Обоснование выбора конструкторской разработки

Комбинированные машинно-тракторного агрегата являются сложными техническими системами, к которым предъявляются следующие основные требования; технические; экономические; экологические; агрономические; энергетические и др.

К эксплуатационным показателям использования комбинированных машинно-тракторных агрегатов относятся: высокое качество выполняемого технологического процесса; минимальные затраты топливо - энергетических и других ресурсов; как можно меньшее отрицательное воздействие на окружающую среду; высокая производительность и надежность в составе агрегата и др.

Наибольшее отрицательное влияние простых агрегатов на урожайность сельскохозяйственных культур оказывает уплотняющее воздействие на почву ходовых систем энергетических средств и рабочих машин, а также буксование движителей.

В переуплотненных почвах нарушаются водный, воздушный, тепловой и другие режимы нормального развития растений, в результате чего падает урожайность.

Для снижения уплотняющего воздействия на почву необходимо широко использовать комбинированные и комплексные агрегаты, которые за один проход выполняют несколько технологических операций.

В настоящее время выпускается множество серийных комбинированных агрегатов для посевной, послепосевной обработки почвы и посева зерновых культур. Но при их эксплуатации возникают определенные сложности, требующие дополнительных затрат. Из-за сложности конструкции, большой металлоемкости и т.д.

В дипломном проекте комбинированный агрегат для основной обработки почвы, созданный на базе плуга ПЛН-4-35. Выполняющий за один проход следующие технологические операции: вспашку, боронование, планирование почвы, внесение жидких удобрений (аммиачная селитра). Основное преимущество данного агрегата

это простота и надежность конструкции не требующие при эксплуатации и техническом обслуживании больших затрат.

 

Рис 3.1. Кинематическая схема комбинированного агрегата для основной обработки почвы

- Энергетическая установка (Т-150К); 2 - Емкость; 3 - Плуг (ПЛН-4-35); 4 - Борона; 5 - Планировщик; АВС - вершины прямоугольного треугольника

Определение технических показателей комбинированных агрегатов

 

Комплектование агрегатов или агрегатирования сводится к выбору типа машин, определение рационального количественного состава и скоростного режима движения агрегатов с учетом конструктивных возможностей тракторов и ограничений, налагаемых требованиями агротехники и составлению агрегата в натуре.

Расчет пахотного агрегата

По данным паспортизации полей СПК «Искра» некоторые земли отделений:

Создают удельное сопротивление при скорости равной 5 км/ч 52 кН/м;

Имеют наибольший угол, характеризующий рельеф рабочего участка равным 0,035 сотых долей;

Наибольшие площади сельскохозяйственных угодий заняты под возделывание зерновых культур;

Опираясь на выше перечисленные данные произведем расчет проектируемого комбинированного агрегата.

Задача по формированию пахотного агрегата сводится к определению количества плужных корпусов для конкретных условий пахоты.

Расчет количества плужных корпусов производится по формуле:

 

n_кор = P_T - G _* i / R ^н_кор, (3.1)

 

где: n_кор - количество корпусов;

P_T - тяговое усилие трактора на передаче соответствующей скорости выполнения заданной сельскохозяйственной работы, кН;

G - сила тяжести трактора, кН;

i - угол, характеризующий рельеф рабочего участка, сотые доли;

R ^н_кор - тяговое сопротивление одного корпуса плуга, кН.

Для выше перечисленной формулы не известно тяговое сопротивление одного корпуса плуга, которое определяется по формуле:

 

R ^н_кор = в_{к *} h _* К ^н_пл + r_{н *} С _* (l _* f_{п +} i), (3.2)

 

где: R ^н_кор - тяговое сопротивление одного корпуса, кН;

в_к - ширина захвата одним корпусом, м;

h - глубина вспашки, м;

К ^н_пл - удельное сопротивление плуга, кН/м;

r_н - вес плуга, приходящийся на один корпус, кН;

С - коэффициент, учитывающий вес почвы, приходящейся на один корпус;

l - коэфицент, учитывающий догрузки трактора при работе с

навесными рабочими органами;

f_п - коэффициент, учитывающий сопротивление качения плуга;

Для определения удельного сопротивления плуга воспользуемся формулой из методических указаний разработанных на кафедре ЭМТП КрасГАУ.

 

К = К₀ [1+(V_p - V₀) _* DC/100], (3.3)

 

где: К - удельное сопротивление рабочей машины, кН/м;

К₀ - удельное сопротивление рабочей машины при скорости V₀ = 5км/ч;

V_р - рабочая скорость выполнения сельскохозяйственной работы, км/ч; VI)- начальная скорость, км/ч;

DC - коэффициент, учитывающий темп прироста сопротивления при повышении скорости движения на один км/ч.

Используя формулу (3.3) определим удельное сопротивление плуга при максимальной тяговой мощности 22 кН, развиваемой Т-150К на 4 передаче при скорости 3,48 м/с (12,53 км/ч), агрофон - стерня колосовых:

 

К ^н_пл = [1+(12,53 - 5) _* 4,5/100] = 69,62 кН/м.

 

Подставляем рассчитанное К ^н_пл в формулу (3.2) и производим расчет:

 

R ^н_кор = 0,35 _* 0,22 _* 69,62 + 5 _* 1,4 _* (0,7 _* 0,1 + 0,035) = 6,09 кН.

 

Подставляем R ^н_кор в формулу (3.1) определяем количество корпусов плуга:

 

n_кор = 22 - 75,3 _* 0,035/6,09 = 3,17»3 шт.

 

Округление количества корпусов плуга согласно рекомендации из методических указаний производится в меньшую сторону.

Полученное количество корпусов соответствует плугу марки ПЛН-3-35.

Дальнейший расчет производится со ссылкой на него.

Определим полное тяговое сопротивление плуга по формуле:

 

R_a = R^н_{пл *} n_пл, (3.4)

R_{a пл} = 6,09 _* 3 = 18,27 кН.

3.2.2 Определение удельного и полного тягового сопротивлении бороны и планировщика

по данным предприятия и исходя из условий проведения сельскохозяйственных работ принимаем удельное сопротивление рабочей машины при скорости V₀ = 5 км/ч: для бороны 0,7 кН/м; для планировщика 0,6 кН/м.определяем удельное сопротивление бороны по формуле (3.3):

 

К_бор = 0,7 _* [1+(12,53 - 5) _* 3/100] = 0,86 кН/м.

 

Удельное сопротивление планировщика:

 

К_план = 0,6 _* [1+(12,53 - 5) _* 2,5/100] = 0,71 кН/м.

 

Теперь определяем полное тяговое сопротивление бороны и планировщика по формуле:

 

R_a = К _* n_{м *} b_к +G_{м *} i + G_{сц *} (f_сц ± i), (3.5)

 

где: R_a - полное сопротивление рабочей части МТА, кН;

n_м - количество машин в составе МТА, шт;

b_к - конструктивная ширина рабочей машины, м;

G_м - суммарный вес рабочих машин, входящих в состав МТА, кН;

G_сц - вес сцепки, кН.

Расчет начинаем с определения ширины захвата бороны и планировщика.

Если провести от начала бороны к планировщику перпендикуляр, то получится прямоугольный треугольник (см. рис. 3.1). Получается, что борона это гипотенуза, а планировщик катет, прямоугольного треугольника.

Следовательно, ширину захвата бороны можно определить:

 

b_бор = CA ¸ 1/2, (3.6)

 

где: СА - ширина захвата планировщика, м.

Определяем ширину захвата планировщика:

 

b_план = n_{корп *} b_к, (3.7)

 

где: n_корп - количество корпусов плуга округленное в меньшую сторону до целого, шт;

b_к - ширина захвата одним корпусом плуга, м.

 

b_план = 3 _* 0,35 = 1,05 м.

 

Следовательно ширина захвата бороны:

 

b_бор = 1,05 ¸ 1/2 = 2,1м.

 

Подставив значения в формулу (3.5) получим:

 

R_{a бор} = 0,86 _* 1 _* 2,1 + 0,7 _* 0,035 + 0 = 1,83 кН.

 

Полное тяговое сопротивление планировщика:

 

R_{a план} = 0,71 _* 1 _* 1,05 + 0,68 _* 0,035 + 0 = 0,77 кН.