Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Вип. 107. Механізація сільськогосподарського виробництва. Том 2

Подождите немного. Документ загружается.

151

автоматически перепускным клапаном 27.

Кинематическая схема трансмиссии трактора Т-150 предусматривает

распределение момента двигателя ( ) между правым левым ( )

бортами пропорционально передаточным отношениям шестерен первичного 1 и

вторичного 2 валов ( рис. 2).

Рис. 2 – Кинематическая схема коробки передач трактора Т-150

(Фк, Фк-1 – фрикционные муфты).

В зависимости от давления жидкости в бустерах фрикционных муфт

возможны следующие режимы роботы коробки передач:

- муфты Ф

к-1

и Ф

замкнуты и не буксуют;

- муфты Ф

к-1

и Ф

буксуют (отсутствует жесткая кинематическая связь

между валами 1 и 2 правого борта).

Режим работы левого борта аналогичен режиму работы правого. Для

примера рассмотрим работу правого борта трактора при условии буксования

муфт Ф

к-1

и Ф

. Такой режим работы является следствием пониженного

давления жидкости в бустерах муфт. Работа трения фрикционных муфт при

таком режиме определяется по зависимости [1]











dttMW

тр

))((

Мощность буксования фрикционных муфт определяется по формуле:

))((

21тр









tМР

Момент трения фрикционных муфт М

тр

определяется параметрами муфт

и усилием сжатия дисков, которое зависит от давления рабочей жидкости

пэтр

ZPSrM





лп

,ММ



к-1

152

где:  – коэффициент трения фрикционных дисков;

– радиус действия силы трения, эквивалентной действию всех

элементарных сил трения на площади контакта фрикционной пары;

– количество пар трения;

– площадь поршня бустера.

Средняя объемная температура нагрева дисков гидроподжимных муфт за

время их включения определяется по известным зависимостям [2]

ZAbcK











где:

– начальная температура дисков гидроподжимных муфт;



– удельная теплоемкость и плотность материала дисков;

А – площадь трения.

Муфты собраны из дисков изготовленных из стали 65Г с допустимой

температурой нагрева Т

cт

=300С

и дисков с фрикционными накладками из

порошкового материала с допустимой температурой нагрева Т

мк

=250 – 250С

По результатам исследований изменения величины давления рабочей

жидкости были выполнены расчеты температурных режимов работы

гидроподжимных муфт коробки передач трактора Т-150 при их включении и

выключении. Результаты представлены на рис 3, 4.

Рис. 3 – Изменение объемной температуры дисков гидроподжимных муфт стальных (

ст

), с

металлокерамическими накладками (

мк

) в зависимости от продолжительности включения

(

) и давления жидкости в бустере (1 – 1,0 МПа; 2 – 0,6 МПа; 3 – 0,2 МПа) при выполнении

трактором Т-150 пахотных работ.

мк

, С

ст

, С

0,5 1,0 1,5 t,c

102

101

100

102

104

106

108

мк

ст

153

Рис. 4 – Изменение объемной температуры дисков гидроподжимных муфт стальных (

ст

), с

металлокерамическими накладками (

мк

) в зависимости от продолжительности буксования

(



) и давления жидкости в бустере (1 – 0,2 МПа; 2 – 0,3 МПа; 3 – 0,4 МПа; 4 – 0,5 МПа).

Полученные изменения температуры дисков муфт при различных

значениях давления показывает на значительный рост температуры при

уменьшении давления в бустерах муфт. Работоспособное состояние коробки

передач по длительности включения и по температурному режиму работы

дисков поддерживается при давлении рабочей жидкости 0,6-1,0 МПа. При

давлении жидкости 0,2 МПа отмечен резкий рост температуры нагрева дисков,

что вызывает их коробление с последующим разрушением либо спеканием.

Снижение рабочего давления жидкости приводит к нарушению движения

трактора и легко контролируется по штатному прибору (манометру)

установленному на приборной панели в кабине трактора.

