3.3.1 Khái niệm chung về đường đặc tính kéo dùng hốp số cơ học
Trong thực tế, trên các máy kéo hầu hết sử dụng loại hộp số cơ học phân cấp, khơng thể duy trì cho động cơ luôn luôn làm việc ở chế độ danh nghĩa, nghĩa là dộng cơ làm việc thiếu tải hoặc quá tải tuỳ thuộc vào tải trọng kéo và số truyền làm việc. Do vậy các đường cong công suất ứng với các số truyền là khác nhau và được minh hoạ như hình 3.4.
Đường bao của các đường cong công suất chính là đường đặc tính kéo thế năng. Như vậy ở mỗi số truyền chỉ có nhiều nhất là một điểm tiếp xúc với đường đặc tính kéo thế năng. Đối với máy kéo xích (Hình 3.4a) do khả năng bám tốt nên điểm cực đại của các đường cong công suất nằm trên đường đặc tính kéo thế năng, lúc đó động cơ làm việc ở chế độ danh nghĩa. Ở các máy kéo bánh, khi lực kéo lớn độ trượt sẽ tăng nhanh nên điểm cực đại ứng với các số truyền thấp thường khơng nằm trên đường đặc tính kéo thế năng, ví dụ số truyền 1 trên hình 3.4b.
Như vậy chỉ khi dùng hộp số vô cấp máy kéo mới phát huy hết khả năng kéo, đó chính là lý do tại sao gọi đường cong công suất kéo Pm f F( m) trên hình 3.2 là đường đặc tính kéo thế năng.
Phân loại dặc tính kéo
Đường đặc tính kéo của máy kéo là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ
trượt , vận tốc chuyển động v, cơng suất kéoPm, chi phí nhiên liệu giờ GT
và chi phí nhiên liệu riêng gT vào lực kéo ở móc Fm ứng với các số truyền khác nhau khi máy kéo chuyển động trên mặt đồng nằm ngang.
Khi máy kéo làm việc trên các điều kiện đất đai khác nhau, đường đặc tính kéo của nó cũng thay đổi. Bởi vậy để có một khái niệm tổng quát về các tính chất đặc trưng của máy kéo, thơng thường người ta xây dựng đường đặc
tính kéo của máy kéo trên các loại đất điển hình.
Tuỳ thuộc vào phương pháp xác định các chỉ tiêu kéo
( , ,v P G gm, T, T), đường đặc tính kéo của máy kéo có thể phân thành 2 loại: đường đặc tính kéo thực nghiệm và đường đặc tính kéo lý thuyết.
Đường đặc tính kéo thực nghiệm được xây dựng trên cơ sở các số liệu
thực nghiệm thu được khi khảo nghiệm máy kéo trên đường hoặc trên đồng ruộng. Các chỉ tiêu kéo có thể thu được trực tiếp trên thiết bị đo hoặc có sử dụng một số cơng thức đơn giản để tính tốn.
Đường đặc tính kéo lý thuyết được xây dựng theo các kết quả tính tốn
lý thuyết trên cơ sở sử dụng một số số liệu kỹ thuật hoặc số liệu thực nghiệm làm điều kiện đầu. Nói cách khác là các giá trị của các chỉ tiêu kéo được tính tốn theo cơng thức, cịn các số liệu ban đầu chỉ đóng vai trị phụ.
3.3.2 Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết Các số liệu ban đầu: Các số liệu ban đầu:
Đường đặc tính tự điều chỉnh hoặc đường đặc tính tải trọng của động cơ
(hình 3.5);
Một số thông số kỹ thuật của máy kéo: loại máy, trọng lượng và toạ độ
trọng tâm, bán kính bánh xe chủ động hoặc bánh xe bị động;
Hệ số cản lăn f và đường cong trượt thực nghiệm f F( m)của máy
kéo tương tự. Nếu khơng có đường cong trượt f F( m), độ trượt có thể tính theo cơng thức thực nghiệm.
Trình tự xây dựng
Việc xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết có thể được tiến hành theo một vài phương pháp nhưng đều cùng một cơ sở khoa học, chỉ khác nhau các bước tính tốn cụ thể. Dưới đây sẽ trình bày một phương pháp với các bước như sau:
1) Xây dựng đường cong trượt f F( m)
Khi máy kéo chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang, mô men quay của động cơ Me và vận tốc thực tế của máy kéo v có thể được xác định theo cơngthức : ( G m) k e m fF F r M i (3.12) v r i k e (1 ) (3.13) Hình 3.5 Đặc tính tải động cơ Hình 3.6 Đặc tính kéo lý thuyết
Như vậy, trên cơ sở sử dụng đường đặc tính của động cơ f M( e) và đường cong trượt f F( m) ta sẽ xây dựng được các đường cong vận tốcv f F( m) cho các số truyền khác nhau của máy kéo.
3) Xây dựng các đường cong công suất kéo Pm f F( m)
Các đường cong công suất kéo của máy kéo được xây dựng trên cơ sở công thức:
Pm F vm (3.14) Do các đường cong vận tốc v f F( m) phụ thuộc vào tỷ số truyền nên các đường cong công suất Pm f F( m) cũng phụ thuộc vào tỷ số truyền.
4) Xây dựng các đường cong chi phí nhiên liệu giờ GT f F( m)
Cho giá trị bất kỳ của lực kéo Fm . Sử dụng công thức (5.12) ta xác định
mô men quay Me ứng với Fm đã cho, sau đó từ đường đặc tính của động cơ
( )
T e
G f M xác định được giá trị GTtương ứng. Từ cặp giá trị (Fm,GT) vừa xác định được ta vẽ được một điểm của đồ thị . Thay các giá trị lực kéo khác nhau ta xác định được nhiều điểm và nối chúng lại sẽ được đường cong
( )
T m
G f F của số truyền đã cho.
Tất cả các đường cong GT f F( m) sẽ cắt nhau tại một điểm, tương ứng với lúc máy kéo đứng yên và động cơ làm việc ở chế độ chạy không
0
T T
G G . Tại các điểm cực đạiGT GT max, tương ứng với lúc động cơ làm việc ở chế độ danh nghĩa Pe Pemax, Me MeH và H. Trên đồ thị các điểm cực đại GT max phải nằm trên một đường thẳng. Tương tự như vậy, các điểm mút của các đường cong (GT Fm) cũng nằm trên một đường thẳng, tương ứng với lúc Me Me m, ax.
5) Xây dựng các đường cong chi phí nhiên liệu riêng gT f F( m)
Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu và được xác định theo công thức:
3 10 T T m G g P , g/kWh (3.15) trong đó: GT - chi phí nhiên liệu giờ, kg/h; P- cơng suất kéo, kW.
Các đường cong gT f F( m) cũng được xây dựng cho từng số truyền. Cần lưu ý rằng các đường cong trên đường đặc tính kéo biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu kéo và lực kéo ở móc. Các quan hệ này là các quan hệ phi tuyến. Do đó để đảm bảo độ chính xác cần thiết phải xác định nhiều điểm, nhất là ở vùng lực kéo mà công suất kéo đạt cực đại Pmax và chi phí nhiên liệu riêng đạt cực tiểu gmin. Trên hình 3.6 là dạng đường đặc tính kéo lý thuyết.
Một số nhận xét:
Qua đường đặc tính kéo ta thấy rằng các đường cong cơng suất kéo đều có giá trị cực đại và các đường cong chi phí nhiên liệu riêng đều có giá trị cực tiểu gmin và cùng đạt được trong một vùng lực kéo. Lúc đó hiệu quả làm việc và tính tiết kiệm nhiên liệu của máy kéo là cao nhất. Đối với từng số truyền, việc đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu của máy kéo được qui ước là đánh giá theo mức độ chi phí nhiên liệu riêng trong khoảng lực kéo tương ứng với sự thay đổi của công suất kéo từ Pmaxđến 0,5Pmax.
Ở các số truyền cao, động cơ có thể bị quá tải và các số truyền này thường được sử dụng ở vùng độ trượt thấp, do vậy điểm cực đại của đường cong công suất kéo và điểm cực đại của đường cong chi phí nhiên liệu giờ G T thường
đạt được tại cùng một giá trị lực kéo. Trong trường hợp này, sự giảm cơng suất kéo ở nhánh bên phải (cịn gọi là nhánh quá tải) của đường cong công suất chủ yếu là do động cơ làm việc ở chế độ quá tải, tốc độ quay của động cơ giảm nhanh. Do đó khơng được phép sử dụng máy kéo ở nhánh quá tải mặc dù công suất kéo giảm không nhiều so với công suất kéo cực đại.
Ở vùng lực kéo lớn, cũng là vùng hay sử dụng số truyền thấp, độ trựơt tăng nhanh do đó điểm cực đại của đường cong công suất kéo thường không nhận được tại vùng lực kéo có chi phí nhiên liệu giờ cực đại, thậm chí chi phí nhiên liệu giờ chưa đạt giá trị cực đại do động cơ thiếu tải. Sự giảm công suất kéo ở nhánh quá tải chủ yếu là do độ trượt lớn làm vận tốc máy kéo giảm
nhanh. Trong trường hợp này có thể cho phép máy kéo làm việc ở nhánh quá tải nếu hiệu suất kéo còn trong phạm vi cho phép và động cơ chưa quá tải.
Cơng dụng chính của đường đặc tính kéo thực nghiệm là để xác định các chỉ tiêu kéo nhằm giúp cho việc chọn liên hợp máy được thích hợp và nâng cao hiệu quả sử dụng máy kéo. Ngồi ra, thơng qua đường đặc tính kéo ta có thể đánh giá mức độ phù hợp (thông qua hiệu suất kéo cực đại max) máy kéo với điều kiện sử dụng nó, mức độ phù hợp của công suất động cơ với hệ thống di động và sự phân bố tỷ số truyền...
Đường đặc tính kéo lý thuyết chủ yếu được sử dụng khi tính tốn thiết kế về máy kéo để đánh giá sơ bộ (phỏng đốn) tính chất kéo của loại máy kéo đang thiết kế. Cũng có thể được sử dụng để phỏng đoán khả năng làm việc của những máy kéo đang sử dụng ở những điều kiện làm việc mới mà khi tính tốn thiết kế chưa được xem xét đến.