Агротехнологія Урок №48 Урок №49 04.04.2024

 

ДОБРОГО ДНЯ УЧНІ  ГРУПИ №34 

Продовжуємо дистанційне  навчання 

22.03.23

Тема програми :  Основи раціонального використання  машин.   

 Тема уроку: №48   Способи покращення використання потужності  двигуна. Коефіцієнт корисної дії.       

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ: ДАТИ ВІДПОВІДЬ НА ЗАПИТАННЯ

1.     Перерахуйте основні показники, що характеризують експлуатаційні властивості тракторних двигунів.

2.     Дайте характеристику режимам роботи двигуна.

3.     Як розрахувати питому витрату палива двигуна?

4.     Укажіть величину коефіцієнта корисної дії двигуна.

5.     З якою метою будують регулярну характеристику двигуна?

6.     Які складові має баланс потужності трактора? Проаналізуйте їх.

7.     Як розрахувати коефіцієнт корисної дії трактора?

8.     Як розрахувати витрати потужності на урухомлення вала відбору потужності?

9.     Перелічте шляхи підвищення експлуатаційних властивостей тракторі

1. Експлуатаційні властивості двигунів

Основні показники Рис. 1.2.1. Основні експлуатаційні показники роботи ДВЗ

Між експлуатаційними показниками двигуна існують такі співвідношенн

Nе=R⋅Mк⋅n,Nе=R⋅Mк⋅n,

де R=6,28R=6,28 при nn в с−1с−1, і R=0,105R=0,105 при nn в хв−1хв−1;

gе=1000⋅GTNe.gе=1000⋅GTNe.

де R=6,28$R$Ефективна потужність (номінальна) – потужність, яку створює двигун на колінчастому валу і яку можна використовувати для корисної роботи.

Індикаторна потужність – потужність, яку створюють гази в циліндрах двигуна.

2. Експлуатаційні режими роботи двигуна

Враховуючи особливості експлуатації машинно-тракторного агрегату, для дизеля можна виокремити три основних навантажувальних режими роботи двигуна:

• на робочому ходу агрегату під час виконання конкретної технологічної операції;
• на холостому ходу агрегату (холості заїзди під час поворотів на кінцях загінки, переїзд з однієї загінки на іншу);
• робота вхолосту в разі короткочасної зупинки.

Двигун трактора може мати також інші навантажувальні режими, наприклад, у разі рушання агрегату з місця, подолання короткочасних перевантажень на робочому ходу.

Найбільш ефективний і економічний режим роботи двигуна такий, коли його завантаження наближається до номінального.

3. Регуляторна характеристика двигуна та її використання

Названі раніше режими роботи двигуна в різних експлуатаційних умовах легко простежити на регуляторній характеристиці.

Регуляторна характеристика, або швидкісна характеристика – це залежність крутного моменту, ефективної потужності, годинної та питомої витрати палива від частоти обертання колінчастого вала в разі роботи двигуна на регуляторі. За допомогою регуляторної характеристики можна оцінити економічність та ефективність режимів роботи двигуна на регуляторі.

Швидкісна характеристика двигуна – це графік залежності ефективної потужності і крутного моменту двигуна, годинної і питомої витрати палива від режиму завантаження двигуна.

Характеристику визначають послідовним збільшенням навантаження від нульового до повного, що відповідає максимальному крутному моменту. Частота обертання за повного подання палива і відсутності навантаження – максимальна частота холостого ходу. Це максимально можлива частота обертання колінчастого вала двигуна. Номінальну частоту обертання для двигуна призначає завод-виготовлювач. Це частота, яка відповідає максимальній потужності двигуна під час зняття характеристики. Частота обертання колінчастого вала двигуна, яка відповідає максимальному крутному моменту, значно менша від номінальної. Отримати її можна в разі перевантаження двигуна. Характеристику визначають за повного подання палива (граничного положення важеля керування регулятором). Характеристику визначену за неповного подання палива (проміжного положення важеля керування регулятором) називають частковою регуляторною характеристикою.

Будують регуляторну характеристику в прямокутній системі координат.

Регуляторна характеристика побудована у функції від частоти обертання колінчастого вала, зручна для аналізу показників роботи двигуна в області перевантаження і на різних швидкісних режимах, які встановлює всережимний регулятор.

Вихідними даними для побудови регуляторної (швидкісної) характеристики є одержані для конкретного двигуна (на основі його випробувань) значення ефективних крутних моментів Me$M_e$, годинної витрати пального Gт$G_{т}$, для низки значень частоти обертання колінчастого вала n$n$. Потужність Nе$N_{е}$ та питому витрату палива g$g$ визначають за вищенаведеними формулами.

Регуляторну характеристику подано на рис. 1.2.2 (для спрощеного розуміння на рисунку криву потужності не показано). Ділянку АВ$АВ$ характеристики називають регуляторною гілкою, ділянку ВС$ВС$ – безрегуляторною, або перевантажувальною. Характер протікання безрегуляторної гілки визначає особливість будови коректора.

На характеристиці можна виокремити точки, які відповідають таким режимам роботи двигуна: А – максимальній частоті обертання колінчастого вала двигуна на холостому ходу nmax$n_{max}$;В – на кривій крутного моменту проти nн$n_{н}$ (номінальна частота обертання колінчастого вала двигуна) – номінальному крутному моменту під час роботи на регуляторі, номінальній потужності і найбільшій годинній витраті палива; С – на кривій крутного моменту проти nmin$n_{min}$ (мінімальна частота обертання колінчастого вала двигуна на безрегуляторній гілці характеристики) – максимальному крутному моменту.

Рис. 1.2.2. Регуляторна характеристика двигуна

Оскільки на двигунах сучасних тракторів встановлено всережимні регулятори, то практично, крім основного режиму, що відповідає повному поданню палива (ділянка графіка ВА по Мк${М}_{к}$ і ЕD по Gт$G_{т}$), можна мати проміжні режими, яких для прикладу на графіку показано два – за крутним моментом В′А′ і В′′А′′ і за годинною витратою палива Е′D′ і E′′D′′.

