тяговая характеристика тракторов параметры графическое представление

ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАКТОРА

Тяговая характеристика трактора со ступенчатой трансмиссией

По существу, тяговая характеристика трактора — это построенная в других координатах регуляторная характеристика двигателя, снятая через трансмиссию, с учетом взаимодействия движителей с почвой.

При снятии как регуляторной, так и тяговой характеристики последовательно повышают (от некоторого уровня) нагрузку на двигатель и измеряют показатели работы двигателя и трактора.

Рассмотрим пока только зависимости крутящего момента и эффективной мощности от угловой скорости вала двигателя, а также тяговой мощности и скорости трактора от тягового усилия трактора со ступенчатой трансмиссией.

Если регуляторную характеристику двигателя (рис. 52, а) перестроить в координатах N_e, со_д =f(M_K), то она примет вид, изображенный на рис. 52, б, т.е. вид тяговой характеристики.

Рис. 52. Регуляторная характеристика:

а — в общепринятых координатах: б — перестроенная в координатах N_e, to = /Ш_к)

Тяговая мощность iV_Kp, сила тяги Р и скорость трактора v_Tp, используемые в качестве координат для построения тяговой характеристики трактора, представляют собой эффективную мощность N_e, крутящий момент М_к и угловую скорость вращения вала двигателя со_д, изображенные на рис. 53, в масштабах — i_N, i_M, р_ш т.е.

Масштаб р учитывает параметры взаимодействия движителей с почвой, а также передаточное число трансмиссии /_тр, имеющее неодинаковые значения для разных передач. Это означает, что каждой передаче соответствуют конкретные зависимости N_Kp =ЛЛк_Р) и % = ЛЛк_Р)-

На рис. 53 изображено семейство кривых тяговой мощности трактора с четырехступенчатой коробкой передач. Каждая кривая мощности N_Kp построена по одной и той же зависимости N_e =f(M_K), представленной на рис. 52, б, но при разных значениях масштаба |%, включающего передаточное число трансмиссии /_тр.

Рис. 53. Зависимость тяговой мощности Л/_кр трактора с четырехступенчатой коробкой передач от силы Р_кр

При работе трактора на каждой передаче его тяговая мощность увеличивается по мере роста нагрузки Р_кр, начиная от нуля при холостом ходе до максимального значения N_{Kp max}. Максимальное значение мощности на тяговой характеристике соответствует точке Ь’, а на регуляторной — точке b (см. рис. 52), т.е. номинальному режиму работы двигателя. Тяговая характеристика левее точки Ь’ формируется регуляторным участком регуляторной характеристики, а правее точки Ь’ — корректорным участком регуляторной характеристики двигателя.

Точки b и Ь’ характеризуют номинальный режим работы двигателя и соответствующие ему тяговый и скоростной режимы работы трактора. Таким образом, на каждой зависимости N_Kp =/(Р_кр) есть только одна точка, которой соответствует максимальное значение N_Kp. На одной из передач трактор обладает наибольшим значением N_Kp (точка Ь) по сравнению с другими передачами (см. рис. 53). Огибающая линия на рис. 53, соединяющая точки максимальной мощности по передачам, представляет собой потенциальную тяговую характеристику трактора. Степень совершенства тягово-энергетических свойств трактора оценивают по тому, как плотно потенциальная тяговая характеристика огибает тяговые характеристики по передачам.

Ордината заштрихованных площадей на рис. 53 характеризует степень использования тяговой мощности трактора при ступенчатой трансмиссии в сравнении с потенциально возможным ее использованием при бесступенчатой автоматической трансмиссии. Так, при работе трактора с орудием, создающим тяговое сопротивление Р_кр, трактор, оснащенный ступенчатой коробкой передач, может работать с максимальной тяговой мощностью на III передаче в точке с (N_{Kp c}), а трактор с прогрессивной трансмиссией будет работать в точке d с мощностью N_Kpd. При одинаковой ширине захвата орудия, соответствующей силе тяги Р_к‘_р, разница мощностей N_{Kp c} и N_{Kp d} определяет разницу скоростей работы трактора, т.е. разную производительность МТА. При бесступенчатой трансмиссии трактора производительность МТА в рассматриваемом примере будет больше, потому что > К_р.с-

Степень использования энергетических возможностей трактора в эксплуатации характеризует площадь заштрихованных на рис. 53 фигур: чем она меньше, тем выше использование энергетических возможностей трактора. Сблизить тяговые характеристики тракторов со ступенчатой и бесступенчатой трансмиссией по степени использования тяговой мощности можно двумя способами:

увеличением запаса крутящего момента двигателя (штриховые линии на рис. 52, а). Тракторы с двигателями, обладающими коэффициентом приемистости по моменту к_м = 1,35. 1,45 (при коэффициенте приемистости по угловой скорости вала = 0,7), развивают мощность на корректорной ветви регуляторной характеристики, практически равную номинальной мощности двигателя и даже превосходящую ее [N_e = (0,945. 1,015) N_H э] (В технической литературе такие двигатели принято называть двигателями постоянной мощности.) Поэтому потенциальная тяговая характеристика трактора с таким двигателем практически полностью «поглощает» заштрихованные площадки неиспользуемой мощности тяговой характеристики трактора с двигателем, обладающим малым значением коэффициента запаса крутящего момента. Такая потенциальная характеристика трактора со ступенчатой трансмиссией очень близка к характеристике трактора с автоматической бесступенчатой трансмиссией.

Тяговую характеристику трактора можно получить экспериментально или теоретически, расчетным способом, который будет изложен далее. Для анализа тяговых свойств трактора и расчетов по агрегатированию предпочтительнее экспериментальная тяговая характеристика как более достоверная. Ее строят по результатам тяговых испытаний, методика проведения которых регламентируется стандартом. Утверждены основные фоны, на которых проводят тяговые испытания:

• для колесных тракторов — трек с бетонным покрытием, стерня

колосовых, поле, подготовленное под посев;

• для гусеничных тракторов — глинистая укатанная дорога (трек),

стерня колосовых, поле, подготовленное под посев.

Источник

4. Тяговая характеристика трактора

Для полного представления о тяговых и экономических качествах трактора необходимо строить тяговую характери­стику, которая считается основным техническим документом и широко используется для исследовательских и эксплуата­ционных расчетов.

Рис. 3 Теоретическая тяговая характеристика трактора

Характеристику строят на основании опытных данных и расчетным путем. Тяговая характеристика, построенная рас­четным путем, называется теоретической.

Существует много методов построения теоретической тя­говой характеристики. Наиболее наглядным является метод профессора Е. Д. Львова, изложенный в книге «Теория трактора» (М., 1952).

4.1 Построение графика в четырех квадрантах

Поскольку тяговые усилия подсчитываются и строятся по моменту двигателя, то вначале необходимо построить регуляторную характеристику двигателя по моменту в левом нижнем углу графика. По оси ординат вниз откладываются значения моментов, а по оси абсцисс влево – значения частоты вращения коленчатого вала, эффективной мощности и часового расхода.

Для последующего определения действительной скорости движения трактора вначале определяются теоретические скорости движения трактора на всех основных передачах по формуле.

Значение теоретической скорости для всех передач по точкам, соответствующим максимальной частоте вращения вала двигателя к нулевой точке, строятся в левом верхнем квадранте в виде прямых линей, т.к. зависимость скорости от частоты вращения коленчатого вала двигателя линейная.

Рис. 4 Тяговая характеристика трактора, построенная в 4-х квадрантах

Тяговое усилие на ведущих колесах трактора определяются из соотношения:

Р_к=, Н

Построение теоретических скоростей

Теоретические скорости трактора на передачах находят по формуле:

r_к— радиус ведущих колес трактора, м;

i_тр— передаточное число трансмиссии на данной передаче.

Диаграмма изменения теоретической скорости трактора (V_т) строится в зависимости от изменения частоты вращения двигателя.

Построение лучевой диаграммы касательных сил тяги

Касательные силы тяги определяются по формуле:

Р_к=, кН

Тяговые сопротивления определяются по формуле:

где Р_к— касательная сила, кН;

М_к— крутящий момент двигателя, Нм;

η_тр— КПД трансмиссии.

При расчете значение тягового усилия на первой пере­даче должно совпадать с номинальным тяговым усилием (заданным), т. е. Р_кр1= Р_крн. Если значения не совпадают, то надо искать допущенную в процессе расчета Р_кили М_к ошибку и исправить.

Как видно из приведенной формулы, зависимость Р_к=f(М_к) представляет собой прямую, выходящую из точек 0₁(рис.4). Точка 0₁ располагается от начала координат влево на величинуPfи строится в таком же масштабе, что и Р_кр, и принимается постоянной для всех передач.

Через точку М_кн проводится прямая, параллельная осиX, до пересечения с перпендикуляром, опущенным из точки Р_крнна оси абсцисс для данной передачи (на лучеP_K1— точка 5) и полученная точка соединяется с точкой 0₁.

