Ф

Ni.

Nе = Ni - Nт = Ni Ч зм = 173Ч 0, 8= 138кВт

где зм=0,8

Pе = Pi Ч зм.

Ре = 1,05 Ч 0, 8= 616 кПа = 0,616 МПа

Nл = Nе = Pе Ч n

Nл = 138= 0,84Ч 64= 26,5кВт/л

5,2 2

qi = 3600 Ч Gt, кг/кВт·ч

qi = 3600 Ч 0,003 = 0,06 кг/кВт·ч

175

где Gt - расход топлива, кг/с.

Gt = 0.003 кг/с

Уяснить понятия полезной мощности трактора, мощностей, затрачиваемых на преодоление различных сопротивлений, тягового коэффициента полезного действия, сцепного веса трактора.

Таблица 2 - Исходные данные

Решение

При работе тракторного агрегата только часть мощности, развиваемой двигателем, используется на выполнение полезной работы. Баланс мощности трактора при установившемся движении можно представить формулой:

Nе = Nтр + Nпер + Nбукс ± Nпод + Nвом + Nтяг,

где Nе - эффективная (эксплуатационная) мощность двигателя;

Nтр - мощность, затрачиваемая на преодоление трения в силовой передаче и на ведущих участках гусениц (для гусеничных тракторов);

Nпер - мощность, расходуемая на самопередвижение трактора;

Nбукс - мощность, теряемая на буксование трактора;

Nпод - мощность, идущая на продоление подъема при движении трактора вверх по склону (знак “минус” - при движении вниз по склону);

Nвом - мощность от вала отбора мощности (ВОМ);

Nтяг - тяговая, рабочая мощность на навесном или прицепном устройстве трактора.

При работе трактора в агрегате с машинами, рабочие части которых приводятся в действие от вала отбора мощности трактора (фрезы, опрыскиватели), затрачиваемая на этот привод мощность N вом, как и тяговая мощность N _тяг, относится к полезной мощности.

Потери мощности в силовой передаче происходят вследствие трения поверхности зубьев зубчатых колес, подшипников и сальников, а также на перемешивание масла в картерах зубчатых передач. Характеризуются такие потери механическим коэффициентом полезного действия змех.

В гусеничных тракторах, кроме того, часть мощности затрачивается на преодоление трения в зацеплении ведущих звездочек со звеньями гусениц, а также в шарнирах ведущих ветвей гусениц.

Соответственно для колесных тракторов змех = 0,92-0,91; для гусеничных змех = 0,88-0,86. Эти значения принимаются в расчетах.

Величина потери мощности в силовой передаче определяется по формуле:

Nтр = Nе (1 - змех)

Nтр = 66Ч (1 - 0,92) = 5,28кВт,

где Nе = 66кВт;

Мощность, теряемая на самопередвижение трактора при работе, также не остается постоянной. Nпер состоит из потерь на трение в механизмах гусеничного движителя, в шарнирах гусеничных цепей (кроме ведущих участков), в опорных катках, поддерживающих роликах и направляющих колесах, а также потерь на вертикальное прессование почвы, т.е. на образование колеи.

Мощность, затрачиваемая на самопередвижение, может быть определена по формуле:

Nпер = QT Ч f Ч Vc, кВт,

1000

Nпер = 62230 Ч 0, 03 Ч 1,7 =3,17 кВт

1000

где QT - сила тяжести трактора, Н;

QT = МT Ч g = 6350 Ч 9, 8 = 62230Н.

МT - конструктивная масса трактора, кг;

Мт = 6350 кг.

g - ускорение свободного падения;

g = 9, 8 м/с²

f - коэффициент сопротивления передвижению трактора;

f = 0,03

Vc - скорость движения трактора, м/с;

Vс = 1,7 м/с.

Заменив

МT Ч g Ч f = Pпер

Рпер = 6350 Ч 9,8 Ч 0,03 = 1867Н,

получим:

Nпер = Pпер Ч Vc, кВт

1000

Nпер = 1867Ч 1,7 = 3,17кВт.

1000

где Pпер - сила, расходуемая на передвижение трактора, Н.

При буксовании мощность Nбукс затрачивается на проскальзывание ведущих колес или гусениц. Это проскальзывание имеет направление, противоположное движению трактора, и сопровождается смятием и сдвигом почвы почвозацепами. Буксование уменьшает скорость движения трактора.

Величина буксования зависит от свойства почвы, типа ходовой части и степени загрузки трактора.

В зависимости от типа ходовой части и величины нагрузки коэффициент буксования д при полной тяговой нагрузке составляет для гусеничных тракторов 2-6 %, для колесных тракторов при движении по плотной почве без нагрузки 2-3 %, а при полной нагрузке до 16-25 %. Зная коэффициент буксования, определяют мощность, потерянную при буксовании,

Nбукс = (Nе - Nтр) Ч д, кВт.

Nбукс = (66-5,28) Ч 0,06 = 3,64кВт

Мощность Nпод, затрачиваемая на преодоление подъема, определяют по формуле:

Nпод = МT Ч in Ч Vc Ч g, кВт,

1000

Nпод = 6350 Ч 0Ч 1,7 Ч 9, 8 = 0кВт,

1000

где in - подъем пути, равный тангенсу угла подъема.

in = 0

Мощность вала отбора Nвом, затрачиваемая на привод рабочих органов машины, можно определить по формуле:

Nвом = Мвом Ч щ, кВт,

1000

Nвом=0,15 Ч 6280 = 0,94 2 кВт

1000

где Мвом - крутящий момент, развиваемый на ВОМ, Н · м;

Мвом =150 Н*м

щ - угловая скорость ВОМ, рад/с.

щ=2рn = 2Ч3,14Ч1000 = 6280 рад/с.

Полезную мощность трактора (Nтяг + Nвом) можно определить, исходя из баланса мощности трактора, как разность между эффективной мощностью двигателя Nе и суммой потерь мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивлений трактора,

Nтяг + Nвом = Nе - (Nтр + Nпер + Nбукс ± Nпод).

Nтяг + Nвом = 66- (5,28+ 3,17+ 3,64+0) =53,91 кВт

Степень использования эффективной мощности двигателя на полезную работу в тракторах характеризуется отношением суммарной мощности (Nтяг + Nвом) к эффективной мощности Nе. Это отношение называется тяговым коэффициентом полезного действия трактора:

зТ = Nтяг + Nвом

Nе

зТ = 53,91= 0,82

66

Значение тягового коэффициента полезного действия (КПД) при полной загрузке гусеничного трактора колеблется от 0,68 до 0,75, для колесных тракторов с четырьмя ведущими - 0,60-0,70, а с двумя ведущими колесами - 0,50-0, 60.

Тяговые свойства одного и того же трактора зависят от свойства почвы - механического состава, влажности и т.п., влияющих на потери мощности при перемещении и буксовании. При этом тяговая мощность изменяется в значительных пределах: для гусеничных тракторов на 20-25 %, для колесных на 40-50 %.

При работе на слабых и переувлажненных почвах тяговое усилие трактора ограничивается не мощностью его двигателя, а максимальной силой сцепления Рсц трактора с почвой, т.е. для нормальной работы должно быть соблюдено следующее условие:

Ртяг ? Рсц,

где Ртяг = Nтяг Ч10і, Н

Vc

Ртяг = 53,91Ч 1000 = 31712 Н

1,7

Сила сцепления зависит от сцепного веса трактора, типа ходовой части, состояния почвы и определяется по формуле:

Рсц = Qсц · м,

где Qсц - сцепной вес трактора, Н (для гусеничного и колесного трактора с четырьмя ведущими колесами сцепной вес равен полному весу трактора; для колесных тракторов с задними ведущими колесами - лишь части его, приходящейся на задние колеса, что составляет примерно 2/3 веса трактора);

Qсц = МT · g = 6350 • 9,8 = 62230 Н

м - коэффициент сцепления трактора с почвой.

Пусть Рсц = Ртяг = 31712 Н, тогда:

м = Рсц/ Qсц = 31712 / 62230= 0,51

Итог работы

Мы ознакомились с понятием баланса мощности трактора, изучили его составляющие на примере колесного трактора Т-150К и рассчитали все составляющие баланса мощности для данного трактора при работе на влажном песке при подъеме.

Работа 3

Расчет и комплектование тракторного агрегата для посадки лесных культур

Цель работы: произвести расчет и комплектование тракторного агрегата для посадки лесных культур.

Содержание работы

1. Произвести тягово-эксплуатационные расчеты тракторного агрегата.

2. Произвести расчет производительности и состава тракторного агрегата.

3. Рассчитать потребность тракторного агрегата в топливе и смазочных материалах.

4. Произвести расчет потребности в посадочном материале.

5. Составить схему агрегата.

Решение

1) Определяем тяговое сопротивление лесопосадочного агрегата:

R_агр=R_лм Ч n_м + R_сц ;

где R_лм - тяговое сопротивление лесопосадочной машины, Н;

n_м - количество лесопосадочных машин в агрегате, шт;

R_сц - сопротивление сцепки, Н.

Тяговое сопротивление лесопосадочной машины рассчитывают по формуле:

R_лм =G_лм Ч f_т Ч g + К_п Ч a Ч b Ч n_сош , Н;

где G_лм - масса лесопосадочной машины, кг;

f_т - коэффициент трения металла о почву;

(0,3 - 0,8 в зависимости от типа почвы)

К_п - удельное сопротивление почвы, Н/см²;

a - глубина посадки, см;

b - ширина посадочной щели, см;

n_сош - количество сошников, шт.

R_лм = 1200 Ч 0,5 Ч 9,8 +8,2 Ч 30Ч 12 Ч 2 = 11784Н.

R_агр = 11784Ч 2 +1352,4= 24920Н.

2) Определяем коэффициент использования тягового усилия трактора по формуле:

з = R_агр/Р_кр , где Р_кр - тяговое усилие трактора на рабочей передаче, Н;

при этом следует иметь в виду, что скорость движения агрегата не должна превышать 4,5 - 5,0 км/ч и зависит от шага посадки t. Чем более шаг посадки тем выше скорость движения агрегата, а следовательно и передача трактора.

Тяговое усилие трактора ЛХТ-55М на рабочей передаче составляет 42000 Н, а скорость движения - 4,25 км/ч;

з = 24920/35400 = 0,7

3) Рассчитаем сменную производительность агрегата:

W_см = 0,1 Ч В Ч V Ч Т_см Ч K_т , га/смену,

где V - скорость движения агрегата;

Т_см - продолжительность смены;

K_т - коэффициент использования рабочего времени.

Технологическая ширина захвата многорядного агрегата рассчитывается по формуле:

В = m(n_сош - 1) + m_ст ;

В = 4(2- 1) + 4=8

где m - ширина междурядий, м;

n_сош - количество сошников в лесопосадочном агрегате, шт;

m_ст - ширина стыкового междурядья, м.

Тогда получим:

W_см = 0,1 Ч 8 Ч 2,3Ч 8 Ч 0,75 =11,04 га/смену

4) Определим количество тракторосмен для выполнения потребного количества работ, рабочего срока выполнения работ, потребного количества агрегатов и затрат труда.

Количество тракторосмен: N = Q/ W_см = 150/11,04= 14

где Q - объем работ.

Тогда рабочий срок выполнения работ: D_р = D_к Ч б = 10 Ч 0,9 = 9 дней,

где б - поправочный коэффициент, учитывающий выходные и праздничные дни, а также плохую погоду,. При D_к до 10 дней б = 0,9, при D_к свыше 10 дней б = 0,8.

Потребное количество агрегатов рассчитаем по формуле:

m_агр = N/ D_р ; m_агр = 14/9 = 2 агрегата;

поскольку количество агрегатов должно быть целым числом, мы произвели перерасчет D_к.

Для обслуживания лесопосадочной машины требуется 1 сажальщик и 1 оправщик. Затраты труда определяются по формулам:

А) на 1 га:

Н_га = (1 + n_р)/ W_см;

где (1 + n_р) - бригада обслуживающая агрегат непосредственно в работе;

1 - тракторист;

n_р - дополнительные рабочие, обслуживающие агрегат;

Н_га = (1 +5)/11,04 = 0,54 чел.дн/га;

Б) на весь объём работы:

Н = Н_га Ч Q; Н = 0,54 Ч 150 = 81чел.дн.

5) Рассчитаем количество потребного посадочного материала для заданного объема работ по формуле:

J_р = (10000 Ч Q Ч n Ч ш)/(В Ч t) ;

где n - число рядов, высаживаемых агрегатом, шт (n = n_сош);

t - заданный шаг посадки, м;

ш - коэффициент учитывающий возможные потери и повреждения при транспортировке, прикопке и посадке. Ш = 1,1…1,2.

