книги из ГПНТБ / Поляк, А. Я. Эксплуатация машинно-тракторных агрегатов на повышенных скоростях

Рис. 7. Баланс мощности колесного трактора класса тяги 1,4 тс с двигателем мощностью 40 л. с. при работе на стерне:

А — тяговое усилие; Д — полезная тяговая мощность.

значение равно 25 л. с. и соответствует скорости 5,5 км/ч, а тяговое усилие при этом — 1200 кг. Тяговая мощность падает с увеличением и с уменьшением скорости движе­ ния. При увеличении скорости это объясняется ростом потерь на самопередвижение трактора, а с уменьшением скорости — увеличением потерь от буксования (большее тяговое усилие).

Если мощность, развиваемую двигателем, принять за 100% и нанести на вертикальной оси с правой стороны графика (рис. 7) шкалу в %, то характеристика тяговой мощности станет одновременно характеристикой измене­ ния величины тягового к. п. д. трактора.

Полученная характеристика тяговой мощности и тя­ гового к. п. д. и характеристика зависимости тягового усилия от скорости движения позволяют определить

21

наибольшие возможные величины основных показателей трактора при движении с различными скоростями. Эти кривые называют п о т е н ц и а л ь н о й х а р а к т е р и с т и ­ к о й т р а к т о р а .

Из потенциальной характеристики видно, что в дан­ ном случае выгоднее работать со скоростью 5,5 км/ч при тяговом усилии 1200 кг. Так как в этом случае тяговый к. п. д. будет наибольшим, равным 62,5%, наибольшей бу­ дет также тяговая мощность.

Как повысить скорость работы? Если, например, уве­ личить скорость работы до 7 км/ч, надо будет уменьшить ширину захвата, так как тяговое усилие при этом снизит­ ся до 900 кг. Но производительность не только не повы­ сится, а даже упадет, так как тяговая мощность станет меньше на 1,8 л. с., тяговый к. п. д. (рис. 6) трактора при этой скорости будет 58 %• Очевидно, такое повышение ско­ рости будет сопровождаться понижением производитель­ ности. Производительность машинно-тракторного агрегата при увеличении скорости повышается только в том слу­ чае, если ширина захвата (а значит, и тяговое усилие) останется без изменения. Для этого тяговую мощность трактора надо увеличить. Подсчитаем по формуле (4), какая тяговая мощность необходима для повышения ско­ рости движения до 7 км/ч при тяговом усилии таком же, как и для работы со скоростью 5,5 км/ч.

1200 X 7 ~-0 = 31,25 л.с.

Можно ли создать трактор с такой тяговой мощностью? Можно, для этого надо увеличить мощность двигателя, чтобы за вычетом потерь осталась нужная тяговая мощ­ ность. На рисунке 8 приведен график баланса мощности трактора с двигателем 50 л. с. Этот трактор развивает наибольшую полезную мощность при тяговом усилии 1200 кг, но уже при скорости 7 км/ч. Характер измене­ ния потерь такой же, как и при мощности двигателя 40 л. с. (см. рис. 7), но величина их стала больше. Меха­ нические потери увеличились потому, что возросла пере­ даваемая мощность, а потери на самопередвижение, бук­ сование возросли пропорционально увеличению ско­

рости.

В то же время, сравнив баланс мощности тракторов класса Д4 тс с двигателем 40 л. с. (рис. 7) и с двигате­ лем 50 л. с. (рис. 8), легко убедиться, что соотношение

22

Vo

Скорость движения,км/ч

Рис. 8. Баланс мощности скоростного колесного трактора класса тяги 1,4 тс с двигателем мощностью 50 л. с. при работе на стерне:

А — тяговое усилие; Д — полезная тяговая мощность.

потерь и тяговый к. п. д. трактора остались такими же, как было при мощности двигателя 40 л. с. это значит, трактор с двигателем 50 л. с. может работать экономично, как и трактор с двигателем 40 л. с., но с большей произ­ водительностью, так как обладает тем же тяговым к. п. д. (62,5%)- При том же тяговом усилии трактор движется со скоростью 7 км/ч вместо 5,5 км/ч, а его тяговая мощ­ ность 31,25 л. с. вместо 25 л. с., т. е. на 25% больше.

Чтобы изучить влияние повышения мощности двига­ теля па показатели трактора, были созданы опытные ма­ шины, у которых можно было изменять мощности, не меняя веса трактора. Исследования ВИМ и других инсти­ тутов на этих машинах показали, что при значительном изменении мощности (от 35 до 80 л. с.) двигателя п неиз­ менном весе трактора наибольшая величина его тягового к. п. д. и соответствующие ей величины тягового усилия И буксования (в % ) остаются почти неизменными, а ско-

33

Рис. 9. Тяговые показатели колесного трактора класса тяги 1,4 тс, соответствующие наибольшему значению тягового к. п. д. при различной мощности двигателя и неизменном весе трактора: при работе на поле, подготовленном под посев (/); на стерне (//); при движе­ нии по плотной грунтовой дороге ( ///) ; А — показатели на стерне при тяговом усилии 1400 кгс.

