Машиноиспользование в сельском хозяйстве (стр. 6 )

Рис. 7. Схема сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме:

Р - сила давления газов на поршень; F - составляющая силы Р, действующая вдоль шатуна на шатунную шейку коленчатого вала; N - состав­ляющая силы Р, направленная перпендикулярно стенке цилиндра; r-радиус вращения шатунной шейки; h - кратчайшее расстояние между на­правлением силы F и осью вращения коленчатого вала (плечо силы F).

Индикаторная мощность Ni пропор­циональна давлению рi газов в цилинд­ре, рабочему объему Vh цилиндра и ча­стоте вращения n коленчатого вала. С увеличением частоты вращения колен­чатого вала мощность двигателя снача­ла возрастает, а при максимальных обо­ротах начинает падать.

2 Эффективная мощность Ne - полез­ная мощность, передаваемая коленчатым валом трансмиссии трактора.

Эффективная мощность меньше индикаторной примерно на 10…25 %так как часть индикаторной мощности затрачивается на преодоление сил трения в подвижных соединениях дизеля и на привод его вспомогательных механизмов (например, вен­тилятора, водяного, топливного и масляного насосов).

Отношение эффективной мощности к индикаторной называ­ют механическим КПД (зм) двигателя.

Для поршневых двигателей внутреннего сгорания зм со­ставляет в среднем 0,9. Чтобы увеличить его, улучшают каче­ство смазки, обработки и сборки трущихся деталей двигателя, проводят обкатку нового или отремонтированного двигателя и т. д.

Эффективную мощность Ne можно вычислить по формулам:

в киловаттах Ne = (Мкрn)/30        ,

в лошадиных силах Ne  =1,36 (Мк рn)/30

где Мк - крутящий момент на коленчатом валу, определяемый при испы­тании двигателя на тормозном стенде, кН • м; n - частота вращения колен­чатого вала, об/мин; 1,36- коэффициент.

Крутящий момент Mк равен произведению силы F(рис. 7) на плечо h:

  Mк=Fh
где F - составляющая силы Р давления газов на поршень, действующая
вдоль шатуна на шатунную шейку коленчатого вала, кН; h - кратчайшее
расстояние между направлением действия силы F и осью вращения коленчатого вала, м.

В двигателях внутреннего сгорания только 25...35% внутренней энергии топлива используется полезно, т. е. превращается в механическую энергию, за счет которой двигатель совершает полезную работу.

Количественное распределение внутренней энергии топлива (в %) на полезную работу и потери характеризует тепловом баланс двигателя (табл. 4).

У дизелей благодаря меньшей камере сгорания, а следова­тельно и поверхности соприкосновения сгораемой смеси с ох­лаждаемыми стенками камеры, меньше уносится теплоты.

5 Отношение количества внутренней энергии, ушедшей на по­лезную работу двигателя, ко всей энергии, выделившейся при сгорании топлива, называется эффективным КПД двигателя (зе) . Эффективный КПД выражают обычно в процентах. У кар­бюраторных двигателей он составляет примерно 25%, а у дизе­лей достигает 35%. ,

Чем больше внутренней энергии, выделившейся при сгора­нии топлива в цилиндре, преобразуется в механическую для совершения полезной работы, тем экономичнее двигатель.

4 Экономичность работы двигателя характеризуется удельным расходом топлива. Его определяют путем деления количества израсходованного топлива на эффективную мощность и время работы двигателя (см. табл. 3 на с. 20).

Для улучшения экономичности повышают степень сжатия и частоту вращения коленчатого вала двигателей, увеличивают при помощи турбокомпрессора количество воздуха, поступаю­щего в цилиндры за время впуска и т. д.

5 Мощностной баланс

Распределение мощности двигателя [кВт (л. с.)] на раз­личные сопротивления при установившемся движении трактора представлено в уравнении мощностного баланса:

Ne = Nм + Nд + Nf + Ni + NВОМ + Nкр,

где Nм - мощность, расходуемая на механические потери в деталях транс­миссии; Nд - мощность, затраченная на буксование движителей; Nf - мощ­ность, расходуемая на самопередвижение трактора; Ni - мощность, расхо­дуемая на преодоление подъемов; NВОМ  - мощность, затраченная на вра­щение ВОМа; Nкр - тяговая мощность.

Потери мощности в трансмиссии. В результате трения в кон­такте зубчатых зацеплений, в подшипниках и сальниковых уплотнениях и от взбалтывания масла в картерах трансмис­сии теряется передаваемая мощность.

Мощность потерь [кВт (л. с.)] в трансмиссии вычисляют по формуле:

Nм = Ne(1 - зм)

При нормальном техническом состоянии трансмиссии и тем­пературе масла 40...600С потери зависят от частоты вращения валов и шестерен, передаваемого крутящего момента, числа пар шестерен в зацеплении. Потери мощности при полной загрузке двигателя составляют 7...12%. КПД трансмиссии - зм = =0,88...0,93. Потери в трансмиссии возрастают с повышением вязкости масла, что случается при эксплуатации тракторов зимой.

Чтобы потери не превышали допустимые, необходимо свое­временно проводить техническое обслуживание трансмиссии.

Потери мощности на буксование. Почвозацепы движителя работающего трактора погружены в почву. Под действием приложенного к ведущему колесу крутящего момента почва сдвигается в горизонтальном направлении,  противоположном движению трактора. Это происходит до тех пор, пока возра­стающая реакция почвы не уравновесит силу от действия кру­тящего момента ведущего колеса трактора. Указанный процесс сдвига почвы называется буксованием. При буксовании теря­ются мощность и скорость движения. Потери мощности оцени­ваются коэффициентом полезного действия зд, потери скоро­сти - коэффициентом буксования д. Эти показатели связаны между собой зависимостью:

д = 1 - зд

Действительная скорость движения трактора за счет буксо­вания движителей всегда меньше теоретической. Если извест­ны теоретическая скорость vт и коэффициент д буксования, дей­ствительную скорость v определяют по формуле:

v  = vт(1 - д).

Работа трактора в поле с нагрузкой на крюке связана с бук­сованием движителей, причем на ее величину влияют многие факторы: физико-механические свойства и влажность почвы, тип движителей, наличие и состояние грунтозацепов, величина эксплуатационной массы, приходящейся на ведущие колеса, и т. д. При равных условиях величина буксования зависит от тягового сопротивления. Коэффициент буксования чаще всего определяют опытным путем при тяговых испытаниях трактора. Для различных почв и движителей установлены допустимые значения коэффициентов буксования ддоп. Так, на стерне для гусеничного трактора ддоп = 0,02...0,04, для колесного ддоп = 0,15...0,18.

При нормальной работе трактора буксование не должно пре­вышать допустимые пределы.

В некоторых случаях буксование выражают в процентах, т. е. значение д умножают на 100.

Мощность, затрачиваемую на буксование, определяют по формуле:

Nд = Nведд

где Nвед - мощность, развиваемая на ведущих колесах трактора, кВт (л. с).

Мощность, расходуемую на самопередвижение трактора, вычисляют по формуле:

Nf = Pfv

где v - действительная скорость трактора, км/ч (м/с). Для приближенных расчетов принимают, что с изменением силы сопротивления f не изменяется.

Мощность, затрачиваемую на преодоление подъема, находят из выражения:

Ni = G sinα ⋅ v

Следует учесть, что при преодолении подъема в уравнение мощностного баланса мощность Ni входит со знаком «+», а при движении трактора под уклон  - со знаком «-».

Мощность, затрачиваемая на вращение ВОМа. В некоторых случаях при работе машинно-тракторного агрегата до 70% мощ­ности двигателя расходуется на приведение в действие меха­низмов сельскохозяйственной машины через ВОМ.

Тяговую мощность, затрачиваемую на передвижение сель­скохозяйственной машины и приведение в действие ее рабочих органов, когда они не имеют привода от ВОМа, вычисляют по формуле:

Nкр = Pкрv

Для определения относительных потерь мощности двигателя, работающего трактора вводят понятие тягового КПД. При от­сутствии привода на ВОМ:

При работе на горизонтальном участке поля с приводом на ВОМ при установившемся движении потери мощности опреде­ляют, пользуясь значением общего КПД:

Тяговый КПД колесного трактора при работе на стерне со­ставляет 0,5...0,6, гусеничного трактора - 0,70...0,75. Разница в значениях тягового КПД колесного и гусеничного тракторов объясняется в основном меньшим буксованием последнего. Испытания показывают, что у гусеничных тракторов относи­тельно большая часть мощности двигателя используется на по­лезную работу.

6 Устойчивость трактора - это его способность сохранять за­данное направление движения или неподвижное положение без опрокидывания и скольжения.

Трактор может опрокинуться при движении на продольных или поперечных уклонах под действием составляющей силы тя­жести или других внешних сил, от заклинивания ведущих ко­лес на повороте под действием инерции, от удара о неровности дороги.

Скольжение (сползание, занос) трактора происходит на подъеме (спуске) или на повороте при недостаточном сцепле­нии движителей с почвой.

Литература:

1.  ст.

16. ст.20-24

Контрольные вопросы :

1.Что называют порядком работы цилиндров двигателя?

2. Что называют индикаторной мощностью двигателя и от чего зависит ее

  величина.

3. Какую мощность называют эффективной?

4. Как увеличить механический КПД?

5. Чем характеризуется экономичность работы двигателя и как ее

  улучшают.

Тема 5,6  Трансмиссия.

Цель: Изучить назначения и взаимодействие механизмов трансмиссии тракторов.

План:

1. Общие сведения

2. Сцепление

3. Коробка передач

4. Центральная(главная) и конечные передачи.

5. Дифференциал.

6. Механизмы поворота гусеничных тракторов.

7. Планетарные механизмы поворотов.

1 Общие сведения