Определение тяговой характеристики трактора и автомобиля

1.Расчет, построение и анализ тяговой

характеристики  трактора.

1.1 Определение КПД трансмиссии  трактора.

     КПД трансмиссии η_т определяется по формуле:

                                                η_т=

* η_к* η_г*(1-ε),                                                      (1)

где , η_к – КПД цилиндрической (эпициклический планетарный ряд (ЭПР) считается за одну пару шестерен) и конической пар шестерен; m – число пар цилиндрических шестерен и ЭПР, работаюших в трансмиссии на данной передаче; η_г – КПД ведущего участка гусеничного движителя (для гусеничных тракторов; для колесных принимаем равным η_г=1); ε – коэффициент, определяющий, какую часть номинального крутящего момента двигателя (М_дв.н) составляет момент холостого хода трансмиссии трактора.

     При современном уровне  технологии изготовления шестерен, подшипников и гусениц, а также при номинальном тепловом режиме трансмиссии тракторов и автомобилей можно принимать:

=0,985…0,990;      η_г=0,750…0,850;

η_к=0,975…0,980;       ε=0,030…0,050.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.1 –  Кинематическая схема трансмиссии T-4A.

     Таблица 1.1 – Характеристика трансмиссии трактора T-4A по передачам.

Передачи	Шестерни, передающие крутящий момент	Передаточное число	m	n	ηт
IV	1-20-19-2-5-15-13-12-D-7-8	45,86	5	1	0,8853
V	1-2-3-17-13-12-D-7-8	37,58	4	1	0,8943
VI	1-2-4-16-13-12-D-7-8	32,35	4	1	0,8943
VII	1-2-6-14-13-12-D-7-8	27,96	4	1	0,8943
VIII	1-2-5-15-13-12-D-7-8	25,06	4	1	0,8943

1.2. Построение внешней скоростной  характеристики двигателя. 

     Для трактора о ступенчатой транмиссией изменение нагрузки на крюке и, следовательно, нагрузки на двигатель при неизменном положении рычага управления всережимным регулятором топливного насоса высокого давления (ТНВД) приводит к изменению частоты вращения коленчатоо вала, которое сопровождается изменением крутящего момента, мощности, часового и удельного расходов топлива и других параметров.

     Изменение энергетических  и топливно-экономических показателей  двигател в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении рычага управления всережимным регулятором (ТНВД) называется скоростной характеристикой дизельного двигателя.

     Скоростная характеристика двигателя представляется в табличной и графической формах.

    Таблица 1.2. – Параметры внешней скоростной характеристики двигателя A-01M  при работе с всережимным регулятором.

Параметры и	Частота	вращения	коленвала,	мин-1
размерность	nм=1020	1247	1474	nн=1700	1734	1768	nхх =1802
Ne, кВт*ч	69	80,6	90,3	96	65	31,5	0
Мк, Н*м	647,2	636,5	596	539,3	357,5	170	0
ge, г/кВт*ч	292,8	268	258	244	323	593,6
Gт, кг/ч	20,2	22,6	23,3	23,4	21	18,7	16,38

     На оси абсцисс  отмечаются характерные значения  частоты вращения коленвала двигателя:

     n_н – номинальная частота вращения, n_н=1700 мин^-1;

     n_м – частота вращения при максимальном крутящем моменте:

n_м=(0,6…0,8)* n_н=0,6*1700=1020 мин^-1, (2);

     n_хх – максимальная частота вращения коленвала на холостом ходу:

n_хх=(1+δ_р)* n_н, (3)

где δ_р – степень неравномерности хода всережимного регулятора ТНВД (для большинства автотракторных дизелей δ_р=0,06…0,08).

n_хх=(1+δ_р)* n_н=(1+0,07)*1700=1802 мин^-1.

     На регуляторном участке  характеристики (от n_хх до n_н) и на корректорном участке характеристики (от n_н до n_м) намечаются два промежуточных значения частоты вращения.

