Баланс мощности трактора

Баланс мощности трактора показывает, куда расходуется мощность, развиваемая двигателем. При установившейся работе трактора на горизонтальном участке пути баланс мощности может быть выражен суммой отдельных составляющих:

+ + + + , где:

- мощность полезная (на крюке)

- потери мощности в трансмиссии;

- на ведущем участке гусеничного обвода;

- на буксовании;

- на самопередвижение.

Расчет баланса мощности после построения тягово-динамических характеристик удобен тем, что можно использовать результаты предыдущих расчетов.

Потери мощности в трансмиссии и на ведущем участке гусеничного обвода не зависят от силы тяги на крюке. Их следует объединить в одну группу потерь и определять по формуле:

+ = (1 - ) (5)

Потери мощности на буксование рассчитываются через коэффициент буксования:

= [ + )] d (6)

= = f G (7)

= - – ( + + ) (8)

Целесообразно использовать зависимость (7) как основную расчетную, а (8) как проверочную. Результаты расчета по обеим формулам должны близко совпадать.

График мощностного баланса для трактора, в отличие от автомобиля, строится в зависимости от силы тяги на крюке.

График строится для одного значения мощности двигателя: либо для максимальной мощности, либо для расчетной. Использовать при расчете зависимости, непосредственно связывающие составляющие мощностного баланса с силой тяги на крюке, затруднительно. Поэтому при построении графика мощностного баланса будем использовать данные таблицы 6 тягово - динамических характеристик трактора.

В таблице 6 соответствующее значение крутящего момента двигателя определено номером расчетной точки. На внешней скоростной характеристике двигателя по величине момента можно определить мощность. А в таблице тягово-динамических характеристик для выбранной расчетной точки известны значения . Подставив эти значения в расчетные формулы, легко определить составляющие мощностного баланса.

Результаты расчета целесообразно оформить предварительно в виде таблицы, а потом перенести на график.

После построения необходимо проанализировать график с целью выяснения характера изменения составляющих мощностного баланса при работе на различных передачах в трансмиссии.

Пример.

Определить составляющие мощностного баланса проектируемого трактора на расчетном режиме движения и построить график баланса мощности. Расчетный режим движения соответствует точке 4 на графике крутящего момента двигателя. Мощность двигателя на этом режиме равна = 99 кВт.

Потери мощности в трансмиссии и на ведущем участке гусеничного обвода не зависят от номера передачи и определяются по формуле(5):

+ = (1 - ) = 99 (1 – 0,9 0,95) = 14,3 кВт.

Потери мощности на буксование зависят от передачи, т.к. рассчитываются по формуле (6).

Величину коэффициента буксования нужно взять из таблицы 6 для расчета теоретических тяговых характеристик трактора.

Рис.4 График мощностного баланса

Так для первой передачи = 0,085:

= (99 – 14,3) 0,085 = 7,2 кВт.

Мощность на самопередвижение определим из уравнения баланса мощности:

= – ( + + ) - .

Значение для каждой передачи на расчетном режиме известно из таблицы расчета.

Например, для первой передачи:

= 67,4 кВт;

= 99 – (14,3 + 7,2) – 67,4 = 10,1 кВт

Если рассчитать по формуле (8), то:

= 0,1 60 1,9 = 11,4 кВт.

Суммарная погрешность графоаналитического расчета оказалась равной:

100 = 11,4%.

Результаты расчета заносятся в таблицу 8 баланса мощности.

На основании данных таблицы строится график мощностного баланса (рис 4). Значение Р_кр для каждой передачи на расчетном режиме берутся из таблицы тягового расчета.

Графики баланса мощности дают наглядное представление о характере изменения затрат мощности при работе трактора с различной силой тяги на крюке.

При работе трактора в диапазоне малых тяговых усилий и, соответственно, больших скоростей движения среди составляющих баланса мощности преобладают потери на качение. С переходом трактора в режим повышенных тяговых усилий возрастают потери на буксование. При работе на первой передаче потери на буксование приблизительно равны потерям на качение.

Баланс мощности трактора при расчетном режиме движения.

Таблица 8

Передача Наименование составляющих	I	II	III	IV	V	VI	VII
Сила тяги на крюке, кН			26,2			17,5
Мощность двигателя, кВт
Потери мощности в трансмиссии и гусенице, кВт	14,3
Мощность на буксование, кВт	7,2	4,7	3,6	2,96	2,43	1,9	1,48
Мощность на самопередвижение, кВт	10,1		13,6	18,1	20,5	21,5	26,2

При защите курсовой работы студент должен объяснить способы снижения потерь мощности в трансмиссии, на буксование и качение.

Критерием для оценки трактора как полевой энергетической установки может служить тяговый коэффициент полезного действия ().

, где

– ( + + + + )

Для современного трактора значение тягового к.п.д. должно составлять не менее 0,7.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. – М.: КолосС, 2004. – 504 с.

2. Николаенко, А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей/ А.В. Николаенко. - М.: Колос, 1992. - 335 с.

3. Смирнов М.А., Беляков В.В. Основы теории трактора. Методические указания. СПбГАУ, 2008.

4. Смирнов В.Т., Смирнов М.А. Методические указания по тяговому и топливно-экономическому расчёту трактора. СПбГАУ, 2005.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Рекомендуемые единицы измерения.

Стандартом (ГОСТ 8.417-2002) введено положение, согласно которому подлежат обязательному применению единицы Международной системы единиц (СИ).

Основными единицами в системе СИ являются:

длина – метр (м);

масса – килограмм (кг);

время - секунда (с);

сила электрического тока – ампер (А);

температура – градус Кельвина (К);

сила света – свеча (св).

Дополнительные единицы в системе СИ

плоский угол – радиан (рад);

телесный угол – стерадиан (стер).

Остальные единицы являются производными и в их числе:

единица силы – ньютон (Н);

единица работы и количество теплоты – джоуль (Дж);

единица мощности – ватт (Вт);

единица скорости – метр в секунду (м/с);

единица ускорения – метр на секунду в квадрате (м/ );

и т.д.

Этим же стандартом предусматривается применение десятичных, кратных и дольных от них, из которых наиболее часто встречаются приставки:

мега (М); деци (д);

кило (К); санти (с);

гекто (г); милли (м);

дека (да); микро (мк).

Методическим письмом №1 о порядке введения единиц Международной системы (СИ) допускается применение ряда единиц измерения, предусмотренных соответствующими ГОСТами, и среди них следующие:

время – час, минута (ч, минута);

плоский угол – градус, минута, секунда (град., мин, с);

угол поворота – радиан (рад);

температура – градус Цельсия (С).

Таким образом, делается возможным применение таких производных единиц, как единица скорости – километр в час (км/ч), угловой скорости – обороты в минуту (об/мин) и т. д.

Соотношение между некоторыми единицами МКС и международной системой (СИ):

1кгс = 9,80665 Н 9,81 Н;

1кгс м/с 9,80665 Дж;

1 л.с. 735,499 Вт

Приложение II

Основные параметры колесных тракторов

Таблица П.2.1

Модель	Колесная формула	Масса эксплуатационная, кг	Марка двигателя	Мощность двигателя, кВт	Шины ведущих колес
Тяговый класс 2 кН
МТЗ-132Н	4К4		GX340 Honda	9,2	6L-12
КМЗ-012	4К2		СК-12	8,82	5.50-16.00
Тяговый класс 6 кН
ВТЗ-2027	4К2		Д - 120-25	18,4	9,5-32;10-28
ВТЗ-2032	4К2		Д - 120	22,1	9,5-32
ВТЗ 2032А	4К4А		Д - 120	22,1	9,5-32
Беларус 310/320	4К2	1620/1700	LDW 1503CHD	24,6	12,4L16
Беларус 320А	4К4А		LDW 1503CHD	24,6	12,4L16
ХТЗ-2511	4К2		Д - 120-25	18,4	9,5R32
ХТЗ-3510	4К2		F2L 511	25,7	9,5R32
ХТЗ-3521	4К4А		F2L 511	24,5	9,5R32
ВТЗ-30СШ	4К2 сам.шасси		Д - 120	22,1	9,5-32
Тяговый класс 9 кН
ВТЗ-2048A	4К4А		Д-130Т-10	33,1	12.4R28
Т-50	4К4А		Д-130Т-10	33,1	12.4R28
ЛТЗ-55	4К2		Д - 144		13,6-38; 9,42
ЛТЗ-55А	4К4А		Д - 144		13,6-38
ВТЗ-2048А	4К4А		Д - 130	33,1	9,5-32
ХТЗ-5020	4К4А		Д - 144	36,8	12R28
Беларус-422	4К4А		LDW 2204	36,6	11,2-20
Беларус-622	4К4А		LDW 2204		360/70R24

Продолжение таблицы П.2.1

Тяговый класс 14 кН
ЛТЗ-60АВ	4К4А		Д-65М1Л	44,1	13,6R38
ЗТМ-60Л/62Л	4К2/4К4А	3400/3600	Д - 242	45,5	15,5R38
Т-85	4К4А		Д - 130Т-10	62,5	12,4R28
Беларусь 80.1	4К2		Д - 243		15,5R38 16,9R34
Беларусь 82.1	4К4А		Д - 243		15,5R38 16.9R34
Беларус-1005/1025	4К2/4К4А	4025/4480	Д - 245		16,9R38
Беларус- 550/552	4К2/4К4А	3600/3800	Д - 244		15,5R38
Беларус 922	4К4А		Д - 245.5		16,9R38
Беларус 900/920	4К2/4К4А	3700/3900	Д - 243		16,9R38
ЮМЗ-60/62	4К2/4К4А	4000/4200	Д - 242	44,5	15,5R38
ЮМЗ-8040/8240	4К2/4К4А	4000/4200	Д - 243		15,5R38
Т-85	4К4А		1104D PERKINS	62,5	16,9 R38
Тяговый класс 20 кН
ЛТЗ-155	4К4Б		Д - 442-47; ЯМЗ - 236		16.9R38; 13,6R38; 9,45-42
РТ-М-160	4К4Б		ЯМЗ - 236Д-2		16,9R30
Беларус-1221	4К4А		Д - 260.2 T		18,4R38
Тяговый класс 30 кН
Беларус-1523	4К4А	5500-6000	Д - 260.1 T		520/70R38
Беларус-2022	4К4А		Д - 260.4		580/70R42
Т-150К-09	4К4Б		ЯМЗ - 236Д	128,7	23,1R24
Т-150К	4К4Б		СМД - 60	117,5	16,9R38
ХТЗ-121	4К4Б		СМД - 19Т.02	88 (106,6Х)	16,9R38 15,5R38
ХТЗ-16231	4К4Б		Д -260.9	121,3	23,1R26
К-3140АТМ	4К4А		Д - 260.2		20,8R38 20,8R42
К-3160АТМ	4К4А		Д - 260.1		20,8R38
Продолжение таблицы П.2.1
К-3180АТМ	4К4А		Д - 260.9		20,8R38
Тяговый класс 40 кН
МТЗ-2522ДВ	4К4А		S40E 8,7 LTA M142 Детройт		580/70R42
ХТЗ-17221	4К4Б		ЯМЗ - 236Д		23,1R26
ХТА - 200	4К4Б		Д - 260.4		23,1R26
Тяговый класс 50 кН
Беларус-3022	4К4Б		Deutz BF06M1013FC	220,6	580/70R42 620/70R42
К-700А	4К4А		ЯМЗ - 238НД2		28,1R26
К-701	4К4Б		ЯМЗ - 238НД5		28,1R26
К-704	4К4Б		ЯМЗ-240М2		28,1R26
К-744	4К4Б		ЯМЗ - 238НД4		28,1R26
TERRION АТМ 5280	4К4А		Deutz BF 6M 1013 FC		650/65 R42

Основные параметры гусеничных тракторов

Таблица П2.2

Модель	Масса эксплуатационная, кг	Марка двигателя	Мощность двигателя, кВт	Шаг звена гусеничной цепи, м	Число звеньев гусеницы, укладывающихся на окружности ведущей звездочки, Zк
Тяговый класс 20 кН
Т-120		Д-240	51,5	0,176	11,5
Тяговый класс 30 кН
ДТ-75		А-41И		0,17
ДТ-75М		А-41		0,17
ДТ-75Б		СМД-14	58,8	0,184
Тяговый класс 30 кН
ВТ-100		Д-442-24	88 (106,8х)	0,17
ВТ-100ДТ		Д-442-24	88 (106,8х)	0,184
ВТ-150		Д-442-25ВИ		0,17
ВТ-175		Д-4405	125,1	0,17
Продолжение таблицы П.2.2
Т-150-05-09		ЯМЗ-236	128,7	0,17
Беларус-2102		Д - 260.4 С2		0,17
Т-4А		А-01М	95,6	0,176
Тяговый класс 40 кН
Т-402		Д-461-11		0,176
ХТЗ-181		ЯМЗ - 238КМ2-3	139,7	0,17
ВТ-200		Д-461ВСИ		0,17
Тяговый класс 50 кН
Т-404		Д-461-13		0,176
Т-250		Д4601	183,5	0,176
Т-100М		Д - 108		0,203
Т-130		Д - 160		0,203