Уравнение движения машинно тракторного агрегата

УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ АГРЕГАТА. Тяговый баланс трактора.

Силы, действующие на агрегат.В динамическом отношении машинно-тракторный агрегат представляет собой систему твердых тел, связанных между собой жесткими и упругими связями. Агрегат движется и работает в результате взаимодействия сил, действующих на него.

Источником энергии для агрегата с трактором, оборудованным тепловым двигателем, является топливо. Тракторный двигатель, преобразуя энергию топлива в механическую, реализует

ее в виде крутящего момента М_е. Весь момент (для прицепного агрегата) или часть его (для приводного) через трансмиссию передается движителю, в результате чего при достаточном сцеплении трактора с почвой создается движущая сила F. Она сообщает трактору и машинам ускорение при трогании с места и при изменении скорости движения, а также преодолевает их сопротивление при установившемся движении (постоянной скорости).

На рисунке представлена общая схема внешних сил, действующих на трактор, при его движении на подъем с углом а.

В направлении движения можно выделить следующие силы: 1) силу F, движущую агрегат; 2) силы сопротивления — тяговое сопротивление рабочей части агрегата R_а, возникающее в связи с перемещением и выполнением рабочей машиной технологического процесса; сопротивление движению трактора P_f, возникающее в связи с деформацией почвы ходовой частью, механическими потерями и т. п.; сопротивление воздушной среды Р_возд и сопротивление подъему (спуску) трактора P_α= ±Gsinα (G —вес трактора*). Общее сопротивление Pc=Rа + P_f + P_B_03Д.± P_α

Среди внешних сил сопротивления, действующих на агрегат решающее значение имеет сопротивление рабочей части агрегата (рабочей машины) R_а.

В направлении, перпендикулярном к плоскости движения действуют следующие внешние силы: 1) составляющая веса трактора G cosα; 2) составляющие реакции почвы, действующие на ведущие и направляющие колеса R_B и R_H (для колесного трактора) или R_осн (для гусеничного); 3) составляющая от воздействия рабочей машины R_в.м.

Работа и движение агрегата возможны только при определенном соотношении скорости движения v, приведенной массы агрегата т и сил, действующих на агрегат (трактор) в направлении движения. Это соотношение определяется уравнением движения

В ряде случаев сельскохозяйственные агрегаты характеризуются переменной массой машин (главным

образом из-за поступления или разгрузки материалов). В этом случае уравнение движения агрегата имеетболее сложный вид. В эксплуатационных расчетах приведенную массу машин принимают постоянкой.

Вследствие непрерывного изменения условий: свойств почвы глубины обработки, микрорельефа и других, которые имеют случайный (в вероятностно-статистическом смысле) характер, все величины, входящие в уравнение движения, в процессе работы агрегата также имеют случайный характер и непрерывно изменяются. В связи с этим изменяется (как правило, по закону нормального распределения) и ускорение dυ/dt. Это сказывается на качестве технологического процесса и ухудшает работу агрегата. Для каждого технологического процесса существуют допустимые пределы вариации ускорения.

Если движущая сила F и силы сопротивления Р_с изменяются сравнительно мало, то ускорение dυ/dt зависит только от приведенной массы агрегата: чем она больше, тем меньше ускорение. Поэтому при прочих равных условиях агрегаты, имеющие большую массу, устойчивее в своем движении.

Поскольку m dυ/dt представляет собой приведенную силу инерции pj, направленную в сторону, противоположную направлению ускорения, то силы, действующие в направлении движения агрегата, можно представить уравнением, которое называется тяговым балансом агрегата:

Так как скорости движения машинно-тракторных агрегатов сравнительно небольшие, сопротивление воздушной среды невелико и им обычно пренебрегают, принимая Р_возд = 0.

В большинстве практических расчетов по ЭМТП (кроме процесса разгона и торможения агрегата), имея в виду закон нормального распределения ускорения, его считают по среднему значению, (dv/dt = 0), т. е. принимают, что движение установившееся.

В этом случае тяговый баланс определяется тем, что движущая сила равна сумме сил сопротивления, которые она преодолевает:

В случае когда требуется учитывать мгновенные значения действующих сил (при рассмотрении качества технологического процесса, прочности и вибрации частей трактора, действия автоматических устройств, при расчете ряда экономических показателей и т. д.), следует исходить из неустановившегося характера движения и принимать в расчет ±Рj.

Как видно из уравнений и из рисунка тяговый баланс определяет соотношение фактических усилий, причем в случае установившегося движения тяговое усилие Р_т = R_а, а движущая сила F = P_C. Предельные же (или оптимальные) значения этих величин характеризуют эксплуатационные свойства трактора и зависят вовсе не от значения преодолеваемых сопротивлений, а от возможностей (свойств) самого трактора и его двигателя.

Тяговый баланс трактора

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Октября 2013 в 16:46, реферат

Краткое описание

Тяговый баланс трактора определяет собой равенство между движущей силой Рд и суммой сил сопротивления, действующих на трактор. В соответствии с уравнением движения МТА:
MdV/dt=Pк-(Pкр+Рf±Pa) различают тяговые балансы трактора для установившегося(dV/dt=0) и для неустановившегося(dV/dt¹0) движений.
Установившееся движение имеет место при постоянной рабочей скорости(V=Vp=const) и при достаточном сцеплении движитилей с почвой. Тяговый баланс при этом:
Рд=Рк=Ркр+Рf±Рa

Вложенные файлы: 1 файл

сх техника.docx

Тяговый баланс трактора

Тяговый баланс трактора определяет собой равенство между движущей силой Рд и суммой сил сопротивления, действующих на трактор. В соответствии с уравнением движения МТА:

MdV/dt=Pк-(Pкр+Рf±Pa) различают тяговые балансы трактора для установившегося(dV/dt=0) и для неустановившегося(dV/dt¹0) движений.

Установившееся движение имеет место при постоянной рабочей скорости(V=Vp=const) и при достаточном сцеплении движитилей с почвой. Тяговый баланс при этом:

Ркр-тяговое усилие трактора, кН

Рк-касательная сила тяги, Н

Рf-сила сопротивления движению трактора, кН

Рa-сила сопротивления подъему трактора

При разгоне или торможении (dV/dt¹0) на трактор дополнительно действуют сила энергии агрегата:

m-масса агрегата, кг

При неустановившемся движении тяговый баланс:

Знак «+» перед Ри принимают при разгоне и наоборот.

Сила инерции Ри в процессе работы МТА способствует плавному преодолению кратковременных перегрузок без резких колебаний скорости.

Гоновые способы движения МТА

При гоновых способах движения агрегат совершает линейные рабочие ходы параллельно одной или двум сторонам загона с холостыми поворотами на обоих концах. Этим способом совершают большинство операций: внесение удобрений, лущение стерни, дискование, боронование, прикатывание почвы.

Характеристика транспортных агрегатов

Изобретение относится к транспортным средствам для погрузки и перевозки сельскохозяйственных и других грузов. Погрузочно-транспортный агрегат содержит трактор, оборудованный грузоподъемным устройством с быстросъемными рабочими органами спереди и противовесом с тягами сзади, и прицепное транспортное средство. Противовес выполнен в виде седельно-сцепного устройства, установленного на лонжеронах, шарнирно связанных с балансиром, опирающимся на ось пневматических колес. Транспортное средство выполнено в виде полуприцепа или кузова со сцепным шкворнем и управляемыми опорными стойками. Лонжероны кинематически связаны с балансиром с помощью гидроцилиндров и шарнирно связаны с фиксирующим рычагом, взаимодействующим с поперечной балкой, установленной на задней навеске трактора, что позволяет снизить затраты, связанные с перемещением противовеса на транспортных работах, и повысить устойчивость агрегата.

Изобретение относится к транспортным средствам для погрузки и перевозки сельскохозяйственных и других грузов.

Известен погрузочно- технологический агрегат, состоящий из трактора, фронтального погрузчика ПКУ-0,8 с переходной рамкой, на которой смонтированы быстросъемные рабочие органы, и прицепного измельчителя-раздатчика для приема, транспортировки и раздачи кормов. Загрузку измельчителя-раздатчика кормами и транспортировку их к местам раздачи осуществляют трактором с фронтальным погрузчиком.

Недостатком агрегата является неудовлетворительная продольная устойчивость трактора при выполнении погрузочных работ ввиду отсутствия противовеса.

Известен погрузочно- транспортный агрегат для погрузки различных сельскохозяйственных грузов в транспортные средства и перевозки их к местам укладки или хранения, принятый за прототип (см. Погрузчик-копновоз универсальный ПКУ-0,8, техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Агрегат содержит трактор, оборудованный грузоподъемным устройством с быстросъемными рабочими органами спереди и противовесом с тягами сзади, и прицепное транспортное средство.

Недостатком агрегата является необходимость дополнительных затрат энергии, связанных с перемещением постоянно навешенного на трактор противовеса с тягами сзади при выполнении транспортных работ.

Для устранения отмеченного недостатка противовес выполнен в виде седельно-сцепного устройства, установленного на лонжеронах, шарнирно связанных с балансиром, опирающимся на ось пневматических колес, а транспортное средство выполнено в виде полуприцепа или кузова со сцепным шкворнем и управляемыми опорными стойками, при этом лонжероны кинематически связаны с балансиром с помощью гидроцилиндров и шарнирно связаны с фиксирующим рычагом, взаимодействующим с поперечной балкой, установленной на задней навеске трактора.

Шарнирное присоединение к трактору седельно-сцепного устройства, установленного на лонжеронах, шарнирно связанных с балансиром, опирающимися на ось пневматических колес, и выполнение транспортного средства в виде полуприцепа или кузова со сцепным шкворнем и управляемыми опорными стойками позволяет снизить затраты, связанные с перемещением противовеса на транспортных работах, и производить как погрузочные, так и транспортные операции, обеспечивая достаточную устойчивость трактора при погрузке грузов.

Погрузочно-транспортный агрегат состоит из трактора, оборудованного грузоподъемным устройством с быстросъемными рабочими органами спереди и противовесом с тягами сзади, и прицепного транспортного средства.

Противовес выполнен в виде седельно-сцепного устройства, установленного на лонжеронах с помощью подставки. Лонжероны жестко соединены между собой поперечиной в нижней части и кронштейном вверху, образуя сужающуюся к низу рамку, к которой прикреплена сцепная петля для присоединения к трактору.

В средней части лонжероны с помощью шарнира связаны с балансиром, нижним концом опирающимся на ось пневматических колес.

Транспортное средство выполнено в виде полуприцепа или кузова со сцепным шкворнем и управляемыми стойками.

Лонжероны кинематически связаны с балансиром с помощью телескопического трехступенчатого и одноступенчатого гидроцилиндров и шарнирно связаны с фиксирующим рычагом, взаимодействующим с поперечной балкой, установленной на задней навеске трактора.

Седельно-сцепное устройство с лонжеронами, балансиром и пневматическими колесами образуют подкатную тележку, используемую для присоединения транспортного средства с трактором.

Для сцепки агрегата трактор с подкатной тележкой задним ходом подают к стоящему на площадке с опущенными опорными стойками полуприцепу или кузову. Сцепной шкворень при этом будет плотно зажат и зафиксирован седельно-сцепным устройством, а опорные стойки — переведены в транспортное положение. В варианте с кузовом задние стойки будут застопорены на оси. Погрузочно-транспортный агрегат, таким образом, окажется подготовленным к выполнению транспортных и разгрузочных работ.

Для расцепки агрегата освобождают от фиксации сцепной шкворень и опорные стойки в варианте с кузовом и отводят трактор с подкатной тележкой вперед. Опорные стойки полуприцепа или кузова опустятся под действием собственного веса и будут зафиксированы в положении, при котором полуприцеп или кузов опирается на них при стоянке.

При осуществлении погрузочных работ в транспортные средства другого типа подкатная тележка выполняет роль противовеса.

Перевод подкатной тележки в положение, когда она используется в качестве противовеса, осуществляют установкой рукоятки распределителя гидросистемы трактора так, чтобы масло попадало в поршневую полость трехступенчатого цилиндра. В результате выдвижения штоков цилиндра лонжероны проворачиваются вокруг точки сцепа их с трактором против часовой стрелки, а балансир перемещается на колесах в направлении трактора. Вилкообразный рычаг при этом входит своими крюками в зацепление с поперечной балкой, фиксируя лонжероны и балансир в положении, показанном. Затем подачей масла в штоковую полость одноступенчатого цилиндра поднимают балансир вместе с пневматическими колесами на заданную высоту. Погрузочно-транспортный агрегат после этого готов к выполнению погрузочных работ.

Наличие возможности перевода подкатной тележки из транспортного положения в подвесное и наоборот позволяет производить как транспортные, так и погрузочные операции одним и тем же агрегатом с достаточной продольной устойчивостью трактора при погрузке и снизить затраты, связанные с перемещением противовеса при транспортировке.

Техническое решение не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду, так как производимое воздействие на почву и выброс вредных примесей в атмосферу не превышают установленных нормами величин.

Погрузочно-транспортный агрегат, содержащий трактор, оборудованный грузоподъемным устройством с быстросъемными рабочими органами спереди и противовесом с тягами — сзади, и прицепное транспортное средство, отличающийся тем, что противовес выполнен в виде седельно-сцепного устройства, установленного на лонжеронах, шарнирно связанных с балансиром, опирающимся на ось пневматических колес, а транспортное средство выполнено в виде полуприцепа или кузова со сцепным шкворнем и управляемыми опорными стойками, при этом лонжероны кинематически связаны с балансиром с помощью гидроцилиндров и шарнирно связаны с фиксирующим рычагом, взаимодействующим с поперечной балкой, установленной на задней навеске трактора.

Схема сил действующих на МТА при его движении на подъем. уравнения тягового баланса трактора.

Схема сил действующих на МТА при его движении на подъем. уравнения тягового баланса трактора.

Машинно-тракторный агрегат в динамическом отношении представляет собой систему твердых тел, связанных как жесткими, так и упругими связками.

Рисунок 7.1 — Схема сил, действующих на трактор при его ускоренном движении на подъем

ри работе МТА вся система этих тел совершает поступательное движение, а некоторые из них – вращательное.

Движение и работа агрегата происходят в результате взаимодействия сил, действующих на агрегат. Движущую силу агрегата создает его энергетическая часть – трактор (рис.7.1).

Силы сопротивления слагаются из усилий, возникающих при полезной работе сельскохозяйственных машин.

На МТА действуют следующие силы:

– движущая сила Р_К, приложенная к трактору и вызывающая движение агрегата;

движению прицепной части агрегата, Р_кр;

движению трактора, возникающие в связи с деформацией почвы ходовым аппаратом P_f, из-за преодоления подъемаP_aи сопротивления воздушной средыP_w;

– силы массы трактора G_три прицепных машин;

– силы реакции почвы, возникающие под действием сил тяжести и действующие на ходовой аппарат трактора и рабочих машин;

– силы реакции между отдельными машинами агрегата, действующие в сцепных устройствах.

Эксплуатационные показатели работы двигателей тракторов

Для наиболее эффективного использования агрегатов необходимо знать эксплуатационные показатели тракторных двигателей, тракторов, эксплуатационные свойства сельскохозяйственных машин-орудий и сцепок, а также комплектование их.

Расчет и обоснование эксплуатационных показателей тракторов

Основные эксплуатационные показатели трактора. Основными эксплуатационными показателями трактора являются:

рабочая скорость движения V_v, км/ч;

тяговая мощность N_кр, л. с;

расход топлива за 1 ч работы G_T, кг/ч;

расход топлива на 1 тяговую лошадиную силу за 1 ч работы —

удельный расход топлива, буксование, тяговый коэффициент полезного действия трактора, .

Тяговым усилием трактора называют усилие, развиваемое трактором на тяговом (крюковом) устройстве, которое затрачивается на преодоление сопротивления сельскохозяйственных машин-орудий, сцепки и дополнительного оборудования, входящих в состав агрегата. Тяговое усилие, соответствующее нормальным оборотам s коленчатого вала двигателя, называется нормальным.

Осн. Экспл показатели – эффективная мощность N, вращающий момент М, частота вращения колн вала n, часовой G_Tи уд расход g_eтоплива, кот связаны между собой след соотношениями: N = 0.105Mn, g_e = G_T/N. Экспл показатели двигателя, трактора и МТА в целом зависят от коэф-та загрузки (степени использования мощности) E_N = N_i/N_H

Источник энергии с-х машин-дизельный двигатель с всережимными регуляторами. Основные показатели:эффективная мощность, вращающий момент, частота вращения колен. вала, часовой и удельный расход топлива, кот. связаны отношением:

N-эффективная мощность, кВт; M-вращающий момент, кН м; n-частота вращения колен. вала, 1/мин; ge-удельный расход топлива, г/кВт ч;

Gт-часовой расход топлива, кг/ч

Соотношения между N, M, n, Gт, ge на всем всем диапозоне работы двигателя можно изобразить графически на регуляторной характеристике.

Эксплуатационные показатели двигателя, трактора и МТА зависят от коэфф. загрузки(степени использования мощности)

Ni-мощность в любой i-ой точке; Nн-номин. мощность.

В составе МТА для двигателя имеют место 3 основных режима работы:при рабочем ходе агрегата ; при холостом ходе агрегата на поворотах и переездах; при хол. ходе двигателя во время остановки агрегата.

Эффективность режима рабочего хода наиболее полно оценивается коэф. Загрузки двигателя по мощности . Наилучшим или оптимальным считают такое значение, при кот. удельная производительность агрегата в расчете на единицу мощности двигателя будет наибольшей при наименьшем расходе топлива на единицу объема выполненной работы.