     Затем вычисляют крутящий  момент двигателя, работающего  на режиме номинальной мощности:

М_к.н.=9550*(N_е.н./n_н),Н*м=9550*(96/1700)=539,3 Н*м, (4)

 

после чего находят максимальный крутящий момент:

М_к.max=М_к.н.*(μ_к+100)*10^-2, Н*м, (5)

где μ_к – корректорный коэффициент запаса крутящего момента (для большинства отечественных автотракторных дизелей μ_к = (15…20)%):

М_к.max=М_к.н.*(μ_к+100)*10^-2=539,3*(0,2+100)*10^-2=647,2 Н*м.

     Графическое построение  внешней скоростной характеристики  дизеля начинают с того, что   на шкале ординат в выбранном  масштабе отмечают три точки,  соответствующие М_к.хх=0; М_к.н и М_к.max. На регуляторном участке отмеченные точки соединяют прямой линией, а на корректорном – выпуклой кривой.

     Затем для выбранных  значений n_дв на корректорном участке по графике определяют промежуточные значения М_к и вписывают в таблицу 1.2. Далее определяют значения N_e на корректорном участке:

N_e=(M_к*n_дв)/9550, кВт (6)

и заносят в соответствующие  ячейки таблицы 1.2.

     Построение кривой  изменения удельного эффективного  расхода топлива g_e начинают с точки, соответствующей режиму номинальной мощности двигателя.

     Удельный эффективный  расход топлива при максимальном  крутящем моменте (g_e.м) обычно на 8…12 % больше, чем на режиме номинальной мощности. Учитывая изложенное, строят точки g_e.н, g_e.м и соединяют их вогнутой кривой (по лекалу). Значения промежуточных точек вписывают в таблицу 1.2 и вычисляют часовой расход топлива G_т для корректорного участка характеристики:

G_т=(g_e*N_e)/1000, кг/ч (7).

     Часовой расход топлива  G_т.хх при работе двигателя без нагрузки с максимальной частотой вращения коленчатого вала не превышает обычно 25…30 % расхода топлива на режиме номинальной мощности G_т.н и изменяется на регуляторном участке по линейному закону.

 

 Построив линию расхода топлива,  вписывают в таблицу 1.2 соответствующие  значения G_т для регуляторного участка характеристики, затем рассчитывают и строят окончательную кривую g_e, используя зависимость:

g_e=(G_т*10³)/N_e, г/кВт*ч (8).

Масштаб шкал для скоростной характеристики двигателя следует выбирать так, чтобы кривые M_k, N_e, g_e и G_т были равномерно расположены на графике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Построение кривой буксования.

     При тяговом расчете трактора принимается, что на заданном почвенном фоне для каждого типа движителя величина буксования зависит от удельной силы тяги D_кр, которая представляет собой отношение силы тяги Р_кр к сцепному весу G_cц трактора:

D_кр=Р_кр/G_cц. (9)

     В реализации силы  тяги участвует только сцепной  вес трактора G_cц. Для колесных тракторов с колесной формулой 4К2 сцепным весом является вес, приходящийся на ведущие колеса. С учетов перераспределения нормальных реакций на колеса трактора под действием тягового сопротивления, сцепной вес для тракторов колесной формулой 4К2 определяется по формуле:

G_сц=0,85*G_э, кг (10а),

а для тракторов с колесной формулой 4К4 эта формула будет иметь  следующий вид:

G_сц=G_э, кг (10б),

где G_э – эксплуатационный вес трактора в кг.

     Таблица 1.3 – Буксование  и удельная сила тяги гусеничных тракторов.

буксование δ, %	0	2	3	5	10	20	40	70	100
Dкр, пашня	0	0,27	0,38	0,47	0,55	0,64	0,67	0,69	0,70
Dкр, стерня	0	0,45	0,56	0,64	0,71	0,78	0,82	0,84	0,85

 

     Используя данные таблицы 1.3, определяем силу тяги трактора при заданных величинах удельной силы тяги и буксования по формуле:

P_кр=D_кр*G_cц, кН (11).

     Результаты расчета  кривой буксования вносятся в  таблицу:

    

Таблица 1.4 – Результаты расчета кривой буксования трактора Т-4А на стерне.

буксование δ, %	0	2	3	5	10	20	40	70	100
Dкр, стерня	0	0,45	0,56	0,64	0,71	0,78	0,82	0,84	0,85
Pкр, кН	0	36	44,8	51,2	56,8	62,4	65,6	67,2	68

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Выбор и расчет  скоростных режимов работы двигателя  для определения параметров тяговой  характеристики трактора.

    На графике скоростной характеристики намечают несколько скоростных режимов работы двигателя. Можно принять рассчитанные ранее значения частоты вращения коленвала двигателя n и записать из таблицы 1.2 в соответствующие ячейки таблицы 1.5 значения крутящего момента М_к эффективной мощности N_e и часового расхода топлива G_т для принятых скоростных режимов.   

     Таблица 1.5 – Расчетные параметры скоростной и тяговой характеристик трактора по передачам.

№передач	Расчетные параметры	показатели работы двигателя
		1020	1247	1474	1700	1734	1768	1802
		647,2	636,5	596,0	539,3	357,5	170,0	0,0
		69,0	80,9	90,3	96,0	65,0	31,5	0,0
		20,2	22,6	23,3	23,4	21,6	18,7	16,4
IIIпер.	Рк, кН	68,2	67,1	62,9	56,9	37,7	17,9	0,0
	Pf	6,3
	δ, %	100,0	61,3	22,5	10,0	2,6	0,9	0,0
	Pкр, кН	62,0	60,9	56,6	50,6	31,4	11,7	0,0
	Vт, м/c	0,9	1,1	1,3	1,5	1,5	1,6	1,6
	Vд, м/c	0,0	0,4	1,0	1,3	1,5	1,5	1,6
	Nкр, кВт	0,0	25,9	57,0	68,2	46,8	18,0	0,0
	gкр, г/кВт*ч		871,9	409,0	342,9	461,6	1039
IVпер.	Рк, кН	56,5	55,6	52,0	47,1	31,2	14,8	0,0
	Pf	6,3
	δ, %	9,4	8,8	5,3	3,1	1,8	0,7	0,0
	Pкр, кН	50,2	49,3	45,8	40,8	24,9	8,6	0,0
	Vт, м/c	1,1	1,3	1,6	1,8	1,9	1,9	1,9
	Vд, м/c	1,0	1,2	1,5	1,8	1,8	1,9	1,9
	Nкр, кВт	49,9	60,3	68,7	72,3	45,7	16,2	0,0
	gкр, г/кВт*ч	404,4	374,6	339,1	323,7	472,6	1155,2
Vпер.	Рк, кН	48,6	47,8	44,8	40,5	26,9	12,8	0,0
	Pf	6,3
	δ, %	3,8	3,4	3,1	2,5	1,3	0,6	0,0
	Pкр, кН	42,4	41,6	38,5	34,3	20,6	6,5	0,0
	Vт, м/c	1,3	1,6	1,8	2,1	2,2	2,2	2,3
	Vд, м/c	1,2	1,5	1,8	2,1	2,1	2,2	2,3
	Nкр, кВт	52,0	62,5	68,7	71,0	44,0	14,3	0,0
	gкр, г/кВт*ч	388,7	361,4	339,0	329,8	490,5	1309,5
VIпер.	Рк, кН	42,0	41,3	38,7	35,0	23,2	11,0	0,0
	Pf	6,3
	δ, %	2,8	2,6	2,4	1,9	1,3	0,6	0,0
	Pкр, кН	35,8	35,1	32,4	28,8	16,9	4,8	0,0
	Vт, м/c	1,5	1,8	2,1	2,5	2,5	2,6	2,6
	Vд, м/c	1,4	1,8	2,1	2,4	2,5	2,5	2,6
	Nкр, кВт	51,3	61,6	67,5	69,4	42,0	12,1	0,0
	gкр, г/кВт*ч	394,1	366,8	345,2	337,4	514,8	1543,0
VIIпер.	Рк, кН	37,7	37,1	34,7	31,4	20,8	9,9	0,0
	Pf	6,3
	δ, %	2,2	2,1	1,9	1,8	1,3	0,5	0,0
	Pкр, кН	31,4	30,8	28,4	25,1	14,5	3,6	0,0
	Vт, м/c	1,6	2,0	2,4	2,7	2,8	2,9	2,9
	Vд, м/c	1,6	2,0	2,3	2,7	2,8	2,8	2,9
	Nкр, кВт	50,5	60,6	66,3	67,7	40,2	10,3	0,0
	gкр, г/кВт*ч	399,6	372,7	351,3	345,7	537,8	1817,4