Тяговая характеристика трактора МТЗ-80

4. Тяговый диапазон трактора

Тяговый диапазон трактора d_т представляет собой отношение номинального тягового усилия P_н, как правой границы рабочего интервала тяговых усилий, к минимальному тяговому усилию Р_мин - левой границе этого интервала: d_т = P_н/Р_мин. (17)

Оценку требуемого значения тягового диапазона принято определять по формуле: d_т = eР_н/Р_н¢, (18)

где Р_н,Р’_н - номинальные тяговые усилия тракторов, соответственно, рассчитываемого и предыдущего тяговых классов;

e - коэффициент расширения тяговой зоны трактора, e = 1,25...1,30.

Обычно тяговый диапазон равен d_т = 1,6...1,8. Для тракторов, не имеющих предшествующего тягового класса принимают d_т = 2. Чем выше тяговый класс трактора, тем меньше значение d_т. Значение тягового диапазона d_т<1,6 и d_т>2 принимать не рекомендуется.

В рабочем интервале тяговых усилий располагаются основные рабочие передачи трактора.

Далее следует произвести анализ потенциальной тяговой характеристики трактора (Табл. 3 и Рис. 1) для рабочего интервала тяговых усилий трактора по: - буксованию; - скорости движения; тяговой мощности; - тяговому к.п.д., их соответствие заданию, типажу, сравнение с трактором-прототипом, соответствие агротехническим требованиям и т.п.

5. Передаточные числа трансмиссии

Диапазон передач должен охватывать скорости и тяговые усилия для всего разнообразия выполняемых трактором работ. Различают три группы передач.

1. Замедленные или вспомогательные передачи (технологические), на которых скорости движения ограничиваются условиями выполнения работ. Эти передачи используются, как правило, с ограниченным тяговым усилием Р £ Р_н и низкой тяговой мощностью. К ним относятся и передачи заднего хода.

2. Основные, рабочие передачи предназначены для выполнения основных сельскохозяйственных работ. Низшая рабочая передача обеспечивает получение номинального тягового усилия, определяемого тяговым классом трактора Р_н при скорости движения V_н. В рабочем интервале тяговых усилий используется 4…6 основных передач.

3. Транспортные передачи используются для выполнения транспортных работ, холостых переездов трактора и машинно-тракторных агрегатов.

5.1. Передаточные числа трансмиссии

основного ряда передач

Их необходимо рассчитывать так, чтобы трактор развивал тяговые усилия от минимального Р_мин на высшей передаче до номинального Р_н на первой передаче с некоторым запасом силы тяги. Передаточное число трансмиссии на первой передаче i_тр.1 определяется по формуле:

i_тр.1 = (Р_н+ fG_макс)r_к/(k₁М_нh_трh_ву); (19)

где k₁ – коэффициент загрузки двигателя при номинальном тяговом усилии трактора Р_н, k₁ =0,95…1,00;

r_к - расчетный радиус ведущего колеса;

М_н - номинальный крутящий момент двигателя:

М_н = 9,55N_н/n_н, кНм.

Расчетный радиус ведущего колеса гусеничного трактора (радиус начальной окружности звездочки) определяется по формуле:

r_к = l_звz_к/(2p),

где l_зв - шаг звена гусеницы;

z_к - число активно действующих зубьев ведущих колес (звездочек) гусеничного движителя.

Число активно действующих зубьев и шаг звена следует принимать по трактору-прототипу.

Динамический радиус r_к ведущего колеса колесного трактора

r_к = (0,5d + l_шb),

где d, b - соответственно наружный диаметр обода колеса и ширина профиля шины, мм;

l_ш - средняя величина коэффициента деформации шины, l_ш = 0,8.

Передаточные числа трансмиссии остальных передач определяют в зависимости от принятого варианта построения ряда передач. Если при переходе с одной передачи на другую предусматривается одинаковая степень загрузки двигателя, то значения передаточных чисел будут представлять собой геометрический ряд. Для получения одинаковых интервалов между номинальными значениями тяговых усилий на смежных передачах применяют арифметический ряд. Если нужны одинаковые интервалы между скоростями движения, то выбирают гармонический ряд.

Наиболее часто используется геометрический ряд передач. Тогда знаменатель ряда:

q = {(Р_н+ fG_макс)/[k₁(Р_мин+ fG_мин)]}^1/z, (20)

где z - число основных, рабочих передач трактора.

