Планирование производственных процессов и определение состава МТП с разработкой операционной технологий «возделывание и уборка картофе

Картофелесажалка должна заделывать гранулированные удобрения с почвенной прослойкой между ними и клубнями.

Оптимальная густота посадки в зависимости почвенно-климатических условий на богарных землях 45…55 тыс. кустов на 1 га. на орошаемых полях до 60 тыс. кустов. Чтобы устранить изреженность, необходимо из посадочного материала удалять загнившие клубни, тщательно калибровать посадочный картофель, не допускать залипания вычерпывающих ложечек, не превышать установленной скоростной режим посадочного аппарата сажалки и движения агрегата.

Посадочная норма 2..3 т клубней на 1 га, поэтому бункер картофелесажалки приходится часто загружаться. Необходимо, следовательно, четко организовать доставку посадочного материала и механизировать загрузку сажалки.

 

3.2 Обоснование и расчет состава агрегата

 

Состав рабочих машин и режим работы агрегата зависят от характера и условий выполнения технологической операции и показателей тяговых свойств трактора.

Эта задача решается по-разному в зависимости от вида и состава агрегата. Для тяговых агрегатов, состоящих из тракторов и прицепных машин, задача расчета заключается в определении рационального числа машин в агрегате, сцепки и скоростного режима, которые обеспечивают высокие показатели работы. Для агрегатов, состоящих из трактора и одной с.-х. машины, специально сконструированной для работы с ним, расчет сводится к определению основной передачи трактора.

У пахотных агрегатов определяется рациональное число корпусов плуга и основная передача трактора.

У тягово-приводных агрегатов часть мощности двигателя трактора используется для привода механизмов сельскохозяйственной машины, а другая часть - для перемещения машины при работе. Поэтому номинальная сила тяги трактора определяется с учетом передачи части мощности двигателя через ВОМ трактора. В дальнейшем вычисления производятся по методике расчета тяговых одно машинных агрегатов.

Состав агрегата и его скоростной режим считаются оптимальными, если при требуемом качестве выполнения работы агрегат имеет наибольшую производительность и экономичность.

Оценка правильности выбора основной передачи трактора и состава агрегата производится по значению коэффициента использования силы тяги трактора г)и, который рассчитывается как отношение тягового сопротивления прицепной части агрегата Ra к силе тяги на крюке трактора Ркр.

У рационально скомплектованного агрегата значение ηи всегда наиболее близко к оптимальному значению ηопт (определенному по справочнику), но не превышает его, то есть ηи < ηопт Превышение ηи над ηопт нежелательно, так как это в условиях переменных нагрузок приводит к работе двигателя с частыми значительными перегрузками, которые создают нестабильность работы двигателя, ведут к быстрому износу его деталей, приводят к снижению производительности агрегата за счет снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Машинно-тракторные агрегаты комплектуют с учетом следующих факторов:

• подбор машин - в соответствии с требованиями агротехники;
• предотвращение возможных потерь при посеве, внесении удобрений, уборке урожая с.-х. культур и т.д.;

-максимальная производительность агрегата при минимально возможном расходе топлива и эксплуатационных затрат;

-оснащение агрегата маркерами, средствами автоматизации, специальным оборудованием, обеспечивающим безопасные условия труда при работе агрегата и решение вопросов экологии.

 

3.3 Расчет тягово-приводного агрегата

 

Аналитический расчет по комплектованию любых МТА состоит из пяти общих начальных вопросов в следующей последовательности:

1. Установить тип с.-х. операции (вспашка, боронование, посев, уборка и т.д. - по заданию преподавателя) и агротехнические требования, предъявляемые к ней (глубину обработки, число следов при бороновании и др.).
2. Выбрать марку трактора, сельскохозяйственной машины и сцепки, которые обеспечат наивысшую производительность МТА на данной с.-х. операции.
3. Установить диапазон скоростей движения агрегата, рекомендуемых по требованиям агротехники на данной с.-х. операции (табл. П. 1.5).
4. Для принятого диапазона скоростей определить передачи, на которых может работать трактор в выбранном диапазоне скоростей (табл. П. 1.2) и соответствующие им значения номинальной силы тяги на крюке фактора Ркр.н.. а также значения теоретических скоростей движения на этих передачах VT и вес трактора G (табл. П. 1.1 и П. 1.2).

Расчет обычно выполняют для двух выбранных передач (например, III-ей и IV-ой).

5. Так как по заданию рабочий участок, как правило, имеет неровный рельеф (обычно подъем i = 3%, i = 5%), в значения Ркр н. вносят поправки:

 

Ркр.нi = Ркр.н -Gi/100;

Ркр.нi3 = Ркр.н3 -Gi/100 ; Ркр.нi4 = Ркр.н4 -Gi/100 ;

 

где i - уклон местности, %;

Ркр.н3 Ркр.н4 ~ номинальные тяговые усилия трактора на III и IV-й передачах, кН.

Далее расчет по комплектованию агрегатов производят с учетом особенностей расчета конкретных агрегатов (тяговых, тягово-приводных, пахотных, уборочных, транспортных), а пункты в каждом расчете будут идти как продолжение - то есть 6, 7, 8 и т.д.

Особенность расчета тягово-приводных агрегатов заключается только в том, что сила тяги на крюке трактора на выбранных в диапазоне скоростей передачах не будет приниматься по справочным данным в связи с передачей двигателем трактора части мощности на привод механизмов с.-х. машины.

В этом случае значение силы Ркр определяется из сравнения значения силы Ркр.зг тяги трактора при рациональной загрузке двигателя и значение силы Ркр.ц, допустимой по сцеплению движителей трактора с почвой:

 

 

где Ркр.зг - сила тяги трактора на горизонтальном участке поля при условии рациональной загрузки двигателя, кН;

- сила тяги трактора на горизонтальном участке поля, значение которой допустимо по сцеплению движителей с почвой, кН (табл. П. 1.3):

Ркр - сила тяги на крюке трактора, кН.

Значение силы Ркр зг определяется по формуле:

 

 (3.10)

 

где PKp.3r - сила тяги на крюке трактора на рабочих передачах с учетом мощности, потребляемой приводной машиной, кН;

Nен - номинальная эффективная мощность двигателя трактора, кВт (табл. П. 1.1);

Nвом - мощность, потребляемая на привод механизмов с.-х. машин, кВт;

ηвом - КПД вала отбора мощности (ηвом = 0,95);

iT - общее передаточное число трансмиссии трактора на данной передаче (табл. П. 1.2);

ηмг - механический КПД трансмиссии трактора:

для колесных тракторов ηм = 0,91...0,92; для гусеничных -- ηм -- 0,86 ...0,88;

nн - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/сек (табл. П. 1.1);

rk - радиус качения ведущего колеса трактора, м;

G - эксплуатационный вес трактора, кН (табл. П. 1.1);

f -- коэффициент сопротивления качению трактора (табл. П. 1.7);

i - величина подъема в сотых долях.

Значение силы Ркрзг можно определить по упрощенной формуле, используя данные табл. (П. 1.3.)

 

Ркр.зг=Рк'-КNP- Nвом-Рf- Ра,(3.11)

 

где Рк' - касательная сила тяги без учета передачи части мощности двигателя трактора через ВОМ, кН (табл. П.1.3);

KNP - коэффициент пропорциональности между силой тяги Рпр, утраченной трактором за счет передачи части мощности двигателя через ВОМ (табл. П. 1.3);

Nвом - потребная мощность для привода механизмов с.-х. машин, кВт;

Pf- сила сопротивления качению трактора, кН (табл. П. 1.3);

Рα - сила сопротивления движению трактора на подъем, кН.

Сравнить соответствующие значения Ркрзг и Ркр.μ, выбрать из каждой сравниваемой пары меньшее значение, которое и будет Ркр для соответствующей передачи.

Определить тяговое сопротивление машины:

 

RM = KM*b + GMi/100,(3.12)

 

где RM - тяговое сопротивление машины, кН;

Км - удельное тяговое сопротивление машины, кН/м (табл. П.1.6); b - конструктивная ширина захвата машины, м (табл. П. 1.5); GM - вес машины, кН (табл. П. 1.5); i - уклон местности, %.

Определить коэффициент использования тягового усилия трактора:

 

ηи= Rм (3.13)

 

Выбрать основную передачу трактора.

Ниже приводится пример тягового расчета и обоснование режима работы одно машинного тягово-приводного агрегата для обработки междурядий посевов сахарной свеклы, состоящего из трактора МТЗ-80 и культиватора КФ-5,4.

1. Тип с.-х. операции - обработка междурядий посевов сахарной свеклы; агротехнические требования к с.-х. операции приведены в подразделе 3.2.
2. Состав МТА - трактор МТЗ-80, культиватор КФ-5,4.
3. Установить диапазон скоростей движения агрегата, при котором качество работы будет наилучшим. Рабочая скорость агрегата при работе трактора МТЗ-80 с культиватором КФ-5,4 не более 8 км/ч (табл. П. 1.5).

4. Определить передачи, на которых может работать трактор в выбранном диапазоне скоростей. Этому условию удовлетворяют передачи: 5р; 4; 6р (табл. П. 1.2).

