Transcript 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
charakteristi
k 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.
45
40
Tahový výkon (kW)
35
30
25
Fv
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
50
Tahová síla (kN)
60
70
80

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.
90
80
Tahový výkon P t (kW)
Prokluz d (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
Tahová síla (kN)
60
70
80
90

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
vztahem
Fv = 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 strništi
Druh 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)
Výkon na hnacích kolech:
Ph = Pe * ηm
[W]
[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
Pv = f * (Gt + Ft * tgθ) * v
[W]
[W]
Pv = Ph * ηδ * (1-ηv) = Pe * ηm * ηδ * (1-ηv)
ηv = Ft/Fh = Ft/Ft+Fv
[-]
[W]

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
Fs = Gt * sinα
[W]
[N]
Pa = Fa * v
[W]