Методические указания к практическим занятиям по эксплуатации машинно-тракторного парка

РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ЭМТП МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОГО И ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЙ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ Расчетные задания и методические указания к практическим занятиям по эксплуатации машинно-тракторного парка Расчетные задания по ЭМТП: методические указания к практическим занятиям по эксплуатации машинно-тракторного парка: Для студентов очного и заочного отделений с/х вузов СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 Таблица перевода основных единиц измерения 5 ЗАДАНИЕ 1. Определение составляющих тягового баланса и баланса мощности трактора 6 ЗАДАНИЕ 2. Комплектование машинно-тракторных агрегатов 13 ЗАДАНИЕ 3. Расчет технико-экономических показателей машинно-тракторного агрегата 26 ЗАДАНИЕ 4 Разработка операционной технологической карты выполнения сельскохозяйственной операции 40 Варианты заданий 44 ЛИТЕРАТУРА 45 ПРИЛОЖЕНИЕА.Технические характеристики колесных тракторов 47 ПРИЛОЖЕНИЕБ.Технические характеристики гусеничных тракторов 49 ПРИЛОЖЕНИЕВ.Тяговые характеристики тракторов 50 ПРИЛОЖЕНИЕ Г.Краткая техническая характеристика с/х машин 71 ПРИЛОЖЕНИЕД.Краткая характеристика тракторных сцепок 73 ПРИЛОЖЕНИЕ Е.Техническая хар-ка тракторных плугов,культ-ров, борон, сеялок 74 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Нормы амортизационных отчислений и нормативная годовая загрузка тракторов 75 ПРИЛОЖЕНИЕ З. Нормы амортизационных отчислений и нормативная годовая загрузка простых сельскохозяйсвенных машин 76 ПРИЛОЖЕНИЕ И. Значения кинематической длины машин 77 ПРИЛОЖЕНИЕ К. Значкния коэффициента с0 в зависимости от ширины захвата МТА 78 ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Оформление титульного листа расчетного задания 79 ВВЕДЕНИЕ Выполняя расчетные задания студент предварительно прорабатывает соответствующие разделы курса (см. примерную программу дисциплины «ЭМТП» Главная особенность построения данных заданий – сквозная схема их решения. Величины, рассчитанные в предыдущем задании, используются в последующих. Это позволяет студенту увидеть отдельные параметры в их взаимоувязке, взаимообусловленности, проследить решение задачи в полном объеме. В задания для увеличения количества вариантов задач включены некоторые тракторы устаревших марок, но пока широко используемые в сельском хозяйстве страны. Ссылки на литературу в тексте методических указаний даны в квадратных скобках. Все расчеты выполняются в системе СИ. Таблица 1 Перевод основных единиц измерения
Величина Размерность Соотношение
В системе МКГС В системе СИ
       
Сила кгс Н (Ньютон) 1 кг = 9,81Н; 1Н = 0,1019 кгс
Масса
Момент силы
Работа, энергия ; Дж (Джоуль)
Количество теплоты ккал кДж
Мощность Вт
кВт
1 л.с.=0,736 кВт
1 кВт = 1,36 л.с.
Давление (напряжение) кгс/см2 (Паскаль)
1 мм.вод.ст. Па
Формула момента силы
Формула мощности двигателя
Формула мощности (из баланса мощности трактора)


ЗАДАНИЕ №1

Определение составляющих тягового баланса и баланса мощности трактора

1. Определить значения составляющих тягового баланса трактора на основной рабочей и резервной передачах при работе на стерне и почве, подготовленной под посев при заданном рельефе. Результаты расчетов свести в таблицу 1.1.

Выявить на каких передачах и фонах поля трактор нуждается в улучшении сцепных свойств. Перечислить способы улучшения сцепных свойств трактора.

Если сцепление недостаточное, определить массу груза, которым надо догрузить ведущую часть ходового аппарата на горизонтальном участке поля.

2. Построить графики тягового баланса трактора для основной и резервной передач.

3. Определить составляющие баланса мощности и тяговый КПД трактора. Результаты расчетов привести в таблице 1.1.

4. Все расчеты и построение графиков выполнить по программе STUDY/ \ EMP\ emp 2gr в компьютерном классе.

5. Пользуясь данными таблицы 1.1, установить причины изменения тяговой мощности при работе на каждой из выбранных передач в различных почвенных условиях.

6. В отчете привести методику расчета и сам расчет, выполненный на ПЭВМ.

^ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Марка трактора__________Эксплуатационный вес трактора Gт, кН________________

Основная рабочая передача__________________________________________________

Резервная рабочая передача__________________________________________________

Максимальный угол уклона поля α 3град =______________________________________
^ Методические указания к выполнению задания №1
Цель задания:

научиться оценивать количественно влияние на показатели

тяговых свойств трактора таких факторов как параметры двигателя трансмиссии,

ходовой части трактора и режимов их работы,а также свойства и состояние грунта

и уклон поля.


  1. Радиус качения ведущего колеса или звездочки.

    1. Колесный трактор


rк=rо+kш·hш (1.1)

где rо- радиус стального обода ведущих колес, м;

hш- высота поперечного профиля шины,м;

kш-коэффициент усадки (для пневматических шин низкого давления:

на твердом грунте -0,7, на стерне и залежи -0,75, на вспаханном поле -0,8)

Значения r0 и hш берутся из с. 10…11[12] или в приложении А, Б;

hш- высота поперечного профиля шины,м;

kш-коэффициент усадки (для пневматических шин низкого давления: на

твердом грунте -0,7, на стерне и залежи -0,75, на вспаханном поле -0,8)
1.2. Гусеничный трактор

rк=rо,.. (1.2)

где r0– радиус начальной окружности ведущей звездочки мi
2.Номинальная касательная сила тяги трактора

, (1.3)

где Nен –номинальная мощностьдвигателя трактора, кВт;

IT-общее передаточное число трансмиссии, с 10…17[12] или приложение А, Б;

ήмг– механический кпд трансмиссии с учетом потерь на трение в

шарнирах гусеничных цепей;

ηмг =ηм·ηг (1.4)
где ηм = механический кпд трансмиссии;

ηг =механический кпд гусеничной цепи;.

Ориентировочно для колесных тракторов ηмт =0,91…0,92,

для гусеничных – ηмт= 0,86…0,88.
3.Сцепной вес трактора
3.1 Колесный трактор с одной ведущей осью и достаточном сцеплении


(1.5)
где L – продольная база трактора, м;

α–расстояние от центра тяжести трактора до вертикальной

плоскости, проходящей через геометрическую ось ведущих колес,м.

3.2 Колесный трактор с одной ведущей осью и недостаточном сцеплении

, кН (1.6)

где: μ – коэффициент сцепления движителя с почвой, с.1[12]

3.3.Гусеничный трактор или трактор с двумя ведущими осями

Gс= Gт* соsά , кН,
4. Максимальная сила сцепления ходового аппарата трактора с почвой

Fс=μ*Gс , к Н, (1.7)
5. Движущая сила трактора

Рg=Ркн, если Fс>Ркн

Рg=Fс, если Fс≤ Ркн

6. Сила, не используемая из-за недостаточного сцепления

Рнсц= Ркн-Fс, кН (1.8)

7. Сопротивление качению трактору

Рf=fтGтсоsά, кН, (1.9)

гдеf-коэффициент сопротивления качению трактора, с.19[12]
8. Сопротивление движению трактора на подъем.

Рά=Gт*sinά, кН, (1.10)

9.Номинальная сила тяги трактора

Ртн= Рg-(Рf+Рά),кН (1.11)

10.Масса дополнительного груза при недостаточном сцеплении

кг (1.12)

11.Уравнение тягового баланса трактора

Ркн=Рf+Рα+Ртн+Рнсц, кНή (1.13)

График тягового баланса строится по данным рассчитанной таблицы 1.1

вручную или на ПЭВМ

12. Теоретическая скорость движения трактора

км/ ч (1.14)

где nн –номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1

13. Буксование движителей трактора
, % (1.15)

где a и b – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа ходового

аппарата трактора, с.38[2]
14. Рабочая скорость движения трактора при достаточном сцеплении__

Vp= Vтн(1- ,км/ч (1.16)


15. Действительная частота вращения коленчатого вала двигателя при недостаточ-
ном сцеплении

ng=nн+(nx-nн) , мин-1 (1.17)

16. Рабочая скорость движения трактора при недостаточном сцеплении
Vр = vтн((1- ) _nд >nн км/ч (1.18)
17.Мощность двигателя, неиспользуемая по условию сцепления

(1.19)

18. Потери мощности в трансмиссии и ходовом аппарате трактора при

достаточном сцеплении

(1.20)

19. Мощность двигателя при недостаточном сцеплении
(1.21)

Таблица 2.1

Результаты расчетов

№ п/п Составляющие тягового баланса и баланса мощности Стерня Поле, пред- назначенное под посев
Передача трактора
Основ- ная Резер-вная- Основ- ная Резер-вная-
1.. Номинальная касательная сила тяги Pкн,кН
.2. Максимальная сила сцепления ходового апп рата трактора с почвой FскН а
3. Движущая сила трактора Pд,,кН
4. Сила, неиспользуемая по по условиям сцепле-ния ния Pнсц,кН
5. Сопротивление качению трактора Pf,кН
6. Сопротивление движению трактора на подъ- ем Pα,кН
7. Тяговое усилие трактора Pт,кН
8. Теоретическая скорость движения VТ,км/ч
9. Буксование δ , %
10. Рабочая скорость движения Vр,,км/ч
11. Потери мощности из-за недостаточного сцепления Nнсц ,кВт
12. Потери мощности в трансмиссии Nм,кВт
13. Потери мощности на буксование Nб,кВт
14. Затраты мощности на передвижение трактора Nf,кВт
15. Затраты мощности на преодоление подъема P α, кН
16. Тяговая мощность трактора PТ,кН
17. Баланс мощности трактора ∑N,кН
18. Тяговый к.п.д. трактора η




20. Потери мощности в трансмиссии и ходовом аппарате трактора

при недостаточном сцеплении.

Nм=Nед(1-ή мг),кВТ (1.22)

1. Потери мощности на буксовании движителей

(1.23)

22. Затраты мощности на передвижение трактора

(1.24)

23. Затраты мощности на преодоление подъема

(1.25)
24. Тяговая мощность трактора (на крюке)

(1.26)

25. Баланс мощности при установившемся режиме работы без учета привода рабочих органов сельхозмашины от ВОМ



Nен=Nм+Nf+NТ+Nнсц+N +N ,кВт (1.27)
Если расчеты проведены правильно, то сумма составляющих тягового баланса совпадает с номинальной эффективной мощностью двигателя трактора.
26.Тяговый кпд трактора

(1.28)

Рисунок 2.1. График тягового баланса трактора

 

Контрольные вопросы к заданию 1
1.Зависит ли Pкн от типа почв и ее механического состава ?

  1. Каким образом можно увеличить сцепной вес у колесных и гусеничных тракторов, оборудованных гидравлической системой?
  2. За счет каких мероприятий можно увеличить Fс?
  3. За счет каких мероприятий можно уменьшить Pf и P ?
  4. В каких случаях будет иметь место Pнец?
  5. В условиях недостаточного сцепления чему равна Pд?
  6. В чем разница между теоретической и рабочей скоростями?
  7. Почему Nт трактора при работе на одной и той же передаче на фонах поля имеет разное значение?
  8. Какими мерами можно уменьшить буксование колесного трактора?
  9. На каком фоне поля тяговый кпд трактора выше?


Задание может быть выполнено по программе emp2gr на ПЭВМ.


 

 

Задание 2
КОМПЛЕКТОВАНИЕ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
1.Рассчитать состав тяговых машинно-тракторных агрегатов с трактором заданной марки для выполнения следующих работ:

    1. Пахота почвы;
    2. Сплошная культивация с одновременным боронованием ;
    3. Посев зерновых колосовых культур.
    4. Расчитать вылеты маркеров или следоуказателей (или их сочетания) для посевного агрегата и вычертить схему агрегата.

2.Выбрать режим работы тягово-приводного агрегата.

^ Методические указания к выполнению задания 2
Цель задания:научиться выполнять расчеты тяговых и тягово-приводных машинно-тракторных агрегатов и выбора режима их работы при выполнении заданной сельскохозяйственной операции.

Расчет состава тяговых МТА начинают с того, что указывают условия, которым должен удовлетворять правильно составленный агрегат. Затем выбирают перспективную марку сельскохозяйственной машины для непахотного агрегата [1 ]. По каждой машине записывают ее конструктивный и эксплуатационный вес, конструктивную ширину захвата машины, для пахотного агрегата – конструктивную ширину захвата корпуса плуга, удельное тяговое сопротивление, соответствующее скорости движения, равной 5км/ч,

По литературным источникам устанавливают диапазон агротехнически допустимых рабочих скоростей при выполнении данного вида работы , при которых качество выполнения операций будет наилучшим.[8 ],[12 ].

