Расчет тяговой характеристики трактора
NH=70 л. с., G =3400 кг., n= 1750 об/мин., g =185 г/элс. ч.,
Размер шин — 12-38, Тип пути — стерня.
Начинаем с расчета и построения регулярной характеристики дизеля.Лист (миллиметровка) разбиваем осями координат на четыре квадрата. По оси ординатвниз откладываем значения номинального момента двигателя (Н М).
МН=/> (Н М)
где, NH — мощность двигателяноминальная, л. с.
nH — номинальнаячастота вращения двигателя. nH= 1750 об/мин.
МН=/>=281,004 (Н М)
Максимальный момент Мmax = KM* MH = 281 * 1.2 = 337.2 Н М
где, KM — коэффициентприспособленности
KM =1,15….1,25 (Кутьков Г.М. стр.124)
Через точки МН и Мmax параллельно оси абцис проводим вспомогательные линии.
На оси обцис слева от точки 0 (в отрицательной области) откладываемзначение WH, NE,GT, и в квадрате III строим регулярноюхарактеристику двигателя. Для этого на ось абцис наносим значение номинальной угловойскорости коленчатого двигателя WHи опускаем перпендикуляр до пересечения со вспомогательнойлинией, проведенной через точку МН.
Рассчитываем максимальную угловую скорость вала двигателя
Wxx =/>WH =/>WH =1.14 WH
где, буксирование δ=0,13 (Кутьков Г.М. стр.492, приложение 3), при φк= 0,7 (Кутьков Г.М. стр.491, приложение 1).
Номинальная угловая скорость
WH=/> =/>= 184.21 рад/с
где, 1рад = 57°, nH = 1750 об/мин — число оборотов коленчатоговала двигателя при номинальной мощности.
Wxx= 1.14 WH= 1.14 * 184.2 = 210 рад/с.
nxx= 11.4 nH= 1.14 * 1750 = 1995 об/мин.
Откладываем значение Wxxна оси абцис и соединяем эту точку с точкой WHна вспомогательнойлинии MH.
Степени снижения частоты вращения коленчатого вала при максимальномкрутящем моменте α = 0,75…0,65 (АндреевА.Ф. стр.105).
Находим значение угловой скорости вала двигателя при максимальноммоменте
WM=/>
где, KW=/>=/>=1.4
WM=/> = α * WH=0.7 * 184.2=128,95 рад/с
nM = 0.7 * 1750 = 1225 об/мин.
Мощность двигателя при Мmax
NЕM =/>=/>= 43.24 л. с.
Зная удельный расход топлива g, находимчасовой расход топлива в конкретных точках регуляторной характеристики (КутьковГ.М., стр 130).
При номинальном режиме
GTH= 10-3 g * NH= 10-3 *185 * 70 = 12.95 кг/ч
На холостом ходу (Кутьков Г.М., стр 130).
GTX =(0.2÷0.3) GTH=0.25 * 12.95 = 3.24 кг/ч.
При максимальной мощности
GTMax =(0.7÷0.8) GTH=0.75 * 12.95 = 9.71 кг/ч.
Откладываем в III квадрате GTH,GTX, GTMax.
Рассчитываем передаточные числа трансмиссии для диапазона рабочихскоростей (Кутьков Г.М., стр 127). Для колесных тракторов теоретическая скорость1-й передачи рабочего диапазона VTMin= VT1 принимаемравной 8 — 10 км/ч. Наивысшую теоретическую скорость для 4-й передачи VTMax= VT4 рабочего диапазона скоростей принимаемравной 15-17 км/ч. Радиус колеса 12-38 принимаем
RK=/>= 0.79 м.
Принимаем для расчета теоретические скорости по передачам;
VT1 = 9 км/ч = 2,5 м/с и VT4 = 16 км/ч = 4,45 м/с.
Рассчитываем передаточные числа трансмиссии.
I1 =/>= /> = 58.21
I4 =/>= /> = 32.7
Передаточные числа в пределах рабочего диапазона разбиваем попередачам согласно закону геометрической прогрессии (Кутьков Г.М., стр 128), знаменателькоторой
gi = />= /> = /> = 0.83
где, Z = 4 — число передач.
Должно соблюдаться условие gi≥/>,
где, KM =1.15÷1.2 тогда gi= /> = 0,83, т. е условие соблюдено. Тогда:
I2 = I1 * gi = 58.2* 0.83 = 48.31
I3 = I2* gi = 48.3 * 0.83 = 40.1
Расчет и построение зависимостей касательной силы тяги PK = ƒ (MK) выполняем следующим образом. В выражении PK подставляем значение номинальногокрутящего момента MH ипередаточное число IТР на данной передаче.
PK =/>
У механической трансмиссии />= 0,88÷0,93 (Кутьков Г.М. стр.112)т.к. трактор колесный />= 1.
PK1 =/>= 18635 H.
PK2 =/>= 15467 H
PK3 =/>= 12837 H
PK4 =/>= 10469 H
В квадрате IV строимлучевой график касательных сил тяги по передачам в зависимости от крутящего моментадвигателя. Для этого влево от точки 0 по оси абцис в выбранном масштабе, одинаковомдля всех сил PK, PKP и Pf, откладываем полученноерасчетом значение силы Pf c учетом заданного агрофона (Кутьков Г.М.стр.491)
Pf =ƒK*G = 0.11* 34000 = 3740 H
и отмечаем точку 01 которая является началом точкиотчета для силы PK, а точка 0 — для силы PKP.
Полученные ранее значения PK откладываем на линии MHиэту точку соединяем с точкой 01,продолжив до пересечения с линией MMax.
В квадрате II строимграфик теоретической скорости движения трактора по передачам в зависимости от угловойскорости вала двигателя VT =ƒ (Wg)
Расчеты проводим при Wg = WH длякаждой передачи.
VT1 = /> = /> = 2.50м/с.
VT2 = /> = /> = 3,01м/с.
VT3 = /> = /> = 3,63м/с.
VT4 = /> = /> = 4,45м/с.
Полученные значения VT откладываем на линии, проведенной из точки WH на регулярной характеристике перпендикулярно оси абцисс, и соединяемс началом координат. Начало отсчета для графиков VT выбираем на оси ординат так (точка 0”), чтобы графики теоретических скоростей находились в верхней части квадрата II.На каждой передачи находим значение крутящего момента двигателя соответствующеесиле сопротивления качения Pf при движении трактора без тяговой нагрузки, т.е. при PKP = 0. Эти значения крутящегомомента двигателя находятся в точках пересечения линий PK = ƒ (MK) с осью MK.
Так для I-ой передачи это точка 1, асоответствующая этому моменту угловая скорость вала двигателя — точка 2. Поднимаясьпо вертикали вверх от точки 2 до пересечения с лучом VT1= ƒ (Wg) I-ой передачи, найдемтеоретическую скорость (точка 3) движения трактора без тяговой нагрузки на I-ой передачи. Эту скорость на всех передачах принято считатьдействительной скоростью движения трактора без тяговой нагрузки, т.е. допускают,что при PKP = 0 буксованиеколес также равно нулю (δ = 0).
Точку 3 и аналогичные точки на остальных передачах переносимна ось ординат (точка4). Они являются началом функциональных зависимостей действительнойскорости трактора от тяговой нагрузки. VTP = ƒ(PKP).
В приложении 3 (Кутьков Г.М. стр.492) берем данные по тракторуколесной формулы 4 к 2 по стерне.
φКР =/>; PKP =φКР * GTP
При номинальном тяговом усилии для колесных тракторов формулы4 к 2
φКРН = 0,37 ÷ 0,39 (Кутьков Г.М. стр 97)
Откладываем в квадрате I значения буксования δ в зависимости от значений PKP (по оси абцисс).
Рассчитаем VTP при номинальной нагрузке
VTP =VT * (1 — δ)
V1 = 2.5 (1-0.06) = 2.35 м/с
V2 = 3,01 (1-0.04) = 2.89м/с
V3 = 3,63 (1-0.03) = 3,52м/с
V4 = 4,45 (1-0.02) = 4,36м/с
Для каждой передачи из точек пересечения PK с линией MH проводим вертикально вверх до пересечения с графиком δ изначение δ подставляем в формулу VTP.
Максимальная крюковая сила на каждой передаче
PKP = PK — Pf
PKP1 = 18635-3740 = 14895 H = 14.90kH
PKP2 = 15467-3740 = 11727 H = 11.73kH
PKP3 = 12837-3740 = 9097 H = 9.10kH
PKP4 = 10469-3740 = 6729 H = 6.73 kH
Максимальная крюковая мощность на каждой передаче
NKP =PKP * VTP
NKP1 = 14895 *2.35 = 35003 Нм/с (Вт) = 35 кВт
NKP2 = 11727 *2.89 = 33909 Нм/с (Вт) = 33,91 кВт
NKP3 = 9097 * 3,52= 32024 Нм/с (Вт) = 32,02 кВт
NKP4 = 6729 * 4,36= 29345 Нм/с (Вт) = 29,35 кВт
На вертикальных линиях построенных ранее от MH откладываем значения NKP1, NKP2,NKP3, NKP4и соединяем эти точки с точкой 0.
При максимальном крутящем моменте WM = 129 рад/с, тогда скорость трактора на каждой передаче
VM =/> (1 — δ)
VM1 = /> (1- 0.08) = 1.61 м/с
VM2 = /> (1- 0.05) = 2 м/с
VM3 = /> (1- 0.03) = 2,46 м/с
VM4 = /> (1- 0.03) = 3,02 м/с
От точек пересечения PK с горизонтальной линией MMax проводим вертикальные линии через IV и I квадратыи откладываем на них значения VM.
Тогда крюковая сила при максимальном крутящем моменте
PM = PK Max — Pf
PKMax берем из графиков PK в IV квадрате
PM1 = 22170 — 3740= 18430 Н = 18,43 кН
PM2 = 18560 — 3740= 14820 Н = 14,82 кН
PM3 = 15530 — 3740= 11790 Н = 11,79 кН
PM4 = 12770 — 3740= 9030 Н = 9,03 кН
Крюковая мощность на каждой передаче при MMax
NM = PM * VM
NM1 = 18430 * 1.61= 29672 Нм/с (Вт) = 29,67 кВт
NM2 = 14820 * 2= 29684 Нм/с (Вт) = 29,68 кВт
NM3 = 11790 * 2,46= 29051 Нм/с (Вт) = 29,05 кВт
NM4 = 9030 * 3,02= 27284 Нм/с (Вт) = 27,28 кВт
Тяговой КПД определяем по формуле:
ηт = />, где NНЭ= /> = 51,75кВт, тогда ηт1 = /> = 0,68,
ηт2 = /> = 0,66,ηт3 = /> = 0,62, ηт4= /> = 0,57