Уровень энергонасыщенности и показатели работы тракторов. Определение рабочей скорости трактора в составе почвообрабатывающего агрегата

Уровень энергонасыщенности и показатели работы тракторов

Для оптимизации эксплутационной массы  и энергонасыщенности  трактора следует обосновать рациональные значения взаимосвязанных показателей его технологических свойств.

Среднее значение показателя чистой производительности трактора  характеризует его потенциальные возможности при установленных ограничениях тягового и скоростного диапазонов. С учетом эксплуатационных параметров трактора и удельного тягового сопротивления технологического комплекса или орудия  [90]

.                                          (1)

Показатель удельной производительности , отнесенный к единице эксплутационной массы  , выразится как

.                                           (2)

Удельное тяговое сопротивление  при скорости  запишется в виде

,                                                    (3)

где   – безразмерный коэффициент, учитывающий зависимость приращения  тягового сопротивления от скорости.

Выразив произведение энергонасыщенности и тягового КПД  через удельное тяговое усилие  и скорость трактора  и заменив , из уравнения (2) получим

  .                                                     (4)

Из зависимости (4) следует, что показатель удельной производительности трактора пропорционален сцепным свойствам  и скорости движения . Поэтому при выполнении конкретной технологической операции тракторами с одинаковыми коэффициентами приспособляемости () дизеля и сцепными свойствами () в режиме  . Тогда

.                                                 (5)

Удельные (на единицу площади)  энергозатраты  в режиме рабочего хода при выполнении технологической операции определятся по формуле

.                                                 (6)

Расход топлива  при удельном расходе   соответственно

 .                                            (7)

Для энергетической оценки тракторов используется коэффициент энергозатрат на единицу удельного тягового сопротивления  [2]. Эффективность функционирования трактора будет максимальной при минимальных значениях этого коэффициента. Подставив в формулу (6) значение  из уравнения (5), получим

.

После соответствующих преобразований, с учетом, что

,                                       (8)

критерий оптимальности из выражения (6) примет вид

                                 (9)

или

.                                       (10)

Безразмерный коэффициент  по соотношению  представляет эквивалент удельных энергозатрат  независимо от  и, следовательно, эквивалент расхода топлива  на единицу площади.

При установленных ограничениях на рабочую скорость, буксование и энергонасыщенность оценка эффективности работы трактора производится с учетом допустимого интервала изменения , соответствующего .

Интервалы изменения показателя  зависят от  и режима работы трактора, максимальная эффективность которого достигается на потенциальной тяговой характеристике. При этом следует выделить два режима работы: первый, соответствующий , , скорости  и энергозатратам  ; второй – при , буксовании , ,  и  . Для оценки δ и η_т на указанных режимах используют формулы (1-3).

При обосновании максимальной рабочей скорости и энергонасыщенности трактора, соответствующей , критерием оптимальности можно использовать выпуклую функцию эквиваленты производительности

,                                        (11)

которая сначала возрастает до максимальной при , а затем снижается (рисунок 1). При этом энергозатраты (Е_к и Е_п) возрастают.

Коэффициент   определится путем минимизации выпуклой функции [82, 83]

.                                          (12)

Двойственная для  функция  может быть представлена зависимостью

.                (13)

Максимальная энергонасыщенность  гусеничного тракторов общего назначения на соответствующем фоне для основных тяговых режимов, с учетом (8), определится из выражений:

 ,                                           (14)

.                                             (15)

Рисунок 1 – К определению максимальной энергонасыщенности трактора

По зависимостям (14) и (15) выбирается режим, соответствующий минимуму энергозатрат, эквивалентой которых может быть

.                            (16)

Максимальный уровень энергонасыщенности выбирают при скорости , соответствующий максимуму производительности . Учитывая соотношение

,                                  (17)

В основу определения максимальной энергонасыщенности  следует положить режим работы при максимальном тяговом КПД и . Тем более, что на рыхлых почвенных фонах при δ_д≈δ_opt и j_max≈j_opt . Если значение энергонасыщенности  превышает верхний установленный уровень , необходимо ориентироваться на определение  как среднего между его величинами на основных режимах при скорости V_max для тракторов этого типа.

В случае, если значение энергонасыщенности  находится в пределах