книги из ГПНТБ / Хробостов С.Н. Эксплуатация машинно-тракторного парка учебник
.pdf0 500 |
1000 1500 2000 25003000 Рщкгс |
О |
SOD WOO 1500 2000 2500 Ркр,нгс |
||||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 9. Баланс |
мощности: |
|
|||
а — колесного трактора МТЗ-50: I — па стерне |
(мощность двигателя 55,4 л. с ) ; |
||||||
// — на Поле, подготовленном под посев (мощность |
двигателя 55,8 л. с ) ; б — гу |
||||||
сеничного |
трактора |
ДТ-75: / — на |
стерне |
(масса |
трактора |
5960 кг, мощность |
|
двигателя |
75,8 л. с ) ; |
/ / — на поле, |
подготовленном |
под посев |
(масса трактора |
||
6290 кг, мощность двигателя 76,5 л. с ) .
/V, Л С.
Рис. 10. Баланс мощности гусеничного трактора в за висимости от скорости дви жения.
v, км/ч
60
Тяговый к. п. д. трактора есть отношение мощности на крюке Л'Кр к эффективной мощности двигателя, реа
лизуемой на преодоление |
тягового |
сопротивления |
на |
||
крюке, |
|
|
|
|
|
чтр = |
|
= |
^ |
. |
(56; |
N |
— Л' |
|
|
Л ' г о м |
; |
' |
<вом |
N |
e - ' - ^ |
|
|
|
|
|
|
Чвом |
|
При использовании трактора только на тяге машинорудий значения его полного и тягового к. п. д. совпа дают:
П т Р о = т Ь р |
= - ^ р - . |
(57) |
При определении тягового |
к. п. д. следует |
различать |
его номинальное (максимальное или условное) и факти
ческое (текущее) |
значение. |
|
Номинальное |
значение |
к. п. д. трактора определяется |
при величинах Л^н и Л^кр |
для данного трактора и конк |
|
ретных условий: |
|
|
Фактическое значение к. п. д. трактора в данном аг регате
Ч•тт р ф |
N |
|
|
где J V k P h — ф а к т и ч е с к и |
реализуемая |
тяговая мощность |
|
на крюке трактора в данных условиях рабо |
|||
ты; |
|
|
|
Nеф — фактически |
реализуемая |
мощность двига |
|
теля. |
|
к. п. д. трактора в зависимо |
|
Фактический (текущий) |
|||
сти от степени загрузки двигателя и условий работы мо жет значительно отличаться от номинального к. п. д., по этому последний иногда называют условным.
Тяговая мощность трактора и его к. п. д. уменьшают
ся с возрастанием потерь мощности в трансмиссии, |
на |
||
перекатывание, буксование, подъем |
и разгон. |
Величи |
|
на потерь зависит также от загрузки |
двигателя. При |
ра |
|
боте трактора с недогрузкой двигателя потери |
мощности |
||
61
(кроме потерь на буксование) |
остаются почти такими |
же, как и при полной загрузке, |
и вследствие этого доля |
эффективной мощности, идущая на полезную работу на крюке, а следовательно, и к. п. д. трактора понижаются.
При полной загрузке двигателя тяговый коэффициент полезного действия современных тракторов составляет для гусеничных машин 0,65—0,80, для колесных на пнев матических шинах — 0,65—0,75.
В целом конструкция трактора и его двигателя, а так же условия их работы характеризуются энергетическим коэффициентом полезного действия трактора.
Энергетический к. п. д. трактора представляет собой отношение полезной работы трактора к энергии расхо
дуемого |
топлива. Это отношение |
выражается формулой: |
|||
|
г|э = |
= |
р ^ ь ' р |
=, гь г,т р , |
(58) |
|
gKVHu |
|
0„ 427Я„ |
'"д | т р ' |
; |
где gKP—удельный |
расход топлива, кг/кр. л. с. ч; |
||||
Ни |
—часовой |
расход топлива, кг/ч; |
ккал/кг; |
||
— теплотворная |
способность топлива, |
||||
г) |
—эффективный |
к. п. д. двигателя. |
|
||
Эффективный к. п. д. находят из выражения:
где ge—удельный |
расход |
топлива, кг/э. л. с. ч. |
|
|
|
|||||||||
|
Для тракторных двигателей |
т]е д = 0,32-:-0,37. |
|
|
|
|||||||||
|
Энергетический |
к. п. д. современных |
тракторов |
нахо |
||||||||||
дится в пределах 0,20—0,25. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
П р и м е р . |
Рассмотрим |
баланс |
мощности |
и |
к. п. д. |
трактора |
|||||||
МТЗ-50, |
работающего |
в составе |
пахотного агрегата |
по |
стерне |
на |
||||||||
V передаче. Эффективная мощность двигателя |
Nву{ |
= 50 |
л. с , угол |
|||||||||||
подъема |
а = 3°, |
коэффициент |
сопротивления |
перекатыванию |
f= |
|||||||||
= |
0,09, |
к. п. д. |
трансмиссии |
г)т = 0,90, |
рабочая |
скорость |
агрегата |
|||||||
f P |
= 6,25 |
км/ч |
при |
6 = 1 9 % , |
тяговое |
сопротивление |
плуга |
Я К р |
= |
|||||
= |
1000 кгс, G T p = 2750 кг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Определяем реализуемую тяговую мощнсть трактора, предва рительно подсчитав значения составляющих баланса мощности трак тора.
Мощность на крюке трактора
|
Я.,„1'р |
1000-6,25 |
|
/ V K P = |
= |
= |
23, i л с. |
1 |
270 |
270 |
. . . |
62
Мощнсть, идущая |
на подъем |
трактора, |
|
|
|
|||
|
^ п о д ^р |
GXpCosat>p |
2750-0,052-6,25 |
|
||||
"™* = |
- Щ - = |
|
i70 |
= |
Ш |
|
= 3 , 3 |
л . с. |
Мощность, расходуемая |
на перекатывание |
трактора, |
||||||
|
PfVp |
|
GTpfvp |
|
2750-0,09-6,25 |
|
|
|
^ = _ i7F = |
~ ^ o _ = = |
т |
=5'7 л-с- |
|||||
Мощность, идущая |
на буксование ведущих |
колес, |
|
|||||
|
PK(vr |
— vB) |
1390 (7,7 — 6,25) |
|
|
|||
|
" в = |
Ш |
= |
|
Ш |
= 8 |
Л ' С " |
|
где |
Рк = Р к р + Pf+ |
Р п о д |
== 1000 + 248 + |
142 = |
1390 кгс и |
|||
|
|
|
Ор |
|
6,25 |
|
|
|
|
^ = 1 Г Г б Г = - о ^ Г = = 7 - 7 к м / 4 - |
|
||||||
Мощность, затрачиваемую на преодоление сил трения в транс миссии трактора, вычисляем по формуле:
|
|
|
|
NT |
= |
Ne-NK, |
|
|
|
по сначала |
подсчитаем |
значение |
Nv, которое |
составит: |
|
||||
' v k = |
y v k p |
+ y V n o S + ^ |
+ ^ |
|
= 2 |
3 . 1 + 3,3 + |
5,7 + 8 = |
40,1 л . с , |
|
затем |
фактическую |
реализуемую |
мощность двигателя |
|
|||||
|
|
|
Ne, |
NK |
- = |
40,1 |
|
|
|
|
|
|
= — |
— = 44,6 л . с , |
|
||||
|
|
|
Ф |
т)т |
|
0,9 |
|
|
|
и тогда Л'т = 44,6—40,1 =4,5 л. с. |
мощности |
двигателя |
|
||||||
Коэффициент |
использования |
|
|||||||
|
|
|
|
Ne*, |
44,66 |
|
|
||
|
|
|
Р, = — 5 . = |
— = 0 , 9 0 . |
|
||||
|
|
|
*Ne |
м. |
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
||
К. п. д. трактора |
^КРф |
23,1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
44,6 |
|
|
Мощность |
трактора |
|
используют |
для тяги |
навесных |
||||
и прицепных сельскохозяйственных машин-орудий, по возок и саней; тяги машин с одновременной затратой ча сти мощности на приведение в действие их механизмов
(жаток, косилок); привода |
стационарных |
машин |
(моло |
||||
тилок, |
силосорезок). |
|
|
|
|
|
|
Усилие Рк р на крюке трактора равно |
сопротивлению |
||||||
агрегатируемых |
с ним машин Р м - О полноте использова |
||||||
ния трактора в |
этом |
случае |
можно судить не |
только |
|||
по коэффициенту загрузки |
двигателя, но и по коэффици |
||||||
ентам |
использования |
тяговой |
мощности или по коэффи |
||||
циенту |
использования |
| р |
тягового усилия трактора. |
||||
кр
63
Коэффициент gpKp использования тягового усилия трактора равен отношению рабочего сопротивления ма шин Р м к нормальному тяговому усилию трактора Р к р т. е.
|
% =-Вл- |
= ^ ± . |
(59) |
Коэффициент использования тяговой мощности трак |
|||
тора |Л - |
равен отношению |
фактически |
используемой |
тяговой |
мощности трактора |
А ' к Р ф к максимальнойN K P ' |
|
тяговой мощности, которую можно получить в данных условиях:
^ _ |
= |
Т 7 ^ - |
(60) |
" к р |
|
Л 'кР,пах |
|
При работе трактора |
на |
тяге с одновременным |
при |
водом в действие механизмов сельскохозяйственных ма шин мощность, развиваемая двигателем, распределяется по двум направлениям: через вал отбора мощности трак тора к рабочим механизмам машины и через ведущий аппарат на ходовую часть трактора и сельскохозяйст венной машины.
Привод в действие механизмов машин от ВОМ выгод нее, чем от ходовых колес, так как к. п. д. передачи ВОМ выше, чем к. п. д. трактора. В этом случае наибольшая часть эффективной мощности /V0 двигателя, которая мо жет быть использована на привод рабочих органов сель скохозяйственной машины в действие, составит:
|
|
|
|
N0=Ne-Nrt, |
|
|
|
|
|
(61) |
||
где |
NTe |
— эффективная |
мощность, |
реализуемая |
через |
|||||||
ведущий |
аппарат при |
|
работе |
приводного |
агрегата, |
|||||||
|
|
ДГ |
_ |
(^аг |
+ |
Pf + |
Л ю д ) |
_ |
|
^р Рк |
|
/gj \ |
|
|
|
|
2 7 0 г | т т 1 б |
|
|
|
270л, »1 б |
' |
|
||
|
Суммарная загрузка двигателя при работе приводно |
|||||||||||
го |
агрегата: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
= |
ЛГ +N |
|
= |
-f |
|
l R t |
r + Р С ) ° Р , |
(62) |
|
где |
|
|
"* |
° |
Т " |
|
% |
|
|
2 7 0 , | т г 1 б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p=Pf |
+ p |
; |
N'=N |
h , |
V |
= |
^ - = |
^ ™ . |
|
||
|
с |
/ |
1 |
под |
о |
|
п |
о |
|
Г 1П |
Чвом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
54
Соответственно степень загрузки двигателя
К. п. д. трактора
^ кр ~Ь ' V B O M
где |
|
|
|
ЛГ |
= ^ £ £ Р . |
|
|
||
|
|
|
|
кР |
|
2 7 0 |
|
|
|
При работе трактора со стационарной машиной мощ |
|||||||||
ность, потребляемая машиной, л. с. |
|
|
|||||||
|
|
|
N |
= N |
= |
Л ' в |
о м |
|
|
|
|
|
1 4 ем |
— i v o |
— |
11вом • |
|
|
|
Коэффициент |
использования мощности двигателя |
|
|||||||
|
|
|
- |
Nea> |
#вом |
|
|
||
|
|
|
N g |
N t a |
|
N t B |
T ] B O . U ' |
|
|
К-п.д. трактора |
в этом случае |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
^тр |
= |
I B O M * |
|
|
|
|
§ 7. |
Оценка эксплуатационных показателей |
|
||||||
|
тракторов по их тяговой характеристике |
|
|||||||
Важные |
эксплуатационные |
показатели |
трактора |
||||||
(iVK p , |
Р к р , ир , GT , |
g, 8) наглядно |
изображены |
на его |
тя |
||||
говой |
характеристике |
(рис.11). |
|
|
|
||||
Тяговая |
характеристика — это |
график изменения |
тя |
||||||
говой мощности, скорости, часового и удельного расхо дов топлива, а также частоты вращения коленчатого ва
ла |
двигателя и буксования в зависимости от |
нагрузки |
на |
крюке для данных почвенных условий. Она |
показы |
вает основные динамические и экономические |
качества |
|
трактора. |
|
|
Если нельзя экспериментально получить показатели тяговых свойств трактора для данных почвенных усло вий, тяговая характеристика может быть построена гра- фо-аналитическим способом на основе регуляторной ха рактеристики двигателя и основных параметров транс миссии и ходовой части трактора.
5 С. Н. Хробостов |
65 |
Ркр,кгс
Рис. 11. Тяговая характеристика трактора.
При эксплуатации машинно-тракторного парка боль шой интерес представляет тяговая характеристика трак тора, построенная на основе данных тяговых испытаний. Она дает более точные показатели, чем характеристика, построенная на основе теоретических расчетов.
Для получения такой характеристики проводят тяго вые испытания трактора на различных передачах. Под бирают однородный по типу и состоянию обработки уча сток поля длиной 400 м с ровным горизонтальным релье фом. Нагружают трактор специальной тормозной те лежкой, другим трактором или прицепным орудием (ча ще всего плугом). Тяговое усилие замеряют динамо метром, включенным между трактором и прицепным орудием или тормозной тележкой.
Двигатель |
трактора, |
подвергаемого |
тяговым |
испы |
|
таниям, |
должен быть технически исправным и |
иметь |
|||
нормальные параметры |
регуляторной |
характеристики |
|||
(Nc, пя, |
G4, ge). |
Чтобы |
убедиться в этом, его проверяют |
||
на тормозной |
установке. |
|
|
||
Перед началом испытания двигатель и трансмиссию |
|||||
трактора |
прогревают. |
|
|
|
|
66
|
Во |
время тяговых испытаний |
на |
каждой |
передаче |
|
трактора проводят несколько опытов |
(около 10): снача |
|||||
ла |
при |
холостом |
ходе трактора, |
а затем примерно при |
||
25, |
50, |
75, 85, 100 |
и более процентах |
полной |
нагрузки |
|
трактора на данной передаче вплоть до остановки дви гателя от перегрузки или до остановки трактора вслед ствие буксования движителей.
В диапазоне от 85% до полной перегрузки трактора
проводят |
5—7 опытов, чтобы |
точнее установить законо |
|
мерность |
изменения показателей тяговой характеристи |
||
ки в этой |
области нагрузки. |
|
|
Для каждой нагрузки делают два |
опыта — замеря |
||
ют показатели при движении |
трактора |
по участку туда |
|
и обратно. Для построения графика принимают средние данные по двум замерам. При каждом опыте замеряют:
тяговое усилие трактора (по |
динамометру), |
продолжи |
||
тельность опыта, частоту вращения ведущих |
колес или |
|||
звездочек трактора (среднюю |
частоту |
вращения |
право |
|
го и левого колеса), расход |
топлива |
за время |
опыта |
|
(применяется специальный мерный бачок) и температу ру воды в радиаторе.
По результатам каждого опыта определяют следую
щие |
показатели. |
|
|
|
|
|
|
|
||
1. |
Скорость |
vp |
(км/ч) движения |
трактора |
|
|||||
|
|
|
|
Ур = |
3 , 6 у , |
|
|
|
|
|
где |
L—длина |
опытного |
участка |
(расстояние |
между |
|||||
|
контрольными вешками), м; |
|
|
|
||||||
|
t — время прохождения длины участка, с. |
|
||||||||
2. |
Частоту |
вращения п д |
(об/мин) |
|
коленчатого вала |
|||||
двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«д = |
б 0 ^ А , |
|
|
|
|
|
где |
ftp—средняя |
частота вращения |
ведущих звездочек |
|||||||
|
или |
ведущих колес трактора |
за |
время |
прохо |
|||||
|
да |
пути |
при данной загрузке |
трактора, |
об/мин; |
|||||
|
i0— общее |
передаточное |
отношение |
трансмиссии |
||||||
|
трактора. |
|
|
|
|
|
|
|||
3. Тяговую |
мощность NHP |
(л. с.) |
трактора |
|
||||||
|
|
|
|
Д/ |
Р к р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к р ~ |
270 |
' |
|
|
|
|
б* |
67 |
где |
Р к р — с р е д н е е тяговое усилие |
трактора, |
замерен |
||
ное динамометром, кгс. |
|
|
|
||
|
4. Буксование |
б трактора, % |
|
|
|
|
|
б = |
O P J Z ^ I O O , |
|
|
|
|
|
Пр |
|
|
где |
пх—средняя |
частота |
вращения |
ведущих |
звездочек |
или ведущих колес за время прохождения пути без на
грузки на крюке, об/мин. |
|
|
5. Часовой расход G 4 |
топлива, г |
|
G4 |
= 3,6^-n , |
|
где G o n — расход топлива |
за время опыта, г. |
|
6. Удельный расход gKp |
(г/л. с. ч.) топлива |
|
Результаты подсчетов |
|
по каждому опыту сводят |
в таблицу и по ним строят тяговую характеристику трак тора. На горизонтальной оси графика в масштабе от кладывают тяговое усилие трактора, а на вертикальной — крюковую мощность, скорость, частоту вращения ко ленчатого вала, буксование, часовой и удельный расхо ды топлива. Наносят на график точки, отражающие ко личественное значение каждого показателя при соот ветствующей нагрузке, затем соединяют их линией и получают тяговую характеристику трактора на одной из
передач для |
данных почвенных |
условий |
(она |
аналогич |
|||||
на тяговой |
характеристике, |
изображенной на |
рисунке |
||||||
И ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходя из графика, можно сделать следующие вы |
|||||||||
воды. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Тяговая |
(крюковая) мощность трактора |
на |
данной |
||||||
передаче по |
|
мере |
увеличения |
нагрузки |
PKV |
на |
крюке |
||
до известного |
предела возрастает. |
Достигнув |
макси |
||||||
мального значения |
в точке |
М, |
она с |
увеличением РК р |
|||||
падает. При некотором максимальном тяговом сопроти влении на крюке трактор останавливается вследствие заглохания двигателя от перегрузки или полного буксо вания движителей.
2. Мощность, |
соответствующую |
точке |
перегиба |
М |
|
и в большинстве |
случаев |
(если движущая |
сила не |
ог |
|
раничивается сцеплением |
с почвой) |
при |
нормальной |
||
68
(расчетной) частоте вращения пя совпадающую с мак симальной эффективной мощностью Л/г двигателя, на зывают максимальной тяговой мощностью трактора
к^тах |
|
3. Тяговое усилие, соответствующее |
максимальной |
тяговой мощности и нормальной частоте вращения колен чатого вала двигателя, называется нормальным (рас четным) тяговым усилием трактора Р к Р н на данной пе редаче. Следует отметить, что это не то усилие, до ко торого трактор загружают во время работы. Оптималь
ная |
величина тягового сопротивления |
на крюке тракто |
|
ра |
при выполнении сельскохозяйственных |
работ, как |
|
это |
будет рассмотрено ниже, зависит |
от |
ряда условий |
и может значительно отличаться от величины нормаль ного тягового усилия трактора.
4. Часовой расход топлива G4 возрастает по мере увеличения нагрузки на крюке. В точке М, соответству ющей максимальной тяговой мощности, он достигает максимального значения. Затем при режиме перегруз ки часовой расход снова падает в связи с тем, что ко
личество рабочих циклов в двигателе |
уменьшается. |
5. Удельный расход топлива gKp |
с увеличением на |
грузки уменьшается н становится минимальным в точке
максимальной |
крюковой мощности. |
При перегрузке |
трактора, по мере ухудшения условий |
рабочего процес |
|
са в двигателе |
при малой частоте вращения, удельный |
|
расход топлива |
возрастает. |
|
Тяговые характеристики, снятые при работе тракто |
||
ра на разных передачах и размещенные на одном графи ке, называются совмещенными тяговыми характеристи
ками трактора (рис. 12, 13, 14, 15, 16, |
17). |
|
По таким характеристикам определяют оптимальные |
||
режимы работы |
тракторов и агрегатов, |
а также техни |
ко-экономические показатели работы. |
|
|
Па тяговой характеристике для каждой передачи есть |
||
две зоны: первая |
(до перегиба кривой |
тяговой мощнос |
ти) отражает работу двигателя на регуляторе, вторая (после точки перегиба — на безрегуляторной ветви) со ответствует перегрузке двигателя.
Длительная работа на режиме перегрузки влечет за собой не только снижение динамических NKp и эконо мических ge показателей работы трактора, но и вызыва ет повышенный износ двигателя, что еще более снижает эффективность эксплуатации трактора.
69