28 апреля, группа № 11 ″Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства», 2 урока, предмет- Технология механизированных работ в сельском хозяйстве.

Тема урока: "Типы МТА и их эксплуатационные характеристики".

1. Классификация МТА. Главные эксплуатационные свойства агрегатов.

Классификация сельскохозяйственных агрегатов по следующим основным эксплуатационным признакам:

• по способу производства работ: мобильные (машинно-тракторные, выполняющие технологические операции при движении); стационарные (технологические операции выполняются на стационаре) и стационарно-передвижные;

• по способу соединения рабочих машин с машиной-двигателем: прицепные (масса рабочей машины при транспортировании приходится на ее собственный опорный аппарат), навесные (масса воспринимается ходовым аппаратом машины-двигателя) и полунавесные (масса распределяется на ходовой аппарат машины-двигателя и опорный аппарат рабочей машины);

• по способу привода рабочих органов: от двигателя машины, от собственного двигателя и от опорно-приводных колес;

• по виду источника энергии (двигателя): механические (с тепловым двигателем) и электрифицированные (с электрическим двигателем);

• по расположению рабочих машин в агрегате относительно машины-двигателя: с передним, задним, боковым и комбинированным;

• по числу машин в агрегате: одно- и многомашинные;

• по виду выполняемых работ: уборочные, пахотные, транспортные, для приготовления кормов, посевные (посадочные) и т.д.;

• по составу рабочих машин и числу одновременно выполняемых технологических операций: однородные (одна или несколько однотипных машин выполняют одну технологическую операцию), комплексные (агрегат из нескольких машин проводит несколько технологических операций), комбайновые (агрегат из одной машины выполняет несколько технологических операций), универсальные (агрегат имеет сменные рабочие органы для выполнения разных операций).

Эксплуатационные свойства (характеристики) рабочих машин, учитываемые при выборе их для данной технологической операции и конкретных условий, а также при комплектовании агрегатов:

агротехнологические — предельные технологические параметры (предельно допустимая по условиям работы скорость движения, допустимые потери, объем технологических емкостей и т.д.). Они обусловливают качество выполнения технологической операции;

энергетические — потребление механической энергии рабочей машиной при работе (сопротивление рабочих машин) или развитие мощности машиной-двигателем (например, трактором). Эти свойства имеют решающее значение при определении количественного состава агрегата;

маневровые — прямолинейность хода, поворачивае-мость, устойчивость движения, проходимость. Имеют решающее значение при работе в горных районах, на склонах, малых участках и коротких гонах;

технические — показатели надежности (ремонтоспособ-ность, долговечность, сохраняемость и др.), масса, скорость движения, форма, ширина захвата и т.д.;

эргономические — эстетические показатели, безопасность труда, санитарно-физиологические условия труда и т.д.

Технико-экономические свойства агрегата определяются его производительностью, а также затратами труда, расходом топлива и стоимостью, затраченными на выполнение работы, выраженной в единицах площади, объема или массы.

1. Составляющие тягового баланса трактора.

Машинно-тракторный агрегат представляет собой систему твердых тел, соединенных между собой упругими и жесткими устройствами. Движение и работа его возможны только в результате взаимодействия сил, действующих на агрегат. Источником энергии затрачиваемой на выполнение работ, является химическая энергия топлива, которая преобразуется двигателем внутреннего сгорания в тепловую, а затем в механическую виде вращающего момента М коленчатого вала. Вращающий момент передаете полностью или частично (при наличии привода машин от ВОМ) на движитель трактора создает движущую агрегат силу, которая сообщает трактору и машинам ускорение при трогании с места, а также преодолевает их сопротивление при установившемся движении.

На трактор помимо движущей силы Р в плоскостях, параллельных плоскости движение, действуют следующие силы: тяговое сопротивление, возникающее в результат перемещения агрегата и выполнения рабочей машиной технологического процесса; сопротивление движению трактора возникающее в результате деформации почв ходовым аппаратом, механических потерь и т.д.; сопротивление воздушной среды Р сопротивление подъему (спуску) трактора и сила инерции направленные в сторон, противоположную направлению ускорения.

