Тяговая характеристика трактора

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_к·i_тр·h_тр·h_ву/(10³·r_к); (49)

- нагрузка на крюке (тяговое усилие) трактора

Р_кр = Р_к - Р_f; (50)

- к.п.д. перекатывания

h_f = Р/Р_к = Р_кр/(Р_кр + Р_f); (51)

- 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·h_кр]/L, (52)

- коэффициент буксования

d = В^-1·ln[А/(j_м - Р/G_сц)]; (53)

- теоретическая скорость движения

V_т = p·r_к·n_e/(30i_тр) » 0,105·r_к·n_e/i_тр, м/с (*3,6, км/ч); (54)

- рабочая (действительная) скорость движения

V = V_т· (1-d), м/с (*3,6, км/ч); (55)

- тяговая мощность трактора

N_кр = Р_крV; (56)

- удельный тяговый расход топлива

g_кр = 10³G_т/N_кр, г/квт.ч; (57)

- 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. (58)

Показатели двигателя при холостом ходе трактора рассчитываются по формулам:

- крутящий момент двигателя

М_хт = 10³P_fr_к/(i_тph_тph_ву); (59)

- частота вращения вала двигателя

n_хт = n_х- (n_х- n_н)М_хт/M_н; (60)

- часовой расход топлива

G_тхт = G_тх+ (G_тн- G_тх)М_хт/М_н. (61)

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

8. Лучевой график загрузки двигателя

 

Лучевой график загрузки двигателя показывает, как изменяется загрузка двигателя 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 диапазон загрузки двигателя по крутящему моменту (на рисунке выделен жирной линией и точками) остается постоянным и 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. График лучевой диаграммы загрузки двигателя следует строить, учитывая, что величина касательной силы тяги изменяется прямо пропорционально величина крутящего момента двигателя. При анализе лучевой диаграммы загрузки, двигателя следует определить: рациональную степень загрузки двигателя k по крутящему моменту М; рабочий диапазон силы тяги трактора Ркр, соответствие его диапазону, определенному в разделе 2.1, и потенциальной тяговой характеристике трактора (рисунок 2). Сделать соответствующие выводы.

Таблица 5. Регуляторная характеристика двигателя А-41 и тяговая характеристика трактора ДТ-75М

Исходные данные
G, кН	f		Pf, кН		hтр		rк, м		А		В		jm		hтр		Мн,Н∙м
96	0,05		6,72		0,88		0,355		0,75		47,6		0,67		0,97		536,5
Регуляторная характеристика двигателя А-41
Расч. т.		1		2		3		4		5*)		6		7		8		9
Кз		0		0,25		0,5		0,75		1		1,05		1,10		1,15		1,2
Mк, Нм		0		134,1		268,3		402,4		536,5		563,3		590,2		617,0		643,8
nе, об/м		1931,0		1893,0		1855,5		1818		1780		1660		1545		1430		1258
Ne, кВт		0		26,6		52,1		76,6		100		97,9		95,6		92,4		84,8
Gт, кг/ч		6,74		11,18		15,62		20,06		24,5		24,0		23,4		22,6		20,7
ge,г/кВтч		∞		420,3		299,8		261,9		245		245,2		247,4		250		265
Тяговая характеристика трактора ДТ-75М Агрофон - стерня зерновых, среднесуглинистый чернозем
Передача 1, iтр = 30,518, Мхт= 91,58 Нм; nхт= 1905 м-1; Gтхт= 9,77 кг/ч
Pк, кН		6,72		9,8		19,7		29,5		39,4		41,3		43,3		45,3		47,2
Pкр, кН		0		3,1		13,0		22,8		32,7		34,6		36,6		38,6		40,5
Gсц, кН		96
d, %		0,24		0,34		0,71		1,16		1,73		1,86		2,01		2,16		2,32
Vт,м/с		2,36		2,31		2,27		2,22		2,17		2,03		1,89		1,75		1,54
V, м/с		2,35		2,30		2,25		2.20		2,14		1,99		1,85		1,71		1,5
V, км/ч		8,47		8,30		8,1		7,9		7,7		7,2		6,7		6,2		5,4
Nкр, кВт		0		7,13		29,3		50,2		70,8		68,9		67,7		66,0		60,8
gкр,г/кВтч		∞		1568,0		533,1		399,6		350,0		348,3		345,6		342,4		340,5
hтяг		0		0,268		0,562		0,655		0,708		0,704		0,708		0,714		0,717
Передача 2, iтр = 26,147, Мхт= 106,9 Нм; nхт= 1900 м-1; Gтхт= 10,28 кг/ч
Pк, кН		6,72		8,43		16,87		25,30		33,73		35,42		37,10		38,79		40,48
Pкр, кН		0		1,71		10,15		18,58		27,01		28,70		30,39		32,07		33,76
Gсц, кН		96
d, %		0,24		0,29		0,60		0,95		1,38		1,48		1,58		1,69		1,80
Vт,м/с		2,76		2,70		2,65		2,59		2,54		2,37		2,20		2,04		1,79
V, м/с		2,75		2,69		2,63		2,57		2,50		2,33		2,17		2,00		1,76
V, км/ч		9,89		9,69		9,47		9,24		9,01		8,39		7,81		7,22		6,34
Nкр, кВт		0		4,60		26,70		47,75		67,53		66,87		65,95		64,14		59,42
gкр,г/кВтч		∞		2430,4		585,0		420,1		362,8		358,9		354,8		352,4		348,4
hтяг		0		0,173		0,512		0,623		0,675		0,683		0,690		0,694		0,701
Передача 3, iтр = 23,598, Мхт= 118,4 Нм; nхт= 1898 м-1; Gтхт= 10,65 кг/ч Pк, кН 6,72 7,61 15,22 22,83 30,44 31,96 33,49 35,01 36,53 Pкр, кН 0 0,89 8,50 16,11 23,72 25,24 26,77 28,29 29,81 Gсц, кН 96 d, % 0,24 0,27 0,54 0,84 1,20 1,28 1,37 1,45 1,55 Vт,м/с 3,05 2,99 2,93 2,87 2,81 2,62 2,44 2,26 1,99 V, м/с 3,04 2,98 2,92 2,85 2,78 2,59 2,41 2,23 1,96 V, км/ч 10,95 10,74 10,49 10,25 10,00 9,32 8,67 8,01 7,04 Nкр, кВт 0 2,65 24,82 45,91 65,94 65,37 64,52 63,09 58,43 gкр,г/кВтч ∞ 4218,9 629,3 436,9 371,6 367,1 362,7 358,2 354,3 hтяг 0 0,100 0,476 0,599 0,659 0,668 0,675 0,683 0,689 Передача 4, iтр = 20,219, Мхт= 138,2 Нм; nхт= 1892 м-1; Gтхт= 11,32 кг/ч Pк, кН 6,72 6,52 13,04 19,56 26,08 27,39 28,69 30,00 31,30 Pкр, кН 0 0,20 6,32 12,84 19,36 20,67 21,97 23,28 24,58 Gсц, кН 96 d, % 0,24 0,24 0,45 0,71 0,99 1,05 1,12 1,18 1,25 Vт,м/с 3,56 3,49 3,42 3,35 3,28 3,06 2,85 2,64 2,32 V, м/с 3,55 3,48 3,41 3,33 3,25 3,03 2,82 2,61 2,29 V, км/ч 12,78 12,53 12,26 11,98 11,70 10,90 10,14 9,38 8,25 Nкр, кВт 0 0,70 21,55 42,76 62,92 62,63 61,96 60,76 56,29 gкр,г/кВтч ∞ 8373,3 724,8 469,1 389,4 383,2 377,7 372,0 367,7 hтяг 0 0,026 0,414 0,558 0,629 0,640 0,648 0,658 0,664
Пояснения: *) столбцы: 1 – холостой ход двигателя и трактора; 2 – номинальный режим; 3 – режим максимальных крутящего момента двигателя и тягового усилия трактора

 

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.

9.1 Анализ потенциальной тяговой характеристики

 

Анализируя потенциальную тяговую характеристику трактора мы видим, что рабочие передачи попадают в диапазон тягового усилия на крюке: P_кр=15,75…30 кН. При минимальном значении тягового усилия на крюке остальные составляющие характеристики будут иметь следующие значения:

-рабочая скорость движения: V=2,85 м/с=10,25км/ч;

-удельный тяговый расход топлива: g_кр=436,9г/кВтч;

-коэффициент буксования: d=0,84 %;

-мощность развиваемая трактором на крюке (тяговая мощность): N_кр=45,91 кВт

При номинальном значении тягового усилия:

-рабочая скорость движения: V=2,78 м/с=10,00 км/ч;

-удельный тяговый расход топлива: g_кр=371,6 г/кВтч;

-коэффициент буксования: d=1,20 %;

-мощность развиваемая трактором на крюке (тяговая мощность): N_кр=65,94 кВт.

 

9.2 Анализ тяговой характеристики

Анализ тяговой характеристики трактора показывает:

1)  Номинальное тяговое усилие на первой рабочей передаче: P_н1=32,7 кН, номинальное тяговое усилие трактора прототипа: P_н=30 кН, в результате мы получаем запас по тяговому усилию на крюке: P_н=2,7 кН.

2)  Номинальное тяговое усилие на четвертой рабочей передаче:

P_н4=19,4 кН.

Тяговые усилие на рабочих передачах попадают в диапазон от 15,75 кН до 30 кН.

3)  Значение коэффициента буксования при номинальных тяговых усилиях на рабочих передачах имеет следующие значения:

- на первой передаче: d₁=1,73 %;

- на второй передаче: d₂=1,38 %;

 - на третьей передаче: d₃=1,20 %;

- на четвертой передаче: d₄=0,99 %.

В результате получается, что коэффициент буксования лежит в пределах от 1,73 % до 0,99 %. Максимальный коэффициент буксования на первой передачи: d₁=2,32%.

4) Рабочая скорость движения на первой передачи: V_р1 =5,4…8,47 км/ч, на четвертой передаче: V_р4 =8,25…12,78 км/ч, получаем диапазон изменения скоростей на рабочих передачах от 5,4 км/ч до 12,78 км/ч.

5) Удельный тяговый расход топлива при номинальном значении тягового усилия на крюке увеличивается с увеличением номера включенной передачи: g_кр1=350,0 г/кВтч, g_кр1=389,4 г/кВтч.

Тяговая мощность, в отличии от удельного тягового расхода топлива, уменьшается с увеличение номера включенной передачи: N_кр1=70,8 кВт, N_кр4=62,92 кВт.

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.

5. Долматовский Ю.А. и др. Тракторы и автомобили: Краткий справочник. - М.: Колос, 1966. - 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.

9. Регулировки тракторов: Справочник под общ. ред. проф. Н.С. Горбунова. - Л.: Колос, 1979.