1. Расчет показателей тягового баланса и баланса мощности мта

1. Методика расчета эксплуатационных показателей мта Исходные данные для расчета эксплуатационных показателей мта

вариант	трактор	передача	Передаточное отношение трансмиссии io	Буксование движителей трактора δ,%
				Агрофон - стерня	Агрофон - поле, подготовленное под посев
18	К-744Р1	1р-2	164	12,3	15,1
		1р-3	137,2	11,3	12,5
		1р-4	112	9,2	10,6

Основные характеристики трактора

№	Марка трактора	Марка дизеля	Номинальная мощность двигателя, Neн кВт	Номинальные обороты кол. Вала двигателя, nн мин-1	Удельный расход топлива, qe г/кВт-ч	Радиус колеса, ro м	Масса трактора, т
1	К-744Р1	ЯМЗ-238НД-5	220	1900	237	0,78	14,9

Расчет эксплуатационных показателей МТА, которые указаны в задачах данной работы, проводят для каждого состояния почвы на заданных рабочих скоростях движения МТА, используя данные технических характеристик трактора.

Касательную силу на ведущих колесах трактора рассчитываем по формуле:

P_к2^н=(30 N_e^н i_o η_мг)/(П r_k n_н)= =207 кН;

P_к3^н=(30 N_e^н i_o η_мг)/(П r_k n_н)=184,5 кН;

P_к4^н=(30 N_e^н i_o η_мг)/(П r_k n_н)=150 кН, где

P_к^н- номинальная касательная сила тяги трактора;

N_e^н- номинальная эффективная мощность двигателя;

i_o- общее передаточное число трансмиссии;

η_мг- КПД трансмиссии и движителя(0,89…0,92);

П=3,14;

r_k- радиус ведущего колеса;

n_н- номинальная чистота вращении коленчатого вала.

Радиус колеса вычисляем с учетом усадки шины по формуле:

r_k=r_o К_ш=0,78 0,96=0,74 м, где

r_o- радиус шины ведущего колеса, свободного от нагрузки;

К_ш- коэффициент усадки шины(0,95…0,98).

Силу сцепления ходового аппарата трактора с почвой рассчитываем по формуле:

P_сцс=G_сц µ_с=131,4 0,7=91,9 кН;

P_сцппп=G_сц µ_ппп=131,4 0,6=78,8 кН, где

G_сц- сцепной вес трактора;

µ_с- коэффициент сцепления ходового аппарата с почвой(стерня);

µ_ппп- коэффициент сцепления ходового аппарата с почвой(поле, подготовленное под посев).

Сцепной вес гусеничных тракторов и колесных с двумя веду­щими мостами при работе в составе МТА на горизонтальной местно­сти равен весу трактора, а при наличии подъемов (склонов) вычис­ляем по формуле:

G_сц=m_тр g cosα=14.9 9.8 0.9=131.4, где

m_тр- масса трактора;

g- ускорение свободного падения;

α- угол подъема(спуска).

Движущую агрегат силу Р_дв для всех вариантов определяем с учетом работы МТА.

При недостаточном сцеплении движителей трактора с почвой, когда сила сцеплении Рсц меньше номинальной касательной силы Р_к^н (Р_сц < Р_к2^н; Р_сц < Р_к3^н; Р_сц < Р_к4^н), движущая агрегат сила будет равна силе сцепления трак­тора, то есть:

Р_дв=Р_сц

В этом случае при работе трактора в составе МТА мощность двигателя используется не полностью. Таким образом, в зависимости от условий работы МТА величина движущей силы трактора находится в пределах:

Р_к^н≥ Р_дв≤ Р_сц

При недостаточном сцеплении , когда Р_сц < Р_к^н, потеря касательной силы тяги ΔР_к будет равна:

Стерня:

ΔР_кс2= Р_к2^н- Р_сц=207-91,9=115,1 кН;

ΔР_кс3= Р_к3^н- Р_сц 184,5-91,9=92,6 кН;

ΔР_кс4 ­= Р_к4^н- Р_сц 150-91,9=58,1 кН;

Поле, подготовленное под посев:

ΔР_кппп2= Р_к2^н- Р_сц 207-78,8=128,2 кН;

ΔР_кппп3= Р_к3^н- Р_сц 184,5-78,8=105,7 кН;

ΔР_кппп4= Р_к4^н- Р_сц 150-78,8=71,2 кН.

Усилие, затрачиваемое на передвижение трактора, рассчитываем по формуле:

P_fс=m_тр g f_трc cosα=14,9 9,8 0,9 0,09=11,8 кН;

P_fппп=m_тр g f_трппп cosα=14,9 9,8 0,1 0,9=13,1 кН, где

f_трc- коэффициент сопротивления передвижению трактора по стерне;

f_трппп- коэффициент сопротивления передвижению трактора по полю, подготовленного под посев.

Усилии, затрачиваемое на подъем(спуск) трактора P_α рассчитываем по формуле:

P_α= m_тр g cosα=14,9 9,8 0,9=131,4 кН;

Тяговое усилие трактора рассчитываем из уравнения тягового баланса трактора в составе МТА по формуле:

P_крс= Р_сцс-P_fс+ P_α=91,9-11,82+131,4=211,4 кН;

P_крппп= Р_сцппп-P_fппп+ P_α=78,8-13,1+131,4=197,1 кН.

Фактически используемая мощность двигателя, при недостаточном сцеплении ходового аппарата трактора с почвой, можем определить по формуле:

Для стерни:

N_eс^ф=100 Р_сцс V_p2/ η_мг(100-δ _с2)=(100 91,9 0,7)/0,9 (100-12,3)=81,5 кВт;

N_eс^ф=100 Р_сцс V_p3/ η_мг(100-δ_с3)=(100 91,9 0,9)/0,9 (100-11,3)=103,6 кВт;

N_eс^ф=100 Р_сцс V_p4/ η_мг(100-δ _с4)=(100 91,9 1,1)/0,9 (100-9,2)=123,7 кВт;

Для поля, подготовленного к посеву:

N_eппп^ф=100 Р_сцппп V_p2/ η_мг(100-δ_ппп2)=(100 78,8 0,7)/0,9 (100-15,1)=72,1 кВт;

N_eппп^ф=100 Р_сцппп V_p3/ η_мг(100-δ_ппп3)=(100 78,8 0,9)/0,9 (100-12,5)=90 кВт;

N_eппп^ф=100 Р_сцппп V_p4/ η_мг(100-δ_ппп4)=(100 78,8 1,1)/0,9 (100-10,6)=107,7 кВт.

Рабочую скорость движения МТА расчитываем по формуле:

Для стерни:

V_pс2=(П r_k n_н/30 i_o2)(1-δ_с2/100)=(3,14 0,74 /30 164)(1-0,123)=0,7 м/с;

V_pс3=(П r_k n_н/30 i_o3)(1-δ_с3/100)=(3,14 0,74 /30 137,2)(1-0,113)=0,9 м/с;

V_pс4=(П r_k n_н/30 i_o4)(1-δ_с4/100)=(3,14 0,74 /30 112)(1-0,092)=1,1 м/с;

Для поля, подготовленного к посеву:

V_pппп2=(П r_k n_н/30 i_o2)(1-δ_ппп2/100)=(3,14 0,74 /30 164)(1-0,151)=0,7 м/с;

V_pппп3=(П r_k n_н/30 i_o3)(1-δ_ппп3/100)=(3,14 0,74 /30 137,2)(1-0,125)=0,9 м/с;

V_pппп4=(П r_k n_н/30 i_o4)(1-δ_ппп4/100)=(3,14 0,74 /30 112)(1-0,106)=1,1 м/с, где

V_pс- рабочая скорость агрегата на стерне;

V_pппп- рабочая скорость агрегата на поля, подготовленного к посеву;

δ– величина буксования движителей трактора. Эта величина, соответствующая P_кр^н на каждой передаче, берем из тяговой характеристики трактора, близкой к заданным почвенным условиям в соответствии с исходными данными.

Неиспользуемую номинальную мощность двигателя при недостаточном сцеплении движителя трактора с почвой определяем по формуле:

для стерни:

ΔN_ec2=N_е^н-N_eс2^ф=220-81,5=138,5 кВт;

ΔN_ec3=N_е^н-N_eс3^ф=220-103,6=115,3 кВт;

ΔN_ec4=N_е^н-N_eс4^ф=220-123,7=92 кВт;

для поля, подготовленного к посеву:

ΔN_eппп2=N_е^н-N_eппп2^ф=220-72,1=147,9 кВт;

ΔN_eппп3=N_е^н-N_eппп3^ф=220-90=116,4 кВт;

ΔN_eппп4=N_е^н-N_eппп4^ф=220-107,7=96,3 кВт.

Рассчитать потери мощности трансмиссии трактора при недостаточном сцеплении можно при помощи формулы:

для стерни:

N_трс2=N_ec2^ф(1- η_мг)=81,5(1-0,9)=8,1 кВт;

N_трс3=N_ec3^ф(1- η_мг)=103,6(1-0,9)=10,3 кВт;

N_трс4=N_ec4^ф(1- η_мг)=123,7(1-0,9)=12,3 кВт;

для поля, подготовленного к посеву:

N_трппп2=N_eппп2^ф(1- η_мг)=72,1(1-0,9)=7,2 кВт;

N_трппп3=N_eппп3^ф(1- η_мг)=90(1-0,9)=9 кВт;

N_трппп4=N_eппп4^ф(1- η_мг)=107,7(1-0,9)=10,7 кВт.

Потери мощности на передвижение трактора можем посчитать по формуле:

по стерне:

N_fc2=P_fc V_pс2=11,8 0,7=8,2 кВт;

N_fc3=P_fc V_pс3=11,8 0,9=10,6 кВт;

N_fc4=P_fc V_pс4=11,8 1,1=12,9 кВт;

по полю, приготовленному под посев:

N_fппп2=P_fппп V_pппп2=13,1 0,7=9,1 кВт;

N_fппп3=P_fппп V_pппп3=13,1 0,9=11,7 кВт;

N_fппп4=P_fппп V_pппп4=13,1 1,1=14,4 кВт.

Потери мощности на буксование трактора при недостаточном сцеплении движителя трактора с почвой:

по стерне:

N_δc2= (P_сцс V_pс2 δ_с2)/(100-δ_с2)=(91,9 0,7 12,3)/(100-12,3)=9 кВт;

N_δc3= (P_сцс V_pс3 δ_с3)/(100-δ_с3)=(91,9 0,9 11,3)/(100-11,3)=10,5 кВт;

N_δc4= (P_сцс V_pс4 δ_с4)/(100-δ_с4)=(91,9 1,1 9,2)/(100-9,3)=10,2 кВт;

по полю, приготовленному под посев:

N_δппп2= (P_сцс V_pппп2 δ_ппп2)/(100-δ_ппп2)=(91,9 0,7 15,1)/(100-15,1)=11,4 кВт;

N_δппп3= (P_сцс V_pппп3 δ_ппп3)/(100-δ_ппп3)=(91,9 0,9 12,5)/(100-12,5)=11,8 кВт;

N_δппп4= (P_сцс V_pппп4 δ_ппп4)/(100-δ_ппп4)=(91,9 1,1 10,6)/(100-10,6)=12,6 кВт.

Потери мощности на подъем трактора считаем по формуле:

по стерне:

N_αc2=P_α V_pс2=131,4 0,7=91,9 кВт;

N_αc3=P_α V_pс3=131,4 0,9=118,2 кВт;

N_αc4=P_α V_pс4=131,4 1,1=144,5 кВт;

по полю, приготовленному под посев:

N_αппп2=P_α V_pппп2=131,4 0,7=91,9 кВт;

N_αппп3=P_α V_pппп3=131,4 0,9=118,2 кВт;

N_αппп4=P_α V_pппп4=131,4 1,1=144,5 кВт.

Мощность на крюке трактора рассчитываем из баланса мощности трактора для недостаточного сцепления движителя трактора с почвой:

по стерне:

N_крс2=N_ес2^ф-( N_трс2+ N_fc2+ N_δc2+ N_αc2)=81,5-(8,1+8,2+9+91,9)=-35,7 кВт;

N_крс3=N_ес3^ф-( N_трс3+ N_fc3+ N_δc3+ N_αc3)=103,6-(10,3+10,6+10,5+118,2)=-46 кВт;

N_крс4=N_ес4^ф-( N_трс4+ N_fc4+ N_δc4+ N_αc4)=123,7-(12,3+12,9+10,2+144,5)=-56,3 кВт;

по полю, приготовленному под посев:

N_крппп2=N_еппп2^ф-( N_трппп2+ N_fппп2+ N_δппп2+ N_αппп2)=72,1-(7,2+9,1+11,4+91,9)=-47,5 кВт;

N_крппп3=N_еппп3^ф-( N_трппп3+ N_fппп3+ N_δппп3+ N_αппп3)=90-(9+11,7+11,8+118,2)=-60,7 кВт;

N_крппп4=N_еппп4^ф-( N_трппп4+ N_fппп4+ N_δппп4+ N_αппп4)=107,7-(10,7+14,4+12,6+144,5)=-74,5 кВт.

Баланс мощности для недостаточного сцепления движителя трактора с почвой записываем как:

по стерне:

N_ec2= N_трс2+ N_fc2+ N_δc2+ N_αc2+ N_крс2=8,1+8,2+9+91,9-35,7=81,5 кВт;

N_ec3= N_трc3+ N_fc3+ N_δc3+ N_αc3+ N_крс3=10,3+10,6+10,5+118,2-46=103,6 кВт;

N_ec4= N_трс4+ N_fc4+ N_δc4+ N_αc4+ N_крс4=12,3+12,9+10,2+144,5-56,3=123,7 кВт;

по полю, приготовленному под посев:

N_eппп2= N_трппп2+ N_fппп2+ N_δппп2+ N_αппп2+ N_крппп2=7,2+9,1+11,4+91,9-47,5=72,1 кВт;

N_eппп3= N_трппп3+ N_fппп3+ N_δппп3+ N_αппп3+ N_крппп3=9+11,7+11,8+118,2-60,7=90 кВт;

N_eппп4= N_трппп4+ N_fппп4+ N_δппп4+ N_αппп4+ N_крппп4=10,7+14,4+12,6+144,5-74,5=107,7 кВт.