Прямая оценка удельного тягового усилия гусеничного трактора, оптимального по тяговому кпд

На базе зависимости потенциальной тяговой характеристики получено прямое аналитическое выражение удельного тягового усилия гусеничного трактора, оптимального по тяговому КПД. Значение этого усилия определяется величинами максимального коэффициента сцепления и коэффициента сопротивления передвижению трактора.

Перечень обозначений и сокращений

N_Ki, ~ удельная тяговая мощность;

N_e - удельная мощность двигателя;

N_K - удельная мощность на ведущих колесах;

^кр > Фкро ~ удельное и оптимальное удельное тяговое усилие, соответственно;

ФкРмакс ~ максимальный коэффициент сцепления (максимальное удельное тяговое усилие);

N

Т]_Т = —— - тяговый КПД;

Т]_гр - КПД трансмиссии;

/ - коэффициент сопротивления передвижению;

• 5 - коэффициент буксования;

• V - действительная скорость.

Основными критериями эффективности тракторов сельскохозяйственного назначения являются средняя тяговая мощность или тяговый КПД, обеспечивающие его максимальную производительность и топливную экономичность [1, 2, 3, 5, 6]. Это связано с двумя моментами. Во-первых, рабочие процессы таких машин в агрегате с типичными орудиями (плуг, борона, культиватор, лущильник и др.) стационарны по тяговому сопротивлению и скорости [1, 4, 5, 6]. Во-вторых, доля холостого хода (разворота) во времени рабочего процесса пренебрежимо мала, т.е. рабочий процесс состоит практически из одного рабочего хода:

• -        1 ^т                        1 ^Тр                                                                        '

N„ = - Jjv„ (К)Л = у (Ddl, 1 О                  1 P о где Т, ТР - продолжительности всего рабочего процесса и рабочего хода.

Таким образом, усилие, соответствующее максимальной эффективности трактора сельскохозяйственного назначения, т.е. его максимальной тяговой мощности или тяговому КПД, является оптимальным. Такое усилие определяется по потенциальной тяговой характеристике трактора для наиболее типичного грунтового фона, как правило, для стерни нормальной влажности и плотности [1,2, 3].

Знание оптимального тягового усилия позволяет напрямую выбирать необходимые для проектируемого трактора рабочие орудия, а затем оценивать оптимальные параметры моторнотрансмиссионной установки.

Зависимости потенциальной тяговой характеристики и тягового КПД гусеничного трактора. Показатели тяговой характеристики трактора представим в удельном виде, т.е. отнесем их к весу трактора, при этом зависимости будут справедливы для тракторов различных классов.

Костюченко В.И.

Прямая оценка удельного тягового усилия гусеничного трактора, оптимального по тяговому КПД

Из классической теории трактора [1, 2, 3, 7] известны зависимости потенциальной тяговой характеристики и тягового КПД в следующем виде:

A^=-^J-^](l-4 к Фкр ⁺ J )

VPkp^J)

В работах [8, 9] для гусеничных тракторов предложена удобная формула для коэффициента буксования, наиболее широко применяемая для тяговых расчетов:

^ст

Фкр

<   ФКРмакс )

Подставляя (3) в (1) и (2), получим зависимости потенциальной тяговой характеристики и тягового КПД в функции удельного тягового усилия:

( „             „    к0-05

^КР ^— ^ еЛтр

Лт — Лтр

Фкр

Фкр \Фкр f

I Фкр . ФкРмакс / \ 0,05

। Фкр

. ФкРмакс )

Удельное тяговое усилие, оптимальное по тяговому КПД. Исследуя (5) на экстремум при фиксированных значениях Фкр_маКс и /, зависящих от типа ходовой системы трактора и грунтового фона, получим значение оптимального удельного тягового усилия по тяговому КПД:

Фкро =f J110,25 + 20^^-10,5 .

Аналитическое выражение (6) позволяет напрямую оценивать ф№О для любого гусеничного трактора на этапе его проектирования. Значение ФКРО для потенциальной тяговой характеристики, выражаемой (4), не зависит от мощности двигателя, веса трактора и КПД его трансмиссии, а определяется только значениями Фкрмаке и /. Отсутствие связи ф№О и т]тр означает независимость фКРО от типа трансмиссии трактора. Значения фкр0 гусеничных сельскохозяйственных тракторов для практически интересных диапазонов фКРмакс = 0,75...0,95 и / = 0,07...0,1 представлены в таблице и на рисунке и находятся в пределах 0,526...0,683. Значение ф№0 увеличивается с ростом Фкрмакс и /, т.е. при улучшении тягово-сцепных качеств (увеличении Фкрмакс ) трактора фкро растет, а при улучшении ходовых качеств (снижении /) трактора фКР0 снижает ся. Для трактора со средними тягово-сцепными и ходовыми качествами на стерне при Фкр^с = = 0,85 и / = 0,08 ф^ составляет 0,597.

Значения оптимальных удельных тяговых усилий гусеничных сельскохозяйственных тракторов

	ФкРмакс
	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95
0,07	0,526	0,553	0,580	0,607	0,633
0,08	0,540	0,569	0,597	0,625	0,652
0,09	0,553	0,582	0,612	0,640	0,668
0,1	0,563	0,594	0,624	0,654	0,683

Расчет и конструирование

Зная значение Ф_КРО , напрямую выбирается типичный вид агрегата, обеспечивающий соответствующее тяговое сопротивление. В свою очередь, зная из агротехнических требований оптимальную скорость V_onT обработки почвы этим агрегатом, оцениваются потребные N_KP, N_E и оптимальное передаточное число трансмиссии трактора.