Тягово-сцепные свойства и топливная экономичность трактора

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

Другой способ построения кривой буксования предложен проф. Б.Я.   Гинцбургом.  Известно, что величина буксования растет с увеличением силы тяги на крюке P_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_cц - коэффициент сцепления движителей с почвой.

Таблица 5

, кН	8,77	7,5	6,0	5,0	4,0	3,0	2,0	1,0
	0,74	0,64	0,51	0,42	0,34	0,25	0,17	0,08
	0,23	0,16	0,10	0,08	0,06	0,04	0,03	0,02

Построение остальных  кривых тяговой характеристики

         В отличие от кривой буксования все остальные кривые тяговой характеристики строятся отдельно по 10...12 точкам для каждой кривой на каждой передаче.

Необходимые для их построения данные подсчитываются по следующим  формулам:

• действительные скорости трактора:

=0,105 0,445 3000 (1-0,158)/436,664=0,27 м/с;

• тяговые мощности на крюке:

              =7411,2 0,27 0,001=2,0 кВт;                    

• удельные расходы топлива:

             =1000 1,16/2,0=578,6 г/(кВт ч)                                          

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

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

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:

 

                              

 

В этой формуле N_кр - рассматриваемая тяговая мощность трактора, а N_e - рассматриваемая при этом эффективная мощность двигателя.

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

               (2)

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

Результаты расчетов теоретической тяговой характеристики трактора заносятся в таблицу 5.

Таблица 5- Теоретическая тяговая характеристика трактора                                                                                                      

Передача	Тяговое усилие Pкр, Н	Скорости движения м/с		Мощность кВт		Расход топлива		Тяговый КПД hтяг, %		Буксование d
		Vт	V	Ne	Nкр	Gт кг/ч	gкр г/кВт×ч	по ф-ле (1)	по ф-ле (2)
1	0	0,34	0,34		0		-	0	0	0
	1123,7	0,33	0,32	1,25	0,36	0,62	1704,5	29,069	28,989	0,027
	4267,5	0,33	0,31	2,46	1,30	0,89	682,5	53,036	52,890	0,065
	7411,2	0,32	0,27	3,62	2,00	1,16	578,6	55,304	55,153	0,158
	8196,8	0,29	0,23	3,53	1,90	1,09	572,5	53,830	53,683	0,197
	8686,3	0,26	0,20	3,29	1,73	1,02	589,7	52,452	52,308	0,226
	8879,7	0,22	0,17	2,93	1,52	0,95	623,6	51,801	51,659	0,239
	8776,9	0,19	0,15	2,49	1,30	0,88	674,9	52,155	52,012	0,232
2	0	0,39	0,39		0,00		-	0	0	0
	671,3	0,39	0,38	1,25	0,25	0,62	2434,6	20,352	20,296	0,023
	3362,7	0,38	0,36	2,46	1,22	0,89	730,1	49,579	49,443	0,050
	6054,1	0,37	0,33	3,62	2,03	1,16	572,2	55,922	55,768	0,107
	6726,7	0,34	0,29	3,53	1,98	1,09	551,2	55,910	55,756	0,130
	7145,7	0,30	0,26	3,29	1,83	1,02	556,2	55,611	55,459	0,146
	7311,2	0,26	0,22	2,93	1,63	0,95	582,8	55,431	55,279	0,153
	7223,2	0,22	0,19	2,49	1,38	0,88	633,9	55,531	55,379	0,149
3	0	0,46	0,46	0,00	0,00		-	0	0	0
	284,0	0,45	0,44	1,25	0,13	0,62	4913,9	10,083	10,056	0,021
	2588,1	0,45	0,43	2,46	1,11	0,89	803,7	45,036	44,912	0,040
	4892,3	0,44	0,40	3,62	1,98	1,16	586,5	54,564	54,415	0,077
	5468,1	0,39	0,36	3,53	1,96	1,09	555,6	55,463	55,310	0,091
	5826,8	0,35	0,32	3,29	1,84	1,02	554,3	55,796	55,643	0,101
	5968,5	0,31	0,27	2,93	1,64	0,95	578,1	55,882	55,729	0,105
	5893,2	0,26	0,24	2,49	1,39	0,88	630,4	55,840	55,687	0,102
4	0	0,54	0,54		0,00		-	0	0	0
	1925,0	0,52	0,50	2,46	0,97	0,89	918,5	39,408	39,300	0,033
	3897,6	0,51	0,48	3,62	1,88	1,16	617,5	51,821	51,678	0,058
	4390,5	0,46	0,43	3,53	1,89	1,09	577,2	53,386	53,240	0,067
	4697,7	0,41	0,38	3,29	1,78	1,02	571,1	54,154	54,005	0,073
	4819,0	0,36	0,33	2,93	1,60	0,95	593,6	54,416	54,267	0,076

 

 

Анализ тяговой характеристики трактора

1. По мере роста  тягового усилия трактора крюковая  мощность пропорционально увеличивается от 0 до =2,0 кВт на первой передаче и =1,88 кВт на высшей четвертой передаче. Номинальное тяговое усилие для данного тягового класса трактор должен развивать на стерне нормальной влажности (8...22%) и средней твердости (1...1,5МПа); при этом буксование движителя трактора не должно превышать 15,8 %.

        При увеличении тягового усилия свыше 6000 H 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 P_кр×V уменьшается, т.е. уменьшается мощность на крюке.

2. Буксование движителей по мере роста медленно увеличивается, достигает при номинальном тяговом усилии 15,8  % для данного трактора. Это не превышает допустимое значение, равное 15…18 %, что говорит о достаточно хороших сцепных свойствах трактора. С ростом свыше номинального значения буксование быстро растет из-за ухудшения тягово-сцепных свойств и при =8776,9 Н достигает 23,2 %.

3. Часовой расход топлива G_Т по мере загрузки трактора увеличивается от 0,62 кг/ч на холостом ходу до 1,16 кг/ч при номинальной силе тяги на крюке. При дальнейшем увеличении расход топлива уменьшается до 0,88 кг/ч, т.к. уменьшается мощность на крюке до кВт.

4. Удельный (крюковой) расход  топлива g_кр по мере загрузки двигателя уменьшается от на холстом ходу до 578,6 г/кВт×ч при номинальной мощности =3,62 кВт. C дальнейшим увеличением усилия на крюке удельный расход топлива увеличивается до 764,9 г/кВт×ч из-за уменьшения мощности и перегрузочных режимов работы двигателя на корректорной ветви регуляторной характеристики. Минимальный удельный (крюковой) расход топлива g_кр составил 551,2 г/кВт×ч, что соответствует аналогичному показателю, достигнутому на современных сельскохозяйственных тракторах.

Повышенный удельный расход топлива на холостом ходу и  перегрузочном режиме работы двигателя объясняется неэкономичностью работы на данных режимах.

5. Тяговый КПД трактора  по мере загрузки трактора увеличивается, достигает максимального значения, равного 55,3 % при номинальной силе тяги P_кр=7,411 кН на крюке, а затем уменьшается.

Как известно, тяговый КПД:

 

где - КПД, учитывающий механические потери в трансмиссии; - КПД, учитывающий потери на качение трактора; - КПД, учитывающий потери на буксование ведущих колес.

При отклонении от максимального  значения тягового КПД вправо, т.е. при  росте силы тяги на крюке сверх  номинальной, уменьшение тягового КПД объясняется повышенным буксованием и уменьшением

При отклонении влево (от максимального значения) уменьшение тягового КПД обусловлено значительной долей сопротивления качению в общем тяговом балансе и уменьшением

 

 

 

Зона оптимальных значений тягового КПД, равных 55…56% достигается при изменении P_кр в диапазоне 5,5…7,4 кН.

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 колеса трактора.

 

2.1 Определение  нормальных реакций почвы на  передние и задние колеса трактора при работе с прицепными машинами

Нормальные реакции дороги на колеса трактора могут иметь разные значения в зависимости от внешних сил  и моментов, действующих во время  работы. Величина этих реакций определяет степень нагруженности колес и оказывает существенное влияние на тягово-сцепные и тормозные свойства, продольную устойчивость и управляемость, а также на нагрженость трансмиссии.

Рассмотрим возможный общий  случай, когда трактор с прицепом движется ускоренно на подъем под  углом a к горизонту.

При прямолинейном движении трактора на него действуют в продольной плоскости следующие внешние силы и реакции.

1. Вес трактора G, он приложен в центре тяжести трактора. Положение центра тяжести зафиксировано на схеме двумя координатами: продольной a и вертикальной h; первая из них определяет расстояние от центра тяжести до прямой, проведенной через геометрическую ось ведущих колес перпендикулярно поверхности пути; вторая – расстояние от центра тяжести до опорной поверхности.

2. Нормальные реакции  дороги: Y_к- на задние ведущие колеса, Y_п - на ведомые; реакция Y_к смещена на расстояние а_к, а реакция Y_п - на расстояние от прямых, проведенных через оси соответствующих колес перпендикулярно их опорной поверхности.

3. Реакции дороги, параллельные  поверхности пути: действующая по направлению движения толкающая сила , приложенная на расстоянии от геометрической оси ведущих колес, и действующая против направления движения реакция , приложенная на расстоянии от геометрической оси передних колес.

4. Тяговое сопротивление  , приложенное в точке прицепа, находящейся на высоте от поверхности пути; в общем случае тяговое сопротивление направлено под углом к этой поверхности.

5. Суммарная сила инерции  поступательно движущихся масс трактора, возникающая при неравномерной скорости движения.

Рисунок 1- Внешние силы, действующие на трактор в продольной плоскости в общем случае движения с прицепной машиной.

В продольной плоскости действуют  еще касательные силы инерции  колес и вращающихся деталей  трансмиссии, сидящих на поперечных валах. Моментами, создаваемыми указанными касательными силами инерции, а также сопротивлением воздуха пренебрегаем ввиду их относительно небольшого влияния на общую динамику трактора.

Для удобства дальнейших вычислений перенесем силу тягового сопротивления по направлению ее действия до пересечения с плоскостью, проходящей через ось ведущих колес нормально к поверхности пути.

Рассмотрим случай при  условиях  =0,5м, =10; =0,65м; =3,2м ; =30;  =0; =6000 Н; =1 м;   h=1 м.                              

Новую точку приложения тягового сопротивления  назовем условной точкой прицепа. Высота ее над поверхностью пути определяется из соотношения:

                        =0,5+0,65·tg10=0,61м;

где - продольное расстояние от действительной точки прицепа до оси ведущих колес.

Угол  условимся считать положительным, когда линия тягового сопротивления наклонена вниз по направлению к опорной поверхности, и отрицательным, когда она наклонена вверх. На рассматриваемой схеме принят первый случай.

Чтобы определить нормальную реакцию дороги , действующих на передние колеса, составим уравнение моментов всех сил, показанных на рисунке 3, относительно точки , в которой толкающая сила пересекается с нормалью к поверхности пути, проведенной через геометрическую ось ведущих колес. Уравнение моментов имеет следующий вид:

,

где L - продольная база трактора.

Заменим в приведенном уравнении  произведения и соответствующими моментами сопротивления качению и ведущих и ведомых колес. Учитывая далее, что представляет собой момент сопротивления качению всего трактора, который условимся обозначать через получим следующую формулу для определения реакции :