of 36 /36
CAPITOLUL 8 CARACTERISTICA TEORETICĂ DE TRACŢIUNE A TRACTOARELOR CU TRANSMISIE MECANICĂ 8.1 DEFINIREA CARACTERISTICII DE TRACŢIUNE Calităţile de tracţiune şi economice ale tractorului pentru regimul nominal şi, de asemenea, pentru toate regimurile diferite de acesta se determină cu ajutorul caracteristicii de tracţiune. Caracteristica de tracţiune (sau diagrama de tracţiune) se construieşte în funcţie de forţa de tracţiune F t , paralelă cu solul, (respectiv forţa motoare F m ), pentru cazul exploatării tractorului pe un teren orizontal, într-un regim stabilizat (v = const.). Ea cuprinde reprezentarea grafică a următoarelor funcţii: - patinarea în funcţie de forţa de tracţiune; - viteza reală în funcţie de forţa de tracţiune; - puterea de tracţiune în funcţie de forţa de tracţiune; - consumul specific de combustibil, raportat la puterea de tracţiune, în funcţie de forţa de tracţiune. La aceste curbe se mai adaugă, adesea, curba consumului orar de combustibil: . Cu excepţia patinării, toate celelalte mărimi depind de treapta de viteză şi, de aceea, curbele lor de variaţie se trasează pentru fiecare treaptă. Caracteristica de tracţiune depinde de tipul tractorului, de parametrii lui constructivi şi de exploatare şi de felul terenului: beton, drum de pământ, mirişte, ogor etc. De obicei, caracteristica de tracţiune se utilizează pentru ilustrarea rezultatelor încercărilor efectuate în 81

Cap8 Car Tractiune

Embed Size (px)

DESCRIPTION

curs, tractiune

Text of Cap8 Car Tractiune

CARACTERISTICA TEORETIC DE TRCIUNE A TRACTOARELOR CU TRANSMISIE MECANIC

CAPITOLUL 8

CARACTERISTICA TEORETIC DE TRACIUNE A TRACTOARELOR CU TRANSMISIE MECANIC

8.1 definirea caracteristicii de traciune

Calitile de traciune i economice ale tractorului pentru regimul nominal i, de asemenea, pentru toate regimurile diferite de acesta se determin cu ajutorul caracteristicii de traciune. Caracteristica de traciune (sau diagrama de traciune) se construiete n funcie de fora de traciune Ft, paralel cu solul, (respectiv fora motoare Fm), pentru cazul exploatrii tractorului pe un teren orizontal, ntr-un regim stabilizat (v = const.). Ea cuprinde reprezentarea grafic a urmtoarelor funcii:

- patinarea n funcie de fora de traciune;

- viteza real n funcie de fora de traciune;

- puterea de traciune n funcie de fora de traciune;

- consumul specific de combustibil, raportat la puterea de traciune, n funcie de fora de traciune.

La aceste curbe se mai adaug, adesea, curba consumului orar de combustibil: . Cu excepia patinrii, toate celelalte mrimi depind de treapta de vitez i, de aceea, curbele lor de variaie se traseaz pentru fiecare treapt. Caracteristica de traciune depinde de tipul tractorului, de parametrii lui constructivi i de exploatare i de felul terenului: beton, drum de pmnt, mirite, ogor etc.

De obicei, caracteristica de traciune se utilizeaz pentru ilustrarea rezultatelor ncercrilor efectuate n condiii reale de drum sau de cmp, n care caz se numete caracteristic de traciune experimental. Caracteristica de traciune construit pe cale analitic i grafo-analitic se numete teoretic.

n continuare, se prezint metodica de obinere a caracteristicii teoretice de traciune.

Pentru construcia acestei caracteristici sunt necesare urmtoarele date:

1) condiii agrotehnice impuse tractorului: condiiile de exploatare ale tractorului (drumurile i solurile tipice, caracteristicile lor fizico-mecanice), sistema de maini i utilaje cu care va lucra (forele lor de rezisten), gama vitezelor lente, de lucru i de transport, ponderea puterii transmis prin priza de putere etc.;

2) date pentru calculul de traciune al tractorului ce se proiecteaz: greutatea tractorului (de exploatare i de aderen), tipul mecanismului de propulsie (pe roi sau pe enile), raza roilor motoare, numrul i valoarea vitezelor teoretice de deplasare, randamentul ansamblurilor transmisiei;

3) caracteristica de regulator a motorului. n cazul montrii pe tractorul ce se proiecteaz a unui motor nou, caracteristica lui se obine prin metodele din teoria motoarelor, iar n cazul utilizrii unui motor din producia de serie, se folosete caracteristica acestuia obinut pe standul de prob;

4) caracteristica patinrii sistemului de propulsie. Dac exist prototipul tractorului ce se proiecteaz, din aceeai clas de traciune cu un sistem de propulsie asemntor i cu o greutate apropiat, se utilizeaz curba patinrii obinut prin ncercrile de traciune. Dac ns la proiectare nu exist un tractor asemntor, atunci curba patinrii se obine prin metode analitice.

8.2 MODELAREA MATEMATIC A CARACTERISTICII EXTERNE A MOTORULUI DE TRACTOR

Dac exist caracteristica de turaie (caracteristica extern) a motorului montat pe tractorul a crui caracteristic de traciune se determin, atunci prin diverse metode matematice (de exemplu, prin metoda Regresiei polinomiale din MathCAD) se obine expresia analitic a curbelor: Me = f(n) momentul efectiv, funcie de turaie; Pe = f(n) puterea efectiv, funcie de turaie; c = f(n) consumul specific de combustibil, funcie de turaie; C = f(n) consumul orar de combustibil, funcie de turaie. Dac pentru motorul folosit nu sunt date experimentale, caracteristica acestuia se obine pe cale analitic, folosind una sau mai multe din metodele urmtoare.

n lucrarea [5], pentru ridicarea caracteristicii de turaie n coordonate relative (adimensionale) la motoare cu aprindere prin comprimare, se recomand folosirea relaiei urmtoare:

(8.1)

n care:

np = nneste turaia puterii maxime Pe max = Pn;

a, b, c-coeficieni care iau valorile din tabelul 8.1.

Tabelul 8.1

Valorile coeficienilor din relaia (8.1)

Tipul camerei de ardereabc

Camer unitar de ardere0,51,51,0

Camer separat de preardere0,71,31,0

Camer separat de vrtej0,61,41,2

Tabelul 8.2

Relaii de calcul pentru puterea efectiv PeTipul motoruluiRelaia de calcul

Cu aprindere prin scnteie

Cu aprindere prin comprimare:

cu injecie direct

cu antecamer

cu camer de turbionare

Pn - puterea nominal; nn - turaia nominal; Pe i n - puterea efectiv i, respectiv, turaia ntr-un anumit punct al caracteristicii.

Relaii de aceeai form cu relaia (8.1), ns cu alte valori ale coeficienilor a, b, c sunt date n lucrrile [1, 8], precum i n multe alte lucrri, i sunt prezentate n tabelul 8.2.

n alte lucrri, printre care [40], curba puterii este, de asemenea, aproximat cu o parabol de gradul trei:

(8.2)

iar curba momentului efectiv de torsiune la arborele cotit se aproximeaz, n consecin, cu o parabol de gradul doi:

(8.3)

unde (1, (2 i (3 sunt astfel determinai, nct funciile de mai sus s aproximeze ct mai bine caracteristica extern obinut pe cale experimental. Valorile acestor coeficieni depind de coeficientul de elasticitate ce = nm/nn i de adaptabilitate ca=Mm / Mn (unde nm este turaia corespunztoare momentului maxim Mm) i se pot obine folosind relaiile:

(8.4)

ntre aceti coeficieni exist relaia:

n lucrarea [41] sunt prezentate relaii mai simple pentru coeficienii ( (n funcie numai de coeficientul de elasticitate ce):

(8.5)

Pe ramura de regulator a caracteristicii de turaie a motorului, dependena Me = f(n) se consider, n general, liniar (dreapt ce trece prin punctele de coordonate (nn, Mn) i (ng,0)) i, prin urmare,

(8.6)

n care:

ngesteturaia de mers n gol a motorului (turaia maxim a arborelui cotit),

ng = (1,061,1)nn;

nn-turaia nominal a motorului.

Pentru determinarea consumului specific de combustibil exist, de asemenea, numeroase expresii analitice. n lucrarea [2], de exemplu, n cazul funcionrii motorului pe ramura caracteristicii necontrolat de regulator, se recomand urmtoarea relaie:

care este echivalent expresiei:

(8.7)

unde cn este consumul specific de combustibil, corespunztor puterii nominale, n g/(kWh).

Pentru motoarele diesel cu injecie direct, curba consumului specific de combustibil este descris mai precis de funcia [1,8]:

(8.8)

Consumul specific de combustibil la regimul nominal poate fi determinat, n mod aproximativ, cu relaia , n g/(kWh).

Pe ramura necontrolat de regulator a caracteristicii de turaie, consumul orar de combustibil, n kg/h, se determin cu relaia:

(8.9)

Fig. 8.1. Caracteristica de regulator a motorului.

Pe ramura de regulator a caracteristicii motorului, consumul orar de combustibil are o variaie liniar n funcie de turaie. Pentru a determina expresia analitic a funciei C = f(n) se folosete figura 8.1. n acest scop, se scriu ecuaiile dreptelor AB i CD:

Prin urmare,

Aplicnd una din proprietile proporiilor, se obine:

de unde

Rezult c, pe ramura controlat de regulator a caracteristicii motorului, consumul orar de combustibil se determin cu relaia:

(8.10)

Pentru un motor dat, i reprezint coeficientul unghiular al dreptei AB. Dac consumul orar la mersul n gol al motorului nu se cunoate, se poate adopta [25], deci [kg/(kWh)], iar Cn/Pn=cn/1000.

Consumul specific de combustibil, n g/(kWh), pe ramura de regulator se determin cu relaia:

(8.11)

8.3 DETERMINAREA FOREI MOTOARE I A FOREI DE TRACIUNE

n cazul deplasrii tractorului pe un teren orizontal, ntr-un regim stabilizat (v = const.), bilanul de traciune al tractorului are urmtoarea form:

(8.12)

de unde se obine

n care:

K2estecoeficientul unghiular al dreptei Ft = f(Me),

[m-1];

-viteza unghiular a arborelui cotit, n s-1;

itr-raportul total de transmitere al transmisiei;

(tr-randamentul total al transmisiei;

vt-viteza teoretic de deplasare a tractorului, n m/s;

Me-momentul efectiv al motorului, n Nm;

Rr = fG-rezistena la rulare la deplasarea tractorului, n N.

Aadar, fora de traciune , la o treapt oarecare j, se calculeaz cu relaia:

(8.13)

8.4 MODELAREA MATEMATIC A INTERACIUNII MECANISMULUI DE PROPULSIE CU SOLUL

Calitile de traciune ale tractoarelor sunt evaluate, mai ales, cu ajutorul valorii forei tangeniale de traciune. Aceast for apare n procesul interaciunii sistemului de rulare al tractorului cu solul (drumul) i depinde de foarte muli factori. De exemplu, n cazul tractoarelor pe roi, depinde de: tipul tractorului (42 sau 44), greutatea aderent, tipul pneurilor i parametrii acestora (diametrul, limea, presiunea aerului din pneuri, nlimea pintenilor, pasul acestora, desenul anvelopelor), proprietile fizico-mecanice ale solului, patinarea sistemului de rulare cu solul.

Pentru determinarea analitic a patinrii tractoarelor pe roi, s-au propus numeroase expresii. Gsirea unui argument, n funcie de care s fie exprimat patinarea, este o problem dificil, ntruct procesul interaciunii sistemului de rulare cu solul este deosebit de complex. De aceea, n prezent, o importan considerabil n studierea aderenei, deci i a patinrii, o au cercetrile experimentale.

Mrimea care caracterizeaz cel mai complet patinarea tractoarelor pe roi este fora motoare specific, definit prin raportul dintre fora motoare Fm a tractorului i greutatea aderent Ga:

n care:

(mestecoeficientul greutii aderente (n calculul de traciune se adopt (m= 0,8, pentru tractoare 42 i (m = 1, pentru tractoare 44);

G-greutatea total a tractorului.

ntre fora motoare specific i fora de traciune specific, (t = Ft / Ga , exist urmtoarea dependen:

sau

unde f este coeficientul de rezisten la rulare.

Mrimea (m variaz de la (m = 0, cnd Fm = 0, pn la (m max = (, valoare corespunztoare patinrii totale, ( = 1, cunoscut sub denumirea de coeficient de aderen.

Fcndu-se o sintez a mai multor lucrri teoretice i experimentale, n lucrarea [25] se propune ca la determinarea analitic a patinrii s se plece de la urmtoarea premis (fig.8.2):

n intervalul 0 ( (m( 0,5( funcia ( = f((m) are un pronunat caracter liniar, avnd ecuaia de forma ( = m(m, m fiind coeficientul unghiular al dreptei;

n intervalul 0,5 < (m( ( funcia ( = f((m), are un pronunat caracter hiperbolic, avnd ecuaia de forma ( (( - (m) = const. (unde ( este punctul de abscis n care funcia crete asimptotic). n general, eroarea nu depete 24%, dac se adopt (( (.

Cu o precizie suficient pentru practic, se obine o singur funcie ( = f((m), pentru tot domeniul de variaie a argumentului (m. Aceast funcie este de forma:

(8.14)

n care:

Fig. 8.2. Expresia analitic a curbei patinrii, pentru tractoarele pe roi.

Formulele pentru coeficienii A, B, D din relaia (8.14) au fost obinute punnd condiia ca funcia cutat s satisfac simultan coordonatele punctelor M1 i M2 (v. fig. 8.2).

Aadar, pentru exprimarea analitic a patinrii, este suficient s se cunoasc coeficientul unghiular m al dreptei i coeficientul de aderen (, adic argumentul (m corespunztor patinrii totale. Relaia menionat prezint avantaje considerabile atunci cnd exist date experimentale referitoare la tractorul care se cerceteaz sau asupra unor tractoare apropiate acestuia.

Tabelul 8.3

Coeficienii de rezisten la rulare i de aderen pentru tractoare pe roi

Felul drumului sau soluluiCoeficientul de rezistenla rulare, fCoeficientul de aderen, (

SuprafauscatSuprafaumed

Drum:

asfaltat

betonat

pavat

de pmnt, pe sol argilos

de pmnt, pe sol nisipos

de zpad, bttorit 0,020,70,90,50,7

0,020,81,00,50,8

0,020,040,60,70,30,4

0,040,70,80,30,4

0,050,60,70,30,45

0,030,050,20,4-

Fnea:

cosit

necosit0,070,090,70,80,50,6

0,080,100,60,70,40,5

elin (teren virgin), prloag compact0,050,070,70,9-

Prloag (de 23 ani), pajite cosit0,060,080,60,8-

Mirite dup cereale pioase0,080,100,60,850,5

Artur aezat0,120,140,40,6-

Cmp:

arat proaspt

prelucrat cu cultivatorul0,180,220,30,5-

0,160,200,40,6-

Nisip:

umed

uscat0,100,15-0,40,6

0,160,220,20,3-

Mlatin nierbat0,200,25-0,20,25

Strat gros de zpad (0,4 m)0,180,20-0,20,25

Urmtoarele funcii exponeniale, utilizate, mai ales, pentru tractoarele industriale, descriu, cu o precizie foarte bun pentru practic, patinarea tractoarelor pe roi i pe enile:

- pentru tractoare pe roi

(8.15)

- pentru tractoare pe enile

(8.16)

Pentru mirite, rezultate foarte bune d folosirea relaiilor:

- pentru tractoare pe roi

(8.17)

unde , ceea ce corespunde patinrii

- pentru tractoare pe enile

(8.18)

unde , ceea ce corespunde, ca i n cazul tractoarelor pe roi, patinrii 0(((1.

Tabelul 8.4

Coeficienii de rezisten la rulare i de aderen pentru tractoarele pe enile, valori medii

Felul drumului sau soluluiCoeficientul de

rezistenla rulare, fCoeficientul de

aderen, (

Asfalt0,06-

Drum bttorit uscat de pmnt nisipos0,061,1

Drum bttorit uscat de cernoziom0,070,9

Drum bttorit uscat de pmnt argilos0,061,0

Fnea umed cosit0,081,2

Fnea umed necosit0,070,6

elina (teren virgin), prloag compact0,071,1

Prloag (de 23 ani), pajite cosit0,071,0

Mirite 0,080,9

Artur aezat0,080,7

Artur proaspt0,100,120,6

Nisip umed0,100,5

Nisip uscat0,150,4

Mlatin0,100,120,3

Drum de zpad bttorit0,080,6

8.5 DETERMINAREA VITEZEI REALE DE DEPLASARE A TRACTORULUI

Viteza real de deplasare a tractorului se calculeaz cu relaia:

(8.19)

n care:

vtesteviteza teoretic,

(-viteza unghiular a arborelui cotit al motorului, n s-1:

r-raza de rulare a roii motoare, n m;

itr -raportul de transmitere al transmisiei la o anumit treapt.

Dac nu sunt alte valori mai exacte, atunci, la stabilirea datelor iniiale de calcul, raza roii motoare r, n m, poate fi determinat cu relaia lui Hedekel:

(8.20)

n care:

r0 esteraza liber a roii nencrcate (nici mcar cu greutatea proprie), n m;

Gm-sarcina vertical pe roat, n N;

pa-presiunea aerului n pneu, n Pa;

rb-raza seciunii transversale a pneului, n m (rb = 0,5B, adic jumtate din limea B a pneului).

ntruct, adesea, cnd se efectueaz calculul de traciune nu se cunosc rapoartele de transmitere ale transmisiei i nici raza roilor (este cazul etapei de proiectare), este recomandabil ca vitezele teoretice s se calculeze avndu-se n vedere c acestea depind liniar de turaia arborelui cotit (fig. 8.3):

Fig.8.3. Graficul vitezei teoretice.

de unde rezult

unde este coeficientul unghiular al dreptei (pentru o anumit treapt de vitez). Indicele n se refer la parametrii regimului nominal.

Prin urmare, viteza real de deplasare a tractorului la treapt oarecare j se determin cu relaia:

(8.21)

8.6 DETERMINAREA PUTERII DE TRACIUNE

Puterea de traciune Pt, n kW, se determin cu relaia:

(8.22)

n care:

Ftestefora de traciune, n N;

v-viteza real de deplasare a tractorului, n m/s.

8.7 Determinarea consumului specific de combustibil, raportat la puterea de traciune

Consumul specific de combustibil, raportat la puterea de traciune a tractorului, se determin folosind relaia sa de definiie:

[g/(kWh)].(8.23)

8.8 DETERMINAREA PE CALE ANALITIC A RANDAMENTULUI DE TRACIUNE A TRACTORULUI

Randamentul de traciune al tractoarelor se determin cu relaia [25]:

(8.24)

n care:

(tresterandamentul total al transmisiei (n cazul tractoarelor pe enile include i randamentul (s = 0,950,97 al ramurilor motrice ale celor dou enile.

Rr-rezistena la rulare a tractorului, Rr = fG;

f-coeficientul de rezisten la rulare;

G-greutatea de exploatare a tractorului;

Fm-fora tangenial de traciune (fora motoare), Fm = Ft + Rr.

Cu ajutorul relaiei (8.24) se poate trasa curba randamentului de traciune n funcie de fora de traciune Ft, curb ce reprezint, de fapt, caracteristica potenial de traciune a tractorului. Aceast caracteristic evalueaz gradul de apropiere al unei caracteristici de traciune concrete fa de una ideal.

Randamentul de traciune (t poate fi exprimat n funcie numai de mrimi adimensionale. Pentru aceasta ultima parantez din relaia (8.24), care reprezint randamentul care evalueaz rezistena la rulare a tractorului, se scrie sub forma:

S-a exprimat greutatea de exploatare n funcie de greutatea aderent: G = Ga / (m i s-a folosit relaia de definiie a forei de traciune specifice: (t = Ft / Ga. Prin urmare, relaia (8.24) devine:

(8.24)

8.9 ALEGEREA I DETERMINAREA VITEZELOR TRACTORULUI

n ultimele decenii, numrul treptelor de vitez ale tractoarelor, mai ales ale tractoarelor pe roi, a crescut continuu, fiind uneori chiar mai mare de 40 de trepte. De exemplu, la tractoarele Fend Favorit 800, n gama de viteze 0,450 km/h, sunt 44 de trepte de vitez pentru mers nainte i 44 pentru mersul napoi. i la tractoarele pe enile, numrul treptelor de vitez a crescut continuu, ns ntr-o msur mai mic. De exemplu, la tractorul pe enile Challanger (cu enile de cauciuc), n gama de viteze 0,2530 km/h sunt 16+9 trepte.

n prezent, la tractoarele romneti pe roi se folosesc urmtoarele numere de trepte de vitez (mers nainte + mers napoi): 6+2; 8+2; 10+2; 9+3; 12+3; 16+4.

Tabelul 8.5

Clasificarea treptelor de vitez ale tractoarelor agricole,

dup valoarea vitezei, n km/h

Felul trepteiTipul tractorului

Pe roiPe enile

Lente / superlente, tehnologicePn la 3,5Pn la 3,5

De rezerv3,573,55

De lucru712 sau 71559

De transport1250 sau 1550912

n tabelul 8.5 este dat clasificarea vitezelor tractoarelor dup valoarea i utilizarea lor.

Vitezele de lucru se folosesc la executarea principalelor lucrri agricole: arat, semnat, ntreinerea culturilor, recoltat etc. Se recomand ca tractoarele pe roi s aib n intervalul de viteze 412 km/h cel puin 6 trepte.

Vitezele de rezerv se utilizeaz temporar pentru nvingerea unor fore de rezisten care depesc (ocazional) cu mult valoarea rezistenelor de lucru. Fora de traciune la aceste viteze este limitat de aderena tractorului cu solul.

Vitezele lente (tehnologice) au valori limitate de condiiile de lucru i nu de necesitatea obinerii unor fore mari de traciune; de regul la aceste viteze, puterea motorului nu este folosit complet. Prin urmare, la aceste trepte motorul poate funciona la sarcini pariale, cu o reducere a turaiei de pn la 40%. Aadar, n acest caz, valoarea vitezei maxime la aceste trepte corespunde unei turaii a motorului de 0,6nn (subliniem nc o dat: dac aceste viteze sunt obinute att cu ajutorul transmisiei, ct i prin reducerea turaiei motorului). Vitezele lente se folosesc cnd tractorul lucreaz n agregat cu maini de plantat rsaduri, de plantat puiei (la mpduriri), la unele lucrri de mbuntiri funciare etc.

Vitezele de transport se folosesc pentru deplasarea n gol a tractorului sau pentru tractarea remorcilor i a semiremorcilor pe drumuri de pmnt sau pe osele.

Vitezele de deplasare ale tractorului depind de tipul tractorului, de felul lucrrii, iar la alegerea lor trebuie s se aib n vedere i condiiile agrotehnice. n tabelul 8.6 sunt date valorile vitezelor recomandate pentru diferite lucrri agricole.

n intervalul vitezelor (vminvmax), vitezele intermediare, adic structura vitezelor, se stabilesc prin mai multe metode: metoda progresiei geometrice, a progresiei aritmetice, a seriei armonice, a seriei economice, tratate pe larg n lucrarea [28]. Creterea numrului de trepte a determinat folosirea cutiilor de viteze compuse, iar aceasta a impus, la rndul su, folosirea, aproape n exclusivitate, a progresiei geometrice.

Tabelul 8.6

Vitezele reale de deplasare pentru diferite lucrri agricole

Denumirea lucrriiViteza

m/skm/h

Arat1,12,549

Grpat1,42,8510

Cultivaie total1,42,8510

Tvlugit1,93,3712

Semnatul cerealelor pioase1,92,579

Semnatul culturilor pritoare1,42,559

Plantatul rsadurilor0,10,30,51,0

Plantatul tuberculilor0,71,52,55,5

Pritul culturilor1,12,549

Recoltatul cerealelor pioase i al porumbului0,82,8310

Recoltatul furajelor0,83,3312

Recoltatul sfeclei i al cartofului0,72,22,58

Recoltatul legumelor0,72,22,58

Recoltatul plantelor textile0,82,8310

Transportul produselor2,26,9825

n intervalul de viteze adoptat n funcie de destinaia tractorului sau impus prin tema de proiectare, raia progresiei geometrice se calculeaz cu relaia:

(8.25)

Prin logaritmarea ultimei relaii, se obine numrul treptelor de vitez:

(8.26)

Amintim c raia progresiei geometrice q este egal cu coeficientul minim de ncrcare a motorului: Prin urmare, cu ct valoarea lui q este mai apropiat de 1, cu att mai mult puterea motorului poate fi folosit mai complet. n prezent, pentru vitezele de lucru se recomand q = 0,750,85, iar pentru celelalte trepte (de rezerv, lente / superlente, de transport) q < 0,750,85.

Structura vitezelor n cadrul unor limite date ale vitezelor de deplasare are o importan considerabil n exploatarea tractorului. Prin realizarea unei structuri cu o raie variabil se urmrete ca, folosind acelai numr de trepte de vitez, s se obin mai multe trepte de lucru i mai puine de transport i lente, care se utilizeaz relativ rar.

Se noteaz cu qr = vi/vi+1 (unde i = 1,2,3,n, n fiind numrul real (efectiv) al treptelor n cutia de viteze). n cazul folosirii unei structuri de viteze cu qr (const., raia progresiei geometrice se calculeaz cu relaia (8.25) pentru un numr mai mare de trepte de vitez, N > n:

(8.27)

Anulnd, convenabil, o parte din treptele de vitez, se obine o transmisie cu o structur mai raional a treptelor de vitez.

n tabelele 8.78.13 sunt indicate cteva posibiliti de obinere a structurii vitezelor pe care le ofer cutiile de viteze compuse de tipul (5+1)(2, (4+1)(3 i (4+1)(4. n aceste tabele nu este menionat structura treptelor de mers napoi. Prin raportul dintre game se are n vedere raportul de transmitere dintre dou game consecutive. n aceste tabele, pentru simplificarea scrierii, s-a folosit notaia: r = 1/q.

Tabelul 8.7

Structura vitezelor pentru o cutie de viteze compus cu 10 trepte, qr = const.Gama de vitezeNumrul treptei de viteze i valoarea eiRaiavi+1/vi

12345678910

v1v1rv1r2v1r3v1r4v1r5v1r6v1r7v1r8v1r9

Varianta1I (nceat)xxxxxr

II (rapid)xxxxx

2I (nceat)xxxxxr

II (rapid)xxxxx

Not: x marcheaz includerea treptei n gama respectiv.

Raportul a dou viteze consecutive n fiecare gam: varianta 1: r = 1/q; varianta 2: r2 = 1/q2.

Raportul dintre game: varianta I - iI / iII = r5; varianta II - iI / iII = r.

Tabelul 8.8

Structura vitezelor pentru o cutie de viteze compus cu 10 trepte, qr ( const.

Gama de vitezeNumrul treptei de vitez (calculat i efectiv) i valoarea vitezeiRaiavi+1/vi

1(2)345678910(11)12

12345678910

v1(v1r)v1r2v1r3v1r4v1r5v1r6v1r7v1r8v1r9(v1r10)v1r11

I (nceat)xxxxxr sau r2

II (rapid)xxxxx

Not: x marcheaz includerea treptei n gama respectiv.

Treptele din parantez sunt anulate (n calculul raiei au fost incluse).

Raportul a dou viteze consecutive n fiecare gam: r2 = 1/q2.

Raportul dintre game: iI / iII = r3.

Tabelul 8.9

Structura vitezelor pentru o cutie de viteze compus cu 12 trepte, qr = const.

Gama de vitezeNumrul treptei de vitez i valoarea vitezeiRaiavi+1/vi

123456789101112

v1v1rv1r2v1r3v1r4v1r5v1r6v1r7v1r8v1r9v1r10v1r11

I (nceat)xxxxr

II (normal)xxxx

III (rapid)xxxx

Not: x marcheaz includerea treptei n gama respectiv.

Raportul a dou viteze consecutive n fiecare gam: r = 1/q.

Raportul dintre game: iI / iII = iII / iIII = r4.

Tabelul 8.10

Structura vitezelor pentru o cutie de viteze compus cu 12 trepte, qr ( const.Gama de vitezeNumrul treptei de vitez (calculat i efectiv) i valoarea vitezeiRaiavi+1/vi

1(2)34567891011(12)13(14)15

123456789101112

v1(v1r)v1r2v1r3v1r4v1r5v1r6v1r7v1r8v1r9v1r10(v1r11)v1r12(v1r13)v1r14

I (nceat)xxxxr sau

r2

II (normal)xxxx

III (rapid)xxxx

Not: Not: x marcheaz includerea treptei n gama respectiv.

Treptele din parantez sunt anulate (n calculul raiei au fost incluse).

Raportul a dou viteze consecutive n fiecare gam: r2 = 1/q2.

Raportul dintre game: iI / iII = r3; iII / iIII = r5.

Tabelul 8.11

Structura vitezelor pentru o cutie de viteze compus cu 16 trepte, qr = const.

Gama de vitezeNumrul treptei de vitez i valoarea vitezeiRaiavi+1/vi

12345678910111213141516

vvrvr2vr3vr4vr5vr6vr7vr8vr9vr10vr11vr12vr13vr14vr15

Ixxxxr

IIxxxx

IIIxxxx

IVxxxx

Not: Not: x marcheaz includerea treptei n gama respectiv.

Pentru simplificarea scrierii, s-a notat: v1 = v (viteza la treapta 1 a cutiei de viteze compuse).

Raportul a dou viteze consecutive n fiecare gam (vi+1/vi) : r = 1/q.

Raportul dintre game: iI / iII= iII / iIII = iIII / iIV= r4.

Tabelul 8.12

Structura vitezelor pentru o cutie de viteze compus cu 16 trepte, qr ( const.

Varianta 1

Gama de vitezeNumrul treptei de vitez (calculat i efectiv) i valoarea vitezei

1(2)3(4)5(6)789101112131415(16)17(18)19(20)21(22)23

12345678910111213141516

v(vr)vr2(vr3)vr4(vr5)vr6vr7vr8vr9vr10vr11vr12vr13vr14(vr15)vr16(vr17)vr18(vr19)vr20(vr21)vr22

Ixxxx

IIxxxx

IIIxxxx

IVxxxx

Varianta a 2-a

Gama de vitezeNumrul treptei de vitez (calculat i efectiv) i valoarea raportului de transmitere

1(2)34567891011(12)13(14)15(16)17(18)19(20)21(22)23

12345678910111213141516

v(vr)vr2vr3vr4vr5vr6vr7vr8vr9vr10(vr11)vr12(vr13)vr14(vr15)vr16(vr17)vr18(vr19)vr20(vr21)vr22

Ixxxx

IIxxxx

IIIxxxx

IVxxxx

Varianta a 3-a

Gama de vitezeNumrul treptei de vitez (calculat i efectiv) i valoarea raportului de transmitere

1(2)3(4)5678910111213(14)15(16)17(18)19(20)21(22)23

12345678910111213141516

v(vr)vr2(vr3)vr4vr5vr6vr7vr8vr9vr10vr11vr12(vr13)vr14(vr15)vr16(vr17)vr18(vr19)vr20(vr21)vr22

Ixxxx

IIxxxx

IIIxxxx

IVxxxx

Not: Pentru simplificarea scrierii, s-a notat: v = v1 (viteza la treapta 1 a cutiei de viteze compuse). Treptele din parantez sunt anulate (n calculul raiei au fost incluse).

Raportul a dou viteze consecutive n fiecare gam (vi+1/vi): r2 = 1/q2.

Raportul a dou viteze consecutive n cutia de viteze compus (vi+1/vi): r sau r2.

Raportul dintre game: varianta 1 - iI / iII = r7; iII/ iIII = r; iIII/ iIV= r8;

varianta 2 - iI / iII = r3; iII/ iIII = r5; iIII/ iIV= r8;

varianta 3 - iI / iII = r5; iII/ iIII = r3; iIII/ iIV= r8;

Tabelul 8.13

Structura vitezelor pentru o cutie de viteze compus cu 16 trepte, qr ( const.

Gama de vitezeNumrul treptei de vitez (calculat i efectiv) i valoarea vitezei

1(2)3(4)5678910111213141516(17)18(19)20

12345678910111213141516

v(vr)vr2(vr3)vr4vr5vr6vr7vr8vr9vr10vr11vr12vr13vr14vr15(vr16)vr17(vr18)vr19

Ixxxx

IIxxxx

IIIxxxx

IVxxxx

Not: Pentru simplificarea scrierii, s-a notat: v1 = v (viteza la treapta 1 a cutiei de viteze compuse). Treptele din parantez sunt anulate (n calculul raiei au fost incluse).

Raportul a dou viteze consecutive n fiecare gam (vi+1/vi): r2 = 1/q2.

Raportul a dou viteze consecutive n cutia de viteze compus (vi+1/vi): r sau r2.

Raportul dintre game: iI / iII = r5; iII/ iIII = r3; iIII/ iIV= r5;

8.10 DETERMINAREA GREUTII TRACTORULUI

8.10.1 Determinarea greutii constructive

Prin greutate constructiv Gc se nelege greutatea tractorului n stare nealimentat (fr combustibil, lubrifiani i ap), fr tractorist, scule, lest i fr utilaj i echipament special, dar cu tot echipamentul i utilajul care se gsete permanent pe tractor: cabin, priz de putere, mecanismul de suspendare etc.

Greutatea constructiv a tractorului trebuie s fie ct mai mic pentru a se asigura o exploatare raional, adic cu un randament de traciune optim, ntr-o gam de viteze ct mai mare. Ea se determin din condiia asigurrii rezistenei i fiabilitii tractorului nsui. Greutatea Gc poate fi determinat n funcie de greutatea specific constructiv a tractorului, definit prin raportul gc = Gc / Pn, n N / kW:

[N],(8.28)

unde Pn este puterea nominal a motorului, n kW.

Pentru greutatea (respectiv, masa) specific constructiv pot fi folosite valorile din tabelul 8.14.

Intervalul mare al valorilor pentru mrimea gc se explic prin modul diferit de definire a greutii constructive, prin diversitatea destinaiei tractoarelor i prin nivelul tehnic diferit atins de producia de tractoare n diferite ri. n plus, mai trebuie menionat i faptul c, din considerente constructive i tehnologice, acest parametru nu poate rmne constant pentru ntreaga gam a puterilor (la puteri mici are valori mai mari, iar pe msur ce puterea crete valoarea mrimii gc se apropie de valorile inferioare din intervalul respectiv).

Tabelul 8.14

Valorile greutii (masei) specifice constructive i a parametrului (tnTipul tractoruluiGreutatea specific constructivMasa specific constructiv(tn

N/kWN/CPkg/kWkg/CP

Pe roi, 42400650294478406529480,370,39

Pe roi, 440,400,45

Pe enile550900404662559040660,50,6

Pentru tractoarele agricole pe roi, cu Pn ( 35 kW, pentru calculul greutii specifice constructive poate fi folosit relaia urmtoare, dedus din analiza de regresie:

[N/kW],(8.29)

n care:

Crestecoeficientul de regresie, care depinde de nivelul tehnic al produciei de

tractoare, Cr = 20002200 N/(kW)2/3;

Pn-puterea nominal, n kW.

8.10.2 Determinarea greutii de exploatare

Prin greutate de exploatare G se nelege greutatea tractorului n timpul utilizrii lui, care este, evident, ntotdeauna mai mare dect greutatea constructiv i se compune din: greutatea constructiv a tractorului; greutatea materialelor de exploatare (combustibil, lubrifiani i ap); greutatea tractoristului, care, n calcule, se adopt egal cu 750 N; greutatea cutiei cu scule; greutatea echipamentului special (care se monteaz temporar i, de obicei, la cererea beneficiarului); greutatea lestului (greuti adiionale, ap n pneuri). Greutatea tractorului mai este influenat de greutatea mainilor agricole purtate i de interaciunea acestora cu solul i cu tractorul.

Greutatea de exploatare a tractorului este unul din cei mai importani parametri de exploatare, influennd ntr-o msur foarte mare randamentul de traciune al tractorului, consumul de combustibil i productivitatea sistemului.

Greutatea de exploatare G se determin din condiia de aderen cu solul i a asigurrii unor caliti de traciune i economice ridicate, corespunztoare exploatrii tractorului pe un teren orizontal, ntr-u regim stabilizat (v = const.). n acest caz, bilanul de traciune al tractorului are forma:

Exprimnd fora Fm n funcie de fora motoare specific, (m = Fm/Gad, (fora motoare raportat la greutatea aderent), se obine:

de unde

ntre funcie de fora motoare specific, (m = Fm/Gad, i fora de traciune specific, (t = Ft/Gad, se deduce urmtoarea relaie de legtur:

(8.30)

unde (m este un coeficient care ia n considerare ponderea greutii aderente.

Pentru tractoarele pe roi 44 sau pe enile, (m = 1. Pentru tractoarele 42, n calculul de traciune, se adopt (m = 0,8 (n poziie static (m = 0,60,65).

n baza relaiei de definiie a forei de traciune specifice, rezult:

Se consider raional ca tot calculul de traciune s fie raportat la treapta nominal de lucru (treapta principal de lucru) a tractorului, la care randamentul de traciune este maxim. Corespunztor acestui regim, ultima relaie devine:

(8.31)

Valorile optime ale parametrului (tn sunt date, n funcie de tipul tractorului, pe roi sau pe enile, n tabelul 8.14.

8.11 METODA GRAFOANALITIC DE TRASARE A CARACTERISTICII TEORETICE DE TRACIUNE

Caracteristica de traciune (sau diagrama de traciune) se construiete n funcie de fora de traciune Ft (respectiv fora motoare Fm) i cuprinde reprezentarea grafic a urmtoarelor funcii:

= f1(Ft) patinarea;

v = f2(Ft) viteza real;

Pt = f3(Ft) puterea de traciune;

ct = f4(Ft) consumul specific de combustibil, raportat la puterea de traciune.

Se consider cazul exploatrii tractorului pe un teren orizontal, la un regim stabilizat (v=const.).

Cu excepia patinrii, toate mrimile depind de treapta de vitez i, de aceea, trasarea lor se face pentru fiecare treapt. n continuare se prezint metoda grafoanalitic a trasrii caracteristicii (fig. 8.4).

Construcia caracteristicii ncepe cu trasarea caracteristicii de turaie a motorului n funcie de momentul efectiv Me, n cadranul III. Ea cuprinde urmtoarele curbe: puterea efectiv Pe = f1(Me); turaia motorului n = f2(Me); consumul orar C = f3(Me) (v. subcapitolul 8.2).

Punctele (mrimile) cele mai importante ale caracteristicii motorului sunt turaia nominal nn i de mers n gol ng, momentul nominal Mn, momentul maxim Mmax i turaia corespunztoare acestuia nM, puncte prin care s-au construit drepte ajuttoare (cu linie ntrerupt).

n cadranul II se construiete graficul vitezelor teoretice vt. Acestea se traseaz n funcie de turaia n a motorului. ntre viteza teoretic i turaia arborelui cotit exist o dependen liniar:

n care:

r este raza dinamic a roilor motoare;

itr raportul total de transmitere al transmisiei tractorului;

k1=r/(30itr) = const. pentru fiecare treapt de vitez.

Se obine astfel un fascicul de drepte care trec prin originea O. Pentru trasarea fiecrei drepte, pe lng origine, mai este necesar un singur punct. Acesta corespunde vitezei teoretice la turaia nominal nn. Pentru fiecare treapt de vitez determinat dup metodica de la paragraful 8.9, se traseaz, innd cont de scara adoptat pentru viteze, un punct pe verticala ridicat la turaia nn.

Metoda trasrii caracteristicii (fig. 8.4) este exemplificat pentru dou trepte:

treapta 1 (curbe cu indice 1) caracterizeaz treptele la care calitile de traciune sunt limitate de aderena tractorului cu solul (trepte neaderente);

Fig. 8.4. Metoda grafoanalitic a trasrii caracteristicii de traciune.

treapta 2 (curbe cu indice 2) caracterizeaz treptele la care calitile de traciune sunt limitate de puterea motorului (trepte aderente).

n cadranul IV se reprezint variaia forei motoare Fm, respectiv a forei de traciune Ft n funcie de momentul efectiv al motorului Me. Aceast dependen este liniar pentru fiecare treapt de vitez (v. relaia 8.13). Fora motoare Fm se msoar din punctul O1, situat la distana Rr = fG fa de originea sistemului de coordonate. Prin urmare, din punctul O se vor msura forele de traciune, iar din O1 forele motoare, avnd n vedere c, n condiiile considerate (teren orizontal i vt=const.), Fm = Ft +Rr.

Pe dreapta ajuttoare construit prin punctul corespunztor valorii momentului nominal Mn, se msoar forele de traciune pentru fiecare treapt, determinate cu relaiile (9.1) i (9.3) sau (8.13) (v. punctele b4 din fig. 8.4) i se construiesc drepte care trec prin punctul O1, notate n diagram cu Ft1 i Ft2.

n cadranul I se construiete caracteristica de traciune propriu-zis. Prima curb care se traseaz este cea a patinrii = f(Ft), folosind relaii analitice sau obinute pe cale experimental (v. subcapitolul 8. 4).

Pentru exemplificare, trasarea graficelor vitezelor reale v, puterii de traciune Pt i consumului specific de traciune ct, se va analiza separat cazul treptelor la care calitile de traciune sunt limitate de puterea motorului, numite n continuare trepte aderente (treapta 2), i cele la care calitile de traciune sunt limitate de aderena tractorului cu solul - trepte neaderente (treapta 1).

n cazul treptelor aderente sunt suficiente cte trei puncte pentru trasarea curbelor.

Primul punct (notat n diagram cu ai, i = 14) caracterizeaz regimul de mers n gol al tractorului (Ft = 0, Fm = fG). Momentul efectiv al motorului este reprezentat prin punctul a4, turaia motorului prin a3, viteza teoretic prin a2, i cea real prin a1. La mers n gol se consider c tractorul nu patineaz i, prin urmare, viteza teoretic este egal cu cea real.

Al doilea punct (notat n diagram cu bi, i = 14) caracterizeaz regimul nominal (Me = Mn). Momentul nominal al motorului este reprezentat prin punctul b4, turaia nominal a motorului prin b3, viteza teoretic prin b2 (n cadranul II) i (n cadranul I). Dac din viteza teoretic se scad pierderile de vitez datorate patinrii , se obine viteza real corespunztoare regimului nominal (punctul b1). La baza determinrii vitezei reale st formula general (din viteza teoretic se scade pierderea de vitez prin patinare).

Al treilea punct (notat n diagram cu ci, i = 14) caracterizeaz regimul momentului maxim (Me = Mmax). Momentul maxim al motorului este reprezentat prin punctul c4, turaia corespunztoare momentului maxim al motorului prin c3. Vitezei teoretice i corespunde punctul c2, n cadranul II i , n cadranul I. Dac din viteza teoretic se scad pierderile de vitez din cauza patinrii , se obine viteza real corespunztoare regimului momentului maxim (punctul c1).

Graficul vitezei reale se obine prin unirea celor trei puncte, a1, b1 i c1. Pentru caracteristica teoretic de traciune, se obine o suficient precizie dac punctele a1 i b1 se unesc printr-un segment de dreapt, iar punctele b1 i c1 printr-un arc de parabol (v. fig. 8.4).

Pentru orice regim stabil de funcionare, puterea de traciune a tractorului se determin cu relaia Pt = Ftv. n cazul treptelor aderente, graficul puterii de traciune se traseaz tot prin trei puncte, corespunztoare regimurilor amintite mai sus, pentru care se cunosc fora de traciune Ft i viteza real v:

pentru regimul de mers n gol al tractorului (Ft = 0): ;

pentru regimul nominal (Me = Mn): ;

pentru regimul momentului maxim (Me = Mmax): .

La o scar a puterii convenabil aleas se traseaz graficul puterii de traciune, n mod asemntor graficului vitezei reale.

Pentru trasarea curbei consumului specific de traciune ct = f(Ft) sunt necesare cel puin trei puncte, folosind relaia de baz [g/(kWh)]. Din cele trei puncte care caracterizeaz regimurile de funcionare ale tractorului menionate anterior, doar dou pot fi utilizate, respectiv cele specifice regimului nominal i cel al momentului maxim (n cazul regimului de mers n gol, puterea de traciune Pt fiind nul, consumul specific de traciune ct este infinit). Att la regimul nominal, ct i la cel al momentului maxim al motorului, puterea de traciune i consumul orar sunt cunoscute, rezultnd prin calcul consumul specific de traciune. Pentru cel de-al treilea punct al cubei se poate considera un regim oarecare x de funcionare, caracterizat prin fora de traciune Ftx, puterea de traciune Ptx i consumul orar Cx, rezultnd prin calcul consumul specific de traciune ctx (v. fig. 8.4).

Pentru treptele neaderente (n modelul de fa treapta 1), construcia caracteristicii prezint unele particulariti. La aceste trepte, fora de traciune la regimul nominal sau la regimul momentului maxim este mai mare dect fora Ft determinat din condiia de aderen, la care patinarea =1. La aceste trepte, viteza real scade pn la zero. Viteza teoretic la treapta 1 ntre regimurile a (de mers n gol, Ft = 0) i d (patinare 100%, Ft = Ft) poate fi considerat constant (variaia vitezei ntre valorile a2 i d2 este nesemnificativ). Prin urmare, viteza real poate fi determinat pe cale analitic cu formula general , viteza teoretic vt pstrndu-se constant. Cnd = 1, v = 0. Trasarea curbelor se realizeaz prin mai multe puncte, ntre regimurile a i d, respectiv pentru valori ale forei de traciune Ft = 0 Ft.

Celelalte curbe din caracteristica de traciune, respectiv puterea i consumul specific de traciune, i modific n mod corespunztor forma, ns se traseaz folosindu-se aceeai metodic. n figura 8.4, pentru un regim oarecare y, caracterizat prin fora de traciune Fty, se prezint modul de determinare grafoanalitic a puterii de traciune Pty i consumului specific de traciune cty.

82106

_1107772865.unknown

_1107776619.unknown

_1110023787.unknown

_1126169066.unknown

_1126255189.unknown

_1131776484.unknown

_1131777697.unknown

_1131775373.unknown

_1126255006.unknown

_1110124330.unknown

_1110127049.unknown

_1110290502.unknown

_1110290684.unknown

_1110127031.unknown

_1110122455.unknown

_1108475143.unknown

_1108894061.unknown

_1110023496.unknown

_1110023530.unknown

_1109134735.unknown

_1108635957.unknown

_1108894026.unknown

_1108894043.unknown

_1108894006.unknown

_1108635701.unknown

_1108199009.unknown

_1108201046.unknown

_1108474340.unknown

_1108201728.unknown

_1108200586.unknown

_1108189323.unknown

_1108194075.unknown

_1107785353.unknown

_1108128248.unknown

_1107776698.unknown

_1107775885.unknown

_1107776128.unknown

_1107776145.unknown

_1107776335.unknown

_1107776341.unknown

_1107776174.unknown

_1107776134.unknown

_1107776007.unknown

_1107776041.unknown

_1107775891.unknown

_1107773275.unknown

_1107773469.unknown

_1107775876.unknown

_1107773468.unknown

_1107773467.unknown

_1107773161.unknown

_1107773256.unknown

_1107773264.unknown

_1107773155.unknown

_1107771476.unknown

_1107772146.unknown

_1107772185.unknown

_1107772611.unknown

_1107772640.unknown

_1107772555.unknown

_1107772161.unknown

_1107772178.unknown

_1107772153.unknown

_1107771529.unknown

_1107771979.unknown

_1107772138.unknown

_1107771539.unknown

_1107771516.unknown

_1107771522.unknown

_1107771489.unknown

_1107771381.unknown

_1107771421.unknown

_1107771461.unknown

_1107771469.unknown

_1107771436.unknown

_1107771402.unknown

_1107771413.unknown

_1107771391.unknown

_1107604569.unknown

_1107771356.unknown

_1107771366.unknown

_1107612416.unknown

_1107771337.unknown

_1107611433.unknown

_1107604548.unknown

_1107604558.unknown

_1107362079.unknown

_1107362104.unknown

_1107604500.unknown

_1107362086.unknown

_1107362001.unknown