К вопросу о потерях энергии при преобразовании механической энергии в гидравлическую на примере трактора сельскохозяйственного типа с гидродинамической передачей

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 629. 114.2 — 585. 2
Е. А. Дьячков
К ВОПРОСУ О ПОТЕРЯХ ЭНЕРГИИ ПРИ ПРЕОБРАЗОВАНИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ГИДРАВЛИЧЕСКУЮ НА ПРИМЕРЕ ТРАКТОРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТИПА
С ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: tig@vstu. ru)
Приведен анализ эксплуатационного расхода топлива машинно-тракторных агрегатов при использовании гусеничного с. -х. трактора с бесступенчатой гидродинамической передачей. Показано, что ожидаемого рядом исследователей перерасхода топлива на единицу выполненной работы нет.
Ключевые слова: с. -х. трактор, гидродинамическая трансмиссия, эксплуатационный расход топлива.
The analysis of operational fuel consumption of an agricultural tractor of high specific capacity with hydrodynamic transmission is lead. It is shown that expected by a number of researchers of the over-expenditure of fuel on unit of the performed work isn'-t present.
Keywords: an agricultural tractor, hydrodynamic transmission, operational fuel consumption.
При анализе эксплуатационного расхода топлива машинно-тракторных агрегатов (МТА), построенных на базе с. -х. трактора с бесступенчатой гидродинамической передачей, некоторые исследователи [1] априорно утверждали, что в силу более низкого КПД гидротрансформатора в сравнении с механической передачей можно ожидать существенного увеличения эксплуатационного расхода топлива на единицу выполненной работы. Это увеличение прогнозировалось ими не менее чем на 10.. 15%.
При этом они не принимали во внимание те положительные свойства гидродинамической передачи, которые способствуют снижению эксплуатационного расхода топлива: бесступенчатое и автоматическое регулирование параметров: скорость — тяговое усилие, отсутствие провалов кривой тяговой мощности трактора, характерных для тракторов с механической ступенчатой трансмиссией, постоянство загрузки двигателя и ряд других обстоятельств. Окончательный ответ на эти вопросы дали материалы государственных испытаний трактора ДТ-75С — первого отечественного с. -х. трактора высокой удельной мощности, имеющего бесступенчатую гидродинамическую передачу с гидротрансформатором ЛГ-400−35. Автор настоящей статьи принимал участие в проектировании гидротрансформатора ЛГ-400−35, а также в государственных испытаниях трактора ДТ-75С в качестве одного из представителей ВгТЗ — завода, на котором эти тракторы были созданы.
В ходе испытаний оценка производительности и эксплуатационного расхода топлива МТА на базе трактора ДТ-75С осуществлялась в со-
ответствии с действующим ГОСТ-7057 [2] при проведении контрольных смен.
Особенно важным было сравнение с параметрами МТА, построенных на базе тракторов с механическими трансмиссиями, имеющими сопоставимую рабочую скорость и уровень энергонасыщенности. Это связано с известным увеличением тяговых сопротивлений с. -х. орудий при увеличении скоростей обработки, на что справедливо указывал создатель земледельческой механики академик В. П. Горячкин. В частности, на пахоте, по данным НАТИ, прирост рабочей скорости МТА на 1 км/ч увеличивает тяговое сопротивление на 5.7%.
В ходе государственных испытаний трактора ДТ-75С в качестве эталонов были приняты тракторы Т-150 и Т-150К, которые имели тот же уровень энергонасыщенности и те же рабочие скорости.
Сравнительная производственная эффективность тракторов ДТ-75С и Т-150 на различных видах с. -х. работ по данным государственных испытаний, которые проводил КубНИИ-ТИМ, приведена в табл. 1.
Как видно из табл. 1, МТА на базе трактора ДТ-75С обеспечили в сравнении с Т-150 прирост производительности от 5 до 20% при эксплуатационном расходе топлива в кг/га, лежащем в пределах от экономии 7% до перерасхода на 2. 10%. В указанном перерасходе необходимо выделить ту его часть, которая объясняется увеличением удельных сопротивлений с. -х. орудий с ростом скорости. Действительно, при одинаковом агрегатировании тракторов ДТ-75С и Т-150, принятом по методике контрольных смен, увеличение производитель-
ности на 4. 20% МТА на базе трактора с бесступенчатой передачей могло быть обеспечено только за счет большей скорости (на 0,2. 1,4 км/ч), так что большая часть фактов перерасхо-
да топлива объясняется именно большей скоростью и большим, в связи с этим, удельным сопротивлением с. -х. орудий, а не наличием дополнительных потерь в гидротрансформаторе.
Таблица 1
Сравнительная производственная эффективность тракторов ДТ-75С и Т-150 (КубНИИТИМ,
данные госиспытаний ДТ-75С)
Вид работы Скорость, км/ч Производительность, % Расход топлива, %
ДТ-75С Т-150 Т-150 — 100% Т-150 — 100%
Культивация зяби 9,61 8,19 120 98
Весенняя культивация 10,73 9,73 109 102
Дискование 9,58 9,02 107 105
Лемешное лущение 11,3 10,1 107 105
Посев озимой пшеницы 10,97 10,32 104 109
Пахота (25. 27 см), стерня озимых 8,08 7,48 113 93
Пахота (25. 27 см), поле из-под свеклы 7,68 7,6 110 99
Пахота (25. 27 см), стерня озимых 9,69 8,91 111 104
Пахота (28. 30 см), стерня озимых 9,73 8,66 109 110
Пахота (32. 35 см) под свеклу 8,72 7,73 105 105
Среднее по легким видам работ 10,45 9,47 109,4 103,8
Среднее по пахотным работам 8,78 8,08 109,6 102,2
Эксплуатационно-технологические показатели трактора в большой мере зависят от условий, в которых они были получены. Не секрет, что большинство показателей трактора по производительности и эксплуатационному расходу топлива, полученные по результатам контрольных смен, существенно выше тех же показателей в условиях рядовой эксплуатации. Особенно заметно это сказывается на тракторах с механической трансмиссией. В условиях рядовой эксплуатации зачастую отсутствует квалифицированный подбор состава МТА, должный контроль за оптимальной загрузкой двигателя, бывают ошибки в выборе рациональной скорости движения и т. д. Естественно, что эти факторы возникают и при рядовой эксплуатации машинно-тракторных агрегатов, составленных и на базе тракторов с гидродинамической силовой передачей. Однако особенности трансмиссии и, прежде всего, внутренняя автоматичность гидротрансформатора, условия загрузки двигателя, определяемые не внешними факторами, а нагружающими свойствами гидротрансформатора, не подверженными изменению в процессе эксплуатации, улучшают работу трактора с гидродинамической силовой передачей в условиях рядовой эксплуатации. Гораздо слабее здесь должен сказываться и уро-
вень профессиональных навыков тракториста, так что различие технико-экономических показателей трактора этого типа, полученных в условиях работы контрольных смен и условиях рядовой эксплуатации, должно быть меньшим. В 1977 году ВгТЗ изготовил партию тракторов ДТ-75С, которые были переданы СКФ ВИМ, ВНИІІТИ-МЭСХу, СибНИИСХОЗу, ЦелинНИИМЭСХу и ЦНИИМЭСХу для проведения испытаний и организации их опытной хозяйственной эксплуатации в различных почвенно-климатических зонах. Испытания осуществлялись под методическим руководством ВИМ. В табл. 2 дана характеристика условий проведения эксплуатационных испытаний тракторов ДТ-75С.
Тракторы ДТ-75С во всех хозяйствах использовались на характерных для каждой зоны и периодов года сельскохозяйственных работах общего назначения, параллельно с тракторами Т-150 и Т-150К. Большую часть времени тракторы были заняты выполнением операций по основной обработке почвы, а имитационные работы (балластирование) практически не применялись. Материалы, полученные при хозяйственных испытаниях, убедительно подтвердили высокую эффективность трактора с гидродинамической силовой передачей в сравнении с тракторами, имеющими механическую трансмиссию.
Таблица 2
Места и условия проведения эксплуатационных испытаний ДТ-75С
Организация, ведущая испытания Средние размеры полей, га Характеристика почвенного фона Рельеф
СКФ ВИМ 40. 60 Чернозем предкавказский, удельное сопротивление 0,65. 0,8 кг/см2 Слабовол- нистый
ВНИПТИМЭСХ 100. 150 Чернозем карбонатный предкавказский, удельное сопротивление 0,5. 0,7 кг/см2 Слабовол- нистый
ЦелинНИИМЭСХ 350 Черноземы южные, удельное сопротивление 0,58 кг/см2 Слабовол- нистый
СибНИИСХОЗ 300. 400 Слабовыщелоченные черноземы, удельное сопротивление 0,55. 0,65 кг/см2 Ровный
ЦНИИМЭСХ 50. 100 Средний и тяжелый суглинок, каменистость слабая Уклоны до 3о
Агрегаты с тракторами ДТ-75С, в сравнении с Т-150, обеспечили почти на всех операциях повышение производительности: в Ростовской области на 2. 16%, в Краснодарском крае на 2. 18%, при погектарном расходе топлива в первом случае большем на 2. 12%, во втором случае равном и даже несколько меньшем. В зоне Западной Сибири на работах по безотвальной обработке почвы и посеве производительность агрегатов с ДТ-75С, в сравнении с колесным трактором Т-150К, была больше на 4. 19% при экономии топлива на 8. 17%. По данным СибНИИСХОЗа трактор ДТ-75С успешно справился и с относительно не свойственным ему видом работ — внутрихозяйственными транспортными перевозками. Работая параллельно с Т-150К на вывозке силосной массы, он имел одинаковую с последним производительность и общий объем вывоза.
По данным ЦНИИМЭСХа (зона Белоруссии) производительность агрегатов с ДТ-75С на вспашке стерни, дисковании, культивации пара была больше производительности агрегатов с Т-150К на 16. 50% при увеличении расхода топлива 2.7%.
Очень интересные материалы получены СКФ ВИМ по данным широкой хозяйственной проверки при выполнении годового объема всего набора сельскохозяйственных работ тракторами с гидродинамической силовой переда-
чей и с механической трансмиссией сравнимой удельной мощности.
За год у трактора с гидродинамической передачей получено увеличение производительности по разным работам от 0,5 до 29,5% при снижении суммарного годового расхода топлива при выполнении типичного спектра работ в модельном хозяйстве на 4%.
Широкая хозяйственная проверка тракторов с гидродинамической силовой передачей показала, что особенности такой передачи обеспечивают снижение интенсивности изменения момента сопротивления, воздействующего на механизмы трактора, и гарантируют полное использование мощностных возможностей двигателей в широком диапазоне нагрузок. Эти преимущества могут проявляться по-разному, в зависимости от спектра и объема выполненных работ. Однако при большом объеме годового использования трактора с гидродинамической силовой передачей, влияние пониженного КПД нивелируется за счет отмеченных преимуществ, поэтому можно ожидать повышения производительности без перерасхода топлива.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. О применении гидродинамических трансформаторов в трансмиссиях с. -х. тракторов общего назначения / С. Г. Борисов, А. А. Крейслер, К. Э. Малаховский [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. — 1971. — № 9.
2. ГОСТ 7057–73. Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. — М., 1973. — 61 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой