Результаты экспериментальных исследований по влиянию изменения сцепного веса на мощностной баланс колесного трактора класса 1,4

Комбинированные МТА с фронтальной навеской наиболее успешно используются за рубежом (США, Германия, Франция – тракторы фирм Renault, JohnDeere, Massey-Ferguson, Deutzи т.д.), но в последнее время данными разработками заинтересовались и отечественные производители.

Основная компоновка применяемых комбинированных МТА состоит из энергонасыщенных тракторов класса 3…8 с комплексом многооперационных машин [2]. Однако применение этих агрегатов ограничено при возделывании пропашных культур, поскольку тракторы, входящие в их состав, не являются универсально-пропашными. Применение фронтальной навески для междурядной обработки почвы имеет основное преимущество – отличная обзорность рабочих органов сельскохозяйственных орудий, что существенно позволяет повысить производительность труда и снизить повреждаемость сельскохозяйственных культур при обработке.

В настоящее время основной парк универсально-пропашных тракторов составляют колесные тракторы класса 1,4. Технологическая производительность тракторов данного класса при возделывании пропашных культур значительно отстаёт от потенциально возможной по мощности двигателя вследствие ограничения скорости движения, ширины захвата и недостаточных тягово-сцепных свойств. Особенно это относится к тракторам с колесной формулой 4х2, которые не в полной мере реализуют свой сцепной вес, особенно на почвах с низкой несущей способностью. Для увеличения сцепного веса трактора нами предлагается часть нагрузки от сельскохозяйственной машины передать на задние ведущие колеса трактора.

Цель работы . Определить влияние изменения сцепного веса трактора на перераспределение мощностного баланса за счет постановки фронтальной навески.

Задачи исследований:

• -    Определить влияние координаты шарнира навески сельскохозяйственной машины на изменение сцепного веса трактора.

• -    Экспериментально проверить перераспределение мощностного баланса в зависимости от величины сцепного веса.

Рассмотрев агрегат с фронтальной навеской как двухмассовую сочлененную систему, состоящую из трактора и передней машины (культиватора), соединенной с трактором в центре вращения шарниром, определили влияние силового воздействия сельскохозяйственной машины на нормальные реакции почвы, действующие на задние и передние колеса трактора. Ранее проведенные исследования [3] показали, что до- грузка ведущих колес трактора осуществляется путем перемещения координаты центра вращения вверх на расстояние 0,12…0,16 м (рис.1).

Рис. 1. Комбинированный МТА с фронтальной навеской

Условия, материалы и метод исследований. Для подтверждения теоретических предпосылок были проведены экспериментальные исследования машинно-тракторного агрегата (МТА) в составе трактора класса 1,4 с предлагаемой фронтальной навеской с тремя рабочими секциями культиватора КРН-4,2, при креплении точки шарнира высотой 1,2…1,6 м от опорной поверхности через каждые 0,1 м.

При проведении тяговых испытаний замерялись: тяговое усилие, сила сопротивления перекатывания трактора и с.-х. машин, число оборотов ведущих колес трактора, расход топлива, пройденный путь, время опыта, буксование (рис.2).

Рис. 2. Фрагмент тяговых испытаний комбинированного МТА

Экспериментальные исследования показали, что при положении навески в точке крепления, равной 1,2 м, буксование составило более 50 %, что недопустимо при эксплуатации машинно-тракторных агрегатов. При увеличении высоты крепления точки шарнирного соединения до 1,6 м буксование МТА снизилось до 17,75 %.

Представляет интерес, как будет распределяться мощностной баланс трактора при изменении его сцепного веса. При этом учитывалось, что для сохранения управляемости МТА вес, приходящийся на передние колеса трактора, должен составлять не менее 20 % от его эксплуатационного веса. С этой целью были проведены исследования по определению составляющих мощностного баланса

N е = N кр + N тр + N3 + Nf,

где N е – эффективная мощность двигателя, кВт; N f – мощность, затрачиваемая на качение, кВт; N кр – тяговая мощность, кВт; N тр – мощность, затрачиваемая на механические потери, кВт; N δ – мощность, затрачиваемая на буксование, кВт.

Распределение составляющих мощностного баланса в процентном соотношении можно проследить по диаграмме на рисунке 3, рассчитанной с использованием уравнения мощностного баланса.

высота крепления фронтальной навески

Nδ  Nтр  Nкр  Nf

Рис. 3. Распределение составляющих мощностного баланса трактора с фронтальной навеской в зависимости от изменения его сцепного веса (точки крепления фронтальной навески)

Результаты исследований. Анализ диаграммы показал, что увеличение сцепного веса МТА путем использования фронтальной навески позволяет снизить величину мощности, затрачиваемой на буксование, с 9 до 3,01 % от эффективной мощности двигателя, таким образом существенно увеличивая его тяговосцепные свойства. Снижение буксования МТА позволит уменьшить величину мощности, затрачиваемую на его самопередвижение, от 51,5 до 40,62 %, то есть на 12,1 %. В связи с уменьшением величины буксования при работе МТА наблюдается увеличение тяговой мощности трактора. При высоте шарнирного положения навески h=1,20 м трактор тратит 22,45 % от эффективной мощности двигателя на перемещение сельскохо- зяйственных машин, при увеличении высоты крепления до 1,6 м тяговая мощность составляет 39,36 % от эффективной мощности двигателя.

Выводы. Перераспределение сцепного веса комбинированного МТА с передней оси трактора на его ведущие колеса за счет изменения координаты шарнира навески сельскохозяйственной машины позволяет существенно улучшить его тягово-сцепные свойства, увеличить запас мощности на крюке трактора, снизить затраты мощности на буксование и на самопередвижение.