J_р = (10000 Ч 150 Ч 2 Ч 1,15)/(8 Ч 1,5) = 287500 шт.

6) На участках намечают места прикопки посадочного материала, которые должны быть удобными для подъезда транспортных средств, доставляющих посадочный материал, и для загрузки его на лесопосадочных машин. При этом необходимо учитывать возможное расстояние посадки агрегатом при полной загрузке ящиков на нем, чтобы не делать больших переездов к местам заправки. При небольшой длине гонов прикопки можно располагать по середине сторон участков вблизи разворотных полос. При большой длине гонов, например, при закладке полезащитных полос, прикопки располагают равномерно по ходу лесопосадочного агрегата с таким расчетом, чтобы расстояние между ними не превышало возможного рабочего хода при полной загрузке ящиков агрегата.

Расстояние между прикопками определим по формуле:

I_пр = (K Ч q Ч t)/ n, м;

где K - количество посадочного материала, размещающегося в ящиках лесопосадочного агрегата, шт;

K = 2500…3000 шт, в одном ящике для сеянцев;

K = 2000…2500 шт, в одном ящике для 2 - 3-летних саженцев;

K = 200…500 шт, в одном ящике для саженцев высотой 2,5 - 3 м;

q = коэффициент запаса, учитывающий неплотность заполнения;

q = 1,1…1,2;

I_пр = (2750 Ч 1,15 Ч 1,5)/2 = 2371,9м.

7) Определим сменный расход топлива и смазочных материалов для составленного агрегата.

Сменный расход топлива определим по формуле:

Q_см = Q_р Ч Т_р + Q_х Ч Т_х + Q_о Ч Т_о , кг;

где Q_р; Q_х; Q_о - расход топлива за час соответственно при рабочем режиме, при холостых переездах и на остановках при работающем двигателе, кг/ч;

Т_р; Т_х; Т_о - время работы двигателя в течение смены на соответствующих режимах, ч.

Можно принять: Т_р = 80%, Т_х = 15%, Т_о = 5% от продолжительности смены;

Примерный часовой расход топлива для трактора ДТ-75М

Q_р = 13,5 кг/ч, Q_х = 8,0 кг/ч, Q_о = 1,5 кг/ч;

Q_см = 13,5 Ч 6,4 + 8,0 Ч 1,2 + 1,5Ч 0,4 = 96,6 кг.

Потребный расход топлива на заданный объем посадок:

Q_У = (Q_см / W_см) Ч Q; Q_У = (96,6/15,5) Ч 150 = 934,84кг

Потребное количество смазочных масел для лесопосадочных машин определяется из следующих норм расхода:

- солидол - 30 г/га;

- автол - 60 г/га;

на 1 лесопосадочную машину требуется:

- солидол: 30Ч 150 = 4,5 кг

- автол: 60Ч 150 = 9кг

Таблица.1.Потребное количество смазочных материалов и пускового топлива для трактора ЛХТ-55М

Итог работы

В ходе проведенной работы мы произвели расчёт потребного количества агрегатов, календарных дней, затрат труда для выполнения посадки лесных культур.

Использованная литература

1. Силаев Г.В., Баздырев Н.Д. Тракторы для лесного хозяйства: Учебное пособие для студентов специальности 260400. 2-е изд. стер. -М.: МГУЛ, 2002.

2. Силаев Г.В., Котов А.А. Машины и механизмы. Учебное пособие для выполнения курсовой работы для студентов дневного и заочного обучения специальностей 260400 и 260500. - М.: МГУЛ, 2002.

3. Родичев В.А., Родичева Г.И. Тракторы и автомобили: Учебник для сред. сельск. проф.- техн. Училищ. - М.: Высшая школа, 1982.

4. Пошарников Ф.В. Обоснование и расчет рабочих органов лесных сеялок. - Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1987.

5. Учебник тракториста-машиниста первого класса/ В.А.Чернышев, К.А.Ачкасов, Ю.Я.Корицкий и др.; Под общ. ред. В.А.Чернышева. - М.: Агропромиздат, 1988.

6. Чернышев В.В. Механизация лесопосадочных работ. - М.: Лесная промышленность, 1978.