рость увеличивается пропорционально увеличению мощ­ ности двигателя.

По данным исследований, выявлены тяговые показа­ тели, соответствующие максимальным значениям к. и. д., по ним построены характеристики, представленные на ри­ сунке 9, По этим характеристикам видно, что при работе

24

на стерне (характеристики II) скорость, соответствующая наибольшему к. п. д. трактора (наивыгоднейшая скорость работы) при мощности двигателя 40 л. с., составляет 5,5 км/ч, а при мощности двигателя 80 л. с. увеличивается До 11,2 км/ч. Величины тягового к. и. д., тягового усилия и буксования не изменяются.

Значение мощности, веса и энергонасыщенности трактора

В чем главное отличие тракторов, предназначаемых для работы на повышенных скоростях. При сохранении веса трактора и повышении мощности его двигателя воз­ растает величина мощности на каждую тонну веса трак­ тора, или, как это принято говорить, возрастает энергона­ сыщенность трактора:

энергонасыщенность (л.с./т) =

мощность двигателя (л. с.) вес трактора (т)

Действительно, при мощности 40 л. с. на каждую тонну веса трактора приходится по 11,3 л. с. (наивыгоднейшая скорость 5,5 км/ч), а при мощности 50 л. с. на каждую тонну веса трактора приходится по 14,1 л. с. (наивыгод­ нейшая скорость 7 км/ч).

Чем больше энергонасыщенность трактора, тем больше наивыгоднейшая скорость работы. Тракторы для работы на повышенных скоростях должны обладать большей энергонасыщенностью.

Повысить энергонасыщенность можно двумя способа­ ми: 1) увеличить мощность, не изменяя вес трактора, и

2)уменьшить вес, не изменяя мощность.

Выше отмечалось, что с увеличением тягового усилия

возрастает буксование и поэтому падает тяговый к. и. д. Значит, увеличивать тяговое усилие невыгодно, но это только при неизменном весе. Если вес трактора увели­ чить, буксование станет меньше, и трактор сможет рабо­ тать с большим тяговым усилием. Следовательно, вес при всех прочих равных условиях определяет тяговые воз­ можности трактора. Чем выше класс трактора по тяговому усилию, тем больше его вес (табл. 3). Тяговое усилие оп­ ределяет возможности агрегатирования трактора. Зная, какого класса трактор, можно определить, с какими сельскохозяйственными машинами и орудиями и при какой ширине захвата может этот трактор работать. Сни­ жение веса трактора приводит к уменьшению ширины

25

Захвата орудий. Повышать энергонасыщенность тракторов путем уменьшения их веса невыгодно, так как при этом необходимо уменьшить ширину захвата орудий, вследствие чего снизится производительность. Чтобы со­ хранить класс трактора и возможности агрегатирования, надо оставить неизменным вес трактора, а необходимого повышения энергонасыщенности достигнуть увеличением мощности двигателя.

Повышение мощности двигателя обеспечивает повы­ шение скорости работы. Вес трактора определяет его тя­

их классов и системы машин, с которыми их агрегатируют, мы имеем широкие возможности повышать произ­ водительность машинно-тракторных агрегатов, увеличи­ вая мощность двигателей.

С к о р о с т н ы е т р а к т о р ы — это тракторы того же класса, что и обычные, но работающие с большими ско­ ростями благодаря большей мощности двигателей.

26

Тяговые возможности трактора и его вес в опреде­ ленной зависимости, которую называют к о э ф ф и ц и е н ­ том и с п о л ь з о в а н и я в е с а .

Коэффициент использования =

тяговое усилие при наибольшем к. п. д.

веса

эксплуатационный вес трактора

Зная коэффициент использования веса, характерный для принятой конструкции ходовой системы, и заданное тяговое усилие, можно определить необходимый вес трактора. Коэффициент использования веса зависит от типа движителей. Этот коэффициент при работе на стер­ не для гусеничных тракторов равен примерно 0,53; для колесных с двумя ведущими колесами — 0,30—0,32 и че­ тырьмя ведущими колесами — 0,35—0,37. Например, вес гусеничного трактора класса 2 тс должен быть около 3800 кг. Чтобы работать с таким тяговым усилием, вес колесного трактора с двумя ведущими колесами должен быть 6200 кг, а с четырьмя — 5500.

Данные испытаний показывают, что коэффициент использования веса колерных и гусеничных тракторов разных классов и марок отличается незначительно.

Увеличение веса трактора позволяет снизить буксо­ вание (при неизменной тяге). Но при этом возрастают потери на самопередвижение более тяжелого трактора. Если вес уменьшить, потери на самопередвижение ста­ нут меньше, но возрастет буксование. Правильный выбор величины веса трактора имеет существенное значение Для эффективного использования его мощности. Весьма важно совершенство движителей, ходовой системы. Чем лучше ее сцепные свойства, тем полнее используется вес трактора, тем легче может быть трактор того же класса тяги.

Как лучше использовать мощность трактора

Наибольший тяговый к. п. д. трактора соответствует определенной скорости -и тяговому усилию. В то же время с изменением энергонасыщенности, скорость эта также изменяется, возрастая при повышении и уменьшаясь при понижении энергонасыщенности. Лучше всего подобрать агрегат так, чтобы можно было рабо­ тать при тяговом усилии и скорости, примерно соответ­ ствующим наибольшему тяговому к. и. д. Тогда полезное

87

А — нормальным 3300 иго; В — облегченным до 2700 кгс: В — увеличенным до 3850 кгс.

использование мощности будет наибольшим. Однако да­ леко не всегда удается составить агрегат, который по своему тяговому сопротивлению мог бы работать при наи­ выгоднейшей скорости. Во многих случаях приходится применять такой агрегат, с которым трактор должен ра­ ботать с тяговым усилием и скоростью или меньшими или большими, чем наивыгоднейшие. В обоих случаях тяговый к. п. д., тяговая мощность и производительность будут меньше. На рисунке 10 приведены характеристики колесного трактора класса 1,4 тс при различных весовых комплектациях. Рассматривая характеристики А, соответ­ ствующие нормальной весовой комплектации трактора, ви­ дим, что наибольшее значение тягового к, и. д. соответ­

28

ствует скорости 7 км/ч и тяговому усилию 1200 кг. Если тяговое сопротивление агрегата 950 кг, можно работать со скоростью 8,75 км/ч, но к. п. д. в этом случае будет не 62,5, а 59%. Понижается к. п. д. также и при увели­ чении тягового сопротивления агрегата. Если в первом случае снизить вес (характеристики Б), и во втором уве­ личить его (характеристики В), то можно будет работать с наибольшим к. п. д. при скорости 8,75 км/ч и тяговом усилии 950 кг и 6 км/ч и тяговом усилии 1400 кг. Бла­ годаря изменению веса трактора можно увеличить в не­ которых пределах зону наибольшего тягового к. и. д. Умелое догружение трактора при тяжелых работах и облегчение его (за счет снятия грузов) на легких рабо­ тах позволяет повысить производительность и топливную экономичность. Исбользование возможностей изменения веса особенно важно для колесных тракторов, отличаю­ щихся худшими сцепными свойствами (больше буксова­ ние) и в то же время работающих в широком диапазоне нагрузок и скоростей (посадка рассады, пахота, транс­ порт).

Рассматривая баланс мощности трактора, мы устано­ вили, что величина его тяговой мощности зависит от мощности двигателя и величины потерь. Потери мощно­ сти в силовой передаче, от буксования и на самопере­ движение неизбежны, но их можно уменьшить. Потери мощности в силовой передаче зависят от трения и пере­ мешивания масла. Правильная регулировка и хорошая приработка деталей снижают потери мощности на трение.

Большое значение имеют уровень и вязкость масла. Заливка излишнего количества масла приводит к увели­ чению потерь в силовой передаче (рис. И ). При пони­ жении температуры масла (увеличении вязкости) воз­ растают потери в силовой передаче (рис. 12). Это осо­ бенно важно учитывать при эксплуатации тракторов в условиях пониженных температур.

По данным НАТИ, использование менее вязких ма­ сел значительно повышает к. п. д. силовой передачи. Например, применение масла МС-20 вместо трансмисси­ онного автотракторного повысило к. п. д. силовой пе­ редачи трактора ДТ-54 с 88 до 92%. Испытания Арма­ вирской опытной станции Всесоюзного научно-исследо­ вательского института механизации сельского хозяйства (ВИМ) показали, что при использовании масел МС-20 и

29

кп.д.,%

Рис. 11. Влияние изменения уровня масла в коробке передач трактора КД-35 на ее к. и. д.:

1 — нормальный уровень; 2 — уровень повышенный на 50 мм. Температура масла 60—65° С, обороты первичного вала 1400 в минуту.

Рис. 12. Влияние изменения температуры масла на к. п. д. силовой передачи и коробки перемены передач трактора ДТ-54:

1 — к. п. д. коробки передач при включенной второй передаче; 2 — к. п. д. коробки при включенной пятой передаче; 3 — к. п. д. силовой передачи при включенной второй передаче; 4 — к. п. д. силовой передачи при включенной четвертой

передаче. Обороты первичного вала 1300 в минуту, крутящий момент 27,5 кгс -м.

АК-15 износ деталей силовой передачи меньше, чем при пользовании трансмиссионным автотракторным маслом.

Большое влияние на потери от буксования и на са­ мопередвижение трактора оказывает давление в шинах колес. Опыты ВИМ (рис. 13) показали, что при работе па мягком грунте снижение давления в шинах ведущих колес позволяет значительно уменьшить буксование. При

30