3Технико-экономические показатели тракторов

Технико-экономические показатели тракторов определяются динамическими, экономическими показателями двигателя и тягово-сцепными качествами движителей.

К динамическим показателям двигателя относятся: крутящий момент, частота вращения коленчатого вала и мощность. Эти показатели определяются при испытании двигателей на испытательном стенде.

Крутящий момент (М_КР, Нм) определяется по формуле:

М_КР=Т·r

где Т – сила, действующая на плече равном радиусу кривошипа, Н; r – радиус кривошипа коленчатого вала, м.

Частота вращения коленчатого вала (n, с^-1) определяется тахометром.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания различают следующие понятия мощности.

Индикаторная мощность (N_i, кВт) – это мощность в цилиндрах двигателя, определяется по индикаторной диаграмме или по формуле для четырехтактного двигателя:

,

где Р_i – среднее удельное давление (МПа); V_n – рабочий объем цилиндра, л; n – частота вращения коленчатого вала, с^-1; i – количество цилиндров.

Эффективная мощность (N_е, кВт) – это мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине или трансмиссии и определяется по формуле:

,

где М_кр – крутящий момент на коленчатом валу, Н/м; n – частота вращения коленчатого вала, с^-1; i – количество цилиндров.

Литровая мощность (N_л, кВт/л) – это отношение номинальной мощности двигателя к рабочему объему и определяется по формуле:

,

где N_н – номинальная мощность, кВт; V_р – рабочий объем цилиндров, л.

Потери мощности на трение определяются механическим коэффициентом полезного действия (_м):

Степень использования в двигателе теплоты сгоревшего топлива с учетом всех потерь тепловых и механических оценивается эффективным коэффициентом полезного действия (_е):

η_е=η_i·η_м,

где η_i – индикаторный коэффициент полезного действия.

Экономические показатели двигателя определяются удельным расходом топлива (g_e, г/кВт·ч)

,

где G_m – часовой расход топлива, кг/ч.

Тягово-сцепные качества трактора определяются тяговым и мощностным балансом.

Уравнение, показывающее, как реализуется касательная сила тяги, называется тяговым балансом.

Касательная сила (P_k, Н) определяется по формуле:

,

где М_вед – момент на ведущих колесах; r – радиус качения без скольжения.

Крутящий момент на ведущих колесах определяется по формуле:

М_вед=М_кр·η_mp·i,

где М_кр – крутящий момент двигателя, H·м; η_mp – коэффициент полезного действия трансмиссии.

Касательная сила по сцеплению движителей (Р_κφ, кН) определяется по формуле:

Р_κφ=G_сц·ψ,

где G_сц – сцепная масса трактора, кг; ψ – коэффициент сцепления.

При установившемся движении получим:

,

где Р_к – касательная сила тяги; Р_кр – тяговое сопротивление; G – масса трактора; α – угол наклона поверхности пути; Р_f – сила сопротивления качению трактора.

Сила сопротивления качению трактора зависит от конструктивных показателей трактора, веса, расположения центра тяжести, конструкции ходовой части, а также от свойств и состояния грунта и определяется по формуле:

,

где f – коэффициент сопротивления качению трактора.

Уравнение, показывающее зависимость эффективной мощности N_е двигателя от преодолеваемых трактором сопротивлений, называется мощностным балансом:

N_е=N_mp+N_δ+N_f±N_u±N_i+N_кр+N_пр+N_вом,

где N_mp – потери мощности в трансмиссии; N_δ – потери мощности на буксование; N_f – потери мощности на качение трактора; N_u – потери мощности на преодоление инерционных сил; N_i – потери мощности на преодоление подъемов; N_кр – мощность для преодоления сопротивления рабочих машин; N_пр – потери мощности на привод вала отбора мощности; N_вом – мощность, передаваемая через вал отбора мощности.

Потери мощности в трансмиссии определяются по формуле:

N_mp=N_e(1-η_mp),

где η_mp – коэффициент полезного действия трансмиссии.

Потери мощности на буксование определяются по формуле:

N_δ=(N_e-N_mp)·δ,

где δ – буксование трактора.

или

.

где n_н – число оборотов ведущих колес под нагрузкой; n_х – число оборотов ведущих колес на холостом ходу; V_т – теоретическая скорость движения, м/с; V_р – рабочая скорость движения, м/с.

Потери мощности на качение трактора (N_f, кВт) определяются по формуле:

N_f=P_кач·V_р·10^-3=G·f·V_р·10^-3,

где P_кач – сила сопротивления качению, Н; G – масса трактора, кг; f – коэффициент сопротивления качению.

Мощность, необходимая для изменения скорости движения определяется по формуле:

N_u=P_u·V_p·10^-3,

где P_u – сила инерции, Н.

Мощность, используемая при преодолении подъема определяется по формуле:

N_i=P_под·V_p·10^-3=Gsinα·V_p·10^-3,

где P_под – сила сопротивления движению на подъеме, Н.

Мощность, затраченная на тягу агрегатируемых машин или прицепов, определяется по формуле:

,

где Р_кр – тяговое усилие, Н.

Мощность, расходуемая на вращение механизмов машин от вала отбора мощности, определяется по формуле:

,

где М_ВОМ – крутящий момент вала отбора мощности, Н·м; n_ВОМ – частота вращения вала отбора мощности, мин^-1.

Мощность, расходуемая на механические потери при передаче ее от двигателя к ВОМ:

где η_пр – КПД привода ВОМ.

Степень использования эффективной мощности двигателя на полезную работу трактора оценивается общим коэффициентом полезного действия или тяговым коэффициентом: