2.4. Возникновение силы тяги на колесах трактора

Крутящий момент двигателя М<> снимается с коленчатого вала и по­ступает в трансмиссию, где он увеличивается в U_mp раз и подводится к ведущим колесам трактора величиной М_к, в результате чего возникает сила тяги на колесе Р_к, которая приводит в движение трактор и обу­словливает полезную работу трактора, т.е.:

где Р_К - касательная сила тяги на колесе, Н;

M_k - крутящий момент, подведенный к ведущим колесам, Нм;

r_k - динамический радиус ведущего колеса, м;

Мδ - крутящий момент на коленчатом валу двигателя, Н-м;

U_тр - передаточное число трансмиссии;

Ŋ_тр - механический КПД трансмиссии.

2.5. Характеристика обычного дизеля

В зависимости от нагрузки на двигатель изменяются режимы его работы. Для выявления рабочих режимов используют характеристики двигателя: скоростные, регуляторные, нагрузочные и др. Наибольший интерес представляет внешняя регуляторная характеристика двигателя - это зависимость эффективной мощности N_e, крутящего момента М„ и удельного эффективного расхода топлива g_c от частоты вращения ко­ленчатого вала п. На рисунке 2.4 представлена внешняя регуляторная характеристика существующего дизеля.

Характеристика имеет три участка и четыре характерных режима работы дизеля:

п_хх - режим холостого хода, который достигается путем полного сня­тия нагрузки с двигателя и обеспечения максимальной подачи топлива.

п_H - номинальный режим, номинальная частота вращения коленча­того вала, достигается при максимальной подаче топлива путем загруз­ки двигателя.

Рис. 91. Внешняя скоростная характеристика существующего дизеля

птах - режим максимального крутящего момента, частота враще­ния коленчатого вала, соответствующая максимальному крутящему мо­менту двигателя, достигается дальнейшей загрузкой двигателя.

п_тт - минимально устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой под действием значительной загрузки двигатель прекращает работу - "глохнет" ("заглохает").

I - регуляторный участок, на котором в результате возрастающей нагрузки и постепенного уменьшения частоты вращения коленчатого вала регулятор топливного насоса воздействует на его плунжер в сторо­ну увеличения цикловой подачи топлива, которое необходимо для уве­личения мощности N_e и крутящего момента М_о пропорционально воз­растающей нагрузке. Прямолинейный характер зависимости N_c и М„ от частоты вращения обусловлен линейной характеристикой пружины ре­гулятора топливного насоса.

II - корректорный (перегрузочный) участок, на котором работает корректор топливного насоса, воздействующий на его плунжер в сторо­ну дальнейшего увеличения цикловой подачи топлива в цилиндр, что способствует увеличению крутящего момента и преодолению возрас­тающей нагрузки на двигатель без его заглохания.

III - безрегуляторный участок, на котором вначале работает кор­ректор, а затем на заключительном участке двигатель заглохает.

На рисунке 91 видно, что существующий двигатель имеет один единственный наивыгоднейший режим работы - номинальный, при ко­тором двигатель развивает максимальную мощность и обеспечивает наибольшую производительность трактора. При этом расход топлива g_L, почти минимальный, что обеспечивает наибольшую экономичность трактора. Однако в этом режиме невозможно длительно обеспечивать работу двигателя: при малейшем изменении нагрузки режим двигателя на его характеристике смещается либо вправо (при уменьшении нагруз­ки), либо влево (при ее увеличении). На участке II длительно эксплуа­тировать не рекомендуется, т.к. это перегрузочный режим, сопровож­дающийся неполным сгоранием топлива, дымным выхлопом, быстрым закоксовыванием и осмолением двигателя, нарушением теплового ре­жима двигателя (перегрев) и в результате - снижением установочной мощности (двигатель не "тянет").

При смещении режима вправо двигатель работает легко, выхлоп серо-голубой и отсутствуют вышеназванные неисправности. Однако при этом резко уменьшается мощность и снижается производительность трактора. Вследствие этого приходится ограничивать степень снижения мощности до величины N_e. Таким образом определяются границы рабочей зоны: вправо - величиной N_{mm ()ип}, влево - величиной N_{c max} (ра­бочая зона на рис. 4 заштрихована). Из рисунка 2.4 видно, что рабочая зона у существующего дизельного двигателя крайне мала. Поэтому в современных тракторах в трансмиссии применяют большое количество ступеней - от 12 до 24, что обусловливает их громоздкость, большую металлоемкость. Трактористу приходится часто переключать передачи, что ухудшает условия его труда, приводит к его быстрой утомляемости и снижению производительности трактора.

Указанные недостатки вызывают необходимость применения спе­циальных мер. К числу таких относятся: применение автоматического переключения передач, применение автоматических бесступенчатых трансмиссий, применение двигателя постоянной мощности.

Весьма важным параметром, характеризующим способность двига­теля устойчиво преодолевать кратковременные перегрузки без "загло-хания" является коэффициент приспособляемости К, представляющий собой отношение максимального крутящего момента двигателя M_H:

В существующих дизельных двигателях коэффициент К находится в пределах 1,05...1,25. Чем выше К, тем выше перегрузочные способности двигателя. При малых значениях К двигатель может заглохать на коррек­торном участке. В этом случае оператор не в состоянии предотвратить заглохание путем выключения фрикционного сцепления, т.е. путем от­ключения двигателя от трансмиссии и, следовательно, от нагрузки.