СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ КОРМОУБОРОЧНОГО АГРЕГАТА Российский патент 2012 года по МПК A01D43/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и используется для определения предельной величины пропускной способности кормоуборочного агрегата, выражающей возможности его производительности на уборке различных кормовых культур в эксплуатационных условиях.

Известен способ определения пропускной способности кормоуборочного агрегата [Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. - Вып.80 - СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2008 - С.58], согласно которому пропускная способность определяется исходя из замера эксплуатационных показателей работы агрегата по формуле:

где q - пропускная способность кормоуборочного агрегата, кг/с;

V_агр - скорость движения агрегата, км/ч;

M_в - линейная плотность валка растительного материала, подбираемого кормоуборочным агрегатом при выполнении операций технологического процесса заготовки кормов, кг/м.

Известный способ удобен для определения текущего значения пропускной способности, с которой работает кормоуборочный агрегат, выполняя операции технологического процесса заготовки кормов. В случае определения предельной величины пропускной способности, ограниченной конструктивными особенностями рабочих органов или мощностными возможностями двигателя агрегата, необходим замер линейной плотности валка и скорости движения кормоуборочного агрегата непосредственно в момент перед забиванием растительным материалом питающего или измельчающего аппаратов, что связано со значительными затратами времени на подготовку и проведение испытаний. К недостаткам известного способа помимо сложности фиксации эксплуатационных показателей работы кормоуборочного агрегата именно перед моментом забивания рабочих органов можно отнести потерю взаимосвязи параметра пропускной способности и конструктивных параметров агрегата, что делает невозможным определения ее предельной величины при планировании и организации уборочных работ в подготовительный период при формировании и организации использования технологических комплексов сельскохозяйственного товаропроизводителя.

Известен способ определения пропускной способности кормоуборочного агрегата [Машиностроение. Энциклопедия. Ред. совет: К.В.Фролов (пред.) и др. М.: Машиностроение. Сельскохозяйственные машины и оборудование Т. IV - 16 / И.П.Ксеневич, Г.П.Варламов, Н.Н.Колчин и др.; Под ред. И.П.Ксеневича. 1998 - С.558; Schmittmann О., Osman A.M., Kromer K.-H. Durchsatzmessung bei Feldhackslern // Landtechnik. - 2000. - Jg.55, N4. - S.286-287], при котором производят замер максимальной площади приемной горловины, плотности слоя растительного материала, спрессованного вальцами питающего механизма, при его прохождении через приемную горловину при максимальном раскрытии подающих вальцов и скорости движения слоя растительного материала в питающем аппарате, а пропускную способность выражают по формуле:

где - максимальная площадь приемной горловины питающего аппарата, м²;

ρ - плотность растительного материала, спрессованного вальцами питающего механизма, кг/м³;

V_сл - скорость движения слоя растительного материала, создаваемая питающим механизмом, м/с.

Известный способ позволяет определить предельную величину пропускной способности кормоуборочного агрегата с учетом конструктивных особенностей рабочих органов (максимальной площади приемной горловины), но не учитывает возможность машины измельчить до необходимой длины резки такое количество растительного материала, которое в состоянии подать питающий механизм в измельчающий аппарат без его забивания и нарушения технологического процесса, исходя из принятого априори допущения достаточности мощности двигателя, отбираемой на привод и работу рабочих органов сельскохозяйственной машины. В известном способе не учитываются параметры измельчающего аппарата, из-за чего определить предельную величину пропускной способности с учетом не только конструктивных параметров, но и ограниченной мощности двигателя кормоуборочного агрегата можно только при фиксации значений площади приемной горловины, плотности растительного материала и скорости его движения в приемной горловине в момент перед забиванием измельчающего аппарата, на что потребуется сложная измерительная аппаратура, позволяющая непрерывно регистрировать и отображать значения параметров в реальном масштабе времени, что также связано со значительными затратами финансовых средств и времени на подготовку и проведение испытаний. К недостаткам известного способа, так же как и ранее рассмотренного способа можно отнести невозможность определения предельной величины пропускной способности с учетом ограниченной мощности двигателя агрегата при планировании и организации уборочных работ в подготовительный период без проведения трудоемких затратных испытаний.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения пропускной способности кормоуборочного агрегата [Машиностроение. Энциклопедия. Ред. совет: К.В.Фролов (пред.) и др. М.: Машиностроение. Сельскохозяйственные машины и оборудование Т. IV - 16 / И.П.Ксеневич, Г.П.Варламов, Н.Н.Колчин и др.; Под ред. И.П.Ксеневича. 1998 - С.558], при котором осуществляют измерения максимальной площади приемной горловины, плотности слоя растительного материала, спрессованного вальцами питающего механизма, при его прохождении через приемную горловину при максимальном раскрытии подающих вальцов, угловой скорости вращения измельчающего барабана, установленной длины резки растительного материала и числа рядов ножей измельчающего барабана, а пропускную способность определяют по формуле:

где ω_i - угловая скорость вращения барабана измельчающего аппарата, рад/с;

L_p - длина резки растительного материала, м;

z - число рядов ножей измельчающего барабана, шт.

Известный способ позволяет определить пропускную способность в зависимости от длины резки, что очень важно ввиду того, что агрегат работает на заготовке различных видов кормов, для чего требуется различная степень измельчения растительного материала. Способ позволяет определить предельную величину пропускной способности кормоуборочного агрегата, исходя из замеров не только конструктивных параметров питающего механизма, но и параметров измельчающего аппарата. Однако, несмотря на то что способом предусматривается замер энергопоглащающих параметров, таких как длина резки растительного материала, угловая скорость вращения измельчающего барабана, изменяющаяся в зависимости от нагрузки на рабочих органах сельскохозяйственной машины, плотность слоя растительного материала, зависящая от вида убираемой кормовой культуры и конструктивных особенностей питающего механизма, все же способом не учитывается мощность двигателя в агрегате, отбираемая на привод и работу рабочих органов необходимой для преодоления момента сопротивления, создаваемого различной нагрузкой на валу измельчающего барабана. Из-за чего для определения предельной величины пропускной способности с учетом мощности, потребной для работы агрегата, так же как и в ранее рассмотренном способе требуется фиксация значений параметров непосредственно в момент перед забиванием измельчающего аппарата, что в свою очередь делает известный способ не пригодным для определения предельной величины пропускной способности при подготовке к работе кормоуборочного агрегата для уборки различных кормовых культур, даже при известном значении максимально возможной мощности двигателя, реализуемой на привод рабочих органов агрегата, без проведения трудоемких испытаний, требующих больших затрат времени и соответственно денежных средств.

Задачей настоящего изобретения является определение предельной величины пропускной способности кормоуборочного агрегата с учетом как конструктивных особенностей рабочих органов сельскохозяйственной машины, так и ограниченной величины мощности двигателя, отбираемой на их привод и работу.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения предельной пропускной способности кормоуборочного агрегата, при котором производят замер площади приемной горловины, плотности слоя растительного материала, спрессованного вальцами питающего механизма, угловой скорости вращения измельчающего барабана, установленной длины резки растительного материала и числа рядов ножей измельчающего барабана, одновременно при текущем нагрузочном режиме работы кормоуборочного агрегата замеряют мощность, отбираемую от двигателя на привод и работу рабочих органов, по замеренным данным определяют текущее значение пропускной способности, с которой работал агрегат в момент испытаний, и формируют базу экспериментальных данных текущих значений параметров работы агрегата на уборке различных кормовых культур при установленной длине резки растительного материала, используя закономерности соотношения параметров кормоуборочного агрегата, полученные исходя из свойства подобия нагрузочных режимов его функционирования, по экспериментальным данным определяют требуемое значение величины мощности, необходимой для преодоления предельной нагрузки на рабочих органах, ограниченной их конструктивными параметрами по формуле:

где N_прив - мощность двигателя, идущая на привод и работу рабочих органов кормоуборочного агрегата, кВт;

S_ni - площадь приемной горловины питающего аппарата, зависящая от количества подаваемого в измельчающий аппарат растительного материала, м²;

- максимальная площадь приемной горловины питающего аппарата, ограниченная конструктивно, для обеспечения условия резания растительного материала, м²;

ρ - плотность растительного материала, спрессованного вальцами питающего механизма, кг/м³;

ω_i - угловая скорость вращения барабана измельчающего аппарата, рад/с;

L_р - длина резки растительного материала, м;

z - число рядов ножей измельчающего барабана, шт.;

Т - индекс при текущих параметрах кормоуборочного агрегата, замеренных и определенных в полевых условиях при текущем нагрузочном режиме его работы, значения которых берутся из сформированной базы экспериментальных данных;

П - индекс при параметрах кормоуборочного агрегата, характеризующих предельный нагрузочный режим его функционирования;

после чего сравнивают фактические мощностные возможности конкретного трактора (), которые могут быть реализованы через вал отбора мощности на различных фонах производства работ и скорости его движения с требуемыми мощностными параметрами (), а значение предельной величины пропускной способности, определяют по формуле:

при этом , если или , если .

Новые существенные признаки:

1) при текущем нагрузочном режиме работы кормоуборочного агрегата замеряют мощность, отбираемую от двигателя на привод и работу рабочих органов;

2) по замеренным данным определяют текущее значение пропускной способности, с которой работал агрегат в момент испытаний;

3) формируют базу экспериментальных данных текущих значений параметров работы кормоуборочного агрегата на уборке различных кормовых культур при установленных длинах резки растительного материала;

4) используя закономерности соотношения параметров кормоуборочного агрегата, полученные исходя из свойства подобия нагрузочных режимов его функционирования, по экспериментальным данным определяют требуемое значение величины мощности, необходимой для преодоления предельной нагрузки на рабочих органах, ограниченной их конструктивными параметрами по формуле:

5) сравнивают фактические мощностные возможности конкретного трактора

(), которые могут быть реализованы через вал отбора мощности на различных фонах производства работ и скорости его движения с требуемыми мощностными параметрами (), а значение предельной величины пропускной способности определяют по формуле:

,

при этом , если или , если .

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Техническим результатом является:

1) закономерности соотношения параметров кормоуборочного агрегата, полученные исходя из свойства подобия нагрузочных режимов его функционирования, по которым определяется значение предельной величины пропускной способности агрегата;

2) по значению величины мощности, необходимой для преодоления предельной нагрузки на рабочих органах, производится прецизионная оценка энергетической установки трактора при составлении тягово-приводного кормоуборочного агрегата;

3) степень реализации предельной пропускной способности влияет на себестоимость заготовляемой продукции из трав;

4) знание величины предельной пропускной способности дает возможность более точно определять производительность агрегата, а обоснованная величина производительности снижает потребность в технических средствах для обеспечения кормозаготовительного процесса и повышает качество продукции за счет выдерживания агротехнических сроков заготовки кормов.

Фиг.1 - графическая модель изменения мощностного баланса кормоуборочного агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350, при полной загрузке (Ne_ном=122 кВт) двигателя трактора, в зависимости от скорости движения на полевом фоне - стерня однолетних бобовых трав.

Пример реализации предлагаемого способа определения предельной пропускной способности кормоуборочного агрегата в эксплуатационных условиях

Рассмотрим определение значения предельной величины пропускной способности тягово-приводного кормоуборочного агрегата на базе прицепного комбайна FCT-1350, агрегатируемого с трактором К-3180 АТМ тягового класса 3 т на уборке различных кормовых культур с использованием закономерностей (6).

По данным завода-изготовителя прицепной кормоуборочный комбайн FCT-1350 агрегатируется с тракторами с характеристиками вала отбора мощности (ВОМ):

- обороты хвостовика ВОМ - 1000 об/мин;

- мощность на ВОМ - не менее 90 кВт / 120 л.с., но не более 165 кВт / 225 л.с.

Краткие технические данные прицепного кормоуборочного комбайна FCT-1350 и трактора К-3180 АТМ по результатам испытаний по ГОСТ 30747-2001 "Тракторы сельскохозяйственные. Определение показателей через ВОМ" представлены в таблице 1.

Таблица 1 Технические данные машин из состава кормоуборочного агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 Прицепной кормоуборочный комбайн FCT-1350 Параметры и показатели Ед. изм. Значения параметров и показателей Ширина измельчающего барабана, В_ц м 0,9 Количество рядов ножей измельчающего барабана, z шт. 6 Обороты измельчающего барабана при 1000 об/мин хвостовика ВОМ, n_ц мин^-1 1600 Максимальная площадь приемной горловины питающего аппарата, м² 0,1706 Длина резки растительного материала, L_p, при полном комплекте ножей (при z=6) м 0,0075; 0,015 Длины резки растительного материала, L_p, при снятии каждого второго ряда ножей (z=3) м 0,015; 0,03 Трактор К-3180 АТМ Параметры и показатели Ед. изм. Значения параметров и показателей Марка двигателя - Д-260.9 Мощность эксплуатационная номинальная Ne_ном кВт/л.с. 122,0/165,9 Частота вращения коленчатого вала двигателя при номинальной эксплуатационной мощности, n_дв мин^-1 2123 Удельный расход топлива при номинальной эксплуатационной мощности g_e г/кВт·ч 231 Часовой расход топлива при номинальной эксплуатационной мощности G_T кг/ч 28,2 Крутящий момент при номинальной эксплуатационной мощности М_к Нм 548,8 Максимальная мощность на ВОМ трактора кВт/л.с. 112,2/152,6

Согласно данным таблицы 1 трактор К-3180 АТМ своими характеристиками соответствует требованиям, предъявляемым заводом-изготовителем для агрегатирования с кормоуборочным комбайном FCT-1350.

В условиях поля производится замер текущих значений площади приемной горловины S_ni, плотности слоя растительного материала ρ, спрессованного вальцами питающего механизма при прохождении приемной горловины, угловой скорости вращения ω_i, измельчающего барабана, числа рядов ножей z измельчающего барабана, мощности N_прив, отбираемой на привод и работу рабочих органов на одном текущем нагрузочном режиме (ρS_ni) работы кормоуборочного агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 на уборке различных кормовых культур при установочных длинах резки (L_p) растительного материала.

Используя замеренные данные, по уравнению (3) определяется текущее значение пропускной способности, с которой работал кормоуборочный агрегат в момент испытаний. Например, на уборке однолетних бобовых трав влажностью W=70-80%, текущее значение пропускной способности, с которой работал кормоуборочный агрегат К-3180 АТМ + FCT-1350 в момент испытаний, при длине резки растительного материала L_p=0,015 м и стандартном количестве рядов ножей z=6 равно:

Аналогичным образом определяется текущие значения пропускной способности q_Т, с которой работал кормоуборочный агрегат в момент испытаний на уборке других кормовых культур, установочных длин резки растительного материала L_р и числа рядов ножей z измельчающего барабана.

Формируется база экспериментальных данных из текущих значений параметров работы агрегата. Например, в таблицу 2 сведены экспериментальные данные, содержащие текущие параметры тягово-приводного кормоуборочного агрегата в составе трактора К-3180 и прицепного кормоуборочного комбайна FCT-1350, при одном текущем нагрузочном режиме (ρS_ni) его работы в эксплуатационных условиях на уборке различных кормовых культур при длине резки растительного L_p=0,015 м и стандартном количестве рядов ножей z=6 измельчающего барабана.

Таблица 2 База экспериментальных данных, содержащая текущие значения параметров работы кормоуборочного агрегата К-3180 + FCT-1350 Наименование параметра Ед. изм. Текущие значения параметров работы агрегата на уборке кормовых культур Длина резки растительно-
го материала L_p, м Число рядов ножей измельчающего барабана z, шт. однолетние бобовые многолетние бобовые многолетние злаковые Пропускная способность, q кг/с 15,66 8,61 4,89 0,015 6 Мощность двигателя, реализуемая через ВОМ трактора, на привод и работу рабочих органов, N_прив кВт 55,70 31,21 17,86 Угловая скорость вращения измельчающего барабана, ω_i, сек^-1 28,05 28,32 28,43 Плотность слоя растительного материала, ρ кг/м³ 514 375 268 Площадь приемной горловины S_ni м² 0,0758 0,0565 0,0447 Нагрузка в измельчающем аппарате, (ρS_ni) кг/м 38,96 21,21 11,99

Исследование работы кормоуборочных агрегатов методами теории подобия позволило определить изменение расхода мощности N_прив для привода и работы рабочих органов сельскохозяйственной машины в зависимости от различной нагрузки (ρS_ni) на них и установленной длины резки L_р растительного материала и подтвердить адекватность использования выведенных закономерностей (6) для определения предельной пропускной способности кормоуборочных агрегатов на уборке различных кормовых культур.

Используя второе уравнение закономерностей (6), вычисляются требуемые мощностные возможности на ВОМ, которыми должен быть оснащен трактор, агрегатируемый с кормоуборочной машиной FCT-1350 при длине резки растительного материала L_р=0,015 м, при стандартном количестве рядов ножей z=6, исходя из предельно возможной нагрузки () на рабочих органов:

- уборка однолетних бобовых трав влажностью W=70-80% (ρ=514 кг/м³ см. таблицу 2, =0,1706 м² см. таблицу 1):

- уборка многолетних бобовых трав влажностью W=60-70% (ρ=375 кг/м³ см. таблицу 2, =0,1706 м² см. таблицу 1):

- уборка многолетних злаковых трав влажностью W=55-65% (ρ=268 кг/м³ см. таблицу 2, =0,1706 м² см. таблицу ):

При этом для расчетов используются данные текущих значений параметров работы кормоуборочного агрегата из сформированной базы экспериментальных данных. Так, если осуществляется определение требуемых мощностных возможностей на ВОМ трактора, агрегатируемого с кормоуборочной машиной FCT-1350 со стандартным количеством рядов ножей z=6 измельчающего барабана при работе агрегата на уборке однолетних бобовых трав с установленной длиной резки L_р=0,015 м, то из базы экспериментальных данных используются текущие значения параметров работы агрегата при его испытаниях на уборке однолетних бобовых трав с установленной длиной резки L_p=0,015 м и в стандартной комплектации рядов ножей z=6. Выполнение данного требования позволяет обеспечить необходимые и достаточные условия подобия нагрузочных режимов функционирования кормоуборочного агрегата и первое условие закономерностей (6) z_П=z_Т.

Аналогичным образом определяются требуемые мощностные возможности на ВОМ, которыми должен быть оснащен трактор, агрегатируемый с кормоуборочной машиной FCT-1350 на уборке различных кормовых культур при других установочных длинах резки растительного материала L_р и числа рядов ножей z измельчающего барабана.

Из графической модели изменения мощностного баланса кормоуборочного агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 в зависимости от скорости его движения по полевому фону - стерня однолетних бобовых трав (буксование δ=5%), представленной на фиг.1 (где Ne_ном - номинальная эксплуатационная мощность, развиваемая двигателем трактора, кВт; N_прив - мощность, которая может быть реализована через ВОМ трактора на привод и работу рабочих органов сельскохозяйственной машины; Nη_прив - потери мощности в трансмиссии привода ВОМ трактора, кВт; Ne_{пер.агр} - мощность, затрачиваемая на перемещение агрегата, состоящая из затрат мощности на тягу сельскохозяйственной машины N_кp, затрат мощности на буксование ведущих колес на перемещение трактора в агрегате N_δ.тр, затрат мощности на перемещение трактора в агрегате N_f.тp, потерь мощности в трансмиссии трактора при передаче крутящего момента на ведущие колеса трактора N_тр.тр, кВт), определяются значения фактических мощностных возможностей на ВОМ трактора К-3180 АТМ, которые могут быть реализованы на привод и работу рабочих органов сельскохозяйственной машины на различных рабочих передачах j трансмиссии трактора.

Так, на второй пониженной передаче j=2¹ трансмиссии трактора кормоуборочный агрегат при полной подаче топлива и установившемся движении по рассматриваемому полевому фону - стерня однолетних бобовых трав (δ=5%) может перемещаться со скоростью , на третьей пониженной j=3¹ - , соответственно, согласно фиг.1 фактические мощностные возможности на ВОМ составят:

Аналогичным образом определяются фактические мощностные возможности на ВОМ трактора и при работе агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 на других полевых фонах работ в зависимости от вида убираемой кормовой культуры. Для удобства значения фактических мощностных возможностей ВОМ трактора на различных передачах j трансмиссии в заданном заводом-изготовителем скоростном диапазоне работы кормоуборочной машины приведены в таблице 3.

Таблица 3 Фактические мощностные возможности ВОМ на различных передачах j трансмиссии трактора К-3180 АТМ, работающего в агрегате с кормоуборочным прицепным комбайном FCT-1350 Полевой фон работ Передача трансмиссии трактора j Теоретическая скорость движения агрегата, км/ч Коэффициент буксования ведущих колес δ, % Фактическая скорость движения агрегата V_агр, км/ч Фактические мощностные возможности на ВОМ трактора, реализуемые на привод и работу рабочих органов, ,кВт Стерня однолетних бобовых трав влажностью W=70-80% 2¹ 4,2 5 3,99 99,68 2¹¹ 5,2 4,94 96,52 2¹¹¹ 6,05 5,75 93,76 3¹ 7,3 6,94 89,57 3¹¹ 9,1 8,65 83,67 Стерня многолетних бобовых трав влажностью W-60-70% 2¹ 4,2 4 4,03 99,65 2¹¹ 5,2 4,99 96,48 2¹¹¹ 6,05 5,81 93,71 3¹ 7,3 7,01 89,52 3¹¹ 9,1 8,74 83,60 Стерня многолетних злаковых
трав влажностью W=55-65% 2¹ 4,2 2 4,12 99,59 2¹¹ 5,2 5,10 96,41 2¹¹¹ 6,05 5,93 93,62 3¹ 7,3 7,15 89,41 3¹¹ 9,1 8,92 83,47

Данные таблицы 3, характеризующие фактические мощностные возможности на ВОМ трактора при его работе в агрегате на различных полевых фонах, сравниваются с требуемыми значениями мощностных возможностей на ВОМ, которыми должен быть оснащен трактор, агрегатируемый с кормоуборочной машиной FCT-1350 определенными по второму уравнению закономерностей (6).

В случае, если фактические мощностные возможности на ВОМ трактора К-3180 АТМ при работе агрегата на всех рассматриваемых передачах j трансмиссии меньше, чем требуемые значения мощностных возможностей на ВОМ, которыми должен быть оснащен трактор, агрегатируемый с кормоуборочной машиной FCT-1350, то предельная величина пропускной способности агрегата будет зависеть не от конструктивных особенностей рабочих органов (максимальной площади приемной горловины ), а от ограниченных мощностных возможностей их привода N_прив, из-за чего при предельной нагрузке на рабочих органах () произойдет забивание измельчающего аппарата и остановка работы агрегата. А в случае достаточности потенциальных мощностных возможностей на ВОМ трактора К-3180 при работе агрегата, хотя бы на одной из рассматриваемых передачах j трансмиссии, для преодоления момента сопротивления на валу измельчающего барабана, создаваемого предельно возможной нагрузкой на рабочих органах (), т.е. требуемые значения мощностных возможностей на ВОМ, которыми должен быть оснащен трактор, агрегатируемый с кормоуборочной машиной FCT-1350 на уборке различных кормовых культур, не превышают фактических мощностных возможностей на ВОМ трактора К-3180 АТМ, тогда предельная величина пропускной способности агрегата будет ограничена только конструктивными особенностями рабочих органов (максимальной площадью приемной горловины ), а не мощностными возможностями привода.

Так для уборки однолетних бобовых трав влажностью W=70-80% (ρ=514 кг/м³) при предельно возможной нагрузке на рабочих органах требуемая мощность на ВОМ трактора, реализуемая на привод и работу рабочих органов при длине резки растительного материала L_р=0,015 м и стандартном числе рядов ножей z=6, больше фактических мощностных возможностей на ВОМ трактора К-3180 АТМ, агрегатируемого с кормоуборочной машиной FCT-1350, т.е. , следовательно, предельная величина пропускной способности кормоуборочного агрегата на уборке однолетних бобовых трав ограничена мощностными возможностями ВОМ трактора, а для определения ее значения, используя третье уравнение закономерностей (6), принимается величина мощности на ВОМ - .

Для уборки многолетних бобовых трав влажностью W=60-70% (ρ=375 кг/м³) при максимально возможной нагрузке на рабочих органах требуемая мощность на ВОМ трактора, реализуемая на привод и работу рабочих органов при длине резки растительного материала L_p=0,015 м и стандартном числе рядов ножей z=6, меньше потенциальных мощностных возможностей на ВОМ трактора К-3180 АТМ, работающего в агрегате с кормоуборочной машиной FCT-1350 на любой из рассматриваемых передач j трансмиссии, т.е. следовательно, предельная величина пропускной способности кормоуборочного агрегата на уборке многолетних бобовых трав ограничена лишь конструктивными особенностями рабочих органов сельскохозяйственной машины (максимальной площадью приемной горловины ), поэтому для определения ее значения, используя третье уравнение закономерностей (6), принимается величина мощности на ВОМ -

