2. Определение максимальной эксплуатационной массы трактора.

Расчетный максимальный эксплуатационный вес G_макс.р трактора определяют исходя их того, чтобы при работе на стерне зерновых культур при нормальной влажности и плотности почвы с номинальной нагрузкой на крюке Р_н он обеспечивал не превышение допустимого уровня буксования движителей _доп по формуле:[2]

G_макс.р = Р_н /(_доп_к - f₁)=9/(0,6×1-0,09)=17,647 кн.

где: _доп - величина коэффициент использования сцепного веса трактора, _доп =0,6 [2]

_к=1 – для колёсных движителей с колёсной формулой (4к4).[2]

f₁ - коэффициент сопротивления качению, f=0,08…0,10.

Принимаем G_макс.р =31,2 кн. [1]

m_{э max}= G_макс.р/g=31,2/9,81=3,18 т.

где: g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с²

3. Определение номинальной эффективной мощности.

Номинальная (максимальная) мощность двигателя находится из условия реализации заданной номинальной скорости движения V_н при номинальном тяговом усилии Р_н трактора по формуле: [1]

_н = (Р_н + Р_f)×V_н/(_тр×_×_им)=

=(9+2,808)×1,53/(0,895×0,746×0,96×0,93) =

= 29,105кВт  30 кВт =40,8 л. с.

Номинальную мощность двигателя, округляют в большую сторону для тракторов с N_н < 30 кВт (40 л.с.) до последней чётной цифры. [1]

Принимаем: _н =30кВт

где: Р_f - сила сопротивления качению: [1]

Р_f = f ×G_экс.=0,09×31,2=2,808кН.

_тр - механический к.п.д. силовой передачи (трансмиссии); [1]

_тр = _х₁ⁿ¹₂ⁿ²=0,95×0,985³×0,975¹=0,895

где: _х - к.п.д., учитывающий потери холостого хода, _х = 0,95…0,97;

₁, ₂ - к.п.д. соответственно цилиндрической и конической пар шестерен: ₁ = 0,985; ₂ = 0,975; [1]

n₁, n₂ - число пар соответственно цилиндрических и конических шестерен, работающих в трансмиссии на данной передаче, n₁=3, n₂=1[Приложение 6]

_ - коэффициент, учитывающий потери от буксования движителя.

_=1-δ

где: [1]

δ=

_=1-0,254=0,746

_им - коэффициент использования номинальной мощности двигателя учитывающий резервирование мощности на трогание с места и преодоление дополнительных сил сопротивления движению, _им= 0,90…0,95.[1]

4. Расчёт регуляторной характеристики двигателя.

Регуляторная характеристика двигателя устанавливает взаимосвязь между частотой вращения коленчатого вала n_e, эффективной мощностью N_e, часовым G_т и удельным эффективным g_e расходами топлива и развиваемым им крутящим моментом М_к. Расчет производится для внешней характеристики двигателя, получаемой при настройке регулятора на максимальную частоту вращения коленчатого вала. Необходимо различать следующие основные режимы работы двигателя: [1]

1. Холостой ход: М_к = 0.

2. Номинальный (максимальной мощности): М_к = М_н.

3. Максимального крутящего момента: М_к = М_макс.

Работа с недогрузкой - регуляторные ветви характеристики: 0  М  М_н.

Работа с перегрузкой - перегрузочные (корректорные, безрегуляторные) ветви характеристики: М_н  М  М_макс.

Расчёт регуляторной ветви: [1]

М_н - номинальный крутящий момент двигателя:

М_н = 9,55×N_н/n_н = 9550×30/1700 =168,529 кНм.

N_е - эффективная мощность двигателя

N_е = Мn_е/9550, квт;

G_тн - часовой расход топлива, соответствующий номинальной загрузке двигателя:

G_тн= 10^-3 ×g_ен ×N_н=10^-3 × 241 ×30=7,23кг/ч;

G_т - часовой расход топлива на регуляторной ветви:

G_т = G_тх+ (G_тн- G_тх)k₃, кг/ч,

где: k₃ – коэффициент загрузки двигателя, k₃=М_е/М_н

G_тх - часовой расход топлива при холостом ходе двигателя:

G_тх » (0,25…0,30)G_тн=0,27 ×7,23=1,952 кг/ч

g_е - удельный расход топлива двигателем:

g_е = 10³G_т/N_е, г/квтч.

n_х - частота вращения вала двигателя при холостом ходе:

n_х = n_н(2 + d_р)/(2 - d_р) » (1+ d_р)n_н = 1700 × (1 +0,09) = 1853 об/мин.

где: d_р – коэффициент неравномерности регулятора ТНВД, d_р=0,07…0,1

n - частота вращения вала двигателя:

n = n_х - (n_х - n_н)k₃

При работе двигателя с перегрузкой (корректорные ветви характеристики, М_н £ М £ М_макс) может быть использована следующая аппроксимация: [1]

N_е = N_н[1 - k(1 - n/n_н)^m]=30[1-2(1-0.8)²]=27,6 кВт.

G_т = G_тн[a + (1 - a)N_е/N_н]=7,23[0.1+(1-0.1)27,6/30=6,709 г/кВт*ч

где: к, m, a - коэффициенты, определяемые по результатам тормозных испытаний двигателей.

В расчетах можно принять k = m =2; a = 0,1.[1] В этом случае максимальный крутящий момент двигателя будет равен:

М_макс = 2(2)^1/2[(2)^1/2-1]М_н » 1,172М_н=1,172 ×168,529=197,516 н*м

при частоте вращения вала двигателя:

n_м = (2)^1/2n_н/2 » 0,707 n_н=0,707 ×1700=1201,9 об/мин

и мощности двигателя:

N_o = 2[(2)^1/2- 1)N_н » 0,828N_н=0,828 ×30=24,84кВт

Часовой и удельный расход топлива двигателем:

G_тм » 0,846G_тн=0,846 ×7,23=6,117 кг/ч

g_ем » 1,021g_ен=1,021 ×241=246,061 г/кВт*ч

Регуляторная характеристика двигателя.

Таблица № 1

показатели	режим работы
	хол. Ход	регуляторная			номинальный	корректорная ветвь		Мmax
Mк,н*м	0	42,132	84,265	126,397	168,529	183,510	193,809	197,5165
ne, об/мин	1853	1814,75	1776,5	1738,25	1700	1530	1360	1201,9
Ne, кВт	0	8,006	15,675	23,006	30	29,4	27,6	24,849
Gт, кг/ч	1,894	3,272	4,591	5,911	7,23	7,100	6,709	6,113
ge, г/кВт*ч	∞	408,628	292,89	256,910	241	241,492	243,096	245,996
кз	0	0,25	0,5	0,75	1

По данным таблица № 1 строим графики регуляторной характеристики двигатели: тяговую, скоростную и нагрузочную.