2. Mục tiêu, nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu
2.7Phương trình cân bằng công suất và hiệu suất
Phương trình cân bằng công suất của máy kéo là phương trình biểu thị mối quan hệ giữa công suất phát ra của ựộng cơ và các thành phần công suất chi phắ cho các lực cản chuyển ựộng. Trờng hợp tổng quát là khi máy kéo có sử dụng trục thu công suất, phơng trình có dạng nh sau:
Ne = Nm.s + NẶ + Nδ ổ Ni ổ Nj + Nm + N0 (2.38)
trong ựó:
Ne − công suất hiệu dụng của ựộng cơ;
Nm.s − công suất tiêu hao trong hệ thống truyền lực và trên nhánh xắch chủ ựộng (nếu là máy kéo xắch);
NẶ − công suất tiêu hao cho lực cản lăn;
Nδ − công suất tiêu hao do bánh chủ ựộng hoặc xắch bị trượt;
Ni − công suất tiêu hao do lực cản dốc, lấy dấu (+) khi lên dốc và lấy dấu (−) khi xuống dốc;
Nj − công suất tiêu hao cho lực cản quán tắnh, lấy dấu (+) khi chuyển ựộng nhanh dần và lấy dấu (−) khi chuyển ựộng chậm dần;
Nm − công suất có ắch trên móc kéo (công suất kéo); N0 − công suất truyền cho trục thu công suất.
Tỷ số giữa công suất kéo và phần công suất ựộng cơ dùng ựể thực hiện công việc kéo ựược gọi là hiệu suất kéo:
ηk m e o N N N = − (2.38)
Trờng hợp không sử dụng trục thu công suất : ηk m
e
N N
= (2.39)
Hiệu suất kéo là một chỉ tiêu quan trọng ựể ựánh giá tắnh chất kéo của máy kéo và ựể ựánh giá so sánh chất lượng kéo của cỏc máy kéo khác nhaụ
Hiệu suất kéo phụ thuộc vào các thông số cấu tạo, chế ựộ tải trọng và ựiều kiện sử dụng chúng. Vì vậy, cùng ựiều kiện sử dụng như nhau, hiệu suất kéo của các máy kéo khác nhau là khác nhau hoặc cùng một loại máy kéo, hiệu suất kéo sẽ khác nhau khi làm việc ở ựiều kiện khác nhaụ
để ựơn giản trước hết ta xét trường hợp máy kéo chuyển ựộng ổn ựịnh trên ựường nằm ngang và không sử dụng trục thu công suất . Các trường hợp khác sẽ ựược xem như là trường hợp ựặc biệt.
Trong trờng hợp này phương trình cân bằng công suất như sau: Ne = Nm.s+ NẶ + Nδ +Nm (2.40)
Phân tắch bản chất của quá trình truyền công suất ta có thể biểu diễn phương trình (2.40) theo dạng sơ ựồ sau ựây:
Sơ ựồ truyền ựộng công suất từ ựộng cơ ựến máy nông nghiệp
Trong ựó:
Nk − công suất truyền cho bánh chủ ựộng ; Nk = Ne − Nm.s = PkvT
NR- công suất truyền lên khung ựể ựẩy máy kéo chuyển ựộng; NR = Nk − Nδ = Pkv
Nm− công suất kéo ở móc. Nm = NR − NẶ = Pmv Pk − lực kéo tiếp tuyến ;
vT , v − vận tốc lý thuyết và vận tốc thực tế;
Các hao tổn công suất trong từng khâu truyền Nms ,Nδ ,và NẶ cũng ựược ựánh giá qua các hiệu suất tương ứng, cụ thể là:
− Hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực:
ηm k e e m s e m s e N N N N N N N = = − . = −1 . (2.41) Ne Nk= PkvT NR= Pkv Nm= Pmv Nms Nd Nf
Suy ra: Nm.S =( 1 -ηm)Ne
− Hiệu suất tắnh ựến sự ảnh hưởng của ựộ trượt
ηδ = N = = N P v P v v v R k k k t T hoặc ηδ = 1 - δ (2.42)
− Hiệu suất tắnh ựến sự ảnh hưởng của lực cản lăn:
ηf m R m k m k m m N N P v P v P P P fG P = = = = + (2.43)
Kết hợp các công thức (2.41),(2.42) và (2.43) với những phép biến ựổi ựơn giản ta nhận ựược:
ηk η η ηm δ f ηm δ m m P fG P = = − + (1 ) (2.44)
Khi tắnh toán có thể chấp nhận ta giả thiết là hệ số cản lăn và hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực là những ựại lượng không ựổi: f = const; hm = const
.
Hình2.12. Quan hệ giữa hiệu suất kéo và lực kéo ở móc
Trên hình 2.12 là ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất kéo ηk và lực kéo Pm theo công thức (2.44), Qua hình 2.12 ta thấy khi lực kéo Pm=0 thì
ηk=o, toàn bộ công suất ựộng cơ ựược sử dụng chỉ ựể khắc phục lực ma sát trong hệ thống truyền lực và ựể thắng lực cản lăn. Với sự tăng lực kéo hiệu suất kéo cũng tăng lên và ựạt giá trị cực ựại ηkmax, sau ựó giảm dần ựến ηk=0 (ứng với ựộ trượt δ=1). Trường hợp ηk =0 toàn bộ công suất ựộng cơ bị hao tổn do ma sát trong hệ thống truyền lực và do trượt
Pm 0 d=100% hk d d hk h Kmax Ptu
Khi ηk= ηkmax máy kéo làm việc có hiệu quả nhất, do ựó giá trị lực kéo ứng với ηkmax ựược gọi là lực kéo tối ưu Ptu.
Cần lưu ý rằng, hệ số Ặ và ựường ựặc tắnh trượt phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của máy kéo và các tắnh chất cơ lý của ựất. Do vậy các giá trị ηkmax và Ptu của các máy kéo khác nhau sẽ khác nhau và cũng sẽ thay ựổi khi ựiều kiện sử dụng thay ựổi .