Тягово-сцепные и опорные свойства, проходимость и топливная экономичность трактора

     Тяговый КПД трактора: 

    В этой формуле N_кр - рассматриваемая тяговая мощность трактора, а N_e - рассматриваемая при этом эффективная мощность двигателя. Величина N_e находится путем проектирования взятой точки N_кр на соответствующую данной передаче кривую эффективной мощности двигателя в нижней части графика.

    Кривая  тягового КПД строится для значений P_кр, охватывающих зону основных эксплуатационных нагрузок, соответствующих тяговому классу рассчитываемого трактора.

    Для контроля над правильностью построения тяговой характеристики проверяем  полученные значения тягового КПД по формуле: 

    Результаты  расчетов теоретической тяговой  характеристики трактора заносятся  в таблицу 5.

     Таблица 5

      Анализ  тяговой характеристики трактора 

    После построения делается анализ тяговой  характеристики трактора с объяснением  характера изменения и указанием  значений в наиболее характерных  точках по каждому показателю.

    1. По мере роста тягового усилия  трактора крюковая мощность пропорционально  увеличивается от 0 до  =18,53 кВт на первой передаче и = 18,66 кВт на второй передаче. Эти значения примерно соответствуют = 7325,54 Н, т.е. номинальному тяговому усилию для данного тягового класса трактора. Это усилие трактор должен развивать на стерне нормальной влажности и средней твердости 100кПа; при этом буксование движителей трактора не должно превышать 16 %.

      При увеличении тягового усилия свыше 6025,81 Н мощность на крюке уменьшается. В данном случае двигатель работает на перегрузочных режимах, частота вращения вала двигателя снижается и скорость движения трактора резко уменьшается. И хотя усилие на крюке растет, но так как скорость движения уменьшается более интенсивно, произведение P_кр×V уменьшается, т.е. уменьшается мощность на крюке.

      2. Буксование движителей по мере  роста медленно увеличивается,  достигает при номинальном тяговом  усилии 12 % для данного класса трактора. Это не превышает допустимое (нормируемое) значение, что говорит о достаточно хороших сцепных свойствах трактора. С ростом свыше номинального значения буксование быстро растет из-за ухудшения тягово-сцепных свойств трактора и при = 8728,89 Н достигает 22%.

      3. Часовой расход топлива G_Т по мере загрузки трактора увеличивается от 5,619 кг/ч на холостом ходу до 7,107 кг/ч при номинальной силе тяги на крюке. При дальнейшем увеличении расход топлива уменьшается до 1,919 кг/ч, т.к. уменьшается мощность на крюке до N_кр=0 кВт.

      4. Удельный (крюковой) расход топлива  g_кр по мере загрузки двигателя уменьшается от на холстом ходу до 383,6 г/кВт×ч при номинальной мощности =30,9 кВт. C дальнейшим увеличением усилия на крюке удельный расход топлива увеличивается до 438,6 г/кВт×ч из-за уменьшения мощности и перегрузочных режимов работы двигателя на корректорной ветви регуляторной характеристики. Минимальный удельный (крюковой) расход топлива g_кр составил 372,2 г/кВт×ч, что соответствует аналогичному показателю, достигнутому на современных сельскохозяйственных тракторах.

      Повышенный  удельный расход топлива на холостом ходу и перегрузочном режиме работы двигателя объясняется неэкономичностью работы на данных режимах.

      5. Тяговый КПД трактора  по мере загрузки трактора увеличивается, достигает максимального значения, равного 60,8 % при номинальной силе тяги P_кр=5974,72 Н на крюке, а затем уменьшается. 

2. Опорные свойства  и проходимость  трактора 

    Опорные свойства трактора в той или иной мере влияют на показатели тягово-сцепных (сцепной вес, коэффициенты сцепления  с грунтом, сопротивления качению  и буксования) и агротехнических  свойств (степень уплотнения почвы, урожайность сельскохозяйственных культур), а также проходимость (давление на почву, глубина колеи). При этом большинство из перечисленных показателей  при работе с навесными и прицепными машинами и орудиями зависит, прежде всего, от величины нормальных реакций  почвы на колеса трактора (нагруженности  колес). 

    2.1. Определение нормальных реакций почвы на передние и задние колеса трактора при работе с прицепными машинами 

    Нормальные  реакции дороги на колеса трактора могут иметь разные значения в  зависимости от внешних сил и  моментов, действующих во время работы. Величина этих реакций определяет степень  нагруженности колес и оказывает  существенное влияние на тягово-сцепные  и тормозные свойства, продольную устойчивость и управляемость, а  также на нагруженность трансмиссии.

    Рассмотрим  возможный общий случай, когда  трактор с прицепом движется ускоренно  на подъем под углом a=20° к горизонту (лист 2 графической части).

    При прямолинейном движении трактора на него действуют в продольной плоскости  следующие внешние силы и реакции.

    Вес трактора G=16873,2 Н; он приложен в центре тяжести трактора. Положение центра тяжести зафиксировано на схеме двумя координатами: продольной а=0,54 м и вертикальной h=0,73 м; первая из них определяет расстояние от центра тяжести до прямой, проведенной через геометрическую ось ведущих колес перпендикулярно поверхности пути; вторая – расстояние от центра тяжести до опорной поверхности колес.

    2. Нормальные реакции дороги: Y_к- на ведущие колеса, Y_п - на ведомые; реакция Y_к смещена на расстояние а_к, а реакция Y_п - на расстояние а_п от прямых, проведенных через оси соответствующих колес перпендикулярно их опорной поверхности.

    3. Реакции дороги, параллельные поверхности  пути: действующая по направлению  движения толкающая сила Х_к, приложенная на расстоянии r_к от геометрической оси ведущих колес, и действующая против направления движения реакция Х_п, приложенная на расстоянии r_п от геометрической оси ведомых колес.

    4. Тяговое сопротивление Р_кр=6000 Н, приложенное в точке прицепа, находящейся на высоте h_кр от поверхности пути; в общем случае тяговое сопротивление направлено под углом γ_кр =15° к этой поверхности.

    Для удобства дальнейших вычислений перенесем  силу тягового сопротивления Р_кр по направлению ее действия до пересечения с плоскостью, проходящей через ось ведущих колес нормально к поверхности пути. Новую точку приложения тягового сопротивления назовем условной точкой прицепа. Высота ее над поверхностью пути h_кр определяется из соотношения: 

    где l_кр=0,25 м - продольное расстояние от действительной точки прицепа до оси ведущих колес.

    Чтобы определить нормальную реакцию дороги Y_п, действующих на передние колеса, составим уравнение моментов всех сил, показанных на листе 2 графической части, относительно точки О₂, в которой толкающая сила Х_к пересекается с нормалью к поверхности пути, проведенной через геометрическую ось ведущих колес. Уравнение моментов имеет следующий вид:

    где L=1700 мм - продольная база трактора. 

    Здесь, как и всюду дальше, принимаем  .

    Нормальную  реакцию дороги Y_к определим, написав уравнение проекций действующих сил на поперечную плоскость, перпендикулярную поверхности пути:

    откуда 

    При установившемся движении трактора с  прицепом на горизонтальном участке  реакции  и имеют следующие значения:

    Назовем реакции Y_п и Y_к, действующие на колеса трактора, когда он стоит неподвижно без прицепа на горизонтальной площадке, статическими реакциями и будем обозначать их Y_{п ст} и Y_{к ст}. Приравняв в предыдущем уравнении нулю все силы и моменты, отпадающие в рассматриваемом случае, получаем: