Tahové vlastnosti traktorů

Terénní vozidla

Traktor je energetický prostředek, který je určen především pro tahové práce, proto jsou pro jeho provoz důležité tahové vlastnosti.

Ucelený přehled o tahových vlastnostech traktoru dává tahová charakteristika

Grafické vyjádření průběhu tahového výkonu Pt, prokluzu kol δ, měrné tahové spotřeby paliva mpt, popřípadě dalších parametrů v závislosti na tahové síle Ft, se nazývá tahová charakteristika.

Zkoušky tahových vlastností traktorů se provádí podle metodik OECD Code 1 a 2, postup tahových zkoušek obsahují také normy ČSN 30 0415.

Zkušební dráhy pro tahové zkoušky kolových traktorů jsou s betonovým nebo živičným povrchem, strniště obilnin nebo pozemek připravený k setí.

Měření tahových charakteristik na TTP

Měření tahových charakteristik na betonové podložce

Tahové ukazatele traktoru se na zkušební dráze stanovují zatěžováním pohybujícího se traktoru silou, působící na připojovací zařízení.

Pro vyvození brzdné síly se používá zatěžovací vozidlo (zpravidla speciální nákladní automobil), jehož brzdový systém umožňuje nastavení požadované zatěžovací síly a její udržení po dobu měření.

Součástí měřícího vozu: Snímače Měřící přístroje ke

zjištění potřebných údajů pro sestavení tahové charakteristiky

Jako brzdící vozidlo především při polních zkouškách je možno použít také jiný traktor (traktory)

Tahové vlastnosti se zjišťují buď při ustálených režimech práce měřeného vozidla při tzv. standardních tahových zkouškách, nebo s plynulou změnou zatížení zkoušeného vozidla při tzv. urychlených tahových zkouškách

Měření tahových vlastností v laboratorních podmínkách na válcových dynamometrech se pro nesporné výhody používají stále častěji.

V současné době se můžeme setkat s moderními válcovými zkušebnami, které jsou charakterizovány těmito znaky: Velkými průměry válců – více než 0,5m Každému kolu odpovídá samostatný válec –

válce pro jednu nápravu nejsou mechanicky spojeny

Každému kolu odpovídá jeden dynamometrický pohon tj. nezávislý dynamometr s digitálním řízením otáček i momentu,

Každému kolu přísluší skluzová rolna pro měření otáček kola, z nichž je možno vyhodnotit prokluz,

Digitálním řízením celé zkušebny, Použitím nových informačních

technologií.

Na výsledky má vliv celá řada okolností: Jako stav povrchu zkušební dráhy, Povětrnostní podmínky, Druh a stav pneumatik aj.

MĚŘÍCÍ POČÍTAČ DIGITÁLNÍ PŘEVODNÍK

INKREMENTÁLNÍ SNÍMAČ OTÁČEK RADAR

TENZOMETRICKÝ SNÍMAČ

Změnu potencionální tahové charakteristiky vyvolávají v podstatě: Změna výkonu motoru Změna hmotnosti vozidla (celková,

rozložení) Změna působení tahové síly Změna podložky (strnisko, oranice,

beton aj.)

Zvýšení výkonu motoru se nutně projeví také v tahové charakteristice.

Při posuzování změn tahové charakteristiky traktoru musí být zachovány všechny ostatní parametry a podmínky zkoušky konstantní.

Tahová charakteristika traktoru JD 7820 bez a s navýšením výkonu motoru je vynesena do grafu.

Z grafu je patrné, že při změně výkonu motoru se maximální dosažitelná tahová síla nemění.

Navýšením výkonu motoru dojde ke zvýšení tahového výkonu a získáme potenciální charakteristiku Pp2.

Rozdíl mezi oběma potencionálními výkony ∆Pp = Pp2 – Pp1, odpovídá navýšení výkonu motoru.

Stejným způsobem se projeví v tahové charakteristice také práce motoru s částečným zatížením, tj. se sníženou dávkou paliva.

