Тяговая характеристика трактора со ступенчатой трансмиссией. Расчет передаточных чисел трансмиссии трактора

7. ТяговЫЕ характеристикИ и тяговЫй расчет трактора

7.1. Тяговая характеристика трактора со ступенчатой трансмиссией

Основной характеристикой трактора, отражающей его функциональные свойства и соответствие назначению, является тяговая характеристика, выражающая зависимость тяговой мощности, скорости, удельного расхода топлива, буксования и тягового КПД от тягового усилия на крюке. По существу тяговая характеристика — это построенная в других координатах регуляторная характеристика двигателя, снятая через трансмиссию с учетом взаимодействия движителей с почвой. При снятии этих характеристик последовательно повышают или снижают (от некоторого уровня) нагрузку на двигатель и измеряют показатели работы двигателя и трактора.

Если регуляторную характеристику двигателя перестроить в координатах N_e, ω_д=f(M_K), то она примет вид тяговой характеристики. Тяговая мощность N_кр, тяговое усилие Р_кр и скорость трактора v_тp, используемые в качестве координат для построения тяговой характеристики трактора, представляют собой эффективную мощность N_e, крутящий момент М_к и частоту вращения вала двигателя ω_д, изображенные в масштабах μ_N, μ_М, μ_ω:

          (7.1)

При работе трактора на каждой передаче его тяговая мощность увеличивается по мере роста нагрузки Р_кр, начиная от нуля при холостом ходе до максимального значения N_кpмах. Максимальное значение мощности на тяговой характеристике соответствует номинальному режиму работы двигателя. Тяговая характеристика левее точки bформируется регуляторным участком регуляторной характеристики, а правее точки b — корректорным участком регуляторной характеристики двигателя (рис. 7.1).

Рисунок 7.1 - Зависимость тяговой мощности N_кp трактора с четырехступенчатой коробкой передач от силы Р_кр

Точка bхарактеризует номинальный режим работы двигателя и соответствующие ему тяговый и скоростной режимы работы трактора. Таким образом, для каждой передачи на зависимости N_кp=f(Р_кр) есть только одна точка, которой соответствует максимальное значение N_кp. На одной из передач трактор обладает наибольшим значением N_кp(точка b) по сравнению с другими передачами. При силе Р_крн, соответствующей этим значениям N_кpи η_т, сумма потерь на буксование N_δ и качение N_f минимальная. Как правило, такой передачей должна быть II (у гусеничных тракторов) или III (у колесных тракторов) передача рабочего диапазона, на которой трактор выполняет наиболее энергоемкие операции и занят наибольшее время в году. Огибающая линия на рисунке 7.1, соединяющая точки максимальной мощности по передачам, представляет собой потенциальную тяговую характеристику трактора.

Изменение кривых тяговой мощности на рисунке 7.1 характерно для работы в условиях достаточного сцепления движителей трактора с почвой (типично для гусеничных тракторов).

При повышении буксовании ведущих органов тяговая мощность может начинать снижаться еще до реализации номинальной мощности двигателя. Увеличение тяговой нагрузки приводит в этом случае к значительному падению скорости движения и соответствующему уменьшению тяговой мощности при повышении загрузки двигателя. В этих условиях значение максимальной тяговой мощности располагается ниже потенциальной тяговой характеристики.

Степень использования энергетических возможностей трактора в эксплуатации характеризует площадь заштрихованных на рисунке 7.1 фигур — чем она меньше, тем выше использование энергетических возможностей трактора. Сблизить тяговые характеристики тракторов с ступенчатой и бесступенчатой трансмиссиями можно двумя способами:

-  увеличением числа передач. Тогда количество заштрихованных участков будет больше, но площадь каждой из них и их суммарная площадь будет меньше. Этот способ повышения тягово-энергетических свойств трактора иллюстрирован на рисунке 7.1 дополнительной передачей 1а. При увеличении числа передач до бесконечности можно получить бесступенчатую трансмиссию, которая в сочетании с автоматическим регулированием i_тр по загрузке обеспечит потенциальную тяговую характеристику;

-  пологим изменением зависимости N_кp=f(P_кp) на каждой передаче без изменения числа передач (штриховая линия III передачи на рис. 7.1). Это приведет к более полному использованию мощности. Желаемого изменения кривой тяговой мощности можно достичь увеличением запаса крутящего момента двигателя. Именно поэтому тракторы с двигателями постоянной мощности, как отмечалось ранее, обладают более высокими производительностью и топливной экономичностью по сравнению с тракторами, двигатели которых имеют обычную регулировку по запасу крутящего момента.