Способы движения машинно-тракторных агрегатов

Машинно-тракторный агрегат в процессе работы перемеща­ется по полю, проходя за смену значительные расстояния, изме­ряемые часто многими десятками километров. Пройденный аг­регатом путь состоит из рабочих ходов и холостых поворотов с выключенными рабочими органами. При этом желательно, чтобы холостой путь агрегата и соответствующие потери време­ни смены, а также непроизводительный расход топлива были как можно меньше.

Успешное решение такой актуальной задачи зависит от кон­структивных особенностей МТА, его маневренности, выбранно­го способа движения и соответствующей подготовки полей.

Под способом движения МТА подразумевается закономер­ность его перемещения по полю в процессе работы. Эта законо­мерность в основном определяется его геометрическими характе­ристиками: формой траектории; радиусом и видом поворота и т. д.

Подготовка полей в зависимости от выбранного способа дви­жения предусматривает комплекс операций по разбивке поля на загоны требуемой формы и размера, обеспечивающие высокое качество технологического процесса и высокую производитель­ность при возможно меньших затратах ресурсов.

Таким образом, основной задачей кинематики агрегатов яв­ляется обоснование методов выбора эффективных способов дви­жения МТА и подготовки полей с учетом следующих основных требований: высокое качество выполняемой работы; высокая производительность при возможно меньших затратах топлива и других ресурсов на единицу выполненной работы; обеспечение безопасных условий работы для механизаторов; наименьшее от­рицательное воздействие на окружающую среду (почву, культур­ные растения и т. д.).

От уровня удовлетворения указанных требований значитель­но зависит реализация высоких потенциальных возможностей МТА, заложенных в процессе их оптимального комплектования.

При успешном решении задач кинематики агрегатов будет иметь место эффект сложения показателей ресурсосбережения, заложенных как при комплектовании МТА, так и при выборе способа его движения. В противном случае преимущества оптимальных агрегатов могут быть утеряны частично или полностью как по производительности, так и по ресурсосбережению, что свидетельствует об актуальности рассматриваемых вопросов.

Основные кинематические характеристики МТА зависят от конструктивных особенностей трактора, сцепки и рабочих ма­шин. К таким характеристикам агрегата относятся: кинематичес­кий центр; кинематическая длина; длина выезда; кинематичес­кая ширина; радиус и центр поворота; ширина колеи и продоль­ная база трактора; ширина захвата.

Под кинематическим центром агрегата (рис. 3) подразуме­вается условная геометрическая точка на плоскости движения (поверхности поля), траектория которой рассматривается как траектория МТА в процессе движения по полю. Такое упроще­ние приемлемо в связи с тем, что геометрические размеры МТА неизмеримо меньше размеров обрабатываемого участка или за­гона. Расположение центра агрегата зависит от типа трактора.

Для агрегатов, составляемых на базе колесных тракторов с жесткой рамой, точка центра определяется как проекция середины задней ведущей оси трактора на плоскость движения (рис. 3, а). У агрегатов с тракторами, имеющими шарнирно-сочлененную раму, за центр агрегата принимается проекция на плоскость дви­жения центра шарнира (рис. 3, б). Для МТА с гусеничными тракторами центр агрегата соответствует проекции на плоскость движения точки пересечения диагоналей, проведенных через на­ружные края гусениц (рис. 3, в).

Рисунок 3. Основные схемы расположения центра агрегата

При решении задач кинематики траектория центра агрегата условно принимается как траектория всего агрегата.

Кинематической длиной агрегата называется проек­ция расстояния между цен­тром агрегата и линией, пер­пендикулярной продольной оси трактора и проходящей через наиболее удаленные по ходу МТА точки рабочих органов машин при прямолинейном движении.

Основные кинематические характерис­тики рабочего участка: общая и рабочая длины гона; ширина загона; ширина поворотной полосы; длина выезда (рис. 4).

Рисунок 4. Основные кинематические характеристики рабочего участка

Под рабочим участком подразумевается часть поля, отведенная для выполнения определенной сельскохозяйственной опе­рации. Загон представляет собой часть рабочего участка прямоугольной формы, отведенную для работы на ней одного или группы агрегатов.

Длина гона часто определяется раз­мерами поля, а ширина загона — шири­ной захвата и способом движения МТА. Ширина поворотной полосы зависит от ширины захвата и условий безопасного поворота агрегата. Рабочая длина гона . По соображениям удобства в качестве расчетной используется общая длина гона .

Движение МТА в процессе работы часто состоит из прямоли­нейных рабочих ходов вдоль гона и поворотов на конце гона. При этом в зависимости от типа агрегата повороты могут совер­шаться как с включенными, так и выключенными рабочими органами (во втором случае происходит холостой поворот).

С учетом большого влияния вида поворота на показатели работы МТА необходимо при его выборе учитывать следующие основные требования: высокое качество выполняемой работы; возможно меньшая ширина поворотной полосы; высокая произ­водительность МТА при наименьших потерях времени, топлива и других ресурсов; обеспечение безопасных условий работы; воз­можно меньшее отрицательное воздействие на окружающую среду, особенно на почву.

