Почвенные фоны для тяговых испытаний и их характеристика

МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

ЛУГАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА "ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ"

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным занятиям по теории

тракторов и автомобилей

для студентов факультета

механизации сельского хозяйства

Луганск – 2006

УДК 631. 372.001.2(76)

Никонов Ю.П. Методические указания к лабораторным занятиям по теории тракторов и автомобилей для студентов специальности 7.091902 «Механизация сельского хозяйства». – Луганск, ЛНАУ, 2006. – 29 с.

Настоящие методические указания составлены в соответствии с программой дисциплины "Тракторы и автомобили" для сельскохозяйственных высших учебных заведений 3 и 4 уровней аккредитации по специальности 7.091.902 – "Механизация сельского хозяйства".

Методические указания предназначены для студентов стационара и заочной формы обучения.

Указания содержат 29 страниц, 4 рисунка, 10 таблиц.

Рецензент: к.т.н., доцент кафедры эксплуатации

машинно-тракторного парка Белов Б.М.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к печати методи-

ческой комиссией факультета механизации, протокол № 3 от 24.11 2006 г.

Луганск - 2006

ВВЕДЕНИЕ

Основой мобильной энергетики в сельскохозяйственном производстве являются тракторы и автомобили, роль которых в современных условиях возрастает. Перед тракторной промышленностью Украины поставлена задача оснащения сельскохозяйственного производства современной высокоэффективной техникой, улучшения её использования.

В решении поставленных задач значительная роль отводится инженерам-механикам сельскохозяйственного производства. В свою очередь это возможно только при соответствующем знании важнейших эксплуатационных качеств тракторов и автомобилей и методов их определения.

Целью лабораторных работ является закрепление теоретических положений курса и приобретение навыков по выбору и характеристике важнейших эксплуатационных качеств, исследованию влияния оказываемого на них различными конструктивными и эксплуатационными факторами.

Внимательное выполнение лабораторных работ и знание теории трактора и автомобиля в дальнейшем позволит инженерам-механикам улучшить эксплуатацию и совершенствовать конструкцию, а также грамотно проводить исследования, направленные на улучшение эксплуатационных качеств тракторов и автомобилей.

По каждой работе в тетради составляется отчет, в котором приводится название и цель работы, условия и порядок её выполнения, результаты замеров и рассчитываемые величины заносятся в таблицы, вписываются расчетные формулы. В конце приводится анализ результатов проведения опытов.

Перед началом занятий проводится инструктаж по технике безопасности с оформление в соответствующем журнале.

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА, КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ И УГЛОВ УСТОЙЧИВОСТИ КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА

Цель работы: с помощью подручных средств определить координаты центра тяжести и углы устойчивости конкретного трактора.

Координата центра тяжести трактора оказывает существенное влияние на его тягово-сцепные свойства, поперечную и продольную устойчивость, а также управляемость и тормозные качества.

Координату центра тяжести можно определить расчетным путем, если известен вес всех агрегатов трактора и координата их центра тяжести относительно каких-либо фиксированных осей. Однако подсчеты получаются весьма трудоёмкими и добиться большой точности полученный результатов трудно. Поэтому чаще координату центра тяжести определяют экспериментально. Её можно определить при помощи тягового динамометра и тали.

Перед определением координаты центра тяжести необходимо определить вес трактора путем подвешивания поочередно переднего и заднего мостов в горизонтальной плоскости

а б

Рисунок 1.1.

Для определения веса трактора необходимо показания динамометра двух замеров сложить:

G = G₁ + G₂ , (1)

где G_{1– вес, приходящийся на передние колеса,}

G₂- вес, приходящийся на задние колеса.

Зная вес трактора и вес, приходящийся на передние колеса, легко определяется продольная координата центра тяжести (рис.1):

(2)

Определение координаты центра тяжести трактора в поперечной плоскости производится путем одновременного взвешивания передних и задних колес с одной стороны трактора. Составив уравнение моментов относительно точки О получим:

откуда: (4)

где e – координата центра тяжести относительно оси симметрии трактора в поперечной плоскости.

GК2

Рисунок 1.2.

Определение координаты центра тяжести по высоте производится путем подвешивания и подъёма переднего моста трактора на некоторую высоту (перекоса трактора, рис. 3).

Рисунок 1.3.

Для определения координаты составим уравнение моментов относительно точки 0, (точка касания задних колес поверхности опоры):

После небольших преобразований получим формулу, по которой определяется координата центра тяжести по высоте:

(4)

Угол подъёма переднего моста a равен сумме двух углов a_о и a₁, величины которых определяются по следующим формулам:

(5)

(6)

Результаты замеров и рассчитываемые величины заносятся в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.

Замеряемые величины
G 1	G2			B	L	r1	r2	h

Рассчитываемые величины
G	a	e	αo	α1	α	H	αlim	α¢lim	βlim

Статические углы устойчивости трактора по опрокидыванию определяются по формулам:

- продольная устойчивость на подъёме:

(7)

- продольная устойчивость на спуске:

(8)

- поперечная устойчивость:

(9)

Расчет ведётся по формулам 1 – 9.

Контрольные вопросы

1. Чем отличается эксплуатационный вес от конструктивного?

2. Что такое сцепной вес и на какие эксплуатационные качества трактора он влияет?

3.Как изменить сцепной вес трактора?

4. Какие существуют способы определения координат центра тяжести трактора?

5. Можно ли изменить углы устойчивости трактора?

Литература

1. Скотников В.А., Мащинский А.А., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1966. (с.243-264).

2. Чудаков Д.Л. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Колос, 1972. (с. 260-280).

Лабораторная работа № 2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ

СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ f И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЦЕПНОГО ВЕСА КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА φ

Цель работы:определить опытным путем для конкретных машин и поверхности движения коэффициенты сопротивления качению f и использования сцепного веса φ. Выявить зависимость величины буксования от коэффициента использования сцепного веса δ = f (φ).

Применяемое оборудование:

1. Испытуемый трактор

2. Буксируемый трактор.

3. Динамометр ЗТС.

4. Рулетка 10 м и 20 м.

5. Вешки 1,7 – 2,0 м.

6. Трос (цепь)

7. Мел.

- Коэффициентом сопротивления качению f называется отношение силы сопротивления качению P_f квесу машины.

Чаще всего сопротивление качению P_f определяется методом буксирования испытываемого трактора другим трактором через тяговый динамограф или динамометр. При этом сопротивление качению будет иметь несколько большее значение, чем истинная величина P_f , т.к. в замеренное усилие входят частичные потери в трансмиссии (трение в зацеплении шестерен и перебалтывание масла). Более точным определением P_f является замер крутящих моментов на полуосях или ступицах ведущих колес. Однако этот метод более сложен, требует применения ротационных динамометров или тензометрических звеньев и специальной аппаратуры.

Порядок проведения опытов

Испытуемый трактор с выключенной коробкой перемены передач протаскивается другим трактором на первой передаче по горизонтальному участку. При установившемся движении тракторов замеряется усилие сопротивления качению P_{f ,} при этом линия тяги должна совпадать с продольной осью трактора. Опыт повторяется три раза в обоих направлениях.

Результаты замеров и расчетов заносятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

№ опыта	Направление движения	Сопротивление качению Pf , Н	Коэффициент сопротивления качению, f
…
Среднее значение

Коэффициент сопротивления качению трактора f вычисляется по среднему значению по формуле:

- Коэффициентом использования сцепного веса φ называется отношение касательной силы тяги Р_к к сцепному весу трактора G _сц.

Отношение максимальной касательной силы тяги Р_{К max} к сцепному весу – есть коэффициент сцепления. Коэффициент φ зависит от почвенно-климатических условий, конструкции и типа движителя. Коэффициент использования сцепного веса, в известной степени, зависит от буксования движителей δ. Целью данной работы является определение зависимости буксования δ от коэффициента использования сцепного веса φ.

Порядок проведения работы

Выбирается горизонтальный участок поля (почвенный фон, длина гона предлагается преподавателем). По концам зачетной длины гона устанавливаются визирные вешки, по которым определяется момент прохождения трактором границ мерного гона.

Первый проход трактор делает без нагрузки на крюке. Во время прохождения зачетной длины гона замеряются обороты колес визуальным способом, для чего ставятся метки мелом на ободе колес.

Последующие проходы трактора производятся с нагрузкой на крюке (во время замера нагрузка должна оставаться постоянной). Нагрузка на крюке создается загрузочным трактором. Проводится не менее 12 опытов. Во время опытов с нагрузкой на крюке замеряются обороты колес и тяговое усилие, данные замеров заносятся в таблицу 2.2.

Обработка результатов производится по следующим зависимостям:

- буксование:

где δ – величина буксования колес;

n_xx – среднее значение оборотов колес при холостом ходе трактора;

n _н – среднее значение оборотов ведущих колес под нагрузкой.

где n_xxп , n_нп – обороты правого ведущего колеса на холостом ходу и под нагрузкой;

n_xxл , n_нл – обороты левого ведущего колеса на холостом ходу и под нагрузкой.

