Расчет показателей тягового баланса и баланса мощности мта
Методика расчета эксплуатационных показателей мта Исходные данные для расчета эксплуатационных показателей мта
вариант |
трактор |
передача |
Передаточное отношение трансмиссии io |
Буксование движителей трактора δ,% |
|
Агрофон - стерня |
Агрофон - поле, подготовленное под посев |
||||
18 |
К-744Р1 |
1р-2 |
164 |
12,3 |
15,1 |
1р-3 |
137,2 |
11,3 |
12,5 |
||
1р-4 |
112 |
9,2 |
10,6 |
Основные характеристики трактора
№ |
Марка трактора |
Марка дизеля |
Номинальная мощность двигателя, Neн кВт |
Номинальные обороты кол. Вала двигателя, nн мин-1 |
Удельный расход топлива, qe г/кВт-ч |
Радиус колеса, ro м |
Масса трактора, т |
1 |
К-744Р1 |
ЯМЗ-238НД-5 |
220 |
1900 |
237 |
0,78 |
14,9 |
Расчет эксплуатационных показателей МТА, которые указаны в задачах данной работы, проводят для каждого состояния почвы на заданных рабочих скоростях движения МТА, используя данные технических характеристик трактора.
Касательную силу на ведущих колесах трактора рассчитываем по формуле:
Pк2н=(30 Neн io ηмг)/(П rk nн)= =207 кН;
Pк3н=(30 Neн io ηмг)/(П rk nн)=184,5 кН;
Pк4н=(30 Neн io ηмг)/(П rk nн)=150 кН, где
Pкн- номинальная касательная сила тяги трактора;
Neн- номинальная эффективная мощность двигателя;
io- общее передаточное число трансмиссии;
ηмг- КПД трансмиссии и движителя(0,89…0,92);
П=3,14;
rk- радиус ведущего колеса;
nн- номинальная чистота вращении коленчатого вала.
Радиус колеса вычисляем с учетом усадки шины по формуле:
rk=ro Кш=0,78 0,96=0,74 м, где
ro- радиус шины ведущего колеса, свободного от нагрузки;
Кш- коэффициент усадки шины(0,95…0,98).
Силу сцепления ходового аппарата трактора с почвой рассчитываем по формуле:
Pсцс=Gсц µс=131,4 0,7=91,9 кН;
Pсцппп=Gсц µппп=131,4 0,6=78,8 кН, где
Gсц- сцепной вес трактора;
µс- коэффициент сцепления ходового аппарата с почвой(стерня);
µппп- коэффициент сцепления ходового аппарата с почвой(поле, подготовленное под посев).
Сцепной вес гусеничных тракторов и колесных с двумя ведущими мостами при работе в составе МТА на горизонтальной местности равен весу трактора, а при наличии подъемов (склонов) вычисляем по формуле:
Gсц=mтр g cosα=14.9 9.8 0.9=131.4, где
mтр- масса трактора;
g- ускорение свободного падения;
α- угол подъема(спуска).
Движущую агрегат силу Рдв для всех вариантов определяем с учетом работы МТА.
При недостаточном сцеплении движителей трактора с почвой, когда сила сцеплении Рсц меньше номинальной касательной силы Ркн (Рсц < Рк2н; Рсц < Рк3н; Рсц < Рк4н), движущая агрегат сила будет равна силе сцепления трактора, то есть:
Рдв=Рсц
В этом случае при работе трактора в составе МТА мощность двигателя используется не полностью. Таким образом, в зависимости от условий работы МТА величина движущей силы трактора находится в пределах:
Ркн≥ Рдв≤ Рсц
При недостаточном сцеплении , когда Рсц < Ркн, потеря касательной силы тяги ΔРк будет равна:
Стерня:
ΔРкс2= Рк2н- Рсц=207-91,9=115,1 кН;
ΔРкс3= Рк3н- Рсц 184,5-91,9=92,6 кН;
ΔРкс4 = Рк4н- Рсц 150-91,9=58,1 кН;
Поле, подготовленное под посев:
ΔРкппп2= Рк2н- Рсц 207-78,8=128,2 кН;
ΔРкппп3= Рк3н- Рсц 184,5-78,8=105,7 кН;
ΔРкппп4= Рк4н- Рсц 150-78,8=71,2 кН.
Усилие, затрачиваемое на передвижение трактора, рассчитываем по формуле:
Pfс=mтр g fтрc cosα=14,9 9,8 0,9 0,09=11,8 кН;
Pfппп=mтр g fтрппп cosα=14,9 9,8 0,1 0,9=13,1 кН, где
fтрc- коэффициент сопротивления передвижению трактора по стерне;
fтрппп- коэффициент сопротивления передвижению трактора по полю, подготовленного под посев.
Усилии, затрачиваемое на подъем(спуск) трактора Pα рассчитываем по формуле:
Pα= mтр g cosα=14,9 9,8 0,9=131,4 кН;
Тяговое усилие трактора рассчитываем из уравнения тягового баланса трактора в составе МТА по формуле:
Pкрс= Рсцс-Pfс+ Pα=91,9-11,82+131,4=211,4 кН;
Pкрппп= Рсцппп-Pfппп+ Pα=78,8-13,1+131,4=197,1 кН.
Фактически используемая мощность двигателя, при недостаточном сцеплении ходового аппарата трактора с почвой, можем определить по формуле:
Для стерни:
Neсф=100 Рсцс Vp2/ ηмг(100-δ с2)=(100 91,9 0,7)/0,9 (100-12,3)=81,5 кВт;
Neсф=100 Рсцс Vp3/ ηмг(100-δс3)=(100 91,9 0,9)/0,9 (100-11,3)=103,6 кВт;
Neсф=100 Рсцс Vp4/ ηмг(100-δ с4)=(100 91,9 1,1)/0,9 (100-9,2)=123,7 кВт;
Для поля, подготовленного к посеву:
Neпппф=100 Рсцппп Vp2/ ηмг(100-δппп2)=(100 78,8 0,7)/0,9 (100-15,1)=72,1 кВт;
Neпппф=100 Рсцппп Vp3/ ηмг(100-δппп3)=(100 78,8 0,9)/0,9 (100-12,5)=90 кВт;
Neпппф=100 Рсцппп Vp4/ ηмг(100-δппп4)=(100 78,8 1,1)/0,9 (100-10,6)=107,7 кВт.
Рабочую скорость движения МТА расчитываем по формуле:
Для стерни:
Vpс2=(П rk nн/30 io2)(1-δс2/100)=(3,14 0,74 /30 164)(1-0,123)=0,7 м/с;
Vpс3=(П rk nн/30 io3)(1-δс3/100)=(3,14 0,74 /30 137,2)(1-0,113)=0,9 м/с;
Vpс4=(П rk nн/30 io4)(1-δс4/100)=(3,14 0,74 /30 112)(1-0,092)=1,1 м/с;
Для поля, подготовленного к посеву:
Vpппп2=(П rk nн/30 io2)(1-δппп2/100)=(3,14 0,74 /30 164)(1-0,151)=0,7 м/с;
Vpппп3=(П rk nн/30 io3)(1-δппп3/100)=(3,14 0,74 /30 137,2)(1-0,125)=0,9 м/с;
Vpппп4=(П rk nн/30 io4)(1-δппп4/100)=(3,14 0,74 /30 112)(1-0,106)=1,1 м/с, где
Vpс- рабочая скорость агрегата на стерне;
Vpппп- рабочая скорость агрегата на поля, подготовленного к посеву;
δ– величина буксования движителей трактора. Эта величина, соответствующая Pкрн на каждой передаче, берем из тяговой характеристики трактора, близкой к заданным почвенным условиям в соответствии с исходными данными.
Неиспользуемую номинальную мощность двигателя при недостаточном сцеплении движителя трактора с почвой определяем по формуле:
для стерни:
ΔNec2=Nен-Neс2ф=220-81,5=138,5 кВт;
ΔNec3=Nен-Neс3ф=220-103,6=115,3 кВт;
ΔNec4=Nен-Neс4ф=220-123,7=92 кВт;
для поля, подготовленного к посеву:
ΔNeппп2=Nен-Neппп2ф=220-72,1=147,9 кВт;
ΔNeппп3=Nен-Neппп3ф=220-90=116,4 кВт;
ΔNeппп4=Nен-Neппп4ф=220-107,7=96,3 кВт.
Рассчитать потери мощности трансмиссии трактора при недостаточном сцеплении можно при помощи формулы:
для стерни:
Nтрс2=Nec2ф(1- ηмг)=81,5(1-0,9)=8,1 кВт;
Nтрс3=Nec3ф(1- ηмг)=103,6(1-0,9)=10,3 кВт;
Nтрс4=Nec4ф(1- ηмг)=123,7(1-0,9)=12,3 кВт;
для поля, подготовленного к посеву:
Nтрппп2=Neппп2ф(1- ηмг)=72,1(1-0,9)=7,2 кВт;
Nтрппп3=Neппп3ф(1- ηмг)=90(1-0,9)=9 кВт;
Nтрппп4=Neппп4ф(1- ηмг)=107,7(1-0,9)=10,7 кВт.
Потери мощности на передвижение трактора можем посчитать по формуле:
по стерне:
Nfc2=Pfc Vpс2=11,8 0,7=8,2 кВт;
Nfc3=Pfc Vpс3=11,8 0,9=10,6 кВт;
Nfc4=Pfc Vpс4=11,8 1,1=12,9 кВт;
по полю, приготовленному под посев:
Nfппп2=Pfппп Vpппп2=13,1 0,7=9,1 кВт;
Nfппп3=Pfппп Vpппп3=13,1 0,9=11,7 кВт;
Nfппп4=Pfппп Vpппп4=13,1 1,1=14,4 кВт.
Потери мощности на буксование трактора при недостаточном сцеплении движителя трактора с почвой:
по стерне:
Nδc2= (Pсцс Vpс2 δс2)/(100-δс2)=(91,9 0,7 12,3)/(100-12,3)=9 кВт;
Nδc3= (Pсцс Vpс3 δс3)/(100-δс3)=(91,9 0,9 11,3)/(100-11,3)=10,5 кВт;
Nδc4= (Pсцс Vpс4 δс4)/(100-δс4)=(91,9 1,1 9,2)/(100-9,3)=10,2 кВт;
по полю, приготовленному под посев:
Nδппп2= (Pсцс Vpппп2 δппп2)/(100-δппп2)=(91,9 0,7 15,1)/(100-15,1)=11,4 кВт;
Nδппп3= (Pсцс Vpппп3 δппп3)/(100-δппп3)=(91,9 0,9 12,5)/(100-12,5)=11,8 кВт;
Nδппп4= (Pсцс Vpппп4 δппп4)/(100-δппп4)=(91,9 1,1 10,6)/(100-10,6)=12,6 кВт.
Потери мощности на подъем трактора считаем по формуле:
по стерне:
Nαc2=Pα Vpс2=131,4 0,7=91,9 кВт;
Nαc3=Pα Vpс3=131,4 0,9=118,2 кВт;
Nαc4=Pα Vpс4=131,4 1,1=144,5 кВт;
по полю, приготовленному под посев:
Nαппп2=Pα Vpппп2=131,4 0,7=91,9 кВт;
Nαппп3=Pα Vpппп3=131,4 0,9=118,2 кВт;
Nαппп4=Pα Vpппп4=131,4 1,1=144,5 кВт.
Мощность на крюке трактора рассчитываем из баланса мощности трактора для недостаточного сцепления движителя трактора с почвой:
по стерне:
Nкрс2=Nес2ф-( Nтрс2+ Nfc2+ Nδc2+ Nαc2)=81,5-(8,1+8,2+9+91,9)=-35,7 кВт;
Nкрс3=Nес3ф-( Nтрс3+ Nfc3+ Nδc3+ Nαc3)=103,6-(10,3+10,6+10,5+118,2)=-46 кВт;
Nкрс4=Nес4ф-( Nтрс4+ Nfc4+ Nδc4+ Nαc4)=123,7-(12,3+12,9+10,2+144,5)=-56,3 кВт;
по полю, приготовленному под посев:
Nкрппп2=Nеппп2ф-( Nтрппп2+ Nfппп2+ Nδппп2+ Nαппп2)=72,1-(7,2+9,1+11,4+91,9)=-47,5 кВт;
Nкрппп3=Nеппп3ф-( Nтрппп3+ Nfппп3+ Nδппп3+ Nαппп3)=90-(9+11,7+11,8+118,2)=-60,7 кВт;
Nкрппп4=Nеппп4ф-( Nтрппп4+ Nfппп4+ Nδппп4+ Nαппп4)=107,7-(10,7+14,4+12,6+144,5)=-74,5 кВт.
Баланс мощности для недостаточного сцепления движителя трактора с почвой записываем как:
по стерне:
Nec2= Nтрс2+ Nfc2+ Nδc2+ Nαc2+ Nкрс2=8,1+8,2+9+91,9-35,7=81,5 кВт;
Nec3= Nтрc3+ Nfc3+ Nδc3+ Nαc3+ Nкрс3=10,3+10,6+10,5+118,2-46=103,6 кВт;
Nec4= Nтрс4+ Nfc4+ Nδc4+ Nαc4+ Nкрс4=12,3+12,9+10,2+144,5-56,3=123,7 кВт;
по полю, приготовленному под посев:
Neппп2= Nтрппп2+ Nfппп2+ Nδппп2+ Nαппп2+ Nкрппп2=7,2+9,1+11,4+91,9-47,5=72,1 кВт;
Neппп3= Nтрппп3+ Nfппп3+ Nδппп3+ Nαппп3+ Nкрппп3=9+11,7+11,8+118,2-60,7=90 кВт;
Neппп4= Nтрппп4+ Nfппп4+ Nδппп4+ Nαппп4+ Nкрппп4=10,7+14,4+12,6+144,5-74,5=107,7 кВт.