Источник

Тяговая характеристика трактора и её анализ

Тяговая характеристика трактора является основным документом, который характеризует его тягово-динамические, а также топливно-экономические показатели. Тяговая характеристика трактора выражает зависимость крюковой мощности, расход топлива, буксования, скорости движения и тягового коэффициента полезного действия от силы тяги и может быть получена экспериментально либо путём расчётов.

На [схеме 1] представлена тяговая характеристика колёсного трактора на четырёх передачах. Проведение анализа характеристики осуществляется по небольшим показателям. Например, важным этапом является определение силы тяги, при которой быстро растёт буксование; значение (P_кр), при котором буксование составляет 13-15% (допустимое буксование для колёсных тракторов при номинальной силе тяги на стерне нормальной влажности). Необходимо знать величину силы тяги, при которой мощность на крюке начнёт снижаться. Падение (N_кр) происходит вследствие резкого унижения скорости движения на режимах перегрузки ДВС (работа ДВС на перегрузочной ветви регулярной характеристики).

Рис. 1. Тяговая характеристика трактора.

Эксплуатационные качества трактора характеризуются показателем силы тяги (P_кр) при максимальном тяговом коэффициенте полезного действия, который снижается от максимума с ростом (P_кр) вследствие увеличивающихся потерь мощности на буксование. Падение (η_тяг) от максимума с уменьшением (P_кр) наблюдается за счёт увеличения потерь мощности на перекатывание трактора.

Также необходимо знать и режимы работы при минимальных удельных расходах топлива (g_кр) на всех передачах.

Источник

Тяговая характеристика трактора

Тяговая характеристика трактора и ее использование при эксплутационных расчетах. Способы улучшения тяговых свойств трактора

Поскольку для образования тягового усилия движущая агрегат сила должна преодолеть лобовые сопротивления передвижению Pf и подъему P трактора, максимальное и номинальное значения тягового усилия будут:

на подъеме или спуске (угол подъема )

на горизонтальном участке

значения этих величин отражены на графике (рис.1.5.). Из графика можно сделать следующие выводы.

Сопротивление передвижению трактора складывается из двух составляющих частей: сопротивления движителей в виде момента, преодолеваемого до образования движущей силы, и сопротивления качению в виде усилия, преодолеваемого движущей силой до образования силы тяги. Однако, в связи с тем, что составляющие сопротивления передвижению при экспериментальном определении трудно разделить, в практических расчетах по ЭМТП их учитывают совместно. Для упрощения расчет ведут по условному суммарному коэффициенту качения f, принимая пропорциональность сопротивления передвижению весу трактора f = Рf/G. В типовых расчетах исходят из номинальной силы тяги на горизонтальном участке Рт н

Следует отметить, что все рассмотренные величины (движущая сила, тяговое усилие, потери и т.д.), зависящие от исходных эксплуатационных показателей тракторных двигателей и рабочих машин, имеют стохастический (вероятностный) характер и поэтому приведенные расчетные формулы служат лишь для определения их средних величин.

График тяговой величины обычно строят аналогично характеристике двигателя в зависимости от тяговой нагрузки (рис.1.14). Естественно, что такую характеристику следует строить для каждого типа и состояния почвы в отдельности.

В литературе обычно приводят типовые тяговые характеристики трактора (как и характеристики двигателя), построенные при детерминированной нагрузке или нагрузке, характерной для почвы данного типа и данной машины. При другом же характере нагрузки нужно вносить соответствующие поправки. В случае стохастических нагрузок тяговые характеристики трактора будут состоять не из одной кривой, а из семейства кривых (в зависимости от коэффициента вариации) по каждому параметру (мощности, буксованию и т.д.).

В качестве основного параметра на тяговой характеристике наносят тяговую мощность, по максимуму которой определяют нормальную силу тяги Pт,н. Сила тяги Pт,н чаще всего (при работе на плотных почвах, когда лимитирует движущая сила по двигателю) совпадает с номинальной (соответствующей номинальной частоте вращения) силой тяги P`т,н, имея в виду, что на слабых почвах ( при Pт,н> P`т,н) необходимо повышать сцепные свойства трактора, чтобы номинальной силе тяги соответствовала максимальная тяговая мощность на данной передаче Nт,н.

Тяговую характеристику можно построить не только по экспериментальным данным, но и теоретически, исходя из данных о мощности двигателя и расчетных данных о потерях мощности согласно

Снижение или повышение тяговой мощности Nт,н при переходе с низшей на высшую передачу определяют разностью указанных потерь:

где индексы 1 и 2 условно обозначают значения на высшей и низшей передачах.

Наиболее рациональной является такая характеристика, максимум которой находится внутри имеющихся передач. В этом случае более низкие передачи, чем соответствующая Nт max, являются резервными, и работать на них следует при временном повышении сопротивления или по агротехническим требованиям. Более низкие передачи используют преимущественно для транспортных целей и в случае, если на основных передачах имеющимися машинами невозможно загрузить трактор. Как правило, работать наиболее целесообразно на тех передачах, где Nт max имеет наибольшее значение или приближается к нему.

В зависимости от почвенных условий (прочности несущей поверхности) тяговые свойства (максимальная тяговая мощность Nт max) изменяются в довольно широких пределах. Для эксплуатационных расчетов почвенные условия с точки зрения тяговых свойств тракторов можно характеризовать тремя группами почв и четырьмя укрупненными агрофонами. В таблице 1.1приведены данные о процентном соотношении Nт max в разных почвенных условиях, если значение Nт max на стерне зерновых для средних почв принять за 100%.

Учитывая изложенное, рекомендуется иметь четыре основные типовые тяговые характеристики, соответствующие установленным четырем классам почв (классы Ia и Iva встречаются редко, и, как правило, для них можно не иметь типовых характеристик), или иметь типовую тяговую характеристику только для одного II класса, а влияние почвенных условий других классов оценивать коэффициентом, учитывающим процентное соотношение Nт max.

Затраты энергии и пути их снижения. Расход топлива и смазочных материалов и пути их экономии

Энергозатраты. Основные понятия и классификация.

Кроме того, различают энергозатраты фактические, номинальные (рассчитанные по номинальной мощности) и нормативные (рассчитанные по нормативной мощности), т.е. по технически возможному (рациональному) использованию мощности.

Для тягово-приводного агрегата в энергозатратах двигателя учитывают затраты, идущие как на тягу, так и на привод рабочих органов совместно. При необходимости их можно разделить.

Классификация и принятые обозначения энергозатрат и соответствующего расхода топлива машинно-тракторным агрегатом приведены в таблицах 1.5 и 1.6.

В эксплуатационных расчетах необходимо главным образом полезные, тяговые и эффективные энергозатраты. Для определения расхода топлива можно использовать также полные (топливные) энергозатраты.

Полезные (по работе трактора) энергозатраты идут на преодоление сопротивления машин. Следовательно, полезные удельные энергозатраты:

что соответствует энергетической характеристике удельного сопротивления.

Полезные (по работе машин) энергозатраты:

Тяговые удельные энергозатраты ат.р (Дж / га) определяют, исходя из затрачиваемой мощности и продолжительности работы:

ат.р = 104 Сщ Nт Тр / Wсм = 104 kа,

ат.х. = 104 Сщ Nт.х Тх / Wсм = 104 kа Nт.х Тх / (Nт р Тр );

ае.р = 104 Сщ Nе Тр / Wсм = 104 kа / зт = ат.р / зт ;

ае.х = 104 Сщ Nе.х Тх / Wсм = ат.х / зх ;

где аео возможно только в том случае, когда рабочие органы на остановках приводятся от двигателя. Для тяговых агрегатов аео = 0.

аен = ат.н / зтн = ат.р / бдв.

Полные энергозатраты определяют по удельной теплоте сгорания расходуемого топлива:

Среднесменный и энергетический к.п.д. агрегата.

В эксплуатационных расчетах важную роль играет не только мгновенное значение к.п.д. трактора и агрегата (на рабочем и холостом ходу, при номинальном режиме и т.д.), но и его среднесменное значение, учитывающее различные режимы работы.

Например, для тягового агрегата среднесменное значение к.п.д. трактора зтси определяют следующим образом:

зтси = 104 Сщ ( NТ ТР + NХ ТХ) = ат / ае.

104 Сщ ( Nе ТР + NеХ ТХ)

Среднесменное значение к.п.д. агрегата (трактора) можно рассчитывать не только по энергозатратам в единицу времени работы (по мощности) на каждом режиме, но также по энергозатратам, приходящимся на единицу пути, имея в виду неодинаковую скорость движения на разных режимах.

Под энергетическим к.п.д. агрегата (трактора) заэ (зтрэ) понимают отношение полезно используемой мощности (энергозатрат) к затрачиваемой (удельной теплоте сгорания расходуемого топлива).

Очевидно, что на рабочем режиме энергетические к.п.д.

заэр = ап.м / атоп ; зтрэр = ап / атопр

и среднесменные энергетические к.п.д.

заэ = ап.м / атоп ; зтрэ = ап / атоп.

Уровень энергонасыщенности тракторов.

За исходный уровень принимаем энергонасыщенность эталонного трактора Ээ.т. В этом случае уровень энергонасыщенности Уэ любых, в том числе новых, тракторов можно определить по отношению:

Источник

Тяговая характеристика трактора

Для оценки тяговых и экономических свойств трактора при любых режимах работы на горизонтальном участке пути строят так называемую тяговую характеристику трактора.

Тяговая характеристика трактора представляет собой диаграмму, по оси абсцисс которой отложены силы тяги на крюке Р_Кр, а по оси орди

Рис. 32.3. Составные элементы тяговой характеристики проектируемого трактора;

а — регуляторная характеристика двигателя; б — зависимость коэффициента буксования от силы тяги на крюке; в — диаграмма изменения теоретической скорости при передачах I; II; III; г — диаграмма изменения силы тяги на крюке при передачах I; II; III;

нат — соответствующие значения полезной мощности на крюке трактора N_кр, потерь на буксование движителей δ, часового и удельного расходов топлива G_т иg, числа оборотов коленчатого вала двигателя n_Д и действительной скорости движения v.

Для построения тяговой характеристики трактора используют регуляторную характеристику (рис. 32.3, а), в которой по оси абсцисс отложены крутящий моментМ_Д, а по оси ординат — эффективная мощность N_e, часовой расход G_т и число оборотов коленчатого вала n_д.

Мощность на крюке трактора для нанесения на диаграмму определяют по формуле

Действительная и теоретическая скорости движения трактора связаны между собой следующей зависимостью

Теоретическое определение потерь от буксования неточно, поэтому при проектировании трактора обычно используют кривые потерь от буксования, полученные экспериментально для аналогичных типов тракторов (рис. 32.3,б).

Теоретическую скорость движения v_т трактора можно определить по формуле (32.25)

гдеi — общее передаточное число трансмиссии па соответствующей передаче.

Изменение теоретической скорости v_т по числу оборотов коленчатого вала двигателя показано на рис, 32. 2, в в виде прямых I—III. Число прямых соответствует числу передач.

Касательная сила тягиР_к может быть найдена по формуле

Изменение касательной силы тягиР_к в зависимости от момента двигателя при работе трактора на различных передачах представится рядом прямых I—III (рис. 32.3,2).

Практически более удобно изменения всех параметров, характеризующих работу трактора, изобразить на одном графике (рис. 32.4).

В нижнем левом углу диаграммы наносят приведенную выше регуляторную характеристику двигателя. В правом нижнем углу диаграммы наносят кривые зависимости силы тяги Р_к при работе на различных передачах от величины момента двигателя.

При равномерном движении трактора на горизонтальном участке касательную силу тяги Р_к определяют как сумму Р_к = Р_кр+Р_f. Поэтому начало координат для этих кривых смещается в точку Q1, лежащую левее точки О на величину, равную силе Р_f.

В левом верхнем углу диаграммы наносят зависимости теоретической скорости движения трактора v_Т от числа оборотов коленчатого вала двигателя.

В правом верхнем углу строят диаграмму зависимости коэффициента буксования от силы тяги на крюке, после чего также наносят диаграммы действительных скоростей движения на всех передачах.

Кроме того, в правом верхнем углу строят кривые зависимости мощности на крюке М_кр от силы тяги на крюке Р_кр.

Тяговая характеристика может быть построена и так, как это изображено на рис. 32.5. Здесь по оси абсцисс отложены касательные силы тяги и крутящие моменты двигателя для каждой передачи. Далее нано

Рис. 32.5. Тяговая характеристика трактора.

сятся изменение чисел оборотов, часового расхода топлива, эффективной мощности двигателя, изменение действительных скоростей с учетом потерь от буксования, мощности на крюке и др.

Тяговая характеристика дает наглядное представление о тяговых качествах проектируемого трактора.

Для выполненных конструкций тракторов тяговая характеристика строится па основании результатов полевых испытаний. Тяговая характеристика, построенная по результатам испытаний на различных фонах почвы, позволяет рационально подбирать прицепной инвентарь для полного использования мощности трактора.

I часть КУРСОВОЙ РАБОТЫ —ТРАКТОРЫ 1. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ТРАКТОРА

Расчет тяговых показателей трактора производится с учетом назначения и места, занимаемого трактором в типаже сельскохозяйственных тракторов, принятом постоянной ко­миссией СЭВ.

При этом должно учитываться выполнение всех основных видов работ данной зоны, соответствующих его тяговому классу и некоторой части работ, относящихся к тяговой зоне соседнего с ним предыдущего класса.

Для более полного и эффективного использования тяго­вых показателей трактора необходимо учитывать взаимо­связь и размеры основных параметров трактора — тяговые усилия, массу, мощность тракторного двигателя и основную рабочую скорость движения.

Источник