- коэффициент использования сцепного веса φ:

где Р_К – касательная сила тяги Р_К+Р_КР+Р_f , сопротивление качению берется из предыдущих опытов;

G_СЦ – сцепной вес трактора.

где - сцепной вес трактора в статическом состоянии (берется из справочника);

h_кр – высота точки прицепа от поверхности движения;

L – продольная база трактора.

Расчетные величины заносятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2.

Замеряемые величины	Расчетные величины
Тяговое усилие, РКР, Н	Обороты колес	Касатель ная сила тяги, РК , Н	Сцепной вес, GСЦ , Н	Коэф- фициент φ	Буксо- вание, δ
правого, n п	левого, n л	средн.

По результатам опытов строится зависимость δ =f(φ).

Контрольные вопросы

1. Какие вы знаете способы для определения коэффициента сопротивления качению?

2. Что такое допустимый и максимальный коэффициент сцепления?

3. Почему ведущие колеса на зачетной длине делают разное количество оборотов?

4. Чем объясняется разброс точек графической зависимости δ =f(φ)?

5. Почему полученные значения буксования не являются истинными, что не учитывалось?

Литература

1. Скотников В.А., Мащинский А.А., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1966. (с.154-157, 270-281).

Лабораторная работа № 3

ТЯГОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТРАКТОРА

Цель работы: изучить методику тяговых испытаний тракторов, снять тяговую характеристику на заданной передаче конкретного трактора,

определить его тяговые и экономические показатели по результатам испытаний.

1. Оборудование для работы:

1. Трактор Т-25

2. Загрузочный трактор МТЗ-80

3. Тяговый динамометр на 2 т.с.

4. Трос.

5. Рулетка на 10 м, 20 м.

6. Вешки 1,9 – 2,0 м; 0,6 м.

7. Вешки. Мерный бачок.

8. Секундомер.

Общие сведения

Тяговые испытания проводятся для оценки тягово-динамических и экономических качеств трактора в заданных условиях.

Тяговые показатели трактора определяют в функции от крюковой нагрузки, приложенной к тягово-сцепному устройству.

Методика тяговых испытаний регламентируется ГОСТ 7057-81.

При тяговых испытаниях нагрузка на крюке создаётся загрузочным трактором путем изменения подачи топлива, переключением передач.

Испытуемый трактор должен быть укомплектован согласно инструкции по эксплуатации. До проведения испытаний он должен иметь наработку не менее 150 моточасов. При этом износ почвозацепов по высоте у колесного трактора не должен превышать 35%, а увеличение шага гусеницы – 3%.

Тягово-сцепное устройство должно быть установлено в наивысшее положение. Отклонение линии тяги не должно превышать 3˚ в продольно-вертикальной и в продольно-горизонтальной плоскостях.

Испытания следует производить при атмосферном давлении не менее 96,6 кПа и температуре окружающего воздуха 20 ±15º С.

Тяговая характеристика снимается на основных рабочих передачах при изменении крюковой нагрузки от 0 (холостой ход трактора) до максимально возможной, ограниченной мощностью двигателя или буксованием, предельные значения которых должны быть 15% для гусеничных, и 30% для колесных тракторов. Количество опытов на каждой передаче должно быть не менее 12. Опыты проводятся при полной подаче топлива.

Почвенные фоны для тяговых испытаний и их характеристика

Основными фонами, на которых проводят тяговые испытания являются:

- поле, подготовленное под посев;

- стерня колосовых культур;

- трек с бетонным (асфальтобетонным) покрытием для колесных тракторов;

- глинистая укатанная дорога (трек) для гусеничных тракторов.

Характеристика почвенных фонов представлена в таблице 3.1.

Длина участка измерения должна быть не менее 60 м.

На почвенных фонах: стерня и поле, подготовленное под посев, движение дважды по одному следу не допускается.

Перед началом испытаний асфальт (бетон) должен быть очищен от грязи и следов масла. На стерне и поле, подготовленном под посев, определяется влажность и плотность почвы в слое глубиной 0…15 см.

Таблица 3.1.

Фон для проведе- ния испытаний	Тип испытуе- мого трактора	Неплос- костность поверхнос- ти фона в пределах габаритов трактора, мм не более	Уклон плоскости, прилегающий к поверхности фона % не более	Влаж-ность почвы, %	Твер-дость фона, МПа
вдоль движе- ния	попе рек движе- ния
1. Асфальт (бетон)	колесный				-	-
2. Глинистый трек	гусеничный				8…15	4…6
3. Стерня колосовых	колесный и гусеничный				8…22	1…1,5
4.Поле, подготовленное под посев	колесный и гусеничный				8…22	0,1…0,7