РозрахунковО-графічна робота №2
ТЕМА: РОЗРАХУНОК ПОКАЗНИКІВ ТЯГОВИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТРАКТОРА ДЛЯ ЗАДАНИХ УМОВ
Мета роботи: засвоїти методику кількісної оцінки впливу потужності двигуна, вибраної передачі, конструкції ходової частини на тягові властивості трактора в залежності від агрофону, стану грунту і нахилу місцевості.
Час: 4 год (2 заняття).
Завдання. Розрахувати для основних передач трактора відповідно до варіанта при двох вказаних викладачем станах поля (переліг, стерня, культивоване поле, засніжена цілина та ін.) дотичну силу тяги, найбільшу силу зчеплення трактора з ґрунтом, рушійну силу, опір руху трактора, силу тяги, робочу швидкість руху, тягову потужність і тяговий ККД трактора.
Побудувати графік тягового балансу трактора для вказаної викладачем передачі.
Зробити висновки про тягові властивості трактора (надійності зчеплення ведучого апарата з ґрунтом, швидкість руху і тяговий ККД) та фактори, які впливають на їх величину.
Встановити причини зміни тягової потужності трактора при роботі на одній передачі, але в різних ґрунтових умовах і при роботі на різних його передачах в однакових умовах.
Хід роботи. Показники роботи тракторів визначають під час руху на кожному агрофоні окремо. Всі розрахунки для вказаних передач виконують у наведеній нижче послідовності.
Номінальну
дотичну силу тяги
на ободі ведучого колеса
розраховують
для всіх заданих передач трактора:
(2.1)
де — номінальна потужність двигуна, кВт;
— передаточне
число трансмісії;
— механічний
коефіцієнт корисної дії трансмісії:
колісних тракторів
;
для гусеничних з урахуванням втрат на
тертя в шарнірах гусениці
=0,86…0,88;
для трактора ДТ-75С при включеному
гідротрансформаторі
=0,86,
заблокованому -
=0,96;
— номінальна
частота обертання колінчастого вала
двигуна, хв-1;
— радіус
кочення ведучого колеса (зірочки)
трактора, м.
Для колісних тракторів на пневматичних шинах:
(2.2)
де 
—
радіус обода колеса, м;
— висота
пневматичної шини, яка дорівнює її
ширині, м;
— коефіцієнт
укладки. Для пневматичних шин низького
тиску дорівнює 0,75…0,80.
Для гусеничних тракторів радіус початкового кола ведучого колеса дорівнює радіусу початкового колеса зірочки.
Номінальну
силу зчеплення
ведучого механізму трактора з ґрунтом
визначають за формулою
(2.3)
де 
— коефіцієнт зчеплення ведучого
механізму
ґрунтом
(табл. 2.1);
— сила
тяжіння трактора, яка припадає на ведучі
колеса, кН.
За номінальне (розрахункове) приймають таке значення , яке забезпечує створення рушійної сили при допустимому буксуванні для колісних тракторів до 12%, для гусеничних - 5%. Для колісного трактора з однією ведучою віссю
(2.4)
де
— сила тяжіння трактора, кН.
Рушійну
силу
знаходять порівнянням числових значень
і
(на передачах і урахуванням умов ґрунту),
вона дорівнює меншій з
них.
При ≤ зчеплення достатнє = , а при > — недостатнє і = . В першому випадку може бути повністю використана для тягової роботи, а в другому частина її, яка дорівнює .
Опір коченню трактора розраховують для конкретних умов, кН:
(2.5)
де 
— опір коченню трактора, кН;
— коефіцієнт
опору кочення трактора (табл. 2.1).
Опір
руху трактора
на
місцевості з кутом схилу
визначають,
кН:
(2.6)
де 
— нахил місцевості в сотих частках, %.
Знак "+" у формулі береться при русі трактора під гору, "-" при русі з гори.
На
кожній з обраних передач визначають
тягове зусилля трактора
,
кН:
(2.7)
Робочу
швидкість
для всіх передач розраховують, км/год:
(2.8)
де п — фактична частота обертання колінчастого вала двигуна, хв-1;
— буксування
ведучого механізму, %.
В
умовах достатнього зчеплення
=
,
а при недостатньому
(2.9)
де 
— частота обертання колінчастого вала
двигуна на холостому ході за регуляторною
характеристикою (табл. 1.6).
Для
визначення буксування
,
необхідно
побудувати графік
для
обох агрофонів (рис. 2.1) і з його допомогою
визначити
,
яке відповідає значенню
на обраних передачах. Графік
будують
на матеріалах тягових характеристик
тракторів, які розглядають при роботі
їх на стерні, полі, полі підготовленому
до сівби або на іншому агрофоні.
Тягова
потужність
кВт
(2.10)
де 
—
сила тяги трактора, кН;
— робоча
швидкість руху трактора, км/год.
Витрати
потужності в трансмісії
кВт
(2.11)
При
визначенні втрат потужності в трансмісії
за достатнім
зчепленням
ведучого апарата з ґрунтом
=
,
а
при
недостатньому
зчепленні
визначають, кВт
(2.12)
Витрата потужності:
на
кочення (пересування) трактора
кВт:
(2.13)
Рис. 2.1. Залежність буксування від сили тяги трактора при русі на полі, підготовленому до сівби (1) і на (2)
на
подолання підйому
кВт
(2.14)
на
буксування
кВт
(2.15)
де 
—
рушійна сила трактора, кН;
— теоретична
швидкість руху, км/год.
Умовний тяговий ККД трактора
(2.16)
Питома витрата палива за 1 годину роботи, г/кВт·год
(2.17)
де 
—
витрата палива двигуном трактора за
годину, кг/год.
Таблиця 2.1
Коефіцієнти
зчеплення
ведучого механізму з ґрунтом та
опору
коченню рушіїв трактора
Умова руху |
Колісні трактори , |
Гусеничні трактори |
|||||
|
|
|
|
||||
Ґрунтова суха |
|
|
|
|
|
|
|
дорога |
0,7 |
...0,6 |
0,03. |
..0,05 |
0,9 |
0,05. |
..0,07 |
Сніжна укатана |
|
|
|
|
|
|
|
дорога |
|
0,3 |
0,03. |
..0,05 |
0,6 |
0,06. |
..0,07 |
Цілина, переліг, |
|
|
|
|
|
|
|
тверда дернина, |
|
|
|
|
|
|
|
дуже ущільнена |
|
|
|
|
|
|
|
стерня |
0,8 |
...0,9 |
0,03. |
..0,06 |
1,0 |
0,05. |
..0,07 |
Стерня нормальної |
|
|
|
|
|
|
|
вологості, поле |
|
|
|
|
|
|
|
з-під кукурудзи |
0,7 |
...0,8 |
0,06. |
..0,08 |
0,9...1,0 |
0,07. |
..0,09 |
Волога стерня |
0,6 |
…0,7 |
0,08. |
..0,10 |
0,9 |
0,08. |
..0,11 |
Злежана рілля |
0,5 |
...0,6 |
0,10. |
..0,12 |
0,7 |
0,07. |
..0,08 |
Свіжозоране поле |
0,4 |
...0,5 |
0,18. |
..0,22 |
0,6 |
0,12. |
..0,14 |
Підготовлене для |
|
|
|
|
|
|
|
сівби поле, чистий |
|
|
|
|
|
|
|
пар, поле після |
|
|
|
|
|
|
|
збирання картоплі |
0,5 |
..0,7 |
0,16. |
..0,20 |
0,6...0,7 |
0,10. |
..0,12 |
Сухий пісок |
0,3 |
0,15. |
..0,20 |
0,4 |
0,10. |
..0,12 |
|
Глибока грязюка |
0,1 |
0,25. |
..0,30 |
0,3...0,5 |
0,10. |
..0,25 |
|
Примітка. При роботі на пухких ґрунтах коефіцієнт опору коченню для тракторів з чотирма ведучими колесами на 10...15% менший за наведені значення.
Питому витрату палива на тягову кіловат-годину визначають за швидкістю або регуляторною характеристикою двигуна відповідно для умов достатнього зчеплення та — для недостатнього.
Одержані результати розрахунків заносять а табл. 2.2.
Графік
тягового балансу трактора (рис. 2.2)
будуємо в прямокутних
координатах.
По осі абсцис відкладають значення
коефіцієнта
зчеплення
ведучого апарата з ґрунтом, а по осі
ординат - складові тягового
балансу
,
,
,
для
двох станів поля при
роботі
на одній передачі. На графіку татового
балансу відмічають зони достатнього
та недостатнього зчеплення, а також
силу тяги трактора
.
Рис. 2.2. Графік тягового балансу трактора:
I - зона недостатнього зчеплення ( ≥ ); II — зона достатнього зчеплення ( ≥ )
Порівнюючи результати розрахунків, виявляють причини змінення тягової потужності трактора при роботі в одних і тих же ґрунтових умовах, але на різних передачах та в різних ґрунтових умовах на одній передачі.
Приклад. Розрахувати показники тягових властивостей трактора.
Первинні дані: трактор ЮМЗ-6АЛ, передачі 5р, 3; агрофон - стерня нормальної вологості; поле, підготовлене до сівби; похил місцевості 4%.
Визначають номінальну дотичну силу тяги на шині ведучого колеса для передач 5р, 3 за формулою (2.1):
Радіус колеса визначають за формулою (2.2):
За допомогою формули (2.3) визначають номінальну силу зчеплення ведучого механізму трактора з ґрунтом на стерні
кН,
де
кН.
Сила зчеплення ведучого механізму трактора з ґрунтом на полі підготовленому до сівби,
кН.
Рушійна
сила на стерні при
= 0,8 становить
17,76
кН,
оскільки
=13,62
кН,
=17,76<
=22,28
– зчеплення недостатнє.
=13,62
кН, оскільки
=13,62<
=17,76
– зчеплення достатнє.
Рушійна
сила на полі, підготовленому до сівби,
при
=0,6
=13,32
кН, оскільки
=13,32<
=22,28
– зчеплення недостатнє.
=13,32
кН, оскільки
=13,32<
=13,62кН
зчеплення недостатнє.
Опір коченню трактора визначають за формулою (2.5):
на стерні
кН;
на полі, підготовленому до сівби,
кН.
За формулою (2.6) визначають опір руху трактора на підйом:
кН.
На кожній з обраних передачах визначають тягове зусилля трактора:
на стерні при = 0,8
кН,
кН,
на полі, підготовленому до сівби, при = 0,6,
кН,
кН.
Робочу швидкість розраховують на заданих агрофонах та обраних передачою за формулою (2.8) на стерні:
де - буксування ведучого механізму, %.
За даними додатку 4 знаходять величину буксування відповідно до; агрофону тягового зусилля трактора. При тяговому зусиллі 14,44 кН буксування =17,3%.
За умов недостатнього зчеплення фактичну частоту обертання колінчастого вала двигуна визначають за формулою (2.9):
Визначають робочу швидкість на стерні для 3-ї передачі:
Робочу швидкість визначають на полі, підготовленому до сівби:
Тягову потужність визначають за формулою (2.10):
на стерні
кВт,
кВт,
на полі, підготовленому до сівби,
кВт,
кВт,
Витрати потужності в трансмісії визначаються за формулою (2.11) при достатньому зчеплені для 3-ї передачі
на стерні
кВт,
при недостатньому зчеплені
кВт,
кВт,
на полі, підготовленому до сівби,
кВт,
кВт.
Витрата потужності кочення трактора визначають за формулою (2.13):
на стерні
кВт,
кВт,
на полі, підготовленому до сівби,
кВт,
кВт.
Витрата потужності на подолання підйому трактора визначають за формулою (2.14):
на стерні
кВт,
кВт,
на полі, підготовленому до сівби,
кВт,
кВт.
Витрата потужності на буксування трактора визначають за формулою (2.15):
на стерні
на полі, підготовленому до сівби,
Умовний тяговий ККД трактора визначають за формулою (2.16):
на стерні
на полі, підготовленому до сівби,
Питому витрату палива визначають за формулою (2.17), г/кВт·год:
на стерні
на полі, підготовленому до сівби,
Графік тягового балансу трактора будують для двох станів поля при роботі на одній передачі (узгодити з викладачем) - рис. 2.2.
Одержані результати заносяться в табл. 2.3, 2.4.
Висновки. Найбільше тягове зусилля трактор ЮМЗ-6АЛ розвивав на стерні (14,44 кН) при буксуванні 17,3 %. Допустиме буксування для колісного трактора - 12%. З підвищенням швидкості на 3-й передачі знижується тягове зусилля, зменшується буксування, тому тягова, потужність зростає до 27,98 кВт в порівнянні з 22,86 кВт, яку розвиває трактор на передачі з включеним редуктором 5р.
Порівнюючи результати розрахунків тягових властивостей трактора на 5р передачі, відзначаємо, що тягову потужність трактор розвиває на стерні більшу, ніж на полі, підготовленому до сівби, відповідно 22,86 і 10,86 кВт та має кращі показники питомої витрати палива: 490 і 1031 г/кВт год.
Робоча швидкість на цій передачі на стерні становить тільки 5,70 км/год, тобто менша за швидкість на полі, підготовленому до сівби (6,52 км/год). Таке явище можна пояснити тим, що буксування на стерні більше, ніж на полі, підготовленому до сівби: відповідно 17,3 і 6,8%, при більшому тяговому зусиллі - 14,44 і 6,00 кН, а також меншою частотою обертання колінчастого вала двигуна (1774 і 1798 хв-1).
Зміст звіту
У звіті подати розрахунки тягових властивостей трактора (для заданого викладачем варіанта): дотичної сили тяги, найбільшої сили зчкплення трактора з ґрунтом, рушійної сили, опору руху трактора на підйом, силу тяги, робочу швидкість руху, тягову потужність і тяговий ККД трактора. Побудувати графік тягового балансу трактора для вказаної викладачем передачі.
Зробити висновки про тягові властивості трактора, порівнюючи результати розрахунків. Встановити причини зміни тягової потужності при роботі на одній передачі, але в різних ґрунтових умовах, та при роботі на різних передачах в однакових умовах.