Определение составляющих тягового баланса и Баланса мощности трактора

1. Определить значения составляющих тягового баланса трактора на основной рабочей и резервной передачах при работе на стерне и почве, подготовленной под посев при заданном рельефе. Результаты расчетов свести в таблицу 2.1.

Выявить, на каких передачах и фонах поля трактор нуждается в улучшении сцепных свойств. Перечислить способы улучшения сцепных свойств трактора.

2. Для основной рабочей передачи трактора построить график тягового баланса.

3. Определить составляющие баланса мощности и тяговый КПД трактора. Результаты расчетов свести в таблицу 2.1.

4. Пользуясь данными таблицы 2.1, установить причины изменения тяговой мощности при работе на одной передаче, но в различных почвенных условиях и при работе на разных передачах, но при одинаковых почвенных условиях.

Исходные данные:

Марка трактора…………………….

Основная рабочая передача……….

Резервная рабочая передача……….

Максимальный уклон поля, α_max….

Срок выполнения задания…………

Методические указания по выполнению задания №2

Цель задания: научиться оценивать количественно влияние на показатели тяговых свойств трактора таких факторов как параметры двигателя, трансмиссии, ходовой части трактора и режимов их работы, а также свойства и состояние грунта и склон поля.

Значения тяговых показателей и показателей мощности трактора подсчитывают отдельно для каждого (из двух) фона поля. Полученные результаты записывают в таблицу (см. табл. 2.1). Справочные материалы по тракторам приведены в приложениях 2, 3, 4, 5.

1. Уравнение тягового баланса трактора (без вала отбора мощности, движение установившееся, на подъем; сопротивлением воздуха пренебрегли) Р_кн=Р_f+Р_α+Р_нсц+Р_кр, кН (2.1)

1.1. Номинальная касательная сила тяги Р_кн=

где N_ен в кВт; n_н в об/мин (см.задание№1);

ί_т – общее передаточное число трансмиссии;

η_мг – механический к.п.д. трансмиссии и гусеницы (для колесных тракторов

0,91-0,92, для гусеничных – 0,86-0,88);

r_к – радиус качения ведущего колеса (звездочки), м;

Для колесных тракторов на пневматических шинах r_к=r₀+λh,

где r₀ – радиус обода колеса, м;

h – высота пневматической шины (равная ее ширине), м;

λ – коэффициент усадки шины (для пневматических шин низкого давления 0,75-0,80);

Таблица 2.1

Результаты расчетов

Показатель	Стерня	Почва, подготовленная под посев
Передача	Передача
основная рабочая	резервная	основная рабочая	резервная
Номинальная касательная сила тяги Ркн, кН
Максимальная сила сцепления, Fс max, кН
Движущая сила РД, кН
Сила, неиспользуемая из-за недостаточного сцепления Рнсц, кН
Сопротивление качению Рf, кН
Сопротивление движению трактора на подъем Рα, кН
Сила тяги (тяговое усилие) трактора Ркр, кН
Теоретическая скорость движения, Vт, км/ч
Буксование δ, %
Рабочая скорость движения Vр, км/ч
Потери мощности, кВт:
- из-за недостаточного сцепления Nнсц
- в трансмиссии Nм
- на передвижение Nδ
- на подъем Nα
Тяговая мощность трактора Nкр, кВт
Баланс мощности ΣN, кВт
Тяговый к.п.д. трактора ηт

Для гусеничных тракторов r_к=r_нo,

где r_нo – радиус начальной окружности ведущей звездочки, м.

1.2. Максимальная сила сцепления

F_{с max} = μG_c ,кН, (2.2)

где G_с – сцепной вес трактора, кН;

μ – коэффициент сцепления движителя с почвой [4. стр. 21, табл. 1.6]

Для гусеничного трактора или трактора с четырьмя ведущими колесами:

G_c=G cos α, (2.3)

где G – эксплуатационный вес трактора, кН;

α – уклон поля, град;

Для колесных тракторов с одной ведущей осью:

(2.4)

где L – продольная база трактора, м;

а – расстояние от центра тяжести трактора до вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось качения ведущих колес, м;

М_к=Р_кн r_к – крутящий момент на ведущих колесах трактора, кН.м.

При недостаточном сцеплении М_к=F_{с max} r_к, тогда ,

1.3. Движущую силу Р_д определяют из условия:

-если Р_кн > F_{c max}, то Р_д = Fc max; -если Р_кн ≤ F_{c max}, то Р_д = Р_кн;

1.4 Сила, неиспользуемая из-за недостаточного сцепления (т.е. Р_кн > F_{c max})

Р_нсц = Р_кн – F_{c max}. (2.5)

1.5. Сопротивление качению трактора Р_f = G*f _f, (2.6)

где f – коэффициент сопротивления качению трактора [4, стр.21, табл. 1.6].

1.6. Сопротивление движению трактора на подъем:

Р_α = G sin α G , (2.7)

где ί – уклон поля, % (sin α tg α = ).

1.7. Сила тяги трактора Р_кр = Р_д – (Р_f + Р_α) (2.8)

2. График тягового баланса трактора (см. рис. 2.1) строят по данным таблицы 2.1 применительно к основной рабочей передаче. На оси абсцисс отмечают точки, соответствующие двум фонам поля. Расстояние между этими точками произвольное.

3. Формула баланса мощности трактора (без вала отбора мощности):

N_ен = N_нсц + N_м + N_f +N_α + N_кр+N_δ, кВт (2.9)

3.1. Для определения составляющих баланса мощности вычисляют теоретическую V_т и рабочую V_р скорости трактора, км/ч

Теоретическая скорость движения V_{т (2.10)}

Рабочая скорость движения: V_р = V_т (1- ) (2.11)

где δ – буксование, % (находят из рисунка 1.3 или таблицы 1.4);

n – фактическая частота вращения коленчатого вала, об/мин;

При недостаточном сцеплении n = n_н + (n_х – n_н) (2.12)

Рис. 2.1. График тягового баланса трактора

3.2. Мощность двигателя, не используемая по условиям сцепления

N_нсц = , (2.13)

3.3. Потери мощности в трансмиссии трактора и на ведущих участках гусениц

N_M=N_eн(1-η_МГ) (2.14)

При недостаточном сцеплении вместо Р_нсц подставляют

(2.15)

3.4.Потери мощности на буксование

N_δ = , или N_δ = N_ен η_мг , (2.17)

3.5. Затраты мощности на передвижение трактора N_f = . (2.18)

3.6. Затраты мощности на преодоление подъема N_α = . (2.19)

3.7. Тяговая мощность трактора (на крюке) N_кр = . (2.20)

3.8. Баланс мощности ΣN;

Если расчеты проведены правильно, то ΣN = N_ен ;

4. Тяговый к.п.д. трактора η_т = ,

при достаточном сцеплении N_е = N_ен;

при недостаточном сцеплении N_е = N_ед;

5. Пользуясь данными таблицы 2.1 и рисунка 2.1, легко установить причины изменения тяговой мощности трактора при работе на одной и той же передаче, на различных фонах поля и при работе на одном и том же фоне поля, но на разных передачах.

Контрольные вопросы к заданию № 2

1.Зависит ли Р_кн от типа почв и ее механического состава?

2.Каким образом можно увеличить сцепной вес у колесных и гусеничных тракторов (и те и другие тракторы оборудованы раздельно-агрегатной гидросистемой)?

3.За счет каких мероприятий можно увеличить F_{с max}?

4.За счет каких мероприятий можно уменьшить Р_f и Р_α?

5.В каких случаях будет иметь место P_нсц?

6.В условиях недостаточного сцепления чему равна Р_Д?

7.Какая разница между теоретической и рабочими скоростями?

8.Почему N_кр трактора при работе на одной и той же передаче, но на различных фонах поля (см. табл. 2.1), имеет различное значение?

9.Какими мерами можно уменьшить буксование колесного трактора?

10.На каком фоне поля тяговый к.п.д. трактора выше? За счет каких мероприятий можно увеличить его?

ЗАДАНИЕ № 3.