Уточняют перечень рабочих передач трактора. Для этого из тяговой характеристики на соответствующем фоне поля выписывают необходимые показатели для 4-х-5-ти передач трактора: номинальное тяговое усилие PТН, номинальную скорость движения VPH, максимальную тяговую мощность NT max и для тягово-приводного агрегата общее передаточное число трансмиссии.

В качестве рабочих передач принимают те, скорость движения которых укладывается в пределы агротехнически допустимых скоростей. При этом низшая рабочая передача должна быть использована как резервная. Агрегат не должен быть громоздким.

Расчет состава пахотного агрегата
Исходные данные:
Марка трактора ____________________________________________________________
Вес трактора GT,кН ________________________________________________________
Удельное сопротивление почвы при вспашке kO,кН/м2____________________________
Глубина вспашки________________________а, м=_______________________________
Конструктивнаяширина захвата корпуса плуга, bк,м ________________________________
Коэффициэнт использования ширины захвата β=________________________________
Агротехнически допустимая скорость при вспашке______________________________
а) скоростные рабочие органы Vагр= 8_ 12 ,км/ч________________________________
б)нескоростные рабочие органы Vагр≤ 7,км/ч___________________________________
Темп нарастания удельного сопротивления почвы в зависимости от
скорости движения,[8], [12]…∆,% = __________________________________________
Заданный угол подъема поля на участке ά3,град =________________________________

1.Выбор возможных для работы передач трактора (3…5 передач) с учетом агротехнически допустимой скорости движения (используется тяговая характеристика трактора для стерни).

Передача Pтн ,кН Vpн,км/ч Nт max, кВт
4 5 6 7 и тд.

 

2.Удельное сопротивление вспашки при скоростях движения на выбранных передачах


  1. kV=kO [1+ 1 кН/м2 (2.1)

4
5.

где Vpн – рабочая скорость движения при Nт =Nт max,км/ч

 

Vo=5км/ч

3. Сопротивление одного корпуса плуга

R =k β.a b , кH (2.2)

3
4
5
4.Число корпусов плуга

n= (2.3)

3
4

5
округляется до целого числа в меньшую сторону ,но с учетом марок

плугов, выпускающихся промышленностью.
5.Сопротивление агрегата

R =R *n (2.4)

3
4
5
6. Действительный коэффициент использования тягового усилия
(2.5)
3
4
5
Действительный коэффициент использования тягового усилия сравнивается
с оптимальным ξ (для вспашки по различным агрегатам он находится в
пределах 0,89…0,93),.с.58[8], с.75[12].
3.
4.
5.
На основании этого в первом приближении выбирается рабочая передача,
марка плуга по числу корпусов, выписывается вес плуга Gпл из справочника ,[1].
7.Максимальный угол подъема, преодолеваемый агрегатом
αmax=arcsin , (2.6)

где Gпл- вес выбранного плуга ,кН

PТН - нормальное тяговое усилие на выбранной передаче,кН

Сп-коэффициент, учитывающий вес почвы на корпусах плуга (в зависи-

мости зависимости от глубины вспашки Сп изменяется от 1,1 до 1,4;

при a = 0,22…0,25м он составляет 1,2)

Найденный угол сравнивается с заданным. Если ά max≥ α3,то остается в ка-

честве рабочей ранее выбранная передача; если α max < α3,то осуществляя-

ется переход на более низшую передачу (обычно на одну ступень, реже -

на две ступени ниже) с тем же плугом. При этом тяговое сопротивление агре-

гата определяется для низшей передачи.

8.Рабочая скорость движения агрегата на выбранной передаче

при PТ(0,9)<pТН
VР=VP(0,9) ,км/ч, (2.7)
где vp0,9 –рабочая скорость трактора при NТ= 0,9 NТmax, км/ч
хода трактора,км/ч

P0,9Т- тяговое усилие трактора при NТ=0,9NТmax,
При PT(0,8)<ra< PТ(0,9)
Vp=V -_ , км/ч (2.8)
где VP(0,8) – рабочая скорость трактора при NТ= 0,8 NТmax,км/ч
PТ(0,8) – тяговое усилие трактора при NT=0,8NТmax,км/Н
При 0 < Ra < PT(0,8)

VP=Vx- км/ч, (2.9)
где Vx – скорость холостого хода трактора,км/ч
9. Производительность за час чистой работы
ω ч=0,1βb nV , га/ч, (2.10)
Расчет пахотного агрегата может быть выполнен на ПЭВМ по
программе «kompahag».
^ Расчет состава агрегата для сплошной культивации с боронованием.
Исходные данные:
Марка трактора__________________________________________________________
Вес трактора GT,кН=______________________________________________________
Марка выбранного парового культиватора ___________________________________
Конструктивный вес культиватора Gк,кН=___________________________________
Марка выбранной зубовой бороны__________________________________________
Конструктивный вес звена зубовой бороны Gб,кН=____________________________
Конструктивная ширина захвата культиватора Вк,м ____________________________
Конструктивная ширина захвата звена зубовой бороны Вбм_____________________
Коэффициент использования ширины захвата β= _______________________________
Удельное сопротивление почвы при культивации kко,кН/м________________________
Удельное сопротивление почвы при бороновании kбо,кН/м________________________
Удельное сопротивление сцепки kсц ,кН/м=_____________________________________
Агротехнически допустимая скорость при культивации с боронованием :___________
а ) машины со скоростными рабочими органамиVагр=8…12км/ч___________________
б ) машины с нескоростными рабочими рабочими органами Vагр≤ 7км/ч.____________
Темп нарастания удельного сопротивления в зависимости от скорости _____________
движения ∆ ,%_____________________________________________________________
Коэффициент сопротивления поля качению сцепки fсц=__________________________
Заданный угол поъема при культивации поля при культивации с боронованием______
α3, град = _________________________________________________________________
Выбор возможных для работы передач трактора (3…5 передач) с учетом агротехнически допустимой скорости движения. (Используется тяговая характеристика трактора для поля, подготовленного под посев).

Передача PТН,кН VPH,км/ч NTтех, кВт


2. Удельное сопротивление при культивации с боронованием при скоростях движения на выбранных передачах.
kv=(kк0+kб0)[1+ VPH- V0)],кН/м, (2.11)
3
4
5
Где VPH – рабочая скорость движения при NT=NT max, км/ч
3 Максимальная ширина захвата агрегата для сплошной культивации с боронованием на выбранных передачах
Bmax= м (2.12)
3
4
5
4. Количество культиваторов в агрегате по выбранным передачам
nк = , (2.13)
округляется до целого числа в меньшую сторону
3
4
5
5. Количество зубовых борон в агрегате
n б= nк (2.14)
3
4
5
6..Фронт сцепки (если число культиваторов в агрегате больше одного)по выбран-

ным передачам

Ф= BK(nK-1), м (2.15)

По вычисленному значению Ф подбирается подходящая сцепка.

При этом Ф ≤ Фсц ; Выписываются параметры оценки: фронт- Фсц, вес Gсц, с.33[8], с.61[12].

7. Сопротивление агрегата для сплошной культивации с боронованием по выбран-

ным передачам fсцGсц

Ra= kvBKnK+fсцGсц (2.16)

8.Действительный коэффициент использования тягового усилия по выбран-

ным передачам

ξд = (2.17)

Действительный коэффициент использования тягового усилия сравнивается

с оптимальным ξ опт ( для культивации с боронованием он находится в преде-

лах 0,9…0,94), с.58[8], с.75[ 12]/

На основании этого в первом приближении выбирается рабочая передача,

число культиваторов и зубовых борон в агрегате, сцепка.
9. Максимальный угол подъема, преодолеваемый агрегатом,
α max =arcsin ,град. (2.18)

Найденный угол сравнивается с заданным . Если αmax ≥ d3, то остается в каче-

стве рабочей ранее выбранная передача, если αmax <αз, то осуществляется пере-

ход на более низкую передачу с тем же количеством культиваторов и зубовых

борон в агрегате и той же сцепкой.
10. Рабочая скорость движения агрегата на принятой передаче

при PT (0,9)<ra< Pтн
Vp = Vp(0,9) - км/ч, где: (2.19)

VP(0,9) – рабочая скорость трактора при NT =0,9 NTmax, км/ч.

PT(0,9) –тяговое усилие трактора при NT=0,9 NTmax,кН

При

.

Vp=Vp(0,8) - , где (2.20)

VP(0,8) – рабочая скорость трактора при NT = 0,8 NT max,км/ч.

РТ(0,8) – тяговое усилие трактора при NT = 0,8 NTmax, кН

при
км/ч, (2.21)

где Vx – скорость холостого хода трактора, км/ч.


11. Производительность за час чистой работы
ω ч =0,1βВкnкVP, га/ч (2.22)
Расчет может быть выполнен на ПЭВМ по программе «komnepag».</r</r