Кількість проміжних режимів визначають за кількістю можливих положень важеля подання палива, а за плавного регулювання подання таких режимів багато.

Застосування всережимного регулятора сприяє економії палива, особливо під час роботи з недовантаженням. Якщо, наприклад, під час руху на встановленій передачі на якійсь ділянці загінки навантаження зменшується, а підвищення швидкості обмежене кількістю роботи, то тракторист переходить на проміжний режим, досягаючи зменшення витрати палива.

Коефіцієнт пристосованості двигуна, який характеризує його властивість переборювати короткочасні перенавантаження, визначають за формулою:

Kn=MmaxMн,$$K_n=\frac{M_{max}}{M_{н}},$$

$$\frac{}{}$$

де Mmax$M_{max}$ – максимальний крутний момент двигуна, кН⋅м

Для дизельних двигунів коефіцієнт пристосованості знаходиться в межах Kn=1,05…1,2$K_n=\mathrm{1,05}\dots \mathrm{1,2}$, а для карбюраторних двигунів – 1,05…1,09$\mathrm{1,05}\dots \mathrm{1,09}$.

Коефіцієнт пристосованості двигуна за частотою обертання:

Kn.ч=nнnmin,$$K_{n.ч}=\frac{n_{н}}{n_{min}},$$

де nн$n_{н}$ – номінальна частота обертання колінчастого вала двигуна, хв−1$х{в}^{-1}$;
nmin$n_{min}$ – мінімальна частота обертання колінчастого вала двигуна, хв−1$х{в}^{-1}$.

Коефіцієнт пристосованості двигуна за частотою обертання для дизеля знаходиться в межах Kn.ч=1,3…1,6$K_{n.ч}=\mathrm{1,3}\dots \mathrm{1,6}$.

Що більший коефіцієнт пристосованості двигуна за частотою обертання, то краще двигун долає перевантаженості більшої тривалості.

Важливим економічним показником є ефективний коефіцієнт корисної дії двигуна – для дизельних двигунів він становить 0,31…0,40$\mathrm{0,31}\dots \mathrm{0,40}$; для карбюраторних – 0,23…0,29$\mathrm{0,23}\dots \mathrm{0,29}$.

4. Ефективна потужність двигуна та її зміни в період експлуатації

Індикаторна потужність – потужність, яку створюють гази в циліндрах двигуна.

Ефективна потужність (номінальна) – потужність, яку створює двигун на колінчастому валу і яку можна використовувати для корисної роботи.

Ефективна потужність менша від індикаторної на величину потужності, затраченої на тертя поршнів об стінки циліндрів, шийок колінчастого вала об вальниці, на урухомлення газорозподільного механізму, водяного, масляного і паливного насосів, вентилятора, генератора тощо.

Відношення ефективної потужності до індикаторної називають механічним коефіцієнтом корисної дії. Для чотиритактних дизельних двигунів величина механічного коефіцієнта становить 0,7…0,82$\mathrm{0,7}\dots \mathrm{0,82}$.

В умовах експлуатації залежно від завантаження двигуна показники його змінюються, в т.ч. і ефективна потужність двигуна. Це добре видно на регуляторній характеристиці. Ефективна потужність змінюється залежно від числа обертів колінчастого вала. За збільшення числа обертів потужність двигуна теж збільшується. Проте збільшувати оберти колінчастого вала можна до певної величини, залежно від конструкції двигуна. У разі перевищення цієї кількості обертів потужність двигуна знижується, бо зменшується наповнення циліндра повітрям, а також погіршується процес згорання палива і зростають механічні втрати. Тому в разі зазначення потужності двигуна завжди вказують число обертів колінчастого вала, якому ця потужність відповідає. Ефективна потужність дизеля залежить від кількості впорскуваного палива й моменту початку вприскування, тому потрібно велику увагу приділяти регулюванню паливної апаратури.

Вплив на ефективну потужність має також температура навколишнього середовища. Як результат підвищення температури навколишнього середовища до циліндра надходить менше повітря, що призводить до неповного згоряння паливо-повітряної суміші – до зменшення ефективної потужності двигуна. У разі збільшення температури повітря навколишнього середовища для двигуна ЯМЗ-236Д-3 спостерігається зниження ефективної потужності двигуна в середньому на 1 % на кожні 5 °С. Таким чином, підвищення температури навколишнього середовища з 15 до 40 °С призводить до зменшення ефективної потужності двигуна на 5 %, що, згідно з ГОСТ 18509-88, вважається відказом двигуна, за якого подальша його експлуатація неприпустима.

Дослідження, проведені науковцями ГОСНИТИ, показують, що дизельні двигуни тракторів, комбайнів, інших мобільних машин є одним із найнизьконадійних агрегатів.

Під час експлуатації двигуна ефективна потужність поступово спадає. Уже після 1200…1500 год роботи цей показник може погіршитися на 6…10 %. Як показує виробничий досвід, основні причини цих змін – розрегулювання паливної системи, механізму газорозподілу, засмічення системи подання повітря, зношення кілець.

У більшості випадків тільки якісне виконання операцій технічного обслуговування і заміна кілець відновлюють потужність двигуна до номінального значення.

Зниження потужності двигунів має два негативних наслідки: перший – зниження продуктивності через зниження робочих швидкостей; другий – перевитрата палива через зниження потужності двигунів.

5. Годинна та питома витрата палива двигуном

Економічність роботи двигуна оцінюється питомою витратою палива – кількість палива в грамах, що витрачається на одиницю ефективної потужності двигуна за годину роботи (г/кВт·год).

Годинна витрата палива – це кількість палива, яку витрачає двигун за годину безперервної роботи, кг/год.

6. Основні експлуатаційні властивості тракторів. Баланс потужності трактора та її аналіз. Коефіцієнт корисної дії трактора

Рис. 1.2.3. Основні експлуатаційні властивості МТА

Головні експлуатаційні властивості тракторів – потужність двигуна і потужність, яка витрачається на тягу сільськогосподарських машин і урухомлює їх робочі органи; діапазон робочих швидкостей руху; витрата палива на одиницю роботи; маневреність і стійкість руху; зручність агрегатування і технічного обслуговування; надійність і довговічність основних деталей і складаних одиниць та ремонтопридатність їх; ступінь уніфікації складаних одиниць з іншими тракторами, самохідними шасі, комбайнами.

Під час роботи трактора на польових роботах не вся ефективна потужність двигуна затрачається на корисну роботу. Значна її частина затрачається на подолання різних опорів.

Під час роботи трактора на польових роботах не вся ефективна потужність двигуна затрачається на корисну роботу. Значна її частина затрачається на подолання різних опорів.

Якщо трактор рухається рівномірно, мають місце такі втрати потужності:

1.     на подолання тертя в трансмісії, NтрNтр;

2.     на подолання узвозу, NіNі;

3.     на самопересування, NfNf;

4.     на буксування, NδNδ.

Решта потужності витрачається на корисну роботу, NгакNгак та NВВПNВВП (втрати потужності на вал відбору потужності, кВт).

Величина ефективної потужності двигуна має дорівнювати сумі всіх опорів, тобто:

Nе=Nтр+Nδ+Nі+Nf+Nгак+NВВП,кВт.$$N_{е}=N_{тр}+N_{\delta }+N_{і}+N_f+N_{гак}+N_{ВВП},кВт.$$

Це рівняння називають рівнянням робочого балансу потужності за сталого руху.

Розглянемо складові балансу потужності

1.     Втрати потужності в трансмісії виникають внаслідок тертя між зубами шестерень і у вальницях; частина енергії витрачається на переміщення масла в картерах, а також на подолання тертя в механізмах гусеничного ходу:

Nтр=Ne⋅(1−ηтр),кВт,

де ηтр${\eta }_{тр}$ – коефіцієнт корисної дії трансмісії;
ηтр=0,90…0,92${\eta }_{тр}=\mathrm{0,90}\dots \mathrm{0,92}$ – для колісних тракторів;
ηтр=0,86…0,88${\eta }_{тр}=\mathrm{0,86}\dots \mathrm{0,88}$ – для гусеничних тракторів.

Втрати потужності в трансмісії залежать від правильності і чіткості її складання, якості мащення, її відповідності технічним умовам, від ретельності технічного обслуговування і регулювань.

2.     Втрати потужності на подолання опору коченню (на самопересування) витрачаються на утворення колії ходовим апаратом, на подолання сил тертя у вальницях передніх коліс (гусеницях) трактора, на компенсацію ударів, що виникають унаслідок трясіння трактора.

$$$$

Nf=Gтр⋅f⋅Vр3,6,кВт,

де Gтр$G_{тр}$ – вага трактора, кН.
Vр$V_{р}$ – робоча швидкість руху, км/год.

$$\frac{}{}$$

Vр=Vт⋅(1−δ100),км/год.,

де Vт$V_{т}$ – теоретична швидкість руху, км/год.

3.     Втрати потужності на подолання узвозу:

$$$$

Nі=Gтр⋅і⋅Vр3,6,кВт,

де і$і$ – нахил поля, соті долі відсотка.

4.     Втрати потужності на буксування за формулою:

$$\frac{}{}$$

Nδ=Ne⋅ηтр⋅δ100,кВт,

де δ$\delta$ – величина буксування трактора.

Буксування (δ$\delta$) залежить від типу ходового апарата трактора, механічного стану і вологості ґрунту. За агротехнічними вимогами щодо якості виконання механізованих робіт допустиме буксування для колісних тракторів – до  15%$15\mathrm{\%}$; для гусеничних – до 5%$5\mathrm{\%}$.

Корисну потужність трактора (Nгак$N_{гак}$), тобто потужність, що втрачається для тяги і урухомлення робочих органів сільськогосподарських машин, визначають:

Nгак=Nе−(Nтр+Nδ+Nі+Nf),кВт.$$N_{гак}=N_{е}-(N_{тр}+N_{\delta }+N_{і}+N_f),кВт.$$

Корисна потужність Nгак$N_{гак}$ залежить від умов роботи і змінюється у значних межах. Загальну оцінку ефективності використання трактора виражає його коефіцієнт корисної дії:

η=NгакNе.$$\eta =\frac{N_{гак}}{N_{е}}.$$

7. Використання вала відбору потужності (ВВП) трактора, навісної і причіпної системи трактора

Потужність трактора передається робочим машинам і знаряддям, які агрегатуються з ним, через вали відбору потужності (ВВП), навіски, причіпні системи трактора і урухомлювальні шківи.

Для з’єднання начіпної машини з трактором і керуванням її роботою служить начіпна система. Трактор, начіпна система і сільськогосподарська машина утворюють начіпний агрегат. Начіпні агрегати мають низку переваг перед причіпними: достатня маневреність, у них більш висока продуктивність, менша витрата палива на одиницю виконаної роботи, відносно мала металомісткість, для обслуговування потрібно меншу кількість персоналу.

Можливі різні варіанти розміщення начіпних машин та їх навіски в тракторному агрегаті: задня, фронтальна, бокова, комбінована.

Причіпний пристрій служить для транспортування причіпних машин і встановлюється, як правило, на начіпному пристрої трактора.

Для роботи з одновісними причепами, трактори обладнують причіпними гідрофікованими гаками.

Урухомлювальні шківи можуть установлювати у колісних універсально-просапних тракторах на ВВП.

Вал відбору потужності (ВВП) призначений для урухомлення робочих органів, приєднаних до трактора сільськогосподарських машин. Використовуючи вали відбору потужності, можна механізувати роботи не тільки в землеробстві, а й під час заготівлі і силосування кормів, навантажувальних та інших сільськогосподарських робіт. Це підвищує завантаження трактора і його річну виробітку.

Рис. 1.2.5. Гідрофікований причіпний гак

(http://texnika.megapetroleum.ru/pricepnoe-ustrojstvo-traktorov-t-40-t-40a)

Відносно розміщення на тракторі ВВП може бути заднім, боковим і переднім. Відповідно до швидкісного режиму ВВП розрізняють: з постійною і змінною частотою обертання (синхронні).

За способом урухомлення ВВП поділяють на залежні, незалежні і частково залежні. Якщо ВВП урухомлюють від одного з валів трансмісії, які передають рух до ведучих коліс, то робота ВВП залежить від дії зчеплення. Таке урухомлення називають залежним.

Якщо ВВП урухомлює безпосередньо колінчастий вал, тобто має свою трансмісію, незалежну від коробки передач, то його називають незалежним.

Частково незалежні ВВП відрізняють від незалежних тим, що можуть вмикатися і вимикатися за зупиненого трактора, але не допускають перемикання на ходу.

Потужність, яку можна передати на урухомник механізмів робочої машини:

Nеп=Nе−Nfa,кВт,$$N_{еп}=N_{е}-N_{fa},кВт,$$

де Nеп$N_{еп}$ – ефективна потужність, що йде від двигуна на урухомник робочих органів машини, кВт;

Nfa$N_{fa}$ – потужність, яка витрачається на самопересування трактора і тягу робочої машини, кВт.

$$$$

Nfa=(Rкоч.тр+Rкоч.м)⋅Vр3,6⋅ηтр⋅ηδ,

де ηтр${\eta }_{тр}$ – коефіцієнт корисної дії трансмісії трактора;
ηδ${\eta }_{\delta }$ – коефіцієнт буксування;
Rкоч.тр$R_{коч.тр}$ – опір коченню трактора, кН.

$$\frac{}{}$$

Rкоч.тр=Gтр⋅(f+i100),

де Gтр$G_{тр}$ – маса трактора, кН;
f$f$ – коефіцієнт опору кочення трактора;
i$i$ – величина підйому, %.

$$$$

Rкоч.м=Gм⋅(fм+і100),кН,

де Gм$G_{м}$ – маса сільськогосподарської машини, кН;
fм$f_{м}$ – коефіцієнт опору кочення сільськогосподарської машини.

Nеп=NВВПηВВП$$N_{еп}=\frac{N_{ВВП}}{{\eta }_{ВВП}}$$

Підставивши значення Nеп$N_{еп}$ і Nfa$N_{fa}$ у вищевказану формулу, отримаємо:

NВВПηВВП=Nе−(Rкоч.тр+Rкоч.м)⋅Vр3,6⋅ηтр⋅ηδ,кВт.$$\frac{N_{ВВП}}{{\eta }_{ВВП}}=N_{е}-\frac{(R_{коч.тр}+R_{коч.м})\cdot V_{р}}{\mathrm{3,6}\cdot {\eta }_{тр}\cdot {\eta }_{\delta }},кВт.$$

Звідси визначаємо NВВП$N_{ВВП}$:

NВВП=Nе⋅ηВВП−(Rкоч.тр+Rкоч.м)⋅Vр⋅ηВВП3,6⋅ηтр⋅ηδ,кВт.$$N_{ВВП}=N_{е}\cdot {\eta }_{ВВП}-\frac{(R_{коч.тр}+R_{коч.м})\cdot V_{р}\cdot {\eta }_{ВВП}}{\mathrm{3,6}\cdot {\eta }_{тр}\cdot {\eta }_{\delta }},кВт.$$

8. Шляхи поліпшення експлуатаційних властивостей тракторів

Підвищення експлуатаційних властивостей тракторів має важливе значення для поліпшення структури машинно-тракторного парку, підвищення врожайності, збереження та збільшення обсягів продовольства.

Шляхи підвищення експлуатаційних властивостей тракторів:

• високоякісне і своєчасне обслуговування;
• збільшення коефіцієнта корисної дії трактора через зменшення втрат, які йдуть на подолання різних опорів;
• правильне регулювання паливної системи та застосування якісного палива;
• регулярне і високоякісне змащування двигуна.

04.04.2024

Тема програми :  Основи раціонального використання  машин.   

 Тема уроку: №49      Способи руху агрегатів. Технічні та організаційні умови роботи агрегатів.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ : ДАТИ ВІДПОВІДЬ НА ЗАПИТАННЯ

1. Дайте визначення, що розуміють під кінематикою агрегатів.
2. Які основні елементи кінематики агрегатів?
3. Дайте характеристику допоміжним елементам кінематики агрегату.
4. Що розуміють під мінімально допустимим радіусом повороту, формула розрахунку?
5. Дайте характеристику маневрових властивостей машинних агрегатів.
6. Дайте класифікацію поворотів.
7. Як розрахувати ширину поворотної смуги та ширину загінки?
8. У чому полягає призначення поворотної смуги?
9. Від чого залежить ширина поворотної смуги?
10. За якими ознаками класифікують способи руху агрегатів?
11. Які способи руху застосовують на сівбі, культивації, боронуванні, дискуванні, збиральних роботах, міжрядному обробітку просапних культур?
12. Які є способи руху орних агрегатів?
13. Що таке коефіцієнт робочих ходів, формула розрахування?
14. Як розрахувати ширину загінки?
15. Шляхи підвищення коефіцієнта робочих ходів.

1. Поняття про кінематику машинно-тракторних агрегатів. Основні елементи кінематики руху машинно-тракторних агрегатів. Центр агрегату, центр і радіус повороту агрегату. Кінематичні параметри агрегату. Визначення мінімально допустимого радіуса повороту агрегату

Особливість виконання більшості виробничих процесів у сільському господарстві – переміщення машинно-тракторних агрегатів на полях. При цьому агрегати проходять значні відстані.

Кожна машина чи агрегат та їх робочі органи рухаються за різними траєкторіями, які відрізняються один від одного.

«Кінематика» – це рух матеріальних тіл без урахування сил, що зумовлюють цей рух.

Кінематика агрегату – це траєкторія руху агрегату під час виконання технологічної операції з точки зору геометричних форм.

