cookies
STRONA GŁÓWNA   ARTYKUŁY   O KLUBIE   FORUM   SZUKAJ   GALERIA
Nawigacja
RETROTRAKTOR
  STRONA GŁÓWNA
  ARTYKUŁY
  FORUM
  GALERIA
  LINKI
  KALENDARZ
  EKIPA
  KONTAKT
  POCZTA
  PARTNERZY
  FACEBOOK
  WSPÓŁPRACA
  REGULAMIN

O KLUBIE
  O NAS
  AKTUALNOŚCI
  WŁADZE KLUBU
  LISTA CZŁONKÓW
  DOŁĄCZ DO NAS
  KONTAKT

ŁOCHOWICE
  O NAS
  AKTUALNOŚCI
  GALERIA
  KONTAKT

STARE BUDY
  O NAS
  AKTUALNOŚCI
  GALERIA
  KONTAKT

ARTYKUŁY
  RETROTRAKTOR
  AKTUALNOŚCI
  URSUS
  ZETOR
  LANZ
  CIĄGNIKI
  MASZYNY ROLNICZE
  PROTOTYPY
  RELACJE
  NASZE MASZYNY
  CIEKAWE MIEJSCA
  MODELARSTWO
  DONIESIENIA DAWNEJ PRASY
  WSPOMNIENIA
  PORADY

Ostatnie Artykuły
JAK DBAĆ O SZYBY W C...
WYKAZ KLUBÓW, STOWAR...
GALA TECHNIKI ROLNIC...
VII SPOTKANIE U SOŁT...
DOŻYNKI JASNOGÓRSKIE...
Zareklamuj się!
JAK MOCNY JEST TWÓJ TRAKTOR CZ. I


Jak mocny jest Twój traktor?

Cz. I

 

Obecnie podstawową miarą klasyfikacji traktora jest moc wyrażona w koniach mechanicznych KM lub kilowatach kW.  Mimo tego porównanie dwóch traktorów odmiennych producentów, nadal sprawia wiele problemów. Podawane do katalogów wskaźniki mocy, opierają się na zróżnicowanych sposobach pomiarowych, które mniej lub bardziej wiarygodnie określają moc jaką rzeczywiście uzyskuje ciągnik. Zróżnicowanie to bierze się zazwyczaj z tego, że niektórzy producenci starają się dodać w katalogu kilka koni. Pół biedy jeśli będziemy mieli podaną w prospekcie normę pomiarową. Jednak często i ten parametr jest ukryty. W praktyce nierzadko okazuje się, że użytkownik, który pracował do tej pory ciągnikiem MTZ-82, o mocy 80KM, po zakupieniu nowego traktora marki X, o katalogowej mocy 80KM, wyraźnie odczuwa, że ten nie daje sobie rady z dotychczasowymi narzędziami.


Obecnie stosowane są między innymi normy amerykańskie SAE, europejskie ECE, ISO TR, lub niedawna niemiecka DIN. Pomijając zagłębianie się w szczegóły poszczególnych norm, najbardziej „łagodnym” sposobem pomiaru jest norma SAE, gdzie mierzona jest moc samego silnika, po odciążeniu jego przez odłączenie napędu wentylatora, prądnicy i wszystkich innych urządzeń osprzętu. Bardziej miarodajnym dla ciągnika będzie pomiar wykonany według ISO TR (jest kilka tych norm różniących się szczegółami). Dla lepszego zobrazowania problemu, dobrym przykładem będzie tu ciągnik Steyr 8045 z lat osiemdziesiątych, dla którego producent podawał dwa opisy: moc DIN wynoszącą 42KM, oraz moc SAE- wynoszącą 46KM. Zatem mamy tu różnicę 4 KM. W przypadku ciągników 100konnych różnice te sięgają już 10KM!


Przystępując do omawiania siły ciągnika, bardzo ważnym aspektem będzie rozgraniczenie pojęcia mocy i momentu obrotowego. Okazuje się ,że używane powszechnie pojęcia często pozostają w sferze abstrakcji. Dlatego warto to pokrótce wyjaśnić.


Moc silnika można określić na kilka sposobów. Pierwotną definicją będzie tu moc indykowana, która powstaje przy spalaniu gazów w cylindrze silnika. Dla przykładu w silniku ciągnika Zetor 25, na tłok o średnicy 115mm, a więc o powierzchni 86cm², przy ciśnieniu około 100kg/cm ², będzie działać siła 8600kg.

Jednakże moc indykowana to w zasadzie teoria, która nie wiele mówi o rzeczywistej mocy silnika. Dlatego bardziej miarodajnym wskaźnikiem jest moc efektywna, czyli taka jaką rozwija silnik na wale korbowym. Ponieważ część mocy tracona jest na skutek tarcia i na wprawienie w ruch mechanizmów pomocniczych, moc efektywna jest mniejsza od mocy indykowanej. Tak naprawdę z 100% ciepła otrzymanego z paliwa, na wale silnika pozostaje tylko 23 – 30  % mocy zamienionej na pracę użyteczną.


Podstawą do omówienia definicji mocy silnika jest pojęcie momentu obrotowego, który można wyrazić wielkością siły pomnożoną przez długość ramienia, na który ta siła działa, powodując jego obrót. Obrazowo mówiąc : jeśli mamy 1 metrowe ramię, przytwierdzone z jednej strony do osi, a na drugim końcu zawiesimy ciężarek o wadze 1kg, to moment obrotowy, powstały na osi obrotu, zdolny do podniesienia tego ramienia wyniesie 1kGm.


Analogicznie jeśli wydłużymy to ramię do 2m, to moment obrotowy wyniesie 2kgm. Powstaje z tego wzór :

P ( siła w kg) x  r ( długość ramienia w m) = kgm
Np.

20kg x 1m= 20kgm



Obecnie dla silników moment obrotowy jest podawany w Nm ( niutonometrach), po przez przeliczenie 1kg to 9,81 N. Przykładowo Ursus C-325 uzyskiwał maksymalny moment obrotowy 9,5kgm, co po przeliczeniu z układu proporcji daje nam:


I
1kg – 9,81 N
9,5 kg -  ?  Nm
II
9,5 kgm x 9,81 :  1 = 93,19Nm


Wpływ na moment obrotowy silnika ma ciężar i średnica koła zamachowego, które wraz ze wzrostem obrotów wału korbowego „wchodzi do akcji” i pozwala uzyskać większą jego wartość.  Dlatego też moment obrotowy silników spalinowych nie jest stały. Przy niskich obrotach jest on mały i rośnie wraz ich wzrostem do pewnej maksymalnej wartości, po czym dalszy wzrost obrotów już nie wpływa na wzrost momentu, a raczej na jego spadek. Jedynie silniki elektryczne mają stały moment obrotowy, dostępny niemal od startu i w całym zakresie obrotów. Dzięki temu nie jest konieczne stosowanie dla tego typu napędów skrzyń biegów. Podobnie rzecz się ma z człowiekiem jako żywym silnikiem, który np. pedałując na rowerze, od momentu startu wywiera swój maksymalny nacisk (czyli moment obrotowy) na układ korbowy.


Rozwinięciem pojęcia momentu obrotowego (umownie naszej siły) jest pojęcie mocy wyrażone w koniach mechanicznych - KM. Przez dodany czynnik czasu. Dla lepszego zobrazowania wyobraźmy sobie, zupełnie abstrakcyjnie na budowie dwóch pracowników, którzy legitymują się tą samą siłą, powiedzmy są w stanie podnieść ciężar 70kg- co będzie umownie odpowiadało pojęciu momentu obrotowego. Obydwu siłaczy ustawimy w jednym miejscu z taczkami tak samo obciążonymi cegłami. Czas w jakim dobiegną do miejsca wyładunku czyli jak szybko wykonają swoją pracę będzie w zarysach przypominał naszą definicję konia mechanicznego.


Nie wdając się w suche definicje, można powiedzieć : jak szybko opisane wyżej 1 metrowe ramie z zawieszonym 1 kg ciężarkiem zostanie uniesione do góry. Zatem mamy tu już opis pewnej pracy wykonanej w jednostce czasu. Z tego wychodzi wzór:


Moment obrotowy (kgm)  podzielony przez czas ( sekundy) = moc


Zatem jak na rysunku powyżej jeśli mamy ramię o dł. 1m i zawieszony na nim ciężarek o wadze 1kg , to jeśli zostanie on uniesiony w czasie 1 sekundy to da nam:


1kgm (moment obrotowy) : 1 sekundę (należy podzielić przez czas uniesienia ciężarka) = 1 kgm/sek.

Ogólnie przyjętą jednostką mocy jest koń mechaniczny wynoszący: 1KM = 75 kgm/sek.


Z tego wynika, że w przypadku naszego ramienia moc wyrażona w koniach mechanicznych z proporcji wyniesie:

I

1KM    –    75 kgm/sek.
?      -     1 kgm/sek.

II

1kgm/sek. x 1 KM :  75 kgm/sek. = 0,013 KM


Jeśli czas podnoszenia ramienia wyniesie przykładowo 3 sekundy , a siła zdolna do podniesienia ciężarka wyniesie np. 30 kg, przy niezmienionej długości ramienia to z powyższego wzoru moc wyniesie:


30kg x 1m = 30kgm (moment obrotowy)

30kgm :  3 sekundy = 10kgm/sek.

10kgm/ sek. x 1KM : 75kgm/ sek. =  0,13KM


Oczywiście przedstawione powyżej przykłady mają służyć jedynie lepszemu zobrazowaniu mocy i momentu obrotowego. W rzeczywistych pomiarach dochodzi jeszcze odległość kątowa unoszonego ciężaru, czyli droga jaką przebędzie ciężarek.


Rozróżniając moment obrotowy od mocy, można dokładniej przypatrzeć się silnikom ciągnikowym. W samochodach siła momentu obrotowego odpowiada za to jak szybko przyspieszamy, natomiast moc za maksymalną prędkość. Dlatego podczas startu (pomijając specyfikę przełożeń skrzyni biegów) samochód uzyskujący moc 90KM przy max. momencie obrotowym 360Nm, dostępnym przy 2100obr/min, będzie szybciej przyśpieszał od samochodu wyposażonego w silnik 140KM, ale legitymujący się 280Nm momentu obrotowego, dostępnego dopiero przy 3800 obr/ min. W tym drugim przypadku silnik musi być wkręcany na wyższe obroty. Za to prędkość maksymalna drugiego wozu będzie wyższa.

Poniższa charakterystyka ciągnika Steyr z lat osiemdziesiątych o mocy 110KM, doskonale obrazuje zależność tych dwóch parametrów.


Moment obrotowy przy 1000 obr/min wynosi 360 Nm, przy 1400- 1600 obr/min jest on najwyższy i wynosi ponad 380 Nm. Potem zaś wartość momentu spada do 320Nm przy 2200 obr/min. Moc silnika rośnie od 55KM przy 1000 obr/min do 110 KM przy 2200 obr / min. Zużycie paliwa wyrażone w g/ kWh najbardziej korzystne jest w zakresie 1400- 1600 obr/min. W tych widełkach moc silnika wynosi 95 KM. A więc wówczas silnik uzyskuje 86 % mocy. Dla tego silnika jak i dla większości wysokoprężnych jednostek ciągnikowych ten punkt to najbardziej optymalny zakres obrotów. W tym miejscu przecinają się krzywe momentu i mocy. Wówczas uzyskujemy najbardziej efektywną siłę odczuwalna na tylnych kołach i najniższe spalanie. Wzrost obrotów prowadzi wprawdzie do wzrostu mocy ale bardzo obrazowo mówiąc, wówczas silnik nadrabia szybkością obracania się wału korbowego przy znacznie większym zużyciu paliwa. W idealnym silniku krzywa momentu obrotowego powinna być jak najbardziej płaska w całym zakresie obrotów
Pod tym względem dość ciekawie przedstawia się silnik nośnika narzędzi RS-09. Krzywa momentu ( kolor zielony) obrotowego w zakresie 2100 do 3000 jest niemal płaska. A jego najwyższy punkt przypada na 2150obr / min. Dostępna wówczas moc (kolor czerwony) wynosi 14KM, co daje około 78 % maksymalnej mocy silnika.


W nośniku RS-09 najniższe zużycie paliwa (kolor niebieski) osiągalne jest przy 2300 obr/ min, wówczas moc wzrasta do 15KM, zaś moment obrotowy tylko nieznacznie maleje. Zatem ten zakres obrotów jest w tym silniku najbardziej optymalny. Przypomnijmy, że silnik typu FD-21 to dość nietypowa konstrukcja jak na jednostkę wysokoprężną z tego okresu o znacznie wyższych obrotach.
Niektóre silniki jak 6 cylindrowa jednostka Fendt 615 Favorit z początku lat dziewięćdziesiątych, cechuje stała krzywa mocy na odcinku 2000- 2400 obrotów.


Natomiast parametr tzw. wzrostu momentu obrotowego, to katalogowy opis dla krzywej momentu obrotowego. Wskazujący jaka jest różnica procentowa w Nm między punktem najniższego i najwyższego momentu obrotowego.

W części drugiej dawne normy mocy ciągników.


Rafał Mazur




Wszelkie rozpowszechnianie i kopiowanie poza użytkiem własnym zabronione.