В направлении, перпендикулярном плоскости движения, действуют внешние силы: составляющая от воздействия рабочей машины R_ВМ; составляющие реакции основания, действующие на ведущий и направляющий аппараты (для колесного трактора R_В, для гусеничного R_Н или R_С), и составляющая силы тяжести трактора Уравнение тягового баланса трактора имеет вид

F=R_a+P_f+P_B±P_a±Pj

Знаки «+», «-» принимают соответственно при подъеме и спуске. Если иметь в виду, что скорости движения машинно-тракторных агрегатов сравнительно небольшие, и допустить, что движение их равномерное (кроме процесса разгона торможения), так называемое «установившееся», то сопротивление воздушной среды Р_b сила инерции Р будут невелики и в практических расчетах ими можно пренебречь. Тоulf уравнение тягового баланса трактора примет вид

F=R_a+I

При установившемся движении агрегата движущая сила равна суммарной силе сопротивления, т. е. F=P, а сила тяги на крюке:

Р_кр+R_а

Движущую силу Р находят сравнением значений касательной силы на ободе ведущего колеса (ведущей звездочке) Р_кас и силы сцепления ведущего механизма трактора основанием Р_сц. При Р_кас<Р_си сцепление достаточно и F = Р_кас, а при Р_кас > Р_сц недостаточно F=P_си. В первом случае Р_кас может быть полностью использована для тяговой работы, а во втором только ее часть, равная Р_сц.

Касательная сила тяги, Н, на ободе ведущего колеса (звездочке)

где N_ен— номинальная мощность двигателя, кВ;

i_тр— общее передаточное число трансмиссии;

n_м—механический КПД трансмиссии: для колесных тракторов 0,91-0,92, для гусеничных с учетом потерь в гусеницах 0,86.0,88;

г_к — радиус каченbz ведущего колеса (для гусеничных — радиус начальной окружности звездочки), м;

n_н— номинальная частота вращения коленчатого вала, мин^-1.

3. Составляющие тягового сопротивления рабочей части агрегата.

Тяговое сопротивление рабочей части агрегата Ra (сокращенно сопротивление агрегата) представляет собой сумму сопротивлений рабочих органов машины R_p, подъему R_a, перекатыванию R_f, т. е.

R_a = R_p + R_a + R_f

На практике трудно отделить сопротивление рабочих органов от сопротивления перекатыванию, поэтому их определяют вместе, используя понятие удельного тягового сопротивления машины на ровной поверхности к. При этом удельное, сопротивление однотипных машин, различающихся главным образом шириной захвата (боронование, посев и т. д.),

,

машин, различающихся шириной захвата и глубиной обработки (вспашка, лущение Т.Д.),

где, R_m, R_пл — тяговое сопротивление рабочих машин, отличающихся соответственно шириной захвата или шириной и глубиной обработки почвы, Н; В— ширина захвата рабочей машины, и;

а — глубина обработки почвы, м.

Тогда сопротивление рабочей машины на ровной поверхности, соответственно R_M = kВ

или

При работе в агрегате нескольких машин, агрегатируемых с помощью сцепок, учитывают также сопротивление подъему и перекатыванию сцепок R_с.

Тяговое сопротивление машины определяется из уравнения

(здесь G_M сила тяжести машины). При малом уклоне местности принимают

а = i.

Исходя из этого, общее(среднее) сопротивление рабочей части агрегата, Н,

R_a=kB+G_M i+G_cu (i+f)

Все приведенные формулы действительны для установившегося движения, когда ускорение равно нулю. При трогании с места сопротивление агрегата увеличивается за счет сил инерции Р_i=gM_мj (здесь М_м — приведенная масса рабочих машин; у — ускорение трогания).

4. Процесс комплектования агрегатов.

Состав рабочих машин и режим работы агрегата зависят от характера и условий выполнения технологического процесса, а также от показателей тяговых свойств трактора.

Исходные данные для расчета агрегата: характеристики поля, обрабатываемой почвы, растительного покрова, показатели качества выполняемых работ, размер и рельеф полей, рельеф и состояние покрытия дорожного полотна (при транспортных работах), удельное сопротивление рабочих машин и допустимые скорости движения.

Например, для пахоты плугом эти данные будут следующие: поле — после уборки картофеля, почва — торфо - минеральная влажностью 24 %, длина гона 600 м, глубина пахоты 21+2 см, рельеф с уклоном ±4%, скорость движения агрегата 6.9 км/ч, удельное сопротивление 4 Н/см². Исходные данные для транспортных работ с зерном при использовании трактора МТЗ-80: перевозимый груз — зерно озимой пшеницы, расстояние перевозки до 6 км, дорожное полотно гравийное, рельеф с уклоном + 8 %, разгрузка прицепов — при помощи гидросистемы трактора.

Выбрав, рабочие, передачи при скорости трактора у_р и определив значения силы тяги Р_кр трактора на выбранных передачах для заданных условий, рассчитывают теоретическую ширину захвата агрегата, м:

для прицепного агрегата:

для навесного агрегата:

где к, к_H — удельное тяговое сопротивление соответственно прицепной и навесной машин, Н/м:

к_н = (0,8.0,85) к;

G_Mq — сила тяжести сельскохозяйственной машины на 1 м ширины захвата, Н/м;

G_cq — сила тяжести сцепки на 1 м ширины захвата, Н/м;

f_c — коэффициент сопротивления качению колес сцепки по полю: на залежи 0,1.0,15, лущеном поле 0,14.0,16, культивированном 0,2.25;

— коэффициент, учитывающий величину догрузки трактора при работе с навесными машинами: при пахоте 0,5.1; культивации 1.1,5, глубоком рыхлении 1,6.2.

Затем определяется предельное число машин (или число рабочих органов, например плужных корпусов) в агрегате:

n_M =B_t /b_k

где b_K — конструктивная ширина захвата одной машины (или одного рабочего органа), м.

Для создания некоторого запаса тягового усилия полученное число машин п_м округляют до целого меньшего числа. После этого выявляют необходимость применения сцепки и по формуле определяют полное тяговое сопротивление рабочей части агрегата.

5. Кинематика агрегатов

Кинематика агрегата — это движение агрегата при выполнении им сельскохозяйственных работ. Основные элементы этого движения — рабочие и холостые ходы. К холостым ходам относятся повороты, заезды и переезды на другой участок.

Способ движения агрегата — закономерность циклично повторяющихся элементов движения.

При изображении схем способов движения на план разбивки поля наносят траекторию перемещения по поверхности обрабатываемого участка проекции кинематического центра агрегата. Эту траекторию движения принимают для определения кинематики всех других точек агрегата. В универсально-пропашных тракторах с одной ведущей осью и передними управляемыми колесами за кинематический центр условно принимают проекцию на плоскость движения середины ведущей оси трактора, а в агрегатах с гусеничными тракторами — проекцию на плоскость движения точки пересечения продольной оси трактора с вертикальной плоскостью, проходящей через середину опорной поверхности его движителя.

Виды движения агрегата классифицируют по следующим признакам:

• по организации территории — на загонный и беззагонный;

• по направлению рабочих ходов — на гоновый (ходы параллельны одной из сторон участка), диагональный (рабочие ходы выполняют под углом к стороне загона) и круговой (при копировании контуров рабочего участка);

• по направлению движения агрегата— лево- и правоповоротный в зависимости от направления (по ходу или против хода часовой стрелки) основного движения и поворотов агрегата к центру или периферии (основное движение на загоне осуществляется от периферии к центру или наоборот).

Способы движения классифицируют по таким признакам:

• по схеме обработки загона— всвал (загон обрабатывают от средней части к боковым сторонам гоновым правоповоротным движением — в средней части участка образуется свальная борозда), вразвал (загон обрабатывают от боковых сторон к средней части гоновым левоповоротным движением — в средней части участка образуется развальная борозда), комбинированный (движение осуществляется на одном загоне всвал и вразвал), с чередованием загонов всвал и вразвал, челночный (загон обрабатывают последовательными ходами, с правыми и левыми поворотами), перекрестный (обработка загона осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях);

• по способу обработки участка (числу одновременно обрабатываемых загонов однозагонный (агрегат движется в пределах одного загона до полой его обработки) и многозагонный (агрегат движется в пределах нескольких загонов, одновременно обрабатывая их);

• по способу выполнения поворотов— на петлевой (повороты грушевидные или восьмеркой), беспетлевой, задним ходом агрегата (поворот осуществляется с использованием заднего хода) и игольчатый (используются машины с реверсивным ходом).

При выполнении агрегатом заданной работы способ движения выбирают, исходя из агротехнических требований, производительности агрегата, особенностей конструкции и использования машин в агрегате, дополнительных затрат времени и средств на подготовку участка безопасности работы, наименьших затрат времени на холостое движение агрегата и т. д.

6. Производительность агрегата. Виды производительности. Способ повышения производительности.

Производительность агрегата — это объем работ, выраженный в установленных (площадь, масса, путь и т. п.) или условных единицах (условный эталонный гектар и др.) и выполненный в единицу времени (час, смену, сутки). Объем работ, выполненный агрегатом за какой-то период (несколько часов, смен и т.д.), называют его выработкой или наработкой. Различают теоретическую W, техническую W_T, и действительную или фактическую W производительность.

Теоретическая производительность агрегата:

Часовая W_T=C_vB_kv_T

Сменная W_TCM=C_vB_kv_TT_CM

где C_v — коэффициент, зависящий от единицы измерения скорости движения: при км/ч — 0,1; при м/с — 0,36;

В_к— конструктивная ширина захвата, м;

v_т — теоретическая скорость движения агрегата, км/ч или м/с;

Т_см — нормативное время смены, ч.

Следует иметь в виду, что составные элементы, определяющие теоретическую производительность, могут изменяться за счет буксования движителей трактора или самоходной машины, варьирования частоты вращения коленчатого вала двигателя, искривления траектории движения в горизонтальной или вертикальной плоскостях.

Техническая производительность:

Часовая

Сменная

где В — коэффициент использования конструктивной (технически возможноq) ширины захвата;

— коэффициент использования теоретической скорости движе­ния ;

_тех= Т_р/Т_см — коэффициент использования оптимального (технически обоснованного) нормативного времени;

Т_р — чистое рабочее время смены, ч;

Т_см -нормативное время смены, ч.

Значения коэффициентов и указаны в справочных пособиях по нормированию сельскохозяйственных работ.

Фактическая производительность определяется по фактическим (рабочим) значениям ширины захвата В_р, скорости движения v_Р и времени чистой работы за смену Т_р:

Часовая W=C_vB_pv_pи

Сменная W_CM=C_vB_pv_pT_p

где _и — отношение времени чистой работы в течение часа к календарному часу.

7. Эксплуатационные затраты при работе сельскохозяйственных агрегатов

Определение удельных затрат на 1 га. наработки.

Работа сельскохозяйственных агрегатов характеризуется главным образом прямыми и приведенными эксплуатационными затратами. Накладные и общехозяйственные (косвенные) расходы при этом не учитывают.

Прямые затраты

где S_a — сумма амортизационных отчислений по всем элементам агрегата; S_P._T._X сумма затрат на текущий ремонт и техническое обслуживание (включая хранение) по всем элементам агрегата;

S_T. _см — затраты на основное условное топливо и смазочные материалы;

S₃ —затраты на заработную плату механизаторам и вспомогательным рабочим, обслуживающим агрегат.

Для тракторов, самоходных шасси и комбайнов амортизационные отчисления включают в себя расходы как на реновацию (восстановление первоначальной стоимости), так и на капитальный ремонт, а для большинства сельскохозяйственных машин — только на реновацию.

При анализе эксплуатационных затрат учитывают также приведенные и удельные затраты.

Приведенные эксплуатационные затраты учитывают не только непосредственные(прямые) затраты средств, но и эффективность, получаемую в данной отрасли народного хозяйства при использовании капитальных вложений К, приведенную к той же размерности, что и прямые эксплуатационные затраты:

S_np⁼S+E_H К

где Е_н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (для механизированных работ в сельском хозяйстве Е_н = 0,15.0,20).

8. Расход топлива и смазочных материалов на единицу выполненной работы. Основные способы экономии нефтепродуктов.

Основной способ снижения прямых затрат — повышение сменной производительности агрегата Ж_см и годовой наработки машин Ж_год на основе улучшения организации работы, повышения квалификации механизаторов, правильного комплектования агрегатов, выбора оптимальных скоростей (режимов) работы агрегатов, выбора оптимальных потерь топливных и смазочных материалов, качественного обслуживания, ремонта и хранения ма­шин и орудий в нерабочий период и т. п.

Выполнение работы агрегатом сопровождается расходом топливо-смазочных материалов (ТСМ), который зависит от вида работ, марки трактора (машины) и природно-хозяйственных условий работы.

Двигатель трактора (самоходной машины, автомашины и т. д.) при выполнении сельскохозяйственных операций работает в трех режимах: рабочем (машина выполняет технологический процесс);

нагрузочном (холостые переезды при заездах и поворотах) холостого хода (остановки).

В соответствии с режимами работы часовой расход топлива

G =G_P + G_x +G₀

G_т.см = G_pT_p +G _хT_х + G_o T_o

где G_p, G_x, G₀ — расход топлива за 1 ч работы трактора с прицепным (навесным орудием соответственно при выполнении технологического процесса, холостых пе­реездах и остановках, кг;

Т_р, Т_х, Т_о — время соответственно чистой работы трактора холостых переездов и остановок, ч.

Расход топлива, отнесенный к единице выполненной работы или единице мощности называют удельным.

Различают удельный расход (по режимам работы): на единицу мощности двигателя и единицу мощности на крюке, погектарный, отнесенный к единице произведенной или обработанной продукции, а также к единице затраченных средств кг/т, кг/руб. и т. д.

Расход ТСМ можно учитывать не только в единицах массы (кг), но и в единицах объема (л). Расход моторных масел отдельно, не планируют, а устанавливают в процентном отношении к планируемому расходу топлива на трактор (самоходную машину, автомобиль и т.д.). Например, средний эксплуатационный расход моторного масла для дизельных двигателей составляет 4-6%.

Выполнение механизированных работ отдельным агрегатом или машинно-тракторным парком может осложняться тяжелыми природно-климатическими условиями, не учтенными при планировании, что приводит к перерасходу ТСМ. В этом случае на основе данных контрольного динамометрирования следует устанавливать дифференцированные нормы расхода ТСМ для конкретных условий работы.

.