Баланс мощности трактора.
Баланс мощности трактора показывает, куда расходуется мощность, развиваемая двигателем. При установившейся работе трактора на горизонтальном участке пути баланс мощности может быть выражен суммой отдельных составляющих:
+ 
+ 
+ 
+ 
, где:
- мощность полезная (на крюке)
- потери мощности в трансмиссии;
- на ведущем участке гусеничного обвода;
- на буксовании;
- на самопередвижение.
Расчет баланса мощности после построения тягово-динамических характеристик удобен тем, что можно использовать результаты предыдущих расчетов.
Потери мощности в трансмиссии и на ведущем участке гусеничного обвода не зависят от силы тяги на крюке. Их следует объединить в одну группу потерь и определять по формуле:
+ = 
(1 - 
) (5)
Потери мощности на буксование рассчитываются через коэффициент буксования:
= [ 
+ )] 
d (6)
= 
= f G 
(7)
= 
- 
– ( + + )(8)
Целесообразно использовать зависимость (7) как основную расчетную, а (8) как проверочную. Результаты расчета по обеим формулам должны близко совпадать.
График мощностного баланса для трактора, в отличие от автомобиля, строится в зависимости от силы тяги на крюке.
График строится для одного значения мощности двигателя: либо для максимальной мощности, либо для расчетной. Использовать при расчете зависимости, непосредственно связывающие составляющие мощностного баланса с силой тяги на крюке, затруднительно. Поэтому при построении графика мощностного баланса будем использовать данные таблицы 6 тягово - динамических характеристик трактора.
В таблице 6 соответствующее значение крутящего момента двигателя определено номером расчетной точки. На внешней скоростной характеристике двигателя по величине момента можно определить мощность. А в таблице тягово-динамических характеристик для выбранной расчетной точки известны значения 
. Подставив эти значения в расчетные формулы, легко определить составляющие мощностного баланса.
Результаты расчета целесообразно оформить предварительно в виде таблицы, а потом перенести на график.
После построения необходимо проанализировать график с целью выяснения характера изменения составляющих мощностного баланса при работе на различных передачах в трансмиссии.
Пример.
Определить составляющие мощностного баланса проектируемого трактора на расчетном режиме движения и построить график баланса мощности. Расчетный режим движения соответствует точке 4 на графике крутящего момента двигателя. Мощность двигателя на этом режиме равна 
= 99 кВт.
Потери мощности в трансмиссии и на ведущем участке гусеничного обвода не зависят от номера передачи и определяются по формуле(5):
+ = 
(1 - 
) = 99 
(1 – 0,9 
0,95) = 14,3 кВт.
Потери мощности на буксование зависят от передачи, т.к. рассчитываются по формуле (6).
Величину коэффициента буксования нужно взять из таблицы 6 для расчета теоретических тяговых характеристик трактора. 
|
Рис.4 График мощностного баланса
Так для первой передачи 
= 0,085:
= (99 – 14,3) 0,085 = 7,2 кВт.
Мощность на самопередвижение 
определим из уравнения баланса мощности:
= 
– ( + + ) - .
Значение 
для каждой передачи на расчетном режиме известно из таблицы расчета.
Например, для первой передачи:
= 67,4 кВт;
= 99 – (14,3 + 7,2) – 67,4 = 10,1 кВт
Если рассчитать по формуле (8), то:
= 0,1 60 1,9 = 11,4 кВт.
Суммарная погрешность графоаналитического расчета оказалась равной:
100 = 11,4%.
Результаты расчета заносятся в таблицу 8 баланса мощности.
На основании данных таблицы строится график мощностного баланса (рис 4). ЗначениеРкрдля каждой передачи на расчетном режиме берутся из таблицы тягового расчета.
Графики баланса мощности дают наглядное представление о характере изменения затрат мощности при работе трактора с различной силой тяги на крюке.
При работе трактора в диапазоне малых тяговых усилий и, соответственно, больших скоростей движения среди составляющих баланса мощности преобладают потери на качение. С переходом трактора в режим повышенных тяговых усилий возрастают потери на буксование. При работе на первой передаче потери на буксование приблизительно равны потерям на качение.
Баланс мощности трактора при расчетном режиме движения.
Таблица 8
| Передача Наименование составляющих | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| Сила тяги на крюке, кН | 26,2 | 17,5 | |||||
| Мощность двигателя, кВт | |||||||
| Потери мощности в трансмиссии и гусенице, кВт | 14,3 | ||||||
| Мощность на буксование, кВт | 7,2 | 4,7 | 3,6 | 2,96 | 2,43 | 1,9 | 1,48 |
| Мощность на самопередвижение, кВт | 10,1 | 13,6 | 18,1 | 20,5 | 21,5 | 26,2 |
При защите курсовой работы студент должен объяснить способы снижения потерь мощности в трансмиссии, на буксование и качение.
Критерием для оценки трактора как полевой энергетической установки может служить тяговый коэффициент полезного действия ( 
).
, где
– ( + + 
+ + )
Для современного трактора значение тягового к.п.д. должно составлять не менее 0,7.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. – М.: КолосС, 2004. – 504 с.
2. Николаенко, А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей/ А.В. Николаенко. - М.: Колос, 1992. - 335 с.
3. Смирнов М.А., Беляков В.В. Основы теории трактора. Методические указания. СПбГАУ, 2008.
4. Смирнов В.Т., Смирнов М.А. Методические указания по тяговому и топливно-экономическому расчёту трактора. СПбГАУ, 2005.
ПРИЛОЖЕНИЕ I
Рекомендуемые единицы измерения.
Стандартом (ГОСТ 8.417-2002) введено положение, согласно которому подлежат обязательному применению единицы Международной системы единиц (СИ).
Основными единицами в системе СИ являются:
длина – метр (м);
масса – килограмм (кг);
время - секунда (с);
сила электрического тока – ампер (А);
температура – градус Кельвина (К);
сила света – свеча (св).
Дополнительные единицы в системе СИ
плоский угол – радиан (рад);
телесный угол – стерадиан (стер).
Остальные единицы являются производными и в их числе:
единица силы – ньютон (Н);
единица работы и количество теплоты – джоуль (Дж);
единица мощности – ватт (Вт);
единица скорости – метр в секунду (м/с);
единица ускорения – метр на секунду в квадрате (м/ 
);
и т.д.
Этим же стандартом предусматривается применение десятичных, кратных и дольных от них, из которых наиболее часто встречаются приставки:
мега (М); деци (д);
кило (К); санти (с);
гекто (г); милли (м);
дека (да); микро (мк).
Методическим письмом №1 о порядке введения единиц Международной системы (СИ) допускается применение ряда единиц измерения, предусмотренных соответствующими ГОСТами, и среди них следующие:
время – час, минута (ч, минута);
плоский угол – градус, минута, секунда (град., мин, с);
угол поворота – радиан (рад);
температура – градус Цельсия (С).
Таким образом, делается возможным применение таких производных единиц, как единица скорости – километр в час (км/ч), угловой скорости – обороты в минуту (об/мин) и т. д.
Соотношение между некоторыми единицами МКС и международной системой (СИ):
1кгс = 9,80665 Н 
9,81 Н;
1кгс 
м/с 9,80665 Дж;
1 л.с. 735,499 Вт
Приложение II
Основные параметры колесных тракторов
Таблица П.2.1
| Модель | Колесная формула | Масса эксплуатационная, кг | Марка двигателя | Мощность двигателя, кВт | Шины ведущих колес | |
| Тяговый класс 2 кН | ||||||
| МТЗ-132Н | 4К4 | GX340 Honda | 9,2 | 6L-12 | ||
| КМЗ-012 | 4К2 | СК-12 | 8,82 | 5.50-16.00 | ||
| Тяговый класс 6 кН | ||||||
| ВТЗ-2027 | 4К2 | Д - 120-25 | 18,4 | 9,5-32;10-28 | ||
| ВТЗ-2032 | 4К2 | Д - 120 | 22,1 | 9,5-32 | ||
| ВТЗ 2032А | 4К4А | Д - 120 | 22,1 | 9,5-32 | ||
| Беларус 310/320 | 4К2 | 1620/1700 | LDW 1503CHD | 24,6 | 12,4L16 | |
| Беларус 320А | 4К4А | LDW 1503CHD | 24,6 | 12,4L16 | ||
| ХТЗ-2511 | 4К2 | Д - 120-25 | 18,4 | 9,5R32 | ||
| ХТЗ-3510 | 4К2 | F2L 511 | 25,7 | 9,5R32 | ||
| ХТЗ-3521 | 4К4А | F2L 511 | 24,5 | 9,5R32 | ||
| ВТЗ-30СШ | 4К2 сам.шасси | Д - 120 | 22,1 | 9,5-32 | ||
| Тяговый класс 9 кН | ||||||
| ВТЗ-2048A | 4К4А | Д-130Т-10 | 33,1 | 12.4R28 | ||
| Т-50 | 4К4А | Д-130Т-10 | 33,1 | 12.4R28 | ||
| ЛТЗ-55 | 4К2 | Д - 144 | 13,6-38; 9,42 | |||
| ЛТЗ-55А | 4К4А | Д - 144 | 13,6-38 | |||
| ВТЗ-2048А | 4К4А | Д - 130 | 33,1 | 9,5-32 | ||
| ХТЗ-5020 | 4К4А | Д - 144 | 36,8 | 12R28 | ||
| Беларус-422 | 4К4А | LDW 2204 | 36,6 | 11,2-20 | ||
| Беларус-622 | 4К4А | LDW 2204 | 360/70R24 | |||
Продолжение таблицы П.2.1
| Тяговый класс 14 кН | |||||
| ЛТЗ-60АВ | 4К4А | Д-65М1Л | 44,1 | 13,6R38 | |
| ЗТМ-60Л/62Л | 4К2/4К4А | 3400/3600 | Д - 242 | 45,5 | 15,5R38 |
| Т-85 | 4К4А | Д - 130Т-10 | 62,5 | 12,4R28 | |
| Беларусь 80.1 | 4К2 | Д - 243 | 15,5R38 16,9R34 | ||
| Беларусь 82.1 | 4К4А | Д - 243 | 15,5R38 16.9R34 | ||
| Беларус-1005/1025 | 4К2/4К4А | 4025/4480 | Д - 245 | 16,9R38 | |
| Беларус- 550/552 | 4К2/4К4А | 3600/3800 | Д - 244 | 15,5R38 | |
| Беларус 922 | 4К4А | Д - 245.5 | 16,9R38 | ||
| Беларус 900/920 | 4К2/4К4А | 3700/3900 | Д - 243 | 16,9R38 | |
| ЮМЗ-60/62 | 4К2/4К4А | 4000/4200 | Д - 242 | 44,5 | 15,5R38 |
| ЮМЗ-8040/8240 | 4К2/4К4А | 4000/4200 | Д - 243 | 15,5R38 | |
| Т-85 | 4К4А | 1104D PERKINS | 62,5 | 16,9 R38 | |
| Тяговый класс 20 кН | |||||
| ЛТЗ-155 | 4К4Б | Д - 442-47; ЯМЗ - 236 | 16.9R38; 13,6R38; 9,45-42 | ||
| РТ-М-160 | 4К4Б | ЯМЗ - 236Д-2 | 16,9R30 | ||
| Беларус-1221 | 4К4А | Д - 260.2 T | 18,4R38 | ||
| Тяговый класс 30 кН | |||||
| Беларус-1523 | 4К4А | 5500-6000 | Д - 260.1 T | 520/70R38 | |
| Беларус-2022 | 4К4А | Д - 260.4 | 580/70R42 | ||
| Т-150К-09 | 4К4Б | ЯМЗ - 236Д | 128,7 | 23,1R24 | |
| Т-150К | 4К4Б | СМД - 60 | 117,5 | 16,9R38 | |
| ХТЗ-121 | 4К4Б | СМД - 19Т.02 | 88 (106,6Х) | 16,9R38 15,5R38 | |
| ХТЗ-16231 | 4К4Б | Д -260.9 | 121,3 | 23,1R26 | |
| К-3140АТМ | 4К4А | Д - 260.2 | 20,8R38 20,8R42 | ||
| К-3160АТМ | 4К4А | Д - 260.1 | 20,8R38 | ||
| Продолжение таблицы П.2.1 | |||||
| К-3180АТМ | 4К4А | Д - 260.9 | 20,8R38 | ||
| Тяговый класс 40 кН | |||||
| МТЗ-2522ДВ | 4К4А | S40E 8,7 LTA M142 Детройт | 580/70R42 | ||
| ХТЗ-17221 | 4К4Б | ЯМЗ - 236Д | 23,1R26 | ||
| ХТА - 200 | 4К4Б | Д - 260.4 | 23,1R26 | ||
| Тяговый класс 50 кН | |||||
| Беларус-3022 | 4К4Б | Deutz BF06M1013FC | 220,6 | 580/70R42 620/70R42 | |
| К-700А | 4К4А | ЯМЗ - 238НД2 | 28,1R26 | ||
| К-701 | 4К4Б | ЯМЗ - 238НД5 | 28,1R26 | ||
| К-704 | 4К4Б | ЯМЗ-240М2 | 28,1R26 | ||
| К-744 | 4К4Б | ЯМЗ - 238НД4 | 28,1R26 | ||
| TERRION АТМ 5280 | 4К4А | Deutz BF 6M 1013 FC | 650/65 R42 |
Основные параметры гусеничных тракторов
Таблица П2.2
| Модель | Масса эксплуатационная, кг | Марка двигателя | Мощность двигателя, кВт | Шаг звена гусеничной цепи, м | Число звеньев гусеницы, укладывающихся на окружности ведущей звездочки, Zк |
| Тяговый класс 20 кН | |||||
| Т-120 | Д-240 | 51,5 | 0,176 | 11,5 | |
| Тяговый класс 30 кН | |||||
| ДТ-75 | А-41И | 0,17 | |||
| ДТ-75М | А-41 | 0,17 | |||
| ДТ-75Б | СМД-14 | 58,8 | 0,184 | ||
| Тяговый класс 30 кН | |||||
| ВТ-100 | Д-442-24 | 88 (106,8х) | 0,17 | ||
| ВТ-100ДТ | Д-442-24 | 88 (106,8х) | 0,184 | ||
| ВТ-150 | Д-442-25ВИ | 0,17 | |||
| ВТ-175 | Д-4405 | 125,1 | 0,17 | ||
| Продолжение таблицы П.2.2 | |||||
| Т-150-05-09 | ЯМЗ-236 | 128,7 | 0,17 | ||
| Беларус-2102 | Д - 260.4 С2 | 0,17 | |||
| Т-4А | А-01М | 95,6 | 0,176 | ||
| Тяговый класс 40 кН | |||||
| Т-402 | Д-461-11 | 0,176 | |||
| ХТЗ-181 | ЯМЗ - 238КМ2-3 | 139,7 | 0,17 | ||
| ВТ-200 | Д-461ВСИ | 0,17 | |||
| Тяговый класс 50 кН | |||||
| Т-404 | Д-461-13 | 0,176 | |||
| Т-250 | Д4601 | 183,5 | 0,176 | ||
| Т-100М | Д - 108 | 0,203 | |||
| Т-130 | Д - 160 | 0,203 |