Значения передаточных чисел трансмиссии на других передачах определяют по формуле:

i_тр.j = i_тр.1/q^j-1,

где j - номер рабочей передачи, j = 1, 2, …, z.

5.2. Передаточные числа трансмиссии для транспортных передач

Передаточные числа трансмиссии на транспортных передачах определяют исходя из необходимости выполнения работ в интервале скоростей движения от номинальной на высшей рабочей передаче V_нz до номинальной на высшей транспортной - максимальной транспортной скорости движения V_нм. Поэтому передаточное число трансмиссии для высшей транспортной передачи следует определять по формуле:

i_тр.м = pr_кn_н/(30V_нм), (21)

тогда знаменатель ряда транспортных передач

q_т = (i_тр.z/i_тр.м)^1/м,

где м - число транспортных передач.

Значения передаточных чисел на остальных транспортных передачах:

i_{тр. l} = i_тр.z/q ^l _т,

где l - номер транспортной передачи, l = 1, 2,...,м.

Для гусеничных тракторов сельскохозяйственного назначения часто ограничиваются одной транспортной передачей, для колесных - не менее двух.

Передаточные числа трансмиссии для технологических передач определяют по рекомендациям нормали ОН-13-138-64 в зависимости от тягового класса трактора и заданных скоростей движения при номинальной и регулируемой частоте вращения вала двигателя. В курсовой работе расчет не производить.

5.3. Корректировка передаточных чисел трансмиссии

После определения передаточных чисел трансмиссии для основных (рабочих) и транспортных передач необходимо выбрать для рассчитываемого трактора кинематическую схему трансмиссии. Если схема трансмиссии принимается аналогичной трактору-прототипу, то передаточные числа главной и конечной передач принимают, как правило, такими, как у трактора-прототипа.

Требуемые расчетные значения передаточных чисел коробки передач определяют по формуле (расчет произвести только для основных передач):

i_кj = i_тр.j/(i_гпi_кп) = i_тр.j/i_о,

где i_гп, i_кп - соответственно передаточные числа главной и конечной передач: i_гпi_кп = i_о.

Затем по кинематической схеме коробки передач, определяют, какие шестерни находятся в зацеплении на каждой из расчетных передач и подбирают для них целые числа зубьев в соответствии с требуемыми передаточными числами. Рассчитывают действительные значения передаточных чисел i_тр.j. Они будут несколько отличаться от расчетных.

Для единичной шестеренной передачи требуемое количество зубьев шестерни Z_ш (ведущая шестерня) и колеса Z_к (ведомая шестерня) можно определить по формулам:

Z_ш = Z_S/(i + 1);

Z_к = Z_S - Z_ш = iZ_S/(i + 1),

где Z_S - суммарное количество зубьев передачи Z_S = Z_ш + Z_к;

i - требуемое передаточное число передачи.

Значения Z_ш и Z_к округляются до ближайшего целого числа.

Значение Z_S можно принять таким же, как и у трактора-прототипа, или близким к нему.

Числа зубьев шестерен, уточненные значения передаточных чисел трансмиссии и номинальной скорости движения трактора (без учета буксования) заносятся в табл. 4.

В расчетно-пояснительной записке приводится рисунок с кинематической схемой трансмиссии трактора.

Таблица 4

Уточненные значения передаточных чисел трансмиссии

6. Регуляторная характеристика двигателя

Регуляторная характеристика двигателя (Рис. 2) устанавливает взаимосвязь между частотой вращения коленчатого вала n_e, эффективной мощностью N_e, часовым G_т и удельным эффективным g_e расходами топлива и развиваемым им крутящим моментом М_к. Расчет производится для внешней характеристики двигателя, получаемой при настройке регулятора на максимальную частоту вращения коленчатого вала. Необходимо различать следующие основные режимы работы двигателя:

1. Холостой ход: М_к = 0.

2. Номинальный (максимальной мощности): М_к = М_н.

3. Максимального крутящего момента: М_к = М_макс.

Работа с недогрузкой - регуляторные ветви характеристики: 0 £ М £ М_н.

Работа с перегрузкой - перегрузочные (корректорные, безрегуляторные) ветви характеристики: М_н £ М £ М_макс.

