УРАВНЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА И ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАКТОРА

Энергетический (мощностной) баланс показывает распределение энергии двигателя на выполнение основного технологического процесса, совершенствование работы в разных механизмах трактора и взаимодействие движителей с дорогой. В общем случае мощностной баланс имеет вид:

где Ne — эффективная мощность двигателя; NKy> — тяговая мощность на прицепном устройстве трактора; АГВ0М — мощность на валу отбора мощности; iV.rp, N&, Nf, Nj — мощности, характеризующие расход энергии на трение в трансмиссии, буксование движителей, преодоление сопротивлений качению и подъема; Nnр — механические потери в приводе вала отбора мощности; Ny — мощность, необходимая для создания условий труда тракториста; Nj — затраты мощности на изменение скорости движения.

Мощности Nj, N[ имеют разные знаки в зависимости от того, движется трактор на подъем или на спуск, разгоняется или снижает скорость. При подъеме и разгоне мощности Nj, Nj берут со знаком «плюс», при спуске и замедлении — со знаком «минус».

При равномерном движении по горизонтальному участку, без использования ВОМ энергетический (мощностной) баланс имеет следующий вид:

Этот вариант работы трактора обычно используют для оценки его энергетических и топливно-экономических показателей.

Представим энергетический баланс трактора в графической форме (рис. 5.4). Примем, что трактор имеет бесступенчатую трансмиссию, которая позволяет всегда загружать двигатель на номинальную мощность путем автоматического изменения скорости движения в соответствии с изменением тяговой нагрузки.

Рис. 5.4

Баланс мощностей и потенциальная тяговая характеристика трактора

Границы энергетического (мощностного) баланса (рис. 5.4) сверху определяются эффективной номинальной мощностью двигателя Neu, снизу — графиком тяговой мощности NKp, развиваемой на прицепном устройстве трактора, слева — Ркр = 0, справа — максимальным буксованием движителей. Остальные составляющие энергетического баланса находятся внутри этих границ.

При расчете и графическом построении энергетического баланса трактора принято, что каждому значению тяговой силы на крюке соответствует такое передаточное число трансмиссии, при котором поддерживается номинальная мощность двигателя. Поэтому верхняя граница графика параллельна оси абсцисс. Нижняя граница, определяемая зависимостью NKp = f(PKp), отражает характер изменения тяговой мощности от тяговой силы.

Характеристика трансмиссии, у которой передаточное число изменяется бесступенчато соответственно изменению внешней нагрузки на двигатель, поддерживая ее постоянной, позволяет полностью (идеально) использовать мощ- ностные возможности двигателя в тяговом процессе. Зависимость NKp = f(PK])), изображенную на рисунке 5.4, называют потенциальной тяговой характеристикой трактора.

Большинство трансмиссий, выпускаемых тракторной промышленностью, — ступенчатые, поэтому их тяговая характеристика отличается по виду от изображенной на рисунке 5.4. Показатели трактора со ступенчатой трансмиссией ниже показателей такого же по параметрам трактора с бесступенчатой трансмиссией. Следовательно, тяговые показатели трактора с бесступенчатой автоматически регулируемой трансмиссией являются потенциально возможными, но недосягаемыми для трактора со ступенчатой трансмиссией. Этим объясняется название тяговой характеристики потенциальной.

Составляющие энергетического баланса потенциальной тяговой характеристики определяют следующим образом.

Мощность, теряемая в трансмиссии:

КПД г]тр принимают постоянным.

Мощность, затрачиваемая на буксование:

где NK — мощность на ведущих колесах; 8 — коэффициент буксования.

Кривую буксования 8 = /(Ркр) строят по результатам экспериментальных исследований или справочным данным применительно к рассматриваемому типу трактора и выбранному почвенному фону.

Тяговая мощность:

Из выражения (5.26) следует, что характер изменения N& = f(PK]>) зеркально отражает изменение 8 = f(PKp), так как Ne — Ne u, а г)тр = const.