Для раціонального використання техніки потрібно знати її кінематику.

Для МТА характерний складний рух. Щоб спростити вивчення закономірностей руху агрегатів, умовно цей рух характеризують траєкторією однією точки, названої умовно кінематичним центром агрегату $\left({Ц}_{а}\right)$.

Рис. 1.8.1. Розміщення кінематичного центра агрегату
а – колісний трактор з однією ведучою віссю; б – трактор схеми 4х4 та всіма керованими колесами; в – трактор зі шарнірним остовом; г – гусеничний трактор

Умовно прийняті розміщення ${Ц}_{а}$ для основних типів тракторів, наведено на рис. 1.8.1. Так, в агрегаті з колісними тракторами з однією ведучою віссю за ${Ц}_{а}$ прийнято проекцію на площину руху точки середини ведучої осі, а в тракторів схеми 4х4 та всіма керованими колесами – проекцію на площину руху точки середини прямої, яка з’єднує середини ведучих осей. В агрегаті з колісними тракторами, які обладнані шарнірним остовом, за ${Ц}_{а}$ прийнято проекцію на площину руху центра шарніра, а у гусеничних тракторів та самохідних машин – проекцію на площину руху точки перехрещення повздовжньої осі трактора з вертикальною площиною, яка проведена через середини опорних ланок гусениці.

Рис. 1.8.2. Кінематичні характеристики агрегату

До інших кінематичних характеристик агрегату, що впливають на його рух у загінці, відносять:

• кінематичну довжину агрегату $l_{а}$ – відстань уздовж прямої між центром агрегату ${Ц}_{а}$ і останнім рядом його робочих органів у положенні прямолінійного руху;
• кінематичну ширину агрегату $d_{а}$ – відстань між крайніми точками за шириною (у формулах з визначення ширини поворотної смуги використовують значення половини кінематичної ширини агрегату $\mathrm{0,5}{d}_{а}$, тому в літературі зустрічається таке формулювання кінематичної ширини агрегату: проекція відстані між поздовжньою віссю та крайніми точками за шириною агрегату $\left(d_{к}\right)$: розрізняють $d_{к}$ праворуч та ліворуч);
• довжина виїзду агрегату $е$ – відстань від контрольної лінії до центра агрегату, на яку його виводять на поворотну смугу до початку повороту;
• повздовжня база $L_{б}$ – відстань між мостами ведучих і ведених коліс, або між осями котків;
• центр повороту – умовна точка (точка $O_1$, рис. 3) на місцевості, навколо якої відбувається поворот агрегату;
• мінімально допустимий радіус повороту $R_o$.

Радіус повороту – відстань між центром агрегату і центром його повороту. Поворот агрегату вважають правильним, якщо всі його колеса котяться без бокових здвигів.

На холостому ходу вздовж великого радіуса збільшується холостий шлях. Тому під час поворотів і розворотів на поворотній смузі треба забезпечити рух агрегату за можливо меншого радіуса повороту $R_{о.т.}$

Рис. 1.8.3. Визначення найменшого радіуса повороту

Найменший радіус повороту агрегату зумовлюють радіус повороту трактора, конструктивні і поворотні особливості машини, зчіпки, габарити машини, швидкість руху, рельєф поля, стан агрофону та кваліфікація механізатора.

Найменший радіус повороту $\left(R_{о.т.}\right)$ агрегату визначають за формулою, м:

$$R_{о.т}=L_{б}\cdot ctg{\alpha }_{м}+a,$$

де $L_{б}$ – база трактора;
${\alpha }_{м}$ – кут повороту;
$a$ – половина відстані між осями поворотних цапф, м.

Мінімально допустимий радіус повороту агрегату визначають двома способами: дослідним і графічними.

Приблизні значення радіуса повороту агрегату залежно від ширини захвату (і поправок на швидкість руху) подано в додатку.

Маневрові властивості агрегатів

Маневрові властивості машинних агрегатів характеризують повороткість, стійкість та керованість руху, прохідність.

Повороткість – це властивість агрегату переходити з прямолінійного на криволінійний рух та навпаки.

Стійкість руху (поздовжня та поперечна) – це властивість зберігати сталий напрямок руху.

Керованість руху – це властивість агрегату переходити зі сталого напрямку руху в інший, який задається дією керування.

Прохідність агрегату – це властивість агрегату без допоміжних засобів своїм ходом долати перешкоди, які можуть зустрічатися на шляху руху.

2. Кінематичні характеристики робочої ділянки

Земельна площа, на якій використовують агрегат, називають робочою ділянкою. Розміри ділянки кінематично характеризують її довжина L та ширина А. Робочу ділянку або її частину, призначені для виконання технологічної операції, називають загінками. Для обраного способу руху і конкретного агрегату кожна загінка має ширину С, довжину L_{р} робочої частини, а також ширину поворотної смуги Е.

Рис. 1.8.4. Кінематичні характеристики робочої ділянки:
А – ширина поля; L – довжина поля; С – ширина загінки; Е – ширина поворотної смуги; Lр – довжина гонів

3. Види поворотів агрегату та їх класифікація. Визначення довжини робочих і холостих ходів агрегату. Коефіцієнт робочих ходів. Шляхи зменшення холостих ходів агрегату

Під час виконання технологічних операцій значну частину пройденого шляху становлять заїзди та повороти. У середньому, від загального шляху, який проходить агрегат, на холості заїзди припадає 8…12 %.

У зв’язку з цим для забезпечення найвищої ефективності використання агрегату необхідно холостий хід агрегату звести до мінімуму і цим забезпечити максимальну продуктивність агрегату.

Для цього необхідно правильно вибирати вид повороту. Головна умова вибору повороту агрегатів – поліпшення техніко-економічних показників і якості роботи агрегатів.

Повороти виконують на 90⁰ і 180⁰.

Повороти класифікують на:

• безпетльові – за дугою кола без прямолінійного відрізка (дугоподібні);
• безпетльові з прямим виїздом;
• петльові-грушоподібні (відкрита петля);
• петльові-вісімкоподібні (закрита петля);
• повороти із заднім ходом агрегату з відкритою та закритою петлею > (для навісних агрегатів);
• голчасті – в разі реверсивного ходу агрегату.

Можливі й інші різновиди поворотів:

• із застосуванням бокової та подвійної петлі;
• кутові.

Види поворотів подано на рис. 1.8.5, 1.8.6.

Рис. 1.8.5. Види поворотів на 90⁰:
Е – ширина поворотної смуги, м; е – кінематична довжина виїзду агрегату, м;
а – безпетльовий по колу; б – петльовий з відкритою петлею; в – петльовий з закритою петлею; г – петльовий із застосуванням заднього ходу агрегату; д – безпетльовий кутовий; е – петльовий кутовий; ж – петльовий кутовий з застосуванням заднього ходу агрегату

Рис. 1.8.6. Види поворотів на 180⁰:
а – по колу; б – з прямолінійним виїздом; в – грушоподібний; г – вісімкоподібний; д – із застосуванням заднього ходу агрегату (закрита петля); ж – із застосуванням заднього ходу агрегату (відкрита петля); з – голчастоподібний; і – здвоєнопетльовий

Довжина холостого ходу на поворотах $\left(L_x\right)$ залежить від складу та виду агрегату та його конструктивних параметрів.

Довжина холостого ходу під час виконання петльових поворотів:

$$L_x=L_{п}+2\cdot e,м,$$

де $L_{п}$ – довжина петлі повороту, м;
$e$ – довжина виїзду агрегату, м;

$$L_{п}={\gamma }_{п}\cdot R_{п},м,$$

де ${\gamma }_{п}$ – коефіцієнт, який враховує співвідношення петлі та радіус повороту (додатки);
$R_{п}$ – радіус повороту.

Довжина холостого ходу під час виконання безпетльового повороту з прямолінійною ділянкою:

$$L_{б}=L_{п}+2\cdot e+l_{х},м,$$

де $l_{х}$ – довжина прямолінійної ділянки, м.

Довжину робочих ходів на загінці визначаємо за формулою:

$$S_p=n_p\cdot L_p=\frac{C_{опт}\cdot L_p}{B_p},м.$$

Загальна довжина холостих ходів на загінці під час петльових поворотів:

$$S_{хз}=\frac{2\cdot C_{опт}}{B_p}\cdot (3\cdot R_{min}+l_a),м,$$

де $C_{опт}$ – оптимальна ширина загінки, м;
$B_p$ – робоча ширина захвату агрегату, м;
$R_{min}$ – мінімальний радіус повороту агрегату, м;
$l_a$ – кінематична довжина агрегату, м.

Загальна довжина холостих ходів на загінці під час безпетльових поворотів:

$$S_{хз}=\frac{2\cdot C_{опт}}{B_p}\cdot (\mathrm{1,5}\cdot R_{min}+l_a),м.$$

Коефіцієнт робочих ходів, що показує ступінь використання на корисну роботу загального шляху агрегату в загінці, є важливою характеристикою вибраного способу руху, яка впливає на продуктивність агрегату і являє собою відношення сумарного робочого шляху агрегату на загінці до всього пройденого шляху:

$$\phi =\frac{S_p}{S_p+S_{х}},$$

де $S_p$ – загальна довжина робочого шляху агрегату на загінці, м;
$S_{х}$ – загальна довжина холостого шляху агрегату на загінці, м.

Що більший коефіцієнт $\phi$, то менший холостий шлях агрегату і більша його продуктивність.

Значення коефіцієнта залежить від розмірів оброблювальної ділянки (довжини гону), кінематичних показників агрегату – радіуса повороту, довжини виїзду, ширини агрегату, способу і швидкості руху під час поворотів і заїздів.

Зі збільшенням швидкості час, який витрачають на поворот (за швидкостей 5…6 км/год) швидко, а потім все більш повільно скорочується. За швидкостей понад 9…10 км/год тривалість повороту зменшується незначно через збільшення шляху повороту. Тому виконувати повороти на швидкостях понад 10 км/год нераціонально. В усіх випадках, коли це можливо, слід використовувати безпетльові повороти, за яких в 2…2,5 рази скорочується шлях холостого ходу і ширина поворотної смуги порівняно з петльовими способами поворотів.

Застосування агрегатів з меншою довжиною виїзду дозволяє скоротити довжину холостих ходів. Тому, особливо за малої довжини гонів, слід надавати перевагу навісним агрегатам і шеренговому розташуванню машин у причіпних агрегатах.

Виконання цих умов дозволяє підвищити продуктивність агрегатів на 15…25 % через більш повне використання часу руху.

4 Обґрунтування оптимальних розмірів загінок та ширини поворотної смуги

Оптимальною шириною загінки є така, за якої для такого способу руху забезпечується мінімальна довжина холостих ходів або максимальний коефіцієнт робочих ходів на всій оброблюваній ділянці.

Оптимальну ширину загінки $C_{опт}$ для петльових способів руху (загінних) визначають за формулою:

$$C_{опт}=\sqrt{16\cdot R^2+K_c\cdot B_p\cdot L_p},м,$$

де $K_c$ – коефіцієнт пропорційності, який залежить від способу руху (за петльових способів руху $K_c=2$, для безпетльових $K_c=3$).

Для безпетльових способів руху :

$$C_{опт}=\sqrt{K_c\cdot B_p\cdot L_p},м.$$

На практиці $C_{опт}$ визначають змінною продуктивністю агрегату:

$$C_{опт}=\frac{(2\dots 3)\cdot W_{зм}\cdot {10}^4}{L},м,$$

де 2…3 – кількість змін;
$L$ – довжина гонів, м.

Це дає змогу уникати переїзду агрегату під час зміни з однієї загінки на іншу.

Остаточно вибрана ширина загінки має бути кратною подвійній ширині захвату агрегату, що виключає проїзди з неповним захватом і дає можливість закінчувати обробіток загінки на тому боці, де вона розпочиналась.

Обґрунтування ширини поворотної смуги

Поворотну смугу на полі відбивають, якщо розворот агрегату за межами загінки не можливий.

Визначення ширини поворотної смуги. Ширина поворотної смуги на загінці має бути обґрунтованою. Її розміри не можуть перевищувати мінімуму, що регламентують дві умови: можливість безперешкодного повороту агрегату і необхідність наступної обробки поворотної смуги цим же агрегатом.

Першу умову визначають конкретні кінематичні характеристики агрегату і його повороткість. Щоб під час холостих заїздів не було огріхів або підвищеного пошкодження рослин, під час обробки міжрядь треба ще до початку повороту вивести агрегат за межі оброблювальної ділянки на величину е – довжину виїзду агрегату, тобто відстань від контрольної лінії до центра агрегату, на яку його виводять на поворотну смугу до початку повороту.

У загальному випадку довжина виїзду залежить від типу агрегату, форми повороту, показників поворотності і кінематичної довжини агрегату.

Для начіпних агрегатів (із заднім начіплюванням) $е=(\mathrm{0,3}...\mathrm{0,6})l_a$, для агрегатів з фронтальним (чи боковим) розміщенням робочих органів довжина виїзду має негативне значення, тобто поворот починається відразу після проходу робочими органами контрольної лінії на деякій відстані за нею;

при цьому $е=–(\mathrm{0,4}...\mathrm{0,6})l_a$.

Для агрегатів з причіпними машинами $е=(\mathrm{0,6}...\mathrm{1,0})l_a$.

Другу складову ширини поворотної смуги визначає мінімально допустимий радіус повороту і показник поворотності агрегату. Враховуючи, що більшість полів захищені лісосмугами, третя складова ширини поворотної смуги береться не менше половини кінематичної ширини агрегату $d_a$ (рис. 1.8.7).

Рис. 1.8.7. Визначення ширини поворотної смуги

Отже, ширину поворотної смуги визначають з урахуванням характеристик агрегату і швидкості його руху на повороті. На ширину поворотної смуги впливає і стан ґрунту. Із збільшенням швидкості і зменшенням міцності ґрунтового покриву погіршуються умови повороту, зростає його радіус, що вимагає збільшення поворотної смуги.

Заокруглено під час роботи на рівному полі ширину поворотної смуги $E_{п}$ визначають за такими формулами:

для петльових поворотів:

$$E_{п}=\mathrm{2,8}\cdot R_{о}+\mathrm{0,5}\cdot d_a+e,м,$$

або

$$E_{п}=3\cdot R_{о}+l_a,м,$$

для безпетльових поворотів:

$$E_{п}=\mathrm{1,14}\cdot R_{о}+\mathrm{0,5}\cdot d_a+e,м,$$

або

$$E_{п}=\mathrm{1,5}\cdot R_{о}+l_a,м$$

Враховуючи необхідність обробки поворотних смуг цим самим агрегатом (друга умова), їх ширину беруть кратною захвату агрегату:

$$E_{опт}=K\cdot B_p,$$

де $K$ – фактичне число проходів агрегату.

Результати округляють до цілого числа (парного чи непарного). Парність чи непарність числа проходів на поворотній смузі залежить від особливостей виконання операцій на поворотній смузі. У більшості випадків приймають парне число проходів.

5. Способи руху машинно-тракторних агрегатів, їх класифікація та характеристика

Технологічне поєднання циклічно повторюваних робочих і холостих ходів під час виконання агрегатами операції являє собою спосіб руху. Способи руху МТА розрізняють за такими ознаками: напрямом робочих ходів (вкругову, гоновий, діагональний); організацією території (загінний, беззагінний); напрямів поворотів (правоповоротний, лівоповоротний, комбінований); схемою обробітку робочої ділянки (однозагінний, двозагінний, багатозагінний); способом виконання поворотів (безпетльових, петльовий, із заднім ходом, реверсний тощо).

Найбільш поширена класифікація способів руху агрегатів за першою ознакою – напрямом робочих ходів, де виокремлюють три головні групи руху:

1. гонові;
2. діагональні;
3. кругові (фігурні).

Гоновий спосіб характеризується тим, що агрегат під час виконання робочого ходу рухається прямолінійно вздовж загінки, а холості ходи виконує на поворотній смузі.

Різновидами гонового способу є такі способи руху агрегату:

• човниковий (сівба, культивація, коткування, оранка оборотними плугами);
• безпетльовий з перекриванням (міжрядний обробіток);
• комбінований з чергуванням загінок всклад і врозгін (оранка);
• перехресний (сівба зернових культур);
• гоновий з розширенням середини суміжних загінок (збирання зернових, цукрового буряку, картоплі, кукурудзи тощо).

Рис. 1.8.8. Гоновий, човниковий спосіб руху агрегату

Гонові способи руху забезпечують більш рівномірне завантаження агрегатів, зменшують шлях холостого ходу агрегатів.

Рис. 1.8.9. Гоновий спосіб руху з розширенням середини суміжних загінок під час збирання цукрового буряку:
Е – поворотна смуга, м; Е = 21,6 м або відповідає Е = 48 рядків; С – ширина загінки, м; С = 228 рядків

Між загінками збирають 12 рядків.

Рис. 1.8.10. Схема руху комбайна ДОН-1500 за прямого комбайнування, способом руху гоновий з розширенням прокосу між суміжними загінками

Рух кругом характеризують тим, що робочі ходи здійснюють як уздовж, так і впоперек загінки. Такий спосіб застосовують на ділянках з довжиною гонів 400…600 м (рис. 1.8.11).

Прокіс між загінками $\left(B_1\right)$:

$$B_1=B_{к}+B_{р},м,$$

де $B_{к}$ – конструктивна ширина захвату жатки, м;
$B_{р}$ – робоча ширина захвату жатки, м.

Рис. 1.8.11. Круговий спосіб руху зернозбирального комбайна ДОН-1500 за прямого комбайнування

На оранці звичайними плугами застосовують способи руху:

• оранка з чергуванням загінок всклад і врозгін;
• петльовий комбінований;
• безпетльовий комбінований;
• двозагінковий.

Діагональний спосіб руху характеризує переміщення агрегатів під кутом до сторін ділянки. Цей спосіб застосовують на боронуванні, культивації, дискуванні агрегату, а також за перехресної сівби зернових.

Рис. 1.8.12. Діагональний спосіб руху агрегатів

Кутовий спосіб руху агрегатів застосовують на передпосівній культивації ґрунту.

Рис. 1.8.13. Кутовий спосіб руху агрегатів

6. Фактори, що визначають вибір способу руху агрегату

Машинно-тракторний агрегат на полі рухається з певною послідовністю і закономірністю, які визначають спосіб його руху. Часто на одній і тій самій операції може бути застосовано кілька різних способів руху.

Із загального шляху, який проходить агрегат, у середньому 8…12 % (а на коротких ділянках до 40 %) припадає на холості заїзди на загінках, причому для конкретного поля довжина холостих заїздів залежить від правильного вибору способу руху. Будь-який зайвий кілометр, пройдений агрегатом вхолосту, – це непродуктивні затрати часу і палива. Скорочення холостого руху агрегату збільшує його робочий шлях за зміну, що сприяє зростанню продуктивності праці, зниженню витрат енергії.

Інколи вибір способу руху впливає на якість виконуваної операції. Наприклад, чергування оранки загінок, розміщених поряд, способом руху всклад-врозгін удвоє зменшує кількість гребенів і борозен, скорочує обсяг додаткової роботи на їх розрівнювання.

У багатьох випадках невдалий вибір способу руху і пов’язаних з ним поворотів агрегату на поворотній смузі призводить до нерівномірного спрацювання складаних одиниць керування поворотом і ходової частини.

Отже, правильний вибір раціональних способів руху агрегатів має велике значення для підвищення якісних і техніко-економічних показників їх роботи.

Вибір способу руху визначають три умови:

• досягнення максимальної продуктивності агрегату, яку характеризують значення коефіцієнта робочих ходів і використання часу зміни;
• якість виконуваних робіт, яку характеризують кількість утворених під час оранки всклад, а також у розгінних борозен, ступінь пошкодження рослин, повнота збирання врожаю, величина огріхів;
• зручність обслуговування агрегату, що характеризують кількість необхідних розміточних ліній, розміщення місць технологічних завантажень і довантажень, розміри поворотних смуг тощо.

Отже, ми бачимо, що вибір того чи іншого способу руху визначає, перш за все, якість виконання операції і залежить від виду і складу агрегату, розмірів ділянок і їх особливостей, зручності обслуговування, можливості скорочення допоміжних операцій тощо. Якщо для якої-небудь технологічної операції можна застосувати різні способи руху, то за однакової якості роботи та інших умов найкращий береться за найбільшим коефіцієнтом робочих ходів.

7. Підготовка поля до роботи агрегатів

Підготовка поля до роботи містить:

1. Огляд поля з метою усунення перешкод, які погіршують якість виконання механізованих робіт та створюють несприятливі умови для використання агрегатів.
2. Вибір способу руху агрегатів, з врахуванням якого визначають розміщення загінок.
3. Розмічання поворотних смуг за допомогою вішок і нарізання контрольних борозен.
4. Розбивання ділянки на загінки, прокошування на поворотних смугах або кутах загінок, проведення лінії першого проходу агрегату.

Під час підготовки полів слід також зважати на зручність під’їзних шляхів.

Загінки позначають вішками заввишки близько 2 м. Їх ставлять на такій відстані, щоб кожну наступну вішку було видно від попередньої.

Для роботи швидкісних агрегатів поле має бути добре вирівняне, з мінімальними борознами і гребенями.

Під час підготовки поля до роботи швидкісних агрегатів поворотні смуги мають бути збільшені, оскільки із збільшенням швидкості руху збільшується радіус повороту агрегату.

8. Використання інтернет-ресурсів на прикладі точного землеробства

Підготовці полів до механізованих робіт у передових господарствах приділяють багато уваги, враховуючи, що підготовка робочої ділянки – необхідна умова високопродуктивної роботи.

У деяких господарствах наперед накопичують основні паспортні дані про поля (розміри, конфігурація, середній похил і його напрям, питомий опір ґрунту), що спрощує призначення заходів з підготовки поля до роботи. На маршрутній карті роблять відповідні позначки, вказують строки робіт на окремих полях, а за потреби і розмічання полів на загінки.

Поля великих розмірів, але неправильної конфігурації, розбивають на менші ділянки прямокутної чи квадратної форми.

У цих господарствах підготовку полів до роботи агрегатів, як правило, виконують спеціальні працівники під керівництвом агронома бригади, бригадира або його помічника.

Розмічання полів виконують згідно із заготовленими наперед схемами розмітки полів (рис. 1.8.14).

Рис. 1.8.14. Схеми розмітки полів:
а – оранка з чергуванням загонів; б – для оранки беззагінно-круговим способом; в – для роботи агрегату на полі квадратної форми діагонально-перехресним способом; г – за діагонально-кутового способу руху; д – для роботи агрегату діагонально-перехресним способом на полі прямокутної форми із співвідношенням сторін 3 : 1 і більше; е – для оранки полів неправильної форми

На рис. 1.8.14 показано приклад розмічання поля неправильної форми. Поле розбивають на дві ділянки таким чином, щоб перша з них мала паралельні сторони вздовж напрямку оранки, а друга була трикутної форми. Ділянки з паралельними боковими сторонами обробляють як прямокутні ділянки. З боку непаралельних сторін цієї ділянки відбивають поворотні смуги. Ділянку трикутної форми обробляють у напрямку вказаних стрілок.

Можливі й інші форми полів, їх розмічання на ділянки і напрям оранки вказано стрілками на тому самому рисунку.

Під час розмічання полів неправильної форми ширину загінки відміряють за перпендикуляром до напряму оранки, а не межею поворотни