Меню

График баланса мощности трактора



Расчет баланса мощности трактора

Баланс мощности трактора показывает распределение эффективной мощности двигателя по отдельным видам сопротивлений и определить мощность, расходуемую на полезную работу.

Целью выполнения работы является установление зависимости величины полезной мощности трактора от его загрузки, скорости движения и величины угла подъема.

1.2 Исходные данные и методические указания к выполнению работы

При выполнении работы необходимо построить график зависимости мощности расходуемую на полезную работу от величины угла подъема (α) в интервале от 0 0 до 10 0 с шагом в 2 0 .

Исходные данные для выполнения работы приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Исходные данные

Номер варианта Марка трактора Загрузка трактора,% Скорость движения , км/ч
Т-25
Т-16М 7.6
Т-40М 9,7
МТЗ-80 8,9
МТЗ-82 7,2
ЮМЗ-6
Т-150К 13,4
Т-157 10,6
ДТ-75М 7,5
Т-150 8,6
ТДТ-55 3,1
ЛХТ-55 6,3
ЛХТ-100А
Т-4А 5,2
Т-130М 3,6
Т-130Б 3,2
Т-16М 4,9
МТЗ-82 12,3
ДТ-75М 7,3
ЛХТ-100А
Т-130М 5.1

Эффективная мощность двигателя (таблица 1.3) расходуется на полезную работу – преодоления тягового сопротивления агрегатируемой с ним машины Nкр (тяговая мощность) и на привод активным рабочим органом от ВОМ NВОМ. Часть мощности расходуется на преодоление сопротивлений в трансмиссии трактора Nтр, подъема Ni, на качение Nкач и буксование .

Баланс мощности трактора при неравномерном движении на подъеме выражается уравнением

Потери мощности в трансмиссии Nтр. В передаточных механизмах трактора мощность затрачивается на трение между зубьями шестерен, в подшипниках и сальниках валов, в гусеничной цепи, а также перемешивание масла. Общий КПД трансмиссии гусеничных тракторов на основных рабочих передачах примерно равен 0,86-0,88, колесных тракторов 0,91 – 0,92.

Количественное значение мощности Nтр может быть определено:

где ηтр – КПД трансмиссии.

Потери мощности на буксовании . Мощность теряется на буксовании в тех случаях, когда верхний слой почвы под действием гусениц или колес сминается и несколько сдвигается назад, а скорость трактора при этом уменьшается. Почвы с большой влажностью и малой связностью частиц легко подвергаются деформациям смятия и сдвига.

Кроме типа почвы и характера растительного покрова на величину буксования влияют конструкция ходового аппарата и степень загрузки трактора (таблица 1.2).

Таблица 1.2 – Величина буксования тракторов

Загрузка трактора ,% Буксование, % в зависимости от типа ходового аппарата
колесный гусеничный
До 20 До 3 До 0,5
20-40 3-6,5 0,5-1,0
40-60 6,5-11,5 1,0-2,0
60-80 11,5-17,0 2,0-3,0
80-90 17,0-21,5 3,0-4,0
90-100 21,5-26,5 4,0- 4,5
100-110 26,5-30,0 4,5 -5,0

Потери мощности на буксование можно определить по формуле:

где δ – величина буксования (при буксовании 3% δ=0,03).

Потери мощности на качение трактора и на преодоление подъема определим:

где G – вес трактора, (масса трактора приведена в таблице 1.3) Н;

v – скорость движения трактора, м/с;

f – коэффициент сопротивления качению ( для колесных тракторов 0,1 – 0,12%, для гусеничных 0,12);

i – величина подъема (i=tgα).

Читайте также:  Электродвигатель мощность 133 квт

Таблица 1.3 – Параметры тракторов

Марка трактора Масса, кг Эффективная мощность двигателя , кВт
Т-25А 18,4
Т-16М 14,7
Т-40М 36,8
МТЗ-80 55,2
МТЗ-82 58,9
ЮМЗ-6 44,2
Т-150К
Т-157
ДТ-75М 66,2
Т-150
ТДТ-55 55,2
ЛХТ-55 45,6
ЛХТ-100А
Т-4А 95,7
Т-130М
Т-130Б

Тяговую мощность или мощность, расходуемую на полезную работу, определяем из уравнения баланса мощности

Расчеты и построение диаграммы следует выполнить в Excel.

Источник

Баланс мощности трактора

Мощность двигателя, определяемая как результат произведения силы (момента) на скорость должна быть равна сумме мощностей, затрачиваемых на преодоление различных сопротивлений, возникающих при движении машинно – тракторного агрегата. Основной энергетической характеристикой, определяющей энергетические возможности двигателя трактора, является номинальная эффективная мощность Nен, то есть мощность на коленчатом валу при номинальном режиме работы двигателя. Часть этой мощности будет расходоваться на преодоление тяговых сопротивлений рабочих машин Nкр и на привод рабочих машин через вал отбора мощности Nвом, то есть мощности, затрачиваемые на полезную работу. Другая часть мощности Nен – это непроизводительные потери Nпот.

Тогда в самом общем виде баланс мощностей:

где ξ – коэффициент использования номинальной мощности, равный отношению фактически снимаемой с вала двигателя мощности к ее номинальному значению.

Аналогично тяговому балансу можно представить баланс мощности трактора в виде уравнения:

где Nму – потери мощности в моторной установке (по отношению к номинальной мощности) включают затраты мощности на привод вентилятора, потери в системе воздухоочистки и выхлопа газов, например, эти потери для двигателя ЯМЗ-240 трактора К-701 составляют на номинальном режиме около 22 кВт; Nупр – затраты мощности на сервирование систем управления включают в себя мощность насосов гидроусилителей механизма поворота, механизма навески рабочих машин, управление коробкой передач и муфтой сцепления, компрессора пневмоусилителей; Nтр – потери мощности в силовой передаче (трансмиссии); Nδ – потери мощности на буксование движителей; NΨ – затраты мощности на самопередвижение трактора, включая на преодоление подъема (спуска); Nнр – потери мощности в приводе ВОМ; Nj – затраты мощности на преодоление сил инерции, возникающих при изменении скорости движения; Nw – затраты мощности на преодоление силы сопротивления воздушной среды.

Отдельные составляющие уравнения (4.30) могут быть найдены по формулам:

Отношение фактически используемой мощности к номинальной для случая установившегося движения на горизонтальном участке называют полным КПД трактора

Отношение фактической тяговой мощности к эффективной за вычетом мощности, передаваемой через ВОМ, называют тяговым КПД трактора

Для выполнения большого комплекса работ, отличающихся друг от друга значительным разнообразием условий и затрат тяговых усилий, с высоким КПД необходимо иметь тракторы разных классов, каждому из которых отведена своя тяговая зона. Этот принцип положен в основу построения тяговых классов тракторов в России.

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Назовите основные показатели характеристики двигателя.

2. Что такое номинальная мощность двигателя?

3. Запишите зависимость крутящего момента и мощности двигателя.

Читайте также:  Признаки классификации производственной мощности

4. Какими коэффициентами оценивают тяговые свойства двигателя?

5. По каким показателям выбирают двигатель для трактора?

6. Запишите соотношение скорости движения, массы и сил, действующих на агрегат, при котором возможны работа и движение агрегата.

7. Перечислите силы, действующие на МТА.

8. Запишите уравнение тягового баланса трактора.

9. Запишите формулу для расчета сопротивления подъему (спуску) МТА.

10. Запишите формулу для расчета сопротивления передвижению агрегата.

11. Поясните механизм возникновения движущей агрегат силы.

12. Запишите формулу для расчета касательной силы тяги.

13. Запишите формулу для расчета силы сцепления с почвой.

14. Запишите выражение для определения силы тяги трактора Ркр.

15. Какая из двух независимых сил (касательная сила тяги или сила сцепления с почвой) определяет силу, движущую агрегат?

16. Дайте понятия теоретической, действительной, рабочей и эксплуатационной скоростей движения

17. Как рассчитать радиус качения тракторных шин низкого давления ведущих колес?

18. Перечислите составляющие баланса мощности трактора.

19. Запишите формулу для расчета полного КПД трактора.

20. Запишите формулу для расчета тягового КПД трактора.

Источник

Реферат: Баланс мощности МТА

Баланс мощности МТА

Мощность тракторного двигателя расходуется на выполнение полезной работы, преодоление внешних и внутренних сил сопротивления.

Распределение мощности двигателя на преодоление различных видов сопротивлений называется балансом мощности, или рабочим балансом МТА (при равномерном движении), т.е.

Потери мощности в трансмиссии (кВт) связаны с преодолением сил трения в подшипниках, шестернях, механизмах гусеничной цепи. Их можно определить по формуле

где η мг — КПД трансмиссии (для колесных тракторов — в пределах 0,90—0,92, для гусеничных — 0,86—0,88; на его значения оказывают влияние такие эксплуатационные факторы, как качество смазки, технического обслуживания и регулировки).

Потери мощности на перекатывание трактора связаны с образованием колеи ходовым аппаратом, а также с деформацией шин, преодолением сил трения в подшипниках колес (гусеницах) и др. Эти потери (кВт) зависят от скорости движения агрегата:

Здесь Pf = G• fr — сопротивление перекатыванию трактора, кН; vp — рабочая скорость агрегата, м/с.

Потери мощности на буксование (кВт) обусловлены недостаточным сцеплением ходового аппарата с почвой. При этом почва сдвигается, что сопровождается буксованием и снижением поступательной скорости движения трактора:

где δ — буксование, %.

Потери мощности (кВт) на преодоление трактором подъема можно определить, если известны сила сопротивления подъему Р(, и скорость движения агрегата:

Мощность Ne вом , которая расходуется двигателем на привод механизмов через ВОМ, рассчитывается по формуле:

Полезная (тяговая) мощность (кВт), т.е. мощность, которая расходуется на тягу рабочих машин, зависит от условий работы.

Для тяговых и тягово-приводных агрегатов

для транспортных агрегатов

Затраты мощности зависят от скорости движения агрегата, поэтому баланс мощности можно изобразить с помощью графика (рис. 1). Если нанести на графике кривую удельного тягового расхода топлива, то увидим, что минимальный удельный расход

соответствует максимальному значению тяговой мощности Nt max . Это очень важно для правильного комплектования машинно-тракторных агрегатов и выбора загрузочных и скоростных режимов их работы.

Читайте также:  Мощность светильника типа лво

Рис. 1. График зависимости затрат мощности от скорости движения трактора

Производительность агрегата пропорциональна тяговой мощности Nt , а расход топлива на единицу выполненной работы пропорционален удельному расходу. Значит, наибольшей производительности и экономичности (по расходу топлива) можно достичь, когда трактор работает в режиме максимальной тяговой мощности Nt max (или близкой к ней) при минимальном удельном расходе топлива gT min , т.е. при оптимальных рабочих скоростях.

Для современных гусеничных тракторов эти скорости примерно равны 2,0—2,5 м/с, а для колесных — 3—4 м/с. Однако при комплектовании агрегатов не всегда удается этого добиться, так как могут быть ограничения рабочей скорости по агротехническим требованиям (качество работы), а также из-за превышения допустимого буксования и др.

Анализ и расчет эксплуатационных показателей МТА

Расчет эксплуатационных показателей МТА, которые указанны в задачах данной работы, проводят для каждого состояния почвы на заданных рабочих скоростях движения МТА по формулам используя данные технических характеристик тракторов.

Касательную силу на ведущих колесах (звездочках) трактора рассчитывают по формуле:

где Pкн– номинальная касательная сила тяги трактора, кН;

Мg — номинальный крутящийся момент двигателя, кН.м;

Nне — номинальная эффективная мощность двигателя, кВт;

iм — общее передаточное число трансмиссии;

ηм.г. — КПД трансмиссии и движителя;

r к — радиус колеса ведущего, м;

nн — номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, 1/мин-1

ηм.г. = ηmц• ηnк• ηr,

где ηц, ηк, η r — КПД соответственно пары цилиндрических, конических шестерен и гусеничной цепи;

m, n — количество пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении при работе на данной передаче (определяется из кинематической схемы трансмиссии трактора).

Радиус колеса вычислить с учетом усадки шины по формуле:

где ro — радиус стального обода колеса, м;

Кш — коэффициент усадки шины (Кш = 0,75 . . . 0,80)

hш — высота шины, м.

Для гусеничных тракторов rк равняется радиусу начальной окружности ведущей звездочки.

Сила сцепления ходового аппарата трактора с почвой рассчитывается по формуле:

где Gсц – сцепной вес трактора, кН

μ — коэффициент сцепления ходового аппарата с почвой.

Сцепной вес тракторов гусеничных и колесных с двумя ведущими мостами при работе в составе МТА на горизонтальной местности равен весу трактора, а при наличии подъемов (склонов) вычислить по формуле:

где Gтр — сила тяжести трактора, кН

α — угол подъема (спуска), град.

У колесных тракторов с одной ведущей осью сцепной вес при движении по склону:

Gсц = 32Gтр• cos α,

Движущую агрегат силу Рдв для всех вариантов определяют с учетом работы МТА.

При достаточном сцеплении движителей трактора с почвой, когда сила сцепления Рсц больше номинальной касательной силы Pкн (Рсц≥Pнк) движущая агрегат сила будет равна номинальной касательной, то есть:

Источник