5. Определить силу тяги Р^ на крюке трактора для выбранных передач. Значение силы Р^, определяется из сравнения силы Ркрлг тяги трактора при рациональной загрузке двигателя и значения силы Ркр(1, допустимой по сцеплению движителей трактора с почвой:

 

Ркр.зг<Ркрμ=>Ркр=Ркр.зг

Ркр.зг > Ркрμ=>Ркр=Ркр.μ

 

где Ркр.зг - сила тяги трактора на горизонтальном участке поля при условии рациональной загрузки двигателя, кН;

Ркрμ - сила тяги трактора на горизонтальном участке поля, значение которой допустимо по сцеплению движителей с почвой, кН;

Ркр. - сила тяги на крюке трактора, кН.

Значение силы Ркр.μ определяется по табл. П. 1.3 работы агрегата на подготовленный под посев почве Ркр.μ = 11 ,ЗкН.

Значение силы Ркр.зг можно определить по упрощенной формуле, используя данные табл. П. 1.3.

 

Ркрзг = Рк'- Knp -Nbom - Pf- Pa,

 

где Рк' - касательная сила тяги без учета передачи части мощности двигателя трактора через ВОМ, кН;

КNP - коэффициент пропорциональности;

NB0M - потребная мощность для привода культиватора, кВт;

Pf- сила сопротивления качению трактора, кН;

Ра - сила сопротивления движению трактора на подъем, кН.

Из табл. П. 1.3 имеем:

Р'К5р = 24,9 кН; РК4 = 22,ЗкН; Р'К6Р = 21,3 кН; KNP5P = 0,444; KNP4 = 0,399; KNP6P = 0,380; NB0M = 25 кВт (по заданию); Pf = 6,0 кН; Ра = 0,95 кН.

Тогда:

Ркр.зг5Р = 24,9-0,444*25-6,0-0,95 = 6,85 кН;

РКр.ЗГ4 = 22,3-0,399-25-6,0-0,95 = 5,38 кН;

Ркр.згбР = 21,3-0,380-25-6,0-0,95 = 4,85 кН.

Сравнивая соответствующие значения Ркр.зг с Ркр.μ (табл. П. 1.3) и выбрав меньшее каждой из этих пар, имеем:

Ркр.5Р = 6,85кН; Ркр4 = 5,38 кН; Ркр6р = 4,85 кН.

6. Определить тяговое сопротивление культиватора:

 

RM = KM-b + GM-i/100,

 

где RM - тяговое сопротивление машины, кН;

b - конструктивная ширина захвата машины, м;

Км - удельное сопротивление машины, кН/м;

GM - вес машины, кН;

i - уклон местности, %.

Из табл. П. 1.5 имеем: b = 5,4 м; GM = 11 кН.

В соответствии с исходными данными: Км = 1,0 кН/м, но так как культиватор навесной

(К„ = 0,8), то Км = 0,8 кН/м; i = 3%.

Тогда:

RM = 0,8*5,4 + 11*0,03 = 4,65 кН.

7. Определить коэффициент использования силы тяги трактора и основную рабочую передачу:

ηи5р = 4,65 = 0,68 ηи4р = 4,65 = 0,86 ηи6р = 4,65 = 0,9

6,85 5,38 4,85

Оптимальное значение [ ηи] = 0,93 (табл. П.1.2).

Из рассчитанных значений ηи наиболее близко к [ηи], но не превышает его ηи4 = 0,86, следовательно для заданных условий работы трактор МТЗ-80 с культиватором КФ-5,4 должен работать на 4-ой передаче. Дальнейшие расчеты будут выполняться для этой передачи.

 

3.4 Выбор и обоснование способа движения агрегата на загоне, подготовка поля и агрегата к работе

 

В этом подразделе расчетно-пояснительной записки курсового проекта необходимо:

• выбрать и обосновать способ движения агрегата на загоне;
• начертить схему поля с указанием способа движения МТА и схему подготовки рабочего участка к работе;
• рассчитать ширину поворотной полосы и размеры загонов;
• рассчитать и указать на схеме поля места технологических остановок агрегата для заправки сеялок семенами, удобрениями, разгрузки комбайнов;
• описать порядок подготовки поля и основного агрегата к работе;
• начертить схему скомплектованного МТА с указанием на ней и обозначением значений рабочей ширины захвата Ь, кинематической длины 1к, кинематической длины трактора 1т , колеи трактора В.

При выборе способа движения МТА необходимо учитывать тип с.-х. операции, форму поля, длину гона. Выбранный способ движения должен обеспечивать получение наивысшей производительности и эффективности работы агрегата, а также обязательное соблюдение требований агротехники и передовой технологии механизированных работ. Способы движения МТА подразделяются на гоновые, круговые и диагональные (схемы этих способов движения представлены в учебных пособиях).