Рисунок 5. Основные виды поворотов МТА: беспетлевые – круговой (1); с

прямолинейным участком (2); угловой (3); петлевые – закрытая петля (4);

грушевидный (5); односторонний (6); грибовидный.

Все повороты основных видов для удобства изучения делят на две группы: петлевые и беспетлевые. В пределах каждой группы дополнительно различают способы поворота по углу поворота МТА.

Важнейшие кинематические характеристики всех поворотов: длина , время , радиус , требуемая ширина поворотной полосы.

Под способом движения подразумевается закономерность движения агрегата по полю в процессе работы.

Способы движения агрегатов классифицируют по следующим основным признакам: по характеру разбивки поля на загоны; по числу одновременно обрабатываемых загонов; по направлению рабочих ходов; по виду поворотов. Используют и такие класси­фикационные признаки, как направление поворотов МТА и др.; однако они не имеют существенного значения для решения ос­новных задач кинематики агрегатов.

По характеру разбивки поля на загоны различают загонные (поле разбивают на отдельные загоны) и беззагонные (поле на загоны не разбивают) способы движения. В зависимости от числа одновременно обрабатываемых загонов возможны одно- и многозагонные способы.

Для расчета количественных показателей холостого хода МТА основное значение имеют классификации способов движения по направлению рабочих ходов и по виду поворотов.

Все способы движения МТА по направлению рабочих ходов делят на три группы: гоновые, круговые, диагональные. При гоновых способах движения агрегат совершает рабочие ходы па­раллельно одной или двум сторонам загона с холостыми поворо­тами на обоих его концах.

При круговом способе движении МТА рабочие ходы совер­шаются вдоль всех четырех сторон загона без выключения рабо­чих органов, за исключением центра загона, где неизбежны не­сколько холостых петлевых поворотов. Различают круговые спо­собы движения от периферии к центру и, наоборот, от центра к периферии.

При диагональном способе движения рабочие ходы агрегата совершаются под острым или тупым углом к сторонам загона. При этом обработка загона может начинаться как от угла, так и от диагонали поочередно с одной и другой стороны.

На основе различных сочетаний гоновых способов движения могут быть получены комбинированные способы. Способ считают петлевым, если в процессе работы на загоне МТА совершает хотя бы один петлевой пово­рот. При отсутствии петлевых поворотов способ движения МТА считается беспетлевым.

Один из важнейших способов уменьшения не­производительных потерь времени и топлива при холостом ходе МТА — предварительная разбивка полей на загоны оптимальной ширины с одновременной отбивкой поворотных полос. Для этой цели желательно иметь специальные агрегаты сравнительно не­большой мощности, обеспечивающие прокладку прямолиней­ных борозд и отбивку загонов прямоугольной формы.

Указанные агрегаты должны выполнять также другие вспомо­гательные операции, связанные с заравниванием свальных греб­ней и развальных борозд, обработкой поворотных полос и т. д. При этом более мощные МТА освобождаются от выполнения вспомогательных операций и их производительность существен­но возрастает при более высоком качестве работы. Важное значение имеет также придание полям прямоугольной формы при одновременном удалении препятствий (камней, кустов деревь­ев, столбов и т.д.).

Длина пути агрегата при повороте зависит от радиуса поворота. При повороте на 90° и установившемся движении агрегат проходит путь, примерно равный четверти окружности.

По направлению движения повороты делятся на правые и левые.

По способу выполнения повороты делятся на петлевые, бес петлевые и с задним ходом.

Применение петлевого или беспетлевого поворота зависит от расстояния между рабочими ходами агрегата. Если расстояние между ними меньше двух радиусов, приходится делать петлевые повороты. Длина этого вида поворота больше длины беспетлевого (увеличивается длина холостого пути).

Иногда при обработке одного участка применяют петлевые и беспетлевые повороты. Так, при вспашке загона всвал вначале делгют петлевые повороты, а потом, когда расстояние между рабочими ходами становится больше двух радиусов, переходят на беспетлевые. Когда ширина обрабатываемой полосы еще больше увеличится, поворот будет состоять уже из двух поворотов на 90° и прямолинейного участка.

Длина беспетлевого поворота может быть определена по формуле:

где х -- расстояние между рабочими ходами; г -- радиус поворота.

Повороты с задним ходом применяются только при работе навесных агрегатов, которые могут двигаться с поднятыми в транспортное положение орудиями, и в том случае, когда по условиям работы необходимо минимально сократить поворотную полосу.

По форме выполнения беспетлевые повороты делятся на повороты по окружности и с прямолинейным участком, а петлевые -- на грушевидные повороты и повороты восьмеркой. Если это не диктуется условиями выполнения операции, поворотов восьмеркой следует избегать, так как они увеличивают время, длину поворота и ширину поворотной полосы по сравнению с грушевидным способом.

Длина грушевидного поворота равна примерно 6 г, восьмеркой -- 8,5 г.