3. Баланс мощности и потенциальная тяговая характеристика

При расчете баланса мощности принимают идеальные предпосылки в использовании трактора:

- автоматическое и бесступенчатое изменение передаточного числа трансмиссии, и, следовательно, тягового усилия и скорости движения;

- загрузка двигателя постоянна, не зависит от тягового усилия и соответствует номинальному режиму;

- к.п.д. трансмиссий и сила сопротивления перекатывания остаются постоянными и не зависят от нагрузочного и скоростного режима работы трактора;

- трактор движется равномерно по горизонтальному участку.

При принятых условиях уравнение баланса мощности имеет вид:

_н = _тр + _ + _f + _кр, (11)

где _тр - мощность, теряемая в трансмиссии:

_тр = _н(1 - _тр); (12)

_ - мощность, затрачиваемая на буксование движителей:

_ = _к; (13)

 - коэффициент буксования;

_к - мощность, подводимая к ведущим колесам:

_к = _н_тр; (14)

_f - мощность, затрачиваемая на перекатывание трактора:

_f = Р_fV; (15)

V - рабочая (действительная) скорость движения трактора:

V = V_т(1 - ) = V_т_; (16)

_ - к.п.д. буксования:

_ = 1- ; (17)

V_т - теоретическая (без учета буксования) скорость движения трактора:

V_т = _к/Р_к = _к/(Р_кр + Р_f); (18)

Р_кр - тяговое усилие, развиваемое трактором;

Р_к - касательная сила тяги:

Р_к = Р_кр+ Р_f; (19)

N_кр - тяговая мощность (мощность на крюке) трактора:

N_кр = Р_крV. (20)

Для определения коэффициента буксования движителя следует использовать зависимость (4), которая имеет физический смысл при _кр  _m,  1.

В графическом виде решение уравнения баланса мощности представлено на рис. 1. Оно показывает, как изменяются все составляющие баланса мощности трактора (7) в зависимости от развиваемого тягового усилия Р_кр при изменении его от нуля Р_кр= 0 (холостой ход) до максимально возможного по сцеплению движителя с почвой Р_кр.. На Рис. 1 приводятся также кривые изменения коэффициента буксования , теоретической V_т и рабочей V скоростей движения, удельного тягового расхода топлива g_кр:

g_кр = 10³G_тн/N_кр = g_енN_н/N_кр = g_ен/_т, (21)

где G_тн - номинальный часовой расход топлива двигателем;

_т - тяговый к.п.д. трактора.

График, показывающий изменения мощности на крюке трактора (тяговой мощности) N_кр в зависимости от нагрузки на крюке (тягового усилия) Р_кр, называют потенциальной тяговой характеристикой трактора N_кр = f(Р_кр).

Кривая N_кр = f(Р_кр) в масштабе

_ = __н, мм/1, (12)

представляет собой кривую изменения тягового к.п.д. _т трактора:

_т = N_кр/N_н = _тр_ву__f, (13)

где _ - масштаб тягового к.п.д. _т, мм/1;

_ - масштаб мощности, мм/кВт (см. рис. 1);

_f - к.п.д. перекатывания:

_f = Р_кр/Р_к = Р_кр/(Р_кр+ Р_f) = (Р_к- Р_f)/Р_к. (14)

Последовательность расчета потенциальной тяговой характеристики и форма записи представлены в таблице 3.

В начале расчета в качестве исходных данных принимаются значения _кр, а затем по ним рассчитываются остальные показатели.

Тяговое усилие Р_кр, развиваемое трактором для гусеничных тракторов и колесных тракторов с колесной формулой 4К4, рассчитывается по формуле:

Р_кр = _крG. (15)

Для колесных тракторов с колесной формулой 4К2 тяговое усилие Р_кр следует определять по формуле:

Р_кр = _крG(L - а)/[L - _крh_кр]. (16)

Остальные показатели рассчитываются по приведенным выше формулам.

Из графика баланса мощности и потенциальной тяговой характеристики следует, что трактор может работать с высокой степенью использования мощности двигателя на крюке, с высокими значениями тягового к.п.д., низким удельным тяговым расходом топлива только в определенном интервале тяговых усилий. Чем больше отклонения от этого интервала, тем больше суммарные непроизводительные затраты мощности на механические потери в трансмиссии, перекатывание и буксование движителей трактора.

Таблица 3