86400

Тягово-сцепные и опорные свойства, проходимость и топливная экономичность трактора

Курсовая

Логистика и транспорт

Тягово-сцепные свойства оцениваются такими показателями, как коэффициенты сопротивления качению, буксования и сцепления с почвой, которые в свою очередь зависят от массы трактора, мощности двигателя, запаса крутящего момента и коэффициентов приспособляемости по крутящему моменту и частоте вращения...

Русский

2015-04-07

243.95 KB

9 чел.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Тракторы и автомобили"

Курсовая работа

по дисциплине «Тракторы и автомобили»

Тема 3. Тягово-сцепные и опорные свойства, проходимость и топливная экономичность трактора.

Выполнил: студент 5 курса гр. 78                                         Рыштаков В.Ю.

Принял:

МИНСК

2012 г.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Тягово-сцепные свойства и топливная экономичность трактора 4

1.1 Тяговый диапазон трактора  4

1.2 Масса трактора ……………………………………………………………..…..5

1.3 Номинальные скорости движения ……………………………………………..6

1.4 Номинальная мощность двигателя, устанавливаемого на трактор…………7

1.5 Тяговая характеристика трактора ……………………………………………8

2 Опорные свойства и проходимость трактора …………………………………23

3 Обоснование параметров и расчет полуоси заднего моста……………………..27

ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………………….….30


ВВЕДЕНИЕ

Тракторные агрегаты работают в различных природно-климатических условиях. Требования, предъявляемые к ним, весьма разнообразны. Для удовлетворения этих требований, которые зачастую противоречивы, необходимо наличие ряда эксплуатационных качеств, свойств и показателей, характеризующих в комплексе эффективность работы тракторов в тех или иных условиях. Правильный выбор эксплуатационных свойств и их показателей имеет существенное значение для дальнейшего научно-технического прогресса отечественного тракторостроения.

Основную группу эксплуатационных свойств тракторов составляют тягово-сцепные и опорные, а также свойства, определяющие проходимость и топливную экономичность.

Тягово-сцепные свойства оцениваются такими показателями, как коэффициенты сопротивления качению, буксования и сцепления с почвой, которые в свою очередь зависят от массы трактора, мощности двигателя, запаса крутящего момента и коэффициентов приспособляемости по крутящему моменту и частоте вращения коленчатого вала двигателя, диапазона тяговых усилий и скоростей движения.

Топливная экономичность зависит от расхода топлива при различных эксплуатационных режимах, потерь, возникающих при движении агрегата, подбора диапазонов и количества передач (скоростей движения), других эксплуатационных и конструктивных показателей.

Проходимость зависит от величины средних и максимальных давлений под опорной поверхностью, положения центра давления и других показателей.


1. Тягово-сцепные свойства и топливная экономичность трактора

Тягово-сцепные свойства определяются при тяговом расчете трактора. При этом рассматриваются основные показатели трактора: тяговое усилие на основных передачах, масса, расчетные скорости движения и требуемая мощность двигателя.

При выполнении указанных расчетов нужно исходить из заданного тягового класса трактора. Класс трактора характеризуется величиной номинальной силы тяги Рн, которую он должен развивать на крюке, работая на стерне нормальной влажности (8...22%) и средней твердости (1...1,5МПа) на горизонтальных участках чернозема или суглинка. При этом буксование движителей не должно выходить за допустимые пределы и трактор должен, соответственно, иметь достаточно высокий тяговый КПД. У колесных тракторов допускается в этих условиях буксование движителей 15...18%, у гусеничных - 3...5%. Тяговый КПД у колесных тракторов 4К2 должен быть не ниже 60...64%, у тракторов 4К4 не ниже 65...68%, у гусеничных не ниже 70...74%.

Исходя из этого в последовательном  порядке определяются:

  1.  Тяговый диапазон трактора, т.е. отношение его номинальной силы тяги на крюке Pн к минимальной силе тяги Pкр min, с которой он может быть рационально использован. Величина тягового диапазона т подсчитывается по формуле:

где: P´н - номинальная сила тяги, установленная для тракторов предыдущего тягового класса (P´н=30 кН);

ε- коэффициент расширения тяговой зоны трактора. Рекомендуется ε=1,1…1,3. Примем ε=1,25

Расчетная номинальная сила тяги на крюке трактора при принятых условиях работы на стерне:

Зная пределы тяговых усилий на крюке, с которыми рассчитываемый трактор должен работать, можно подобрать к нему применительно к тем или иным зональным условиям соответствующий набор сельскохозяйственных машин.

1.2. Масса трактора. Различают: конструктивную массу m0, т.е. массу трактора в незаправленном состоянии, без тракториста, инструмента, дополнительного оборудования и балласта;

- минимальную эксплуатационную массу mmin, равную конструктивной плюс масса заправочных материалов и масса тракториста, кг;

- максимальную эксплуатационную массу mmax, равную mmin плюс балласт того или иного типа, который может быть применен для увеличения сцепного веса (обычно у колесных тракторов 4К2), кг.

