Обоснование эффективного способа движения МТАи определение основных показателей холостого хода

1.Выписать из табл. 5.1 исходные данные по соответствующему варианту задания.

2.Выбрать для заданной операции эффективный способ движения и вид поворота, обеспечивающие высокое качество и безопасность работы при наименьших потерях времени смены на подготовку поля, включая разбивку поля на загоны, отбивку поворотных полос, заравнивание свальных гребней и развальных борозд, обработку стыков и др. Изобразить сему движения агрегата в соответствии с рис. 5.1 с учетом выбранного да поворота.

3.Определить средний радиус поворота R и длину выезда l агрегата, также рациональную ширину поворотной полосы Е.

4.Определить оптимальную ширину загона, обеспечивающую минимум длины холостого хода пути С_SO и соответствующих потерь смены C_TO.

5.Определить длину холостого пути агрегата S_XO, коэффициент рабочих ходов j _РО и общие потери времени смены Т_ХO при оптимальной ширине загона.

6.Представить итоговые результаты расчетов по каждому пункту задания, включая исходные данные, в форме таблицы, приведенной в конце задания.

Таблица 5.1

Варианты заданий

Примечание:

(П) - поле подготовлено и обработка поворотных колёс не требуется.

Основные положения

Основной целью данного задания является получение студентами навыков самостоятельного выбора эффективных способов движения агре­гатов, обеспечивающих в заданных условиях высокое качество работы МТА, безопасность и наименьшие потери времени смены на холостые повороты. Соответственно обеспечивается также минимальный непроиз­водительный расход топлива.

Таким образом, в соответствии с системным подходом показатели ресурсосбережения, полученные в предыдущих заданиях, дополняются экономией расхода топлива и времени смены.

Методические указания по выполнению задания 5

1. Исходные данные выбираются из табл. 5.1 по соответствующему варианту задания.

Рис. 5.1. Схемы основных способов движения МТА (по направлению рабочих ходов): 1 - челночный; 2 - чередование всвал, вразвал; 3 - беспетлевой комбинированный; 4- перекрытием; 5 -круговой; б (а, б) -круговой «конверт»

2. При выборе способа движения по рис. 5.1 и вида поворота, по рис. 5.2 следует учесть следующие основные требования; высокое качест­во технологического процесса; безопасность поворота; удобство, выполне­ния и др. Студент должен указать также и другие возможные для данной операции способы движения, обосновать выбор наиболее приемлемого из них и изобразить схему выбранного способа движения в тетради.

Рис. 5.2. Основные виды поворотов МТА: 1 - беспетлевой на 180°; 2 - беспетлевой с прямолинейным участком; 3 - беспет­левой на 90°; 4 - петлевой грушевидный; 6 - петлевой односторонний; 7(а, б) - петлевые грибовидные

Например, для вспашки обычными, плугами применимы способы движения всвал и вразвал (как раздельно, так и с чередованием), беспет­левой комбинированный, а также круговой «конверт» (6а).

При беспетлевом комбинированном способе движения сложнее раз­бивка поля на загоны, но меньше ширина поворотной полосы. Круговой способ, движения «конверт» (6а) обеспечивает меньший холостой путь аг­регата, однако при этом больше потери времени смены на разбивку поля на загоны, а также сложнее практическое осуществление.

Лущение, дискование, боронование (зубовыми боронами) возможны способами: челночным, круговым, вразвал, перекрытием. Круговой спо­соб эффективен при небольшой ширине захвата и малых размерах полей со сложной конфигурацией. Способы движения вразвал и, перекрытием для этих операций, рекомендуются при большей ширине захвата MTA, ко­гда выполнение петлевых поворотов затруднительно. Посевные и поса­дочные операции одно- и двухмашинными агрегатами выпол­няются челночным способом. Узкорядный посев зерновых при трех и большем числе сеялок в агрегате предпочтительнее выполнять перекры­тием или вразвал.

Для сплошной и междурядной культивации возможны челночный способ и перекрытием.

При уборке картофеля целесообразно применение беспетлевого комбинированного способа движения на четырех попарно равных частях загона с условием, чтобы, убранное поле находилось Справа (со стороны выгрузки клубней). При кошении трав и уборке силосных культур воз­можно применение кругового способа и способа движения вразвал.

