close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Расширение потенциальных возможностей сельскохозяйственных тракторов..pdf

код для вставкиСкачать
Техника
портных работах позволило сэкономить до 5% дизельного топлива, а на пахоте экономия достигала 21%. В
СПК «Русь» экономия составила 8 и 17% соответственно.
Выводы
Поршневые расходомеры могут быть достаточно точными при наличии зазора в измерительной системе «гильза – поршень».
Минимум погрешности измерения при прочих равных условиях может быть достигнут при объемной
плотности поршня, близкой к плотности жидкости.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
Глотов, С.В. Оценка эффективности функционирования тракторов / С.В. Глотов. – Саранск: Красный Октябрь, 2003.
Иофинов, С.А. Приборы для учета и контроля работы тракторных агрегатов / С.А. Иофинов, Х.М. Райхлин. – Л.: Машиностроение, 1972.
Кремлевский, П.П. Расходомеры / П.П. Кремлевский. – М.: Машгиз, 1963.
Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1978. – 831 с.
Угинчус, А.А. Гидравлика / А.А. Угинчус, Е.А. Чугаева. – Л.: Стройиздат, 1971.
УДК 631.3
Н.И. Селиванов
РАСШИРЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ
Обосновано расширение потенциальных тягово-скоростных диапазонов использования сельскохозяйственных тракторов общего назначения с разными типами движителей рациональным изменением
массоэнергетических параметров.
Ключевые слова: возможность, тяговая сила, масса тракторов, мощность управления, повышение скоростных возможностей двигателя, балласт.
N.I. Selivanov
AGRICULTURAL TRACTORS POTENTIAL EXPANSION
The potential expansion of the draught-speed ranges in tractors of general application with different types of
engine by means of mass and energy parameters is substantiated.
Key words: range, draught power, mass of the tractors, operation power, engine speeding up ballasting.
Создание тракторов тягово-энергетической концепции для эффективного использования в тяговом
диапазоне 2–3-х смежных классов требует обоснования наиболее рациональных методов достижения оптимальных массоэнергетических параметров в зависимости от их назначения и типа движителя.
У колесных тракторов общего назначения в основу повышения тягово-сцепных показателей указанной
концепции положены следующие принципы:
а) кратное увеличение эксплуатационной массы mэ установкой сдвоенных колес с корректировкой нагрузки на опорные колеса навесной машины;
б) дополнительное увеличение массы трактора со сдвоенными колесами балластными грузами массой mб или навешиванием технологической части МТА.
160
Вестник КрасГАУ. 200 9. №2
Повышение тягово-сцепных показателей гусеничных тракторов базируется на увеличении эксплуатационной массы установкой в передней части балластных грузов или навешиванием технологической части
МТА с корректировкой нагрузки на опорные колеса.
Использование массы навесной части технологического комплекса для улучшения тяговых показателей трактора зависит от назначения и параметров сельскохозяйственной машины, поэтому его можно рассматривать как частный случай (вариант) балластирования.
Восстановление или обеспечение рационального уровня энергонасыщенности Эopt = (Nеэ/mэ)opt при
балластировании трактора связано с изменением эксплуатационной мощности Nеэ, которое у современных
тракторных дизелей достигается регулированием силового (номинального крутящего момента М н) или скоростного (номинальной частоты вращения коленчатого вала nн) режимов работы. Поэтому обоснование наиболее рациональных по затратам и эффективных по результатам способов обеспечения заданных массоэнергетических параметров трактора тягово-энергетической концепции является актуальным.
Для замыкания диапазона тяговых усилий от предыдущего класса до последующего по ГОСТ 27021-86
каждому i-му классу тракторов отведен диапазон изменения номинального тягового усилия PкрнiminPкрнimax=0,9Pкрнi-0,9Pкрн(i+1) при разных вариантах выбора его оптимального значения Pкрopti=Pкрнi, на режиме
максимального тягового КПД, соответствующего определению эксплуатационной массы mэi.
С позиций обеспечения надежности агрегатов трансмиссии и минимального увеличения массы для
перевода трактора в последующий тяговый класс наиболее приемлемо условие Pкрopti=0,9Pкрн(i+1). Этому варианту соответствует наибольшее значение массы mэimax. Минимальное значение массы трактора mэimin достигается при Pкрopti≤Pкрнi
Для трактора смежного повышенного класса (i+1) номинальное тяговое усилие
Pкрopt(i+1)≤Pкрн(i+1)≤Pкрнmax(i+1) при буксовании δopt≤δ(i+1)≤δq должно находиться в пределах установленного диапазона 0,9Pкрн(i+1)-0,9Pкрн(i+2). Тогда эксплуатационная масса mэ(i+1) определится из условия:
Ркрн( i +1)
φ( i +1) ηf 2 mэ(i +1)
(1)
≤
,
Ркрнi
φopt ηf 1mэi
или
λmэ≥λ Pкрн/λφληf,
(2)
где λркрн
=
Ркрн(i+1)
Ркрнi
; λφ =
φ(i+1)
φopt
; λη =
f
m э(i +1)
ηf 2
.
; λm э =
m эi
ηf 1
Необходимая для перевода трактора в смежный повышенный тяговый класс масса балласта mБ(i+1)
выразится при этом как
m Б(i+1) ≥ m эi (
λР
- 1).
крн
λφλη
(3)
f
Произведение λφληf =λφкр отражает изменение КПД сопротивления передвижению ηf2 балластированного трактора при неизменных значениях φmax и φopt коэффициента сцепления, соответствующих допустимому буксованию δq и максимальному тяговому КПД.
При оценке относительного показателя λφ=φ(i+1)/φopt следует использовать установленные взаимосвязи
δ=аφкр/(в-φкр) для однотипных тракторов на основном почвенном фоне (стерня зерновых) в виде
φ ( i +1) = [вδ(i +1) /(a + δ( i +1) ) + f 2 ];
φ opt = [вδopt /(a + δopt ) + f1 ].
(4)
Увеличение эксплуатационной массы mэi до mэ(i+1) при постоянном КПД трансмиссии ηтр и установленной мощности двигателя Nеэ не изменяет на основной передаче Z зависимость касательной силы тяги от
теоретической скорости движения. Для номинального режима
Р кнz = М нi трz ηтр / rк = idem.
(5)
Тогда взаимосвязь коэффициентов
φopt =
Ркнz
mэi g
номинальной нагрузки Мн (Nеэ), выразится как
φ(i+1)=φopt/λmэ.
161
и
φ( i+1) =
Р кнz
,
m э(i +1)g
соответствующих режиму
(6)
Техника
Коэффициент использования сцепного веса балластированного трактора
φкр( i+1) = (φкрopt + f1 ) / λ m - f 2 .
(7)
э
Выражения (6)–(7) показывают, что при f2=f1 и iтр=const балластирование приводит к снижению тягового усилия в номинальном режиме из-за ограничения
снижение коэффициента f2 может обеспечить
Р кнz
по крутящему моменту двигателя Мн. Однако
Ркр(i+1) ≈Pкрopt и повышение тягового КПД трактора.
Реализация диапазона номинальных тяговых усилий последующего класса балластированием трактора с установленными параметрами двигателя и трансмиссии, обеспечивающими Nеэηтр= idem, достигается
при переходе на пониженную передачу. Ограничительным фактором при этом, наряду с λ Ркрн, является коэффициент скоростного ряда трансмиссии q=iтр(z-1)/iтрz. Тогда условие перехода на пониженную передачу выразится как
mэiqφopt ≤ mzэ(i+1)φ(zi+1) ,
(8)
или
q ≤ λzm λzφ .
(9)
э
По условию загрузки двигателя на пониженной передаче при установленной величине q и
z
φ
λ = φ(zi+1) / φopt
показатель увеличения эксплуатационной массы
z
mэ
λ
λzm = mzэ(i+1) / mэi определится как
э
≥q/λ
z
φ.
(10)
Для обеспечения работы балластированного трактора на пониженной передаче при буксовании
mzэ(i +1) . Ее соотношение с mэ(i+1) запи-
δopt≤δ(i+1)≤δq следует ориентироваться на эксплуатационную массу
шется в виде
о
mэ
λ
где
=
mzэ(i +1)
mэ(i +1)
= λη q / λP λφ
f
крн
0
,
(11)
λφ = λzφ / λφ .
0
Оптимальный уровень энергонасыщенности балластированного трактора выразится при этом как
Эopt(i+1) = Эoptiλzφ / q,
(12)
или
λЭopt = λzφ / q .
