Лекція № 3 Тягова динаміка і паливна економічність тракторів.
План:
1. Потужнісний баланс і коефіцієнт корисної дії трактора.
2. Методика тягового розрахунку трактора.
3. Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики.
3.1. Потужнісний баланс і коефіцієнт корисної дії трактора.
Баланс потужності трактора – це рівняння, яке відображає витрату потужності
Nе = Nо+ Nтр+Nδ+Nf+Ni+Nj+Nw+Nг+Nпр+Nввп+Nгв+Nгом ( 3.1)
Складові правої частини виразу (3.1) характеризують потужності , що відводяться окремим споживачам і витрачаються на : Nо – обслуговування систем трактора та поліпшення умов праці тракториста – машиніста ; Nтр – подолання механічних опорів у трансмісії ; Nδ – буксування робочих органів ;
Nf , Ni , Nj , Nw – подолання опору коченню , підйомів, опору повітря і зміну швидкості руху ; Nг – переміщення робочих машин , причепів ; Nпр – подолання механічних опорів у приводі вала відбору потужності ; Nввп – обертання механізмів , зєднаних з валом відбору потужності ; Nввп – подолання опорів у приводі гідравлічної системи; Nгом – обертання гідрофікованих робочих органів сільськогосподарських машин.
Потужності Ni , Nj можуть мати різні знаки залежно від режиму руху трактора . На підйомі під час розгону потужності мають знак плюс ; на схилі під час сповільнення - знак мінус; у процесі усталеного руху тракторного агрегату по горизонтальній поверхні дані потужності дорівнюють нулю . Внаслідок порівняно малих швидкостей руху тракторних агрегаті в робочому режимі опором навколишнього середовища можна нехтувати
( Nw ) .
Загальний к. к. д. трактора під час усталеного руху по горизонтальній ділянці дорівнює
27
η
=
(3.2)
Тяговий к. к. д. трактора у цих же умовах визначається з виразу
η =
(3.3)
Якщо трактор працює без використаннявала відбору потужності і гідросистеми
η
=
(3.4)
В процесі стаціонарної роботи загальний к. к. д. трактора становить
η = ηввп , (3.5)
де ηввп – к.к.д. приводу вала відбору потужності або шківа, залежно від того, який з цих механізмів працює.
Тяговий к.к.д. можна виразити таким чином :
ηт = ηтр ηδ ηf , (3.6)
де ηтр , ηδ , ηf - к.к.д. , що враховують механічні втрати у трансмісії , втрати на буксування рушія і перекочування трактора .
Експериментально значення коефіцієнта ηт можна знайти з виразу
ηтр
=
(3.7)
де Мк , Мд – ведучий та крутний момент двигуна , визначені за допомогою ротаційних динамографів , один з яких встановлюється між двигуном і коробкою передач , а інші – на ведучих колесах.
Аналітично ηтр розраховують за формулою
28
Де n- кількість рядків рослин, які проходять під трактором;
m- ширина міжрядь
B, b — відповідно колія і ширина колеса або гусениці,
97
можна
уявити залежною від параметрів розподілу
і
:
де
р(
)
— імовірність
руху транспортного засобу по місцевості
з коефіцієнтом
=
;
р(
)
—
імовірність появи ділянок місцевості
з коефіцієнтом
=
(
<
)
— імовірність можливості руху на ділянці
з коефіцієнтом
=
Відомо, що для умов бездоріжжя математичне очікування коефіцієнта опору руху становить 0,16, а середнє квадратичне відхилення ( ) — 0,03. На заболоченій місцевості М( )=0,45 а ( )=0,03. Ці дані дозволяють визначити діапазон змін з відомою імовірністю: 68,26 %
випадкових значень поміщається в інтервалі М( )± ( ) 95,45 % - в інтервалі М( )±2 ( ) і 99,73 % (тобто практично всі випадкові значення) в інтервалі М( )± ( )
Показниками агротехнічної прохідності є: захисні зони, що захищають рослини від пошкоджень колесами і гусеницями; вертикальний просвіт у місцях проходу рослин; абрис прохідності (контур вільного простору під трактором); максимальний тиск у контакті рушія з ґрунтом; нормальна напруга у ґрунті під рушієм на глибині 0,5 м.
Захисна зона — це відстань по горизонталі від середньої осьової лінії рядка рослин до краю обода колеса або гусениці. Позначивши зовнішню і внутрішню захисні зони відповідно Сн і Св, з рис. 7.4 одержимо:
96
ηтр = η1n1
η2n2 ( 1- ξ
) (3.8)
К. к. д. , який враховує втрати на буксування рушія , становить ηδ = 1- δ . У цьому випадку необхідно знати буксування δ рушія . Коефіцієнт буксування визначаємо з виразу
δ = aР + bРc , (3.9)
де а , b , c – емпіричні коефіцієнти, що залежать від ґрунтових умов і типу ходової системи трактора ; Р – відносна сила тяги трактора.
Значення Р дорівнює
Р
=
,
(3.10)
де Рг ,G – тягове зусилля і експлуатаційна сила тяжіння трактора ;
φ , λк – коефіцієнти зчеплення і завантаження ведучих коліс.
Щоб визначити ηf дослідним шляхом , необхідно заміряти одночасно дотичну силу тяги Рк і тягове зусилля Рг , тоді
ηf
=
= 1 -
. (3.11)
Аналітично опір коченню розраховують за рівнянням Рf = f G ,
де і коефіцієнт опору коченню вибирають з довідникових даних згідно з типом трактора і заданими ґрунтовими умовами. (Див. табл..3.1.)
29
Тип грунту або дороги |
Колісні трактори |
Гусеничні трактори |
||
f |
|
f |
|
|
Асфальтоване шосе |
0,01-0,02 |
0,8-0,9 |
— |
— |
Гравійне шосе |
0,02-0,03 |
0,6 |
— |
— |
Грунтова суха втрамбована дорога: — глинистий грунт; |
0,03-0,05 |
0,8-0,9 |
0,05-0,07 |
1,0 |
— піщаний грунт; |
0,03-0,05 |
0,7-0,8 |
0,05-0,07 |
0,9-1,0 |
— чорнозем; |
0,03-0,05 |
0,6-0,7 |
0,05-0,07 |
0,9 |
Цілина |
0,03-0,07 |
0,7-0,9 |
0,06-0,07 |
1,0-1,1 |
Перелік 2-3-х років |
0,06-0,08 |
0,6-0,8 |
0,06-0,07 |
0,9-1,0 |
Стерня нормальної вологості |
0,06-0,08 |
0,7-0,8 |
0,07-0,09 |
0,9-1,0 |
Волога стерня |
0,08-0,10 |
0,6-0,7 |
0,08-0,11 |
0,9 |
Зоране поле |
0,08 |
0,7 |
0,09 |
0,8 |
Поле пдготовлене під сівбу |
0,16-0,18 |
0,4-0,6 |
0,10-0,12 |
0,6-0,7 |
Вологий луг: — скошений; |
0,08 |
0,7 |
0,09 |
0,8 |
— нескошений; |
0,10 |
0,5-0,6 |
0,11 |
0,6-0,7 |
Злежана оранка |
0,08-0,12 |
0,5 |
0,08 |
0,6 |
Втрамбована снігова дорога |
0,03-0,04 |
0,3-0,4 |
0,06-0,07 |
0,5-0,7 |
Дорога під час ожеледиці |
0,02-0,025 |
0,1-0,3 |
0,03-0,04 |
0,2-0,4 |
Пісок: — вологий |
0,08-0,10 |
0,4 |
— |
0,5 |
— сухий |
0,15-0,20 |
0,3 |
0,10-0,12 |
0,4 |