Аналогичные соображения учитываются и при других операциях.

3. Средний радиус поворота агрегата R, длина выезда е и ширина по­воротной полосы Е определяются на основании следующих положений.

Радиус поворота R зависит от конструктивных особенностей агрега­та, ширины захвата В и средней скорости движения V_Х и определяется из равенства

(5.1)

где а_RO – коэффициент пропорциональности при V_X =5 м/ч; a_RV – попра­вочный коэффициент при V_X > 5 км/ч.

Примерные значения а_RO и a_RV для основных типов агрегатов приведены В табл.5.2

Длина выезда агрегата е определяется обычно в долях кинематиче­ской длины l_К в виде

(5.2)

Как правило, чем больше ширина захвата МТА, тем больше и е, по­этому приближенно можно принять

(5.3)

Таблица 5.2

Значения а_RO и а_RV по усредненным справочным данным

(Н- навесные машины, П — прицепные машины)

Примерные значения а_еК для некоторых типов агрегатов приведены в табл. 5.3. Из (5.2), (5.3) следует, что длину выезда е можно определять из упрощенной зависимости

(5.4)

При практических расчетах рекомендуется применять:

а_ео = 0,6... 0,7 – для прицепных агрегатов;

а_ео = 0,1... 0,2 – для навесных агрегатов.

Значение а_е в (5.4) определяется в результате умножения а_еК из табл. 5.3 на приведенное выше значение а_ео для соответствующего типа агрегата. Для агрегатов, не вошедших в табл. 5.3, значение а_еК определяется приближенно на основании равенства

(5.5)

где l_Т – кинематическая длина трактора, м; l_C – кинематическая длина сцепки, м; l_M – кинематическая длина рабочей машины, м.

Таблица 5.3

Значения а_еK для основных типов агрегатов

Значения l_Т и l_C для основных марок тракторов и сцепок приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Значения l_M и l_C (по справочным данном)

В числителе - навесной, в знаменатели - прицепной варианты.

При определении а_еК для типов машин, не вошедших в табл. 5.3, 5.4, можно воспользоваться следующими приближенными значениями: l_M = 3 м - силосоуборочные комбайны КСС-2,6, КС-1,8; l_M = 4м- карто­фелеуборочный комбайн ККУ-2А; l_M = 1,0 м - косилки КС-2,12 и КПД-4,0.

Фактическая ширина поворотной полосы E должна быть не менее допустимого минимального значения E_min.

Кроме того, Е должна быть кратной одной или удвоенной ширине захвата с учетом направления выезда агрегата и уменьшения холостого, пути: Минимальная ширина поворотной полосы определяется в соответ­ствии с рис. 5.2 в виде суммы:

(5.5)

где d_K - расстояние от продольной оси, проходящей через кинематиче­ский центр агрегата, до наиболее удаленной точки (влево d_КЛ или вправо d_КП в зависимости от направления поворота).

Расстояние h = l _E × R пропорционально радиусу, а d_K – ширине захва­та d_K = v_E × B. Соответственно равенство (5.5),примет вид:

(5.6)

Значения а_R и а_е получены ранее, а значения l _E равны коэффициен­там при R на рис. 5.2. Для симметричных, агрегатов с учетом выступаю­щих частейсцепки и машины можно принять v_Е = 0,6. Асимметричные аг­регаты могут совершать повороты как по направлению вращения часовой стрелки, так и против.. Поэтому для d_K следует брать наибольшее значение от продольной оси в направлении расположения рабочих органов.

Ориентировочно для этого случая, можно принять d_K = 1,2 B и соответственно v_E для асимметричных агрегатов будут иметь значение v_E = l,2. Если поворотную полосу намечается обработать за нечетное количество проходов n_H, то расчетное значение n_HP определяется из равенства

(5.7)

Этот результат округляется в большую сторону до нечетного значе­ния (целого) по условию n_H ³ n_HP. Умножив фактическое число проходов п_H на ширину захвата В, получим значение рациональной ширины пово­ротной полосы, кратной ширине захвата агрегата:

(5.8)

При четном количестве проходов п_H результат равенства (5.7) следует округлить до ближайшего большего четного значения. Четность или нечетность числа проходов на поворотной полосе зависит от особенностей выполняемой операции и расположения соседнего загона, на который должен переехать aгpeгaт.

4. Оптимальная ширина загона и другие показатели холостого хода МТА с позиций ресурсосбережение должны обеспечивать минимальной холостой путь агрегата на каждом гектаре обработанной площади

S_Х ® min (5.9)

а также минимальные потери времени смены, связанные с холостым хо­дом,

Т_Х ® min (5.10)

Длина холостого пути МТА S_Х в расчете на 1 га для всех основных способов движения, изображенных на рис. 5.1, определяется из обобщен­ного равенства:

(5.11)

где S_Х – длина холостого пути в расчете на 1 га, м; l_С =С / В – отношение ширины загона к ширине захвата; L – длина гона, м; В – ширина захвата агрегата, м.

Величины Е_X, А_X, Д_X характеризуют особенности каждого способа движения и организационные формы его реализации. Значений E и формулы для расчета А_X и Д_X приведены ниже для всех основных способов движения.

Более полным показателем эффективности выбранного способа движения агрегата является минимум общих потерь времени смены, связанных с холостым ходом, в расчете на 1 га:

(5.12)

где Т_Х – потери времени смены, связаннее с холостым ходом, с; V_Х – ско­рость холостого, поворота, км/ч; Z – число агрегатов, работающих в одном загоне; T_BС – вспомогательное время, связанное с холостым ходом МТА в пределах одного загона, с.

Если каждый агрегат работает на отдельном загоне, то в (5.10), (5.11) следует принять Z = 1. Такой вариант групповой работы агрегатов являет­ся наиболее эффективным.

Вспомогательное время T_BС для каждого агрегата в пределах одного загона включает: вpeмя на разметку загона, настройка агрегата для первого прохода и последующей перестройки на основной режим работы; время подготовки агрегата к переезду на соседний загон и последующей перенастройки на основной режим работы и т.д.

Расчетная оптимальная ширина загона С_ТОР по общему критерию (5.12) определяется исходя из условия dT_X / d_C =0:

(5.13)

Расчетная оптимальная ширина загона C_SOP по минимуму длины хо­лостого пути (5.9) определяется из (5.12) в виде частного решения при T_BС = 0:

(5.14)

Сравнение (5.13), (5.14) показывает, что критерию Т_Х = min соответ­ствует большее значение ширины загона.

Критерий (5.12) более полно отражает производственную ситуацию, поэтому практические расчеты целесообразно проводить по этой формуле.

Потери времени Т_BC при этом могут быть определены на основании хронометражных наблюдений.

Для учебных целей можно воспользоваться следующими значениями Т_BC: пахотные агрегаты – 180 с; агрегаты для боронования, дискования, сплошной и междурядной культивации и прикатывания – 120 с; посевные и посадочные агрегаты – 140 с; уборочные агрегаты, включая косилочные – 120 с.

Оптимальная ширина загона должна быть кратной удвоенной шири­не захвата агрегата, поэтому на основании (5.12) и (5.13) предварительно следует определить соответствующее количество двойных проходов агре­гата:

, (5.15)

Округлив расчетные значения п_2TP и n_2SP в большую сторону до це­лых чисел п_2T ³ п_2TP и п_2S ³ п_2SP, определим соответствующие фактические значения оптимальной ширины загони по обоим критериям:

, (5.16)

5. Длину холостого пути агрегата S_ХО в расчете на 1 га при опти­мальной ширине загона C_SO получим на основании (5.11) при l _C = l _CSO = C_SO / B в виде.

(5.17)

Соответствующий коэффициент рабочих ходов определяется из ра­венства

(5.18)

где S_P = 10⁴ / B – длина рабочего пути агрегата в расчете на 1 га, м.

Общие потери времени смены, связанные с холостым ходом Т_XO, в расчете на 1 га получим из (5.12) при l _C = l _CTO = С_TO / В в виде:

(5.19)

Значения Е_Х, А_Х, Д_Х для основных способов движения определяются по приведенным ниже зависимостям.

