РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ГУСЕНИЧНОГО РУШІЯ
2.1. Аналітичне визначення ККД рушія гусеничного трактора
Підвищення тягового ККД – один із найважливіших показників конструктивного
вдосконалення тракторів і тягово-транспортних засобів. До зниження тягового ККД
гусеничного трактора призводять втрати потужності в гусеничному рушії,
викликані (поряд з деформацією ґрунту) тертям в шарнірах гусениць,
підшипникових опорах і підтримуючих котках, а також натяжних колесах
«лінивцях», взаємодією гусениці з деталями, що формують контур гусеничного
обводу, де присутні також втрати на кочення, ковзання, удари і зачеплення
гусениць з ведучими колесами. Крім вищесказаного, на кількісну оцінку втрат
потужності в гусеничному рушієві суттєво впливають експлуатаційні фактори:
швидкість руху, тягове зусилля, попередній статичний натяг гусениць і інше.
Відомі емпіричні залежності для визначення ККД гусеничного рушія
застосовуються, як правило, лише для окремих випадків, бо вони не враховують
більшості діючих факторів. Тому вони не можуть бути використані при аналізі
напрямків вдосконалення гусеничних рушіїв з точки зору зниження в них втрат
потужності.
Отже, як видно з сказаного вище, виникає необхідність пошуку методу, що
дозволив би більшою мірою враховувати особливості роботи гусеничного рушія в
експлуатаційних умовах. Із урахуванням експлуатаційних умов роботи гусеничних
шарнірів провести розрахунок втрат потужності в гусеничному обводі трактора.
Для цього приведено рівняння потужності, що передається від двигуна до ведучих
коліс трактора і витрачається як на виконання корисної роботи, так і на
самопереміщення трактора.
– потужність, що витрачається на виконання корисної роботи;
– потужність на гаку трактора;
– потужність, підведена до гусеничного рушія.
ККД рушія визначається відношенням:
Величини і визначаються в залежності від силових і кінематичних параметрів
трактора:
, кВт, , кВт,
де Мк – сумарний крутний момент на ведучих колесах, Нм;
nк – середнє число обертів ведучих коліс, хв-1;
Pга – тягове зусилля на гаку трактора, Нм;
– дійсна швидкість трактора, м/с.
При передачі крутного моменту від ведучих коліс безпосередньо до гусениць
частина потужності втрачається на тертя в елементах гусеничного зачеплення і в
шарнірах ведучої ділянки гусениці. Потужність, підведена до гусеничного рушія,
буде меншою від Nк на величину втрат потужності в гусеничній передачі.
Ці втрати можна оцінити ККД:
Потужність підведена до гусеничного рушія, рівна добутку дотичної сили тяги
трактора на теоретичну швидкість .
ККД можна записати як добуток двох коефіцієнтів:
де , – ККД гусеничного зачеплення і ведучої ділянки гусеничного обводу.
Загальне рівняння балансу потужності, що підведена до гусеничного рушія,
запишемо у вигляді:
(2.1)
де N? – потужність, затрачена на опір рухові трактора;
– втрати потужності на буксування гусениць;
– коефіцієнт буксування гусениці.
На практиці, коефіцієнт визначається за формулою:
де nк і nx – число обертів ведучих коліс при русі трактора на даній ділянці
шляху, відповідно під навантаженням і на холостому ході.
Коефіцієнт , що враховує втрати на буксування, визначається за формулою:
Маючи значення і , з рівняння (2.1) можна визначити величину потужності, що
витрачається на переміщення трактора:
(2.2)
Визначимо силу опору, яка діє на трактр при його переміщенні за формулою:
, Н.
ККД , що характеризує втрати на переміщення:
(2.3)
або
(2.4)
Вираз (2.4) можна отримати наступним чином:
Із виразу (2.4) визначаємо коефіцієнт корисної дії гусеничного рушія:
ККД гусеничного зачеплення експериментально можна визначити одним з двох
методів.
Перший метод полягає у визначенні потужності . на ведучому колесі і потужності
, що підведена до цього колеса:
де – колове зусилля на ведучому колесі, Н;
– кутова швидкість ведучого колеса, с-1;
– радіус ведучого колеса, м;
– крутний момент одного з ведучих коліс, НЧм.
Колове зусилля визначаємо шляхом замірів сил, що розтягують гусеничний ланцюг в
двох відповідних точках ділянки обводу:
де і – сили, що розтягують гусеницю на ведучій ділянці обводу і на веденій
ділянці при сході трака з ведучого колеса.
Тоді:
При використанні даного методу виникають відомі труднощі при вимірюванні
дійсного радіуса ведучого колеса , що залежить від кроку гусениці:
де z – кількість зубів ведучого колеса.
Середнє значення кроку tг гусениці визначається заміром довжини гусеничного
ланцюга при розтягуванні його відповідним навантаженням.
Другий метод зводиться до визначення ККД ведучої ділянки гусениці за формулою:
(2.5)
де – потужність, підведена до одного з гусеничних обводів;
– потужність, що витрачається на тертя в шарнірах ведучої ділянки гусениці.
Величина втрат потужності в шарнірах гусениці може бути визначена за формулою:
де – радіус пальця шарніра гусениці, м;
– коефіцієнт тертя в шарнірі;
– кут нахилу ведучої ділянки гусениці, рад.;
– центральний кут ведучого колеса (зірки), рад.;
і – сили попереднього статичного і доцентрового натягів гусениці, Н.
Точніше значення можуть бути визначені по запису на осцилограмі.
Поточні значення сил розтягу траків Ті і приросту кутів згину шарнірів на
ведучій ділянці визначаються за формулою:
, кВт.
При вимірювані сил, які розтягують гусеницю на опорній ділянці, потужність ,
підведену до гусеничн
- Киев+380960830922