2.2. Расчет номинальной эксплуатационной мощности двигателя и механического кпд трансмиссии мэс
Номинальная эксплуатационная мощность двигателя трактора в составе МЭС определяется как сумма номинальных эксплуатационных мощностей двигателя, реализуемых через тягу ЭМ Nн.э.ЭМи через ТТМNн.э.ТТМпо выражению:
.
Номинальную эксплуатационную мощность двигателя, реализуемую при использовании энергетического модуля (ЭМ) как трактора-тягача Nн.э.ЭМопределяем из условия реализации на лущеной стерне зерновых культур номинального тягового усилия при заданной номинальной скорости движения трактора по горизонтальному участку пути:
,
где Ркр.н— номинальное тяговое усилие, реализуемое при использовании ЭМ как трактора-тягача, кН;Pf— сила сопротивления качению ЭМ, кН;νтр.н— действительная скорость движения ЭМ при номинальном тяговом усилии находится в пределах νтр.н= 8…10 км/час.; ηтр — механический КПД трансмиссии ЭМ.
Номинальную эксплуатационную мощность двигателя, реализуемую при использовании энергетического модуля (ЭМ) как балластируемого трактора-тягача Nн.э.ЭМ.бопределяем из условия реализации на лущеной стерне зерновых культур силы тяги с полным балластом при заданной номинальной скорости движения трактора по горизонтальному участку пути:
,
где Ркр.б— сила тяги с полным балластом, реализуемое при использовании ЭМ как трактора-тягача, кН;Pf.б— сила сопротивления качению ЭМ с полным балластом, кН.
Номинальную эксплуатационную мощность двигателя ЭМ, реализуемая через ТТМ Nн.э.ТТМопределяем из условия реализации на лущеной стерне зерновых культур дополнительного номинального тягового усилия при заданной номинальной скорости движения ЭМ по горизонтальному участку пути:
где Ркр.н.ТТМ— дополнительное номинальное тяговое усилие выбранная как разность между номинальным тяговым усилием следующего тягового класса и номинальным тяговым усилием ЭМ, кН;Pf.ТТМ— сила сопротивления качению ТТМ, кН; ηтр.ТТМ — механический КПД ветви трансмиссии, соединяющей двигатель с мостом ТТМ; δн.ТТМ— допустимое буксование колес ТТМ.
Силу сопротивления качению энергетического модуля Pfпри расчете номинальной эксплуатационной мощности двигателя вычисляют для условий работы трактора на стерне:
где GЭМ —эксплуатационный вес трактора тягово-энергетической концепции (энергетического модуля).
При использовании на тракторе балласта необходимо подставлять в формулу (14) эксплуатационный вес трактора с этим балластом.
Силу сопротивления качению энергетического модуля Pfпри более детальном рассмотрении ее формирования можно вычислить по выражению:
,
где N— возможное количество мостов ЭМ, кН;Pf.k—cила сопротивления качениюk моста ЭМ.
Силу сопротивления качению k моста ЭМ определяем для условий работы на стерне:
, (15)
где Gk— нагрузка наk мост ЭМ, кН; fk— коэффициент сопротивления качению полущеной стернеk моста ЭМ. При расчете многоосных ходовых систем учитываем, что коэффициент сопротивления качению зависит от количества прохода колеса по одному следу и степени деформирования почвы предыдущими проходами. Поэтому значение коэффициента сопротивления качению второго моста принимаем на 0,01 и третьего на 0,015 меньше коэффициента сопротивления качению колесного движителя первого моста полущеной стернеf1 = 0,08…0,1.
Силу сопротивления качению ТТМ Pf.ТТМвычисляем по выражению:
,
здесь Pf.kнеобходимо рассматривать какcилу сопротивления качениюk моста многоосной ходовой системы МЭС, состоящей из ЭМ и ТТМ, используя выражение (15).
Учитывая, что МЭС многоостная машина, имеющая несколько ведущих мостов, механический КПД трансмиссии МЭС рассчитывается по формуле:
,
где kNk — коэффициент передачи мощности на привод k моста МЭС; ηтрk —механический КПД отдельной ветви трансмиссии МЭС.
Механический КПД отдельной ветви трансмиссии МЭС или ЭМ определяем по формуле:
где ηхол ηн — КПД, учитывающие потери энергии в трансмиссии на холостом ходу и под нагрузкой;ζ — коэффициент, учитывающий потери энергии в трансмиссии на холостом ходу; его значение — 0,03…0,05; ηц, ηк— КПД цилиндрической и конической пары шестерен (значение КПД пары шестерен принимаем ηц= 0,985…0,990 и ηк= 0,975…0,980);mjи nj— количество цилиндрических и конических пар шестерен, находящихся в зацеплении одновременно на ветви трансмиссии, соединяющей двигатель с kмостом ЭМ или ТТМ в составе МЭС. Количество пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся одновременно в зацеплении в ветви привода ведущего моста, определяют по кинематической схеме трансмиссии трактора (энергетического модуля) и ТТМ (приложение4).
Полное значение механического КПД трансмиссии ЭМ определяем по выражению:
где kN1— коэффициент передачи мощности на привод передних колес ЭМ; ηтр1 и ηтр2 — механический КПД ветви трансмиссии, соединяющей двигатель с передним и задним мостами ЭМ.
Среднее значение коэффициента передачи мощности на передний ведущий мост от мощности реализуемой энергетическим ЭМ при использовании его как трактора-тягача находится в пределах:
для тракторов 4К4а kN1=0,3…0,4;
для тракторов 4К4б kN1=0,4…0,6.
Значения коэффициентов передачи мощности на привод передних и задних колес ЭМ при использовании его в составе МЭС будет отличаться от значений коэффициентов передачи мощности на привод передних и задних колес ЭМ, используемого как трактор-тягач. Поэтому коэффициент передачи мощности на привод kмоста МЭС определяем по формуле:
(16)
где Nн.э— номинальная эксплуатационная мощность двигателя, кВт;Nн.э.k— значение номинальной эксплуатационной мощности двигателя, реализуемое черезkмост МЭС, кВт.
При определении коэффициента передачи мощности на привод ТТМ в выражение (16) подставляется номинальная эксплуатационная мощность двигателя, реализуемая через ТТМ Nн.э.ТТМ. Для определения коэффициентов передачи мощности на привод передних и задних колес ЭМ в составе МЭС необходимо сначала определить величину номинальной эксплуатационной мощности двигателя, реализуемую через переднийNн.э.пи заднийNн.э.кмост ЭМ по выражениям:
и
,
здесь значение коэффициента передачи мощности на привод передних колес ЭМ kN1и номинальная эксплуатационная мощность двигателяNн.э.ЭМберутся для ЭМ при использовании его как трактора-тягача.