МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА "ТРАКТОРІВ ТА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ МАШИН"

КУРСОВА РОБОТА З ПРЕДМЕТА: "ТРАКТОРИ І АВТОМОБІЛІ"

НА ТЕМУ: ТЯГОВИЙ РОЗРАХУНОК ТРАКТОРА

03.13.32.16.ПЗ

СУМИ

2005

Завдання до курсової роботи

Марка трактора - Т - 150 К

Фон - поле культивоване

Кількість передач робочого діапазону - 3

Розрахункова (теоретична) швидкість руху на I передачі - 2,2 км/год

Максимальна транспортна швидкість - 30 км/год

Номінальна частота обертання колінчастого валу двигуна - 2100 хв"

Питома ефективна витрата палива - 230 г/квт-год

Номінальне тягове зусилля - 30 кн.

Зміст

1. Тяговий розрахунок трактора

2. Побудова потенційної тягової характеристики трактора

3. Розрахунок і побудова регуляторної характеристики дизельного двигуна

4. Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики трактора

5. Динамічні параметри трактора на транспортних роботах

Література

Вступ

Трактор та автомобіль - складні машини, і вимоги, що ставляться до них, настільки різноманітні, що для їх задоволення необхідна наявність низки експлуатаційних якостей. Ці якості повинні в комплексі характеризувати ефективність роботи трактора та автомобіля в тих чи інших умовах. Найважливішими експлуатаційними якостями, що вивчаються в теорії трактора та автомобіля і представляють собою сукупність експлуатаційних властивостей, є продуктивність.

Продуктивність трактора залежить від ширини захвату агрегату, від потужності тягового опору робочих органів і від середньої швидкості руху машинно-тракторного агрегату, яка в свою чергу, визначається потужністю трактора.

Економічність трактора визначається собівартістю робіт, що виконуються, і залежить від величини витрати палива, мастильних матеріалів та їх вартості, витрати на технічне обслуговування і ремонт та інших факторів. У теорії трактора та автомобіля розглядаються головним чином, паливна економічність машини та її залежність від величини питомої витрати палива у двигуна при різних режимах роботи, від витрат, що виникають при русі машини, від підбору передач у трансмісії та інших конструктивних і експлуатаційних факторів.

Тяговий розрахунок трактора є одним з перших етапів при створенні нової машини. Однак проводять тяговий розрахунок і машин, що існують, з метою визначення потенційних можливостей трактора в конкретних умовах.

1. Тяговий розрахунок трактора

Необхідні тягові показники трактора можуть бути досягнутими та ефективно використаними тільки в тому випадку, коли будуть правильно обрані основні його параметри: маса, швидкість руху (передаточного числа трансмісії), потужність двигуна. Ці параметри визначають при тяговому розрахунку трактора.

1.1 Тяговий діапазон трактора

Трактор повинен бути розрахований на виконання всіх робіт, відповідно до його тягового класу і деяких робіт, віднесених до тягової зони сусіднього з ним попереднього класу. Перекриття тягових зон дозволяє виконувати деякі роботи тракторами суміжних класів, що розширює сферу застосування тракторів кожного класу.

Тяговий діапазон трактора визначається за формулою:

(1.1)

де і - відповідно номінальне тягове зусилля ( за завданням) і зусилля тяги трактора попереднього класу;

- коефіцієнт розширення тягової зони трактора, що рекомендується в середньому 1,3.

Знаючи тяговий діапазон і номінальне тягове зусилля трактора, можна визначити його мінімальну силу тяги:

= 30/1,95=15384,62 кН (1.2)

1.2 Маса трактора

Маса трактора оцінюється його станом. Якщо трактор не має заправочних матеріалів, баласту і тракториста, то така маса називається конструктивною (). Повністю заправлений трактор з трактористом і баластом буде мати масу експлуатаційну ().

Експлуатаційну масу колісного трактора можна визначити із наступних умов:

(умова по зчепленню),

(умова по типажу),

звідки

.

За умов рівності будемо мати:

7645,26кг, (1.3)

де - номінальне тягове зусилля трактора за типажем, ;

- допустима величина коефіцієнта використання зчіпної ваги трактора, для колісних тракторів приймають =0,5...0,6, а для гусеничних - 0.6...0.65;

- коефіцієнт навантаження ведучих коліс (для тракторів типу 4К2 становить 0,75...0,80, а для 4К4 і гусеничних - 1,0).

- коефіцієнт опору коченню, для колісних тракторів (культивоване поле) можна прийняти 0,20;

- прискорення вільного падіння.

Конструктивну масу трактора, знаючи експлуатаційну, можна визначити за формулою:

= 0,93 ? 7645 = 7110. (1.4)

1.3 Розрахунок номінальної потужності двигуна

Розрахунок номінальної потужності двигуна проводять з урахуванням номінального тягового зусилля трактора, сили опору коченню, маси трактора, витрат на тертя у трансмісії й необхідного запасу потужності двигуна.

Враховуючи вищевикладене, номінальна потужність двигуна визначається за формулою:

=74,93516 кВт (1.5)

де і - відповідно номінальне тягове зусилля (Н) і розрахункова швидкість (теоретична швидкість) на першій основній передачі, що відповідає номінальному тяговому зусиллю (за завданням -);

- експлуатаційна маса трактора (кг) ;

- прискорення вільного падіння ;

- коефіцієнт експлуатаційного завантаження двигуна (приймається 0,85);

-ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії і розраховують його за формулою:

=0,9 (1.6)

де і - ККД, що враховують втрати відповідно в циліндричних і конічних передачах під навантаженням, = 0,985...0,99; = 0,975...0,98;

- ККД, що враховує втрати в трансмісії при холостому її прокручуванні, = 0,95...0,97;

і - числа пар відповідно циліндричних і конічних шестерень, що передають крутний момент на даній передачі, = 3..5, = 1.

Враховуючи складність визначення для тракторів 4К4, для них визначається як для тракторів 4К2, а потім зменшується на 0,02.

Механічні ККД трансмісії - величина змінна, однак для практичних розрахунків її приймають постійною на всіх передачах незалежно від потужності, що передається, і зазвичай вона дорівнює = 0,88...0,93.

кВт

1.4 Розрахунок основних робочих швидкостей трактора

Для розрахунку ряду основних робочих швидкостей трактора визначається діапазон швидкостей, який характеризується відношенням вищої робочої швидкості до швидкості на першій основній передачі:

= 1,65 (1.7)

де - вища робоча швидкість, яку необхідно визначити.

Величина швидкісного діапазону підраховується за формулою:

= 1,95?0,85 = 1,65 (1.8)

де - коефіцієнт припустимої мінімальної завантаженості двигуна рекомендується приймати рівним 0,85

Для розрахунків вищої і проміжних швидкостей необхідно визначити знаменник геометричної прогресії ""

Знаючи, що:

, (1.9)

можна визначити

= 6?1,28 = 7,68 км/год,

км/год,

км/год, (1.10)

= 9,945

Звідси:

. (1.11)

Вища транспортна швидкість у геометричну прогресію не входить. Проміжну транспортну швидкість визначають як середню геометричну величину між вищою транспортною і вищою швидкістю основного ряду за формулою:

 або (1.12)

=0,5?(30+9,9) = 19,95 км/год (1.13)

Остаточний ряд швидкостей коректується відповідно до практичних можливостей підбору кількості зубців коробки передач трактора що проектується.

1.5 Розрахунок передаточних чисел трансмісії й коробки передач

Передаточне число трансмісії колісного трактора на першій передачі визначається за формулою:

(1.14)

де - номінальна частота обертання колінчастого вала, хв^-1;

- радіус кочення ведучого колеса трактора, м.

Радіус кочення ведучого колеса розраховується за формулою:

=0,0254[0,5?24+0,85? 21,3] = 0,797 м, (1.15)

де і - відповідно посадочний діаметр і ширина профілю шини в дюймах (вказані в її позначенні);

(0,8...0,85) - коефіцієнт деформування шини ведучого колеса.

Розміри шин підбираються за допомогою додатку 4 в залежності від-навантаження на одне ведуче колесо трактора.

Для гусеничного трактора передаточне число на першій передачі відповідно визначається за формулою:

 (1.16)

де - радіус початкового кола ведучого колеса, який розраховується за формулою:

, (1.17)

де і - відповідно кількість активних зубців ведучого колеса і крок гусениці (м).

Решта передаточних чисел трансмісії розраховується за формулою:

,

; (1.18)

де - знаменник геометричної прогресії.

Знаючи розрахункові загальні передаточні числа трансмісії на кожній передачі - і передаточні числа шестерень з постійним зачепленням трактора - прототипу , визначають передаточні числа коробки передач:

,, (1.19)

де - передаточне число шестерень з постійним зачепленням трактора прототипу (додатки 1 і 2). - 4,44

 = 4,44? 4,59 = 20,37 (1.20)

де - передаточне число центральної передачі;

- передаточне число кінцевої передачі.

1.6 Показник енергонасиченості і металоємкості трактора

Енергонасиченість і металоємкість є важливими параметрами, що характеризують рівень технічної досконалості в галузі тракторобудування. З підвищенням енергонасиченості трактора збільшується можливість підвищення продуктивності праці без суттєвого збільшення використання металу. Енергонасиченість трактора характеризується відношенням номінальної потужності тракторного двигуна до експлуатаційної маси трактора. Величину енергонасиченості визначаюча за формулою:

кВт/т , (1.21)

Металоємкість трактора характеризується відношенням конструктивної маси () до номінальної потужності двигуна (). Цей показник при постійному вдосконаленню конструкції трактора і підвищенню його енергонасиченості безперервно знижується. Зниження металоємкості не повинно погіршувати зчіпні властивості трактора і знижувати його надійність у роботі.

Величину металоємкості визначають за формулою:

кг/кВт, (1.22)

2. Побудова потенційної тягової характеристики трактора

При експериментальному визначені (за стандартною методикою) і теоретичному аналізі тягових показників трактора використовується таке спрощене рівняння балансу потужності:

=77,45 кВт, (2.1)

де - ефективна потужність, яку розвиває двигун;

- потужність, яка втрачається у трансмісії на тертя в її механізмах, на переміщування масла і що споживається гідросистемою трансмісії;

- потужність, зумовлена втратами швидкості внаслідок буксування рушіїв;

- потужність, що втрачається на подолання опору коченню;

- потужність, яка використовується для переміщення машин або причіпних ланок автопоїзда, що агрегатуються з трактором (тягова потужність).

