Рівняння (3.44) можемо записати наступним чином 2 страница

(5.17)

(5.18)

У тому випадку коли ВВП вимкнений

(5.19)

Від величини h та h_тяг залежить продуктивність та витрата палива машинно-тракторного агрегату. Величина h_тяг характеризує конструктивну досконалість трактора і його завантаження. При більшому значенні h_тяг менша годинна витрата палива і більша продуктивність МТА.

Наглядне уявлення про тяговий коефіцієнт корисної дії трактора та про фактори, які на нього впливають, дає графічне зображення балансу потужності у вигляді потенційної тягової характеристики.

Тягові паливно-економічні показники трактора удобніше всього досліджувати за допомогою тягових характеристик: теоритичної і експериментальної (дослідної).

5.2. Побудова потенційної тягової характеристики проектуємого трактора

Графічне зображення рівняння тягового балансу в залежності від сили тяги на гаку Р_г називається потенційною тяговою характеристикою.

При побудові потенційної тягової характеристики приймають, що трактор рухається по горизонтальній поверхні (α = 0) з постійною швидкістю (j = 0) із виключеним валом відбору потужності (ВВП) або механізмом відбору потужності (МВП). Тому потужність на подолання під’йому N_і = 0; потужність на зміну швидкості руху N_j = 0; втрати потужності в приводі (ВВП) N_пр = 0; потужність, яку передає ВВП N_ВВП = 0.

Для заданих умов рівняння тягового баланса трактора має вигляд

(5.20)

де N_тр - втрати потужності в трансмісії трактора, кВт;

N_f - поточне значення втрат потужності на подолання опору перекочу- вання коліс трактора, кВт;

N_δ - поточне значення втрат потужності на буксування, кВт;

N_г - поточне значення потужності на гаку трактора, кВт.

Побудуємо потенційну тягову характеристику для діапазона значень Р_г від 0 до номінального Р_гнІ. Цей діапазон є основним при виконанні сільськогосподарським трактором любих робіт, крім роботи трактора в агрегаті з навісним бульдозером. Режим роботи в діапазоні значень Р_гн…Р_{гМе мах} є короткочасним. На цьому режимі трактор працює при розгоні дизеля на режимі холостого ходу, при рушанні трактора і агрегату, в більшості випадків при незаглиблених робочих органах сільськогосподарських машин або знарядь, а також при подоланні короткочасних, нетривалих перевантажень при виконанні важких робіт (оранка, культивація). В останньому випадку дизель перегрівається, перевантажується. Димність відпрацьованих газів перевищує допустимі норми і становить 60...100 % оптичної щільності. Однак цей режим короткочасно (< 2 хв) використовують для зменшення кількості зупинок для перемикання передач або зменшення кількості перемикань передач під навантаженням. При проведенні випробовувань трактора Т-150К при виконанні сільськогосподарських польових і транспортних робіт визначено, що всі вищеперелічені режими роботи дизеля СМД-62 в діапазоні Р_гн…Р_{гМе мах} займають < 3...5 % від тривалості робочої зміни.

Потенційна тягова характеристика розраховується і будується в наступній послідовності [9]:

- в табл.5.1 заносимо поточне значення Р_г від 0 до Р_гнІ з кроком 500...5000 Н. Для даної характеристики приймаємо крок 2500 Н;

- на міліметровому аркуші паперу (рис.5.1) проводимо вісь абсцис характеристики. Позначаємо її літерами: Р_г, Н. На вісь абсцис наносимо масштабну шкалу з кроком 1000... 10000 Н. Для даної характеристики приймаємо крок 5000 Н;

- через ліву крайню точку вісі абсцис, вгору, проводимо основну вісь ординат. Позначаємо її літерами: N_е, кВт. На основну вісь ординат наносимо масштабну шкалу з кроком 5...50 кВт. Для даної характеристики приймаємо крок 20 кВт;

- через праву крайню точку вісі абсцис, вгору, проводимо додаткову вісь ординат;

- в прийнятому масштабі N_е на основну вісь ординат відкладаємо значення N_ен =121,77 кВт (121,8 мм). Через отриману точку паралельно вісі абсцис, між основною і додатковою ординатами, проводимо лінію. Позначаємо її літерами: N_ен;

- для першої передачі визначаємо втрати потужності в трансмісії за формулою

. (5.21)

Таблиця 5.1

Результати розрахунку потенційної тягової характеристики проектуємого

трактора

№ п/п	Рг, Н	δ,%	Nδ, кВт	nд, хв^-1	VT, км/г	VД, км/г	Nf, кВт	Nг, кВт
1.					11,51	11,51	24,78
2.		0,8	0,89		11,44	11,35	24,45	7,88
3.		1,6	1,78		11,37	11,19	24,09	15,54
4.		2,4	2,67		11,30	11,03	23,75	22,98
5.		3,2	3,57		11,23	10,87	23,40	30,19
6.		4,1	4,57		11,16	10,70	23,04	37,15
7.		4,9	5,46		11,07	10,53	22,67	43,88
8.		5,8	6,46		10,98	10,34	22,26	50,26
9.		6,7	7,47		10,91	10,18	21,92	56,56
10.		7,7	8,58		10,84	10,01	21,55	62,56
11.		8,8	9,80		10,78	9,83	21,16	68,26
12.		10,2	11,36		10,70	9,61	20,69	73,41
13.		11,5	12,81		10,63	9,41	20,26	78,42

У формулу (5.21) підставляємо результати попередніх розрахунків і отримуємо

;

- в прийнятому масштабі N_е на основну вісь ординат відкладаємо вниз від значення N_ен значення N_тр =10,36 кВт (10,4 мм). Через отриману точку паралельно вісі абсцис, між основною і додатковою ординатами, проводимо лінію. Позначаємо її літерами: N_к. Простір між лініями N_ен і N_к позначаємо літерами N_тр.

Рис. 5.1. Потенціальна тягова характеристика проектуємого трактора

Для наглядності зображення характеристики цей простір штрихуємо лініями, паралельними вісі ординат;

- визначаємо поточне значення буксування рушіїв за залежністю (5.10).

У формулу (5.10) підставляється значення λ_k із вихідних даних, або результати обчислень, якщо λ_kне дорівнює 1. Поточне значення Р_г приймається із табл.5.1. Поточне значення буксування рушіїв заносимо в табл.5.1.

Результати обчислень по формулі (5.10) для номінального режиму приводимо нижче

(5.22)

- наносимо додаткову вісь ординат. Позначаємо її літерами: δ, %. На додаткову вісь ординат наносимо масштабну шкалу з кроком 1...5 %. Для даної характеристики приймаємо крок 5 %;

- на відповідних додаткових ординатах поточного значення Р_г вгору від осі абсцис відкладаємо поточні значення δ із табл.5.1;

- з'єднуємо отримані точки. Криву позначаємо літерою δ;

- визначаємо поточне значення втрат потужності на буксування по залежності (5.3);

Результати обчислень N_δ для номінального режиму приводимо нижче

кВт.

Поточні значення для інших режимів заносимо в табл.5.1;

- на відповідних додаткових ординатах поточного значення Р_г вниз від лінії N_к відкладаємо поточне значення N_δ. Для номінального режиму N_δ=12,81 кВт (12,8 мм);

- з'єднуємо отримані точки. Криву позначаємо літерами: N_δ. Простір між лініями N_к і N_δ штрихуємо нахиленими вліво лініями;

- в табл.5.1 заносимо поточні значення кількості обертів колінчастого вала дизеля. Для цього приймаємо, що при Р_гн = 30000 Н n_дн = 2100 xв^-1, а при Р_г = 0 n_д ≈ n_{д мах}._х._х. = 2275 хв^-1;

- визначаємо поточне значення теоретичної швидкості руху трактора за залежністю (2.54);

Поточні значення n_д в формулу (2.54) підставляються із табл.5.1.

Робочий радіус ведучих коліс визначається за рівнянням

, (5.23)

де d - зовнішній діаметр диска колеса (внутрішній діаметр шини), дюйм;

в - ширина профіля шини, дюйм;

k_D - коефіцієнт, який враховує радіальну деформацію шини.

k_D = 0,8...0,85. Для подальших розрахунків приймаємо

k_D = 0,81.

Для визначення числових значень d і в потрібно знати допустиме навантаження на одну шину, яке в Н становить

, (5.24)

де - мінімальна вага трактора, кг;

- вага баласту, який використовується для поліпшення зчеплення рушіїв з грунтом, кг;

Z_Ш - число шин ведучих коліс. Для виконання розрахунків приймається Z_Ш = 2. Якщо при розрахунках допустиме навантаження на шину проектуємого трактора більше, ніж максимальне рекомендоване значення, то необхідно прийняти Z_Ш = 4.

Мінімальна вага трактора становить

(5.24)

Вага баласту для колісних тракторів з колісною формулою 4x4 = 0, а

для колісних тракторів з колісною формулою 4x2 визначається за рівнянням

. (5.25)

Передаточне число трансмісії трактора на І-й передачі визначається за залежністю

. (5.26)

Результати обчислень проводимо нижче

;

По отриманому допустимому навантаженні на шину приймаємо наступні розміри шин ведучих коліс: d = 26 дюймів і в = 18 дюймів.

