Engine power of cotton growing universal tractor of 4×4 axle configuration and 2 tractive class

Full Text

В сложившейся экономической ситуации, когда резко возросло количество небольших по размерам и объему производимой продукции фермерских хозяйств, особую актуальность и востребованность приобретают многоцелевые тракторы. Мелкие и средние предприниматели не могут позволить себе иметь обширный разнообразный парк машин из-за относительно небольшого объема полевых и транспортных работ, но эти работы тем не менее нужно выполнять. В свете этих причин на первый план выдвигаются универсально-пропашные энергосредства, способные в сочетании с правильно подобранным набором с.-х. машин и орудий обеспечить выполнение всех механизированных операций по возделыванию основной с.-х. культуры - хлопчатника, а также сопутствующих культур хлопкового севооборота с высокой эксплуатационной и технологической эффективностью работ. При комплектовании набора машин необходимо учитывать особенности природно-климатических условий и возделываемых с.-х. культур, перспективы увеличения производительности механизированного труда, а также уделять внимание решению задач по сбережению ресурсов и повышению экологической безопасности агропромышленного комплекса страны. На механизированных операциях в хлопководстве эти проблемы можно решить на основе использования имеющегося резерва повышения рабочих скоростей и увеличения рядности (до 6-8 рядов) машин на посеве и междурядной обработке. Этот шаг требует замены тракторов тягового класса 1,4, наиболее распространенных в хлопководстве на сегодняшний день, на тракторы класса 2 с соответствующей эксплуатационной массой. Для определения мощности перспективного энергосредства проанализированы показатели энергонасыщенности с.-х. тракторов ведущих зарубежных фирм (CLAAS, John Deere, МТЗ, CNH и др.), занимающих лидирующие позиции по уровню продаж в мире, с эксплуатационной массой, соответствующей диапазону номинальных тяговых усилий для универсально-пропашных с.-х. тракторов тягового класса 2. Для более чем двадцати рассмотренных моделей современных тракторов этого тягового класса получен средний показатель энергонасыщенности на уровне 15,37 кВт/т (±s = 1,58 кВт/т; u = 10,4%). Таким образом, номинальная эффективная мощность двигателя, рекомендуемого для установки на перспективный хлопководческий трактор тягового класса 2 с эксплуатационной массой 5200 кг, должна быть на уровне 80 кВт. При этом предполагается, что основное использование мощности двигателя будет происходить по регуляторной ветви внешней характеристики с полным использованием номинальной мощности, что характерно при эксплуатации с.-х. тракторов за рубежом. Насколько это выполнимо в реальных условиях эксплуатации, можно будет судить, рассчитав мощность, необходимую для выполнения основных (по времени использования трактора) операций на хлопчатнике, а также на сопутствующих культурах и транспортных перевозках. Расчет потребляемой мощности двигателя, кВт, реализуемой через ходовую систему, проведен по формуле: , (1) где R - тяговое сопротивление сельхозмашины, Н; Dlim - коэффициент возможной перегрузки по тяговому сопротивлению; Vр - рабочая скорость агрегата, м/с; m - номинальный коэффициент запаса крутящего момента двигателя; d - буксование движителей; f - коэффициент потерь на самопередвижение трактора по конкретному агрофону или дороге; j - коэффициент, характеризующий использование сцепного веса трактора; hм - КПД трансмиссии трактора. При расчетах по формуле (1) величины R, Dlim, Vр и d заимствованы из материалов испытаний машин в Узбекском государственном центре испытаний техники и технологий (УзГЦИТТ) и исследований Научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства Республики Узбекистан (УзМЭИ) [1], коэффициент m принят на уровне значений, характерных для большинства моделей современных дизельных двигателей, значение hм характерно для механических трансмиссий со скользящими шестернями и синхронизаторами, величины f взяты из справочных материалов. Текущее значение коэффициента j использования сцепного веса трактора для каждой конкретной операции по [2] аппроксимируется в виде полинома в функции буксования: , (2) где а и b - значения эмпирических коэффициентов, характеризующих состояние фона, по которому перемещаются движители в процессе работы машинно-тракторного агрегата. Для сухого твердого основания а = 10, b = 28; для стерни нормальной влажности или приравненного к ней другого агрофона а = 5,8, b = 11; для подготовленного под посев поля а = 3,8, b = 5. Мощность двигателя трактора тягового класса 2, требуемая для выполнения основных операций на хлопчатнике и некоторых работ общего назначения Наименование операции, сельхозмашина и условия агрегатирования Тяговое сопротивление, Н Рабочая скорость, м/с Мощность, приведенная к двигателю, кВт Сев хлопчатника 8-рядной сеялкой типа Case 1200 по Тsh 23.01.089:2005 с одновременным внесением удобрений, гербицидов и нарезкой борозд для полива Dlim = 1,12; d = 0,08; j = 0,27; f = 0,18; hм = 0,92; m = 1,25 11 100 3,55 69,5 Механизированная прополка сорняков в междурядьях хлопчатника 8-рядным культиватором Dlim = 1,1; d = 0,14; j = 0,6; f = 0,1; hм = 0,92; m = 1,25 19 500 2,22 56 Рыхление почвы в междурядьях хлопчатника 8-рядным культиватором после полива Dlim = 1,1; d = 0,14; j = 0,6; f = 0,1; hм = 0,92; m = 1,25 27 700 1,95 71,1 Вспашка под зерновые и повторные культуры на глубину до 27 см по обычной технологии плугами типа ПН-3-35 kуд = 7,85 Н/см2; Dlim = 1,35; d = 0,14; j = 0,6; f = 0,1; hм = 0,92; m = 1,25 22 255 2,22 78,4 Вспашка под зерновые и повторные культуры на глубину до 27 см по обычной технологии оборотными плугами типа ПОН-3-4-30 Вр = 120 см; kуд = 7,85 Н/см2; Dlim = 1,35; d = 0,14; j = 0,6; f = 0,1; hм = 0,92; m = 1,25 25 435 1,94 78,3 Нарезка гребней по подготовленному (рыхлому) фону машиной типа ГХ-4 Dlim = 1,12; d = 0,14; j = 0,43; f = 0,18; hм = 0,92; m = 1,25 21 580 2,22 77,5 Рыхление почвы чизелем-культиватором типа ЧК-3 на глубину до 12 см после промывки в период предпосевной подготовки почвы с внесением удобрений Dlim = 1,12; d = 0,14; j = 0,6; f = 0,1; hм = 0,92; m = 1,25 24 000 2,22 70,2 Сев зерновых по подготовленному фону Вр = 3,6 см; Dlim = 1,12; d = 0,04; j = 0,15; f = 0,18; hм = 0,92; m = 1,25 7200 2,8 45,5 Посадка клубней картофеля по подготовленному фону сажалкой типа КС-4 Dlim = 1,12; d = 0,04; j = 0,15; f = 0,18; hм = 0,92; m = 1,25 8500 1,4 26,8 Рыхление почвы активными рабочими органами машины типа Zirkon 8/250 (фирма Lemken, Германия) с вертикальными осями вращения фрез, Вр = 250 см По требованию фирмы ³80 Рыхление почвы на глубину 8-22 см культиватором Cultirotor EL100N (фирма Kuhn, Франция) с активными рабочими органами с горизонтальной осью вращения барабана, Вр = 305 см По требованию фирмы ³74 Планировка поливных участков после вспашки грейдерным ножом с шириной захвата 4 м типа ГН-4 Dlim = 1,12; d = 0,14; j = 0,43; f = 0,18; hм = 0,92; m = 1,25 22 000 1,94 69 Перевозка грузов двумя прицепами 2ПТС-4-793А-03А/04А со скоростью 25 км/ч Dlim = 1,3; d = 0,05; j = 0,43; f = 0,08; hм = 0,92; m = 1,25 8160 6,95 80 Вывод Перспективный универсально-пропашной хлопководческий трактор 4К4 тягового класса 2 должен иметь дизельный двигатель с номинальной эксплуатационной мощностью не менее 80 кВт (109 л.с.).

About the authors

O. S Osipov

Uzbek Research Institute of Agricultural Mechanization and Electrification

B. A Kambarov

Uzbek Research Institute of Agricultural Mechanization and Electrification

Email: b_kambarov@rambler.ru

References

Supplementary files