При выполнении курсового проекта величину mo=6675 кг берем ориентируясь на показатели современных тракторов того же тягового класса (для трактора Беларус-2022).

С достаточной точностью можно принимать, что минимальная эксплуатационная масса трактора

mmin=(1,05…1,1)mo=1,1·6675=7342 кг

Максимальная эксплуатационная масса трактора выбирается с таким расчетом, чтобы при работе в соответствующих условиях с номинальной нагрузкой на крюке сцепной вес (т.е. вес, приходящийся на ведущие колеса) трактора был достаточен для обеспечения допустимого буксования ведущих колес.

Подсчет максимальной эксплуатационной массы трактора производится по следующей формуле:

- для колесного трактора 4К4

где: кдоп =0,6- допустимая величина коэффициента использования сцепного веса трактора;

f=0,12- коэффициент сопротивления качению;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

У тракторов с двумя ведущими колесами требуемая максимальная эксплуатационная масса mmax обычно больше, чем mmin. В таких случаях увеличение эксплуатационной массы достигается применением балласта, масса mб которого

где к - коэффициент нагрузки ведущих колес, к =0,75…0,8. Примем к=0,8.

Этот балласт используется для повышения сцепного веса трактора.

1.3 Номинальные скорости движения.

Выбор основных скоростей движения (основных передач) должен быть увязан с принятым диапазоном тяговых усилий на крюке и с требованиями агротехники в отношении допустимых скоростей работы на различных сельскохозяйственных операциях.

Значение низшей основной скорости vн1 и число z основных скоростей указаны в задании.

Отношение высшей основной скорости vнZ к низшей vн1 определяет диапазон номинальных основных скоростей трактора vосн, т.е.:

где: iтр1 и iтр(z) - передаточные числа трансмиссии трактора соответственно на низшей и высшей основных передачах.

Скорость vн1 должна обеспечивать полную нагрузку двигателя на номинальную величину Мн крутящего момента при работе трактора с номинальной силой тяги на крюке Pн. Эксплуатационная масса при этом должна быть максимальной mmax.

Скорость vнz должна применяться при работе с минимальной силой тяги на крюке Pкрmin= Pн/т, на которую рассчитан трактор. В этом случае достаточно иметь минимальную эксплуатационную массу mmin и может быть допущена загрузка двигателя на величину дmin=0,85...0,9. КПД трансмиссии тр принимается для обычно рассматриваемых вариантов работы одинаковым.

Величина скоростного диапазона может быть подсчитана по формуле:

δνосн ≈ δm·γдmin= 1,67·0,85=1,419.

При предварительных расчетах ряд основных скоростей универсально-пропашных тракторов строится по принципу геометрической прогрессии, знаменатель которой q. Полученный в этом случае ряд называется геометрическим.

В задании указывается численное значение первой основной скорости Vн1; остальные основные скорости подсчитываются, исходя из установленного значения q знаменателя геометрического ряда, т.е. Vн2=Vн1q=3,2·1,091=3,49 м/с, Vн3=Vн2q= 3,49·1,091=3,81 м/с, Vн4=Vн3q= 3,81·1,091=4,16 м/с, Vн5=Vн4q= =4,16·1,091=4,53 м/с.

При выполнении тягового расчета номинальная величина высшей транспортной скорости Vнmax =11,6 м/с берется по заданию.

Окончательно ряд скоростей корректируется при кинематическом расчете трансмиссии трактора.

1.4. Номинальная мощность двигателя, устанавливаемого на тракторе.

Подсчет номинальной мощности двигателя Nн производится по формуле:

где: тр - КПД трансмиссии на 1-ой основной передаче; дmin - коэффициент эксплуатационной нагрузки двигателя. Коэффициент дmin принимается равным 0,85...0,9.

При определении КПД трансмиссии нужно учитывать потери, возникающие при передаче нагрузки, и потери холостого хода. В соответствии с этим:

где - КПД, учитывающий потери холостого хода, при подсчете номинальной мощности двигателя можно принимать ηх=0,95…0,97;

ц и к - соответственно КПД цилиндрической и конической пар шестерен; ц =0,98...0,99, к=0,97...0,98; nц и nк - число соответствующих пар шестерен, работающих в трансмиссии на данной передаче.

Результаты тягового расчета сводятся в табл. 1.

Таблица 1 - Результаты тягового расчета

δm

Масса трактора, кг

δvосн

Расчетные скорости, м/с

Номиналь-ная мощность двигателя Nн, кВт

mo

mmax

mmin

Основные

Транс-портные

1

2

3

4

5

1

1,67

6675

8495

7342

1,419

3,2

3,49

3,81

4,16

4,53

11,6

217,9

1.5 Тяговая характеристика трактора

На тяговой характеристике наносится ряд кривых, показывающих, как в заданных почвенных условиях меняются в зависимости от тягового усилия Pкр на крюке основные показатели трактора - буксование  ведущих колес, действительные скорости V движения, мощность Nкр на крюке, удельный (крюковой) расход топлива gкр и тяговый КПД тяг, т.е.:

 = f (Pкр),  V = f (Pкр),  Nкр = f (Pкр),  gкр = f (Pкр),  тяг = f (Pкр).

1.5.1 Определение передаточных чисел трансмиссии трактора и уточнение его расчетных скоростей движения.

Передаточное число трансмиссии трактора:

iтр=i0iк,

где: i0 - передаточное число главной и конечной передачи, выбирается из ряда (15...25). Примем io=20;

iк - передаточное число коробки на соответствующей передаче.

Передаточные числа коробки передач на соответствующей передаче (iк1, iк2 и т.д.), необходимые для получения основных расчетных скоростей движения (Vн1, Vн2 и т.д.), выбранных по предыдущему расчету, определяются из условия:

где nн - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, nн=1800 мин-1;

rк - радиус ведущих колес трактора, rк =0,997м. Принимается из технических данных для тракторов аналогичного типа и того же тягового класса, что и рассчитываемый. Радиус ведущих колес трактора, уточняется после расчета опорных реакций на колеса, исходя из их величины и установленного давления в шинах.

На первой передаче

На второй передаче

На третьей передаче

На четвертой передаче

На пятой передаче

Далее разрабатывается принципиальная кинематическая схема трансмиссии, в таблице указывается, какие шестерни находятся в зацеплении на каждой из расчетных передач и подбираются для них числа зубьев в соответствии с требуемыми передаточными числами (лист 1 графической части).

Округленные числа зубьев шестерен и уточненные значения iтр и Vн заносятся в таблицу 2

Таблица 2

Передачи

Основные

Транс-

портные

I

II

III

IV

V

I

Шестерни коробки передач, находящиеся в зацеплении

прямая

Передаточные числа iк

2,93

2,69

2,46

2,26

2,07

1,0

Общее передаточное число iтр=i0iк

58,6

53,8

49,2

45,2

41,4

20,0

Расчетные скорости трактора Vн, м/с

3,2

3,49

3,81

4,16

4,53

11,6

Для построения теоретической тяговой характеристики трактора необходимо построить теоретические регуляторные характеристики тракторного двигателя.

1.5.2 Построение теоретических характеристик дизеля

Теоретическая регуляторная характеристика дизеля

По результатам одних и тех же расчетов (испытаний) регуляторная характеристика дизеля может быть представлена в виде различных графиков:

(Mд, Ne, GТ, ge) = f(n)     - регуляторная характеристика дизеля в функции от

                                         частоты вращения (ее также называют скоростной

                                         характеристикой дизеля на регуляторе);

(n , Ne , GТ , ge) = f( Mд ) - регуляторная характеристика дизеля в функции от

                                          крутящего момента.

Основная регуляторная характеристика дизеля f(Ne) используется для анализа работы дизеля на регуляторе (регуляторные ветви здесь растянуты), для определения эксплуатационной топливной экономичности двигателя –эксплуатационного оценочного удельного расхода топлива и т.д..

Регуляторная характеристика дизеля в функции от частоты вращения f(n) является важнейшей характеристикой для автотракторных дизелей, на основе которой строится динамическая характеристика трактора с дизельным двигателем. Регуляторная характеристика дизеля в функции от крутящего момента f(Mд) представляет особый интерес при построении тяговых характеристик тракторов (тягачей), для автомобильных дизелей не строится.

Построение теоретических регуляторных характеристик начинается с построения регуляторной характеристики в функции от частоты вращения.

Построение регуляторной характеристики в функции от частоты вращения

Регуляторная характеристика в функции от частоты вращения - скоростная характеристика дизеля на регуляторе (Mд, Ne, GТ, ge) = f(n) строится в такой последовательности:

1. Выбираются масштабы для построения графика. Масштаб по оси абцисс графика (масштаб частоты вращения) выбирают ориентируясь на значения nн ,     nх max и nMк max . Значение номинальной частоты вращения nн известно, а максимальная частота вращения холостого хода nх max  определяется по формуле:

nх max = (2+р ) nн  / (2 - р )   (1+р ) nн = (1+0,05) 1800= 1890 мин -1,

где р - степень неравномерности регулятора (у современных дизелей р = 0,03…0,07). Примем р =0,05.

Частота вращения при максимальном крутящем моменте

nMд max= nн/Kоб =1800/1,6 = 1125 мин –1 ,

где Kоб - коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам; для вновь проектируемых двигателей рекомендуется принимать Kоб  = 1,5…1,7. Примем Kоб  = 1,6.

Ориентируясь на рекомендуемое расположение кривых, а также на номинальные значения Mк н , Ne н , GТ н  и  ge н  выбираются остальные масштабы, при этом значение крутящего момента на номинальном режиме определяется по формуле:

Mд н = 9550  Ne н / nн = 9550 ·217,9/1800 = 1156,1 Нм

На оси абсцисс отмечаются три характерные точки, соответствующие nн,      nх max и nMд max , через которые проводятся вертикальные вспомогательные (штрихпунктирные) линии.

2. Перед построением графика подготавливается таблица для расчетов, в которую заносятся уже известные численные значения величин (табл.3).

Таблица 3

n ,  мин –1

Mд  ,  Нм

Ne ,  кВт

GТ ,  кг/ч

ge , г /(кВтч)

1890

0

0

11,98

 

1800

1156,1

217,9

47,94

220

1665

1231,73

214,75

45,93

213,88

1530

1286,94

206,18

43,92

213,02

1395

1321,73

193,07

41,92

217,12

1260

1330,1

176,28

39,91

226,4

1125

1336,1

156,68

37,9

241,89

Промежуточные значения ni выбираются произвольно – равномерно в диапазоне частот от nн до nMд max. Для значений частот в этом диапазоне (включая nMд max) по эмпирической зависимости рассчитываются соответствующие значения крутящих моментов и заносятся в таблицу:

По результатам расчета определяется значение коэффициента приспособляемости дизеля по моменту:

КМ = Mд max / Mд н = 1336,1 / 1156,1 = 1,15.

Значение  КМ  должно быть не менее 1,12.

По значениям Мд и соответствующим значениям n в диапазоне от n1 до nMд max рассчитываются значения эффективной мощности по формуле

Ne  = Mд  n  / 9550     кВт .

и заносятся в таблицу. По данным таблицы строятся корректорные ветви кривых  Mд = f(n)  и  Ne = f(n), а регуляторные ветви этих кривых изображаются в виде прямых линий, соединяющих точки  Mд =0  при  nх max  с Mд н  и   Ne  =0 при   nх max  с Ne н соответственно.

3. Для построения зависимости  GТ = f(n) определяются значения GТ  на характерных режимах. На номинальном режиме ( nн )

GТ н = ge н Ne н / 10 3    кг/ч

При работе на максимальном скоростном режиме ( nх max )

GТ х = (0,22... 0,27) GТ н    кг/ч ,

а на режиме Mд max  ( nMд max )

GТ Mд max  = 1,1 GТ н  KM / Kоб       кг/ч .

Полученные значения заносятся в таблицу, в выбранном масштабе откладываются на графике и условно соединяются прямыми линиями. В таблицу также заносятся значения GТ , соответствующие n1 , n2 , n3 и n4 , которые определяются непосредственно по построенному графику.  Значения удельного расхода топлива ge  для этих скоростных режимов определяются по формуле

ge  = GТ 103 / Ne    г / (кВтч)

и также заносятся в таблицу. По этим данным на графике строится корректорная ветвь зависимости  ge = f(n).

На регуляторном участке в диапазоне частот от  nн до  nх max кривая ge = f(n) начинается с ge н и по мере уменьшения нагрузки асимптотически стремится к бесконечности.

Построение регуляторной характеристики в функции от крутящего момента

Регуляторная характеристика в функции от крутящего момента строится только при тяговом расчете трактора.

На графике в принятом масштабе строятся зависимости  (n , Ne , GТ , ge) = f(Mд) . Данные для построения соответствующих зависимостей берутся из таблицы 3. Характерными точками характеристики являются: Mд = 0  (холостой ход),  Mк н и  Mк max .

Регуляторная ветвь ge = f(n)  строится аналогично ее построению на графике регуляторной характеристики в функции от эффективной мощности.

1.5.2 Построение нижней вспомогательной части тяговой характеристики.

В нижней вспомогательной части тяговой характеристики строится регуляторная характеристика двигателя рассматриваемого трактора, необходимая для дальнейших расчетов его основных показателей. Регуляторная характеристика строится в функции от крутящих моментов, развиваемых двигателем, и одновременно в функции от касательных сил тяги, развиваемых трактором. Оба указанных аргумента, откладываемые на оси абсцисс характеристики, связываются между собой переходными масштабами.

Построение переходных масштабов, связывающих крутящие моменты двигателя с касательными силами тяги трактора

Необходимые масштабы выбираются из следующего соотношения между моментом Mк двигателя и касательной силой тяги Pк трактора:

где: A- переводной коэффициент масштаба моментов Mк в Н.м в масштаб сил Pк в Н.

Для каждой передачи он имеет свое значение, зависящее от величины передаточного числа iтр и КПД ηтр трансмиссии на данной передаче. С некоторым приближением можно принимать КПД трансмиссии на каждой данной передаче постоянным независимо от степени загрузки трактора и подсчитывать его по формуле.

Из начала координат O нижней части тяговой характеристики откладываем вправо на оси абсцисс в принятом масштабе значения касательных сил тяги Pк=Pf+Pкр. Ось ординат нижней части характеристики проводим вниз от точки O. Под осью абсцисс наносим переходные, масштабные шкалы крутящих моментов двигателя Мк отдельно для каждой передачи.

Строятся они следующим образом. Определяем касательные силы тяги, соответствующие крутящим моментам Mн  и Mкmax на разных передачах, для чего умножаем указанные моменты на соответствующие значения переводных коэффициентов А. Значения Pк попарно для каждой передачи в отдельности находим на оси абсцисс, и соответствующие им точки последовательно сносим вниз, располагая их там на разных уровнях. Через каждую пару снесенных точек проводим горизонтали и продолжаем их до оси ординат. Полученные отрезки являются масштабными шкалами крутящих моментов двигателя. У каждой шкалы отмечаем номер передачи, к которой она относится. Затем каждую шкалу делим на части и ставим около делений численные значения крутящего момента, соответствующие масштабу данной шкалы. Значения Mн  и Mкmax были отмечены на каждой шкале при построении.

Значения усилия на крюке Pкр трактора берут начало в точке О верхней части тяговой характеристики и смещены вправо от точки О нижней части тяговой характеристики на величину сопротивления качению Pf  на заданном почвенном фоне Pf=fgmmax=0,12·9,81·8495=10000,31 Н. При этом касательная сила тяги Pк на шкале абсцисс будет равна сумме Pf+Pкр, т.е. Pк=Pf+Pкр, Н.

Построение кривых регуляторной характеристики двигателя

Кривые строятся для каждой передачи по своей масштабной шкале, поэтому каждый параметр изображается пучком кривых, число которых равно числу передач. Всего строится три пучка кривых, показывающих, как меняется при работе на той или иной передаче в зависимости от величины касательной силы тяги трактора частота вращения nд двигателя, его эффективная мощность Ne и часовой расход топлива GТ.

Центр пучка кривых Ne находится в начале координат O; вершины кривых лежат на горизонтали, ордината которой представляет в принятом масштабе номинальную, эффективную мощность двигателя Nн. Центр пучка кривых расположен на оси ординат в точке, соответствующей частоте вращения nx холостого хода двигателя, а переходные точки, соединяющие отдельные участки кривых, лежат на горизонтали, проходящей через точку оси ординат, изображающую номинальную частоту вращения nн двигателя. Кривые GТ берут начало на оси ординат в точке, соответствующей часовому расходу топлива GТх при холостом ходе двигателя; ордината горизонтальной прямой, проходящей через их вершины, представляет в принятом масштабе максимальный часовой расход топлива GТmaх.

Отрезки кривых, соответствующие регуляторному участку характеристики двигателя, имеют линейный характер. Все кривые должны заканчиваться при максимальных значениях крутящего момента Mкmax.

1.5.3 Построение верхней части тяговой характеристики трактора

На рис.4 в верхней части находятся кривые, непосредственно относящиеся к тяговой характеристике. Начало координат располагается в точке O, которая наносится справа от точки O на расстоянии, изображающем в принятом для оси абсцисс масштабе сопротивление качению трактора Pf. Таким образом, на оси абсцисс верхней части характеристики отложены значения Pк-Pf=Pкр тяговых усилий на крюке трактора. Ось ординат рассматриваемой части характеристики проводим из точки O вверх.

Построение кривой буксования ведущих колес

Для ориентировочных расчетов величины буксования ведущих колес при выполнении курсовой работы можно использовать вспомогательные графики, приведенные на рис. 5 [1] (лист1). На графиках нанесены опытные кривые буксования на разных почвенных фонах, построенные в функции от отношения  , где: Gсц - сцепной вес трактора, Н.

У колесных тракторов со всеми ведущими колесами Gсц=G=8495·9,81=83335,95 Н.

Зная отношение Pкр/Gсц, определяем соответствующие им значения величины буксования δ по кривой, выбранной на вспомогательных графиках, применительно к строящейся тяговой характеристике.

Данные о величине Gсц,  и δ при разных значениях Ркр заносим в табл. 4

Таблица 4

Pкр, Н

Gсц, Н

Pкр/Gсц

δ

57152,9

83335,95

0,68

0,32

50000

0,6

0,25

45000

0,54

0,22

40000

0,48

0,18

35000

0,42

0,15

30000

0,36

0,12

25000

0,30

0,09

20000

0,24

0,07

15000

0,18

0,06

10000

0,12

0,03

5000

0,06

0,02

0

0

0

По расчетным данным строится кривая δ = f кр).

Построение остальных кривых тяговой характеристики

В отличие от кривой буксования все остальные кривые тяговой характеристики строятся отдельно по 10...12 точкам для каждой кривой на каждой передаче.

Необходимые для их построения данные подсчитываются по следующим формулам:

- действительные скорости трактора

- тяговые мощности на крюке

- удельные расходы топлива

Определение входящих в эти формулы величин производится следующим образом: берем на оси абсцисс ряд точек, изображающих различные тяговые усилия Pкр, и проводим через них вертикали до пересечения с кривой буксования в верхней части характеристики и с кривыми nд и GТ, соответствующими рассматриваемой передаче, в нижней части характеристики. Ординаты точек пересечения определяют искомые значения δ, nд и GТ.

Подсчитываем, чему равны V, Nкр и gкр при принятых значениях Pкр на разных передачах. Полученные данные заносим в таблицу 5 и по ним строим соответствующие кривые.

Справа все перечисленные кривые должны заканчиваться в точках, относящихся к значениям Mкmax на соответствующих каждой из передач масштабных шкалах. В зонах от Mкmax до 0,75Мн рекомендуется вести расчеты не меньше чем для 6...8 значений Pкр, выбирая их таким образом, чтобы возможно точнее установить точки перегиба кривых Nкр (значения Nкрmax) на каждой передаче. Участки кривых, расположенные левее указанных границ, строим по 3...5 значениям Pкр для каждой передачи.

Кривые gкр заканчиваем слева, примерно в точках, соответствующих 0,4 Nкрmax на относящихся к ним передачах.

Построение кривой тягового КПД трактора

Если КПД трансмиссии на всех передачах одинаков, то тяговый КПД при данной нагрузке на крюке не зависит от передачи, на которой работает трактор, и на тяговой характеристике должна наноситься одна кривая тягового КПД. При несоблюдении этого условия следовало бы строить кривые тягового КПД отдельно для каждой передачи. При выполнении курсовой работы  ограничимся в таком случае построением кривой тягового КПД только на одной первой передаче.

Тяговый КПД трактора:

В этой формуле Nкр - рассматриваемая тяговая мощность трактора, а Ne - рассматриваемая при этом эффективная мощность двигателя. Величина Ne находится путем проектирования взятой точки Nкр на соответствующую данной передаче кривую эффективной мощности двигателя в нижней части графика.

Кривая тягового КПД строится для значений Pкр, охватывающих зону основных эксплуатационных нагрузок, соответствующих тяговому классу рассчитываемого трактора.

Для контроля над правильностью построения тяговой характеристики проверяем полученные значения тягового КПД по формуле:

Результаты расчетов теоретической тяговой характеристики трактора заносятся в таблицу 5.

Таблица 5

Пере-дача

Тяговое усилие, Ркр, Н

Скорости движения

Мощность, кВт

Расход топлива

Тяговый КПД ηтяг

Буксо-вание δ

Vm

V

Ne

Nкр

GТ, кг/ч

gкр, г/кВт·ч

по ф-ле (1)

по ф-ле (2)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

I

0

3,38

3,38

0

0

11,98

-

-

-

0

48371,18

2,61

2,41

217,9

116,66

47,94

411,0

53,5

54,4

0,25

52189,74

2,51

2,20

214,75

114,87

45,93

399,8

53,5

54,4

0,26

54977,29

2,48

1,94

206,18

106,69

43,92

411,7

51,7

52,6

0,29

56733,84

2,45

1,72

193,07

97,56

41,92

429,7

50,5

51,4

0,31

57156,44

2,33

1,53

176,28

87,48

39,91

456,2

49,6

50,7

0,32

57459,38

2,15

1,37

156,68

78,53

37,9

482,6

50,1

50,7

0,32

II

0

3,68

3,68

0

0

11,98

-

-

-

0

43584,93

3,19

2,73

217,9

119,07

47,94

402,6

54,6

55,6

0,22

47090,38

2,99

2,45

214,75

115,18

45,93

398,8

53,6

54,6

0,245

49649,36

2,97

2,23

206,18

110,86

43,92

396,2

53,8

54,7

0,25

51261,88

2,8

2,02

193,07

103,66

41,92

404,4

53,7

54,6

0,255

51649,83

2,59

1,83

176,28

94,34

39,91

423,0

53,5

54,7

0,255

51927,93

2,38

1,63

156,68

84,69

37,9

447,5

54,1

54,7

0,255

III

0

4,02

4,02

0

0

11,98

-

-

-

0

39006,77

3,82

3,20

217,9

124,74

47,94

384,3

57,2

58,2

0,165

42212,72

3,46

2,78

214,75

117,39

45,93

391,2

54,7

55,6

0,215

44553,08

3,36

2,52

206,18

112,41

43,92

390,7

54,5

55,4

0,225

46027,82

3,09

2,29

193,07

105,20

41,92

398,5

54,5

55,4

0,23

46382,63

2,84

2,04

176,28

94,51

39,91

422,3

53,6

54,8

0,24

46636,97

2,54

1,82

156,68

84,84

37,9

446,7

54,2

54,8

0,24

IV

0

4,38

4,38

0

0

11,98

-

-

-

0

35018,22

4,22

3,56

217,9

124,82

47,94

384,1

57,3

58,3

0,145

37963,26

4,18

3,24

214,75

122,97

45,93

373,5

57,3

58,2

0,16

40113,13

4,01

2,94

206,18

117,98

43,92

372,3

57,2

58,2

0,17

41467,86

3,89

2,65

193,07

109,86

41,92

381,6

56,9

57,9

0,18

41793,78

3,55

2,39

176,28

100,01

39,91

399,1

56,7

58,0

0,18

42027,42

3,19

2,14

156,68

89,79

37,9

422,1

57,3

58,0

0,18

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

V

0

4,78

4,78

0

0

11,98

-

0

31237,78

4,62

4,01

217,9

125,12

47,94

383,2

57,4

58,4

0,12

33935,50

4,46

3,62

214,75

122,87

45,93

373,8

57,2

58,2

0,14

35904,84

4,31

3,29

206,18

118,07

43,92

372,0

57,3

58,2

0,15

37145,80

4,22

2,98

193,07

110,72

41,92

378,6

57,3

58,3

0,155

37444,36

4,01

2,69

176,28

100,81

39,91

395,9

57,2

58,4

0,155

37658,38

3,61

2,40

156,68

90,52

37,9

418,7

57,8

58,5

0,155

Анализ тяговой характеристики трактора

После построения делается анализ тяговой характеристики трактора с объяснением характера изменения и указанием значений в наиболее характерных точках по каждому показателю.

1. По мере роста тягового усилия трактора крюковая мощность пропорционально увеличивается от 0 до  =116,66 кВт на первой передаче и = 119,07 кВт на второй передаче. Эти значения примерно соответствуют Рн= 48371,18 Н, т.е. номинальному тяговому усилию для данного тягового класса трактора. Это усилие трактор должен развивать на стерне нормальной влажности и средней твердости 100кПа; при этом буксование движителей трактора не должно превышать 16 %.

При увеличении тягового усилия свыше 43584,93 Н мощность на крюке уменьшается. В данном случае двигатель работает на перегрузочных режимах, частота вращения вала двигателя снижается и скорость движения трактора резко уменьшается. И хотя усилие на крюке растет, но так как скорость движения уменьшается более интенсивно, произведение PкрV уменьшается, т.е. уменьшается мощность на крюке.

2. Буксование движителей по мере роста медленно увеличивается, достигает при номинальном тяговом усилии 12 % для данного класса трактора. Это не превышает допустимое (нормируемое) значение, что говорит о достаточно хороших сцепных свойствах трактора. С ростом Pкр свыше номинального значения буксование быстро растет из-за ухудшения тягово-сцепных свойств трактора и при Pкр = 57459,38 Н достигает 32%.

3. Часовой расход топлива GТ по мере загрузки трактора увеличивается от 37,9 кг/ч на холостом ходу до 47,94 кг/ч при номинальной силе тяги на крюке. При дальнейшем увеличении Pкр расход топлива уменьшается до 11,98 кг/ч, т.к. уменьшается мощность на крюке до Nкр=0 кВт.

4. Удельный (крюковой) расход топлива gкр по мере загрузки двигателя уменьшается от на холстом ходу до 411,0 г/кВтч при номинальной мощности Nн=30,9 кВт. C дальнейшим увеличением усилия на крюке удельный расход топлива увеличивается до 447,5 г/кВтч из-за уменьшения мощности и перегрузочных режимов работы двигателя на корректорной ветви регуляторной характеристики. Минимальный удельный (крюковой) расход топлива gкр составил 372,0 г/кВтч, что соответствует аналогичному показателю, достигнутому на современных сельскохозяйственных тракторах.

Повышенный удельный расход топлива на холостом ходу и перегрузочном режиме работы двигателя объясняется неэкономичностью работы на данных режимах.

5. Тяговый КПД трактора ηтяг по мере загрузки трактора увеличивается, достигает максимального значения, равного 58,5 % при номинальной силе тяги Pкр=37658,38 Н на крюке, а затем уменьшается.

2. Опорные свойства и проходимость трактора

Опорные свойства трактора в той или иной мере влияют на показатели тягово-сцепных (сцепной вес, коэффициенты сцепления с грунтом, сопротивления качению и буксования) и агротехнических свойств (степень уплотнения почвы, урожайность сельскохозяйственных культур), а также проходимость (давление на почву, глубина колеи). При этом большинство из перечисленных показателей при работе с навесными и прицепными машинами и орудиями зависит, прежде всего, от величины нормальных реакций почвы на колеса трактора (нагруженности колес).

2.1. Определение нормальных реакций почвы на передние и задние колеса трактора при работе с прицепными машинами

Нормальные реакции дороги на колеса трактора могут иметь разные значения в зависимости от внешних сил и моментов, действующих во время работы. Величина этих реакций определяет степень нагруженности колес и оказывает существенное влияние на тягово-сцепные и тормозные свойства, продольную устойчивость и управляемость, а также на нагруженность трансмиссии.

