Gтн= 10-3·245·100 = 24,5 кг/ч;
Gтх - часовой расход топлива при холостом ходе двигателя:
Gтх » (0,25…0,30) ·Gтн; (39)
Gтх » 0,250 ·24,5=6,74 кг/ч;
- удельный расход топлива двигателем:
gе = 10-3Gт/Nе, г/кВтч. (40)
При работе двигателя с перегрузкой (корректорные ветви характеристики, Мн £ Мк £ Ммакс) может быть использована следующая аппроксимация:
Nе = No + kN(Mмакс - Mк)1/2; (41)
Gт = Gтo + kG(Mмакс - Mк)1/2; (42)
где kN, kG - коэффициенты, определяемые при математической обработке результатов тормозных испытаний двигателей.
Коэффициенты kN и kG можно рассчитать, если известны коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту
k = Mмакс/Мн (43)
и частоте вращения вала
ko = no/nн, (44)
а также удельный расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте gеo=265 г/кВтч.
Расчет выполняется по формулам:
kN = (Nн - No)/[(Mмакс - Mн)1/2]; (45)
kG = (Gтн - Gтo)/[(Mмакс - Mн)1/2], (46)
где No, Gтo - соответственно, мощность двигателя и часовой расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте Mмакс:
No = Mмаксno/9550 = kMнnн/(9550ko) = kNн/ko; (47)
No = 1,2·0,707·100= 84,8 кВт,
Gтo = gеoNн/1000; (48)
Gтo = 0,846·24,5=20,7кг/ч.
Значениями k, ko и gеo 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.
- задавшись значениями коэффициента загрузки двигателя по моменту 1 £ kз = Mк/Mн £ k, определить крутящий момент двигателя по формуле
Мк = kз·Mн, Нм
Мк = 1,2·536,5=643,8 Нм
kN = (100 – 84,8)/[(643,8 – 536,5)1/2]=1,47,
kG = (24,5 – 20,7)/[(643,8 – 536,7)1/2]=0,37.
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 Ркр (тягового усилия трактора) и включенной передачи изменяются основные показатели: скорость движения V, мощность на крюке (тяговая мощность) Nкр, часовой Gт и удельный тяговый gкр 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
Рк = Мк·iтр·hтр·hву/(103·rк); (49)
- нагрузка на крюке (тяговое усилие) трактора
Ркр = Рк - Рf; (50)
- к.п.д. перекатывания
hf = Р/Рк = Ркр/(Ркр + Рf); (51)
- сцепной вес трактора Gсц для гусеничных тракторов и колесных тракторов с колесной формулой 4К4 равен эксплуатационному весу трактора G. Для колесных тракторов с колесной формулой 4К2:
Gсц = [G· (L - а) + Р·hкр]/L, (52)
- коэффициент буксования
d = В-1·ln[А/(jм - Р/Gсц)]; (53)
- теоретическая скорость движения
Vт = p·rк·ne/(30iтр) » 0,105·rк·ne/iтр, м/с (*3,6, км/ч); (54)
- рабочая (действительная) скорость движения
V = Vт· (1-d), м/с (*3,6, км/ч); (55)
- тяговая мощность трактора
Nкр = РкрV; (56)
- удельный тяговый расход топлива
gкр = 103Gт/Nкр, г/квт.ч; (57)
- тяговый к.п.д. трактора
hт = Nкр/Nе = hтрhвуhdhf = hтрhву(1 - d)Ркр/Рк. (58)
Показатели двигателя при холостом ходе трактора рассчитываются по формулам:
- крутящий момент двигателя
Мхт = 103Pfrк/(iтphтphву); (59)
- частота вращения вала двигателя
nхт = nх- (nх- nн)Мхт/Mн; (60)
- часовой расход топлива
Gтхт = Gтх+ (Gтн- Gтх)Мхт/Мн. (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 Рк или тягового усилия Ркр 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:
Ммин £ М £ Мн
где Ммин - минимальный крутящий момент двигателя, такой, что при М<Ммин выгодней перейти на соседнюю (смежную) повышенную передачу.