Для уборки многолетних злаковых трав влажностью W=55-65% (ρ=268 кг/м³) при максимально возможной нагрузке на рабочих органах при длине резки растительного материала L_p=0,015 м и стандартном числе рядов ножей z=6 ситуация, аналогичная уборке многолетних бобовых трав, т.е. следовательно, предельная величина пропускной способности кормоуборочного агрегата на уборке многолетних злаковых трав ограничена также лишь конструктивными особенностями рабочих органов сельскохозяйственной машины, а для определения ее значения, используя третье уравнение закономерностей (6), принимается величина мощности на ВОМ -

Определяется угловая скорость вращения ω_П измельчающего барабана, соответствующая загрузке двигателя трактора К-3180 АТМ на j-й передаче трансмиссии при работе агрегата на уборке рассматриваемой кормовой культуры по формуле:

где n_дв - частота вращения коленчатого вала, соответствующая загрузке двигателя (Ne) при работе кормоуборочного агрегата на j-й передаче трансмиссии трактора, об/мин;

i_прив - передаточное число трансмиссии привода рабочих органов кормоуборочной машины (для агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 передаточное число трансмиссии привода рабочих органов равно произведению i_прив=i_{дв-прив}×i_{прив-из.б}, т.е. передаточного числа трансмиссии привода ВОМ i_{дв-прив}=0,4762, передающей вращение и крутящий момент от двигателя к ВОМ и передаточного числа трансмиссии от ВОМ к измельчающему барабану i_{прив-из.б}=1,6, передающей вращение и крутящий момент с хвостовика ВОМ на измельчающий барабан прицепной кормоуборочной машины).

Частота вращения коленчатого вала двигателя n_дв, соответствующая загрузке двигателя (Ne) при работе кормоуборочного агрегата на уборке различных кормовых культур, определяется по регуляторной характеристике двигателя n_дв=f(Ne), полученной на основании испытаний трактора по ГОСТ 30747-2001 "Тракторы сельскохозяйственные. Определение показателей через ВОМ", проводимых на машиноиспытательных станциях и ремонтно-технических предприятиях после ремонта двигателей. При этом мощность двигателя трактора Ne, которая затрачивается на все энергопоглащающие операции работы кормоуборочного агрегата, определяется по формулам:

или

где η_прив - к.п.д. трансмиссии привода ВОМ, характеризующий потерю мощности двигателя при ее передаче на ВОМ (для трактора К-3180 АТМ η_прив=0,92);

- мощность, затрачиваемая на перемещение агрегата по полевому фону, на j-й передаче трансмиссии трактора (значение мощности определяется по графику мощностного баланса см. фиг.1), кВт.

Так на уборке однолетних бобовых трав при работе агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 на второй передаче j=2¹ трансмиссии трактора затраты мощности на перемещение агрегата по полю составят , тогда загрузка двигателя равна:

Согласно регуляторной характеристике двигателя n_дв=f(Ne) трактора К-3180 АТМ, полученной на основании испытаний по ГОСТ 30747-2001 "Тракторы сельскохозяйственные. Определение показателей через ВОМ", частота вращения коленчатого вала двигателя равна n_дв=2123 об/мин (см. таблицу 1), следовательно, угловая скорость вращения ω_П измельчающего барабана, соответствующая загрузке двигателя Ne=122 кВт, равна:

На уборке многолетних бобовых трав при работе агрегата К-3180 АТМ+FCT-1350 на третьей пониженной передаче j=3¹ трансмиссии трактора затраты мощности на перемещение агрегата по полю составят , тогда загрузка двигателя равна:

Согласно регуляторной характеристике двигателя n_дв=f(Ne) трактора К-3180 АТМ, частота вращения коленчатого вала равна n_дв=2166 об/мин, следовательно, угловая скорость вращения ω_П равна:

На уборке многолетних злаковых трав при работе агрегата К-3180 АТМ+FCT-1350 на третьей пониженной передаче j=3¹ трансмиссии трактора затраты мощности на перемещение агрегата по полю составят , тогда загрузка двигателя равна:

Согласно регуляторной характеристике двигателя n_дв=f(Ne) трактора К-3180 АТМ, частота вращения коленчатого вала равна n_дв=2200 об/мин, следовательно, угловая скорость вращения ω_п измельчающего барабана равна:

Тогда по третьему уравнению закономерностей (6) значение предельной величины пропускной способности кормоуборочного агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 на уборке различных кормовых культур при установленной длине резки растительного материала L_р=0,015 м, при стандартном количестве рядов ножей z=6 равно:

- уборка однолетних бобовых трав влажностью W=70-80%

- уборка многолетних бобовых трав влажностью W=60-70%

- уборка многолетних злаковых трав влажностью W=55-65%

Аналогичным образом определяется значение предельной величины пропускной способности кормоуборочного агрегата К-3180 АТМ + FCT-1350 на уборке различных кормовых культур при других установочных длинах резки растительного материала L_р и числа рядов ножей z измельчающего барабана, используя закономерности (6).

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Замеряют площадь приемной горловины, установленную длину резки растительного материала, число рядов ножей измельчающего барабана, плотность слоя растительного материала и угловую скорость вращения измельчающего барабана при текущем нагрузочном режиме работы кормоуборочного агрегата. Замеряют мощность, отбираемую от двигателя на привод и работу рабочих органов. По замеренным данным определяют текущее значение пропускной способности кормоуборочного агрегата. Формируют базу данных текущих значений параметров работы агрегата при уборке различных кормовых культур при установленной длине резки растительного материала. Предельную величину пропускной способности кормоуборочного агрегата определяют с использованием экспериментальных данных и закономерностей соотношения параметров, полученных исходя из свойств подобия нагрузочных режимов функционирования кормоуборочного агрегата. Предлагаемый способ позволяет получить значение предельной величины пропускной способности кормоуборочного агрегата, необходимое для обоснования рационального комплектования и эффективного использования взаимодействующих машин в составе технологических комплексов. 3 табл., 1 ил.

Способ определения предельной пропускной способности кормоуборочного агрегата, при котором производят замер площади приемной горловины, плотности слоя растительного материала, спрессованного вальцами питающего механизма, угловой скорости вращения измельчающего барабана, установленной длины резки растительного материала и числа рядов ножей измельчающего барабана, отличающийся тем, что при текущем нагрузочном режиме работы кормоуборочного агрегата замеряют мощность, отбираемую от двигателя на привод и работу рабочих органов, по замеренным данным определяют текущее значение пропускной способности, с которой работал агрегат в момент испытаний, и формируют базу экспериментальных данных текущих значений параметров работы агрегата на уборке различных кормовых культур при установленной длине резки растительного материала, используя закономерности соотношения параметров кормоуборочного агрегата, полученные исходя из свойства подобия нагрузочных режимов его функционирования, по экспериментальным данным определяют требуемое значение величины мощности, необходимой для преодоления предельной нагрузки на рабочих органах, ограниченной их конструктивными параметрами по формуле:

где N_прив - мощность двигателя, идущая на привод и работу рабочих органов кормоуборочного агрегата, кВт;
S_ni - площадь приемной горловины питающего аппарата, зависящая от количества подаваемого в измельчающий аппарат растительного материала, м²;
- максимальная площадь приемной горловины питающего аппарата, ограниченная конструктивно для обеспечения условия резания растительного материала, м²,
ρ - плотность растительного материала, спрессованного вальцами питающего механизма, кг/м³;
ω_i - угловая скорость вращения барабана измельчающего аппарата, рад/с;
L_р - длина резки растительного материала, м;
z - число рядов ножей измельчающего барабана, шт;
Т - индекс при текущих параметрах кормоуборочного агрегата, замеренных и определенных в полевых условиях при текущем нагрузочном режиме его работы, значения которых берутся из сформированной базы экспериментальных данных;
П - индекс при параметрах кормоуборочного агрегата, характеризующих предельный нагрузочный режим его функционирования;
после чего сравнивают фактические мощностные возможности конкретного трактора (), которые могут быть реализованы через вал отбора мощности на различных фонах производства работ и скорости его движения с требуемыми мощностными параметрами (), а значение предельной величины пропускной способности определяют по формуле:

при этом , если или , если .