Поверочный расчет, построение и предварительный анализ динамического паспорта трактора. Оценка тягово-скоростных свойств, проходимости, агрегатируемости и топливной экономичности трактора

2.2. Поверочный расчет, построение и предварительный анализ динамического паспорта трактора

Ключевыми понятиями разработанного автором динамического паспорта трактора и автомобиля являются динамический фактор и динамическая характеристика, впервые введенные в теорию автомобиля академиком Е.А. Чудаковым, а также номограмма нагрузок и универсальная динамическая характеристика автомобиля, впервые  предложенные профессором Н.А. Яковлевым и применяемые в теории автомобиля до сих пор. В теории трактора эти понятия не применялись и не применяются главным образом из-за отсутствия количественного учета коэффициента буксования. Однако широкое использование  колесных, а иногда и гусеничных тракторов на транспортных работах, особенно в общем транспортном потоке, вызывает необходимость разработки и применения одинаковой методики оценки эксплуатационных свойств тракторов и автомобилей разных классов и назначения. Один из возможных вариантов такой методики и позволяет реализовать обобщенный динамический паспорт трактора и автомобиля.

Отличительной особенностью  графика динамического  паспорта является то, что его размер может  быть  одинаковым  для  любого трактора и  грузового  автомобиля  и зависит главным образом от масштаба скорости υ (рис.3). Поскольку максимальная скорость отечественных грузовых автомобилей обычно не превышает 100 км/ч,  то это значение и его масштаб лучше принять одинаковым во всех вариантах заданий, например 2,5(км/ч)/см.

Расчетными показателями динамического паспорта трактора являются динамический  фактор одиночного трактора без балласта D_о, коэффициент нормальной нагрузки ведущих  колес  (гусениц)  транспортного  МТА l и КПД моторно-трансмиссионной  установки h_мту=h_е×h_тр

При выполнении курсовой  работы можно  ограничиться расчетом D_o только на четырех рабочих передачах,  используя уже рассчитанные значения Р_ко (см.табл. 2.1), а силу сопротивления воздуха из-за малой скорости движения не учитывать. Тогда текущие значения динамического фактора одиночного трактора без балласта

                                                                                                 (2.11)

где Р_ко - полная окружная сила ведущих колес (звездочек гусениц), кН;

Р_w - сила сопротивления воздуха, кН; при υ<18 км/ч и отсутствии встречного ветра Р_w=0;

Г - коэффициент равномерной (l=const) догрузки колес или гусениц трактора балластом или агрегатируемой  машиной; обычно Г<1,3; при расчете D_о Г=1;

G_o - минимальная эксплуатационная сила тяжести (вес) одиночного трактора без балласта, кН; обычно G_о<G_э, но можно принять G_o=G_э.

Текущие значения КПД моторно-трансмиссионной установки определяем, используя данные таблицы 2.1, по формуле:

                       (2.12)

Текущие значения  коэффициента нормальной нагрузки ведущих колес (гусениц) транспортного МТА с двух - или трехосным прицепом, не имеющим ведущих колес, определяем из уравнения гиперболы

λ=λ₀/Г_i                                                      (2.13)

где λ_о - коэффициент нормальной нагрузки ведущих колес одиночного трактора;

Г_i - текущие  значения  коэффициента веса транспортного МТА; его максимальное значение определяем как отношение максимального веса транспортного МТА к весу трактора G_о; обычно Г_макс≤3; промежуточные значения Г_i принимаем удобными для расчета и построения графика.

Графики на листе 2 (см. рис. 3)строим в последовательности:

 - отступив  от  верхней  кромки листа на 30 и от левой на 40 мм, последовательно строим прямоугольник 200х400, квадрат 400х400 и прямоугольник 160х400 мм,  а также прямоугольник 400х125 мм под квадратом;

- поле левого прямоугольника разбиваем  масштабной сеткой 20х40 мм, поле квадрата - сеткой 40х40 мм, поле нижнего прямоугольника - сеткой 40х25 мм, а поле правого прямоугольника. - тремя вертикалями через 40 мм; обозначаем шкалы:

- верхнюю левую D_г/φ_v (0...1);

- верхнюю среднюю ψ_вом, ψ_гс (0...1);

- верхнюю правую Г (1...5);

- нижнюю левую D_г/φ_vλ (0...1);

- нижнюю среднюю υ (О...100 км/ч);

- нижнюю правую Г (1...5);

- левую вертикальную D_о, ψ_оп, ψ_кр, φ_v, λ, δ (0...1);

- средние вертикальные N_е (О...125 или О...250 кВт);

η_е, η_мту (О...0,5).

Правую вертикальную шкалу D_г и ψ, а также три лучевых  номограммы и две диагональные сетки наносим после построения по данным таблицы 2.1 графиков D_о=f(υ_т) и η_мту=f(υ_т), а также графиков δ=f(D_г/φ_vλ) и φ_ve, φ_vми φ_vмз=f(υ_т).

Для построения одной кривой коэффициента буксования колесных трактора и автомобиля или двух кривых коэффициента буксования гусеничного трактора и колесного автомобиля используем значения δ (см. табл. 2.2), выраженные в долях единицы.

Текущие значения коэффициента сцепления тракторных и автомобильных шин с сухим (φ_vc), мокрым (φ_vм), мокрым и загрязненным (φ_vмз) асфальтобетоном в зависимости от теоретической скорости υ_т рассчитываем, используя экспериментальные данные Э.Г.Подлиха:

υ_т, км/ч   0       10        20        30      40     50     60     70     80     90     100

φ_vc, %    100    100       92        83      76      69     64     57     52     51      50,

 и соотношения

φ_vм=φ_vc/1,5                                         (2.14)

φ_vмз=φ_vc/3                                         (2.15)

а также предварительно выбранное и обоснованное или заданное в тяговом расчете трактора значение коэффициента сцепления φ_х=φ_oc при υ_т→0. Результаты расчета оформляем таблицей 2.3 и семейством трех плавных пунктирных кривых φ_vc, φ_vм и φ_vмc на листе 2.

Таблица 2.3.-Текущие значения коэффициента сцепления при теоретической скорости:

Значения коэффициента сцепления гусениц с наиболее распространенными в хозяйстве опорными поверхностями принимаем не зависящими от скорости υ_т.

Анализ графика динамического паспорта с целью построения ключа пользования им и проверки согласованности с расчетной тяговой характеристикой  проводим после рассмотрения показателей нагрузки трактора и возможной себестоимости его работы.

При равномерном движении трактора с балластом и навесной аг-регатируемой машиной по не горизонтальной опорной поверхности при включенных МОМ и ГСОМ динамический фактор трактора по двигателю

                                                                     (2.16)

где коэффициент сопротивления опорной поверхности поступательному движению (в теории автомобиля - приведенный коэффициент  дорожных сопротивлений)

ψ_оп=fcosi±sini≈f±1;                                                                                                 (2.17)

 коэффициент тяговой нагрузки трактора

                                                                                                 (2.18)

 коэффициент нагрузки трактора ВОМ

                                                               (2.19)

коэффициент нагрузки трактора ГСОМ

                                                                                                 (2.20)

С учетом этих коэффициентов нагрузки трактора его общий КПД как последовательно-параллельного преобразователя

                                                                                                 (2.21)

полезная мощность (производительность) трактора

N_т=(ψ_кр+ψ_вомη_мом/η_тр+ψ_гсη_гс/η_тр) Г G_оυ_р/3,6                                                                                                 (2.22)

а возможная себестоимость работы трактора

                                                                                                 (2.23)