Нижче приведемо результати розрахунків теоретичної швидкості руху трактора

;

Результати обчислень заносимо в табл.5.1.

Визначаємо інші поточні значення V_т і також заносимо їх в табл.5.1;

- визначаємо поточне значення дійсної швидкості руху трактора за формулою (2.55).

Для прикладу приведемо результати обчислень для номінального режиму

- проводимо додаткову вісь ординат. Позначаємо її літерами: V, км/г. На додаткову вісь ординат наносимо масштабну шкалу з кроком 0,5...2 км/г. Для даної характеристики приймаємо крок 1 км/г;

- на відповідних додаткових ординатах поточного значення Р_г вгору від осі абсцис відкладаємо почергово поточні значення V_т і V_д із табл.5.1;

- з'єднуємо отримані точки. Криві відповідно позначаємо літерами: V_т і V_д;

- визначаємо поточне значення втрат потужності на подолання опору перекочування коліс трактора за залежністю (5.4).

Результати обчислень заносимо в табл.5.1.

Для прикладу приведемо результати обчислень для номінального режиму

- на відповідних ординатах поточного значення Р_г вниз від кривої N_δ відкладаємо в масштабі N_е поточні значення N _f. Для номінального режиму N _f = 20,26 кВт (20,3 мм);

- з'єднуємо отримані точки. Криву позначаємо літерами: N _f. Простір між лініями N_δ і N _f штрихуємо нахиленими вправо лініями;

- визначаємо поточне значення потужності на гаку трактора по залежності (5.7).

Числові значення Р_г і V_д у формулу (5.7) підставляються із табл.5.1.

Для прикладу приведемо результати обчислень для номінального режиму

- на відповідних ординатах поточного значення Р_г вгору від вісі абсцис відкладаємо в масштабі N_е поточні значення N_г. Для номінального режиму N_г = 78,42 кВт (78,4 мм);

- з'єднуємо отримані точки. Криву позначаємо літерами: N_г. Простір між віссю абсцис і кривою N_г штрихуємо лініями, паралельними вісі абсцис.

Із рис. 5.1. видно, що простір який обмежується кривими, які позначають потужність на гаку N_г і втрати потужності на перекочування N_f, є запасом потужності трактора.

5.3. Побудова теоретичної тягової характеристики проектуємого трактора

Теоретичною тяговою характеристикою називається залежність поточних значень показників робота трактора, визначених розрахунками, від поточного значення сили тяги на гаку.

Характеристика складається з двох частин: верхньої (основної) i нижньої (допоміжної).

Загальний схематичний вигляд характеристики приведений на рис.5.2.

В даній роботі частини характеристики будуть приведені на окремих аркушах.

Теоретична тягова характеристика розраховується і будується в наступній послідовності:

- із зовнішньої швидкісної характеристики (табл.5.2) в табл.5.3 переносимо значення номінального (554 Н∙м) i максимального (693 Н∙м) ефективного крутного моменту. Вказані значення записуємо для кожної передачі;

- визначаємо два поточні значення ефективного крутного моменту M₁ i М₂ в діапазоні від М_ен до М_емах i також заносимо в табл.5.3 для кожної передачі;

- на кривій М_е зовнішньої швидкісної характеристики (рис.5.3) у прийнятому масштабі М_е точками позначаємо отримані поточні значення M₁ i М₂. Позначаємо їх літерами М₁ i М₂. Через отримані точки проводимо допоміжні ординати (на рис.5.3 позначаємо пунктирною лінією). Точки перетину допоміжних ординат з кривими N_e i G_п відповідно позначаємо літерами N_е1, N_e2, G_п1 i G_п2, а з віссю абсцис – n₁ i n₂;

- із табл.5.2 в табл.5.3 переносимо значення N_eн = 121,77 кВт; N_{e мах} = 108,8 кВт; G_п1 = 29,47 кг/г; G_{п мах} = 28,42 кг/г; n_н = 2100 хв^-1 i n_{ме мах} =1500 хв^-1. Вказані значення записуємо для кожної передачі;

- по масштабній шкалі вici абсцис рис.5.3 визначаємо значення n₁ = 1925 хв^-1 i n₂=1750 хв^-1 i записуємо їх в табл.5.3 для кожної передачі;

- через точки, які відповідають значенням N_e1 i N_e2 проводимо допоміжні абсциси до перетину їx з допоміжною віссю ординат N_e. По масштабній шкалі допоміжної вici ординат N_e визначаємо значення N_e1 = 121,2 кВт i N_e2 =119,0 кВт i записуємо їx в табл.5.3 для кожної передачі;

- через точки G_n1 i G_n2 проводимо допоміжні абсциси до перетину їx з допоміжною віссю ординат G_n. По масштабній шкалі допоміжної вici ординат G_n визначаємо значення G_п1 = 31,0 кг/г i G_п2 = 30,7 кг/г i записуємо їx в табл.5.3 для кожної передачі;

- визначаємо поточні значення дотичної сили тяги для кожного поточного значення М_е кожної передачі i результати розрахунків записуємо в табл.5.3.

Поточні значення дотичної сили тяги визначаємо по залежності (2.23).

Механічний коефіцієнт корисної дії трансмісії визначаємо по залежності (2.20). Для трактора Т-150К приймаємо η_{тp І} = η_{тp ІІ} = η_{тp ІІІ} = η_{тp IV} =

Рис. 5.2. Загальний схематичний вигляд теоретичної тягової характеристики

проектуємого трактора

Таблиця 5.2

Результати розрахунку зовнішньої швидкісної характеристики дизеля

проектуємого трактора

№№ п/п	nд, хв^-1	Ме, Н·м	Nе, кВт	Gп, кг/г	gе, гр/(кВт·г)
1.			78,4	21,84
2.			97,1	25,85
3.			108,8	28,42
4.			116,0	29,98
5.			119,6	30,75
6.			121,4	31,15
7.			121,77	29,47
8.				9,5	∞

Рис. 5.3. Зовнішня швидкісна характеристика дизеля

проектуємого трактора

Таблиця 5.3

Результати розрахунку теоретичної тягової характеристики проектуємого трактора (приклад)

№№ п.п.	nд, хв^-1	Mе, Н·м	Nе, кВт	Gп,	Pк, Н	Pг, Н	Vт,	δ, %	Vд,	Nг, кВт	gг,	ηтяг
І передача
1.			121,77	29,47			10,63	0,115	9,41	78,4		0,64
2.			121,20	31,00			9,74	0,140	8,38	77,1		0,64
3.			119,00	30,70			8,86	0,168	7,37	74,5		0,63
4.			108,80	28,42			7,59	0,210	6,00	65,8		0,61
ІІ передача
1.			121,77	29,47			12,29	0,088	11,21	77,5		0,64
2.			121,20	31,00			11,26	0,102	10,11	77,5		0,64
3.			119,00	30,70			10,24	0,118	9,03	76,2		0,64
4.			108,80	28,42			8,78	0,138	7,57	69,2		0,64
ІІІ передача
1.			121,77	29,47			14,21	0,072	13,19	77,7		0,64
2.			121,20	31,00			13,03	0,079	12,00	76,1		0,63
3.			119,00	30,70			11,85	0,090	10,79	75,7		0,64
4.			108,80	28,42			10,16	0,102	9,12	69,9		0,64
IV передача
1.			121,77	29,47			16,43	0,055	15,53	72,0		0,59
2.			121,20	31,00			15,05	0,062	14,12	73,4		0,61
3.			119,00	30,70			13,69	0,070	12,73	73,5		0,62
4.			108,80	28,42			11,73	0,078	10,82	68,6		0,63

=0,91495 тому що, кількість шестерень в коробці передач, роздавальній коробці, головній передачі i кінцевій передачі при переключенні передач не змінюється.

Передаточне число трансмісії на І-й передачі обчислюється по формулі (5.26) i для проектуємого трактора становить і_трl= 52,13.

Передаточне число трансмісії трактора на послідуючих передачах визначається за залежностями

(5.27)

де q- знаменник геометричної прогресії.

Знаменник геометричної прогресії визначається за формулою

, (5.28)

де Р_гр – розрахункова сила тяги на гаку, Н;

Р _f – сила опору перекочуванню, приймаємо 7750 Н.

Розрахункова сила тяги на гаку дорівнює

, (5.29)

де δ_т – тяговий діапазон.

Тяговий діапазон обчислюється за залежністю

, (5.30)

де ε – коефіцієнт розширення тягової зони. При виконанні навчальних розрахунків приймається значення ε = 1,2;

Р´_гн – номінальна сила тяги трактора попереднього класу, Н. Величина Р´_гн приймається із табл. 1.1. Для даного розрахунку Р´_гн = 20000 Н. Якщо по завданню дано Р_гн =13,2 кН, то Р'_гн = 9000 Н, а якщо Р_гн = 14,8 кН, то Р'_гн = 14 кН і т.п.

Дата добавления: 2017-02-01