Тяговый расчет трактора ДТ-75М

6. Регуляторная характеристика двигателя

Регуляторная характеристика двигателя (Рис. 2) устанавливает взаимосвязь между частотой вращения коленчатого вала ne, эффективной мощностью Ne, часовым Gт и удельным эффективным ge расходами топлива и развиваемым им крутящим моментом Мк. Расчет производится для внешней характеристики двигателя, получаемой при настройке регулятора на ма

ксимальную частоту вращения коленчатого вала. Необходимо различать следующие основные режимы работы двигателя:

1. Холостой ход: Мк = 0.

2. Номинальный (максимальной мощности): Мк = Мн.

3. Максимального крутящего момента: Мк = Ммакс.

Работа с недогрузкой - регуляторные ветви характеристики: 0 £ М £ Мн.

Работа с перегрузкой - перегрузочные (корректорные, безрегуляторные) ветви характеристики: Мн £ М £ Ммакс.

При работе двигателя с недогрузкой графики изменения частоты вращения вала n = f1(Мк) и часового расхода топлива Gт= f2(Мк) с достаточной степенью точности можно аппроксимировать прямыми линиями:

- частота вращения вала двигателя

n = nх - (nх - nн)k3, (33)

где nх - частота вращения вала двигателя при холостом ходе:

nх = nн(2 + dр)/(2 - dр) » (1 + dр)nн; (34)

dр - степень (коэффициент) неравномерности регулятора двигателя. Для современных тракторных дизелей dр = 0,07…0,10.;

nх = 1780(2 + 0,85)=1931 мин-1;

k3- коэффициент загрузки двигателя:

k3= Мк/Мн; (35)

- эффективная мощность двигателя

Nе = Мкnе/9550, квт; (36)

- часовой расход топлива

Gт = Gтх + (Gтн - Gтх) ·k3, кг/ч, (37)

Gтн - часовой расход топлива, соответствующий номинальной загрузке двигателя:

Gтн= 10-3·gен·Nн, кг/ч; (38)

Gтн= 10-3·245·100 = 24,5 кг/ч;

Gтх - часовой расход топлива при холостом ходе двигателя:

Gтх » (0,25…0,30) ·Gтн; (39)

Gтх » 0,250 ·24,5=6,74 кг/ч;

- удельный расход топлива двигателем:

gе = 10-3Gт/Nе, г/кВтч. (40)

При работе двигателя с перегрузкой (корректорные ветви характеристики, Мн £ Мк £ Ммакс) может быть использована следующая аппроксимация:

Nе = No + kN(Mмакс - Mк)1/2; (41)

Gт = Gтo + kG(Mмакс - Mк)1/2; (42)

где kN, kG - коэффициенты, определяемые при математической обработке результатов тормозных испытаний двигателей.

Коэффициенты kN и kG можно рассчитать, если известны коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту

k = Mмакс/Мн (43)

и частоте вращения вала

ko = no/nн, (44)

а также удельный расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте gеo=265 г/кВтч.

Расчет выполняется по формулам:

kN = (Nн - No)/[(Mмакс - Mн)1/2]; (45)

kG = (Gтн - Gтo)/[(Mмакс - Mн)1/2], (46)

где No, Gтo - соответственно, мощность двигателя и часовой расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте Mмакс:

No = Mмаксno/9550 = kMнnн/(9550ko) = kNн/ko; (47)

No = 1,2·0,707·100= 84,8 кВт,

Gтo = gеoNн/1000; (48)

Gтo = 0,846·24,5=20,7кг/ч.

Значениями k, ko и gеo можно задаться или принять такими же как и у двигателя трактора-прототипа.

Кроме номинального режима и режима максимального крутящего момента на корректорной ветви характеристики следует определить значения показателей работы двигателя для одного, двух промежуточных уровней загрузки.

- задавшись значениями коэффициента загрузки двигателя по моменту 1 £ kз = Mк/Mн £ k, определить крутящий момент двигателя по формуле

Мк = kз·Mн, Нм

Мк = 1,2·536,5=643,8 Нм

kN = (100 – 84,8)/[(643,8 – 536,5)1/2]=1,47,

kG = (24,5 – 20,7)/[(643,8 – 536,7)1/2]=0,37.

Проанализировать полученные данные, указав коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту и частоте вращения вала, сравнив основные параметры характеристики с двигателем трактора-прототипа.

7. Тяговая характеристика трактора

Тяговая характеристика трактора показывает, как в зависимости от нагрузки на крюке Ркр (тягового усилия трактора) и включенной передачи изменяются основные показатели: скорость движения V, мощность на крюке (тяговая мощность) Nкр, часовой Gт и удельный тяговый gкр расходы топлива, потери на буксование движителя d. Трактор движется равномерно по горизонтальному участку. При выполнении курсовой работы тяговая характеристика строится только для основных передач трактора (рисунок 3а).

Последовательность расчета тяговой характеристики трактора.

Значения указанных в табл. 5 показателей следует вычислять по формулам:

- касательная сила тяги

Рк = Мк·iтр·hтр·hву/(103·rк); (49)

- нагрузка на крюке (тяговое усилие) трактора

Ркр = Рк - Рf; (50)

- к.п.д. перекатывания

hf = Р/Рк = Ркр/(Ркр + Рf); (51)

- сцепной вес трактора Gсц для гусеничных тракторов и колесных тракторов с колесной формулой 4К4 равен эксплуатационному весу трактора G. Для колесных тракторов с колесной формулой 4К2:

Gсц = [G· (L - а) + Р·hкр]/L, (52)

- коэффициент буксования

d = В-1·ln[А/(jм - Р/Gсц)]; (53)

- теоретическая скорость движения

Vт = p·rк·ne/(30iтр) » 0,105·rк·ne/iтр, м/с (*3,6, км/ч); (54)

- рабочая (действительная) скорость движения

V = Vт· (1-d), м/с (*3,6, км/ч); (55)

- тяговая мощность трактора

Nкр = РкрV; (56)

- удельный тяговый расход топлива

gкр = 103Gт/Nкр, г/квт.ч; (57)

- тяговый к.п.д. трактора

hт = Nкр/Nе = hтрhвуhdhf = hтрhву(1 - d)Ркр/Рк. (58)

Показатели двигателя при холостом ходе трактора рассчитываются по формулам:

- крутящий момент двигателя

Мхт = 103Pfrк/(iтphтphву); (59)

- частота вращения вала двигателя

nхт = nх- (nх- nн)Мхт/Mн; (60)

- часовой расход топлива

Gтхт = Gтх+ (Gтн- Gтх)Мхт/Мн. (61)

Расчеты произвести только для основных передач трактора. Результаты расчетов привести в табл. 5. Представить тяговую характеристику трактора в графическом виде - Рисунок 3а.

8. Лучевой график загрузки двигателя

Лучевой график загрузки двигателя показывает, как изменяется загрузка двигателя в зависимости от величины касательной силы тяги Рк или тягового усилия Ркр трактора и номера передачи – Рисунок 3б. При геометрическом ряде передач рациональный диапазон загрузки двигателя по крутящему моменту (на рисунке выделен жирной линией и точками) остается постоянным и не зависит от номера передачи:

Ммин £ М £ Мн

где Ммин - минимальный крутящий момент двигателя, такой, что при М<Ммин выгодней перейти на соседнюю (смежную) повышенную передачу.

Минимальный крутящий момент двигателя определяется по формуле:

Ммин = Мн/q,

где q - знаменателя геометрического ряда передач (20) или среднее значение знаменателя для скорректированных значений передаточных чисел трансмиссии (таблица 4):

q = (iтр.1/iтр.z)1/(z-1).

При построения графика использовать приведенные в таблице 5 данные. График лучевой диаграммы загрузки двигателя следует строить, учитывая, что величина касательной силы тяги изменяется прямо пропорционально величина крутящего момента двигателя. При анализе лучевой диаграммы загрузки, двигателя следует определить: рациональную степень загрузки двигателя k по крутящему моменту М; рабочий диапазон силы тяги трактора Ркр, соответствие его диапазону, определенному в разделе 2.1, и потенциальной тяговой характеристике трактора (рисунок 2). Сделать соответствующие выводы.

 Скачать реферат