2.10. Тяговый баланс трактора

Итак, в предыдущих параграфах было рассмотрено, какие силы возникают при взаимодействии движителя с почвой, главными из них являются: толкающая сила тяги, ее чаще называют касательной силой тяги на колесе и обозначают Р_к сила сопротивления качению (самопе­редвижению) Р_f, сила тяги на крюке Р_кр. Кроме того, на трактор может действовать сила сопротивления подъему Р_а (при движении на подъем), сила сопротивления воздуха Р_п, и сила инерции P_j, (при движении трак­тора в неустановившемся режиме при разгоне и торможении). Между этими силами всегда должен существовать баланс, который записывает­ся в виде следующего уравнения тягового баланса:

Из всех сил, находящихся в правой части уравнения полезной явля­ется сила тяги на крюке Р_kp, остальные силы следует уменьшать различ­ными способами. Обычно тяговую динамику трактора рассматривают для случая движения по горизонтальной дороге в установившемся ре­жиме, а силой сопротивления воздуха пренебрегают. Тогда уравнение тягового баланса принимает простой вид:

Выше было сказано, как следует уменьшить силу P_f с целью увели­чения силы Р_кр и повышения производительности трактора.

2.11 Мощностной баланс трактора

Как известно, мощность — это есть произведение силы на скорость движения. Поэтому, аналогично тому, как существует баланс сил оче­видно должен существовать и баланс мощностей, описываемый уравне­нием мощностного баланса.

Уравнение мощностного баланса показывает, на какие составляю­щие расходуется эффективная мощность двигателя Л^, и в общем виде записывается:

где N_mp - потери мощности в трансмиссии, кВт;

N_f - потери мощности на качение (самопередвижение) трактора;

— потери мощности на буксование;

N_a - потери мощности на преодоление подъема;

Nj - потери мощности на преодоление сил инерции;

N_ВОМ - мощность, отводимая через вал отбора мощности трактора;

N_w - потери мощности на преодоление сопротивления воздуха;

N_kp - полезная мощность на крюке.

Обычно для оценки тяговых и мощностных качеств трактора мощ-ностной баланс рассматривают для случая движения по горизонтальной дороге в установившемся режиме без отбора мощности через ВОМ. При этом потерей мощности на преодоление сопротивления воздуха пре­небрегают.

Тогда уравнение мощностного баланса примет вид:

Для наглядности и возможности проведения анализа мощностных качеств трактора по этому уравнению строят график мощностного ба­ланса (рис. 100).

Рис. 100. График мощностного баланса

Из графика видно, что с увеличением силы тяги на крюке потери мощности в трансмиссии N_тр остаются неизменными, потери мощности на качение N_f уменьшаются в связи с уменьшением скорости v_d, потери мощ­ности на буксование возрастают в связи с увеличением коэффициента буксования . Полезная мощность на крюке N_Kp представляющая собой вначале растет, затем при каких-то значениях Р_kp достигает максимального значения, а затем уменьшается. Это объясняется тем, что при средних значениях Р_kp сумма всех потерь оказывается наи­меньшей, а при малых и больших значениях Р_kp она максимальна, а следо­вательно, N_kp - минимальна. При , т.к. вся мощность на колесе N_K = N_emax - N_mp затрачивается на потерю N_f. При , т.к. вся мощность на колесе N_K затрачивается на потери .

Пользуясь графиком, можно при любых значениях Р_кр определить составляющие мощностного баланса. Для этого из заданного на оси абсцисс значения Р_кр восстанавливается перпендикуляр до пересечения со всеми линиями графика (рис. 100). Соответствующие ординаты и будут являться графическим изображением составляющих мощностного баланса.

Пользуясь графиком можно, установить рабочую зону, в которой следует располагать рабочие передачи ступенчатой трансмиссии. Оче­видно их следует располагать в зоне максимального крюкового КПД (на рис. 100 - это примерно в средней зоне, в зоне Р_кр от 15000 Н до 40000 Н).

Зависимость N_kp от Р_кр называют потенциальной и получить ее можно, если на трактор установить бесступенчатую автоматическую трансмиссию. Следовательно, график на рисунке 100 можно одновре­менно назвать тяговой характеристикой трактора с бесступенчатой ав­томатической трансмиссией. Надо сказать, что это наилучшая тяговая характеристика, которую можно обеспечить для данного трактора и для данного почвенного фона. Однако и эту характеристику можно и нужно улучшать, если снижать потери мощности N_mp, N_f и . Потери мощно­сти в трансмиссии в эксплуатационных условиях можно снижать за счет лучшей очистки смазки, поддержания регламентируемого уровня смаз­ки в картере.

Методы снижения потерь мощности N_f- и рассмотрены были в предыдущих параграфах. Необходимо применять любые методы, сни­жающие силу сопротивления качению P_f и коэффициент буксования 8. По мере уменьшения потерь мощности N_mp, Nf и Ng , потенциальная кри­вая будет проходить выше, выше будет мощность N_Kp и КПД . Это обу­словливает увеличение производительности трактора.