Эксплуатационные параметры колесных тракторов и агрегатов для зональных технологий почвообработки

3) обосновать условия выбора оптимальной ширины захвата почвообрабатывающих агрегатов разного технологического назначения.

Условия и методы исследования. Каждую группу родственных операций основной обработки почвы характеризуют осредненное удельное тяговое сопротивление при скорости V 0 =1,4 м/с К оi ; его приращение в зависимости от скорости g_ki = [1 + А К i (V 2 - V₀²)] ; коэффициент вариации v_K0i ; номинальное значение V_Hi и рациональный по энергозатратам интервал рабочей скорости (V 0 _pt - V ^ax ).. При этом максимальная скорость V^cuxi соответствует наивысшей производительности из условия К П = V/g_K ^ max , а минимальная V^ini — наименьшим удельным затратам К_Е П = Е_к/К П ^ min, при Е_к = д_К/q Т . В основу определения оптимального значения рабочей скорости V ^m < V * _pt <  V * _ax положен компромиссный вариант, учитывающий характер зависимостей К П , К_Е П = f(V) , V O _pt е К_Е П /К П ^ min .

Номинальное значение скорости рабочего хода для родственных операций второй и третьей групп с двухсторонним контрольным допуском в условиях вероятностного характера тяговой нагрузки определяется как V H = (V 0 _pt + Uma x )/2 . С учетом незначительного интервала изменения рабочей скорости на операциях первой группы целесообразно использовать односторонний контрольный допуск с нижней предельной границей V optl и V Hi = V ^axl .

В основу оптимальной адаптации (оптимизации) параметров тракторов с механической ступенчатой трансмиссией положено обеспечение чистой производительности агрегатов W . ^ W .* , установленной по экономическим критериям оптимальности [2] для каждой технологической операции и соответствующего класса длины гона при функционировании в интервале допустимых значений рабочей скорости V H. ± Av . и тяговом диапазоне, соответствующем р _{кр opt}< р _крн <  р _кр .

При этом на основных операциях каждой группы должно соблюдаться общее для всех типов энергомашин соотношение между основными параметрами-адаптерами, определяющее их энергонасыщенность Э * и удельную материалоёмкость m у_д

(Э I = ( N„ /т э ) . = g • р крн ■ V Ht /q Тн ■ f N; | ^т уд = q тн ■ f n /g • р крн ■ VHi • 10^-3.

Влияние длины гона и вида обработки почвы на эксплуатационную мощность N _e3 и массу т _э трактора определяется величиной чистой производительности Wi , характеристикой удельного тягового сопротивления агрегата (К₀ • g_K )_i , номинальными значениями рабочей скорости V H. , тягового КПД q_TH , коэффициентов использования веса трактора р _крн и мощности двигателя f— :

N *i = W * * К о. * E ki^THj * f N:

^m *i = Щ* * ^ко. * EkiWHi * р крн j * g .

В общем случае, при изменении природно-производственных условий и тягово-скоростных режимов работы, соотношения потребной мощности и массы трактора определяются из выражений [2]:

^. еэ = Л^*Ак0*Арк/Ар^ Аг_;

к

Ат* = АW* * АКо * АРк/АУН * АФкрн.

Если трактор предполагается использовать в основном на родственных операциях обработки почвы одной группы и превалирующей длине гона в составе соответствующих агрегатов, значения Ne3 и mэ целесообразно выбирать для интервала (V0pt — V^x) этой группы и тягового режима, соответствующего Ркрopt < Ркрн < Ркр = 0,5 (ркрopt + ркрmax) В этом случае проблема энергосбережения на разных технологиях почвообработки и классах длины гона решается за счет создания и использования типоразмерного ряда тракторов, отличающихся указанными параметрами. Такой подход наиболее рационален при разработ- ке системы машин для отдельных регионов и комплектовании тракторного парка крупных предприятий зернового направления.

Наиболее экономичным вариантом решения проблемы энергосбережения является использование мобильных энергосредств с управляемыми массоэнергетическими параметрами, обеспечивающих образование требуемого типоразмерного ряда путём комбинирования мощностью и массой. Величину шага △ (f— ^М еэ ) и общее количество типоразмеров мощностей следует выбирать с учётом конструктивных, экономических и других соображений.

Рабочая ширина захвата агрегата В^ для конкретной технологии и установленной длины гона определится как

Bit = Ш?/У*1, а её взаимосвязь с изменением природно-производственных условий имеет вид

^-bp — ^B pt ^/B p1 ^{— -} w * ^/-V_h .

Результаты исследования и их анализ. Полученные по результатам моделирования, с использованием экспериментальных зависимостей 77 Т , 8 — f(p _кр ) , значения показателей технологичности^— Э еэ ^ и т уд_д (табл. 1) определяют оптимальные соотношения массоэнергетических параметров тракторов 4К4 для разных групп родственных операций. Для тракторов с установленной мощностью и характеристикой двигателя указанные показатели являются основой для выбора эксплуатационной массы и балластирования на конкретных операциях основной обработки почвы.

Таблица 1

Рациональные значения показателей технологичности колесных 4К4 тракторов для основных групп родственных операций почвообработки

Группа родственных операций ^Н, м/с Одинарные колеса Сдвоенные колеса Ркр (<крн ) (^N ■ Э)у, Вт/кг туд, кг/кВт (кг/л.с.) Ркр С^N ■ Э)’, Вт/кг туд, кг/кВт (кг/л.с.) 1 2,20 0,41 14,05 71,70 (52,30) 0,41 12,46 80,26 (59,0) 2 2,45 0,41 15,90 62,89 (46,24) 0,41 13,90 71,94 (52,90) 3 3,30 0,370,41 19,32-21,40 51,76-46,73 (38,06-34,36) 0,350,41 16,28-19,00 61,42-52,63 (45,17-38,70) мощность и массу трактора при оптимальном значении туд .и неизменном К о для повышения производительности за счет ширины захвата приводит к снижению коэффициента использования времени смены и росту эксплуатационных затрат. Повышение скорости на операциях 2-й группы до У^тол = 2,80 м/с (14%) приводит к возрастанию энергонасыщенности и потребного энергетического потенциала в среднем на 13 %, приближая последний к оптимальным значениям для операций 3-й группы.

Таблица 2

Интервалы эксплуатационных параметров тракторов 4к4 при минимальных приведенных затратах

Длина гона l г >1000 м
Группа операций	W * , м2/с	К о , кН/м.	VH ,м/с (км/ч)	m э*,т	р * гкрн , кН.	Тяговый класс	Компл. трактора	(f N ^ ) * , кВт
1	6,93	13,65	2,20-0,25 (7-8)	15,3	61,6	6	1	215,0
							2	190,0
2	23,14	5,60	2,45+0,35 (9-10)	18,2	72,0	6	1	288,6
							2	255,0
3	32,92	4,50	3,30±0,25 (11-13)	16,9	67,8	6	1	361,0
							2	319,0
Длина гона l г =600-1000м
1	5,32	13,65	1,20-2,25 (7-8)	11,8	47,5	5	1	166,0
							2	150
2	19,69	5,60	2,45+0,35(910)	15,5	62,6	6	1	246,0
							2	217,0
3	25,81	4,50	3,30±0,25(1 1-13)	13,2	53,2	5	1	283,0
							2	250

Одной из главных проблем эффективного агрегатирования тракторов высокой мощности является оптимальная загрузка двигателя и трактора в интервале рабочих скоростей для установленных групп операций. Дизели этих тракторов имеют высокую приспособляемость к перегрузкам и должны использоваться на почвообработке в режиме максимальной мощности, что обеспечивает электронная система управления топ-ливоподачей и скоростным режимом при соответствующей настройке. Для выбора рационального значения ширины захвата рабочей машины или агрегата особенного секционного типа следует руководствоваться удельным показателем N _yd = f— • N _еэ /В_р (табл. 3).

Таблица 3

Рациональные интервалы изменения ширины захвата почвообрабатывающих агрегатов при минимальных затратах

Группа операций	В * , м		Комплектация трактора	N * , кВт/м (л.с./м)
	l г >1000м	l г =600-1000м
1	3,15-3,50	2,45-2,80	1	68,3(92,9)
			2	60,6(82,4)
2	8,0 * -9,5	7 * -8	1	34,2(46,5)/39,5 * (53,8) *
			2	30,3(41,3)/35,0 * /(47,6) *
3	10-11	8-9	1	36,1(49,1)
			2	32,2(43,8)

* При скорости У2 _т ах = 2,80 м / с (10 км/ч).

Выводы

• 1.    Установлены оптимальные значения показателей технологичности колесных 4К4 тракторов, определяющие соотношение массоэнергетических параметров для разных групп родственных операций основной обработки почвы.

• 2.    Определены интервалы изменения эксплуатационных параметров тракторов 4К4 для каждой группы родственных операций основной обработки почвы и превалирующих классов длины гона в агрозоне 6.2 СФО, соответствующие минимальным приведенным затратам.

• 3.    Обоснованы рациональные значения удельного показателя энергоёмкости N _yd = f^. • М еэ /В_р для выбора на этапах комплектования и управления режимом рабочего хода ширины захвата почвообрабатывающих агрегатов разного технологического назначения и превалирующих классов длины гона при минимальных приведенных затратах.