Мощность, затрачиваемая на качение:

Так как действительная скорость движения V = F.r(l - 8), a VT можно получить из выражения для мощности на ведущих колесах NK = Nerrp = PKVT, то

Кривая мощности NKp отражает ее изменение в зависимости от Ркр. Из графика на рисунке 5.4 видно, что она имеет максимум, от которого снижается как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения тягового усилия Ркр. Это объясняется тем, что при малых значениях Ркр буксование движителей 5 невелико, но на самопередвижение расходуется очень высокая мощность Nf из-за большой скорости V. При снижении скорости и повышении Ркр затраты мощности на качение уменьшаются, а мощность на буксование значительно увеличивается, превышая составляющую Nf.

Максимальная тяговая мощность соответствует такому значению Ркр, при котором сумма Nf + N& достигает минимального значения. Это значение Ркр.„ (или близкое к нему) принято считать номинальным тяговым усилием. Оно положено в основу классификации тракторов по тяговым классам. В соответствии со стандартом буксование движителей при Ркр н должно быть не более: 16% —для тракторов колесной формулы 4К2,14% —для тракторов 4К4,3% — для гусеничных тракторов.

На рисунке 5.5 представлены только кривые NKp = f(PKp) для четырех передач и двух почвенных фонов: сцепление движителей с почвой достаточное (а) и недостаточное (б). Огибающая (штриховая) линия, соединяющая точки максимальной тяговой мощности по передачам, — это потенциальная тяговая характеристика трактора.

Рис. 5.5

Кривые тяговых мощностей для тракторов со ступенчатыми трансмиссиями

При работе трактора на какой-либо передаче его тяговая мощность растет по мере увеличения нагрузки на крюке, начиная от нуля при холостом ходе до максимального значения NKp max, когда двигатель развивает номинальную мощность NH.

При дальнейшем увеличении силы тяги на крюке начинается перегрузка двигателя, мощность его падает, в результате чего снижается также тяговая мощность. Изменение кривых тяговых мощностей, показанное на рисунке 5.5а, характерно для работы в условиях достаточного сцепления движителей трактора с почвой, оно типично для гусеничных тракторов.

При повышенном буксовании ведущих колесных или гусеничных движителей тяговая мощность может начинать снижаться еще до реализации номинальной мощности двигателя. Увеличение силы тяги на крюке приводит к столь значительному падению скорости движения, что тяговая мощность уменьшается, несмотря на продолжающийся рост загрузки двигателя. В этих условиях значение максимальной тяговой мощности ЛГкршх располагается ниже потенциальной тяговой характеристики.

На рисунке 5.5б из четырех приведенных кривых только на двух, полученных на третьей и четвертой передачах, точки максимальных тяговых мощностей лежат на потенциальной характеристике. На остальных двух кривых, соответствующих первой и второй передачам, точки максимальных тяговых мощностей расположились под потенциальной характеристикой, так как на этих передачах тяговая мощность начала снижаться еще до того, как была достигнута полная загрузка двигателя. На первой передаче полностью загрузить двигатель оказалось невозможным. Примерно такое расположение точек характерно для работы колесных тракторов на мягких почвах.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  • 1. Напишите уравнение тягового баланса трактора.
  • 2. Напишите уравнение энергетического (мощностного) баланса трактора.
  • 3. Напишите дифференциальное уравнение движения МЭС и приведите его анализ.
  • 4. От каких факторов зависит распределение нормальных реакций почвы между передними и задними колесами тракторов при их работе с прицепными и навесными машинами?
  • 5. Какие автоматические гидродогружающие устройства применяются на колесных тракторах при работе с навесными машинами, на какие эксплуатационные свойства тракторов и как они влияют?
  • 6. Что такое корректирование вертикальных нагрузок на колеса?
  • 7. Что такое потенциальная тяговая характеристика трактора?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >