Приложение
КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. С. СЕЙФУЛЛИНА
КАФЕДРА АГРАРНОЙ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ
Расчетно-графическая работа
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МАШИНОИСПОЛЬЗОВАНИЕ»
НА ТЕМУ: «ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ
МОБИЛЬНЫХ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ»
Выполнил (а): студент (ка) _ группы
_____________________
(Ф.И.О)
Проверил (а): ____________________
(ученая степень, Ф.И.О преподавателя)
АСТАНА 201_
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ И СКОРОСТНЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАКТОРА В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ
Цель задания. Дать анализ изменения основных эксплуатационных показателей работы трактора на различных скоростных режимах и почвенных фонах.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ
1. Определить для четырех передач трактора при одном состоянии поля (основного фона – стерня, залежь, вспаханное поле, культивированное поле и др.) эксплуатационные показатели:
- 
касательную силу тяги ();
- наибольшую силу сцепление движителей трактора с почвой (
);
- движущую силу (
);
- сопротивление качению трактора (
);
- сопротивление движению трактора на подъем (
);
- силу, не используемую по условиям сцепления (
);
- силу тяги на крюке (
);
- рабочую скорость (
);
- тяговую (крюковую) мощность (
);
- тяговый КПД трактора (
);
- потери мощности в трансмиссии (
);
- мощность, затрачиваемую на качение трактора (
);
- мощность, затрачиваемую при движении трактора на подъем (
);
- мощность, затрачиваемую на буксование движителей трактора (
);
- мощность, не используемую по условиям сцепления трактора с почвой (
).
2. Определить на одной передаче (рекомендуется 2-я передача) при двух состояниях поля (основной и дополнительный фон) эксплуатационные показатели, изложенные в первом пункте.
3. Построить графики тягового баланса трактора и баланса мощности.
4. Проанализировать:
- изменение тяговых свойств трактора при переходе с одного фона (основного) на другой фон (дополнительный) на одной передаче;
- изменение тяговых свойств трактора при переходе с одних передач на другие на основном фоне поля;
- влияние фона поля и передач на сцепные качества трактора;
- способы улучшения тягово-сцепных свойств трактора;
- влияние скорости движения на изменение эксплуатационных показателей работы трактора;
- соответствие максимальной тяговой мощности оптимальному значению скорости движения трактора.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Эксплуатационные показатели работы трактора определяются по классическому подходу:
- для анализа эксплуатационных свойств трактора на разных передачах (по заданию четыре передачи) фон поля остается постоянным (по заданию условно названный основным фоном);
- для анализа эксплуатационных свойств трактора на различных фонах (по заданию - основной и дополнительный фоны) постоянной остается передача (вторая по заданию).
Расчеты производятся согласно указаниям, изложенным последовательно в электронном методическом указании. Вычисление показателей производится в ручном или автоматическом режимах и заносятся в указанные таблицы
Номинальная касательная сила тяги трактора ()
Номинальная касательная сила тяги на ободе ведущего колеса трактора определяется в зависимости от типа движителей (колесные или гусеничные), типа трансмиссии (ступенчатая или бесступенчатая) и справочных данных по техническим характеристикам тракторов. Для выполнения расчетно-графической работы технические характеристики тракторов выбираются из Приложений А–Д.
1.1 Определение номинальной касательной силы трактора через общее передаточное число трансмиссии трактора
Если в технической характеристике трактора имеются передаточные числа трансмиссии трактора, то номинальная касательная сила определяется по формуле:
(1)
где: - номинальная мощность двигателя, кВт;
- общее передаточное число трансмиссии трактора на соответствующей передаче;
- механический КПД трансмиссии трактора:
0,91…0,92 для колесных тракторов
0,89…0,90 для тракторов с резиноармированными гусеничными лентами
0,86…0,88 для гусеничных тракторов;
- номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
- а) радиус начальной окружности ведущей звездочки гусеничного трактора, м; б) радиус ведущего колеса трактора с пневматической шиной, м; в) радиус ведущего колеса трактора с резиноармированными гусеничными лентами, м.
Радиус начальной окружности ведущей зубчатой звездочки гусеничного трактора с металлическими траками берется их технической характеристики.
Радиус ведущего колеса колесного трактора на пневматических шинах определяется по формуле:
(2)
где - радиус стального обода ведущего колеса, м;
- высота поперечного профиля шины, м;
- коэффициент усадки шины: 0,7 - твердый грунт; 0,72 – залежь; 0,75 – стерня; 0,8 – вспаханное поле.
Радиус ведущего колеса трактора с резиноармированными гусеничными лентами определяется по формуле:
(3)
где: -радиус стального обода колеса, м;
- высота резиноармированной гусеничной ленты, м;
1.2 Определение номинальной касательной силы трактора через теоретическую скорость трактора
В технической характеристике современных тракторов, как правило, не указываются передаточные отношения трансмиссии, а приводятся теоретические скорости движения. В этом случае для всех гусеничных тракторов номинальная касательная сила тяги определяется по формуле:
(4)
и для колесных тракторов с корректировкой на усадку шин по формуле:
(5)
где: -теоретическая скорость трактора, кВт.
1.3 Определение номинальной касательной силы трактора с бесступенчатой трансмиссией
Все ведущие мировые производители тракторов имеют в своей линейке тракторы с бесступенчатой трансмиссией. В их технических характеристиках указываются минимальная и максимальная скорости движения.
В таком случае для расчета номинальных касательных сил используются формулы (4) и (5) с той лишь разницей, что в формулах вместо фиксированных скоростей задаются виртуальные в пределах технологических скоростей, например, 3, 4,5, 6 и 7,5 км/ч (или по заданию преподавателя).
2.Максимальная сила сцепления движителей трактора с почвой ()
Вторым важнейшим показателем при определении сцепных свойств трактора является максимальная величина сцепления движителей трактора с почвой, которая определяется по формуле:
(6)
где: - коэффициент сцепления движителей трактора с почвой в зависимости от характера поверхности (Приложение Е);
- сцепной вес трактора (нагрузка на движители), кН.
Для гусеничных и полноприводных колесных тракторов сцепной вес равен:
(7)
где: - вес трактора, кН (Приложения А-Д);
- угол подъема (спуска), градусов (дан в задании).
Для моноприводных колесных тракторов сцепной вес можно определить по упрощенной формуле:
(8)
3. Движущая агрегат сила ()
Силу, непосредственно движущую агрегат, определяют логическим сравнением количественных значений касательной силы () на каждой передаче и почвенном фоне и силы сцепления движителей трактора с почвой (). Если сила сцепления движителей трактора с почвой на какой-либо передаче больше или равна касательной силе (), тогда вся касательная сила используется рационально и является движущей силой, т.е.:
(9)
Если трактор достаточно легкий или неплотный почвенный фон и касательная сила больше сцепной (), то часть касательной силы просто не может использоваться по причине буксования, а в качестве движущей силы выступает сцепная, т.е.:
(10)
Часть касательной силы, неиспользуемой в работе определяется разностью:
(11)
и называется силой недосцепления
Для увеличения сцепного веса во многих конструкциях тракторов предусмотрена дополнительная догрузка металлическими грузилами (балластом).
4. Сила сопротивления качению или перекатыванию()
Любая опорная среда при перемещении по ней, оказывает реакцию, на преодоление которой затрачивается сила, сила сопротивления качению (), определяемая по формуле:
(12)
где - коэффициент сопротивления качению трактора по поверхности почвы (Приложение Ж).
5. Сила сопротивлению подъему ()
Сила зависит от веса трактора и угла подъема:
(13)
где - угол подъема (спуска), градусов (из задания).
6. Сила тяги трактора на крюке ()
Это та полезная сила, которая может использоваться для агрегатирования орудий и определяется для каждой передачи по формуле:
(14)
Для проверки правильности проведенных расчетов необходимо проводить тяговый баланс трактора на каждой передача по формуле:
(15)
7. Рабочая скорость движения трактора ()
Если в технической характеристике трактора имеются передаточные числа трансмиссии, то определяется теоретическая скорость на соответствующей передаче: (16)
В таком случае, с целью облегчения расчетов во вкладке «Пункт 1, 2», в таблицу 2 в графу 2 автоматически заносятся значения теоретических скоростей, вычисленные по формуле (16) на всех передачах
7.1 При достаточном сцеплении движителей с почвой рабочая скорость определяется по формуле:
(17)
где - буксование, % (Приложение И)
Процент буксования зависит от коэффициента использования эксплуатационного веса трактора (), который определяется из соотношения:
(18)
7.2 При недостаточном сцеплении рабочая скорость определяется по формуле:
(19)
где - частота вращения коленчатого вала двигателя (об/мин) при недостаточном сцеплении:
(20)
где - частота вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, об/мин.
8. Тяговая (крюковая) мощность ()на передачах определяется по формуле:
(21)
9. Тяговый КПД трактора () и потери мощности в трансмиссии () определяются соответственно по формулам:
(22)
(23)
где: - механический КПД трансмиссии; - мощность двигателя, которая при достаточном сцеплении равна номинальной мощности двигателя, кВт (Приложения А-Д), т.е. При недостаточном сцеплении
.. определяется по формуле:
(24)
10. Мощности, затрачиваемые на качение трактора () и преодоление подъема (), определяются соответственно по формулам:
(25)
(26)
11. Мощность, затрачиваемая на буксование () трактора, определяется по формуле:
(27)
12. Мощность, не используемая по условиям сцепления (), определяется по формуле:
(28)
13. Баланс мощности трактора включает все составляющие и определяется как:
(29)
С целью визуального отображения тягового баланса строится график тягового баланса (рисунок 1). Он строится для одной передачи, но на разных почвенных фонах. Соответственно этому на оси абсцисс в масштабе откладываются разные значения коэффициента сцепления движителей трактора с почвой - 
. По оси ординат откладываются составляющие тягового баланса из выражения (15):
Фактические значения составляющих берутся из таблицы 2. Из построенного графика наглядно видно:
1. При достаточном сцеплении движителей трактора с почвой, линия будет проходить выше линии 
.
2. При недостаточном сцеплении движителей трактора с почвой, линия будет проходить ниже линии 
.
3. При пересечении линий и существует зона достаточного сцепления, когда 
и недостаточного - 
.
График баланса мощности (рисунок 2) строится на всех передачах для основного фона. Соответственно этому на оси абсцисс откладываются рабочие скорости () движения трактора. На оси ординат в масштабе откладываются все составляющие баланса мощности , , , , , и в следующей последовательности. График строится как накопительный, последовательность накопления подробно изображена на рисунок 2. Из графического представления баланса мощности следуют выводы:
1. Мощность, затрачиваемая на перекатывание трактора, возрастает прямо пропорционально с увеличением скорости.
2. Мощность, затрачиваемая на преодоление трактором подъема, возрастает прямо пропорционально с увеличением скорости, но незначительно.
3. Мощность, затрачиваемая на трение в трансмиссии, остается постоянной на всех скоростях.
4. Мощность, затрачиваемая на буксование трактора, уменьшается с увеличением скорости. Зависимость в некоторой степени является криволинейной.
Рисунок 1. График тягового баланса трактора
Рисунок 2. График баланса мощности трактора
| Таблица 2 Эксплуатационные показатели трактора (результаты расчетов) | ||||||||||||||||
| Состояние поля | Пере-дача (скор-ость) | Рк, кН | Рсц, кН | Рдв, кН | Ркр, кН | Рf, кН | Рα, кН | Рнсц, кН | Vр, км/ч | Nкр, кВт | Nе, кВт | Nт, кВт | Nf, кВт | Nα, кВт | Nбукс, кВт | ŋт |
| Фон 1 | ||||||||||||||||
| Фон 2 |