Использование тяговой характеристики и баланса мощности трактора в

Использование тяговой характеристики и баланса мощности трактора в эксплуатационных расчётах. 1. Эксплуатационные свойства тракторов. 2. Тяговый баланс трактора. 3. Баланс мощности трактора. 4. Выбор оптимального режима работы трактора по тяговому к. п. д.

Эксплуатационные свойства тракторов Агротехнические Общетехнические Маневренность Проходимость Технико-экономические Производительность Тяговые свойства Возможность рационального агрегатирования Экономичность работы Амортизационные расходы Надежность и долговечность Технологичность и экономичность ремонта и ТО

Рс= Rа+ Рf +Рвозд. Рдв= Rа+ Рf Ркр= Rа Рдв = Рс Рвозд ±Рj Ркр=Rа Rв. м. R Рдв Рf Gтр Rосн

rк Р 1 к О Рсц max Рсц i=Gсцμi ЗДС, Рсц>Рк, Рдв=Р к Рк Мк = Мен ·iт·ηмг Rосн Рк= Мен · iт· ηмг / rк Gсц Рсц=0 Nен = Мен ωн Мен = Nен / ωн ЗНС, Рсц<Рк, Рдв=Рсц Рк=· Nен iт·ηмг / ωн rк rк= r 0+λh Рквом= (Nен – Nвом/ ηвом )iт· ηмг / ωн rк - тягово-приводной Рквом = Nен ( 1 - µвом)iтηмг / ωнrк µвом =Nвом/ NенέNηвом

Рсц = μ Gсц Рдв Рк Р сц -общее условие движения агрегата Рк ≥ Рс ≤ Рсц -полное буксование движителей (предел по сцеплению) Рк >Рсц <Рс -заглохание двигателя от перегрузок (предел по двигателю) Рк < Рс <Рсц

Gсц = Gтр Gсц = [Gтр·(L- а) +Мк] / L Gсц = Мк = Рсц rк Рсц =µGсц Мк = Рсц rк

Ркр = Рсц - Рf Рf = Gтрfтр = Рf /Gтр Ркр = Рсц - Рf = µ Gтр - Gтр fтр = Gтр (µ -fтр) Р, к. Н Ркр, к. Н Рк Рсц Ркр i Ркр 1 Ркр 2 Ркр Рf μ 1 Ркр i Ркр 1 μi μ 2 μ μ 1 Ркр 2 μi μ 2 μ

Sоп = π(1 – λ)bш√ bш. D

Ркр = Рк - Рf

Р, к. Н Ркр, к. Н Рк max Рсц Ркр п Ркр max Рк п Рк н Ркр н Рf µ 1 µ 2 μ

Р, к. Н Ркр, к. Н Рк Рсц Р кр Рf μ 1 μi μ 2 μ

Рά = Gтр Sin ά Рf = Gтрfтр Cos ά Рвозд ±Pj Gтр. Sinά Рf Ркр=Rа Ркрtgβ β R ά Рдв Rосн Gтр. Cosά Gтр

Gсц =Gтр·cosα Gсц = [Gтр·(L- а)cosα+Мк ]/ L Gсц = Рсц = [μ Gтр·(L-а)cosα+ μ Рсц rк]/ L Рсц L -μ Рсц rк =μ Gтр ·(L-а)cosα Рсц = [μ Gтр ·(L-а)cosα]/ L -μ rк

Ркр = Рдв - Рf - Рά Ркр = Рсц - Рf - Рά Ркр = µGтр Cosά - Gтрfтр Cosά – Gтр Sinά = =Gтр Cosά (µ - fтр – tg ά) Ркр=

График тягового баланса в условиях недостаточного сцепления движителя с почвой. Р, к. Н РК РКР, к. Н На спуск РСЦ На подъём Рf Pα μ 1 μ 2 μ

РНСЦ = РК – РСЦ РК ≤ Рсц РКР = РК –Рf – Рα

График тягового баланса при работе движителя в зоне достаточного сцепления РКР, к. Н РСЦ РК max РКР max РК п РКР п РК н РКР н Рf Рα μ μ 1 μ 2 μ

• График тягового баланса в общем виде. РКР, к. Н РСЦ РК Рдв На спуск На подъём ЗНС ЗДС Рf ЗНС ЗДС Рα μ 1 μi μ 2 μ

Теоретическая скорость Vт=3, 6 (2πrк·nн/60 iт)≈0, 377(rк·nн)/iт, км/ч; rк·-м; nн – об/мин. Vт=6, 28 rк·nн/iт, м/с; nн – с-1; Техническая скорость Vр=6, 28 rк·nр/iт , Где РНС= Рк-Рсц – сила, не используемая по сцеплению Рнз= Рк-Rа – сила, не используемая по загрузке (1)

Если числитель и знаменатель формулы (1) умножить на n. Н Vр=6, 28 rк∙nр ·nн/iт∙nн=Vтnр/nн Величину буксования движителей трактора определяют по формуле nр= nн(1 – δ) Подставим полученное выражение в формулу (2) Vр= Vтnр/nн= Vт nн(1 – δ)/ nн= Vт (1 – δ) Действительная частота к/вала определяется по формуле: nр= nн+(nхх -nн) [(Рнс+ Рн. з)/ Рк], об/мин (с-1) (2)

Среднетехническая скорость Vст =(Lр+ Lх)/(Тр+ Тх) Vх=Lх/Тх Эксплуатационная скорость Vэ =(Lр+ Lх)/(Тр+ Тх +Тпр) = (Lр+ Lх)/Тсм Баланс мощности Nен – Nнсц – Nнз = Nе = Nкр + Nе вом+ Nf ± Nα +Nδ +Nт Nт = Nе (1 -ηмг) ηмг= ηацил ηбкон ηдв

Nδ =Рк(Vт- Vр ) = = Рк [Vт - Vт(1 – δ)]= Рдв Vт δ = =( Nен iт ηмг /rкnн)( rкnн / iт )δ = =Nен ηмг δ, к. Вт

φ= Ркр/Gтр 20 δ, % 15 δ=11, 8 % 10 5 0, 2 0, 4 φ =0, 47 кр φкр. н (3)

Поле, подготовленное под посев Стерня Тип трактора а в Колёсный 4 К 2 0, 1410 0, 615 0, 2480 0, 712 Колёсный 4 К 4(Кл. 1, 4) 0, 1930 0, 919 0, 2120 0, 880 Колёсный 4 К 4(Кл. 3) 0, 1100 0, 773 0, 0834 0, 609 Гусеничный 0, 0089 0, 777 0, 0441 0, 869

φкр. доп. = Ркр. доп. =Gтр φкр. доп=33, 42· 0, 4=13, 37 к. Н iтр. доп = iтр 6 = 49, 1, т. е. iтр 6 ≤ iтр. доп ήδ=(1 – δ) Nα = Gтр sinα Vр = Рα Vр Nδ = Nен ηмг(1 - ήδ) Nf = Gтр fтр cosα Vр = Рf Vр Nе вом = Nвом + Nвом тр = Nвом /ηвом

Nкр + Nе вом =Nе - ( Nf± Nα +Nδ +Nт ) Nен, к. Вт или Nкр = Ркр Vр Nен Nδ Nf Nт Nт Nт Nf Nкр+Nвом Nδ Nα Nкр+Nвом Nά+Nнс 1 2 3 4 5 6 - передачи Vр, км/ч

1. Потери мощности в трансмиссии Nт практически не зависят от скорости движения ЭС и могут считаться величиной постоянной. 2. Мощность, затрачиваемая на перекатывание (трактора ) ЭС Nf , прямо пропорционально скорости его движения и составляет значительную величину, особенно при движении энергосредства на высоких скоростях. 3. Мощность, расходуемая на буксование Nδ энергосредства, находится в обратной зависимости от его скорости движения. Буксование ЭС изменяется по закону прямой пропорциональности, и только на низших передачах характеристика буксования из прямолинейной переходит в криволинейную, причём потери мощности на буксование движителей ЭС на низших передачах могут составлять значительную величину.

4. Мощность, затрачиваемая на преодоление подъема, прямо пропорциональна скорости движения энергосредства. 5. Поскольку величины Nf и Nδ с увеличением рабочей скорости Vр изменяются в противоположных направлениях (Nf возрастает, а Nδ уменьшается), то можно выбрать такой скоростной режим Vр= Vр опт. , при котором сумма потерь на передвижение и буксование будет наименьшей. Наглядно это видно на графике баланса мощности. При работе трактора с такой скоростью тяговая мощность будет иметь наибольшее значение Nкр. max. Поэтому данный скоростной режим, соответствующий работе трактора с наибольшим КПД, выбирают в качестве основного скоростного режима

Уровень полезного использования мощности двигателя в соответствии с балансом мощности характеризуется общим к. п. д. трактора, значение которого определяется по зависимости ηтр = (Nкр + Nе вом )/Nе = ( Nкр+ N вом /ηвом)/Nе где: Nвом – мощность, необходимая для привода рабочих органов агрегатируемых с трактором рабочих машин, к. Вт; ήвом – к. п. д. ВОМ, учитывающий потери в его приводе

Для тяговых процессов рассчитывают также тяговый к. п. д. трактора ηт = Nкр/ (Nе - Nе вом) = Nкр/ (Nе - N вом /ηвом) Nе вом – мощность, затрачиваемая на привод механизмов, присоединённых к валу отбора мощности, с учётом потерь в приводе ВОМ, к. Вт; Если вся мощность реализуется на тяговые процессы, т. е. Nе вом=0, то ηтр = ηт = Nкр/Nе

Номинальное значение к. п. д. трактора определяется при номинальной мощности двигателя (Nен) и максимальной тяговой мощности (Nкр max) для данного трактора и конкретных условий ηт. max = Nкр max /Nен

Фактическое значение к. п. д. трактора в данном МТА определиться: ηт. ф = Nкр ф /Nеф где Nкр ф – фактически реализуемая тяговая мощность на крюке трактора в данных условиях работы; Nеф - фактически реализуемая мощность двигателя.

Кроме к. п. д. трактора о степени его использования можно судить по коэффициенту использования его тяговой мощности ηNкр = Nкр ф / Nкр max, где Nкр ф – фактически используемая тяговая мощность трактора ; Nкр max –максимальная тяговая мощность, которую можно получить в данных условиях.

Тяговая характеристика трактора V 3 2 4 3 Nкр max 2 4 1 g 3 4 GТ 4 1 2 3 2 1 δд Nкр 1 Ркр 4 Ркр opt Ркр доп δ

Исходя из графика, можно сделать следующие выводы: 1. Тяговая мощность Nкр трактора на данной передаче по мере увеличения нагрузки Ркр на крюке до известного предела возрастает. Достигнув максимального значения , она с увеличением Ркр падает. При некотором максимальном тяговом сопротивлении на крюке трактор останавливается вследствие заглохания двигателя от перегрузки или полного буксования движителей.

2. Мощность, соответствующая точке перегиба и в большинстве случаев (если движущая сила не ограничивается сцеплением с почвой) при номинальной (расчетной) частоте вращения nн совпадающую с номинальной эффективной мощностью двигателя Nен , называют максимальной тяговой мощностью трактора Nкр max.

3. Тяговое усилие, соответствующее максимальной тяговой мощности и номинальной частоте вращения к/вала двигателя, называется номинальным (расчетным) тяговым усилием трактора Ркрн на данной передаче. Отношение максимального тягового усилия к номинальному по каждой из передач можно назвать (по аналогии с двигателем) коэффициентом приспособляемости трактора Ктр= Ркрmax /Ркрн. Ркр. н< Ркр. max,

4. Часовой расход топлива Gт возрастает по мере увеличения нагрузки на крюке. В точке, соответствующей максимальной тяговой мощности, он достигает максимального значения. Затем при режиме перегрузки часовой расход топлива снова падает в связи с тем, что количество рабочих циклов в двигателе уменьшается 5. Удельный расход топлива с увеличением нагрузки уменьшается и остается минимальным в точке максимальной крюковой мощности. При перегрузке трактора, по мере ухудшения условий рабочего процесса в двигателе при малой частоте вращения, удельный расход топлива возрастает, причём это касается работы на каждой передаче трактора по мере увеличения его недогрузки или перегрузки. Наименьший удельный расход топлива соответствует максимальной крюковой мощности.

6. На разных передачах трактора потери мощности различны. На низших передачах из-за значительной силы тяги наблюдаются большие потери на буксование, а на высших – из-за большой скорости – большие потери на перекатывание и преодоление подъемов. Поэтому при одной и той же мощности двигателя и одинаковых почвенных условиях тяговая мощность трактора на разных передачах оказывается различной.

7. Скорость движения трактора выражает расстояние, которое проходит трактор в единицу времени. Её величина зависит от угловой скорости коленчатого вала двигателя, передаточного числа трансмиссии, буксования движителей и прочих условий. При анализе данного эксплуатационного показателя по тяговой характеристике трактора в соответствии с тремя характерными режимами его эксплуатации различают скорость холостого хода трактора Vр. х, при которой Ркр = 0, номинальную рабочую скорость Vр. н, при которой Ркр = Ркр. н и Nкр = Nкр. max, и рабочую скорость Vр, при которой Ркр = Ркр. max.

8. Линия, огибающая кривые тяговых мощностей на отдельных передачах, называется потенциальной тяговой характеристикой трактора. Она соответствует тяговым мощностям, которые имели бы место при бесступенчатой трансмиссии.

9. Величина буксования характеризует потерю скорости поступательного движения трактора от возможного её теоретического значения. Буксование непосредственно зависит от тягового усилия трактора, причём величина буксования при увеличении тягового усилия возрастает. Наибольшее буксование отмечается на низших скоростях движения. С повышением скорости движения трактора буксование уменьшается (уменьшается крутящий момент на колесе).

10. Тяговые характеристики, снятые при работе трактора на различных передачах и размещенные на одном графике, называются совмещенными тяговыми характеристиками трактора. По таким характеристикам определяют оптимальные режимы работы МТА, а так же технико-экономические показатели работы. По вертикали, проведенной через точку Nкр= Nкрmax , определяют оптимальное значение скорости Vопт, номинального тягового усилия Ркрн, а так же минимального удельного расхода топлива gmin и рассчитывают наибольшую величину тягового к. п. д. трактора ήт = ήт max. Более низкие передачи, чем Nкр max являются резервными в случае временного повышения сопротивления машин или по агротребованиям. Более высокие – на транспортных работах, или, если нельзя загрузить трактор на основных передачах.

ήт=ήмгήfήδ ήf ήмг=const ήf ήδ=1 -δ Ркр φкр= Ркр/Gтр V

φкр, ήδ, ήf, ήт, δ 0, 6 0, 4 0, 2 0 1 2 3 4