Ke každému traktoru výrobce nabízí sadu závaží pro zvýšení jeho hmotnosti, popř. změnu rozložení hmotnosti mezi nápravami.

Na podvozek traktoru je také přenášena část hmotnosti přípojného neseného nebo návěsného stroje.

Změna tahových vlastností traktoru 4K4 se změnou jeho hmotnosti je uvedena v grafu.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Tahová síla (kN)

Tah

ový v

ýkon

(k

W)

Fv

Stejné zásady platí také pro traktory 4K2 při dodržení stejných poměru zatížení náprav.

Pro volbu přitížení je rozhodující průsečík obou charakteristik (bod B).

Při vyšších tahových silách je dotížení vhodné, dochází ke snížení ztrát prokluzem a traktor je schopen vyvinout vyšší tahovou sílu.

Pro nižší tahové síly a rychlosti vyšší asi 0,5*(v1opt + v2opt) je dotížení nevhodné.

Dochází k nárůstu ztrát vlivem vyššího valivého odporu.

Z uvedeného je zřejmé, že pro lehké tahové práce, práce se stroji poháněnými přes vývodový hřídel s nízkým tahovým odporem a pro dopravu je nutno použití dotížení traktoru vždy pečlivě uvážit.

V těchto případech je použití závaží opodstatněno např. zajištění řiditelnosti soupravy.

Na obrázku je ukázána tahová charakteristika traktoru s různým přitížením naměřená na válcovém dynamometru.

Zvýšení hmotnosti traktoru vede k růstu tahové síly s poklesem pojezdové rychlosti.

Na průběhu prokluzu kol je vidět, že při stejné tahové síle vykazuje traktor se závažím výrazně nižší prokluz a traktor pracuje s vyšším tahovým výkonem.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Tahová síla (kN)

Tah

ový

výk

on P

t (k

W)

Pro

klu

z

(%

)

Prakticky se změna hmotnosti realizuje buď přídavným závažím v hnacích kolech, popřípadě se současným plněním kapalinou (snížení prokluzu), nebo dotížení přední části traktoru s ohledem na řiditelnost a stabilitu (zvýšení odporu valení).

Posune-li se těžiště k hnací nápravě, převládne pozitivní účinek, zlepšení prokluzové účinnosti a ηt max se zvýší.

Posune-li se těžiště k přední nápravě, převládne negativní účinek – zhoršení valivé účinnosti a ηt max se sníží.

Při odběru výkonu pojezdovým ústrojím (hnací kola, pásy) vznikají prokluzem pojezdových ústrojí ztráty přenášeného výkonu.

Hodnota prokluzu je tím větší, čím větší hnací sílu pojezdové ústrojí přenáší.

Prokluz má nulovou hodnotu pouze v teoretickém případě, že kola nepřenášejí žádnou hnací sílu, protože i při jízdě bez zatížení tahovou silou přenáší pojezdové ústrojí sílu, popřípadě výkon potřebný pro překonání valivých odporů, musí určitý prokluz a tím i ztráta výkonu existovat i při nulové tahové síle.

Prokluz závisí na : Deformaci podložky Deformace pojezdového ústrojí

δ = (Sn – Sz)/Sn

Pδ = Ph * (1-ηδ)

ηδ = 1- δ

Z uvedených vztahů je zřejmé, že prokluzová účinnost je tím nižší, čím vyšší je prokluz pojezdového ústrojí.

Velikost valivého odporu je určena tíhou mobilního energetického prostředku a druhem a vlastnostmi podložky a pojezdového ústrojí.

Valivý odpor (ztráta valením) je dána vztahemFv = f * G (N)Fv = f * (G + Ft*tgθ) (N)Pv = Fv*v (kW)

Výkon potřebný pro překonání valivého odporu je přímo úměrný pracovní rychlosti. Zmenšit je jej možno především snižováním tíhy G.

Valivou účinnost je možno vyjádřit vztahem:ηv = Ft/Fh = Ft/(Ft+Fv)

Obecně se považuje součinitel valivého odporu f za konstantní hodnotu pro určité provozní podmínky.

Přesto jeho hodnotu ovlivňuje nejen nevyrovnanost pozemků, ale i další činitelé, jako je tíha traktoru, pojezdová rychlost, prokluz hnacích kol, huštění pneumatik apod.

Konstantní není ani součinitel valivého odporu automobilních pneumatik. U nízkotlakých pneumatik se zvětšuje s rychlostí a se snižujícím se tlakem v pneumatikách

Tahová účinnost je jedním z nejvýznamnějších ukazatelů, protože charakterizuje efektivitu přenosu energie od motoru na tažné zařízení traktoru.

ηt = Pt/Pe = ηm*ηδ*ηv

Protože mechanická účinnost nezávisí na tahové síle, závisí průběh tahové účinnosti na průběhu účinností prokluzové a valivé.

Na strništiDruh traktoru ηt max Ft opt

4K2 58-66 (0,25-0,35)*Gt

4K4 61-71 (0,35-0,45)*Gt

PT 67-77 (0,45-0,60)*Gt

Energie obsažená v palivu se v motoru přeměňuje na: Mechanickou práci, určenou pro tahové práce

traktorů, Pro pohon strojů poháněných přes vývodový

hřídel, nebo přes vnější okruh hydrauliky traktorů.

Efektivní výkon motoru nelze bezezbytku přeměnit na výkon tahový, nebo na výkon přenášený přes vývodový hřídel

Proces této přeměny je doprovázen ztrátami.

Část výkonu motoru se zmaří: V převodech – mechanické ztráty, Část výkonu ve styku pojezdového

ústrojí s podložkou – ztráty prokluzem a valením,

Část vlivem jízdních podmínek – stoupaní, zrychlení.

Přehled o rozdělení výkonu motoru na jednotlivé složky (užitečné a ztrátové) je patrný z výkonové bilance traktoru.

Pe = Pt+Pvh+Ph+Pm+Pδ+Pv+Ps+Pw+Pa

[W]užitečné výkony Ztrátové výkony

Úplná výkonová bilance uvedená v předešlém vztahu platí pro obecný pohyb traktoru, tj. pro jízdu nerovnoměrnou rychlostí do svahu.

Při jízdě rovnoměrnou rychlostí odpadá ztrátový výkon Pa, při jízdě po rovině ztrátový výkon Ps,

Odpor vzduchu roste se čtvercem rychlosti, ale v rozsahu polních pracovních rychlostí je výkon Pw zanedbatelný.

Zjednodušená výkonová bilance pro práci traktoru rovnoměrnou rychlostí na rovině má pak tvar:

Pe = Pt+Pm+Pδ+Pv [W]

Pm = Pe * (1 – ηm) [W]Výkon na hnacích kolech:

Ph = Pe * ηm [W]

Mechanická účinnost: 0,9 – 0,95

Pδ = Ph * (1-ηδ) [W]nebo

Pδ = Pe * ηm * δ [W]

Velikost valivého odporu je určena tíhou traktoru, druhem a vlastnostmi podložky a pojezdovým ústrojím. Valivý odpor (ztráta valením) je dán vztahem:

Fv = f * Gt [N]Popřípadě je-li síla F odkloněna o úhel θ:

Fv = f * (Gt + Ft * tgθ) [N]

Pv = Fv * v = Gt * f * v [W]

Pv = f * (Gt + Ft * tgθ) * v [W]

Pv = Ph * ηδ * (1-ηv) = Pe * ηm * ηδ * (1-ηv) [W] ηv = Ft/Fh = Ft/Ft+Fv [-]

Poněvadž se traktory používají i v dopravě, došlo v poslední době ke zvýšení jejich rychlostí.

U vyšších rychlostí traktorů bude výkon potřebný na překonání odporu vzduchu závislý na rychlosti odporu vzduchu.

Pw = Fw * v [W]Fw = ½*cx * ρ * S * v2 [N]

Ps = Fs * v [W]Fs = Gt * sinα [N]

Pa = Fa * v [W]