным путем (динамометрированием), кН;  ширина захвата машины, м.

Удельное сопротивление плуга при вспашке (кН/м² или кПа) зависит от глубины вспашки. Поэтому его определяют не на единицу ширины захвата, а на единицу площади поперечного сечения пласта почвы: где  общее сопротивление плуга, кН;

 глубина вспашки, м;

 ширина захвата одного корпуса, м;

 число корпусов.

В зависимости от типа (механического состава) изменяется примерно от 20 до 100 кПа. По удельному сопротивлению почвы делят на несколько групп: легкие ( 30 кПа), средние ( = 3150 кПа), тяжелые ( =5185 кПа) и весьма тяжелые ( > 85 кПа).

7. Для полной загрузки энергонасыщенных тракторов и повышения производительности агрегатов комплектуют многомашинные агрегаты с использованием сцепок.

Сцепка – устройство позволяющее составить сплошной агрегат из n-го количества однотипных машин.

Сцепки классифицируются:

1. По относительному расположению машин в агрегате  на фронтальные, косые и комбинированные;

2. По степени универсальности  на универсальные и специальные;

3. По конструкции рамы  с жесткой рамой, с шарнирной рамой и безрамные;

4. По способу присоединения к трактор  на прицепные, навесные и полунавесные.

Основными эксплуатационными показателями сцепок являются: фронт сцепки, радиус поворота, сопротивление движению и устойчивость хода сцепки (длина сницы).

Фронт сцепки  это наибольшее расстояние между крайними точками крепления машин. Он определяет количество машин, которое можно присоединить к сцепке:

Отсюда число машин, присоединяемых к сцепке, Радиус поворота агрегата при использовании сцепки определяется по формуле: где  ширина захвата агрегата.

8. Тяговое сопротивление сцепки зависит от способа ее присоединения к трактору и веса и определяется по следующим формулам:

прицепной:

;

полуприцепной:

;

навесной

,

где  эксплуатационный вес сцепки, кН;

 коэффициенты сопротивления качению сцепки трактора;

 доля веса сцепки, приходящаяся на трактор.

9. Расчет сопротивления некоторых машин

Рабочее сопротивление прицепной машины при движении на подъем определяют по формуле:

,

где  ширина захвата машины, м;

 эксплуатационный вес машины, кН;

 подъем, %.

Сопротивление прицепной машины с ходовыми колесами при движении на подъем в транспортном положении

где  коэффициент сопротивления качению машины.

Сопротивление навесной машины при движении на подъем

,

где  удельное сопротивление навесной машины, кН/м (принимают

(0,80,85) ;

 коэффициент, учитывающий величину догрузки трактора при рабо-

те с навесными машинами (зависит от вида работы: на пахоте

0,51,0; при культивации 1,01,5, при глубоком рыхлении

1,62,0);

 коэффициент сопротивления качению трактора.

Сопротивление движению на подъем транспортного агрегата (прицепа) с грузом

,

где  соответственно вес прицепа и груза, кН;

 коэффициент сопротивления качению прицепа.

У тягово-приводных машин часть мощности двигателя трактора затрачивается на привод рабочих органов через ВОМ трактора, поэтому общее сопротивление определяют по формуле:

,

где  сопротивление на перемещение машины, кН;

 условное сопротивление, эквивалентное мощности, передавае

мой на привод машины через ВОМ трактора, кН,

,

где  передаточное число трансмиссии;

 КПД трансмиссии;

 частота вращения коленчатого вала двигателя, с^-1;

 радиус качения ведущего колеса трактора, м;

 КПД привода ВОМ.

Для транспортных тягово-приводных агрегатов (разбрасыватели органических и минеральных удобрений и др.) рабочее сопротивление

.

Тяговое сопротивление плугов определяют по формуле:

1,11,4  поправочный коэффициент, учитывающий вес почвы, налипающей на корпуса плуга (при 0,200,22 м в расчетах принимают 1,2).

10. Практика испытания машин показывает, что величина тягового сопротивления является стохастической (случайной) и изменяется как в пространстве, так и во времени

Рис. 2.2 Стохастический характер изменения тягового сопротивления машины

Учитывая переменный характер тягового сопротивления машины, вводятся следующие основные показатели, характеризующие этот процесс.

1. Степень неравномерности тягового сопротивления машины:

,

где максимальное, минимальное и среднее значение тягового сопротивления машины

Значения  для плугов находятся в пределах 1,20,6; культиваторов  0,20,5; борон  0,060,2; сеялок  0,060,3; самоходных комбай-нов  0,060,35.

2. Стандарт, или среднеквадратическое отклонение тягового сопротивления

,

где  текущее значение сопротивления;

 число измерений.

3. Период колебаний тягового сопротивления во времени (с) и пространстве (м) соответственно:

,

и частота колебаний (кол/с или кол/м)

,

где  время движения агрегата, с;

путь,  число колебаний соответственно в 1 с или на 1 м пути.

4. Коэффициент увеличения сопротивления машины определяют как отношение максимального значения сопротивления к среднему:

.

11. В процессе эксплуатации машины тяговое сопротивление изменяется в зависимости от ряда факторов, которые можно объединить в три группы: природно-климатические, конструктивные и эксплуатационные. Рассмотрим основные из них (рис. 2.3).

Скорость движения. С ростом скорости возрастает и сопротивление (рис. 2.3, а) с.-х. машин, т.к. увеличиваются потери на перекатывание машины , затраты на деформацию обрабатываемой среды и другие составляющие баланса сопротивления.

Рис. 2.3 Влияние на величину тягового сопротивления с.-х. машин скорости движения (а), влажности почвы (б, г), глубины обработки (в)

Зависимость удельного сопротивления от скорости можно выразить уравнением:

, кН/м,

где  удельное сопротивление при скорости движения = 5 км/ч, кН/м

(дается в справочной литературе);

 фактическая скорость движения, км/ч;

 темп нарастания сопротивления при увеличении скорости движения на 1 км/ч (18 %, дается в справочниках). В связи с этим при определении сопротивления с.-х. машин, работающих при скоростях  5 км/ч, необходимо делать перерасчет значений по вышеприведенной формуле.

Влажность почвы. Влажность почвы является одним из факторов, оказывающих большое влияние на энергетические затраты при ее обработке (рис. 2.3, б). Наименьшее сопротивление машины при оптимальной влажности (зона 2), при уменьшении влажности относительно оптимальной возрастает из-за уплотнения почвы (зона 1), а при увеличении (зона 3) 

из-за повышения липкости. В зоне 4 сопротивление снова начинает снижаться, так как из-за высокой влажности ослабляются связи между частицами почвы.

Глубина обработки. Сопротивление машин для поверхностной обработки почвы существенно возрастает с увеличением глубины обработки (рис. 2.3, в). Для плугов увеличение сопротивления незначительно, если почва однородна по глубине. Поэтому в эксплуатационных расчетах при определении сопротивления плугов этот рост не учитывают.

Техническое состояние рабочих органов и регулировка машины. При работе машин их рабочие органы затупляются, что приводит к росту тягового сопротивления и нарушению технологического процесса. Если лезвие лемеха затупится до 34 мм против 1 мм по техусловиям, его сопротивление увеличится на 3540 %, а глубина вспашки уменьшится. При сохранении необходимой глубины сопротивление плуга возрастает на 60 %.

Неправильное соединение машины с трактором и регулировка приводит к увеличению сопротивления на 510 % и более.

12. Конструктивные меры: разработка и применение навесных машин (отсутствует ходовая часть) и машин на пневматических колесах; снижение потерь на трение рабочих органов за счет применения специальных покрытий поверхностей рабочих органов, соответствующей их обработки, изменения формы; применение подшипников качения; снижение массы машин и др.

Технологические меры: совершенствование технологических процессов взаимодействия рабочих машин со средой; совмещение операций при применении комбайнированных агрегатов и др.

Улучшение природно-климатических условий использования техники: выравнивание полей; улучшение структуры почвы, проведение культуртехнических работ.

13.под уравнением движения агрегата понимают зависимость между силами, действующими на агрегат, и скоростью его движения. Такое уравнение может быть получено на основании закона о сохранении кинетической энергии, из которого следует, что изменение кинетической энергии равно работе сил, действующих на агрегат при движении.

При движении агрегата с постоянной скоростью const ускорение , и уравнение движения принимает следующий вид:

14.

Сумма сил сопротивления состоит из силы сопротивления качению трактора , сопротивления при движении трактора на подъем (спуск) и лобового сопротивления воздушной среды , т.е.

.,отсюда

При скоростях движения современных МТА сопротивлением воздушной среды можно пренебречь , тогда в окончательном виде уравнение тягового баланса примет вид

.

где  коэффициент пропорциональности которые зависят от типа и состояния почвы, типа движителя трактора

Уравнение тягового баланса агрегата при движении на подъем (спуск) имеет вид:

.