При длительной эксплуатации трактора из-за износа гидроагрегатов

гидропривода в муфтах возникает давление, которое не возможно обнаружить

приборами контроля и которое приводит к возникновению буксования с

последующим нарушением температурного режима работы,

Перечисленные факторы указывают на необходимость разработки как

диагностических . так и встроенных систем и приборов контроля давления в муфтах

коробки передач . что позволит увеличить срок безотказной работы непосредственно

коробки передач и трактора в целом.

Список использованной источников

1. Колесные и гусеничные машины высокой проходимости // Е.Е.

Александров, В.Б. Самородов и др. Бесступенчатые трансмиссии: расчет

мк

, С

ст

, С

30 60 90 120 t,c

160

120

100

172

208

244

280

136

мк

ст

154

и основы проектирования / Под общ.ред. Е.Е. Александрова. – Харьков:

ХГПУ, 1997. – 185 с.

2. Александров Е.Е., Самородов В.Б. Новый подход к технологии синтеза

кинематических параметров гидрообъемно-механических трансмиссий //

Високі технології в машинобудуванні. Зб.наук.пр. ХДПУ. – Харків, 1999.

– С. 312-314.

Анотація

ВПЛИВ ЗМІНИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМУ ГІДРОПРИВОДУ

КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ НА РОБОТУ ТРАКТОРА

Шушляпін С., Щербак Є., Курилко Д.

Приведені фактори та основні причини порушення температурного

режиму роботи гідроприводу коробки зміни швидкості руху трактора та

наслідки цих порушень.

Abstract

EFFECT OF CHANGE IN TEMPERATURE OF HYDRAULIC DRIVE GEAR

TO WORK THE TRACTOR

S. Shushlyapin, E. Sherbak, D.Kurilko

Shows the factors and underlying causes of violations of the temperature

regime of hydraulic motive box change the speed of the tractor and the consequences

of these violations.

УДК 629.114.2.01

БАЛАНС МОЩНОСТИ И КПД ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА

С ПРИВОДОМ ОТ ВОМ АКТИВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

СЕЛЬХОЗМАШИН

Лебедєв А.Т., д.т.н., проф., Шевченко И.А., к.т.н.

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства

имени Петра Василенко

Кот А.В., м.н.с.

Харьковский филиал УкрНИИПВТ имени Л. Погорелого

Обоснованы методические основы оценки КПД тракторного агрегата с

приводом от ВОМ активных рабочих органов сельхозмашин.

Постановка проблемы. Переход тракторной энергетики к тягово-

энергетической концепции предусматривает для привода активных органов

сельхозмашин применение одного, двух и т.д. валов отбора мощности (ВОМ),

155

передающих до 90 % мощности двигателя. В связи с этим оценка

энергетических показателей тракторных агрегатов с приводом от ВОМ

активных рабочих органов сельхозмашин при выполнении различных

технологических операций являются актуальной задачей для механизации

сельскохозяйственного производства.

Анализ последних исследований и публикаций. Баланс мощности

тракторного агрегата предусматривает оценку соотношения мощности

двигателя и ее затрат на передвижение тракторного агрегата, в агрегатах

трактора, а также на привод от ВОМ активных рабочих органов

сельхозмашин [1].

Оценка тягово-сцепных свойств трактора прозводится по его тяговому

КПД, который согласно работе [2]

емтмy

NN /





и в соответствии с работой [3]

етт

NN /





где:

емтм

NN ,

– максимальная тяговая мощность трактора и максимальная

мощность двигателя;

ет

NN ,

– тяговая мощность трактора и соответствующая мощность

двигателя при различном крюковом усилии.

Величины

ту



не эквивалентны и отражают соответственно

потенциальные тяговые возможности трактора (условный тяговый КПД) и

тяговые свойства при определенном крюковом усилии (тяговый КПД).

Недопустимость отождествления

ту



объясняется тем, что при

механической ступенчатой коробке передач невозможно полностью

реализовать тягово-сцепные и мощностные качества трактора.

При учете потерь энергии в трансмиссии и на передвжение трактора

тяговый КПД оценивается по зависимости [1]:

кр

)1(









кр

fтрбгтрт

, (1)

где:

,,,



бгтр

– КПД, учитывающий потери в трансмиссии, в ходовой

части, потери скорости (буксование) и на формировании колеи;

δ – буксование; GF

кркр





- коэффициент использования сцепного веса

G = mg на крюке;

кр

– крюковое сопротивление;

f – коэффициент сопротивления перекатыванию;

m – масса трактора.

Тяговый КПД, рассчитанный по формуле (1), приемлем для оценки

тягово-сцепных свойств трактора без учета возможности привода от ВОМ

активных рабочих органов сельхозмашин.

Цель исследования – оценить влияние привода от ВОМ активных

156

рабочих органов сельхозмашин на баланс мощности и КПД тракторного

агрегата.

Результаты исследования. Уравнение мощностного баланса

тракторного агрегата с приводом от ВОМ активных рабочих органов

сельхозмашин, связывающее мощность двигателя (N

) с ее затратами (ΣN

имеет следующий вид:

ВОМтмбnзe

NNNNNNN









, (2)

где:

– потери мощности на передвижение (перекатывание) трактора;

– потери мощности на буксование движителей;

– потери мощности в трансмиссии привода ведущих колес

(движителей) трактора;

– тяговая мощность на крюке трактора;

ВОМ

– мощность, потребляемая рабочими органами

сельскохозяйственной машины от ВОМ трактора.

Процентные соотношения мощностей

ВОМ

от

полученные в результате обработки экспериментальных данных

энергетической оценки тракторных агрегатов, приведены в таблице [4].

Из таблицы следует, что в машинно-тракторных агрегатах потребляемая

рабочими органами и транспортирующими устройствами через ВОМ трактора

мощность изменяется в пределах 1,5…91%

. Для таких машин как сеялки и

сажалки незначительное потребление мощности от ВОМ трактора объясняется

низкой энергоемкостью машины. Кроме того, основные рабочие органы

приводятся в движение от приводного или ходового колеса, в составе машины

преобладают пассивные рабочие органы. Тяговая мощность этих машин

доходит до 58%. Особенно большую мощность через ВОМ трактора

потребляют уборочные (46…82%

) и ротационные почвообрабатывающие

(35…91%

) машины.

При уменьшении числа пассивных рабочих органов в мобильных

уборочных машинах (картофелеуборочных, комбайнах, комбинированных

почвообрабатывающих, силосоуборочных машинах и т.д.) и увеличении числа

активных вращающихся и поступательно-движущихся рабочих органов

возрастает мощность, потребляемая через ВОМ трактора, и уменьшается

тяговая мощность.

Потеря мощности машинно-тракторного агрегата на передвижение

колеблется в пределах 27…40%

, а в трансмиссии и приводе ВОМ трактора

2…14%

и на буксование – 0,1…8%

Сущность определения КПД тракторного агрегата по мощностному

балансу сводится к представлению его в виде отношения мощности полезно

затраченной (на выходном звене, т.е. N

, N

ВОМ

) к мощности движущихся сил (на

входном звене, т.е. N

) (рис. 1)

157

Таблица – Мощностной баланс показателей тракторных агрегатов с приводом от ВОМ

активных рабочих органов сельскохозяйственных машин

158

Рис. 1 – Структурная схема потока мощностей тракторного агрегата с приводом от ВОМ

активных рабочих органов сельхозмашин.

В соответствии с данной структурной схемой эффективная мощность

двигателя N

передается через трансмиссию на ведущие колеса трактора и через

ВОМ на активные рабочие органы сельхозмашин. В трансмиссии возникают

потери мощности N

, оцениваемые КПД



. Часть мощности N

на ведущих

колесах расходуется на преодоление сопротивления перекатыванию трактора

, оцениваемой КПД



. Полученная после этого мощность N

на шинах

ведущих колес расходуется на буксование N

, оцениваемой КПД



, и

образование колей N

сп

, оцениваемой КПД

сп

, а также на полезную тяговую

мощность N

, определяемой силой тяги на крюке F

и скоростью



трактора.

При передаче мощности через ВОМ N

к активным рабочим органам

сельхозмашин N

вом

, определяемой крутящим моментом М

и угловой

скоростью ω

выходного вала привода, учитываются потери мощности в

редукторе ВОМ трактора N

, оцениваемыми КПД



, и приводе N

пр

оцениваемыми КПД

ПР



При анализе мощностного баланса тракторного агрегата с приводом от

ВОМ активных рабочих органов сельхозмашин обычно затраты мощности на

образование колеи N

сп

относят к сопротивлению перекатыванию N

, а потери

мощности в редукторе ВОМ трактора N

и приводе N

пр

оцениваются КПД

привода

ВОМ



На основании структурной схемы потока мощностей тракторного

агрегата (см. рис. 1) можно записать следующие уравнения КПД отдельных ее

звеньев:

159

Ме









ПК









ШШ

SШ









 (2)

ШТ









)(

прР

прРе

ВОМ

NNN













При установившемся движении тракторного агрегата на горизонтальной

поверхности с приводом от ВОМ активных рабочих органов сельхозмашин

общий КПД агрегата (



) и тяговый трактора (



) определяются по

зависимостям

ВОМе

ВОМТ











, (3)

Структурная схема потока мощностей тракторного агрегата с приводом

от ВОМ активных рабочих органов (см. рис. 1) включает как последовательное,

так и параллельное включение звеньев. При последовательном соединении

звеньев, например при передаче мощности к ведущим колесам трактора,

характеризуемой передаваемой мощностью N

, N

и N

, справедливо N

> N

. В этом случае входная мощность каждого последующего звена

трактора может быть принята полезной для предыдущего и КПД трактора

запишется в виде:

бпмт







(4)

При параллельном соединении звеньев тракторного агрегата,

характерном при отборе мощности через ВОМ на привод активных рабочих

органов, поток мощности распределяется между потребителями и КПД агрегата

определяется по зависимости:

,,...,

2211 кка

ааа







(5)

где: а

,а

,…а

– коэффициенты распределения мощности между

потребителями.

При последовательно-параллельном соединении звеньев структурной

схемы тракторного агрегата с приводом от ВОМ активных рабочих органов

сельхозмашин (см. рис. 1) она может быть преобразована к виду (рис. 2).

160

Рис. 2 – Структурная схема тракторного агрегата при последовательно-параллельном

соединении звеньев.

Для данной структурной схемы общий КПД тракторного агрегата

определяется по формуле:

ВОМ

тбпм









ВОМт

(6)

Пример 1. Для трактора ХТЗ-150К-09 (двигатель ЯМЗ-236Д-3)

определить общий КПД при агрегатировании с разбрасывателем удобрений

РУМ-8 и с плугом ротационным ПР-2,7.

Исходные данные определяются по таблице мощностного баланса:

агрегат ХТЗ-150К-09+РУМ-8: N

-175 л.с.; N

-22,7 л.с.; N

-33,2 л.с.; N

5,2 л.с.; N

-87,5 л.с.; N

вом

-26,2 л.с.;

агрегат ХТЗ-150К-09+ПР-2,7: N

-175 л.с.; N

-12,2 л.с.; N

-7,0 л.с.; N

-1,7

л.с.; N

-42,0 л.с.; N

ВОМ

-112,0 л.с.

Расчет КПД отдельных звеньев выполняется по формулам (2):

агрегат ХТЗ-150К-09+РУМ-8: η

-0,87, η

-0,81, η

-0,97, η

-0,50, η

вом

-0,85;

агрегат ХТЗ-150К-09+ ПР-2,7: η

-0,93, η

-0,96, η

-0,99, η

-0,76, η

вом

-0,36.

Расчет общего КПД тракторного агрегата выполняется по формуле (6):

агрегат ХТЗ-150К-09+РУМ-8:

39,0

85,0

2,26

50,097,081,087,0

5,87

2,265,87













агрегат ХТЗ-150К-09+ ПР-2,7:

41,0

36,0

0,112

76,099,096,093,0

0,42

0,1120,42













Пример 2. Для трактора МТЗ-80 (двигатель Д-240) определить общий

КПД при агрегатировании с картофелесажалкой СН-4Б и картофелеуборочной

машиной УКВ-2.

Исходные данные определяются по таблице мощностного баланса. Расчет

выполняется по аналогии с примером 1.

Результаты расчета:

агрегат МТЗ-80+ СН-4Б: