Р егуляторна характеристика двигуна

Рис. 1. Регуляторна характеристика двигуна.

Ділянку характеристики, що розташована зліва від точкі (точка, де крутний момент має максимальне значення), слід вважати не робочою. На цій ділянці двигун працює не стійко і при незначному додатковому перевантаженні може зупинитися.

Регуляторна характеристика двигуна

Таблиця 1.

, хв-1	, кВт	, кН·м	, кг/год	, г/кВт·год
·· ··

Р егуляторна характеристика, побудована у функції від частоти обертання, не зручна для користування, оскільки регуляторні гілки розташовані у них на малому відрізку вісі абсцис. Це перешкоджає аналізу завантаження двигуна та йоги економічності на основних робочих режимах. Тому регуляторні характеристики тракторних двигунів, будуються у функції від ефективної потужності

Рис. 2.Навантажувальна характеристика двигуна.

3. Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики трактора

Визначивши основні конструктивні й економічні параметри тракторного двигуна і трактора в цілому, починаємо розрахунок і побудову теоретичної тягової характеристики трактора, яка дозволяє отримати наочне уявлення про тягові та паливно-економічні показники на різних режимах його роботи.

Р ис. 3. Теоретична тягова характеристика трактора

Теоретична тягова характеристика трактора (рис. 3.) складається з двох частин: верхньої і нижньої. Нижня частина графіка має допоміжне значення і служить для нанесення основних початкових параметрів тракторного двигуна. У верхній частині графіка наносять ряд кривих, що показують, як в заданих грунтових умовах, при сталому русі на горизонтальній ділянці, в залежності від навантаження на гаку трактора змінюються його основні експлуатаційні показники буксування ведучих органів, швидкості руху, тягові потужності, питомі витрати палива та умовний тяговий ККД трактора.

Теоретичний розрахунок і графічну побудову теоретичної тягове характеристики трактора виконують у такій послідовності: на аркуш; міліметрового або креслярського паперу наносять на нижній його частині вісі координат з повернутою віссю ординат вниз. Потім по вісі абсцис від початку координат О¹ у прийнятому масштабі відкладають для кожної передачі максимальну дотичну силу тяги, що підрахована за формулою:

(3.1)

і номінальну

(3.2)

де - максимальний крутний момент двигуна (табл. 1.);

- крутний момент двигуна при номінальній частоті обертання колінчастого вала (табл.1.);

- передаточне число трансмісії;

- ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії;

- радіус кочення ведучого колеса.

Дотична сила тяги трактора прямо пропорційна крутному моменту двигуна, тому по вісі абсцис від точки О¹ для кожної передачі у прийнятому масштабі наносяться крутні моменти двигуна і відповідно дотичним силам тяги і .

Для зручності побудови теоретичної тягової характеристика трактора на вісі (або на окремих лініях, паралельних цій осі) позначають точки які відповідають і на різних передачах, і через ці точки проводять вертикалі.

Потім по вісі ординат вниз наносяться масштабні шкали ефективної потужності , годинної витрати палива і частоти обертання колінчастого вала двигуна з таким розрахунком, щоб графіки у регуляторній зоні не перетинались. Потім будують залежності , і від використовуючи проведені вертикалі і дані табл. 1.

При цьому утворюються пучки кривих зі спільним центром у точці О¹, криві зі спільним центром у точці і пучок кривих зі спільним центром у точці , - відповідні холостому ходу двигуна. Точки перетину (вершини) кривих усіх показників регуляторної характеристики двигуна повинні знаходитися на горизонтальній прямій і по вертикалі відповідати номінальним моментам двигуна.

Криві, розташовані в нерегуляторній зоні у межах від до , для кожної передачі будуються по розрахункових точках регуляторної характеристики (табл. 1.). Нанесені криві на графік регуляторної характеристики для кожної передачі повинні закінчуватися при максимальних значеннях крутних моментів .

Прикладом побудови навантажувальної характеристики двигуна в функції від крутного моменту може бути нижня частина теоретичної тягової характеристики трактора (рис. 3). Слід враховувати, що у зоні перевантажень від до криві , , будуються по точках регуляторної характеристики, а у зоні дії регуляторів ці показники зображують прямими лініями.

Після побудови навантажувальної характеристики визначають силу опору коченню за формулою:

(3.3)

де - коефіцієнт опору коченню для даних грунтових фонів роботи (за завданням);

- експлуатаційна вага трактора.

Величин сили опору коченню відкладають по вісі абсцис вправо від точки О¹ до точки О, у масштабі дотичної сили .

Одержана точка О буде початком координат безпосередньо тягової характеристики трактора. По вісі абсцис у масштабі дотичної сили від точки О відраховується сила тяги на гаку трактора, і визначається вона за формулою:

(3.4)

де - тягове зусилля на гаку трактора.

По вісі ординат вгору будуються у своїх масштабах тягові показники трактора - буксування рушіїв , швидкості руху , тягові потужності на гаку , питому витрату палива і тяговий ККД .

Коефіцієнт буксування при кожному Р_Т визначають за формулами

, (3.5)

де - відносна сила тяги трактора, яка визначається за формулою:

(3.6)

Для гусеничних тракторів і колісних типу 4К4 = 1, тому величину відносної сили тяги визначають за формулою:

(3.7)

Безрозмірні коефіцієнти а, , с залежать від типу трактора і грунтових умов. Для колісних тракторів приймають : а =0,2 ; Ь =0,8; с =8. Для гусеничних тракторів : а =0,04; Ь =0,5; с =8.

Коефіцієнт зчеплення рушія трактора з грунтом у заданих умовах роботи, приймається за додатком відповідно до агрофону.

При буксуванні рушіїв відбуваються втрати потужності, падіння продуктивності і перевитрата палива, руйнування структури грунту і зниження його родючості. У зв’язку з цим на значення коефіцієнта буксування накладаються певні обмеження.

Наприклад, за вимогами агротехніки буксування тракторів при номінальному тяговому зусиллі не повинне перевищувати 16, 14 і 3% відповідно для колісних тракторів 4К2, 4К4 і гусеничних.

Граничні значення коефіцієнта буксування на стерні, за якими визначають номінальні тягові зусилля, становлять 18, 16 і 5 % відповідно для колісних тракторів 4К2 , 4К4 і гусеничних.

Знаючи величину буксування і частоту обертання колінчастого вала, підраховують для кожної передачі робочі швидкості руху за формулою:

(3.8)

За обчисленою швидкістю руху трактора , що працює на даній передачі, і відповідною силою тяги на гаку розраховуємо тягову потужність :

(3.9)

Для оцінки паливної економічності трактора визначають питомі витрати палива за формулою:

, г/кВт·год (3.10)

де - відповідні годинні витрати палива по нижній частині графіка регуляторної характеристики двигуна, кг/год.

Умовний тяговий ККД трактора підраховується за формулою:

, (3.11)

де і - визначаються за графіком тягової характеристики.

Перевірку провести за формулою:

(3.12)

де - ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії;

- ККД, що враховує втрати потужності на кочення;

- ККД, що враховує втрати потужності на буксування.

Якщо розрахунок за двома формулами виконаний вірно, то результати розрахунків повинні збігатися або бути близькими.

Для побудови теоретичної тягової характеристики трактора одержані розрахункові тягові показники для кожної передачі заносяться у таблицю за наступною формою (табл. 2.)

Після вибору масштабів , , , і , а також розміщення їх осей так, щоб криві не накладались одна на одну, виконують побудову.

Тягові показники трактора Таблиця 2

Передача

Розрахункова точка

, кВт

, хв-1

, кг/ год

, кН

, кН

, %

, км/ год

, кВт

, г/ кВт·год

І

1 2 3 і т.д.

ІІ

1 2 3 і т.д.

Для складання балансу потужності необхідно визначити потужності, які втрачаються на подолання опору коченню, буксування рушіїв і в трансмісії.

Потужність на подолання опору коченню, кВт

(3.13)

Втрати потужності у трансмісії , кВт:

(3.14)

Втрати потужності на буксування рушіїв, кВт:

(3.15)

Баланс потужності трактора Таблиця 3

Складові балансу	N, кВт	%
Nт
Nтр
N
Nf
Разом