Bilans mocy ciągnika
Moc nominalna silnika ciągnikowego Ns [kW] – jest to moc, jaką gwarantuje nam producent silnika, który zamontowany został w danym ciągniku. Wielkość tej mocy zapisana jest na tabliczce informacyjnej silnika
Moc efektywna silnika ciągnikowego Ne [kW] – jest to moc, jaką rozwija silnik danej chwili (chwilowa). Jej wielkość zawiera się w przedziale(0 ÷ Ns )
Ne = Nm + Nδ + Nf + Na + Nz + Np + Nh [kW]
Gdzie:
Nm – moc tracona w przekładniach mechanicznych ciągnika, [kW]
Nδ – moc tracona na poślizg kół napędowych ciągnika, [kW]
Nf - moc tracona na przetaczanie agregatu, [kW]
Na - moc tracona na przyspieszenia agregatu, [kW]
Nz – moc pobierana z zaczepu ciągnika, [kW]
Np - moc pobierana z wału odbioru mocy ciągnika (WOM), [kW]
Nh - moc pobierana z układu hydrauliki zewnętrznej ciągnika, [kW]
Moc tracona w przekładniach mechanicznych ciągnika rolniczego
[kW]
gdzie;
ηm – sprawność mechaniczna przekazania mocy od silnika do kół napędowych ciągnika (ηm 0,85-0,90),
Moc tracona na poślizg kół napędowych ciągnika rolniczego
Pk – siła obwodowa na kołach napędowych ciągnika [kN],
- teoretyczna prędkość (bez poślizgu) [m/s],
- rzeczywista prędkość [m/s],
- poślizg kół napędowych ciągnika.
Siła obwodowa na kołach napędowych ciągnika
[kN]
gdzie:
Gc – ciężar całkowity ciągnika [kN],
Pz – siła oporu ruchu maszyn i narzędzi [kN].
β – kat nachylenia terenu.
Moc tracona na przetaczanie ciągnika rolniczego
Moc tracona na przyspieszenia ciągnika rolniczego
m – masa całkowita agregatu [kg],
a – przyspieszenie agregatu, [m/s2]
Moc przekazywana przez zaczep ciągnika rolniczego
Moc przekazywana przez wał odbioru mocy (WOM)
Mp – Moment obrotowy pobierany z WOM [kNm],
ωp – Prędkość kątowa WOM [rad/s]. [Dla nominalnych obrotów silnika ωp=56 rad/s lub ωp=100 rad/s]
Moc przekazywana przez układ hydrauliki zewnętrznej
Mh – Moment hydrauliczny pobierany z pompy hydraulicznej [kNm],
ωh – Prędkość kątowa silnika hydraulicznego [rad/s].
Siła oporu ruch narzędzi i maszyn rolniczych
1. Opór ruchu pługa
k1 – opór jednostkowy orki [kN/m2],
25 kN/m2 – gleby bardzo lekkie (piaszczyste),
100 kN/m2 – gleby ciężkie (gliniaste suche),
a – głębokość orki [m],
b – szerokość orki [m].
2. Opór ruchu narzędzi do doprawianie gleby, ochrony mechanicznej, siewniki zbożowe i sadzarki
k2 – zredukowany opór jednostkowy narzędzi i maszyn [kN/m],
b – szerokość robocza [m].
3. Opór ruch przyczep lub maszyn przetaczanych
Gm – ciężar własny maszyny [kN].
Gł – ciężar ładunku [kN].
4. Opór ruch maszyn przetaczanych i posiadających elementy pracujące w glebie
Prx – opór elementów roboczych pracujących w glebie lub ślizgających się po powierzchni pola. [kN]
Uproszczony bilans mocy
η0 – sprawność ogólna ciągnika [-]
η0 = 0,6 – ciągniki kołowe z napędem na jedną oś,
0,6-0,7 - ciągniki kołowe z napędem na dwie osie,
0,7 – ciągniki gąsienicowe.
ηmp – sprawność mechaniczna napędu WOM (0,95-0,98)
ηh – sprawność przeniesienia napędu przez układ hydrauliki zewnętrznej (0,98)
Po podstawieniu za Nz, Np, Nh, otrzymujemy:
Rezerwa mocy w silniku ciągnikowym powinna wynosić, około 15%, czyli:
Ograniczenia prędkości roboczej agregatu ciągnikowego:
- wymaganiami agrotechnicznymi (dozwolona prędkość agrotechniczna),
- przepustowością zespołów roboczych maszyny,
- mocą źródła energetycznego,
- cechami konstrukcyjnymi ciągnika,
- dopuszczalną prędkością ruchu maszyny,
- stanem drogi lub podłoża,
- stanem technicznym agregatu,
- przepisami o ruchu pojazdów po drogach publicznych.
Przy projektowaniu procesów technologicznych w rolnictwie należy brać pod uwagę następujące ograniczenia mające wpływ na prędkość roboczą agregatu:
- dozwoloną prędkość agrotechniczną (wartości odczytywane z tablic),
- prędkość ograniczoną mocą źródła energetycznego,
- prędkość ograniczoną przepustowością zespołów roboczych maszyny.
Prędkość limitowaną mocą silnika wyznaczamy z zależności:
[m/s]
Prędkość maksymalna limitowana przepustowością zespołów roboczych maszyny:
Wprzep – przepustowość zespołów roboczych maszyny, [kg/s]
b – szerokość robocza maszyny, [m]
Q – dawka (nawozu, cieczy roboczej, itp.), lub plon zbieranej rośliny [kg/m2],
Prędkość robocza na określonym biegu ciągnika v można wyznaczyć z zależności:
Dolna gran pręd. Agro. ≤v ≤ vlimit,
Wyznacz prędkość roboczą ciągnika Ursus 5314 pracującego z sieczkarnią samozbierającą pracującą przy zbiorze zielonki na kiszonkę, mając następujące dane:
Moc silnika w ciągniku Ns = 52,2 kW
Szerokość robocza sieczkarni – 2 m
Przepustowość zespołów roboczych sieczkarni Wprzep = 5 kg/s
Moment obrotowy pobierany z WOM Mp = 0,5 kNm
Ciężar sieczkarni Gm = 18 kN
Współczynnik oporów toczenia f = 0,12
Plon zbieranej zielonki Q = 150 q/ha = 1,5 kg/m2
Dozwolony przedział prędkości agrotechnicznych
Vagrot (0,7 – 1,7) m/s
Pz = (Gm+Gł)(fcosβ+ sinβ)
Jeżeli Gł = ...
edukator