Характеристики трактора.

При расчете баланса мощности принимают идеальные предпосылки в использовании трактора:

- автоматическое и бесступенчатое изменение передаточного числа трансмиссии, а, следовательно, тягового усилия и скорости движения;

- загрузка двигателя постоянна, не зависит от тягового усилия и соответствует номинальному режиму;

- к.п.д. трансмиссий и сила сопротивления перекатывания остаются постоянными и не зависят от нагрузочного и скоростного режима работы трактора;

- трактор движется равномерно по горизонтальному участку.

При принятых условиях уравнение баланса мощности имеет вид:[1]

N_н = N_тр + N_d + N_f + N_кр,

где N_тр - мощность, теряемая в трансмиссии:

N_тр = N_н(1 - h_тр);

N_d - мощность, затрачиваемая на буксование движителей:

N_d = N_кd;

d - коэффициент буксования;

N_к - мощность, подводимая к ведущим колесам:

N_к = N_нh_тр;

N_f - мощность, затрачиваемая на перекатывание трактора:

N_f = Р_fV;

V - рабочая (действительная) скорость движения трактора:

V = V_т(1 - d) = V_тh_d;

h_d - к.п.д. буксования:

h_d = 1- d;

V_т - теоретическая (без учета буксования) скорость движения трактора:

V_т = N_к/Р_к = N_к/(Р_кр+ Р_f);

Р_кр - тяговое усилие, развиваемое трактором;

Р_к - касательная сила тяги:

Р_к = Р_кр+ Р_f;

N_кр - тяговая мощность (мощность на крюке) трактора:

N_кр = Р_крV.

Для определения коэффициента буксования движителя можно использовать зависимость (имеет физический смысл при j_кр < j_м, d£ 1):

d = B^-1ln[А/(j_м- j_кр)],

где j_кр - коэффициент использования сцепного веса трактора (относительная сила тяги);

j_кр = Р_кр/G_сц = Р_кр/(l_кG);

А, В, j_м - коэффициенты функции, аппроксимирующей зависимость d = f(Р_кр)

Удельный тяговый расход топлива:

g_кр = 10³G_тн/N_кр = g_енN_н/N_кр = g_ен/h_т,

где G_тн - номинальный часовой расход топлива двигателем;

h_т - тяговый к.п.д. трактора.

Тяговое усилие Р_кр, развиваемое трактором для гусеничных тракторов и колесных тракторов с колесной формулой 4К4, рассчитывается по формуле:

Р_кр = j_крG.

Тяговый к.п.д. h_т трактора:

h_т = N_кр/N_н = h_трh_вуh_dh_f,

h_f = Р_кр/Р_к = Р_кр/(Р_кр+ Р_f) = (Р_к- Р_f)/Р_к.

Последовательность расчета потенциальной тяговой характеристики и форма записи представлены в таблице № 3.

 

Параметры тяговой характеристики трактора.

 

Таблица № 3.

параметры	значение параметров
φкр		0,111	0,223	0,334	0,445	0,557	0,668
δ	0,010	0,041	0,079	0,127	0,196	0,312	0,993
Ркр		3,473	6,946	10,419	13,893	17,366	20,839
Vт	9,272	4,145	2,669	1,968	1,559	1,291	1,101
Vд, м/с	9,180	3,976	2,459	1,717	1,253	0,887	0,007
Vд, км/ч	33,048	14,312	8,853	6,183	4,512	3,194	0,027
Nкр		13,808	17,081	17,895	17,413	15,408	0,155
Nf	25,778	11,164	6,905	4,823	3,520	2,491	0,021
Nδ	0,257	1,063	2,049	3,318	5,102	8,136	25,859
ήтяг 1		0,474	0,587	0,615	0,598	0,529	0,005
gкр	∞	507,988	410,646	391,981	402,822	455,245	45304,584
Рк	2,808	6,281	9,754	13,227	16,701	20,174	23,6469
ήтяг 2		0,474	0,587	0,615	0,598	0,529	0,0053

N_н=9кВт; h_тр=0,895; N_к=8,055кВт; G=31,2кН; f=0.09; P_f=2,808; G_тн=7,23кг/ч.

 

По данным таблицы № 3 строим график мощностного баланса.

 

Из графика баланса мощности и потенциальной тяговой характеристики следует, что трактор может работать с высокой степенью использования мощности двигателя на крюке, с высокими значениями тягового к.п.д., низким удельным тяговым расходом топлива только в определенном диапазоне.

7. Расчёт теоретической тяговой характеристики трактора.

 

 

Тяговая характеристика трактора показывает, как в зависимости от нагрузки на крюке Р_кр (тягового усилия трактора) и включенной передачи изменяются основные показатели: скорость движения V, мощность на крюке (тяговая мощность) N_кр, часовой G_т и удельный тяговый g_кр расходы топлива, потери на буксование движителя d. Трактор движется равномерно по горизонтальному участку.[1]

Значения показателей следует вычислять по формулам:

- касательная сила тяги

Р_к = М_кi_трh_трh_ву/(10³r_к);

- нагрузка на крюке (тяговое усилие) трактора

Р_кр = Р_к - Р_f;

- сцепной вес трактора G_сц для гусеничных тракторов и колесных тракторов с колесной формулой 4К4 равен эксплуатационному весу трактора G.

- коэффициент буксования

d = В^-1ln[А/(j_м - Р/G_сц)];

- теоретическая скорость движения

V_т = pr_кn_e/(30i_тр)» 0,105r_кn_e/i_тр, м/с;

- рабочая (действительная) скорость движения

V = V_т(1-d), м/с;

- тяговая мощность трактора

N_кр = Р_крV;

- удельный тяговый расход топлива

g_кр = 10³G_т/N_кр, г/квт.ч;

- тяговый к.п.д. трактора

h_т = N_кр/N_е = h_трh_вуh_dh_f = h_трh_ву(1 - d)Р_кр/Р_к.

 

Расчётная таблица теоретической тяговой характеристики трактора.

Таблица № 4.

Показатели	Режим работы
Хол. ход	Регуляторная ветвь	Номинальный режим	Корректорная ветвь	Мmax
расч. т.	1*			4*			7*
Мк, Нм		84,265	126,397	168,529	183,510	193,809	197,516
ne, об/мин		1776,5	1738,25				1201,9
Ne, кВт		15,675	23,006		29,4	27,6	24,849
Gt, кг/ч	1,894	4,591	5,911	7,23	7,100	6,709	6,113
ge, г/кВч	∞	292,89	256,910		241,492	243,096	245,996
тяговая характеристика трактора на 1-й передаче
Pк	2,808	6,15	9,225	12,3	13,393	14,145	14,416
Ркр		3,342	6,417	9,492	10,585	11,337	11,608
Gсц	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2
δ%	0,988	3,956	7,235	11,299	13,015	14,303	14,792
Vт, м/с	2,385	2,286	2,237	2,188	1,969	1,750	1,547
Vд, м/с	2,361	2,196	2,075	1,941	1,713	1,500	1,318
Vд, км/ч	8,500	7,905	7,470	6,986	6,166	5,399	4,745
Nкр		7,338	13,316	18,420	18,129	17,004	15,298
gкр	∞	625,639	443,866	392,518	391,620	394,585	399,579
ήтяг		0,468	0,579	0,614	0,617	0,616	0,616
на 2-й передаче
Pк	2,808	5,197	7,795	10,393	11,317	11,952	12,181
Ркр		2,389	4,987	7,585	8,509	9,144	9,373
Gсц	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2
δ%	0,988	3,055	5,631	8,667	9,892	10,788	11,122
Vт, м/с	2,822	2,706	2,647	2,589	2,330	2,071	1,830
Vд, м/с	2,794	2,623	2,498	2,365	2,100	1,848	1,627
Vд, км/ч	10,059	9,443	8,994	8,513	7,559	6,652	5,857
Nкр		6,265	12,459	17,937	17,866	16,897	15,249
gкр	∞	732,778	474,407	403,082	397,385	397,079	400,871
ήтяг		0,400	0,542	0,598	0,608	0,612	0,614
на 3-й передаче
Pк	2,808	4,391	6,587	8,782	9,563	10,100	10,293
Ркр		1,583	3,779	5,974	6,755	7,292	7,485
Gсц	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2
δ%	0,988	2,329	4,384	6,722	7,637	8,295	8,539
Vт, м/с	3,340	3,202	3,133	3,064	2,758	2,451	2,166
Vд, м/с	3,307	3,127	2,996	2,858	2,547	2,248	1,981
Vд, км/ч	11,905	11,258	10,784	10,289	9,169	8,092	7,133
Nкр		4,951	11,319	17,075	17,205	16,391	14,830
gкр	∞	927,320	522,159	423,432	412,665	409,347	412,202
ήтяг		0,316	0,492	0,569	0,585	0,594	0,597
на 4-й передаче
Pк	2,808	3,710	5,566	7,421	8,080	8,534	8,697
Ркр		0,902	2,758	4,613	5,272	5,726	5,889
Gсц	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2	31,2
δ%	0,988	1,740	3,398	5,235	5,939	6,441	6,625
Vт, м/с	3,953	3,789	3,708	3,626	3,264	2,901	2,564
Vд, м/с	3,913	3,723	3,582	3,436	3,070	2,714	2,394
Vд, км/ч	14,088	13,404	12,894	12,371	11,051	9,771	8,618
Nкр		3,360	9,877	15,851	16,185	15,541	14,098
gкр	∞	1366,369	598,406	456,119	438,672	431,734	433,596
ήтяг		0,214	0,429	0,528	0,551	0,563	0,567

 

По данным таблицы № 4 строим теоретическую тяговую характеристику трактора.

 

 

8. Расчёт лучевой загрузки двигателя.

Лучевой график загрузки двигателя показывает, как изменяется загрузка двигателя в зависимости от величины касательной силы тяги Р_к или тягового усилия Р_кр трактора и номера передачи. При геометрическом ряде передач рациональный диапазон загрузки двигателя по крутящему моменту остается постоянным и не зависит от номера передачи:

М_мин£ М £ М_н

где: М_мин - минимальный крутящий момент двигателя, такой, что при М<М_мин выгодней перейти на соседнюю (смежную) повышенную передачу.

Минимальный крутящий момент двигателя определяется по формуле:

М_мин = М_н/q = 168,529/1,183 = 142,459

где: q - знаменателя геометрического ряда передач или среднее значение знаменателя для скорректированных значений передаточных чисел трансмиссии.

 

При построения графика используем данные приведенные в таблице № 4.