- •Тяговый расчет трактора
- •1. Определение тягового диапазона
- •2. Определение эксплуатационного веса трактора
- •3. Расчет буксования в зависимости от нагрузки на крюке трактора
- •4.Определение номинальной мощности двигателя трактора
- •5. Расчет и построение регуляторной характеристики дизельного двигателя
- •6. Расчет касательных сил тяги, передаточных чисел трансмиссии, теоретических (расчетных) скоростей движения трактора.
- •7. Расчет и построение теоретической тяговой характеристики трактора.
4.Определение номинальной мощности двигателя трактора
Требуемая мощность тракторного двигателя определяется исходя из заданных номинальной силы тяги на крюке, соответствующей этому тяговому усилию рабочей скорости движения и установленными предыдущими расчетами веса трактора и буксования его движителей. При определении потребной мощности тракторного двигателя необходимо резервировать некоторую часть мощности для преодолевания систематически возникающих пиковых сопротивлений движению. Чем больше может быть перегрузка двигателя во время работы, тем больше должен быть резерв мощности.
При определении потребной мощности двигателя резерв учитывается введением коэффициента эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя χэ.
, кВт; (6)
где Ркр.н и V , - заданные номинальное тяговое усилие в кН и рабочая скорость движения трактора при номинальной силе тяги в км/ч;
- коэффициент эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя,
= 0,85...0,90, принимаем χэ=0,85;
- тяговый коэффициент полезного действия, который можно представить в следующем виде
(7)
где - КПД, учитывающий механические потери в трансмиссии;
- КПД, учитывающий потери на буксование ведущих колес;
- КПД, учитывающий потери на качение трактора;
(8)
где - КПД цилиндрической пары шестерен,
- КПД конической пары шестерен;
и количество пар шестерен, работающих в трансмиссии на
данной передаче, соответственно, цилиндрических и конических;
; .
- КПД, учитывающий потери холостого хода трансмиссии. На
основе имеющихся опытных данных можно принимать, что при
достаточно прогретом масле в механизмах трансмиссии
=(0,95...0,97)=0,95
Подставляем данные в формулу (8):
;
Коэффициент определяют из выражения:
; (9)
Для этого необходимо знать коэффициент δ буксования ведущих колес в заданных условиях работы. Зависимость буксования от тягового усилия рассчитана выше.
Определяем КПД буксования
;
Коэффициент , учитывающий потери на качение трактора, определяется из выражения
; (10)
где Pf - сила сопротивления качения, кН.
Р- касательная сила тяги, равная при установившемся движении трактора по горизонтальному участку:
, кН; (11)
При расчете сопротивления качению используют уравнение:
, кН; (12)
Подставляем данные в формулу (12):
кН;
Подставляем данные в формулу (11):
кН;
Подставляем данные в формулу (10):
;
Подставляем полученные значения в формулу (7):
;
5. Расчет и построение регуляторной характеристики дизельного двигателя
Регуляторная характеристика дизельного двигателя показывает изменение эффективной мощности, частоты вращения коленчатого вала, крутящего момента, удельного и часового расходов топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов при работе двигателя на регуляторе.
Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала выполняется в следующем порядке.
1. Рассчитывается регуляторная ветвь характеристики в диапазоне частот вращения от холостого хода до номинального режима.
Частота вращения холостого хода двигателя определяется по формуле
, мин(13)
где - коэффициент неравномерности регулятора, для современных тракорных дизелей= (0,07...0,08) = 0,07;
- номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя мин,
мин.
На регуляторной ветви характеристики принимают изменение мощности Ne и крутящего момента М двигателя по закону прямой линии от доNeн и = 0 до
Крутящий момент определяется по формуле:
, кНм; (14)
где Nе - эффективная мощность, кВт;
n - частота вращения, об/мин.
Определяем номинальный крутящий момент:
кН∙м.
По удельному расходу топлива при номинальной мощности двигателя определяют максимальный часовой расход топлива по формуле:
, кг/ч; (15)
кг/ч.
Для холостого хода принимают:
,кг/ч;
кг/ч.
Промежуточные точки часового расхода топлива на регуляторной ветви принимают по закону прямой линии. По часовому расходу топлива и соответствующей мощности двигателя на регуляторной ветви определяют удельный расход топлива по формуле
, г/кВт∙ч; (16)
Кривая удельного расхода топлива по мере снижения мощности (нагрузки) двигателя поднимается вверх.
2. Рассчитывается безрегуляторная (перегрузочная) ветвь характеристики в диапазоне частот вращения от номинального режима nн до режима максимального крутящего момента n0. При перегрузках крутящий момент двигателя продолжает несколько возрастать, главным образом за счет корректора, увеличивающего цикловую подачу топлива в цилиндры двигателя. При частоте вращения nо крутящий момент двигателя достигает максимального значения Мкрmах. При дальнейшем снижении частоты вращения крутящий момент уменьшается из-за ухудшения условий протекания рабочего процесса.
На участках характеристики с частотами вращения ниже nо двигатель работает неустойчиво и при малейшей дополнительной перегрузке может заглохнуть.
На режиме максимального крутящего момента двигателя трактор развивает максимальные касательные силы тяги и тяговые усилия на крюке. В диапазоне частот вращения от nн до nо текущие значения эффективной мощности двигателя определяют по эмпирической формуле
, кВт; (17)
где ni и nн - текущее и номинальное значения частот вращения коленчатого вала, об/мин;
с=0,5; с=1,5 - для дизелей с непосредственным впрыском топлива,
с=0,7; с=1,3- для дизелей с вихрекамерным смесеобразованием.
Задаваясь значениями частот вращения коленчатого вала двигателя, определяют текущие значения Nei и крутящего момента Мкрi. Шаг изменения частот вращения от nн до nо принимают равным 50...100 об/мин.
Расчеты с изменяющейся частотой вращения коленчатого вала двигателя производят до определения максимального крутящего момента и соответствующей ему частоты вращения.
Удельный расход топлива на безрегулягорной ветви при максимальном крутящем моменте двигателя принимают равным:
, г/кВтч; (18)
Зная удельный расход топлива на безрегулягорной ветви, определяют соответствующий часовой расход топлива GTi по формуле
, кг/ч; (19)
Результаты расчетов показателей работы двигателя заносят в сводную таблицу для построения регуляторной характеристики (табл. 2).
Таблица 2
Параметры регуляторной скоростной характеристики
Nоб/мин |
Ne,кВт |
Мкр,кНм |
Gт,кг/ч |
ge,г/кВт |
2140 |
0 |
|
13,94601 |
|
2000 |
232,43349 |
1,11035 |
55,78404 |
240 |
1900 |
226,61684 |
1,13954 |
56,56356 |
249,6 |
1800 |
217,55775 |
1,15477 |
56,39097 |
259,2 |
1700 |
207,94081 |
1,16864 |
55,89449 |
268,8 |
1600 |
197,10360 |
1,17697 |
54,87364 |
278,4 |
1500 |
185,2204 |
1,17975 |
53,34349 |
288 |
Пользуясь полученными расчетными данными, строят график регуляторной скоростной характеристики тракторного дизельного двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала.