УМК ЭМТП. УМК ЭМТП Игнатенкова В. Г.. Протокол Декан инженерного факультета 200 г
 Скачать 0.85 Mb.
|
2.2.4. Комплектование машинно-тракторных агрегатовЭффективность функционирования системы механизации полевых сельскохозяйственных работ в значительной степени определяется уровнем использования МТА. Под комплектованием МТА подразумевается научно обоснованный процесс выбора (для выполнения данной операции) состава агрегата (энергомашины, числа рабочих машин, сцепки) и рабочей скорости в соответствии с предъявляемыми требованиями. В научной литературе такой процесс называют еще агрегатированием, подразумевая при этом и конструкторское решение задач комплектования машинно-тракторных агрегатов. Важнейшее принципиальное отличие МТА от машинных агрегатов других типов заключается в том, что технологический процесс выполняется путем перемещения всего агрегата по полю или непосредственно по обрабатываемому материалу. Поскольку при этом должны соблюдаться технологические и другие требования, то МТА можно отнести к разряду наиболее сложных технических систем. При комплектовании МТА должны учитываться следующие важнейшие требования: высокое качество технологического процесса; максимальная производительность при минимальных удельных затратах ресурсов (трудовых, топливно-энергетических, финансовых, материальных) в расчете на единицу работы или урожая; наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду; обеспечение условий для длительного высокопроизводительного труда человека на агрегате без ущерба здоровью; надежность и т. д. Удовлетворение всех указанных (часто противоречивых) требований возможно только при комплексном решении задач комплектования МТА как на стадии конструирования, так и непосредственно в условиях эксплуатации в хозяйствах. Практически мобильные энергетические средства и рабочие машины должны проектироваться одновременно в составе основных вариантов агрегатов и целых технологических комплексов применительно к наиболее вероятным природно-производственным условиям. Только на основании системного подхода можно добиться максимальной эффективности от использования агрегатов. Изложенные выше разнообразные требования к МТА могут быть удовлетворены только на основе многоуровневого системного подхода. При этом на каждом уровне или этапе в соответствии с критерием (целью) оптимизации составляется самостоятельная математическая модель, по которой определяются оптимальные параметры и режимы работы, необходимые для комплектования агрегата. Основные задачи комплектования агрегатов на базе имеющейся в хозяйствах техники сводятся к выбору состава и скоростного режима и соответственно решаются на двух уровнях. На первом уровне (этапе) в зависимости от природно-производственных условий выполнения операции (длина гона, размер поля, среднее удельное сопротивление рабочих машин данного типа и др.) выбирают трактор или другую энергомашину, удовлетворяющую требованиям ресурсосбережения, высокой производительности, охраны окружающей среды и т. д. На втором уровне (этапе) для выбранной энергомашины по соответствующему критерию ресурсосбережения рассчитывают оптимальные значения рабочей скорости и ширины захвата агрегата с последующим выбором числа машин и сцепки. Для тракторных транспортных агрегатов вместо ширины захвата определяют массу перевозимого груза и число прицепов. Для решения задач первого уровня по выбору энергомашины в качестве критериев оптимальности необходимо определять производительность и соответствующие эксплуатационные затраты. Проблемы второго уровня практически сводятся к оптимизации режима рабочего хода агрегата. Тягово-приводные МТА в основном одномашинные и работают на сравнительно невысоких скоростях. В связи с этим можно пренебречь влиянием скорости на тяговое сопротивление большинства тягово-приводных рабочих машин. Часто можно пренебречь также догрузкой ходовой части энергомашины частью силы тяжести (веса) рабочих машин. При указанных упрощениях баланс мощности примет вид:  ,где  .Тогда получаем формулу для определения буксования:  ,где  (знак «+» при подъеме и наоборот).В процессе работы МТА совершает сложное движение относительно как неподвижных, так и подвижных осей, связанных самим агрегатом. Общее исследование этого движения — сложная задача, которая не входит в программу курса ЭМТП. В данной случае ставится лишь задача упрощенного учета динамических свойств МТА при обосновании состава и режимов его работы. При этом анализируется лишь прямолинейный рабочий xoд агрегата, принимаемый в условиях неровного рельефа как плоскопараллельное движение. Для простоты анализа рассматривается частный случай работы МТА в условиях ровного рельефа или постоянного угла склона, когда движение агрегата можно представить как поступательное. Упрощенная схема движения агрегата в ограниченном nepиоде времени представлена на рисунке 2. На отрезке времени  агрегат разгоняется до рабочей скорости  . Затем за период  осуществляется установившийся рабочий ход со средней скоростью . В конце гона в течении  совершается холостой поворот со скоростью  (чаще  ).Указанные режимы работы могут многократно повторяться, а затем происходит торможение МТА в течение  . Рисунок 2 . Схема движения агрегатов в процессе работы Возможность разгона МТА определяют на основе уравнения движения, которое в упрощенной форме имеет вид:  ,где  - приведенная масса агрегата, кг;  - суммарное тяговое сопротивление агрегата, Н.При эксплуатационных расчетах часто определяют силу инерции агрегата  .Тогда уравнение примет следующий вид:  ,Знак «+» перед силой инерции соответствует разгону и наоборот. Если  и  , то при неустановившемся режиме движения: .Зависимость позволяет при необходимости уточнить ранее полученные результаты комплектования агрегатов с учетом их динамических свойств. Могут быть обоснованы также оптимальные режимы разгона и торможения агрегата. При этом в зависимости от решаемых задач динамики МТА могут иметь место различные критерии оптимальности, связанные с уменьшением расхода топлива и потерь времени. Вопросы для самопроверки 1. Какими основными особенностями характеризуются условия работы МТА? 2. Какие основные требования предъявляются к МТА? 3. Какой режим работы оптимизируется при комплектовании агрегатов? 4. Перечислите основные критерии ресурсосбережения, используемые при комплектовании агрегатов. 5. Какие условия связи и ограничения следует учитывать при комплектовании агрегатов? 6. Может ли буксование трактора при минимальных энергозатратах агрегата превышать допустимые пределы? 7. В каких частных случаях можно аналитически определить оптимальную скорость и ширину захвата МТА? 8. В каких случаях совпадают результаты оптимизации состава и рабочей скорости МТА по минимуму удельных энергозатрат и по максимуму тягового КПД трактора? 9. Каково соотношение между оптимальными скоростями МТА по минимуму энергозатрат и по максимуму тягового КПД трактора? 10. Как изменяются оптимальные скорости МТА и минимальные удельные энергозатраты при росте энергонасыщенности тракторов? 11. Как можно обеспечить экономию топлива, если при заданной ширине захвата рабочая скорость МТА не может быть увеличена с целью полной загрузки двигателя из-за агротехнических ограничений? 12. Какие передачи трактора на тяговой характеристике примерно соответствуют минимуму удельных энергозатрат? 13. Изобразите графически схему расчета агрегатов, взаимосвязанных по общей оптимальной ширине захвата. 14. С помощью каких устройств, устанавливаемых на тракторе, можно изменять оптимальные значения ширины захвата и рабочей скорости агрегата? 15. Как повлияет использование балластных грузов на оптимальные значения скорости и ширины захвата агрегата? 16. Какие дополнительные данные по оптимизации состава и скоростного режима МТА можно получить на основе уравнения движения агрегата? 17. Как влияет сила инерции МТА на его способность преодолевать кратко временные перегрузки? 18. Чем отличаются тяговые балансы трактора при установившемся и неустановившемся движениях? |