Тягово-сцепные и опорные свойства, проходимость и топливная экономичность трактора

,

где: n_н - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1 (значение n_н=1900 мин^-1 указаны в задании по теме); r_к - радиус ведущей звездочки трактора, м рассчитывается по формуле:

мм=0,485 м.

где l_зв – длина звена гусеничной цепи (l_зв принимаем как у прототипа равной 203 мм); z_к – число активно действующих зубьев звездочки (у прототипа z_к=15).

на первой передаче

;

на второй передаче

;

на третьей передаче

;

на четвертой передаче

.

Далее разрабатывается  принципиальная кинематическая схема трансмиссии, в таблице указывается, какие шестерни находятся в зацеплении на каждой из расчетных передач и подбираются для них числа зубьев в соответствии с требуемыми передаточными числами.

Для построения теоретической  тяговой характеристики трактора необходимо построить теоретические регуляторные характеристики тракторного двигателя.

Округленные числа зубьев шестерен и уточненные значения iтр и Vн заносятся в таблицу 2.

Передачи	Основные				Транс.
	I	II	III	IV	I
Шестерни коробки передач, находящиеся в зацеплении
Передаточные числа iк	1,543	1,365	1,192	1,047	1,0
Общее передаточное число iтр=i0×iк	38,575	34,125	29,8	26,175	25
Расчетные скорости трактора Vн, м/с	2,5	2,84	3,24	3,68	10,5

 

1.5.2 Построение теоретических характеристик двигателей

Теоретическая регуляторная характеристика дизеля.

По результатам одних  и тех же расчетов (испытаний) регуляторная характеристика дизеля может быть представлена в виде различных графиков:

(M_к, N_e, G_Т, g_e) = f(n)  - регуляторная характеристика дизеля в функции от частоты вращения (ее также называют скоростной характеристикой дизеля на регуляторе);

(n , N_e , G_Т , g_e) = f( M_к ) - регуляторная характеристика дизеля в функции от крутящего момента.

Основная регуляторная характеристика дизеля f(N_e) используется для анализа работы дизеля на регуляторе (регуляторные ветви здесь растянуты), для определения эксплуатационной топливной экономичности двигателя – эксплуатационного оценочного удельного расхода топлива и т.д.

Регуляторная характеристика дизеля в функции от частоты вращения f(n) является важнейшей характеристикой Регуляторная характеристика дизеля в функции от крутящего момента f(M_к) представляет особый интерес при построении тяговых характеристик тракторов (тягачей).

Построение теоретических регуляторных характеристик начинается с построения регуляторной характеристики в функции от частоты вращения.

Построение  регуляторной характеристики в функции  от частоты вращения. Регуляторная характеристика в функции от частоты вращения - скоростная характеристика дизеля на регуляторе (M_к, N_e, G_Т, g_e) = f(n) строится в такой последовательности.

1. Выбираются масштабы  для построения графика. Масштаб  по оси абцисс графика (масштаб частоты вращения) выбирают ориентируясь на значения n_н , n_{х max} и n_{Mк max} Значение номинальной частоты вращения n_н  известно, а максимальная частота вращения холостого хода n_{х max} определяется по формуле:

n_{х max} = (2+d_р ) n_н  / (2 - d_р ) @  (1+d_р ) n_н=(1+0,07)×1900=2033 мин ^-1,

где d_р - степень неравномерности регулятора (у современных дизелей d_р=0,03…0,09). Принимаем 2040.

Частота вращения при  максимальном крутящем моменте

n_{Mк max}  = n_н / K_об =1900/1,5=1267 мин ^–1 ,

где K_об - коэффициент приспособляемости двигателя по частоте вращения; у современных двигателей K_об = 1,25…1,8.

Ориентируясь на рекомендуемое  расположение кривых [1], а также на номинальные значения M_{к н}, N_{e н}, G_{Т н} и g_{e н} выбираются остальные масштабы, при этом значение крутящего момента на номинальном режиме определяется по формуле:

M_{к н} = 9550 × N_{e н} / n_н = 9550×173/1900 = 1004,9 Н×м

На оси абсцисс отмечаются три характерные точки, соответствующие n_н, n_{х max} и n_{Mд max}, через которые проводятся вертикальные вспомогательные линии.

1. Перед построением графика подготавливается таблица для расчетов, в которую заносятся уже известные численные значения величин (таб. 3).

Таблица 3

n , мин –1	Mк  ,  Н×м	Ne ,  кВт	GТ ,  кг/ч	ge , г /(кВт×ч)
2040	0	0	11,4	-
1993	289,9	60,5	20,3	335,5
1947	579,7	118,2	29,2	246,9
1900	869,6	173,0	38,1	220,0
1742	931,9	170,0	36,6	215,4
1583	975,2	161,7	35,2	217,5
1425	999,5	149,1	33,7	226,0
1267	1004,9	133,3	32,3	242,0

 

Значения n₁, n₂ и n₃ выбираются произвольно – равномерно в диапазоне частот от n_н до n_{Mк max}. Для значений частот в этом диапазоне (включая n_{Mк max}) по эмпирической зависимости рассчитываются соответствующие значения крутящих моментов и заносятся в табл.3:

  Н×м               (11)

Дадим пример расчета  для условия максимального крутящего момента при частоте вращения коленчатого вала ДВС 1583 об/мин.

  Н×м

По результатам расчета определяется значение коэффициента приспособляемости дизеля по моменту:

К_М = M_{к max} / M_{к н} = 1004,9/869,6 = 1,16.

Значение К_М  должно быть не менее 1,12.

По значениям М_к и соответствующим значениям n в диапазоне от n₁ до n_{Mд max} рассчитываются значения эффективной мощности по формуле

N_e = M_к ×n / 9550     кВт.

и заносятся в табл. 3. По данным таблицы строятся корректорные ветви кривых M_к = f(n) и N_e = f(n), а регуляторные ветви этих кривых изображаются в виде прямых линий, соединяющих точки M_к =0 при n_{х max} с M_{к н}  и N_e =0 при n_{х max} с N_{e н} соответственно.

3. Для построения зависимости G_Т = f(n) определяются значения G_Т на характерных режимах. На номинальном режиме ( n_н )

G_{Т н} = g_{e н} N_{e н} / 10 ³ = 220×173/1000 = 38,1 кг/ч

При работе на максимальном скоростном режиме (n_{х max} )

G_{Т х} = (0,22... 0,30) G_{Т н} =0,30×38,1 = 11,4 кг/ч,

а на режиме M_{к max} ( n_{Mк max} )

G_{Т Mк max} = 32,3 кг/ч.

Полученные значения заносятся в табл. 3, в выбранном масштабе откладываются на графике и условно соединяются прямыми линиями. В табл. 3 также заносятся значения G_Т , соответствующие n₁ , n₂ и n₃, которые определяются непосредственно по построенному графику. Значения удельного расхода топлива g_e для этих скоростных режимов определяются по формуле

g_e = G_Т 10³ / N_e    г / (кВт×ч)                           (13)

и также заносятся  в табл. 3. По этим данным на графике  строится корректорная ветвь зависимости g_e = f(n).

На регуляторном участке  в диапазоне частот от n_н до n_{х max} кривая g_e=f(n) начинается с g_{e н} и по мере уменьшения нагрузки асимптотически стремится к бесконечности. На регуляторной характеристике в функции от частоты вращения ее можно построить приближенно, рассчитав 1…2 промежуточные точки по формуле (13), взяв исходные данные непосредственно из графика.

 

Построение  регуляторной характеристики в функции  от крутящего момента. Регуляторная характеристика в функции от крутящего момента строится при тяговом расчете трактора.

На графике в принятом масштабе строятся зависимости (n , N_e , G_Т , g_e) = f( M_к ). Данные для построения соответствующих зависимостей берутся из табл.3. Характерными точками характеристики являются: M_к=0 (холостой ход), M_{к н} и M_{к max}.

Регуляторная ветвь g_e=f(n) строится аналогично ее построению на графике регуляторной характеристики в функции от эффективной мощности.

 

1.5.3 Построение нижней вспомогательной части тяговой характеристики

В нижней вспомогательной  части тяговой характеристики строится регуляторная характеристика двигателя  рассматриваемого трактора, необходимая для дальнейших расчетов его основных показателей. Регуляторная характеристика строится в функции от крутящих моментов, развиваемых двигателем, и одновременно в функции от касательных сил тяги, развиваемых трактором. Оба указанных аргумента, откладываемые на оси абсцисс характеристики, связываются между собой переходными масштабами.

Построение переходных масштабов, связывающих крутящие моменты двигателя  с касательными силами тяги трактора

Необходимые масштабы выбираются из следующего соотношения между моментом M_к двигателя и касательной силой тяги P_к трактора:

где: A= переводной коэффициент масштаба моментов M_к в Н^.м в масштаб сил P_к в Н.

Для каждой передачи он имеет  свое значение, зависящее от величины передаточного числа и КПД трансмиссии на данной передаче.

;   ;

;   .

Строятся они следующим  образом. Определяем касательные силы тяги, соответствующие крутящим моментам M_н и M_кmax на разных передачах, для чего умножаем указанные моменты на соответствующие значения переводных коэффициентов А. Значения P_к попарно для каждой передачи в отдельности находим на оси абсцисс, и соответствующие им точки последовательно сносим вниз, располагая их там на разных уровнях. Через каждую пару снесенных точек проводим горизонтали и продолжаем их до оси ординат. Полученные отрезки являются масштабными шкалами крутящих моментов двигателя. У каждой шкалы отмечаем номер передачи, к которой она относится. Затем каждую шкалу делим на части и ставим около делений численные значения крутящего момента, соответствующие масштабу данной шкалы. Значения M_н и M_кmax были отмечены на каждой шкале при построении.

Значения усилия на крюке P_кр трактора берут начало в точке О верхней части тяговой характеристики и смещены вправо от точки О¢ нижней части тяговой характеристики на величину сопротивления качению P_f  на заданном почвенном фоне. При этом касательная сила тяги P_к на шкале абсцисс будет равна сумме P_f+P_кр, т.е. P_к=P_f+P_кр, Н .

 

 

Построение  кривых регуляторной характеристики двигателя

Кривые строятся для  каждой передачи по своей масштабной шкале, поэтому каждый параметр изображается пучком кривых, число которых равно  числу передач. Всего строится три  пучка кривых, показывающих, как  меняется при работе на той или  иной передаче в зависимости от величины касательной силы тяги трактора частота вращения n_д двигателя, его эффективная мощность N_e и часовой расход топлива G_Т.