Определение составляющих тягового баланса трактора

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГБОУ ВПО

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

КАФЕДРА ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

 

по предмету: ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил	______________	Коломиец С.Н.
	(подпись)	(Фамилия И.О.)
Руководитель	______________	Карабаницкий А.П.
	(подпись)	(Фамилия И.О.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краснодар 2014 г.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЯГОВОГО БАЛАНСА ТРАКТОРА

 

Для большинства практических расчетов можно принять, что скорость движения агрегата постоянна. В этом случае движущая агрегат сила Рд равна сумме сил сопротивления и уравнение тягового баланса трактора имеет вид

Рд = Ркр +Рf + Рα                                                                                                                                       (1.1)

или

Ркр = Рд - Рf - Рα                                                                                          (1.2)

 

где       Рд - движущая агрегат сила, кН;

Ркр - сила тяги на крюке трактора, кН;

Pf - сила сопротивления качению трактора, кН;

Ра - сила сопротивления движению трактора на подъем, кН

В условиях достаточного сцепления ведущего аппарата трактора с почвой движущая агрегат сила Рд равна касательной силе Рк, а при недостаточном сцеплении сила Рд равна максимальной силе сцепления ведущего аппарата трактора с почвой Fmax. То есть при Pk<Fmax сцепление ведущего аппарата с почвой достаточное и Рд=Рк, а при Pk>Fmax сцепление недостаточное и Рд=Fmax. Иными словами, значение силы Рд находится из сравнения соответствующих числовых значений сил Рк и Fmax (по передачам с учетом почвенных условий) и равно меньшему из них.

В первом случае касательная сила при Рк может быть полностью использована на передвижение трактора и его тяговую работу, то есть

Ркр = Рк - Рf - Рα                                                                                         (1.3)

А во втором случае – только ее часть, равная силе Fmax, то есть

Ркр = Fmax, - Рf - Рα                                                                                      (1.4)

 

1. Исходные данные

 

Перед выполнением расчетов берем исходные справочные данные и помещаем их в таблицу 1.1

Таблица 1.1 Исходные справочные данные для расчета составляющих тягового баланса трактора МТЗ-82

 

Показатель	Значение показателя
Эксплуатационный вес трактора G, кН	33,5
Номинальная эффективная мощность двигателя Nен, кВт	55,2
Номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя nн, с -1	36,7
Радиус качения ведущего колеса (звездочки) трактора rк, м	0,71
Механический КПД трансмиссии трактора ƞмг	0,91
Передаточное число трансмиссии im на передачах:   четвертая	68
пятая	57,4
шестая	49

 

2. Расчеты составляющих тягового баланса трактора

 

1.2.1 Определяем касательную силу тяги трактора на заданных передачах по формуле:

 

 

где Рк - касательная сила тяги, кН;

Neн - номинальная эффективная мощность двигателя, кВт;

im - передаточное число трансмиссии на данной передаче;

ƞмг - механический коэффициент полезного действия трактора;

nн - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, с-1;

rk - радиус качения ведущего колеса (звездочки) трактора, м.

 

Рассчитаем, согласно данной формуле  касательную силу тяги на четвертой передаче:

 

 = 20,84 кН;

 

Рассчитаем, согласно данной формуле  касательную силу тяги на пятой передаче:

 

 = 17,59 кН;

 

Рассчитаем, согласно данной формуле  касательную силу тяги на шестой передаче:

 

 = 15,02 кН

 

 

1.2.2 Определяем максимальную силу сцепления ведущего аппарата трактора с почвой для различных почвенных условий по формуле:

Fmax = µGсц

где Fmax - максимальная сила сцепления ведущего аппарата трактора с почвой, кН;

µ - коэффициент сцепления ведущего аппарата трактора с почвой (задано по таблице);

Gсц - сцепной вес трактора, кН.

Нам заданы следующие значения коэффициента сцепления ведущего аппарата трактора с почвой: на залежи µз=0,9; на стерне - µс =0,8; на культивированном поле - µкп =0,6.

Сцепной вес трактора Gсц для гусеничных и колесных тракторов со всеми ведущими колесами равен эксплуатационному весу трактора G. Для колесных тракторов с одной ведущей осью можно принять Gсц =0,67G.

 

Определяем максимальную силу сцепления ведущего аппарата трактора на залежи:

 

Fmax (з) = 0,9 * 33,5 = 30,15 кН;

 

 

Определяем максимальную силу сцепления ведущего аппарата трактора на стерне:

 

Fmax (ст) = 0,8 * 33,5 = 26,8 кН;

 

Определяем максимальную силу сцепления ведущего аппарата трактора на культивированном поле:

 

Fmax (кп) = 0,6 * 33,5 = 20,1 кН.

 

1.2.3 Определяем силу сопротивления качению трактора для различных почвенных условий по формуле:

Рf = G*f

где Pf - сила сопротивления движению трактора, кН;

f - коэффициент сопротивления движению трактора;

G - эксплуатационный вес трактора, кН.

Нам заданы следующие значения коэффициента сопротивления качению трактора: на залежи – fз = 0,07; на стерне - fc = 0,1; на культивированном поле – fкп = 0,15.

 

Определяем силу сопротивления качению трактора на залежи:

 

Рf (з)=33,5 * 0,07= 2,345 кН;

 

Определяем силу сопротивления качению трактора на стерни:

 

Рf (ст)=33,5 * 0,1= 3,35 кН;

 

Определяем силу сопротивления качению трактора на культивированном поле:

 

Рf (кп)=33,5 * 0,15= 5,025 кН.

1.2.4 Определяем силу сопротивления движению трактора на подъем по формуле:

Рα = G*i/100,                                                                                   (1.8)

где Рα - сила сопротивления движению трактора на подъем, кН;

i - уклон местности.

Если трактор движется на подъем, то значение i имеет положительный знак, а под уклон - отрицательный. Нам задано i = 4 %.

 

Определяем силу сопротивления движению трактора на подъем:

 

Рα =33,5 *4 / 100 = 1,34 кН

 

1.2.5 Определяем силу тяги на крюке трактора при работе в различных почвенных условиях.

Здесь нужно обратить внимание на то, чем ограничено значение движущей агрегат силы Рд в данных почвенных условиях - касательной силой тяги Рк или максимальной силой сцепления ведущего аппарата трактора с почвой Fmax. Напомним, что значение силы Рд равно меньшему из значений сил Рк и Fmax. С учетом вышеизложенного значение силы Ркр, следует определять для соответствующих почвенных условий или по формуле (1.3) или формуле (1.4)

 

1. Определяем силу тяги на крюке трактора при работе на залежи:

 

Ркр(4)= 20,84 – 2,345 – 1,34 = 17,155 кН;

Ркр(5)= 17,59 – 2,345 – 1,34 = 13,905 кН;

Ркр(6)= 15,02 – 2,345 – 1,34 = 11,335 кН.

 

2. Определяем силу тяги на крюке трактора при работе на стерне:

 

Ркр(4)= 20,84 – 3,345 – 1,34 = 16,15 кН;

Ркр(5)= 17,59 – 3,345 – 1,34 = 12,9 кН;

Ркр(6)= 15,02 – 3,345 – 1,34 = 10,33 кН.

3. Определяем силу тяги на крюке трактора при работе на культивированном поле:

 

Ркр(4)= 20,1 – 5,025 – 1,34 = 13,735 кН;

Ркр(5)= 17,59 – 5,025 – 1,34 = 11,225 кН;

Ркр(6)= 15,02 – 5,025 – 1,34 = 8,655 кН.

 

Результаты расчетов помещаем в таблицу 1.2

 

Таблица 1.2 Составляющие тягового баланса трактора МТЗ-82, кН

 

Почвенные условия	Рк по передачам			Fmax	Рf	Рα	Рf + Рα	Ркр по передачам
	4	5	6					4	5	6
Залежь	20,84	17,59	15,02	30,15	2,34	1,34	3,68	17,15	13.9	11,33
Стерня	20,84	17,59	15,02	26,8	3,35	1,34	4,69	16,15	12,9	10,33
Культивированное поле	20,84	17,59	15,02	20,1	5,02	1,34	6,36	13,73	11,22	8,65

 

1.2.6 Строим графики зависимости движущей агрегат силы Рд от почвенных условий для всех заданных передач по форме рисунков 1.1 – 1.3, используя данные таблицы 1.2

 

 

 

 

 

 

 

1.2.7 Строим графики зависимости от почвенных условий силы Ркр тяги на крюке трактора для всех заданных передач по форме рисунков 1.4 – 1.6, используя данные таблицы 1.2. При этом дополнительно на оси ординат откладываем силы Рf и Рα, причем силу Рα - с учетом знака.

 

 

 

 

 

1.2.8  Проводим анализ изменения составляющих тягового баланса трактора в зависимости от почвенных условий.

Используя данные таблицы 1.2 и рисунков 1.1 – 1.6 можно заключить, что большое значение на изменчивость движущей агрегат силы Рд и составляющих тягового баланса Рf и Рα оказывают почвенные условия, а также коэффициент сцепления ведущего аппарата трактора с почвой.

Мы установили, что при работе на 4-ой передаче и залежи почвы, трактор нуждается в улучшении сцепных свойств за счет увеличения коэффициента сцепления µ, а также сцепного веса Gсц трактора.

Тягово-сцепные свойства трактора зависят от физических характеристик почвы, конструктивных параметров, сцепного веса и колесной формулы трактора, размеров движителей, давления воздуха в шинах, рабочей скорости и др. Одним из параметров, определяющих тягово-сцепные свойства тракторов, является буксование, то есть проскальзывание колеса в сторону, противоположную движению.

При буксовании движителей  трактора происходит потеря скорости, а в конечном итоге мощности трактора, изнашиваются протекторы шин, углубляется колея и нарушается структура почвенного слоя, что ведет к потере урожая на полях. Для уменьшения буксования применяются различные способы. Одним из приемов, уменьшающим буксование движителей трактора МТЗ -82, является увеличение числа ведущих колес.

Уменьшения давления в шинах приводит к увеличению площади контакта колес с почвой, что улучшает их сцепные свойства. Давление в шинах на колесном тракторе МТЗ-82 при выполнении полевых работ рекомендуется поддерживать в пределах: для передних колес 0,14 - 0,17 Мпа (1,4 - 1,7 кгс/см2), и для задних - 0,1 Мпа (1 кгс/см2). На транспортных работах рекомендовано давление в передних шинах не изменять, а в задних повышать до 0,14 МПа (1,4 кгс/см2).

Сцепной вес трактора увеличивают применением балласта и догружателей ведущих колес. В качестве балласта на тракторе МТЗ-82 применяются чугунные грузы, навешиваемые на специальный кронштейн, который крепят к переднему брусу трактора. В задней части трактора грузы крепят к дискам колес. Догрузка ведущих колес трактора производиться переносом части веса сельскохозяйственной машины на ведущие колеса трактора.