При работе двигателя с недогрузкой графики изменения частоты вращения вала n = f₁(М_к) и часового расхода топлива G_т= f₂(М_к) с достаточной степенью точности можно аппроксимировать прямыми линиями:

- частота вращения вала двигателя

n = n_х - (n_х - n_н)k₃, (22)

где n_х - частота вращения вала двигателя при холостом ходе:

n_х = n_н(2 + d_р)/(2 - d_р)» (1 + d_р)n_н;

d_р - степень (коэффициент) неравномерности регулятора двигателя. Для современных тракторных дизелей d_р = 0,07…0,10.;

k₃- коэффициент загрузки двигателя: k₃= М_к/М_н.

- эффективная мощность двигателя

N_е = М_кn_е/9550, квт; (23)

- часовой расход топлива

G_т = G_тх + (G_тн - G_тх)k₃, кг/ч, (24)

G_тн - часовой расход топлива, соответствующий номинальной загрузке двигателя:

G_тн= 10^-3g_енN_н, кг/ч;

G_тх - часовой расход топлива при холостом ходе двигателя:

G_тх» (0,25…0,30)G_тн;

- удельный расход топлива двигателем:

g_е = 10^-3G_т/N_е, г/квтч. (25)

На регуляторном участке характеристики рассчитать два - три промежуточных режима загрузки.

Порядок расчета: задавшись значением k₃ = М/М_н, определить частоту вращения вала двигателя n_е (формула (10)). Мощность двигателя N_е (11), часовой G_т (12) и удельный g_е (13) расходы топлива.

При работе двигателя с перегрузкой (корректорные ветви характеристики, М_н £ М_к £ М_макс) может быть использована следующая аппроксимация:

N_е = N_o + k_N(M_макс - M_к)^1/2; (26)

G_т = G_тo + k_G(M_макс - M_к)^1/2; (27)

где k_N, k_G - коэффициенты, определяемые при математической обработке результатов тормозных испытаний двигателей.

Коэффициенты k_N и k_G можно рассчитать, если известны коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту

k = M_макс/М_н (28)

и частоте вращения вала

k_o = n_o/n_н, (29)

а также удельный расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте g_еo.

Расчет выполняется по формулам:

k_N = (N_н - N_o)/[(M_макс - M_н)^1/2]; (30)

k_G = (G_тн - G_тo)/[(M_макс - M_н)^1/2], (31)

где N_o, G_тo - соответственно, мощность двигателя и часовой расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте M_макс:

N_o = M_максn_o/9550 = kM_нn_н/(9550k_o) = kN_н/k_o; (32)

G_тo = g_еoN_о/1000. (33)

Значениями k, k_o и g_еo можно задаться или принять такими же как и у двигателя трактора-прототипа.

Кроме номинального режима и режима максимального крутящего момента на корректорной ветви характеристики следует определить значения показателей работы двигателя для одного, двух промежуточных уровней загрузки.

Порядок расчета:

- задавшись значениями коэффициента загрузки двигателя по моменту 1 £ k_з = M_к/M_н £ k, определить крутящий момент двигателя по формуле

М_к = k_зM_н, Нм

и по формулам (30) и (31) рассчитать значения мощности двигателя N_е и часового расхода топлива G_т.

- рассчитать удельный расход топлива g_е по формуле (25).

Результаты расчетов регуляторной характеристики двигателя привести в таблице 5 и представить в графическом виде (рисунок 2).

Проанализировать полученные данные, указав коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту и частоте вращения вала, сравнив основные параметры характеристики с двигателем трактора-прототипа.

7. Тяговая характеристика трактора

Тяговая характеристика трактора показывает, как в зависимости от нагрузки на крюке Р_кр (тягового усилия трактора) и включенной передачи изменяются основные показатели: скорость движения V, мощность на крюке (тяговая мощность) N_кр, часовой G_т и удельный тяговый g_кр расходы топлива, потери на буксование движителя d. Трактор движется равномерно по горизонтальному участку.

При выполнении курсовой работы тяговая характеристика строится только для основных передач трактора (рисунок 3а).

Последовательность расчета тяговой характеристики трактора.

Значения указанных в табл. 5 показателей следует вычислять по формулам:

- касательная сила тяги

Р_к = М_кi_трh_трh_ву/(10³r_к); (34)

- нагрузка на крюке (тяговое усилие) трактора

Р_кр = Р_к - Р_f; (35)

- к.п.д. перекатывания

h_f = Р/Р_к = Р_кр/(Р_кр + Р_f); (36)

- сцепной вес трактора G_сц для гусеничных тракторов и колесных тракторов с колесной формулой 4К4 равен эксплуатационному весу трактора G. Для колесных тракторов с колесной формулой 4К2:

G_сц = [G(L - а) + Р_крh_кр]/L, (37)

- коэффициент буксования

d = В^-1ln[А/(j_м - Р_кр/G_сц)]; (38)

- теоретическая скорость движения

V_т = pr_кn_e/(30i_тр)» 0,105r_кn_e/i_тр, м/с (*3,6, км/ч); (39)

- рабочая (действительная) скорость движения

V = V_т(1-d), м/с (*3,6, км/ч); (40)

- тяговая мощность трактора

N_кр = Р_крV; (41)

- удельный тяговый расход топлива

g_кр = 10³G_т/N_кр, г/квт.ч; (42)

- тяговый к.п.д. трактора

h_т = N_кр/N_е = h_трh_вуh_dh_f = h_трh_ву(1 - d)Р_кр/Р_к. (43)

Показатели двигателя при холостом ходе трактора рассчитываются по формулам:

- крутящий момент двигателя

М_хт = 10³P_fr_к/(i_тph_тph_ву);

- частота вращения вала двигателя

n_хт = n_х- (n_х- n_н)М_хт/M_н;

- часовой расход топлива

G_тхт = G_тх+ (G_тн- G_тх)М_хт/М_н.

Расчеты произвести только для основных передач трактора. Результаты расчетов привести в табл. 5. Представить тяговую характеристику трактора в графическом виде - Рисунок 3а.

Масштаб шкалы для тягового к.п.д. h_т следует определять по формуле (12).

Таблица 5

Регуляторная характеристика двигателя Д-240

и тяговая характеристика трактора МТЗ-80

8. Лучевой график загрузки двигателя

Лучевой график загрузки показывает, как изменяется загрузка двигателя по крутящему моменту в зависимости от величины касательной силы тяги Р_к или тягового усилия Р_кр трактора и номера передачи – рисунок 3б. При геометрическом ряде передач рациональный интервал загрузки двигателя (на рисунке выделен жирной линией и точками) не зависит от номера передачи:

М_мин £ М £ М_н

где М_мин - минимальный крутящий момент двигателя, такой, что при М<М_мин выгодней перейти на соседнюю (смежную) повышенную передачу.

Минимальный крутящий момент двигателя определяется по формуле:

М_мин = М_н/q,

где q - знаменателя геометрического ряда передач (20) или среднее значение знаменателя для скорректированных значений передаточных чисел трансмиссии (таблица 4):

q = (i_тр.1/i_тр.z)^1/(z-1).

При построения графика использовать приведенные в таблице 5 данные.

При анализе лучевой диаграммы загрузки, двигателя следует определить: рациональную степень загрузки двигателя k по крутящему моменту М; рабочий диапазон силы тяги трактора Р_кр, соответствие его диапазону, определенному в разделе 2.1, и потенциальной тяговой характеристике трактора (рисунок 2). Сделать соответствующие выводы.

9. Анализ технико-экономических показателей трактора

Анализ тяговой характеристики трактора должен содержать данные о диапазонах изменения основных показателей работы: - тягового усилия; - скорости движения; - расхода топлива; - потерь на буксование; - тягового к.п.д.

Следует указать наиболее выгодные режимы работы трактора по этим показателям, как на отдельной передаче, так и на нескольких передачах. Сравнить полученные данные с требованиями типажа тракторов, с трактором-прототипом и другими тракторами данного типа, назначения и тягового класса; проверить соответствие их заданию, оценить уровень металлоемкости и энергонасыщенности трактора.

Список литературы

1. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. - М.: Колос. 1972. - 384 с.

2. Скотников В.А. и др. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат. 1986. - 383 с.

3. Тракторы. Теория. Под общ. ред. Гуськова В.В.. - М.: Машиностроение, 1988. - 376 с.

4. Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. - М.: Машиностроение, 1976. – 456 с.

6. Тяговые характеристики сельскохозяйственных тракторов: Альбом-справочник. - М.: Россельхозиздат. 1979. - 240 с.

7. Барсуков А.Ф., Еленев А.В. Справочник по сельскохозяйственной технике. - М.: Колос, 1981. - 463 с.

8. Ходовые системы тракторов: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1986. - 271 с.

Приложение

Таблица 1

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: