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

Центр пучка кривых N_e находится в начале координат O¢; вершины кривых лежат на горизонтали, ордината которой представляет в принятом масштабе номинальную, эффективную мощность двигателя N_н. Центр пучка кривых расположен на оси ординат в точке, соответствующей частоте вращения n_x холостого хода двигателя, а переходные точки, соединяющие отдельные участки кривых, лежат на горизонтали, проходящей через точку оси ординат, изображающую номинальную частоту вращения n_н двигателя. Кривые G_Т берут начало на оси ординат в точке, соответствующей часовому расходу топлива G_Тх при холостом ходе двигателя; ордината горизонтальной прямой, проходящей через их вершины, представляет в принятом масштабе максимальный часовой расход топлива G_Тmaх.

Отрезки кривых, соответствующие  регуляторному участку характеристики двигателя, имеют линейный характер. Все кривые должны заканчиваться  при максимальных значениях крутящего момента M_кmax.

 

1.5.4 Построение верхней части тяговой характеристики трактора

На рис.4 в верхней  части находятся кривые, непосредственно  относящиеся к тяговой характеристике. Начало координат располагается  в точке O, которая наносится справа от точки O¢ на расстоянии, изображающем в принятом для оси абсцисс масштабе сопротивление качению трактора P_f=f×g×m_max=0,1×9,81×7700 = 7553,7 Н, где - коэффициент сопротивления качению. Таким образом, на оси абсцисс верхней части характеристики отложены значения  тяговых усилий на крюке трактора. Ось ординат рассматриваемой части характеристики проводим из точки O вверх.

Построение  кривой буксования ведущих колес

Для ориентировочных  расчетов величины буксования ведущих колес при выполнении курсовой работы можно использовать способ, предложенный проф. Г.Я. Гинцбургом. Известно, что величина буксования растет с увеличением силы тяги на крюке Р_кр и уменьшается с ростом сцепного веса G_сц. Свойство почвы также влияет на величину буксования. Таким образом буксование трактора зависит от отношения , где: j_сц – коэффициент сцепления движителей с почвой. Значения j_сц для соответствующих почвенных фонов принимаются из табл. 2 приложения [1]. Указанное соотношение названо параметром относительной силы силы тяги и обозначается р.

Принимая различные  значения Р_кр, определяем сцепной вес и, выбрав для заданной почвы (стерня колосовых) j_сц=0,75, находим величины р для принятых Р_кр:

.

Используя табл. 4 [1], найдем для подсчитанных значений р соответствующие им величины буксования d и результаты занесем в табл. 4, а затем строим график d=f(Р_кр).

Таблица 4

Ркр, Н	Gсц, Н	p	буксование
57066,5	75537	1,01	0,4639
37414		0,66	0,0495
31812,9		0,56	0,0262
26882,5		0,47	0,0149
22531,3		0,40	0,0091
0		0,00	0,0007

 

По расчетным данным строится кривая d=f(P_кр).

Построение остальных  кривых тяговой характеристики

В отличие от кривой буксования все остальные кривые тяговой  характеристики строятся отдельно по 5…6 точкам для каждой кривой на каждой передаче.

Необходимые для их построения данные подсчитываются по следующим  формулам:

действительные скорости трактора

 м/c                        (15)

• тяговые мощности на крюке       кВт                      (16)
• удельные расходы топлива     г/кВт ч                         (17)

Для Р_кр = 48367,6 Н на I передаче:

м/с;

кВт;

г/кВт ч.

Для Р_кр = 41591,0 Н на II передаче:

м/с;

кВт;

г/кВт ч.

Для Р_кр = 35635,6 Н на III передаче:

м/с;

кВт;

г/кВт ч.

Определение входящих в  эти формулы величин производится следующим образом: берем на оси  абсцисс ряд точек, изображающих различные тяговые усилия Pкр, и проводим через них вертикали до пересечения с кривой буксования в верхней части характеристики и с кривыми nд и GТ, соответствующими рассматриваемой передаче, в нижней части характеристики. Ординаты точек пересечения определяют искомые значения d, nд и GТ.

Подсчитываем, чему равны V, Nкр  и gкр при принятых значениях Pкр на разных передачах. Полученные данные заносим в таблицу 5 и по ним строим соответствующие кривые.

Справа все перечисленные  кривые должны заканчиваться в точках, относящихся к значениям Mкmax на соответствующих каждой из передач масштабных шкалах. В зонах от Mкmax до 0,75Мн рекомендуется вести расчеты не меньше чем для 6...8 значений Pкр, выбирая их таким образом, чтобы возможно точнее установить точки перегиба кривых Nкр (значения Nкрmax) на каждой передаче. Участки кривых, расположенные левее указанных границ, строим по 3...5 значениям Pкр для каждой передачи.

Кривые gкр заканчиваем слева, примерно в точках, соответствующих 0,4 Nкрmax на относящихся к ним передачах.

Построение кривой тягового КПД трактора

Если КПД трансмиссии  на всех передачах одинаков, то тяговый  КПД при данной нагрузке на крюке не зависит от передачи, на которой работает трактор, и на тяговой характеристике должна наноситься одна кривая тягового КПД. При несоблюдении этого условия следовало бы строить кривые тягового КПД отдельно для каждой передачи. При выполнении курсовой работы  ограничимся в таком случае построением кривой тягового КПД только на одной первой передаче.

Тяговый КПД трактора:                     (18)

Для Р_кр = 48367,6 Н на I передаче: ;

Для Р_кр = 41591,0 Н на II передаче: ;

Для Р_кр = 35635,6 Н на III передаче: .

В этой формуле Nкр - рассматриваемая тяговая мощность трактора, а Ne - рассматриваемая при этом эффективная мощность двигателя. Величина Ne находится путем проектирования взятой точки Nкр на соответствующую данной передаче кривую эффективной мощности двигателя в нижней части графика.

Кривая тягового КПД  строится для значений Pкр, охватывающих зону основных эксплуатационных нагрузок, соответствующих тяговому классу рассчитываемого трактора.

Для контроля над правильностью  построения тяговой характеристики проверяем полученные значения тягового КПД по формуле:

                               (19)

Для Р_кр = 48367,6 Н на I передаче:

Для Р_кр = 41591,0 Н на II передаче:

Результаты расчетов теоретической тяговой характеристики трактора заносятся в таблицу 5.

Таблица 5

 

Прередача	Тяговое усилие Pкр, Н	Скорости движения м/с		Мощность кВт		Расход топлива		Тяговый КПД hтяг		Буксование
		Vт	V	Ne	Nкр	Gт кг/ч	gкр г/кВт×ч	по ф-ле (18)	по ф-ле (19)	d
I	0	2,69	2,69		0		-	0	0	0
	11086,7	2,63	2,62	60,5	29,1	20,3	697,6	0,480	0,481	0,002
	29727,2	2,57	2,52	118,2	74,8	29,2	390,1	0,632	0,633	0,021
	48367,6	2,51	2,08	173,0	100,4	38,1	379,1	0,579	0,580	0,172
	52371,4	2,30	1,67	170,0	87,7	36,6	417,6	0,515	0,516	0,272
	55155,8	2,09	1,31	161,7	72,3	35,2	486,6	0,446	0,447	0,373
	56720,8	1,88	1,04	149,1	59,1	33,7	570,3	0,395	0,396	0,446
	57066,5	1,67	0,90	133,3	51,2	32,3	630,6	0,383	0,384	0,464
II	0	3,06	3,06		0		-		0	0
	8827,9	2,99	2,99	60,5	26,4	20,3	769,5		0,436	0,002
	25209,4	2,92	2,89	118,2	72,8	29,2	400,8		0,616	0,012
	41591,0	2,85	2,63	173,0	109,2	38,1	348,4		0,631	0,080
	45109,6	2,62	2,30	170,0	104,0	36,6	352,1		0,612	0,119
	47556,6	2,38	2,00	161,7	95,3	35,2	368,8		0,590	0,157
	48932,0	2,14	1,75	149,1	85,5	33,7	394,3		0,573	0,184
	49235,7	1,90	1,54	133,3	75,9	32,3	425,2		0,569	0,190
III	0	3,49	3,49	0,0	0		-		0	0
	6842,7	3,41	3,40	60,5	23,3	20,3	872,1		0,385	0,002
	21239,2	3,33	3,30	118,2	70,1	29,2	416,2		0,593	0,008
	35635,6	3,25	3,12	173,0	111,0	38,1	342,8		0,642	0,040
	38727,9	2,98	2,81	170,0	108,7	36,6	337,0		0,639	0,058
	40878,3	2,71	2,51	161,7	102,5	35,2	343,0		0,634	0,073
	42087,0	2,44	2,23	149,1	93,9	33,7	359,1		0,629	0,084
	42354,0	2,16	1,98	133,3	83,7	32,3	385,3		0,628	0,087
IV	0	3,97	3,97		0		-		0	0
	5098,2	3,88	3,87	60,5	19,7	20,3	1028,4		0,326	0,001
	17750,0	3,79	3,77	118,2	66,8	29,2	436,6		0,566	0,005
	30401,9	3,70	3,61	173,0	109,8	38,1	346,6		0,635	0,022
	33119,4	3,39	3,28	170,0	108,8	36,6	336,6		0,640	0,030
	35009,3	3,08	2,96	161,7	103,7	35,2	338,9		0,642	0,038
	36071,5	2,77	2,65	149,1	95,7	33,7	352,2		0,642	0,043
	36306,1	2,46	2,36	133,3	85,5	32,3	377,1		0,642	0,044

 

 

 

 

 

Анализ тяговой  характеристики трактора

 

После построения выполняем  анализ тяговой характеристики трактора с объяснением характера изменения  и указанием значений в наиболее характерных точках по каждому показателю.

1. По мере роста  тягового усилия трактора крюковая мощность пропорционально увеличивается от 0 до = 100,4 кВт на первой передаче, = 109,2 кВт на второй передаче и = 111 кВт на третьей передаче. Эти значения примерно соответствуют = 41,6 кН т.е. выше чем номинальное тяговое усилие для данного тягового класса трактора. Это усилие трактор должен развивать на стерне нормальной влажности и средней твердости 100кПа; при этом буксование движителей трактора не должно превышать 8%.

При увеличении тягового усилия свыше 48,94 кН мощность на крюке уменьшается. В данном случае двигатель работает на перегрузочных режимах, частота вращения вала двигателя снижается и скорость движения трактора резко уменьшается. И хотя усилие на крюке растет, но так как скорость движения уменьшается более интенсивно, произведение Pкр×V уменьшается, т.е. уменьшается мощность на крюке.

2. Буксование движителей  по мере роста тягового усилия  медленно увеличивается, достигает  при номинальном тяговом усилии 8% для данного класса трактора. Это не превышает допустимое (нормируемое) значение, что говорит о достаточно хороших сцепных свойствах трактора. С ростом свыше номинального значения буксование растет из-за ухудшения тягово-сцепных свойств и при =47,5 кН достигает 15,7 %, это немного превышает допустимое значение в 15%, что говорит о хороших тягово-сцепных свойствах.

3. Удельный (крюковой) расход  топлива gкр по мере загрузки двигателя уменьшается от на холстом ходу до 348,4 г/кВт×ч при номинальной мощности = 109,2 кВт C дальнейшим увеличением усилия на крюке удельный расход топлива увеличивается до 379,1 г/кВт×ч из-за уменьшения мощности и перегрузочных режимов работы двигателя на корректорной ветви регуляторной характеристики. Повышенный удельный расход топлива на холостом ходу и перегрузочном режиме работы двигателя объясняется неэкономичностью работы на данных режимах.

4. Тяговый КПД трактора  по мере загрузки трактора увеличивается, достигает максимального значения, равного 0,642 при силе тяги Pкр = 35,6 кН на крюке, а затем уменьшается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Опорные свойства  и проходимость трактора

 

Опорные свойства трактора в той или иной мере влияют на показатели тягово-сцепных (сцепной  вес, коэффициенты сцепления с грунтом, сопротивления качению и буксования) и агротехнических свойств (степень уплотнения почвы, урожайность сельскохозяйственных культур), а также проходимость (давление на почву, глубина колеи). При этом большинство из перечисленных показателей при работе с навесными и прицепными машинами и орудиями зависит, прежде всего, от величины нормальных реакций почвы на опорную поверхность гусеницы.

 

2.1 Опорные  свойства

 

Если в задании указывается  тип трактора гусеничный, определяются показатели опорных свойств, включая  значения давлений под опорной поверхностью, смещения центра давления, длина и  ширина опорной поверхности гусениц и др.

Расчеты ведутся в  такой последовательности. Прежде всего, исходя из максимальной массы трактора, определенной ранее, определяют среднее давление q_cp под опорной поверхностью гусениц из зависимости

                    ,МПа     (20)

где - длина опорной поверхности каждой гусеницы, м; - ширина звена гусеницы, м.

У большинства сельскохозяйственных тракторов среднее давление на почву  находится в пределах q_cp=0,035..0,06 МПа; у болотоходных модификаций, выпускаемых на базе обычных сельскохозяйственных тракторов, q_cp=0,02..0,03МПа, у специальных болотоходных и мелиоративных тракторов q_cp = 0,05... 0,015 МПа. Для сравнения укажем, что у человека, когда он при движении опирается на землю одной ногой q_cp =0,03... 0,04 МПа.

В зависимости от модификации  гусеничного трактора, указанной  в задании, выбирается величина давления под опорной поверхностью qcp .

Тогда площадь опорной  поверхности гусениц

                        м²      (21)

Выбрать значение ширины звена гусеницы из ряда 0,4...0,5м -для сельскохозяйственных тракторов общего назначения, 0,7...0,9м - для болотоходных и 0,95. . . 1,2м - для мелиоративных, определяем длину опорной поверхности гусениц:

                                       м.                                (22)

В действительности, однако, распределение давлений гусениц  на почву чаще всего бывает неравномерным. На последнее обстоятельство, прежде всего, влияет положение центра давления гусеничного трактора (ЦДТ), под которым понимается точка приложения результирующей нормальных реакций почвы, действующих на опорную поверхность. В общем случае центр давления не совпадает со срединой опорной длины гусениц, Продольное расстояние от указанной середины до центра давления назовем смещением центра давления

        1,438м  (23)

Значительное смещение центра давления нежелательно: оно  ухудшает сцепление гусениц с  почвой и увеличивает сопротивление качению.

Навесные машины оказывают  на трактор более сложное и  разнообразное силовое воздействие, чем прицепные. Влияние их на положение  центра давления трактора при переезде в поднятом состоянии и при  выполнении тех или иных работ  можно определить, используя методику, изложенную в предыдущей главе при анализе общей динамики колесных тракторов с навесными машинами. Нужно лишь оговорить, что у гусеничных навесных агрегатов нагрузка на опорные колеса навесных машин должна корректироваться с учетом положительного влияния, оказываемого ею на положение центра давления, т.е. таким образом, чтобы смещение центра давления трактора не выходило за допустимые пределы, а суммарное сопротивление качению трактора и опорных колес машины была бы минимальным.