Минимальный крутящий момент двигателя определяется по формуле:
Ммин = Мн/q,
где q - знаменателя геометрического ряда передач (20) или среднее значение знаменателя для скорректированных значений передаточных чисел трансмиссии (таблица 4):
q = (iтр.1/iтр.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
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
1,05
1,10
1,15
1,2
Mк, Нм
134,1
268,3
402,4
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
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
9,8
19,7
29,5
39,4
41,3
43,3
45,3
47,2
Pкр, кН
3,1
13,0
22,8
32,7
34,6
36,6
38,6
40,5
Gсц, кН
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
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
0,268
0,562
0,655
0,708
0,704
0,714
0,717
Передача 2, iтр = 26,147, Мхт= 106,9 Нм; nхт= 1900 м-1; Gтхт= 10,28 кг/ч
8,43
16,87
25,30
33,73
35,42
37,10
38,79
40,48
10,15
18,58
27,01
28,70
30,39
32,07
33,76
0,29
0,60
0,95
1,38
1,48
1,58
1,69
1,80
2,76
2,70
2,65
2,59
2,54
2,37
2,20
2,04
1,79
2,75
2,69
2,63
2,57
2,50
2,33
2,00
1,76
9,89
9,69
9,47
9,24
9,01
8,39
7,81
7,22
6,34
4,60
26,70
47,75
67,53
66,87
65,95
64,14
59,42
2430,4
585,0
420,1
362,8
358,9
354,8
352,4
348,4
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
7,61
15,22
22,83
30,44
31,96
33,49
35,01
36,53
0,89
8,50
16,11
23,72
25,24
26,77
28,29
29,81
0,27
0,54
0,84
1,20
1,28
1,37
1,45
1,55
3,05
2,99
2,93
2,87
2,81
2,62
2,44
2,26
3,04
2,98
2,92
2,85
2,78
2,41
2,23
1,96
10,95
10,74
10,49
10,25
10,00
9,32
8,67
8,01
7,04
24,82
45,91
65,94
65,37
64,52
63,09
58,43
4218,9
629,3
436,9
371,6
367,1
362,7
358,2
354,3
0,100
0,476
0,599
0,659
0,668
0,689
Передача 4, iтр = 20,219, Мхт= 138,2 Нм; nхт= 1892 м-1; Gтхт= 11,32 кг/ч
6,52
13,04
19,56
26,08
27,39
28,69
30,00
31,30
0,20
6,32
12,84
19,36
20,67
21,97
23,28
24,58
0,45
0,99
1,12
1,18
1,25
3,56
3,49
3,42
3,35
3,28
3,06
2,64
3,55
3,48
3,41
3,33
3,25
3,03
2,82
2,61
2,29
12,78
12,53
12,26
11,98
11,70
10,90
10,14
9,38
8,25
0,70
21,55
42,76
62,92
62,63
61,96
60,76
56,29
8373,3
724,8
469,1
389,4
383,2
377,7
372,0
367,7
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: Pкр=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: gкр=436,9г/кВтч;
-коэффициент буксования: d=0,84 %;
-мощность развиваемая трактором на крюке (тяговая мощность): Nкр=45,91 кВт
При номинальном значении тягового усилия:
-рабочая скорость движения: V=2,78 м/с=10,00 км/ч;
-удельный тяговый расход топлива: gкр=371,6 г/кВтч;
-коэффициент буксования: d=1,20 %;
-мощность развиваемая трактором на крюке (тяговая мощность): Nкр=65,94 кВт.
9.2 Анализ тяговой характеристики
Анализ тяговой характеристики трактора показывает:
1) Номинальное тяговое усилие на первой рабочей передаче: Pн1=32,7 кН, номинальное тяговое усилие трактора прототипа: Pн=30 кН, в результате мы получаем запас по тяговому усилию на крюке: Pн=2,7 кН.
2) Номинальное тяговое усилие на четвертой рабочей передаче:
Pн4=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: Vр1 =5,4…8,47 км/ч, на четвертой передаче: Vр4 =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: gкр1=350,0 г/кВтч, gкр1=389,4 г/кВтч.
Тяговая мощность, в отличии от удельного тягового расхода топлива, уменьшается с увеличение номера включенной передачи: Nкр1=70,8 кВт, Nкр4=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.
Страницы: 1, 2, 3, 4