(13)
Соответственно уменьшится оптимальная скорость движения:
Vopt (i+1) =
Эксплуатационная масса
mzэ(i +1)
Vopti (1 - δ(i +1) )
(1 - δopt )q
.
(14)
обеспечивает на пониженной (Z-1) передаче функционирование
трактора в диапазоне номинальных тяговых усилий смежного повышенного класса при буксовании
δopt≤δ(i+1)≤δq, если показатель
массы
λоm ≥ 1,0 . Однако при λоm < 1,0
э
э
величину балласта определяет значение
mэ(i+1) > mzэ(i+1) , что обуславливает необходимость перехода на более низкую (Z-2) передачу и
скорость для обеспечения
λоm ≥ 1,0 .
э
Наиболее рациональным в данном случае представляется использование трактора на пониженной (Z-1) передаче с форсированием дизеля по крутящему моменту Мн до мощности N еэ ( i +1) . Повышение энергонасыщенности сохраняет рабочую скорость
равенства (11) при
Vopt(i+1) . Показатель повышения мощности λN еэopt = λ Эopt
λmоэ < 1,0 :
162
определится из
Вестник КрасГАУ. 200 9. №2
λN еэopt = λ φ λ Ркрн / qλ η
о
Повышение рабочей скорости
Vтopt (i+1)
до
Vтopti
при
f
.
λmоэ ≥ 1,0
(15)
может быть обеспечено на переда-
че (Z-1) за счет форсирования дизеля по скоростному режиму nн до мощности
λNеэopt = λzm
'
Vopt
( i +1) =
восстанавливает
э
Vopti (1 - δ(i +1) )
(1 - δopt )λφ
уровень
Vтopti
моменту Мн (подаче топлива) до мощности
λNеopt = λzm
э
Эopti
При этом
при
скорости
(рис. 1).
Второй вариант обеспечения
венства
энергонасыщенности
N еэ ( i +1) .
балластированного трактора связан с форсированием дизеля по
N еэ ( i +1)
для сохранения энергонасыщенности Эopti за счет ра-
. Основная передача форсированного трактора (Z) при достаточном запасе прочно-
сти и надежности трансмиссии остается неизменной. Рабочая скорость при этом
Vopt (i+1) =
Vopti (1 - δ(i +1) )
(1 - δopt )
.
(16)
Nкр
Nкр,
КВт
V, м/с
δ, %
Nкzрнi
N(кzрн-1()i+1)
z -1)
N'к(рн
( i +1)
V
Vopt(i+1)
V opt
δ
i
δq
δ opt
0
Ркрн(i+1)
Ркрнi
'
Vopt
( i +1)
Ркр, Нм
Рис. 1. Перевод трактора в повышенный тяговый класс с форсированием дизеля по скоростному режиму
Форсирование дизеля по Мн сопровождается ростом номинальной тяговой мощности балластированного трактора от Nкрнi=Nеэηтmax до Nкрн(i+1)=Nеэ(i+1)ηтq за счет повышения тягового усилия от Ркopti до Ркрн(i+1) при
Vтopti=const (рис. 2). Снижение действительной скорости
Vopti
до
Vopt(i+1)
обеспечено повышением буксо-
вания от δopt до δq. С учетом некоторого уменьшения потерь на передвижение трактора Рf тяговый КПД снижается от ηтmax до ηтq(i+1) при ηтр=idem.
Для определения наиболее рационального способа перевода тракторов в смежный повышенный
класс с использованием полученных выражений (2) и (11) выполнены соответствующие расчеты для трех
вариантов: в первом – значения Pкрнi и Pкрн(i+1)соответствуют классификационному параметру указанных тяговых классов; во втором – диапазон изменения номинального тягового усилия (Pкрнi-Pкрн(i+1)) = (0,9Pкрн(i+1)-0,9
Pкрн (i+2)); в третьем – диапазон (Pкрнi-Pкрнmax(i+1)) = (0,9Pкрн(i+1)-0,9 Pкрн (i+2)).
163
Техника
Nкр,
КВт
V, м/с
δ, %
Nкрн(i+1)
Nкр
V
Nкрнi
Vopti
Vopt(i+1)
δq
δ
δ opt
0
Ркрн(i+1)
Р крнi
Ркр, Нм
Рис. 2. Перевод трактора в повышенный тяговый класс с форсированием дизеля по подаче топлива
Исходные данные (табл. 1) для расчета эксплуатационной массы mэ(i+1) тракторов общего назначения
с колесным и гусеничным движителем получены при обработке множества тяговых характеристик различными организациями в разных почвенно-климатических зонах на стерне.
Таблица 1
Исходные данные расчета эксплуатационных параметров тракторов общего назначения (фон – стерня)
Колесные 4к4б
одинарные колеса
сдвоенные колеса
0,10
0,06
0,47
0,47
0,54
0,54
0,14
0,14
Параметр
f
φopt
φmax
δq
Гусеничные
без балласта
с балластом
0,08
0,08
0,67
0,67
0,73
0,73
0,05
0,05
Результаты расчетов λmэ для колесных (табл. 2) и гусеничных (табл. 3) тракторов позволили обосновать функциональные условия расширения диапазона номинальных тяговых усилий.
Таблица 2
Эксплуатационные параметры колесных тракторов 4к4б для смежных тяговых классов
Тяговые классы,
i – (i+1)
3–4
4–5
Вариант
1
2
3
1
2
3
Pкрнi,
кН
30
36
36
40
45
45
Pкрн(i+1),
кН
40
45
50
54
164
Pкрmax(i+1),
кН
45
54
mэi, кг
λmэ
8270
9920
9920
11020
12400
12400
1,20
1,13
0,963
1,13
1,08
0,924
Вестник КрасГАУ. 200 9. №2
5–6
6–8
1
2
3
1
2
3
50
54
54
60
72
72
60
72
80
108
-
72
108
13780
14880
14880
16530
19840
19840
1,08
1,20
1,024
1,20
1,35
1,155
Таблица 3
Эксплуатационные параметры гусеничных тракторов для смежных тяговых классов
Тяговые классы,
i – (i+1)
3–4
4–5
5–6
6–8
Вариант
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Pкрнi,
кН
30
36
36
40
45
45
50
54
54
60
72
72
Pкрн(i+1),
кН
40
45
50
54
60
72
80
108
-
Pкрmax(i+1),
кН
45
54
72
108
mэi, кг
λmэ
5180
6220
6220
6910
7780
7780
8640
9330
9330
10370
12440
12440
1,33
1,25
1,15
1,25
1,20
1,10
1,20
1,33
1,22
1,33
1,50
1,38
Наиболее эффективным для колесных тракторов является первый вариант увеличения эксплуатационной массы при минимальном значении ее расчетной величины mэimin=Рiн/φкрoptg. Применение сдвоенных
колес для тракторов всего типоразмерного ряда обеспечивает их переход в смежный повышенный класс при
снижении на 40–45 % удельного давления на почву и создает необходимый резерв для перевода в класс
(i+2) путем увеличения массы на 20–25 % установкой балластных грузов. Указанное может быть реализовано при достаточном запасе прочности агрегатов трансмиссии. Второй и третий варианты на современном
этапе менее эффективны, поскольку трактор обладает максимальной величиной исходной массы mэi и связанными с этим недостатками.
Для гусеничных тракторов целесообразнее использовать третий вариант расширения тягового диапазона с переходом в смежный повышенный класс. Это позволяет обеспечить достаточный запас прочности
трансмиссии и ходовой части при минимальном балластировании, которое составляет для тракторов
3–6 классов 10–22 % от mэimax.
По результатам анализа предлагаемые варианты расширения потенциальных возможностей мобильных энергетических средств на единой элементно-агрегатной базе не вызовут рассогласования работы моторно-трансмиссионной установки, поскольку при коэффициенте q≥1,20 величина показателя λmо≈1,0 обеспечивает функционирование балластированного трактора в диапазоне номинальных тяговых усилий смежного повышенного класса на пониженной (Z-1) передаче.
Рассмотренные варианты форсирования тракторного дизеля по скоростному режиму и подаче топлива для восстановления исходного уровня энергонасыщенности при переводе мобильного энергосредства в
повышенный тяговый класс равнозначны и могут быть использованы в практике с учетом потенциальных
возможностей энергетических модулей серийных и перспективных сельскохозяйственных тракторов.
165
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
627 Кб
Теги
сельскохозяйственных, тракторов, расширению, возможности, pdf, потенциальных
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа