4.Определение номинальной мощности двигателя трактора

Требуемая мощность тракторного двигателя определяется исходя из заданных номинальной силы тяги на крюке, соответствующей этому тяговому усилию рабочей скорости движения и установленными предыдущими расчетами веса трактора и буксования его движителей. При определении по­требной мощности тракторного двигателя необходимо резервировать неко­торую часть мощности для преодолевания систематически возникающих пи­ковых сопротивлений движению. Чем больше может быть перегрузка двигателя во время работы, тем больше должен быть резерв мощности.

При определении потребной мощности двигателя резерв учитывается введением коэффициента эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя χ_э.

, кВт; (6)

где Р_кр.н и V , - заданные номинальное тяговое усилие в кН и рабочая скорость движения трактора при номинальной силе тяги в км/ч;

- коэффициент эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя,

= 0,85...0,90, принимаем χ_э=0,88;

- тяговый коэффициент полезного действия, который можно пре­дставить в следующем виде

(7)

где - КПД, учитывающий механические потери в трансмиссии;

- КПД, учитывающий потери на буксование ведущих колес;

- КПД, учитывающий потери на качение трактора;

(8)

где - КПД цилиндрической пары шестерен,

- КПД конической пары шестерен;

и количество пар шестерен, работающих в трансмиссии на

данной передаче, соответственно, цилиндрических и конических;

; .

- КПД, учитывающий потери холостого хода трансмиссии. На

основе имеющихся опытных данных можно принимать, что при

достаточно прогретом масле в механизмах трансмиссии =(0,95...0,97)=0,97

Подставляем данные в формулу (8):

;

Коэффициент определяют из выражения:

; (9)

Для этого необходимо знать коэффициент δ буксования ведущих колес в заданных условиях работы. Зависимость буксования от тягового усилия рассчитана выше.

Определяем КПД буксования

;

Коэффициент , учитывающий потери на качение трактора, определяется из выражения

; (10)

где P_f - сила сопротивления качения, кН.

Р - касательная сила тяги, равная при установившемся движении трактора по горизонтальному участку:

, кН; (11)

При расчете сопротивления качению используют уравнение:

, кН; (12)

Подставляем данные в формулу (12):

кН;

Подставляем данные в формулу (11):

кН;

Подставляем данные в формулу (10):

;

Подставляем полученные значения в формулу (7):

;

Определяем мощность по формуле (6):

кВт.

5. Расчет и построение регуляторной характеристики дизельного двигателя

Регуляторная характеристика дизельного двигателя показывает изменение эффективной мощности, частоты вращения коленчатого вала, крутящего момента, удельного и часового расходов топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов при работе двигателя на регуляторе.

Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала выполняется в следующем порядке.

1. Рассчитывается регуляторная ветвь характеристики в диапазоне частот вращения от холостого хода до номинального режима.

Частота вращения холостого хода двигателя определяется по формуле

, мин (13)

где - коэффициент неравномерности регулятора, для современных тракорных дизелей = (0,07...0,08) = 0,07;

- номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя мин ,

мин .

На регуляторной ветви характеристики принимают изменение мощности N_e и крутящего момента М двигателя по закону прямой линии от до N_eн и = 0 до

Крутящий момент определяется по формуле:

, кНм; (14)

где N_е - эффективная мощность, кВт;

n - частота вращения, об/мин.

Определяем номинальный крутящий момент:

кН∙м.

По удельному расходу топлива при номинальной мощности двигателя определяют максимальный часовой расход топлива по формуле:

, кг/ч; (15)

кг/ч.

Для холостого хода принимают:

,кг/ч;

кг/ч.

Промежуточные точки часового расхода топлива на регуляторной ветви принимают по закону прямой линии. По часовому расходу топлива и со­ответствующей мощности двигателя на регуляторной ветви определяют удельный расход топлива по формуле

, г/кВт∙ч; (16)

Кривая удельного расхода топлива по мере снижения мощности (нагрузки) двигателя поднимается вверх.

2. Рассчитывается безрегуляторная (перегрузочная) ветвь характери­стики в диапазоне частот вращения от номинального режима n_н до режима максимального крутящего момента n₀. При перегрузках крутящий момент двигателя продолжает несколько возрастать, главным образом за счет кор­ректора, увеличивающего цикловую подачу топлива в цилиндры двигателя. При частоте вращения n_о крутящий момент двигателя достигает максимального значения М_крmах. При дальнейшем снижении частоты вращения крутящий момент уменьшается из-за ухудшения условий протекания рабочего процесса.

На участках характеристики с частотами вращения ниже n_о двигатель работает неустойчиво и при малейшей дополнительной перегрузке может за­глохнуть.

На режиме максимального крутящего момента двигателя трактор раз­вивает максимальные касательные силы тяги и тяговые усилия на крюке. В диапазоне частот вращения от n_н до n_о текущие значения эффективной мощности двигателя определяют по эмпирической формуле

, кВт; (17)

где n_i и n_н - текущее и номинальное значения частот вращения коленчато­го вала, об/мин;

с =0,5; с =1,5 - для дизелей с непосредственным впрыском топлива,

с =0,7; с =1,3- для дизелей с вихрекамерным смесеобразованием.

Задаваясь значениями частот вращения коленчатого вала двигателя, определяют текущие значения N_ei и крутящего момента М_крi. Шаг изменения частот вращения от n_н до n_о принимают равным 50...100 об/мин.

Расчеты с изменяющейся частотой вращения коленчатого вала двигателя производят до определения максимального крутящего момента и соот­ветствующей ему частоты вращения.

Удельный расход топлива на безрегулягорной ветви при максимальном крутящем моменте двигателя принимают равным:

, г/кВтч; (18)

Зная удельный расход топлива на безрегулягорной ветви, определяют соответствующий часовой расход топлива G_Ti по формуле

, кг/ч; (19)

Результаты расчетов показателей работы двигателя заносят в сводную таблицу для построения регуляторной характеристики (табл. 2).

Таблица 2

Параметры регуляторной скоростной характеристики

N об/мин	Nе, кВт	Мкр, кНм	GT, кг/ч	gе, г/кВтч
nxx=1872,5	0	0	1,4177883	∞
nн=1750	24,444626	0,133455647	5,67115323	232
n4 =1650	23,6310404	0,136832891	5,733025	242,6057
n3 =1550	22,6053639	0,13933859	5,7239358	253,2114
n2 =1450	21,39496229	0,14097274	5,644357	263,8171
n1 =1350	20,027204	0,141735343	5,4959214	274,4228
n0=1312,5	19,479311	0,141796622	5,4230402	278,4

Пользуясь полученными расчетными данными, строят график регуляторной скоростной характеристики тракторного дизельного двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала.