Тепловой расчет двигателя

>       Часовой расход топлива на  расчетном режиме:

  ,                                     

=10^-3*84*180=15кг/ч

Часовой расход топлива при максимальной частоте  вращения коленчатого вала принимают равным от 25%  до З0 %  от часового расхода при номинальной мощности:

  ,                                 

=0,3*15=4,5кг/ч

     Зависимость частоты вращения коленчатого вала от нагрузки на корректном участке  характеристики можно приближенно  рассчитать по формуле:

,                      

где  - степень снижения частоты вращения коленчатого вала:

=1950(0,7+0,3√452-416/452-411)=1913 об/мин

=1950(0,7+0,3√30/41)=1865 об/мин

=1950(0,7+0,3√24/41)=1812 об/мин

=1950(0,7+0,3√18/41)=1752 об/мин

=1950(0,7+0,3√12/41)=1681 об/мин

=1950(0,7+0,3√7/41)=1606 об/мин                                               

=1950(0,7+0,3√1/41)=1456 об/мин

     Изменение часового расхода топлива на корректором участке определяют по формуле: 

,                     

где    - степень изменения удельного расхода топлива.

Для современных  тракторных дизельных двигателей = 1,05…1,10

=15[(1,07-0,49/0,3)(1-1913/1950)+(1913/1950)²]416*1913/411*1950=14,8 кг/ч

=15[(1,07-0,49/0,3)(1-1865/1950)+(1865/1950)²]422*1865/411*1950=14,7кг/ч

=15[(1,07-0,49/0,3)(1-1812/1950)+(1812/1950)²]428*1812/411*1950=14,5 кг/ч

=15[(1,07-0,49/0,3)(1-1752/1950)+(1752/1950)²]434*1752/411*1950=14,2 кг/ч

=15[(1,07-0,49/0,3)(1-1681/1950)+(1681/1950)²]440*1681/411*1950=13,8 кг/ч

=15[(1,07-0,49/0,3)(1-1606/1950)+(1606/1950)²]445*1606/411*1950=13,5 кг/ч

=15[(1,07-0,49/0,3)(1-1456/1950)+(1456/1950)²]451*1456/411*1950=12,6 кг/ч

     Мощность  двигателя для соответствующих значении М_к рассчитывается по уравнению:

,                                       

=416*1913/9550=83 кВт

=422*1865/9550=82 кВт

=428*1812/9550=81 кВт

=434*1752/9550=79 кВт

=440*1681/9550=77 кВт

=445*1606/9550=74 кВт

=451*1456/9550=68 кВт

Удельный расход топлива определяем по формуле:

,         

=10³*14,8/83=178 г/кВт*ч

=10³*14,7/82=179,2 г/кВт*ч

=10³*14,5/81=179 г/кВт*ч

=10³*14,2/79=179,7 г/кВт*ч

=10³*13,8/77=179,3 г/кВт*ч

=10³*13,5/74=182 г/кВт*ч

=10³*12,6/68=185 г/кВт*ч

      Таблица 2.- Результаты расчетов для построения регуляторной  характеристики     двигателя 

 
 

7 Лучевая диаграмма  загрузки двигателя

     Для наглядного  представления об  изменении  зависимости    M_k   крутящего момента двигателя от развиваемой трактором Р_к касательной силы тяги при работе на различных передачах строят диаграмму загрузки двигателя.

     Лучевая диаграмма загрузки двигателя на различных передачах строится с  использованием следующей зависимости:

       ,             

где:  P_крмах  - максимальная сила тяги трактора, кН ;

        М_кмах - максимальный вращающий момент двигателя, Нм;

        i_ТР - передаточное число трансмиссии;

        r_k  -   динамический радиус ведущих колес, м;

       h_ТР - коэффициент полезного действия трансмиссии;

        P_f   - сила сопротивления качению трактора, кН.

=(452*39,5*0,91/350)-6=40кН

=(452*33,4*0,91/350)-6=33кН

=(452*28,3*0,91/350)-6=27кН

=(452*23,9*0,91/350)-6=22кН

     Началом координат лучевой диаграммы  загрузки двигателя является точка  О, от которой производится отсчет силы тяги на крюке P_кр . Влево от начала координат в том же масштабе откладывается сила сопротивления качению трактора  P_f    и ставится точка 0' . От точки 0'  производится отсчет касательной силы тяги и проводятся лучи диаграммы загрузки двигателя.Прямые линии на лучевой диаграмме позволяют определить режим работы двигателя (M_k , N_e n_д ) в зависимости от тягового сопротивления на крюке трактора при работе на разных передачах. И наоборот, задаваясь режимом работы двигателя, можно определить тяговое сопротивление, которое преодолевает трактор при работе на той или иной передаче.  
 

8 Тяговая характеристика  трактора

     Определив основные параметры трактора, можно  построить тяговую характеристику для получения наглядного представления  о его тяговых и топливно-экономических  показателях. Тяговую характеристику строят в функции силы тяги на крюке  применительно к установившейся работе на горизонтальном участке. По тяговой характеристике видно изменение  в зависимости от силы тяги на крюке  следующих показателей:  -буксование ведущих      органов,        V - скорость движения, N_kp, - мощность на крюке - удельный крюковой расход топлива и - тяговый  КПД. Каждая характеристика относится к определенному почвенному фону. Для полного представления о тяговых и экономических качествах трактора необходимо иметь характеристики, построенные для нескольких наиболее типичных почвенных фонах. 

8.1 Построение  вспомогательной части тяговой  характеристики 

     Вспомогательная часть  тяговой характеристики занимает четвертый (нижний) квадрант. Здесь строится регуляторная характеристика двигателя, необходимая для расчетов тяговой характеристики трактора. Регуляторная характеристика изображается в  функции касательной силы тяги трактора величина, которой пропорциональна крутящему моменту двигателя, но зависит также от передаточного числа и КПД включенной передачи.Для построения вспомогательной части необходимо рассчитывать касательные силы тяги  Р_к для всех значений крутящего момента двигателя, принятых ранее в качестве расчетных точек регуляторной характеристики, и для всех заданных передач:

  ,    

Iпередача 

=416*39,5*0,91/0,35=42723Н

=43339Н 

=43955Н

=44571Н

=45188Н

=45701Н 

=46317Н

IIпередача

=416*33,4*0,91/0,35=36125Н

=36629Н

=37150Н

=37671Н

=38192Н

=38626Н

=39146Н 

III передача

=416*28,3*0,91=30576Н

=31017Н

=31458Н

=31899Н

=32340Н

=32707Н

=33148Н 

IV передача

=416*23,9*0,91/0,35=25792Н

=26164Н

=26536Н

=26908Н

=27280Н

=27590Н

=27962НИз начала координат 0' нижней части тяговой характеристики откладываем вправо по оси абсцисс в принятом масштабе значения касательных сил тяги  Р_к .  Ось ординат нижней части проводим вниз от точки 0' .Кривые регуляторной характеристики двигателя строятся для каждой передачи, поэтому каждый параметр ( ) изображается пучком кривых, число которых равно числу передач. Всего строится три пучка кривых, показывавших как, изменяются при работе на той или иной передаче в зависимости от величины касательной силы тяги трактора частота вращения коленчатого вала двигателя , эффективная мощность   N_e   и часовой расход топлива G_T.Центр пучка кривых   расположен на оси ординат в точке, соответствующий максимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу n_x, а переходные точки, соединяющий регуляторный и корректурный участки кривых, лежат на горизонтали, проходящей через номинальную частоту . Центр пучка кривых находится в начале координат 0' . Вершины этих кривых находятся на горизонтали, соответствующей номинальной мощности двигателя N_н. Кривые   начинаются на оси ординат в точке, соответствующей часовому расходу топлива на холостом ходу  . Вершины кривых лежат на горизонтали, соответствующей максимальному расходу топлива  . Параметры номинального режима работы двигателя ( ) и максимального крутящего момента, расположены на вертикальных линия, соответствующих определенным знаниям касательных сил тяги для каждой передачи.Регуляторные участки кривых имеют линейный характер. Все кривые должны заканчиваться при Р_к, соответствующих максимальным крутящим моментам двигателя для каждой передачи. 
 

8.2 Расчет и  построение верхней части тяговой  характеристики

     Построение  тяговой характеристики начинают с  нанесения на ось абсцисс шкалы  силы тяги на крюке P_кр . Для этого необходимо определить значения силы тяги на крюке для всех значений Р_к по формуле:    

  P_кр = Р_к - Р_f  ,                                                   

Iпередача

P_кр=42-6=36кН

P_кр=37 кН

P_кр=38 кН

P_кр=38,5 кН

P_кр=39 кН

P_кр=39,7 кН

P_кр=40 кН 
 
 
 
 
 
 

IIпередача

P_кр=33 кН

P_кр=31 кН

P_кр=31,6 кН

P_кр=32 кН

P_кр=32,8 кН

P_кр=30 кН

P_кр=30,6 кН

IVпередача

P_кр=19,7 кН

P_кр=20 кН

P_кр=20,6 кН

P_кр=20,9 кН

P_кр=21 кН

P_кр=21,5 кН

P_кр=21,9 кН

IIIпередача

P_кр=24 кН

P_кр=25 кН

P_кр=25,4 кН

P_кр=25,8 кН

P_кр=26,3 кН

P_кр=26,7 кН

P_кр=27 кН 

Графическое  вычитание силы сопротивления качению  Р_f   производят откладыванием ее в масштабе Р_к от точки 0' . Полученная точка 0 является началом координат верхней части тяговой характеристики. От точки 0 в масштабе касательной силы наносится шкала Р_кр .В верхнем квадранте строятся основные кривые, выражающие зависимость буксования движителей , действительной скорости V_д  , тяговой мощности N_кр удельного крюкового расхода топлива g_кр и тягового КПД от усилия тяги на крике P_кр .Буксование ведущих органов может быть рассчитано приближенно по эмпирическим зависимостям или по графикам, полученным при обработке статистических данных.