7 Вопрос

5. Мощностная характеристика автомобиля

Анализ динамичности автомобиля можно произвести сопоставлением мощностей, необходимых для преодоления сопротивлений движению. Уравнение мощностного баланса можно записать в виде:

N_e = N_тр + N_f + N_воз + N_под + N_кр + N_J

N_e – эффективная мощность двигателя,

N_тр – потери мощности в трансмиссии, N_тр = N_e(1 – Kпд_тр)

N_f - затраты мощности на качение, N_f = f_vgm_acosV

N_воз – затраты мощности на сопротивление воздуха, N_воз = 0,5С_хП_возFV²

N_под – мощность, расходуемая на преодоление подъема, N_под = gm_aVsin

N_кр – мощность, расходуемая на тягу прицепа, N_кр = Р_крV

N_J – мощность, затрачиваемая на увеличение кинетической энергии (разгон) автомобиля, N_J = K_врмJm_aV.

Для случая равномерного движения одиночного автомобиля по горизонтальной дороге

Эффективная мощность двигателя, определяемая по внешней скоростной характеристике, есть функция частоты вращения N_eвн = f(n). Частота вращения коленчатого вала двигателя определяет скорость движения автомобиля в соответствии с номером передачи:

Построим кривые эффективной мощности двигателя от скорости движения для всех передач (Рис.6.9).

Рис.6.9 Мощностная характеристика автомобиля

При движении автомобиля часть мощности двигателя затрачивается на преодоление сопротивления качению, кривая N_f. Прибавим к ней мощность, расходуемую на сопротивление воздуха, N_f + N_воз = N_к. К полученной кривой добавим потери мощности в трансмиссии и получим зависимость мощности, развиваемой двигателем, от скорости при движении по данной дороге. Пересечение кривых N_e = f(V), N_e5 = f(V) определяет максимальную скорость движения автомобиля на данной дороге. При скорости движения

V < V_max всегда имеется положительная разность (N_евн – N_e), которая может быть использована:

Мощностная характеристика дает наглядное представление о степени использования мощности двигателя (степени открытия дросселя), которая зависит:

1. от состояния опорной поверхности (К_дор),

2. от скорости движения,

3. от номера включенной передачи.

Уменьшение степени открытия дросселя приводит к ухудшению топливной экономичности двигателя. Поэтому водитель, варьируя скоростью движения и своевременно переключая передачи, должен стремиться работать на таких режимах, чтобы обеспечить открытие дросселя на 80...85%.

8 Вопрос

2. Мощностной баланс и кпд трактора.

Мощностным балансом трактора называется уравнение, показывающее распределение мощности двигателя на преодоление различных сопротивлений и совершение полезной работы. В общем виде уравнение мощностного баланса можно записать:

N_e = N_тр + N_f + N_б ± N_под ± N_J +N_воз + N_кр + N_ом,

где N_e – эффективная мощность двигателя,

N_тр – механические потери в трансмиссии.

Механические потери в трансмиссии можно оценить с помощью механического кпд трансмиссии:

Здесь N_к – мощность, подводимая к ведущим колесам N_к = N_e – N_тр.

Тогда

Отсюда

N_f – мощность, расходуемая на качение, N_f = P_fV_д.

N_б – мощность, теряемая на буксование,

Умножив и разделив данное выражение на V_т, получим:

Считая, что Р_кV_т = N_к и P_fV_т  N_f, получим: N_б  К_б(N_к – N_f).

N_под – мощность, расходуемая на преодоление подъема (высвобождаемая

при движении под уклон), N_под = gm_эSinαV_д.

N_j – мощность, расходуемая на разгон (высвобождаемая при замедленном

движении), N_j = Jm_эК_врмV_д.

N_воз – мощность, расходуемая на сопротивление воздуха, принимаем N_воз = 0.

N_кр – тяговая мощность, затрачивается на перемещение орудия, N_кр = Р_крV_д.

N_ом – мощность, передаваемая через систему отбора мощности, N_ом = М_ом_ом,

М_ом – момент на валу отбора мощности,

_ом – частота вращения вала отбора мощности.

В случае движения трактора на горизонтальном участке поверхности уравнение мощностного баланса имеет вид: N_e = N_тр + N_f + N_б + N_кр + N_ом.

Общий кпд трактора есть отношение всей полезной мощности ко всей затраченной:

.

Если трактор работает на стационаре с включенным механизмом отбора мощности

Кпд_общ = N_ом / N_e = Кпд_ом,

Кпд_ом – кпд механизма отбора мощности.

Из этого можно отметить, что общий кпд трактора не характеризует трактор как тяговое средство, чем выше расход мощности через систему отбора мощности, тем выше общий кпд трактора.

Для характеристики трактора, как тягового средства, был введен тяговый кпд трактора. Тяговый кпд трактора – это отношение мощности, затраченной на перемещение орудия ко всей мощности, затраченной на перемещение агрегата.

При отключенном механизме отбора мощности: Кпд_тяг = N_кр / N_e = Кпд_общ.

Пусть вал отбора мощности будет отключен N_ом = 0. Умножим и разделим тяговый кпд на произведение – N_к(N_к – N_f)

Отношения: – механический кпд трансмиссии, – кпд, учитывающий затраты мощности на качение,

– кпд, учитывающий потери мощности на буксование.

Тогда Кпд_тяг = Кпд_трКпд_fКпд_б.

Для гусеничного трактора Кпд_тяг = Кпд_трКпд_rКпд_пКпд_б.

Составляющие тягового кпд можно определить в процессе эксперимента или рассчитать по эмпирическим формулам.

Механический кпд трансмиссии определяется путем замера крутящего момента двигателя М_е и моментов на полуосях колес М_к: .

Кпд, учитывающий потери мощности на качение, рассчитывают: Кпд_f = Р_кр / Р_к.

Нагрузку на крюке записывают с помощью тягового динамографа. Касательную силу тяги можно рассчитать: Р_к = М_к / R_з.

Тяговый кпд трактора является важным параметром его работы. Он показывает, на сколько потери мощности в трансмиссии, на качение и буксование одного трактора меньше, чем другого, т.е. он характеризует степень совершенства трансмиссии, ходовой части и, в целом, всей компоновки трактора. Так как тяговый кпд является безразмерным параметром, он позволяет сравнивать степень совершенства конструкции различных типов тракторов. Анализируя составляющие тягового кпд, можно наметить пути улучшения конструкции трактора.

Величина тягового кпд на плотных почвах достигает следующих значений:

- колесные тракторы 0,70…0,75

- гусеничные тракторы 0,75…0,80.

На плотных почвах тяговые кпд колесных и гусеничных тракторов близки друг к другу и, если учесть сложность и стоимость гусеничного движителя, предпочтение следует отдать колесным тракторам.

На рыхлых почвах тяговый кпд достигает:

- колесные тракторы 0,50…0,55

- гусеничные тракторы 0,65…0,75.

Снижение тягового кпд колесных тракторов на рыхлых почвах связано с увеличением потерь мощности на буксование. Поэтому при работе на рыхлых и, особенно, на влажных почвах следует применять гусеничные тракторы.