Определение тяговой характеристики трактора и автомобиля


1.Расчет, построение и анализ тяговой

характеристики  трактора.

1.1 Определение КПД трансмиссии  трактора.

     КПД трансмиссии ηт определяется по формуле:

                                                ηт=

* ηк* ηг*(1-ε),                                                      (1)

где , ηк – КПД цилиндрической (эпициклический планетарный ряд (ЭПР) считается за одну пару шестерен) и конической пар шестерен; m – число пар цилиндрических шестерен и ЭПР, работаюших в трансмиссии на данной передаче; ηг – КПД ведущего участка гусеничного движителя (для гусеничных тракторов; для колесных принимаем равным ηг=1); ε – коэффициент, определяющий, какую часть номинального крутящего момента двигателя (Мдв.н) составляет момент холостого хода трансмиссии трактора.

     При современном уровне  технологии изготовления шестерен, подшипников и гусениц, а также при номинальном тепловом режиме трансмиссии тракторов и автомобилей можно принимать:

=0,985…0,990;      ηг=0,750…0,850;

ηк=0,975…0,980;       ε=0,030…0,050.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.1 –  Кинематическая схема трансмиссии T-4A.

     Таблица 1.1 – Характеристика трансмиссии трактора T-4A по передачам.

Передачи

Шестерни, передающие крутящий момент

Передаточное число

m

n

ηт

IV

1-20-19-2-5-15-13-12-D-7-8

45,86

5

1

0,8853

V

1-2-3-17-13-12-D-7-8

37,58

4

1

0,8943

VI

1-2-4-16-13-12-D-7-8

32,35

4

1

0,8943

VII

1-2-6-14-13-12-D-7-8

27,96

4

1

0,8943

VIII

1-2-5-15-13-12-D-7-8

25,06

4

1

0,8943


1.2. Построение внешней скоростной  характеристики двигателя. 

     Для трактора о ступенчатой транмиссией изменение нагрузки на крюке и, следовательно, нагрузки на двигатель при неизменном положении рычага управления всережимным регулятором топливного насоса высокого давления (ТНВД) приводит к изменению частоты вращения коленчатоо вала, которое сопровождается изменением крутящего момента, мощности, часового и удельного расходов топлива и других параметров.

     Изменение энергетических  и топливно-экономических показателей  двигател в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении рычага управления всережимным регулятором (ТНВД) называется скоростной характеристикой дизельного двигателя.

     Скоростная характеристика двигателя представляется в табличной и графической формах.

    Таблица 1.2. – Параметры внешней скоростной характеристики двигателя A-01M  при работе с всережимным регулятором.

Параметры и

  Частота

вращения

коленвала,

мин-1

      

размерность

nм=1020

1247

1474

nн=1700

1734

1768

nхх =1802

Ne, кВт*ч

69

80,6

90,3

96

65

31,5

0

Мк, Н*м

647,2

636,5

596

539,3

357,5

170

0

ge, г/кВт*ч

292,8

268

258

244

323

593,6

Gт, кг/ч

20,2

22,6

23,3

23,4

21

18,7

16,38


     На оси абсцисс  отмечаются характерные значения  частоты вращения коленвала двигателя:

     nн – номинальная частота вращения, nн=1700 мин-1;

     nм – частота вращения при максимальном крутящем моменте:

nм=(0,6…0,8)* nн=0,6*1700=1020 мин-1, (2);

     nхх – максимальная частота вращения коленвала на холостом ходу:

nхх=(1+δр)* nн, (3)

где δр – степень неравномерности хода всережимного регулятора ТНВД (для большинства автотракторных дизелей δр=0,06…0,08).

nхх=(1+δр)* nн=(1+0,07)*1700=1802 мин-1.

     На регуляторном участке  характеристики (от nхх до nн) и на корректорном участке характеристики (от nн до nм) намечаются два промежуточных значения частоты вращения.

     Затем вычисляют крутящий  момент двигателя, работающего  на режиме номинальной мощности:

Мк.н.=9550*(Nе.н./nн),Н*м=9550*(96/1700)=539,3 Н*м, (4)

 

после чего находят максимальный крутящий момент:

Мк.max=Мк.н.*(μк+100)*10-2, Н*м, (5)

где μк – корректорный коэффициент запаса крутящего момента (для большинства отечественных автотракторных дизелей μк = (15…20)%):

Мк.max=Мк.н.*(μк+100)*10-2=539,3*(0,2+100)*10-2=647,2 Н*м.

     Графическое построение  внешней скоростной характеристики  дизеля начинают с того, что   на шкале ординат в выбранном  масштабе отмечают три точки,  соответствующие Мк.хх=0; Мк.н и Мк.max. На регуляторном участке отмеченные точки соединяют прямой линией, а на корректорном – выпуклой кривой.

     Затем для выбранных  значений nдв на корректорном участке по графике определяют промежуточные значения Мк и вписывают в таблицу 1.2. Далее определяют значения Ne на корректорном участке:

Ne=(Mк*nдв)/9550, кВт (6)

и заносят в соответствующие  ячейки таблицы 1.2.

     Построение кривой  изменения удельного эффективного  расхода топлива ge начинают с точки, соответствующей режиму номинальной мощности двигателя.

     Удельный эффективный  расход топлива при максимальном  крутящем моменте (ge.м) обычно на 8…12 % больше, чем на режиме номинальной мощности. Учитывая изложенное, строят точки ge.н, ge.м и соединяют их вогнутой кривой (по лекалу). Значения промежуточных точек вписывают в таблицу 1.2 и вычисляют часовой расход топлива Gт для корректорного участка характеристики:

Gт=(ge*Ne)/1000, кг/ч (7).

     Часовой расход топлива  Gт.хх при работе двигателя без нагрузки с максимальной частотой вращения коленчатого вала не превышает обычно 25…30 % расхода топлива на режиме номинальной мощности Gт.н и изменяется на регуляторном участке по линейному закону.

 

 Построив линию расхода топлива,  вписывают в таблицу 1.2 соответствующие  значения Gт для регуляторного участка характеристики, затем рассчитывают и строят окончательную кривую ge, используя зависимость:

ge=(Gт*103)/Ne, г/кВт*ч (8).

Масштаб шкал для скоростной характеристики двигателя следует выбирать так, чтобы кривые Mk, Ne, ge и Gт были равномерно расположены на графике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Построение кривой буксования.

     При тяговом расчете трактора принимается, что на заданном почвенном фоне для каждого типа движителя величина буксования зависит от удельной силы тяги Dкр, которая представляет собой отношение силы тяги Ркр к сцепному весу Gcц трактора:

Dкр=Ркр/Gcц. (9)

     В реализации силы  тяги участвует только сцепной  вес трактора Gcц. Для колесных тракторов с колесной формулой 4К2 сцепным весом является вес, приходящийся на ведущие колеса. С учетов перераспределения нормальных реакций на колеса трактора под действием тягового сопротивления, сцепной вес для тракторов колесной формулой 4К2 определяется по формуле:

Gсц=0,85*Gэ, кг (10а),

а для тракторов с колесной формулой 4К4 эта формула будет иметь  следующий вид:

Gсц=Gэ, кг (10б),

где Gэ – эксплуатационный вес трактора в кг.

     Таблица 1.3 – Буксование  и удельная сила тяги гусеничных тракторов.

буксование δ, %

0

2

3

5

10

20

40

70

  100

Dкр, пашня

0

0,27

0,38

0,47

0,55

0,64

0,67

0,69

0,70

Dкр, стерня

0

0,45

0,56

0,64

0,71

0,78

0,82

0,84

0,85


 

     Используя данные таблицы 1.3, определяем силу тяги трактора при заданных величинах удельной силы тяги и буксования по формуле:

Pкр=Dкр*Gcц, кН (11).

     Результаты расчета  кривой буксования вносятся в  таблицу:

    

Таблица 1.4 – Результаты расчета кривой буксования трактора Т-4А на стерне.

буксование δ, %

0

2

3

5

10

20

40

70

100

Dкр, стерня

0

0,45

0,56

0,64

0,71

0,78

0,82

0,84

0,85

Pкр, кН

0

36

44,8

51,2

56,8

62,4

65,6

67,2

68


 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Выбор и расчет  скоростных режимов работы двигателя  для определения параметров тяговой  характеристики трактора.

    На графике скоростной характеристики намечают несколько скоростных режимов работы двигателя. Можно принять рассчитанные ранее значения частоты вращения коленвала двигателя n и записать из таблицы 1.2 в соответствующие ячейки таблицы 1.5 значения крутящего момента Мк эффективной мощности Ne и часового расхода топлива Gт для принятых скоростных режимов.   

     Таблица 1.5 – Расчетные параметры скоростной и тяговой характеристик трактора по передачам.

№передач

Расчетные параметры

показатели работы двигателя

1020

1247

1474

1700

1734

1768

1802

647,2

636,5

596,0

539,3

357,5

170,0

0,0

69,0

80,9

90,3

96,0

65,0

31,5

0,0

20,2

22,6

23,3

23,4

21,6

18,7

16,4

IIIпер.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рк, кН

68,2

67,1

62,9

56,9

37,7

17,9

0,0

Pf

6,3

δ, %

100,0

61,3

22,5

10,0

2,6

0,9

0,0

Pкр, кН

62,0

60,9

56,6

50,6

31,4

11,7

0,0

Vт, м/c

0,9

1,1

1,3

1,5

1,5

1,6

1,6

Vд, м/c

0,0

0,4

1,0

1,3

1,5

1,5

1,6

Nкр, кВт

0,0

25,9

57,0

68,2

46,8

18,0

0,0

gкр, г/кВт*ч

  

871,9

409,0

342,9

461,6

1039

  

IVпер. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рк, кН

56,5

55,6

52,0

47,1

31,2

14,8

0,0

Pf

6,3

δ, %

9,4

8,8

5,3

3,1

1,8

0,7

0,0

Pкр, кН

50,2

49,3

45,8

40,8

24,9

8,6

0,0

Vт, м/c

1,1

1,3

1,6

1,8

1,9

1,9

1,9

Vд, м/c

1,0

1,2

1,5

1,8

1,8

1,9

1,9

Nкр, кВт

49,9

60,3

68,7

72,3

45,7

16,2

0,0

gкр, г/кВт*ч

404,4

374,6

339,1

323,7

472,6

1155,2

  

Vпер. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рк, кН

48,6

47,8

44,8

40,5

26,9

12,8

0,0

Pf

6,3

δ, %

3,8

3,4

3,1

2,5

1,3

0,6

0,0

Pкр, кН

42,4

41,6

38,5

34,3

20,6

6,5

0,0

Vт, м/c

1,3

1,6

1,8

2,1

2,2

2,2

2,3

Vд, м/c

1,2

1,5

1,8

2,1

2,1

2,2

2,3

Nкр, кВт

52,0

62,5

68,7

71,0

44,0

14,3

0,0

gкр, г/кВт*ч

388,7

361,4

339,0

329,8

490,5

1309,5

  

VIпер. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рк, кН

42,0

41,3

38,7

35,0

23,2

11,0

0,0

Pf

6,3

δ, %

2,8

2,6

2,4

1,9

1,3

0,6

0,0

Pкр, кН

35,8

35,1

32,4

28,8

16,9

4,8

0,0

Vт, м/c

1,5

1,8

2,1

2,5

2,5

2,6

2,6

Vд, м/c

1,4

1,8

2,1

2,4

2,5

2,5

2,6

Nкр, кВт

51,3

61,6

67,5

69,4

42,0

12,1

0,0

gкр, г/кВт*ч

394,1

366,8

345,2

337,4

514,8

1543,0

  

VIIпер. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рк, кН

37,7

37,1

34,7

31,4

20,8

9,9

0,0

Pf

6,3

δ, %

2,2

2,1

1,9

1,8

1,3

0,5

0,0

Pкр, кН

31,4

30,8

28,4

25,1

14,5

3,6

0,0

Vт, м/c

1,6

2,0

2,4

2,7

2,8

2,9

2,9

Vд, м/c

1,6

2,0

2,3

2,7

2,8

2,8

2,9

Nкр, кВт

50,5

60,6

66,3

67,7

40,2

10,3

0,0

gкр, г/кВт*ч

399,6

372,7

351,3

345,7

537,8

1817,4

  

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Определение данных для построения  тяговой

  характеристики трактора.

     Задаваясь принятыми  частотами вращения коленвала двигателя n и соответствующими этим частотам крутящими моментами Мк, определяем для каждй из пяти выбранных передач следующие параметры:

     Касательную силу тяги на ведущих колесах:

Pк=(Мк*iт*ηт)/(1000*rк), кН, (11)

     Силу сопротивления  самопередвижению трактора:

Pf=10-3*f*Gэ*g, кН, (12)

     Силу тяги трактора:

Pкр=Рк-Рf, кН, (13)

     Теоритическую скорость движения трактора:

Vт=0,105*(rк*n)/iт, м/c, (14)

     Действительную скорость  движения трактора:

Vд=Vт*(1-(δ/100)), м/c, (15)

где rк – радиус качения ведущих колес, м (для МТЗ-82 rк=0,48 м); f – коэффициент сопротивления самопередвижению трактора( для МТЗ -82 f=0,12; Gэ – эксплуатационный вес трактора, кг (для МТЗ-82 Gэ=3650 кг); g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2; iт – общее передаточное число транмиссии на данной передаче; ηт – КПД транмиссии на данной передаче,

     Тяговую (крюковую) мощность трактора:

Nкр=Ркр*Vд, кВт, (16)

     Удельный крюковой  расход топлива:

gкр=(103*Gm)/Nкр, г/кВт*ч, (17)

     Условный тяговый КПД трактора на передачах:

ηт.у.=Nкр.max/Ne.н, (18)

где Nкр.max – максимальное значение тяговой мощности на данной передаче; Ne.н – номинальная (паспортная) мощность двигателя.

 

1.6. Анализ тяговой характеристики  трактора T-4A.

1.Номинальное значение силы  тяги -  это такое максимальное  тяговое усилие, при котором двигаясь по стерне трактор достигает максимального тягового КПД.

Номинальная скорость – это скорость соответствующая номинальному тяговому усилию и принимает значение 1,8 м/с.

Анализируя график можно сказать что:

Для III передачи –Ркр = 50,6 кН Vд = 1,3 м/с

Для IV – Ркр = 40,8 кН Vд = 1,8 м/с

Для V – Ркр = 34,3 кН Vд = 2,1 м/с

Для VI - Ркр = 28,8 кН Vд = 2,4 м/с

Для VII - Ркр = 25,1 кН Vд = 2,7 м/с

2.Максимальное значение тяговой  мощности является реализация  номинальной силы тяги и скорости, и определяется по формуле - 16 .

Условный тяговый КПД определяется по формуле -18 .

Анализируя данные можно сказать  что :

Для III передачи –Nкр = 68,2 кВт ηт.у = 0,71

Для IV – Nкр = 72,3  ηт.у = 0,75

Для V – Nкр = 71 кВт ηт.у = 0,74 

Для VI - Nкр = 69,4 кВт ηт.у = 0,72

Для VII - Nкр = 67,7 кВт ηт.у = 0,71

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            1.7 Вопросы для контроля

1.Обьясните , почему буксование движителя трактора по мере роста тягового усилия увеличивается вначале практически линейно и с небольшим темпом ,а затем – резко и нелинейно?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ, ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ  ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.

     2.1.Определение коэффициента полезного действия транмиссии автомобиля.

     КПД трансмиссии на всех передачах определяется по формуле:

,

где Т – число пар цилиндрических шестерен и ЭПР, передающих крутящий момент на данной передаче; - КПД карданной передачи, =0,98…0,99.

 

Рисунок 2.1 –  Кинематическая схема транмиссии автомобиля ЗИЛ-4333.

     Результаты расчетов  заносятся в таблицу 2.1.

     Таблица 2.1 – Характеристика  транмиссии автомобиля ЗИЛ-4333по передачам.

Передачи

Шестерни, передающие крутящий момент

Передаточное число

m

n

ηт

I

1-2-10-9-14-15-16-17

48

3

1

0,941

II

1-2-8-7-14-15-16-17

26

3

1

0,941

III

1-2-6-5-14-15-16-17

14,80

3

1

0,941

IV

1-2-4-3-14-15-16-17

9,50

3

1

0,941

V

1-C-14-15-16-17

6,45

1

1

0,96




 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

              

 2.2. Внешняя скоростная характеристика двигателя ЯМЗ-236.

     Крутящий момент на  валу двигателя определяется  по формуле (4). Результаты заносятся  в таблицу 2.2.

     Таблица 2.2 – Скоростная  характеристика автомобильного  двигателя ЗИЛ-508.10.

Параметр

частота вращения коленвала, мин-1

600

750

1000

1250

1500

1750

2000

2500

2900

3200

Ne, кВт

22,1

29,4

40,1

52,2

62,5

73,5

83,1

99,3

105

110

Мк,Н*м

351,7

374,3

382,9

398,8

397,9

401,1

396,8

379,3

345,7

328,2


 

2.3. Методика  расчета данных для построения  динамической

характеристики  автомобиля ЗИЛ-4333.

     На внешней скоростной характеристике двигателя отложены семь значений частоты крутящего момента и соответствующие им частоты вращения коленвала, значения которых записаны в таблице 2.2. Для каждого режима работы двигателя на каждой передаче определяются:

    Касательная сила тяги:

     где rД – динамический радиус качения колеса с учетом деформации шин от осевой нагрузки, rД=0,8…0,9*rК, где rК=0,48 м, rД=0,432 м.

     Скорость движения  автомобиля:

     Сила аэродинамического  сопротивления:

     где k – коэффициент обтекаемости, k=0,65 (Н*с2/м)4, F – площадь миделя (лобового сечения), м2.

 

 

     Избыточная сила тяги  автомобиля:

Pизб=Рк-Рw, кН

     Динамический фактор  автомобиля:

     где Ga – сила тяжести автомобиля с грузом, Ga=65,95 кН.

     Результаты расчетов  по приведенным выше формулам  приведены в таблице 2.3.

 

     Таблица 2.3 – Расчетные  параметры работы ЗИЛ-4333по передачам.

№передачи

расч. Парам-ры

показатели работы двигателя

600

750

1000

1250

1500

1750

2000

2500

2900

3200

351

374

383

398

397

401

396

379

345

328

I пер.

Рк, кН

36,8

39,1

40,0

41,7

41,6

41,9

41,5

39,7

36,2

34,3

Va, м/c

0,6

0,7

0,9

1,2

1,4

1,7

1,9

2,4

2,7

3,0

Pw,кН

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

(Pk-Pw), кН

36,8

39,1

40,0

41,7

41,6

41,9

41,5

39,6

36,1

34,3

D

0,8

0,8

0,8

0,9

0,9

0,9

0,9

0,8

0,8

0,7

II пер.

Рк, кН

19,9

21,2

21,7

22,6

22,5

22,7

22,5

21,5

19,6

18,6

Va, м/c

1,0

1,3

1,7

2,2

2,6

3,1

3,5

4,4

5,1

5,6

Pw,кН

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,1

0,1

0,1

(Pk-Pw), кН

19,9

21,2

21,7

22,6

22,5

22,7

22,4

21,4

19,5

18,5

D

0,4

0,4

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,4

0,4

III пер.

Рк, кН

11,3

12,1

12,3

12,9

12,8

12,9

12,8

12,2

11,1

10,6

Va, м/c

1,8

2,3

3,1

3,8

4,6

5,4

6,1

7,7

8,9

9,8

Pw,кН

0,0

0,0

0,0

0,0

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

0,3

(Pk-Pw), кН

11,3

12,1

12,3

12,8

12,8

12,9

12,7

12,1

10,9

10,3

D

0,2

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,2

0,2

IV пер.

Рк, кН

7,3

7,7

7,9

8,3

8,2

8,3

8,2

7,8

7,2

6,8

Va, м/c

2,9

3,6

4,8

6,0

7,2

8,4

9,5

11,9

13,8

15,3

Pw,кН

0,0

0,0

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

0,4

0,5

0,6

(Pk-Pw), кН

7,3

7,7

7,9

8,2

8,1

8,1

8,0

7,5

6,6

6,2

D

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,1

0,1

V пер.

Рк, кН

5,0

5,4

5,5

5,7

5,7

5,7

5,7

5,4

5,0

4,7

Va, м/c

4,2

5,3

7,0

8,8

10,5

12,3

14,1

17,6

20,4

22,5

Pw,кН

0,0

0,1

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,8

1,1

1,3

(Pk-Pw), кН

5,0

5,3

5,4

5,5

5,4

5,3

5,2

4,6

3,8

3,4

D

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1


 

     По данным таблица  2.3 построен график динамической  характеристики автомобиля.

 

 

 

 

                   2.4 Анализ динамической характеристики автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         2.5 Вопросы для контроля.

1.Как будет изменятся динамический фактор в зависимости от степени нагрузки автомобиля при прочих равных условиях и почему?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Определение  углов продольной и поперечной  статической            устойчивости трактора и автомобиля.

3.1

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Определение углов  продольной и поперечной статической  устойчивости трактора и автомобиля.

Продольная устойчивость автомобиля на подъеме

tg αlim =а/h = 1,810 / 0,800 = 2,26

αlim = arctg αlim = 66,13

Продольная устойчивость автомобиля на спуске

tg αlim = (L-а)/h =(3,800- 1,810) / 0,800 = 2,48

αlim = arctg αlim = 68,04

Продольная устойчивость трактора на подъеме

tg αlim =(0,5L+а)/h = (0,5*2,522+ 1,218) / 0,712 = 3,48

αlim = arctg αlim = 74

Продольная устойчивость автомобиля на спуске

tg αlim = (0,5L-а)/h =(0,5*2,522-1,218) / 0,712 = 0,06

αlim = arctg αlim = 3,43

Продольное скольжение автомобиля

tg αφ = 0,6

αφ = arctg αφ = 31

Продольное скольжение трактора

tg αφ = 0,8

αφ = arctg αφ = 38,6

Поперечная устойчивость автомобиля

tg βlim =В/2h = 1,8 / (2*0,800) = 1,125                

βlim = arctg βlim = 48,37                                         

Поперечная устойчивость трактора

tg βlim =В+ b/2h = 1,384+0,420 / (2*0,712) = 1,27

βlim = arctg βlim = 51,78


Определение тяговой характеристики трактора и автомобиля 📙 Курсовая → 🆔 150036

Определение тяговой характеристики трактора и автомобиля 📙 Курсовая → 🆔 150036

Определение тяговой характеристики трактора и автомобиля