Все варианты способов движения всвал и вразвал,

включая чередование загонов

Е_Х = 0,5;

(5.20)

(5.21)

где Z – число агрегатов, работающих на одном загоне; b _Р – количество бо­розд и гребней на одном загоне (при чередовании следует принять b _Р = 1, а без чередования b _Р = 2); g _П – коэффициент, характеризующий за­висимость длины петлевого поворота l от радиуса (l_П = g _П × R + 2l), значения g _П приведены на рис. 5.2 для соответствующих видов поворотов; т_Д – чис­ло дополнительных заездов на заравнивание одной развальной борозды, свального гребня, стыка между проходами и т.д. (для пахотных агрегатов т_Д = 2, а для непахотных агрегатов следует принять т_Д = 1); m _П = 1 / п_ЗП – величина, обратная количеству загонов п_ЗП, поворотные полосы которых обрабатываются совместно (чаще п_ЗП = 1 и соответственно m _П = 1); b _З – коэффициент, характеризующий, на какую часть ширины загона в сред­нем перемещается агрегат при переездах с одного загона на другой (в среднем с учетом многообразия вариантов можно принять b _З = 1,75); п_ПК – число петлевых поворотов, сделанных на загоне при предварительной подготовке поля другим агрегатом (если поле предварительно не подго­товлено, то следует принять п_ПК = 0, а если подготовлено, то п_ПК = 1).

При рациональном чередовании загонов, когда нечетные загоны обрабатываются в направлении слева направо всвал. а четные – справа нале­во вразвал, длина холостого пути агрегата при прочих равных условиях уменьшается.

Основные частные случаи определения А_Х и Д_Х:

Z = 1 – работа каждого агрегата на отдельном загоне;

т_Д = 0 – работа без дополнительных заездов на заравнивание борозд, гребней, стыков и т.д. при предварительной подготовке поля другим вспомогательным агрегатом;

m _П = 0 – работа без обработки поворотных полос при наличии сво­бодных мест на краях загона или предварительной подготовке полей;

п_ПК = 1 – работа при предварительной прокладке борозд и прокосов.

При т_Д = 0 и m _П = 0 длина холостого пути агрегата, существенно уменьшается и оптимальная ширина загона С_О не зависит от длины гона. В связи с этим, в состав звена мощных агрегатов следует включать агрега­ты (вспомогательные) меньшей мощности для обработки стыков и пово­ротных полос, так называемый способ движения уборочных агрегатов с расширением прокосов является частным случаем чередования всвал и вразвал на трех загонах с предварительной обработкой поворотных полос и стыков, когда т_Д = m _П = 0.

Все варианты движения беспетлевым комбинированным способом

Различия между вариантами в данном случае состоят в основном в ширине С ₁, С ₂ попарно равных частей загона, очередности попарной об­работки указанных частей и в направлении движения агрегата при этом (по или против направления хода часовой стрелки). Для рациональной очередности обработки загонов в соответствий с рис. 5.1 получены сле­дующие выражения для Е_Х, А_Х, Д_Х:

Е_Х = 0,5;

(5.22)

(5.23)

При необходимости дополнительных заездов для обработки борозд, гребней или стыков следует принимать b _Р = 2. Случаи т_Д = 0 и m _П = 0 ана­логичны рассмотренным выше. При т_Д = m _П = 0 имеем А_Х = 0 и соответст­венно С_О = 0. Минимально возможную ширину загона при этом следует выбирать из практических соображений.

Определяемая из (5.13), (5.14) или по другим соображениям, ширина загона должна удовлетворять условию

или (5.24)

Одновременно меньшая часть загона должна удовлетворять условию

Минимальная ширина загона С _min при этом определяется из условия возможности реализации беспетлевого поворота всеми агрегатами группы (при одиночной работе следует принять Z = 1).

Если определяемое из (5.13) или (5.24) значение С окажется слиш­ком малым по практическим соображениям, то следует выбрать ближай­шее рациональное значение ширины загона С, кратное удвоенной ширине захвата агрегата 2В. Количество проходов агрегата на каждой части загона при этом также должно быть целым числом, Направление движения агрегата по отдельным частям загона следует выбирать с учетом особенностей технологического процесса и самого агрегата. Например, для уборочных агрегатов убранная часть загона должна находиться со стороны выгрузки урожая.

Движение перекрытием

Обычно при данном способе движения нет необходимости в допол­нительных проходах для заравнивания борозд и гребней и обработки сты­ков. Значения Е_Х, А_Х, Д_Х :

Е_Х = 0,5;

(5.25)

(5.26)

Без обработки поворотных полос и в данном случае следует принять m _П = 0. Аналогично предыдущему случаю значение С, определяемое на основании (5.13), должно удовлетворять условию осуществления беспетлевого поворота всеми Z агрегатами группы:

или (5.27)

Последующее решение осуществляется в полной, аналогии с преды­дущим случаем путем выбора рационального целого числа проходов.

Круговой способ движения

Холостые повороты в данном случае осуществляются в середине за­гона. Кроме того, имеют место, потери пути при рабочих поворотах (скры­тый холостой ход). Для основных вариантов обычного кругового способа движения (от периферии к центру или от центра к периферии) имеем:

Е_Х = 0;

(5.28)

(5.29)

где e _Б = V_РП / V- отношение средней рабочей скорости при повороте. V_РП к рабочей скорости при прямолинейном движении V ( e _Б = 0,8).

Коэффициент b _З аналогичен такому же коэффициенту в (5.21). При правильной организаций движения агрегата имеем b _З =0,5. Соответст­вующую значению b _З схему движения агрегата студент должен опреде­лить самостоятельно. Необходимость в дополнительных заездах для обра­ботки стыков может возникнуть при движении от периферии к центру. При этом следует принять т_Д = 2 – если въезд и выезд осуществляются на одной стороне загона; т_Д = 1 – когда въезд и выезд совершаются на противоположных сторонах загона (чаще т_Д = 2).

Так как в данном случае Е_Х = 0, то из (5.12) имеем С_О = ¥ (А_х > 0). Соответственно ширина загона выбирается из практических соображений с учетом размеров поля и сменной наработки агрегата; желательно, чтобы площадь загона не превышала сменную наработку агрегата.

Круговой способ движения «конверт».

Развернутые значения Е_Х, А_Х, Д_Х в данном случае имеют вид

Е_Х = 0;

(5.30)

(5.31)

где r _П = d_П / B - отношение d_П из рис. 5.1 к ширине захвата В.

Остальные обозначения аналогичны предыдущим случаям. Мини­мальное значение d_П приближенно определяется из равенства

Соответственно для r _ПМ получим

(5.32)

Численное значение коэффициента b _З определяется в зависимости от принятого варианта работы агрегата. При движении от центра к перифе­рии (например при вспашке) (рис. 5.1,6а) имеем:

b _З = 0,5 – при переезде на соседний правый загон;

b _З = 1,5 – при переезде на соседний левый загон

Если движение агрегата, происходит от периферии к центру (напри­мер при уборке зерновых) (рис. 5.1,6б), то получим:

b _З = 0,5 – при переезде на соседний левый загон;

b _З = 1,5 – при переезде на соседний правый загон.

Рациональный вариант движения агрегата выбирается с учетом типа агрегата и конкретных условий, работы. Необходимость в дополнительных заездах и соответствующее значение т_Д в (5.30) также определяются с учетом вида операции условий его выполнения по аналогии с ранее рас­смотренными способами движения.

Так как Е_Х = 0, то имеем С_О = ¥, поэтому рациональное значение ширины загона следует определять по аналогии с предыдущим случаем обычного кругового способа движения агрегата.

Челночный способ движения

Данный способ движения применим в основном, для случая работы каждого агрегата на отдельном загоне. При этом получено:

Е_Х = 0;

(5.33)

Оптимальная ширина загона и в данном случае имеет значение С_О = ¥. Соответственно и рациональное значение определяется по анало­гии с круговым способом движения.

Если обработка загона осуществляется в двух взаимно перпендику­лярных направлениях, то в (5.4) следует брать удвоенное значение правой части. Челночный способ движения обычно применяется при числе ма­шин в агрегате не более двух-трех, так как для многомашинных агрегатов петлевые повороты становятся затруднительными и приводят к большим потерям времени смены.

При выполнении задания на компьютере следует выполнить много-вариантную учебно-исследовательскую работу по аналогии с предыду­щими заданиями.

6. Итоговые результаты расчетов по пунктам, включая исходные данные.

Выполнил ________________________ Ф.И.О. студента

подпись

Принял ________________________ Ф.И.О. преподавателя

подпись

ЗАДАНИЕ 6