Расчет и обоснование эксплуатационных показателей тракторов

Основные эксплуатационные показатели трактора. Основными эксплуатационными показателями трактора являются:

тяговое усилие Р_кр, кГ;

рабочая скорость движения V_v, км/ч;

тяговая мощность N_кр, л. с;

расход топлива за 1 ч работы G_T, кг/ч;

расход топлива на 1 тяговую лошадиную силу за 1 ч работы -;

удельный расход топлива,.

буксование, тяговый коэффициент полезного действия трактора, .

Тяговым усилием трактора называют усилие, развиваемое трактором на тяговом (крюковом) устройстве, которое затрачивается на преодоление сопротивления сельскохозяйственных машин-орудий, сцепки и дополнительного оборудования, входящих в состав агрегата. Тяговое усилие, соответствующее нормальным оборотам s коленчатого вала двигателя, называется нормальным.

Расчетным путем, при установившемся движении и при достаточном сцеплении с почвой нормальное тяговое усилие определяют из уравнения тягового баланса трактора.

где Р_кн — касательная сила тяги трактора, приложенная касательно к окружности ведущих колес или движителей при нормальных оборотах двигателя, кГ;

Р_кач — сопротивление передвижению, кГ;

Р_пол—сопротивление подъема (при движении на^подъем с минусом, под уклон с плюсом), кГ. Составляющие тягового баланса определяют следующим образом:

I. Касательная сила тяги.

где N_ен — эффективная номинальная мощность двигателя трактора, развиваемая при нормальных оборотах, л. с;

_г — коэффициент полезного действия гусеницы;

_тр — коэффициент полезного действия трансмиссии.

Величина коэффициента полезного действия трансмиссии зависит от количества и технического состояния пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении при использовании данной передачи, ее определяют по формуле.

где _ц и _к — коэффициенты полезного действия одной пары цилиндрических и конических шестерен;

п и m — количество пар соответствующих шестерен, находящихся в зацеплении на данной передаче ;

V_T—скорость движения трактора без учета буксования (теоретическая скорость), км/ч.

Теоретическую скорость движения определяют по формуле.

где r_K—радиус перекатывания колеса или начальной окружности звездочки гусеницы, м;

п_н — нормальные обороты коленчатого вала двигателя в минуту;

_т— передаточное число трансмиссии на данной передаче. Для колесных тракторов на пневматических шинах радиус перекатывания определяют с учетом усадки шины по формуле.

r₀ = r₀ + h-k (м),

где r₀ —радиус стального обода колеса, м;

h — высота пневматической шины, м;

k — коэффициент усадки, равный для пневматических шин низкого давления на стерне 0,75, на вспаханном поле — 0,8.

Для гусеничных тракторов скорость движения определяют по другой формуле:

где t — шаг гусеничной цепи, м;

z — число звеньев гусеничной цепи, укладывающихся по окружности звездочки.

II. Сопротивление передвижения (качения).

где G — эксплуатационный вес трактора, кГ;

_т — коэффициент сопротивления передвижению трактора.

III. Сопротивление преодоления подъема.

Р_под = ± G * sin б (кГ), где б — угол подъема, град.

тобы установить, достаточно ли сцепление трактора с почвой на той или иной передаче, нужно определить максимальную силу сцепления его с почвой по формуле.

Р_сц—максимальная сила сцепления, кГ;

µ —коэффициент сцепления;

G_сц—сцепной вес трактора, кг.

Для гусеничных тракторов и тракторов с двумя ведущими осями сцепной вес равен.

G_сц ⁼ G * cos б (кг),

где G — эксплуатационный вес трактора, кг;

б — угол подъема пути движения, град.

Для колесных тракторов с одной ведущей осью сцепной вес определяют по формуле.

где L — продольная база трактора, м;

а — расстояние от центра тяжести трактора до вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось ведущих колес (табл. 2), м. Если максимальная сила сцепления (Р_си) окажется больше касательной силы тяги (Р_кн) или равна ей, то, значит, сцепление трактора с почвой достаточное, а если меньше, то недостаточное.

При недостаточном сцеплении для колесных тракторов с одной ведущей осью нужно пересчитать величину максимальной силы сцепления трактора с почвой, так как Р_сц меньше Р_кн. В этом случае максимальную силу сцепления определяют по формуле.

В условиях недостаточного сцепления при определении силы тяги на крюке колесного или гусеничного трактора в уравнении тягового баланса вместо касательной силы тяги ставят максимальную силу сцепления. Уравнение тягового баланса примет следующее выражение:

где Р_кр—тяговое усилие на крюке трактора при недостаточном сцеплении, кГ.

Особенностью работы тракторов в условиях недостаточного сцепления является повышенное буксование ведущих органов по сравнению с допустимым значением, что вызывает уменьшение касательной силы тяги трактора, рабочей скорости движения и тяговой мощности. У колесных тракторов, при недостаточном сцеплении, конструкцией предусмотрено увеличение сцепного веса их путем навешивания дополнительного груза и воды, заливаемой в шины колес. По данным Всесоюзного научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства и Государственного научно-исследовательского тракторного института допустимое буксование для колесных универсальных тракторов на пневматических шинах 17,5%, колесных общего назначения 15% и для гусеничных 5%.

Рабочая скорость движения. Рабочая скорость выражает расстояние, которое проходит трактор в единицу времени — в метрах за 1 сек (м/сек) или в километрах за 1 ч (км/ч).

Рабочую скорость движения определяют по формуле:

Где й _р—длина пройденного рабочего пути, км;

t_p — чистое рабочее время прохождения данного пути, ч;

д— буксование трактора, %.

При достаточном сцеплении трактора с почвой для определения V_T применяют нормальные обороты коленчатого вала двигателя п_н, а при недостаточном сцеплении их определяют по следующему выражению:

где n_хх — максимальные обороты холостого хода двигателя, мин.

Тяговая мощность трактора. Тяговой (крюковой) мощностью трактора называют полезную мощность, которая используется для тяги машин-орудий, входящих в агрегат.

Тяговую мощность определяют по формуле.

Для лучшего использования трактора очень важно знать характер изменения эксплуатационных показателей по передачам в зависимости от силы тяги.