Це рівняння відповідає рівномірному руху трактора по горизонтальному полю на робочій (основній) передачі. При цьому тягове зусилля прикладене так, що його лінія дії горизонтальна і розміщена у поздовжній вертикальній площині симетрії трактора.

Наочне уявлення про баланс потужності трактора за рівнянням (2.1.), а також про можливості трактора в заданих ґрунтових умовах дає його потенційна тягова характеристика, яка ґрунтується на припущеннях про те, що трактор оснащений автоматичною безступінчастою трансмісією і ККД цієї трансмісії такий самий, як у реальної. Перше припущення дає можливість передбачати повне використання номінальної потужності тракторного двигуна (стопроцентне завантаження двигуна при будь-яких значеннях тягового зусилля) , а друге - добитися, щоб криві потенційної характеристики мали загальні точки з кривими реальної характеристики (рис.2.1).

Потенційну тягову характеристику трактора будують у такій послідовності.

У координатах проводять лінію номінальної потужності двигуна (рис. 2.1).

Обчислюють втрати потужності у трансмісії за формулою:

= 121,3? (1-0,9) = 7,7 (2.2)

і відкладають її у маштабі N вниз від лінії , внаслідок чого одержують лінію .

За результатами тягових випробувань або на основі емпіричних залежностей будують допоміжну криву коефіцієнта буксування .

Стандартна методика визначення коефіцієнта буксування ґрунтується на припущенні про те, що при холостому ході трактора (без тягового навантаження) немає втрат швидкості, тобто = 0.

Теоретичні методи визначення коефіцієнта буксування передбачають використання математичних моделей процесів взаємодії рушіїв з ґрунтом.

Через складність процесів взаємодії рушіїв із грунтом формули для розрахунку виходять громіздкими, з великою кількістю величин, визначення деяких з них пов'язане із значними труднощами. Тому при оцінці тягово-зчіпних властивостей користуються емпіричними даними. Професором Б.Я. Гінцбургом встановлена залежність коефіцієнта буксування колісних і гусеничних тракторів від безрозмірного параметра Р:

=0,2?0,7848+0,8?0,7848⁸ = 0,27 (2.3)

де - відносна сила тяги трактора, яка визначається за формулою:

=6000/0,6?1?7645 = 1,30 (2.4)

Для гусеничних тракторів і колісних типу 4К4 = 1, тому величину відносної сили тяги визначають за формулою:

=6000/7645 = 0,7848 (2.5)

Безрозмірні коефіцієнти а, , с залежать від типу трактора і ґрунтових умов. Для колісних тракторів приймають : а =0,2 ; Ь =0,8; с =8.

Коефіцієнт зчеплення рушія трактора з ґрунтом у заданих умовах роботи, приймається за додатком 3 відповідно до агрофону.

Тягове зусилля трактора для потенціальної тягової характеристики приймається в наступних значеннях 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; ; 1,2; 1,4 ; 1,5. Ці значення занести до таблиці 2.1

При буксуванні рушіїв відбуваються втрати потужності, падіння продуктивності і перевитрата палива, руйнування структури грунту і зниження його родючості. У звязку з цим на значення коефіцієнта буксування накладаються певні обмеження.

Наприклад, за вимогами агротехніки буксування тракторів при номінальному тяговому зусиллі не повинне перевищувати 16, 14 і 3% відповідно для колісних тракторів 4К2, 4К4 і гусеничних. Граничні значення коефіцієнта буксування на стерні, за якими визначають номінальні тягові зусилля, становлять 18, 16 і 5 % відповідно для колісних тракторів 4К2 , 4К4 і гусеничних. Після визначення коефіцієнта буксування обчислюють втрати потужності на буксування за формулою:

, (2.6)

де - потужність, що відводиться до ведучих коліс.

(N_k=N_H-N_ТР)

N_k=N_H-N_ТР=98,03-12,13=85,9

Втрати потужності на буксування відкладають вниз від лінії і з'єднують плавною кривою.

Потім визначають теоретичну швидкість трактора, користуючись співвідношенням:

(2.8)

де - теоретична швидкість трактора, км/год;

- дотична сила тяги (колове зусилля на ведучому колесі), кН:

(2.9)

де - сила опору коченню;

- коефіцієнт опору коченню.

(2.10)

Значення теоретичної швидкості трактора заносять до таблиці 2.1. і будують відповідну криву, на потенційній тяговій характеристиці.

Втрати потужності на кочення трактора обчислюють за формулою:

 =0,2?6/3,6=0,33 (2.11)

де - дійсна швидкість трактора, км/год.

=0,049(1-0,27)=0,03 (2.12)

Розрахувавши втрати потужності на кочення трактора для ряду точок, відкладають їх у масштабі N вниз від кривої, що з'єднує точки втрати потужності на буксування.

Одержана при цьому нижня крива відбиває зміну тягової потужності . Ця крива відображає також тяговий ККД трактора , якщо відрізок номінальної потужності двигуна прийняти за =100%.

Щоб з'ясувати, куди витрачається потужність двигуна при різних значеннях тягового зусилля , необхідно провести вертикалі через точки осі , відповідні цьому значенню. Точки перетину кожної вертикалі з кривими потенційної тягової характеристики визначають інтервали, які у масштабі N відповідають різним потужностям. Зверху донизу це будуть: потужність, що втрачається у трансмісії , на буксування , на кочення , а також тягова потужність (рис. 2.1.). При граничних значеннях вся потужність двигуна втрачається: при =0 - в трансмісії і на кочення, а при = (тобто повністю використані зчіпні можливості трактора для завданого агрофону, тобто =100 %) - в трансмісії і на буксування.

Потенційна тягова характеристика дає наочне уявлення про зміни затрат потужності двигуна із збільшенням тягового зусилля: потужність, що втрачається у трансмісії, залишається незмінною; втрати потужності на буксування рушіїв зростають; Потужність опору коченню зменьшується тягова потужнісь спочатку збільшується, а потім, досягнувши максимуму, зменшується.

Таблиця 2.1

Потенційна тягова характеристика трактора

Номінальна сила тяги Рт, кН	Експлуат. вага трактора Gе, кН	Коефіцієнт навантаж ведучих коліс	Коефіцієнт зчеплення	Ефективна потужність двигуна кВт	Втрати потужності в трансмісії, кВт	Коефіцієнт опору коченню
30	55,524	0,8	0,6	77,45	7,74	0,12
a	b	c
0,2	0,8	8

Рт % від Рн	Тягове зусилля Рт, кН	Відносна сила тяги	Коефіцієн буксуван	Потуж на букс ,кВт	Швидкіс теор, км/год	Потужн на подол опору коч, кВт	Тягова потужніст, кВт
0	0	0,000	0,000	0,000	37,665	69,710	0,000
20	4	0,150	0,030	2,093	23,535	42,252	25,366
40	8	0,300	0,060	4,189	17,115	29,773	35,748
60	12	0,450	0,091	6,372	13,447	22,613	40,726
80	16	0,600	0,134	9,311	11,073	17,757	42,642
100	20	0,750	0,231	16,071	9,412	13,404	40,235
120	24	0,901	0,526	36,671	8,184	7,179	25,860
140	28	1,051	1,397	97,418	7,240	-5,326	-22,382
150	30	1,126	2,287	159,434	6,845	-16,306	-73,418

На потенційній тяговій характеристиці видно і таке значення тягового зусилля , при якому тягова потужність і тяговий ККД мають максимальні значення, а сума втрат потужності мінімальна. Звідси випливає важливий висновок: для будь-якого трактора в певних ґрунтових умовах існує лише одне значення тягового зусилля, за якого він може працювати з максимальною ефективністю (з мінімальними непродуктивними затратами потужності).

Оскільки діапазон тягових зусиль, які необхідно подолати за допомогою тракторів при виконанні польових робіт, досить широкий і всі роботи повинні виконуватися з максимальною ефективністю, в основу побудови типорозмірного ряду сільськогосподарських тракторів закладений принцип тягових класів, відповідно до якого кожному тяговому класу відповідає певне номінальне тягове зусилля.

Номінальне тягове зусилля - це таке зусилля на гаку трактора, при якому на стерні (при нормальній твердості і вологості) його тяговий ККД близький до максимального, а коефіцієнт буксування рушіїв не перевищує у тракторів з двома ведучими колесами (4К2) 18 %, а чотирма (4К4) -16 %, у гусеничних - 5 %.

3. Розрахунок і побудова регуляторної характеристики дизельного двигуна

Регуляторна характеристика тракторного двигуна виражає залежність ефективної потужності, частоти обертання колінчастого вала , скрутного моменту, питомої і годинної витрати палива від швидкісного і навантажних режимів роботи двигуна.

Розрахунок і побудову регуляторної характеристики двигуна в функції від швидкісного режиму рекомендується проводити в наступній послідовності .

Беручи різні значення частот обертання колінчастого вала двигуна з інтервалом 100...200 хв^-1 менше номінальної величини (за завданням), визначають поточні значення потужності двигуна на безрегуляторній гілці характеристики за емпіричною формулою:

(3.1)

де і - поточне і номінальне значення частоти обертання колінчастого вала двигуна;

; - для дизелів з безпосереднім впорскуванням палива

; - для дизелів о вихрокамерним сумішоутворенням.

=118,26

На регуляторній гілці характеристики приймають зміну потужності за законом прямої лінії від =0 до .

Для визначення =0 визначають частоту обертання колінчастого вала двигуна на холостому ході за формулою :

, хв^-1 (3.2)

де - коефіцієнт нерівномірності регулятора, для сучасних тракторних двигунів приймають = 0,07...0,08.

хв^-1

Знаючи потужність і частоту обертання колінчастого вала двигуна, визначають крутний момент за формулою:

=0,564 кН·м (3.3)

де - частота обертання колінчастого вала відповідно до потужності двигуна .

За питомою витратою палива при номінальній потужності двигуна визначають максимальну годинну витрату палива за формулою :

== 27,89 кг/год. (3.4)

Для холостого ходу двигуна приймають

=0,30·27,89=8,36 кг/год. (3.5)

Проміжні точки годинної витрати палива на регуляторній гілці приймають за законом прямої лінії за годинною витратою палива і відповідною потужністю двигуна на регуляторній гілці, визначають питомі витрати палива за формулою:

==248 г/кВт·год (3.6)

Крива питомої витрати палива піднімається вгору при зниженні навантаження двигуна.

Питому витрату палива на безрегуляторній гілці при максимальному крутному моменті двигуна приймають на 5...10 % більше, ніж при номінальній потужності. Проміжні точки питомої витрати палива можна прийняти аналогічно до дослідних даних відповідних двигунів.

Знаючи питому витрату палива на без регуляторній гілці, визначають відповідну годинну витрату палива за формулою

==1,46 кг/год (3.7)

Результати розрахунків показників роботи двигуна заносять до таблиці 3.1. для побудови регуляторної характеристики.

Користуючись одержаними розрахунками, будують графік регуляторної характеристики дизельного тракторного двигуна у функції від частоти обертання колінчастого вала двигуна

На рис . 3.1. наведено загальний вид швидкісної регуляторної характеристики, що показує характер зміни

Обов'язковими розрахунковими точками на регуляторній гілці характеристики будуть точки 6,7 (рис.3.1.), у яких значення потужності відповідно дорівнює 0,8 і 0,5 . Значення всіх параметрів у розрахункових точках 5,6, і 7 заносять до таблиці 3.1.

Ділянку характеристики, що розташована зліва від точкі (точка, де крутний момент має максимальне значення), слід вважати не робочою. На цій ділянці двигун робить не стійко і при незначному додатковому перевантаженні може заглохнути.

Таблиця 3.1

Регуляторна характеристика дизельного двигуна

Номінальна потужність, кВт	Номінальна частота обертання колінчатого вала, об/хв	Питома ефективна витрата палива, г/кВт*год	Максимальна частота обертаня холстого ходу, об/хв	Коефіцієнт для визначенн потужностіС1	Коефіцієнт для визначенн потужності С2
50	2100	230	2300	0,5	1,5

№роз рахункові точки	Частота обертання колінчатого вала, об/хв	Потужність, кВт	Крутний момент, Н*М	Годинна витрата палива, кг/год	Питома ефективна витрата палива, г/кВт*год
1	1300,00	32,36	237,69	8,19	253,00
2	1400,00	35,19	240,01	8,74	248,40
3	1500,00	37,90	241,30	9,24	243,80
4	1600,00	40,47	241,56	9,72	240,12
5	1700,00	42,86	240,79	10,13	236,44
6	1800,00	45,04	238,98	10,53	233,68
7	1900,00	46,98	236,15	10,85	230,92
8	2000,00	48,64	232,28	11,14	229,08
9	2100,00	50,00	227,38	11,50	230,00
10	2120,00	45,00	204,64	10,70	237,67
11	2140,00	40,00	181,90	9,89	247,25
12	2200,00	25,00	113,69	7,48	299,00
13	2300,00	0,00	0,00	3,45	#ДЕЛ/0!

Регуляторна характеристика, побудована у функції від частоти обертання, не зручна для користування, оскільки регуляторні гілки розташовані у них на малому відрізку осі абсцис. Це перешкоджає аналізу завантаження двигуна та його економічності на основних робочих режимах. Тому регуляторні характеристики тракторних двигунів, будуються у функції від ефективної потужності (рис.3.2.).

4. Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики трактора

Визначивши основні конструктивні й економічні параметри тракторного двигуна і трактора в цілому, починаємо розрахунок і побудову теоретичної тягової характеристики трактора, яка дозволяє отримати наочне уявлення про тягові та паливно-економічні показники на різних режимах його роботи.

Теоретична тягова характеристика трактора (рис. 4.1.) складається з двох частин: верхньої і нижньої. Нижня частина графіка має допоміжне значення і служить для нанесення основних початкових параметрів тракторного двигуна. У верхній частині графіка наносять ряд кривих, що показують, як в заданих грунтових умовах, при сталому русі на горизонтальній ділянці, в залежності від навантаження на гаку трактора змінюються його основні експлуатаційні показники буксування ведучих органів, швидкості руху, тягові потужності, питомі витрати палива та умовний тяговий ККД трактора.

Теоретичний розрахунок і графічну побудову теоретичної тягової характеристики трактора виконують у такій послідовності: на аркуш; міліметрового або креслярського паперу наносять на нижній його частині осі координат з повернутою віссю ординат вниз. Потім по осі абсцис від початку координат О¹ у прийнятому масштабі відкладають для кожної передачі максимальну дотичну силу тяги, що підрахована за формулою:

(4.1)

і номінальну

(4.2)

де - максимальний крутний момент двигуна (табл. 3.1.);

- крутний момент двигуна при номінальній частоті обертання колінчастого вала (табл. 3.1.);

- передаточне число трансмісії;

- ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії;

- радіус кочення ведучого колеса.

Дотична сила тяги трактора прямо пропорційна крутному моменту двигуна, тому по осі абсцис від точки О¹ для кожної передачі у прийнятому масштабі наносяться крутні моменти двигуна і відповідно дотичним силам гяги і .

Для зручності побудови теоретичної тягової характеристики трактора на осі (або на окремих лініях, паралельних цій осі) позначають точки які відповідають і на різних передачах, і через ці точки проводять вертикалі.

Потім по осі ординат вниз наносяться масштабні шкали ефективної потужності , годинної витрати палива і частоти обертання колінчастого вала двигуна з таким розрахунком, щоб графіки у регуляторній зоні не перетинались.

Потім будують залежності , і від використовуючи проведені вертикалі і дані табл. 3.1.

При цьому утворюються пучки кривих зі спільним центром у точці О¹, криві зі спільним центром у точці і пучок кривих зі спільним центром у точці , - відповідні холостому ходу двигуна. Точки перетину (вершини) кривих усіх показників регуляторної характеристики двигуна повинні знаходитися на горизонтальній прямій і по вертикалі відповідати номінальним моментам двигуна.

Криві, розташовані в нерегуляторній зоні у межах від до , для кожної передачі будуються по розрахункових точках регуляторної характеристики (табл. 3.1.). Нанесені криві на графік регуляторної характеристики для кожної передачі повинні закінчуватися при максимальних значеннях крутних моментів .

Прикладом побудови навантажувальної характеристики двигуна в функції від крутного моменту може бути нижня частина теоретичної тягової характеристики трактора (рис. 4.1.). Слід враховувати, що у зоні перевантажень від до криві , , будуються по точках регуляторної характеристики, а у зоні дії регуляторів ці показники зображують прямими лініями.

Після побудови навантажувальної характеристики визначають силу опору коченню за формулою:

(4.3)

де - коефіцієнт опору коченню для даних ґрунтових фонів роботи;

- експлуатаційна вага трактора.

Величин сили опору коченню відкладають по осі абсцис вправо від точки О¹ до точки О, у масштабі дотичної сили .

Одержана точка О буде початком координат безпосередньо тягової характеристики трактора. По осі абсцис у масштабі дотичної сили від точки О відраховується сила тяги на гаку трактора, і визначається вона за формулою:

(4.4)

де - тягове зусилля на гаку трактора.

По осі ординат вгору будуються у своїх масштабах тягові показники трактора - буксування рушіїв , швидкості руху , тягові потужності на гаку , питому витрату палива і умовний тяговий ККД .

Величина коефіцієнта буксування підраховується за формулами (2.3.; 2.4.; 2.5.; 2.6.). Він являється спільним для всіх передач трактора.

Потім для кожної передачі визначають швидкість руху при (холостий хід трактора) за формулою:

(4.5)

де - частота обертання колінчастого вала при холостому ході трактора (визначається з нижньої частини тягової характеристики).

Знаючи величину буксування і частоту обертання колінчастого вала, підраховують для кожної передачі робочі швидкості руху за формулою:

(4.6)

За обчисленою швидкістю руху трактора , що працює на даній передачі, і відповідною силою тяги на гаку розраховуємо тягову потужність :

(4.7)

Для оцінки паливної економічності трактора визначають питомі витрати палива за формулою:

, г/кВт·год (4.8)

де - відповідні годинні витрати палива по нижній частині графіка регуляторної характеристики двигуна, кг/год.

Умовний тяговий ККД трактора підраховується за формулою:

(4.9)

де і - визначаються за графіком тягової характеристики.

Перевірку провести за формулою:

(4.10)

де - ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії;

- ККД, що враховує втрати потужності на кочення;

- ККД, що враховує втрати потужності на буксування.

Якщо розрахунок за двома формулами виконаний вірно, то результати розрахунків повинні збігатися або бути близькими.

Для побудови теоретичної тягової характеристики трактора одержані розрахункові тягові показники для кожної передачі заносяться у таблицю за наступною формою (табл. 4.1.)

Після вибору масштабів , , , і , а також розміщення їх осей так, щоб криві не накладались одна на одну, виконують побудову.

Баланс потужності трактора складається для однієї з передач при номінальній частоті обертання колінвала.

Тягова потужність береться з таблиці 4.1., а потужність , і визначаються за формулами (2.2.), (2.7.), (2.11.) і заносяться до таблиці 4.2.

Теоретична тягова характеристика

П	Т	Ne, кВт	n, об/хв	G, кг/год	Pк, кН	Рт, кН	Vi, км/год	Nт, кВт	gт, г/кВт*год	коеф буксов	тягов ККД	Р
1	1	26,05	1600	6,772	19,23	16,84	3,65	17,07	396,84	0,18865	0,655	0,703
	2	27,59	1700	6,924	19,17	16,78	3,88	18,11	382	0,18675	0,656	0,701
	3	28,99	1800	7,103	19,03	16,64	4,13	19,11	371,68	0,18245	0,659	0,695
	4	30,24	1900	7,197	18,80	16,41	4,40	20,05	358,88	0,17606	0,663	0,685
	5	31,31	2000	7,358	18,49	16,10	4,68	20,92	351,78	0,16801	0,668	0,673
	6	32,18	2100	7,563	18,10	15,71	4,96	21,67	349,04	0,15879	0,673	0,656
	7	24,14	2137	6,237	13,35	10,96	5,45	16,57	376,33	0,09304	0,687	0,458
	8	16,09	2174	4,911	8,74	6,35	5,78	10,21	481,08	0,05309	0,634	0,265
	9	8,04	2211	3,586	4,30	1,91	6,11	3,24	1107,71	0,01592	0,403	0,080
	10	0,00	2248	2,260	0,00	-2,39	6,44	4,28	528,41	0,01996	#####	-0,100
2	1	26,05	1600	6,772	16,38	13,99	4,61	17,89	378,46	0,12765	0,687	0,584
	2	27,59	1700	6,924	16,32	13,93	4,90	18,96	365,25	0,12689	0,687	0,582
	3	28,99	1800	7,103	16,20	13,81	5,20	19,94	356,27	0,12516	0,688	0,577
	4	30,24	1900	7,197	16,01	13,62	5,50	20,81	345,77	0,12251	0,688	0,569
	5	31,31	2000	7,358	15,75	13,36	5,81	21,57	341,07	0,11906	0,689	0,558
	6	32,18	2100	7,563	15,41	13,02	6,13	22,19	340,78	0,11492	0,690	0,544
	7	24,14	2137	6,237	11,36	8,97	6,52	16,25	383,70	0,07526	0,673	0,375
	8	16,09	2174	4,911	7,44	5,05	6,87	9,65	509,04	0,04222	00	0,211
	9	8,04	2211	3,586	3,66	1,27	7,22	2,54	1410,34	0,01059	0,316	0,053
	10	0,00	2248	2,260	0,00	-2,39	7,57	5,02	449,90	0,01996	#####	-0,100
3	1	26,05	1600	6,772	14,13	11,74	5,50	17,95	377,39	0,10069	0,689	0,490
	2	27,59	1700	6,924	14,08	11,69	5,85	19,00	364,38	0,10023	0,689	0,488
	3	28,99	1800	7,103	13,98	11,59	6,20	19,96	355,80	0,09917	0,689	0,484
	4	30,24	1900	7,197	13,81	11,42	6,56	20,81	345,86	0,09752	0,688	0,477
	5	31,31	2000	7,358	13,58	11,19	6,92	21,52	341,86	0,09531	0,687	0,467
	6	32,18	2100	7,563	13,30	10,91	7,29	22,09	342,40	0,09258	0,686	0,455
	7	24,14	2137	6,237	9,80	7,41	7,67	15,79	395,03	0,06197	0,654	0,310
	8	16,09	2174	4,911	6,42	4,03	8,04	9,00	545,63	0,03368	0,559	0,168
	9	8,04	2211	3,586	3,16	0,77	8,40	1,79	2007,02	0,00639	0,222	0,032
	10	0,00	2248	2,260	0,00	-2,39	8,77	-5,82	388,08	0,01996	#####	-0,100

Таблиця 4.2

Баланс потужності трактора

Складові балансу	кВт	%
	2,98	47,84
	0,48	7,76
	2,2	35,33
	0,57	9,07
Разом	6,24	100

5. Динамічні параметри трактора на транспортних роботах

Аналіз динамічних якостей трактора на транспортних роботах виконують у колісних тракторів на вищій і проміжній транспортних швидкостях, а в гусеничних тракторів на вищій транспортній і вищій швидкості основного ряду.

Вища транспортна швидкість подається в завданні на курсову роботу, а і одержують за допомогою розрахунку у першому розділі.

Передаточні числа на транспортних передачах визначають за формулою:

, (5.1)

де - номінальна частота обертання колінчастого вала , хв^-1;

- радіус колеса , м;

- транспортна швидкість трактора , км/год.

Потім розраховують і будують універсальну динамічну характеристику трактора у такій послідовності.

Задаються рядом значень частот обертання колінчастого вала двигуна (точки 1…7 рис. 3.1.). Для обраних частот обертання колінчастого вала двигуна визначають відповідні швидкості трактора на кожній передачі:

(5.2)

Розраховують величину дотичної сили тяги:

 , (5.3)

де - значення крутного моменту, що розвиває двигун, при відповідних частотах обертання колінчастого вала.

Визначають силу опору руху, створювану повітрям за формулою:

(5.4)

де - сила опору руху, створювана повітрям, Н;

- коефіцієнт опору повітря, для тракторного поїзда приймають 0,7…0,75 Н-с²/м⁴;

- площа проекції тракторного поїзда на площину що перпендикулярна до його поздовжньої осі (лобова площа) м². Приймається студентами самостійно;

- швидкість руху трактора , км/год.

Визначають величину динамічного фактору:

(5.5)

де - безрозмірна величина , що являє собою запас сили тяги який приходиться на одиницю ваги;

- експлуатаційна вага трактора.

Одержані значення , , і Д заносять в таблицю 5.1., а значення Д , для обох передач наносять на графік (5.1.), який дає наочне уявлення про динамічні властивості трактора.

Але розрахована динамічна характеристика призначена для трактора, який працює без навантаження на гаку. Щоб користуватися характеристикою при роботі трактора і різною силою тяги на гаку необхідно її доповнити і зробити універсальною. Для цього виконуються додаткові побудови з метою надання характеристиці універсальності, тобто придатності для визначення Д при будь якому навантаженні трактора . По - перше, у верхній частині графіка проводять вісь коефіцієнта навантаження трактора Г, що являє собою відношення ваги тракторного поїзда до власної ваги трактора :

(5.6)

Обравши масштаб Г , позначають на осі значення, що дорівнюють одиниці (у точці перетину осей Д осі Г, відповідну Г=2, проводять вертикаль на яку наносять масштаб Д, вдвоє більший ніж на осі Д. Через точки однакових значень динамічного фактору на осях Д і вертикалі проводять промені, що являють собою лінії однакового значення динамічного фактора.

Таблиця 5.1.

Динамічна характеристика трактора

Експлуатаційна вага трактора, Н	Радіус кочення ведучого колеса трактора, м	Передаточне число трансмісії на проміжній транспортній передачі	Передаточне число трансмісії на вищій транспортній передачі	Коефіцієнт корисної дії трансмісії	Коефіцієнт опору повітря тракторн поїзда, Н*с^2/м^4	Лобова площа тракторн поїзда, м^2
30000	0,75	30	25	0,92	0,74	5

Передача	Розрахунк точка	Частота обертання колінчатого вала, об/хв	Крутний момент двигуна, Н*М	Швидкість руху тракторн поїзда, км/год	Дотична сила тяги, Н	Сила опору повітря, Н	Динамічний фактор
п	1	1700	230,50	16,02	8482,35	73,07	0,2803
р	2	1800	229,60	16,97	8449,35	81,92	0,2789
о	3	1900	227,81	17,91	8383,34	91,27	0,2764
м	4	2000	225,12	18,85	8284,32	101,13	0,2728
і	5	2100	221,53	19,79	8152,30	111,50	0,2680
ж	6	2200	217,05	20,74	7987,27	122,37	0,2622
н	7	2238	162,78	21,09	5990,45	126,57	0,1955
а	8	2275	108,52	21,44	3993,64	130,85	0,1288
т	9	2313	54,26	21,80	1996,82	135,20	0,0621
р	10	2350	0,00	22,15	0,00	139,62	-0,0047
м	1	1700	230,50	19,23	7068,63	105,22	0,2321
а	2	1800	229,60	20,36	7041,12	117,96	0,2308
к	3	1900	227,81	21,49	6986,11	131,43	0,2285
с	4	2000	225,12	22,62	6903,60	145,63	0,2253
и	5	2100	221,53	23,75	6793,58	160,55	0,2211
м	6	2200	217,05	24,88	6656,06	176,21	0,2160
	7	2238	162,78	25,31	4992,05	182,27	0,1603
т	8	2275	108,52	25,73	3328,03	188,43	0,1047
р	9	2313	54,26	26,15	1664,02	194,69	0,0490
	10	2350	0,00	26,58	0,00	201,06	-0,0067

Для визначення динамічного фактора при будь якому навантаженні трактора обчислюють коефіцієнт навантаження трактора Г, через точку осі Г, що відповідає обчисленому значенню, проводять вертикаль. У точках перетину вертикалі з променями визначають значення динамічного фактора Д, (вони будуть такі ж, як і в будь-якій іншій точці перетину відповідних променів з вертикалями, у тому числі і з віссю Д , на якій ці значення вказані).

Універсальна динамічна характеристика дозволяє розв'язувати задачі, пов'язані з використанням тракторів у різних шляхових і навантажувальних умовах. Між динамічним фактором і параметрами , що характеризують опір руху трактора , є наступна залежність:

(5.7)

де - приведений коефіцієнт дорожнього опору;

- коефіцієнт, що враховує обертальні маси при розрахунку сил інерції;

- прискорення або (сповільнення) поступального руху;

- прискорення вільного падіння.

При сталому русі . В загальному випадку:

(5.8)

де - коефіцієнт опору коченню, для заданих ґрунтових фонів роботи;

- кут підйому (схилу) дороги.

Якщо кути невеликі , то можна прийняти , а , де - нахил дороги, що являє собою відношення перевищення однієї точки дороги над іншою до відстані між цими точками, маючи на увазі, що знак плюс відповідає підйому, а мінус - спуску. У таких випадках

(5.9)

У тих випадках , коли кути , слід користуватися формулою (5.8.)

Розглянемо основні задачі які дозволяє розв'язувати універсальна динамічна характеристика: визначати максимальну швидкість, яку може розвинути трактор у заданих дорожніх і навантажувальних умовах; визначати максимальний підйом, який може подолати трактор при встановленому русі на заданій передачі; визначати максимальне прискорення, яке може розвинути трактор на заданій передачі; визначити максимальну вагу причепа, який може буксирувати трактор на заданій передачі, якщо відомі дорожні умови.

Список використаної літератури

Скотников В.А., Мащенский А.А., Солонский А.С. Основн теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986.-383с.

Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Колос. 1972.-384 с.

Водяник І.І. Експлуатаційні властивості тракторів і автомобілів. К.: Урожай, 1994.-224 с.

Гуськон В.В. Тракторы. Ч. II. Теория. Минск: Вышейшая школа, 1977".-384 с.

Литвинов А.С. Фаробип Я.Е. Аптомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М: Машиностроение, 1989.-240 с.

Гуськов В.В. и др. Тракторы. Теория. М.: Машиностроение, 1989.-376с.

Александров Г.Я. н др. Тракторы и автомобили. Методические указания. М.: ВСХИЗО, 1986-47 с.

Руденко В.А. Тяговий расчет трактора. Методические указания. Сумы: ИПП "Мрия-1" ЛТД, 1995.-36 с.

Руденко В.А. Динамический расчет и топливная зкономичность автомобиля. Методические указания. Сумы: 1987.-17 с.

Войтюк Д.Г., Дацпшин О.В., Колісник В.С. та ін. Дипломне та курсове проектування. К.: Урожай, 1996.-192 с.