ГЛАВА 1 ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

\Л. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Тяговым расчетом определяются основные параметры трактора: общий и сцепной вес, мощность двигателя, число и распределение передач, обеспечивающие производительную работу трактора в заданных условиях. Исходными данными являются тип трактора, тяговый класс, назначение, а также какой трактор он заменяет или на базе какого трактора будет производиться (при проектировании специализированной модификации). Дополнительно указываются и в процессе расчета уточняются: перечень выполняемых работ и агрегатируемые с трактором рабочие машины-орудия, зоны работы, характеризуемые как почвенными, так и климатическими условиями, а также лимитируемые размеры трактора.

Тяговые качества трактора определяют максимальным и минимальным тяговыми усилиями, оцениваемыми диапазоном тяговых усилий. Различают полный Дт и рабочий Дх. р диапазоны тяговых усилий:

Рку max л -и

Дт. р = -

р mm

где Ркр max - максимальное тяговое усилие на низшей передаче: -Ркр шах = Хпн (здесь Хп - коэффициент перегрузки по тяге; по данным НАТИ для сельскохозяйственных тракторов: колесных Хп= l,l-f-l,15; гусеничных -Хп = l,15-l,25); Я р,д- минимальное тяговое усилие, развиваемое на высшей передаче, определяется допустимой максимальной скоростью; для гусеничных тракторов, чтобы иметь приемлемый тяговый к. п. д., рекомендуется принимать Л<р!)п,ах - (2,54-3,0) Pf [здесь Pf - сопротивление самопередвижению: Pf = fG (где f - коэ4)фи-циент сопротивления самопередвижению, определяемый по табл. 1.1; G - эксплуатационный вес трактора, кгс)]; Рн - номинальное тяговое усилие по типажу, кгс; Ркр min - минимальное рабочее тяговое усилие; определяют по легким работам, исходя из усилия трактора предыдущего класса н учитывая снижение к. п. д. щ трактора при уменьшении тягового усилия; для уменьшения числа марок тракторов в хозяйствах принимают

f кр min = Хзн (/7-1) -(,7-2) (здесь Хз - коэффициент загрузки по тяге; Хз - 0,85; Р х) - (п-2) ~~ номинальное тяговое усилие трактора предыдущего (или через один) класса.

Исходные данные.

1 I

I I >

1 I I I

1 1

О о о

\ \ \

\а Ф

I I

о о о о

с о * s S S П п °-

5 о- о о о о о о о о

м о

о я. -о о о о

00 Ф

2 2 S =

о о о о

ф ф ф о о °

ф 1Л

о о с п

5 5

OS Е М

* U

Ф 2 о £

. а - с о

F-l и

о - с. -С о

1 1 1

о> о С о - <Р !-S-

N о о t-

- О

\ \ \ \

0>

.- о о о

о со о

я I I

ю t-о

I 1 I

ill

о о о о

о 1Л о оо

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ТРАКТОРА

.е Г;° с 1а :йГоЗ ?ЛГ1Г - условия обесяе-тягового УСИЛИЯ р очвои, необходимого для получения заданного к.п.д.% пГформТле У буксованием б и высоким тяговым

G =.

где Я-коэффициент нагрузки ведущих колес: для гусеничных тракторов )=1, для колес!1ых 4X4 - X = 0,09н-1, для колесных 4X2 по условию сохранения управляемости принимают ?и = 0,76--0,8; фс - коэффициент сцепления с почвой (см. табл. 1.1); - коэффициент, учитывающий внутренние потери в ходовой системе; для колесных тракторов принимают 1, для гусеничных - С = 0,5.

Испытаниями установлено, что максимум тягового к. п. д. на стерне (типичном фоне для получения номинального тягового усилия Рц) при скорости 6-9 км/ч соответствует среднему коэффициенту использования веса фкр. опт =

кр 1]

= -Q-: для гусеничных тракторов фкр. опт=0,55, для колесных 4x2 фкр.опт=

= 0,38, для колесных 4X4 фкр . опт = 0,45. Тогда эксплуатационный вес будет-равен

Фкр.

р. опт

..ЛГ?, Йор,дГ I * .Ь Д ГРР в., с . ре.к-

G = sin g -f Cos ct

Афс-{sinaH-/cosct) * P

где a - угол подъема дороги (см. табл. 2.2); /пр - коэффициент сопротивления передвижению прицепа (тележки); -коэффициент нагрузки ведущих колес; для тракторов 4X2 по условиям обеспечения управляемости берут 0,65-0,7; Опр - полный вес тележки.

При отсутствии тормоза на тележке не следует брать G < 0,5Qnp-Распределение веса по осям колесного трактора 4x2 производят из условия получения хороших тяговых качеств и управляемости трактора. Тяговые качества оценивают коэффициентом нагрузки ведущих (задних) колес

X - + кфкр) = Ле-г + фр. где 2jj - нормальная реакция почвы иа ведущие колегя- Г п

Управляемость оценивают коэффициентом нагрузки направляющих (передних) колес

фкр.

где -нормальная реакция почвы на передние колеса.

Хорошая управляемость обеспечивается при = 0,35-0,4. При = 0,2 радиус поворота возрастает в 2-3 раза. Управляемость теряется при < 0,15, или Я > 0,85, поэтому следует так компоновать трактор, чтобы в статическом положении Яст = 0,6-0,65 и при тяговом расчете брать Яща.х ~ 0,75-0,8.

Распределение веса по осям колесного трактора 4Х 4 зависит от типа трактора: общего назначения с колесами одинакового диаметра или универсальный повышенной проходимости с передним ведущим мостом, снабженным колесами уменьшенного диаметра. Для получения максимального тягового усилия необ.ходимо выполнить условие

Ркр 1 + / кр 2 = (Ф1 - h) <Jl сц + (ф2 - /г) Ga сд = кр та.х, где ф1 и ф2 - коэффициенты сцепления передних и задних колес; /i и /2 - коэффициенты сопротивления перекатыванию передних и задних колес; Оц, Ося - вертикальные нагрузки на передние и задние колеса при работе: Оц = Gi- AG, Огсц = -Ь AG (здесь Gj, G - статические нагрузки на передние и задние колеса; AG - разгрузка передней оси при работе). Разгрузку передней оси вычисляют по формуле

Д0=-1(АкрРкр + Л?).

где Л4/-момент сопротивления перекатыванию трактора: =/iGicui+ + /22сц2 (здесь г, г - радиусы передних и задних колес).

Для трактора общего назначения с колесами одинакового диаметра принимают ф2 =< ф1 и /з Д [нормально == (1,1-ь 1,3) и ф < фз). Тогда статическая нагрузка на колеса будет равна

G , ( Рп , p\ii

G , РяГк

4>L

(1.1)

G = G-Gi,

ф коэффи циент перераспределения номинального усилия: -1,5:2. Для унирсального трактора с передним ведущим ... о ro пneпPляют ДВУМЯ методами. Но одн1

мостом вертикальную

Для универсального трактора Jr-jf-HOMy - сначала подби-нагрузку на колеса распределяют двумя обеспечить поворот трак-

ракГт по ГОСТ размеры шин mJ-o

тора с заданным минимальным радиусом, о ОДоОранным р р рузки

предельную -Р--У задниТколес навесными орудиями)

на передние колеса (учитывая до1рузку .зад

равна

(1.2)

Ginpefl + (o.SGanpefl - -Ри-х ) По дргому методу принимают: h= f> Ф1 Ф и Ркр1 = (0.25 -0,3) Ркр. Тогда

(0,25 0.3) + (0,8ф2 - /) рр

Оптимальные значения

0.8ф2-f GJG = 1 - Я = 0,4-0,45.

(1.3)

Тяговый расчет

ним ТЯГОВОМ усилии. Оптимальна я координата центра тяжести

.аопт = 0,51г + С

-h

где Lr - длина опорной поверхности гусеницы; Ск - расстояние от оси ведущего колеса до края опорной поверхности гусеницы; iji - коэффициент перераспределения номинального усилия, равный 1,5-1,75.

1.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЯ

Номинальная мощность двигателя (л. с.) находится из условия реализации номинального тягового усилия Р (кгс) на заданной типажем скорости % (км/ч); (P + /G)i.

где Т1м. г - механический к. п. д. силовой передачи, включая потери на зацепление гусеницы i ведущим колесом, (см. § 1.5); т) - коэффициент, учитывающий потери от буксования: ila = 1 - 6, здесь б - буксование (для гусеничных тракторов = 0,93--0,95, для колесных тракторов общего назначения щ = 0,85-г--0 87, универсальных -т]й = 0,80-5-0,82); м - коэффициент использования мощности (т . и = 0,90-0,95 с учетом запаса мощности на трогание с места и преодоление случайных сопротивлений).

При проектировании сельскохозяйственных тракторов общего назначения и универсальных рекомендуется принимать Uh=84-9 км/ч-для гусеничных и tiH = 9-:-10 км/ч - для колесных тракторов.

Если Задана производптолыюсть с почсосбрабатывагощим орудием W (га/ч), то мощность (л. с.) двигагеля определяют по формуле

RW

27т1тТ] . т

т n.JI °° сопротивление па единицу ширины захвата орудия кгс/м-г коэффициент использования рабочего врмеии! г,т - тяговыйТп. д. трак! тора: г, . (здесьт, = -р- -коэффициент, учитывающий потери на самопередвижение).

;м!!ш, f l уточняют проверкой возможности работы тоактооа-с машинами, требующими отбора мошности: трактора.

где - тяговое сопротивление рабочей машины, кгсч v - рабочая скорость, км/ч; Лмаш - мощность, требуемая для привода машины, л. с; Цо.н - к. п. д. передачи к машине: tJo. м 0,90,95;

с тележками при транспортировании (колесные тракторы)

где 1 - подъем, преодолеваемый без перехода на низшую передачу, обычно 1 = 0,02-0,05; / - ускорение при разгоне поезда; принимают §=0,03--0,1;

Определение мощности и выбор типа двигателя

б - коэффициент учета вршдающихся масс агрегата; г,в - коэф4 Цие1.т, учи-эффтавГработать на повышенных скоростях и определяет.:я по формуле

~0,27ii .r(l-6)*

В ряде случаев вместо энергонасыщенности указывают удельный вес трак-

G 1000 тора gy = - jy- == -gr- кгс/э. л. с ч.

Характеристика двигателя обусловливает конструкцию и тяговые качества трактора. Характеристикой двигателя называют выраженную графически зависимость между крутящим моментом /Ид (кгс-м), угловой скоростью Шд (1/с) или частотой вращения Яд (об/мин), мощностью Ne = = --g- (кВт) -или Ne = -?г*- = viK о (- > двигателя, а для тепловых двигателей еще

, , . ООО От , часовым От (кг/ч) и удельным ge =-т-,-г/э. л. с ч. расходами топлива. Раз-

личают скоростные /Ид, /V, Ст, & = ( д) и нагрузочные Пд, Ne, От, ge~ = Ф (Мд) характеристики, характеристики по мощности Лд, Л1д, О ge = Ф (Ne) (регуляторные характеристики двигателей внутреннего сгорания).

Тяговые качества двигателя оценивают коэффициентами приспособляемости = М /Л4н и снижения частоты врашения ооб = Пм/ н (где М , п - момент и частота вращения при максимальном моменте; Ма, - момент и частота вращения Ьри номинальной мощности).

С увеличением кы повышается способность трактора преодолевать возросшее сопротнвлеине движению без перехода на низшую передачу, производительность агрегата при форсировании перегрузки и уменьшается степень спилгения скорости. С увеличением об повышается производительность агрегата при форсировании перегрузки, но уменьшается преодолеваемая перегрузка. Оптимальные тяговые качества имеет двигатель постоянной мощности Л = const в пределах от Пала ~ -------.-йпсАпгти h.. ~----= -

до лшах. Тогда коэффициент приспособл.емости км - -

min

а момент изменяется по закону равнобочной гиперболы. При км > 3 силовая передача имеет одну-две ступени и может быть значительно упрощена.

Экономическими показателямп теплового двигателя являются: минимальный удельный расход топлива gc mm г/э. л. с-ч., оценочный удельный расход топлива geotx, характеризующий средний удельный расход в диапазоне 0,57V -/V , расход смазочного масла, который не должен превышать 3% от среднего эксплуатационного расхода топлива.

Тип двигателя выбирают по тяговым, экономическим и эксплуатационным показателям. Последние оценивают по удельному весу двигагеля у = = -д, (кгс/э. л. с), удельному объему (м/э. л. с), плавности работы, пусковой готовности, автономности (радиусу удаления от базы), надежности, простоте

ухода и обслужк1запня.

Хорошие тяговые качества имеет сериесыый электродвигатель постоянного тока (рис. 1.1). Двигатели переменного (трехфазного) тока с короткозамкнутым или фазным ротором имеют низкие тяговые качества и требуют применения ко-робк!1 передач и муфты сцепления. Электродвигатели можно реверсировать переключением концов обмоток, однако для двигателей переменного тока из-за длительности пускового периода предпочитают вводить передачу заднего хода.