Tahové vlastnosti traktorů

1. Terénní vozidla Tahové vlastnosti traktorů

2. Úvod • 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.

3. Měření tahových charakteristik • 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.

4. Měření tahových charakteristik • Měření tahových charakteristik na TTP

5. Měření tahových charakteristik • Měření tahových charakteristik na betonové podložce

6. Měření tahových charakteristik • 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.

7. Měření tahových charakteristik • Součástí měřícího vozu: • Snímače • Měřící přístroje ke zjištění potřebných údajů pro sestavení tahové charakteristiky

8. Měření tahových charakteristik • Jako brzdící vozidlo především při polních zkouškách je možno použít také jiný traktor (traktory)

9. Měření tahových charakteristik • 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

10. Měření tahových charakteristik • 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

11. Měření tahových charakteristik • 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.

12. Měření tahových charakteristik

13. Měření tahových charakteristik • Na výsledky má vliv celá řada okolností: • Jako stav povrchu zkušební dráhy, • Povětrnostní podmínky, • Druh a stav pneumatik aj.

14. Měření tahových charakteristik Měřící počítač Digitální převodník

15. Měření tahových charakteristik Inkrementální snímač otáček Radar

16. Měření tahových charakteristik Tenzometrický snímač

17. Změna Tahové charakteristiky • 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.)

18. Změna výkonu motoru • 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.

19. Změna výkonu motoru

20. Změna výkonu motoru • 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.

21. Změna výkonu motoru • 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.

22. Změna hmotnosti vozidla • 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.

23. 45 40 35 30 25 Tahový výkon (kW) 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Tahová síla (kN) Změna hmotnosti vozidla Fv

24. Změna hmotnosti vozidla • 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.

25. Změna hmotnosti vozidla • 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.

26. Změna hmotnosti vozidla • 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.

27. Změna hmotnosti vozidla

28. Změna hmotnosti vozidla • 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).

29. Změna těžiště • Posune-li se těžiště k hnací nápravě, převládne pozitivní účinek, zlepšení prokluzové účinnosti a ηt max se zvýší.

30. Změna těžiště • Posune-li se těžiště k přední nápravě, převládne negativní účinek – zhoršení valivé účinnosti a ηt max se sníží.

31. Prokluzová účinnost • 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.

32. Prokluzová účinnost • 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.

33. Prokluzová účinnost

34. Valivá účinnost • 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)

35. Valivá účinnost • 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)

36. Valivá účinnost

37. Součinitel valivého odporu • 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

38. Tahová účinnost • 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.

39. Hodnoty max. tahové účinnosti • Na strništi

40. Bilance výkonů • 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

41. Bilance výkonů • 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.

42. Bilance výkonů • 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

43. Bilance výkonů • 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]

44. Výkon ztracený v převodech • Pm = Pe * (1 – ηm)[W] • Výkon na hnacích kolech: Ph = Pe * ηm [W] Mechanická účinnost: 0,9 – 0,95

45. Výkon ztracený prokluzem Pδ = Ph * (1-ηδ) [W] nebo Pδ = Pe * ηm * δ [W]

46. Výkon ztracený valením 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]

47. Výkon ztracený valením Pv = Fv * v = Gt * f * v[W] Pv = f * (Gt + Ft * tgθ) * v [W] Pv = Ph * ηδ * (1-ηv) = Pe * ηm * ηδ * (1-ηv) [W] ηv = Ft/Fh = Ft/Ft+Fv [-]

48. Výkon potřebný na překonání odporu vzduchu • 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]

49. Výkon na překonání stoupání Ps = Fs * v [W] Fs = Gt * sinα[N]

50. Výkon na zrychlení Pa = Fa * v [W]