Введем в расчет термин "расчетный режим" работы трактора, соответствующий Рн и Величины Рн и задаются в качестве исходных данных для тягового расчета. Значение Рн должно соответствовать типажу тракторов. Величина может находиться в интервале:
для колесных тракторов - 2, 5¸2, 8м/с (9¸10км/ч);
для гусеничных тракторов -1,65¸2,5м/с (6¸9км/ч).
Тяговая мощность трактора на расчетном режиме равна:
(Pн, кН; , м/с)
Мощность двигателя на расчетном режиме, соответствующая тяговой мощности трактора:
где тяговый к.п.д. трактора.
Максимальная мощность двигателя больше расчетной на величину коэффициента использования мощности двигателя
Запас мощности необходим для трогания трактора с места и преодоления случайных сопротивлений. Величина должна находиться в интервале 0,8 0,9.
Расчетная формула для в окончательном виде:
= (2)
Тяговый к.п.д. трактора определяется как произведение:
, где:
– к.п.д. механической трансмиссии;
- к.п.д. ведущего участка гусеничного обвода;
|
|
- к.п.д., учитывающий потери мощности на самопередвижение;
- к.п.д., учитывающий потери мощности от буксования.
Составляющие тягового к.п.д. рассчитываются следующим образом:
, где
- к.п.д. фрикционных муфт (главной муфты, индивидуальных фрикционов в коробке передач, фрикционных муфт поворота)
к.п.д. карданных передач;
и - одной пары, соответственно, цилиндрических и конических зубчатых колес;
n и m - число пар, одновременно работающих на передачу крутящего момента.
Значение следует выбрать из указанного интервала, ориентируясь на кинематическую схему трансмиссии прототипа. Минимальное значение соответствует трансмиссии с индивидуальными фрикционами.
К.п.д. ведущего участка гусеничного обвода является функцией длины звена гусеницы и скорости движения трактора.
Для сельскохозяйственных гусеничных тракторов он равен:
= 0,90 ¸ 0,95
Расчет выполняется следующим образом:
= = = .
Учитывая известную зависимость между Рн и G, можно получить:
К.п.д., учитывающий потери мощности от буксования:
Допускаемое буксование можно принять [1]: для колёсного 4К2 – 0,18 для колёсного 4К4 – 0,16 0,18; для гусеничного 0,05 0,06.
У современных тракторов тяговый к.п.д. на расчетном режиме движения обычно равен:
Двигатель для проектируемого трактора подбирается по величине максимальной мощности из числа серийно выпускаемых дизельных моторов (Приложение II). Внешняя скоростная характеристика для серийного двигателя известна (Приложение III).
Если возникают затруднения с выбором серийного двигателя, можно ориентировочно рассчитать внешнюю характеристику проектируемого двигателя по формулам, известным из теории двигателей.
|
|
Например, формула кубического трехчлена [2; 4].для внешней скоростной характеристики дизеля имеет вид:
текущее значение частоты вращения двигателя;
- частота вращения при .
Величиной следует задаться из интервала 1700 2200 об./мин.
Коэффициент и характеризуют способ смесеобразования дизельного двигателя:
1,3 - для вихревой камеры;
Двигатели с вихревой камерой работают с меньшими динамическими нагрузками, но имеют значительно больший удельный расход горючего, чем двигатели с непосредственным впрыском.
Регуляторный участок характеристики от до максимальной частоты вращения холостого хода допускается изображать прямой линией. Частотой вращения холостого хода следует задаться:
= (1,08 – 1,1) .
Характеристику по мощности необходимо пересчитать в характеристику по моменту:
= 9551 , Н м (кВт; об/мин)
Часовой расход топлива на внешней характеристике можно приближенно определить, например, по эмпирической формуле А.Д. Халкиопова [4].:
0,041 , кг/ч
( и – кВт)
Расход топлива на регулярном участке характеристики можно приближенно изобразить прямой линией.
При холостых оборотах = 0,079 кг/ч (квт).
Удельный расход топлива для двигателя рассчитывается по формуле:
, г/кВт ч (кг/ч, кВт)
Результаты расчета оформляются в виде таблицы значений, , и qe при различных и переносятся на графики (см. рис.1)
Целесообразно после выбора двигателя рассчитать показатель энергонасыщенности трактора:
, кВт/кН
Результаты расчета следует сравнить с прототипом.
Пример
Определить максимальную мощность и построить внешнюю скоростную характеристику двигателя для гусеничного с/х трактора общего назначения (пахотного) тягового класса 3 тс (30 кН).
Основываясь на рекомендациях, проведенных выше, принимаем расчетное значение величины рабочей скорости равным 2,2 м/с (8 км/ч). Коэффициент использования мощности принимаем 0,9.
Определим, используя ранее приведенные зависимости, расчетное значение тягового коэффициента полезного действия трактора и его составляющих при номинальной мощности:
1 - 0,05 = 0,95
= = = 0,84
Значение и ¦ принимаем для расчетного типа поверхности движения по таблице1.
Принимаем также = 0,9; = 0,95.
Тогда тяговой к.п.д. трактора будет равен:
Максимальное значение мощности двигателя определим по формуле (2):
= = = 108 кВт.
Округляем полученное значение до 110 кВт и выбираем из числа серийных последнюю модель завода «Серп и молот» дизельный двигатель СМД-60. Максимальная эффективная мощность этого двигателя равна 150 л.с. (110 квт) при 2000 об/мин.
Показатель энергонасыщенности для проектируемого трактора равен:
Е = 110/60 = 1,83 квт/кН,
что значительно выше, чем у серийного трактора ДТ-75М (0,87 квт/кН), но соответствует требованиям, предъявляемым к энергонасыщенным тракторам типа ВТ-200 (Е=2,45 квт/кН).
Значение Ne и GT при различных снимаем с внешней скоростной характеристики серийного двигателя. Величины Мд и рассчитываем по рекомендованным выше формулам.
Результаты расчета заносим в таблицу 3.
Скоростная характеристика дизеля
Таблица 3
n, об/мин | ||||||||
, кВт | 88,5 | 95,0 | 100,0 | 104,0 | 106,5 | 109,0 | 110,0 | |
23,8 | 24,9 | 25,3 | 25,8 | 26,2 | 26,7 | 27,8 | 6,3 | |
- |
По данным таблицы строим графики внешних скоростных характеристик двигателя. Графики нужно расположить так, как показано на рис.1.Частота вращения двигателя в точке 0 не равна нулю.