Раздел (модуль) 3. Тягово-сцепные свойства колёсной машины Лекция 3.1. Баланс мощностей колёсной машины

3.1.1. Баланс мощностей колёсной машины

Тягово-сцепные свойства колёсной машины определяют её способность к совершению полезной работы в условиях сельскохозяйственного производства, поэтому в этом разделе рассматриваются тягово-сцепные свойства колёсного трактора.

Энергетический баланс трактора представляет собой уравнение, показывающее, как расходуется во время работы мощность, развиваемая двигателем машины. Так как мощность двигателя должна быть равна сумме мощностей, затрачиваемых на преодоление различных сопротивлений, возникающих при движении, то в самом общем случае уравнение энергетического баланса имеет следующий вид

,

где - мощность, расходуемая на механические потери в узлах трансмиссии трактора; - мощность, расходуемая на буксование ведущих органов; - мощность, расходуемая на качение трактора; - мощность, расходуемая на преодоление подъёмов в пути; - мощность, расходуемая на изменение скорости движения тракторного агрегата; - мощность на крюке трактора; - мощность, расходуемая на механические потери в приводе ВОМ; - мощность, передаваемая на ВОМ.

Мощности и имеют разные знаки в зависимости от условий движения.

Отношение при установившемся движении на горизонтальном участке пути называется общим КПД трактора.

Энергетический или мощностной баланс можно представить в виде схемы, изображённой на рисунке 11.

3.1.2. КПД, учитывающий потери в трансмиссии и методика его определения расчётным и экспериментальным путём

На пути к ведущим колёсам часть энергии, передаваемой от двигателя, затрачивается на трение в механизмах трансмиссии. Эти потери учитываются КПД трансмиссии , структура которого состоит из КПД, учитывающего потери на трение, и КПД, учитывающего так называемые холостые потери на прокручивание трансмиссии.

В связи с этим величина зависит от числа пар зубчатых передач, находящихся в зацеплении, типа шестерён и способа их соединения между собой, типа, конструкции и числа опор, в которых вращаются валы трансмиссии, конструкции и числа сальников, устанавливаемых для уплотнения картеров передач, вязкости, количества и уровня заливаемого масла, частоты вращения валов трансмиссии и окружной скорости шестерён, а также ряда других факторов.

Принципиально все эти потери можно разделить на две группы: потери, зависящие от величины передаваемой нагрузки и потери, независящее от неё.

Таким образом, механический КПД трансмиссии можно представить в виде

.

В соответствии с принятым допущением о постоянстве потерь холостого хода можно записать, что

,

где - приведённый к первичному валу трансмиссии момент сопротивления, возникающий при холостом прокручивании трансмиссии; - множитель, определяющий, какую часть номинального крутящего момента составляет момент . При прогретом масле и значение его растёт с увеличением частоты вращения вала двигателя и повышением номера включённой передачи.

При холодном масле и повышенном его уровне . Как видно из предыдущего выражения .

Потери, зависящие от величины передаваемой нагрузки, можно с достаточным приближением подсчитать по формуле:

,

где - кпд цилиндрической пары шестерён; - кпд конической пары; - число пар цилиндрических, а - число пар конических шестерён, работающих в трансмиссии на данной передаче. При современном уровне технологии а .

Формула для подсчёта запишется

.

У тракторных трансмиссий обычного шестерёнчатого типа .

Экспериментально коэффициент можно определить в лаборатории, оборудованной специальными испытательными стендами, или непосредственно во время работы трактора в поле. Чтобы найти величину в полевых условиях, нужно одновременно измерять крутящий момент двигателя и ведущий момент , приложенный к движителям трактора при помощи различных приборов. Искомую величину определяют из выражения

.

3.1.3. Мощность, подводимая к ведущим органам. Мощность, передаваемая остову трактора.

В общем случае мощность , подводимая к ведущим органам трактора, может быть определена по схеме, изображённой на рисунке 11, а именно

.

В случае работы трактора без ВОМ мощность, подводимая к ведущим органам, определяется по формуле:

.

В соответствии с уравнением энергетического баланса и схемой, изображённой на рисунке 11 мощность, подводимая к ведущим органам трактора, расходуется на преодоление сопротивлений движению, буксование трактора и создание необходимой силы тяги на крюке при выполнении работы с заданной скоростью движения.

В силу этого можно записать

, а при установившемся движении на горизонтальном участке пути

.

Руководствуясь теми же соображениями мощность, передаваемая остову трактора, будет определяться соотношением

, а расходуется в общем случае движения на преодоление сопротивлений движению и сопротивления на крюке. Таким образом . При установившемся движении на горизонтальном участке пути мощность, передаваемая остову трактора, расходуется на преодоление сопротивления качению и сопротивления на крюке, т.е. .

3.1.4. КПД, учитывающий потери на буксование и методика его определения. КПД, учитывающий потери на качение трактора и методика его определения расчётным и экспериментальным путём

КПД, учитывающий потери на буксование , как было отмечено ранее, определяют как отношение действительной скорости трактора к теоретической. Между КПД, учитывающим потери на буксование, и величиной буксования существует взаимосвязь

.

Отсюда следует, что при определении нужно знать, чему равна величина буксования ведущих органов трактора в заданных условиях работы. Экспериментальным путём она может быть определена по методике, изложенной в лекции 1.2. Расчётным путём её можно определить только ориентировочно по тем или иным эмпирическим формулам.

КПД, учитывающий потери, связанные с качением трактора, определяют по формуле:

.

Найти его опытным путём можно, измеряя одновременно силы и . Первая из них определяется по ведущему моменту, замеряемому на соответствующих валах, а вторая записывается тяговым динамографом, включённым между трактором и загрузочным устройством, создающим тяговое сопротивление.

При расчётном методе определения сопротивление качению вычисляют по формуле , а входящий в эту формулу коэффициент сопротивления качению выбирают по имеющимся справочным данным в соответствии с конструкцией трактора и заданными почвенными условиями.