1.7. Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики трактора.

Тягова характеристика трактора представляє собою графічну залежність основних техніко-економічних показників трактора від сили тяги на гаку. Характеристика розраховується для всіх робочих передач. За даними тягової характеристики можна підібрати оптимальний режим роботи машино-тракторного агрегату, тобто, знаючи силу опору переміщенню сільськогосподарського знаряддя можна підібрати оптимальну кількість знарядь, вибрати передачу трактора, на якій робота буде найбільш ефективною і визначити швидкість руху, годинну і питому витрату палива, буксування, тяговий к.к.д. і т.п.

Теоретична тягова характеристика (рис. 2) складається з двох частин: нижньої (допоміжної) і верхньої (основної). Нижня частина графіка має допоміжне значення. На ній наносяться показники регуляторної характеристики двигуна – ефективної потужності двигуна N_e, годинної витрати палива G_Т, кутової швидкості колінвалу ω в залежності від крутного моменту двигуна М_е.

Рис.2. Тягова характеристика трактора

У верхній частині графіка наноситься ряд кривих, що показують, як в заданих ґрунтових умовах руху агрегату (стерня, зоране поле, цілина, поле, підготовлене для сівби) при сталому рухові трактора на горизонтальній ділянці в залежності від навантаження на гаку на робочих передачах змінюються основні експлуатаційні показники: буксування, швидкості руху, потужність на гаку, питома витрата палива на гаку, тяговий к.к.д. трактора.

Аналітичний розрахунок і графічна побудова тягової характеристики виконується в такій послідовності. На аркуші міліметрового паперу формату А1 наносяться вісі координат з віссю ординат, направленою вниз. Потім по вісі абсцис від початку координат (точка О^΄) в прийнятому масштабі відкладаємо для кожної передачі максимальну Р_к.мах і номінальну Р_к.н силу тяги, що визначається за формулами:

; , (32, 33)

де M_e.max – максимальний крутний момент двигуна, кН·м;

M_e.n – номінальний крутний момент двигуна, кН·м (вибираються з регуляторної характеристики (табл.2);

- передавальне число трансмісії на даній передачі (вибирається з табл.1);

- к.к.д. трансмісії на даній передачі (визначається за формулою, як при визначенні потужності двигуна у розділі 1);

r_k – радіус кочення ведучих коліс, м..

Значення максимальних і номінальних сил тяги заносимо в табл.3.

Таблиця 3

Результати розрахунків сил тяги.

Передачі	Рк.мах, кН	Рк.н., кН	Ркр.мах, кН	Ркр.н, кН.
І	86,226407	78,418173	75,6264065	67,818173
ІІ	73,38417574	66,73887064	62,78417574	56,1388706
ІІІ	62,45461766	56,79903884	51,85461766	46,19903884
ІV

Враховуючи, що дотична сила тяги трактора прямо пропорційна крутному моменту двигуна, по вісі абсцис від точки О' для кожної основної передачі в масштабі наносимо значення крутних моментів двигуна М_е.мах і М_е.н відповідно дотичним силам тяги Р_к.мах і Р_к.н.

Потім по вісі ординат вниз наносимо масштабні шкали і показники ефективної потужності N_е двигуна, годинної витрати палива G_т, кутової швидкості обертання колінвалу ω з таким розрахунком, щоб графіки не перетинались. В нижній частині тягової характеристики для кожної основної передачі будуються графіки ефективної потужності, годинної витрати палива і кутової швидкості колінвалу в залежності від крутного моменту двигуна (дотичної сили тяги).

При цьому утворюються пучки кривих N_e з центром в точці О´ (рис.2), кривих G_т з центром в точці G_т.х., і кривих ω з центром в точці ω_х. Ці точки відповідають режиму холостого ходу двигуна. Точки перегину (вершини) кривих всіх показників регуляторної характеристики двигуна повинні співпадати по горизонталі, а по вертикалі знаходитися навпроти значень номінального крутного моменту М_е.н для кожної передачі і по величині відповідати номінальним показникам регуляторної характеристики.

Точки показників регуляторної характеристики в межах від М_е.= 0 до М_е.н сполучаємо прямими лініями.

Криві, розміщені в нерегуляторній зоні характеристики (від М_е.н до М_е.мах.) будуються за розрахунковими точками (не менше чотирьох точок) регуляторної характеристики і повинні закінчуватися по вертикалі навпроти значень М_е.мах. Для визначення проміжних точок характеристики в нерегуляторній зоні потрібно з регуляторної характеристики (табл. 2) вибрати значення крутного моменту двигуна і за формулами 23, 24 визначити дотичні сили тяги і нанести їх значення на вісі абсцис для кожної передачі, а по вертикалі навпроти цих точок нанести на графік значення параметрів N_e, G_т і ω.

Після побудови допоміжної частини тягової характеристики визначаємо силу опору коченню Р_ƒ трактора за формулою:

, кН (34)

де ƒ – коефіцієнт опору коченню (визначається з довідкових таблиць у відповідності з заданим фоном руху трактора);

G_e – експлуатаційна вага трактора, кН , (визначена у розділі 1).

Значення сили опору коченню Р_ƒ відкладаємо на вісі абсцис тягової характеристики вправо від точки О´ до точки О. Точка О є початком координат безпосередньо тягової характеристики трактора. По вісі абсцис в масштабі дотичної сили Р_к від точки О відкладається сила тяги на гаку трактора Р_кр, що визначається за формулою:

(35)

Значення сил Р_кр.мах і Р_кр.н для всіх робочих передач заносимо в табл.3.

По вісі ординат вгору відкладають в прийнятих масштабах тягові показники трактора: буксування δ, дійсні швидкості руху ν, потужність на гаку Ν_кр, питому витрату палива на гаку g_кр і тяговий к.к.д. трактора ŋ_т. Тягові показники (крім буксування і тягового к.к.д.) розраховуємо і будуємо їх графіки для всіх робочих передач. Буксування і тяговий к.к.д. визначаємо тільки для першої передачі.

Буксування можна розрахувати в залежності від сили тяги на гаку трактора аналітичним способом за формулами ( при роботі на стерні):

- для колісних тракторів:

(36)

- для гусеничних тракторів:

(37)

де φ_кр – поточне значення коефіцієнта використання зчеплення, що визначається за формулою:

φ_кр= Р_кр/G_зч, (38)

де Р_кр- задана сила тяги на гаку трактора ( приймаємо в межах від О до Р_кр.мах на першій передачі), кН ;

G_зч – зчіпна вага трактора, кН .

Зчіпна вага повнопривідних колісних тракторів і гусеничних тракторів дорівнює експлуатаційній вазі, а для тракторів з одним ведучим мостом визначається за формулою:

, (39)

де h_кр- висота точки причіплювання знаряддя, м;

L- поздовжня база трактора, м.

Значення цих параметрів беруться за прототипом.

Знаючи зчіпну вагу трактора і задаючись значеннями сили тяги на гаку, а також визначивши відношення Р_кр/G_зч, за формулами 36, 37 визначаємо буксування трактора. Результати розрахунків заносимо в табл.4.

Таблиця 4