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

 

1.5 Тяговая характеристика трактора

    На  тяговой характеристике наносится  ряд кривых, показывающих, как в  заданных почвенных условиях меняются в зависимости от тягового усилия P_кр на крюке основные показатели трактора - буксование d ведущих колес, действительные скорости V движения, мощность N_кр на крюке, удельный (крюковой) расход топлива g_кр и тяговый КПД h_тяг, т.е.:

    d = f (P_кр),  V = f (P_кр),  N_кр = f (P_кр),  g_кр = f (P_кр),  h_тяг = f (P_кр). 

    1.5.1 Определение передаточных чисел трансмиссии трактора и уточнение его расчетных скоростей движения.

Передаточное число трансмиссии трактора:

i_тр=i₀×i_к,

где: i₀ - передаточное число главной и конечной передачи, выбирается из ряда (15...25). Примем i_o=15;

    i_к - передаточное число коробки на соответствующей передаче.

    Передаточные  числа коробки передач на соответствующей  передаче (i_к1, i_к2 и т.д.), необходимые для получения основных расчетных скоростей движения (V_н1, V_н2 и т.д.), выбранных по предыдущему расчету, определяются из условия:  

где: n_н - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, n_н=1800 мин^-1;

    r_к - радиус ведущих колес трактора, r_к =0,497м. Принимается из технических данных для тракторов аналогичного типа и того же тягового класса, что и рассчитываемый. Радиус ведущих колес трактора, уточняется после расчета опорных реакций на колеса, исходя из их величины и установленного давления в шинах.

    На  первой передаче 

    На  второй передаче 

    На  третьей передаче 

    На  четвертой передаче 

    Далее разрабатывается принципиальная кинематическая схема трансмиссии, в таблице  указывается, какие шестерни находятся  в зацеплении на каждой из расчетных  передач и подбираются для  них числа зубьев в соответствии с требуемыми передаточными числами (лист 1 графической части).

    Округленные числа зубьев шестерен и уточненные значения i_тр и V_н заносятся в таблицу 2 

Таблица 2 

 

       Для построения теоретической тяговой  характеристики трактора необходимо построить  теоретические регуляторные характеристики тракторного двигателя. 

    1.5.2 Построение теоретических характеристик дизеля

    Теоретическая регуляторная характеристика дизеля

      По  результатам одних и тех же расчетов (испытаний) регуляторная характеристика дизеля может быть представлена в  виде различных графиков:

(M_д, N_e, G_Т, g_e) = f(n)     - регуляторная характеристика дизеля в функции от

                                          частоты вращения (ее также называют  скоростной

                                          характеристикой дизеля на регуляторе);

  (n , N_e , G_Т , g_e) = f( M_д ) - регуляторная характеристика дизеля в функции от

                                           крутящего момента.

    Основная  регуляторная характеристика дизеля f(N_e) используется для анализа работы дизеля на регуляторе (регуляторные ветви здесь растянуты), для определения эксплуатационной топливной экономичности двигателя –эксплуатационного оценочного удельного расхода топлива и т.д..

      Регуляторная  характеристика дизеля в функции  от частоты вращения f(n) является важнейшей характеристикой для автотракторных дизелей, на основе которой строится динамическая характеристика трактора с дизельным двигателем. Регуляторная характеристика дизеля в функции от крутящего момента f(M_д) представляет особый интерес при построении тяговых характеристик тракторов (тягачей), для автомобильных дизелей не строится.

      Построение  теоретических регуляторных характеристик  начинается с построения регуляторной характеристики в функции от частоты  вращения.

Построение  регуляторной характеристики в функции от частоты  вращения

      Регуляторная  характеристика в функции от частоты  вращения - скоростная характеристика дизеля на регуляторе (M_д, N_e, G_Т, g_e) = f(n) строится в такой последовательности:

      1. Выбираются масштабы для построения  графика. Масштаб по оси абцисс  графика (масштаб частоты вращения) выбирают ориентируясь на значения n_н ,     n_{х max} и n_{Mк max} . Значение номинальной частоты вращения n_н известно, а максимальная частота вращения холостого хода n_{х max}  определяется по формуле:

n_{х max} = (2+d_р ) n_н  / (2 - d_р ) @  (1+d_р ) n_н = (1+0,05) 1800= 1890 мин ^-1,

где d_р - степень неравномерности регулятора (у современных дизелей d_р = 0,03…0,07). Примем d_р =0,05.

    Частота вращения при максимальном крутящем моменте 

    n_{Mд max}= n_н/K_об =1800/1,6 = 1125 мин ^–1 ,

    где K_об - коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам; для вновь проектируемых двигателей рекомендуется принимать K_об  = 1,5…1,7. Примем K_об  = 1,6.

    Ориентируясь  на рекомендуемое расположение кривых, а также на номинальные значения M_{к н} , N_{e н} , G_{Т н}  и g_{e н}  выбираются остальные масштабы, при этом значение крутящего момента на номинальном режиме определяется по формуле:

    M_{д н} = 9550 × N_{e н} / n_н = 9550 ·30,9/1800 = 163,9 Н×м

    На  оси абсцисс отмечаются три характерные  точки, соответствующие n_н,      n_{х max} и n_{Mд max} , через которые проводятся вертикальные вспомогательные (штрихпунктирные) линии.

      2. Перед построением графика подготавливается таблица для расчетов, в которую заносятся уже известные численные значения величин (табл.3). 

      Таблица 3

 

     Промежуточные значения n_i выбираются произвольно – равномерно в диапазоне частот от n_н до n_{Mд max}. Для значений частот в этом диапазоне (включая n_{Mд max}) по эмпирической зависимости рассчитываются соответствующие значения крутящих моментов и заносятся в таблицу:

    Н×м

    По  результатам расчета определяется значение коэффициента приспособляемости  дизеля по моменту:

    К_М = M_{д max} / M_{д н} = 189,42 / 163,9 = 1,16.

    Значение  К_М  должно быть не менее 1,12.

    По  значениям М_д и соответствующим значениям n в диапазоне от n₁ до n_{Mд max} рассчитываются значения эффективной мощности по формуле

    N_e = M_д × n / 9550     кВт .

    и заносятся в таблицу. По данным таблицы строятся корректорные ветви кривых  M_д = f(n)  и N_e = f(n), а регуляторные ветви этих кривых изображаются в виде прямых линий, соединяющих точки M_д =0  при n_{х max}  с M_{д н}  и   N_e =0 при   n_{х max}  с N_{e н} соответственно.

    3. Для построения зависимости  G_Т = f(n) определяются значения G_Т  на характерных режимах. На номинальном режиме ( n_н )

    G_{Т н} = g_{e н} N_{e н} / 10 ³   кг/ч

    При работе на максимальном скоростном режиме ( n_{х max} )

    G_{Т х} = (0,22... 0,27) G_{Т н}    кг/ч ,

    а на режиме M_{д max}  ( n_{Mд max} )

    G_{Т Mд max}  = 1,1 G_{Т н}  K_M / K_об       кг/ч .

    Полученные  значения заносятся в таблицу, в выбранном масштабе откладываются на графике и условно соединяются прямыми линиями. В таблицу также заносятся значения G_Т , соответствующие n₁ , n₂ , n₃ и n₄ , которые определяются непосредственно по построенному графику.  Значения удельного расхода топлива g_e  для этих скоростных режимов определяются по формуле

    g_e  = G_Т 10³ / N_e    г / (кВт×ч)