Энергетический потенциал колесных 4К4б тракторов для основной обработки почвы. Главный критерий технического обеспечения растениеводства

Энергетический потенциал колесных 4К4б тракторов для основной обработки почвы

Введение

Главный критерий технического обеспечения растениеводства –  энергоресурсосбережение в технологиях, характеризуемое меньшими затратами мощности и топлива при максимальной производительности с конечной оценкой по себестоимости продукции и рентабельности ее производства. Последние 10-15 лет направлены на достижение этих ориентиров в основном за счет приобретения тяжелых импортных тракторов мощностью до 420-500 кВт (575-675 л.с.) и энергонасыщенностью 17-22 Вт/кг, оснащенных дизельными двигателями с высоким (до 56%) запасом крутящего момента для агрегатирования с ними широкозахватных (до 18 м) почвообрабатывающе–посевных комплексов на повышенных рабочих скоростях. В этом же направлении,  с заметным отставанием, действует ЗАО «Петербургский тракторный завод», перешедший на выпуск колесных 4К4б тракторов серии К-744Р и К-9.500 5-8 кл. Их энергонасыщенность в комплектации сдвоенными колесами и максимальным операционным весом достигает 15-16 Вт/кг при запасе крутящего двигателя 30-40%.

С повышением энергонасыщенности тракторов общего назначения особую актуальность приобретает проблема использования их мощности в связи с требованиями ресурсосбережения и экономичности тракторной техники. На современном этапе эти требования вступают во все большее противоречие с возможностями реализации.

Рост энергонасыщенности должен быть ориентирован на реализацию факторов повышения мощности через улучшение показателей технического уровня тракторов. Однако в рамках тяговой концепции это приводит к ограничению ее верхнего уровня. Основными причинами являются:

превышение достигнутого уровня энергонасыщенности новых моделей тракторов потребностям роста рабочей скорости почвообрабатывающих машин и комплексов, особенно для глубокой и отвальной обработки почвы;

ограничение тягово-сцепных свойств тракторов при реализации энергонасыщенности повышением тяговых усилий из-за минимизации конструкционной массы в целях ресурсосбережения.

Поэтому энергонасыщенные тракторы общего назначения серии К-744Р компонованной схемы с шарнирной рамой и колесной формулой 4К4б вполне можно отнести к тракторам тягово-энергетической концепции по следующим характерным признакам:

переменные массоэнергетические параметры, за счет сдваивания колес и установки балластных грузов, обеспечивающие их использование с разным номинальным (оптимальным) тяговым усилием при различной комплектации;

неполная реализация мощности двигателя через тяговое усилие по сцеплению при работе в нижней части установленного диапазона рабочих скоростей.

В этой связи важным является предлагаемое ниже обоснование потребного удельного энергетического потенциала тракторов общего назначения при выполнении наиболее энергоемких операций основной обработки  почвы.

Цель работы – обоснование рациональных по критериям ресурсосбережения удельных массоэнергетических параметров колесных 4К4б тракторов для операций основной обработки почвы.

Для достижения поставленной цели предусматривается решение  следующих задач:

1)  установить взаимосвязь удельных массоэнергетических показателей трактора с тягово-скоростными режимами его использования в составе почвообрабатывающих агрегатов;

2)  определить рациональные значения удельного энергетического потенциала трактора с учетом его комплектации и занятости на разных видах основной обработки почвы.

Объект исследования – взаимосвязь удельных массоэнергетических параметров трактора общего назначения с тягово-скоростными режимами его использования.

Условия и методы исследования

В основу решения поставленных задач положены установленные ранее [1] допущения и ограничения:

1)  при возделывании зерновых и кормовых культур в АПК Восточно-Сибирского региона культивируется три вида технологий почвообработки:      1-традиционная с отвальной вспашкой; 2-минимальная с глубокой или поверхностной безотвальной обработкой; 3- нулевая;

2)  рациональные (номинальные) рабочие скорости почвообрабатывающих агрегатов по указанным видам технологий  из условий ресурсосбережения и агротехнических требований ограничены диапазонами ()i: 1,8-1,9 м/с; 1,9-2,4 м/с; 2,4-3,4 м/с соответственно;

3)  взаимосвязь буксования  и коэффициента использования веса  тракторов серии К-744Р в рабочем диапазоне тяговых нагрузок (при ) на одноименных почвенных фонах аппроксимируется выражением  при установленных значениях коэффициентов a и b.

Результаты исследования и их анализ

Потребная эксплуатационная мощность тракторного двигателя , при установленных функциональных зависимостях буксования движителя и тягового КПД трактора , известном коэффициенте ее использования  в условиях вероятностной тяговой нагрузки и частичном отборе на привод рабочих органов  в тягово-приводном агрегате, определится из уравнения [1]

                                                                          (1)

Соотношение оптимальной  для конкретной или группы родственных операций почвообработки и установленной изготовителем для регламентирующих условий или основной (по занятости) операции  эксплуатационных мощностей трактора для тягового или тягово-приводного режимов выразится как

При                          (2)

                                          (3)

где  ;  ;  ;  ;

В выражениях относительных коэффициентов числители соответствуют оптимальной мощности , а знаменатели – установленной .

Соотношение оптимальной эксплуатационной мощности  для конкретной операции и установленной изготовителем  определяется относительными коэффициентами, характеризующими изменение тяговых         (), скоростных () и массоэнергетических () параметров трактора. Причем величина  определяет соотношение потребных мощностей трактора