Выполнение технологического процесса сельскохозяйственными машинами связано с их перемещением по полю. В ходе движения происходит воздействие рабочих органов на обрабатываемый материал. При этом качество выполнения технологического процесса существенно зависит от скорости. В связи с этим вводится Понятие рабочей скорости. Рабочая скорость сельскохозяйственной машины, это скорость, при которой технологический процесс выполняется с заданным качеством. Скорость движения ограничивается наименьшим и наибольшим значениями. Диапазон рабочих скоростей сельскохозяйственной машины должен быть увязан с диапазоном рабочих скоростей трактора.
При перемещении сельскохозяйственной машины для выполнения технологического процесса возникает сопротивление со стороны обрабатываемого материала. Это сопротивление называют тяговым сопротивлением R. Численно оно равно крюковому усилию, которое необходимо приложить со стороны трактора или другого мобильного энергосредства к сельскохозяйственной машине для ее перемещения.
Общее тяговое сопротивление складывается из сил сопротивления перемещению машины по полю, деформации и перемещения обрабатываемого материала. Оно зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала (влажность, плотность, твердость и др.), геометрических размеров рабочих органов и конструкции машины в целом, ширины захвата, глубины обработки, рабочей скорости и технического состояния машины. рис зерно сопротивление машина
Для сравнения сопротивления машин одного назначения, но разной конструкции и ширины захвата, используют удельное тяговое сопротивление к. Его значение подсчитывают как отношение сопротивления RK ширине захвата bм (для малоэнергоемких машин, кН/м) или к площади сечения обрабатываемого пласта F, равного произведению ширины захвата bм на глубину обработки ам (для плугов и лемешных лущильников, кН/м2).
; kпл = R/aMbM.
Удельное сопротивление конкретной машины зависит от вида и состояния обрабатываемого материала, конструкции рабочих органов и рабочей скорости vp. Для практических расчетов для ровных участков удельное сопротивление подсчитывают по формуле
где Δk - темп увеличения сопротивления сростом скорости (%); kо - удельное сопротивление при скорости vо= 1,4 м/с (для плугов k0 = kОплам). Значения Δk и kо приведены в таблице 1 и 2.
Таблица 1 Удельное сопротивление плуга (кН/м2) при скорости 1,4 м/с
| Почва | Агрофон | Тяжелый суглинок | Средний суглинок | Легкие почвы |
| Черноземная | Стерня | |||
| Многолетние травы | ||||
| Залежь | ||||
| Дерново-подзолистая | Стерня | |||
| Многолетние травы | ||||
| Залежь | ||||
| Каштановая | Стерня | |||
| Залежь | ||||
| Засоленная | Стерня |
Рис. 3. Характер изменения тягового сопротивления агрегата
При движении агрегата на подъем или под уклон сопротивление будет различным. Наибольшее сопротивление будет при движении агрегата на подъем, так как необходимо дополнительно преодолевать силу тяжести. В практических расчетах с учетом наклона поля а тяговое сопротивление машин определяют по упрощенной формуле
R=kybM+GMsinα,
где GM- сила веса машины.
Сопротивление сцепок и транспортных машин определяют как произведение полного веса машины на коэффициент сопротивления качению fM. С учетом сопротивления на преодоление подъема а формула проймет вид RT;
RСЦ = mM·g·(fM±sinα),
где тм - полная масса машины (для транспортных машин масса прицепами груза). Значения коэффициента сопротивления качению приведены в таблице 3.
Мощность идущая на преодоление тягового сопротивления машины NT равна произведению силы сопротивления R (кН) на скорость vр(м/с)
NT=R·vp.
Для тягово-приводных агрегатов кроме сопротивления для оценки энергозатрат необходимо определять мощность, реализуемую через вал отбора мощности NBOM. Эту мощность можно подсчитать по формуле
где аm - удельная мощность, квт/(кг/с); qn - подача технологического материала, кг/с; ηвом - коэффициент полезного действия Привода ВОМ (ηвом ≈ 0,95).
Подача материала qn зависит от урожайности или нормы внесения материала, ширины захвата bm и скорости Vp
qn=u· bp·vp.
NTEX=aMqM=aMvPbMu,
где и u - норма внесения, урожайность и т.д.(кг/м2). Удельная мощность на выполнение технологического процесса подсчитывается по формуле
Таблица 2 Удельные сопротивления сельскохозяйственных машин
| Работа | Сельскохозяйственная машина | kо, кН/м | М(%) | |
| 1,4-2,5 | 2,5-4,2 | |||
| Вспашка | Плуги: | |||
| серийные | - | 4-5 | 5-8 | |
| скоростные | - | 2-4 | 4-5 | |
| Боронование | Борона: | |||
| зубовая тяжелая | 0,4-0,7 | 1,5-3 | 3-4 | |
| сетчатая | 0,45-0,6 | - | - | |
| Сплошная | Культиватор: | |||
| культивация | паровой 6-8 см | 1,2-2,6 | 2-5 | 4-5 |
| паровой 10-12 см | 1,6-3,0 | - | - | |
| Глубокое рыхление | глубокорыхлитель | 8,0-13,0 | - | - |
| Плоскорезная обработка | Плоскорез | 4,0-6,0 | - | - |
| Лущение стерни | Лущилыцик дисковый | 1,2-2,6 | 2-3 | 3-4 |
| Посев зерновых | Сеялка: | |||
| узкорядная | 1,5-2,5 | 1,5-3 | 3-4 | |
| сеялка-лущильник | 1,2-2,8 | - | - | |
| Посев свеклы | свекловичная | 0,6-1,0 | - | - |
| Посев кукурузы | кукурузная | 1,0-1,4 | - | - |
| Посадка картофеля | Картофелесажалка | 2,5-3,5 | - | - |
| Прикатывание | Каток | 0,5-1,0 | - | - |
| Междурядное рыхление | Культиватор-растение-питатель | 1,4-1,8 | 2,5-3 | 3-4 |
| Окучивание картофеля | Культиватор-окучник | 1,5-2,5 | 2,5-3 | - |
| Кошение трав | Косилка | 0,7-1,1 | 1,5-3 | 3-5 |
| Сгребание трав | Грабли | 0,5-0,75 | - | - |
| Уборка: | Комбайн: | |||
| кукурузы | кукурузоуборочный | 1,5-1,7 | 1,5-3 | 4-6 |
| силосоуборочный | 1,2-1,6 | 1-2 | 2-4 | |
| свеклы | свеклоуборочный | 8,0-12,0 | 3-6 | - |
| картофеля | картофелеуборочный | 10,0-12,0 | 3-6 | - |
| льна | льноуборочный | 4,0-5,0 | - | - |
Таблица 3 Коэффициенты сопротивления качению fM
| Работа | На пневматичских шинах | На стальных колесах | |
| Благоприятные | Неблагоприятные | ||
| Асфальт | 0,03-0,04 | - | 0,20-0,30 |
| Уплотненная полевая дорога | 0,03-0,04 | 0,05-0,08 | - |
| Полевая дорога | 0,04-0,06 | 0,07-0,15 | 0,06-0,08 |
| Стерня после зерновых | 0,07-0,09 | 0,09-0,15 | 0,09-0,11 |
| Поле, подготовленное под посев | 0,11-0,13 | 0,15-0,20 | 0,22-0,24 |
| Слежавшаяся пашня | 0,12-0,15 | 0,15-0,19 | - |
| Свежевспаханное поле | 0,018-0,25 | 0,24-0,44 | - |
Численные значения удельной мощности aм (кВт/(кг/с)) для различных машин равны: для картофелесажалки - 2,95; картофелеуборочного комбайна - 4,0; силосоуборочного комбайна - 2,11; для косилок - 2,07.
Для сцепок одной из важнейших характеристик является фронт сцепки Фсц, представляющей расстояние между крайними точками присоединения машин. По значению фронта сцепки определяют возможное число машин пм, которое можно присоединить к ней при составлении агрегата.
Список литературы
1. В.А. Шевченко, О.А. Раскутан, Н.В. Скороходова, Т.П. Кобзева. Технология производства продукции растениеводства. - М: КМК, 2004, 382
. Организация и технология механизированных работ в растениеводстве: Учеб. пособие для нач. проф. образования / Н.И.Верещагин, А.Г. Левшин, А.Н.Скороходов и др. -М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 416 с.