Рассмотрим возможный общий случай, когда трактор с прицепом движется ускоренно на подъем под углом =20° к горизонту (лист 2 графической части).

При прямолинейном движении трактора на него действуют в продольной плоскости следующие внешние силы и реакции.

Вес трактора G=83335,95 Н; он приложен в центре тяжести трактора. Положение центра тяжести зафиксировано на схеме двумя координатами: продольной а=1,38 м и вертикальной h=1,23 м; первая из них определяет расстояние от центра тяжести до прямой, проведенной через геометрическую ось ведущих колес перпендикулярно поверхности пути; вторая – расстояние от центра тяжести до опорной поверхности колес.

2. Нормальные реакции дороги: Yк- на ведущие колеса, Yп - на ведомые; реакция Yк смещена на расстояние ак, а реакция Yп - на расстояние ап от прямых, проведенных через оси соответствующих колес перпендикулярно их опорной поверхности.

3. Реакции дороги, параллельные поверхности пути: действующая по направлению движения толкающая сила Хк, приложенная на расстоянии rк от геометрической оси ведущих колес, и действующая против направления движения реакция Хп, приложенная на расстоянии rп от геометрической оси ведомых колес.

4. Тяговое сопротивление Ркр=30000 Н, приложенное в точке прицепа, находящейся на высоте hкр от поверхности пути; в общем случае тяговое сопротивление направлено под углом γкр =15° к этой поверхности.

Для удобства дальнейших вычислений перенесем силу тягового сопротивления Ркр по направлению ее действия до пересечения с плоскостью, проходящей через ось ведущих колес нормально к поверхности пути. Новую точку приложения тягового сопротивления назовем условной точкой прицепа. Высота ее над поверхностью пути hкр определяется из соотношения:

где lкр=0,55 м - продольное расстояние от действительной точки прицепа до оси ведущих колес.

Чтобы определить нормальную реакцию дороги Yп, действующих на передние колеса, составим уравнение моментов всех сил, показанных на листе 2 графической части, относительно точки О2, в которой толкающая сила Хк пересекается с нормалью к поверхности пути, проведенной через геометрическую ось ведущих колес. Уравнение моментов имеет следующий вид:

где L=2850 мм - продольная база трактора.

Здесь, как и всюду дальше, принимаем cos γкр=1.

Нормальную реакцию дороги Yк  определим, написав уравнение проекций действующих сил на поперечную плоскость, перпендикулярную поверхности пути:

откуда

При установившемся движении трактора с прицепом на горизонтальном участке реакции и имеют следующие значения:

Назовем реакции Yп и Yк, действующие на колеса трактора, когда он стоит неподвижно без прицепа на горизонтальной площадке, статическими реакциями и будем обозначать их Yп ст и Yк ст. Приравняв в предыдущем уравнении нулю все силы и моменты, отпадающие в рассматриваемом случае, получаем:

Сравнение значений реакций Yп и Yк, действующих на передние и задние колеса трактора при различных условиях, показывает, что они не остаются постоянными. Если трактор движется без прицепа или если линия тягового сопротивления параллельна поверхности пути, то изменение реакций Yп и Yк происходит в результате перераспределения нормальных нагрузок между передними и задними колесами; снижение нагрузки на передние колеса вызывает такое же увеличение нагрузки на задние колеса, и наоборот; сумма Yп и Yк остается равной Gcosα. При наклоне линии тягового сопротивления к поверхности пути изменение реакций Yп и Yк происходит не только в результате перераспределения нормальных нагрузок между колесами, но и в результате того, что в этом случае

Результаты расчетов сводим в итоговую таблицу (лист 2 графической части).


3. Обоснование параметров и расчет полуоси заднего моста

Полуоси рассчитывают на прочность. Обычно расчет выполняется по сцеплению ведущих колес автомобиля с дорогой при максимальном значении коэффициента сцепления.

Расчет полуосей выполняется для трех нагрузочных режимов: прямолинейное движение автомобиля, занос автомобиля и переезд ведущих колес через препятствие (динамическое нагружение).

Схема для расчета разгруженной полуоси

Расчет разгруженной полуоси на прочность выполняется только для случая прямолинейного движения автомобиля. При этом полуось рассчитывается на кручение и жесткость.

Полуоси воспринимают значительные переменные нагрузки. Разгруженная полуось разрушается в месте начала шлицов. Поэтому необходима осадка конца полуоси под шлицы для увеличения диаметра опасного сечения.

Диаметр впадин шлицов должен быть несколько больше диаметра полуоси. Для снижения концентрации напряжений уменьшают глубину шлицов. Однако уменьшение глубины шлицов приводит к увеличению их числа. У разгруженных полуосей должно быть 16... 18 шлицов.

Конец полуоси под шлицы обычно высаживается с расчетом, чтобы его длины было достаточно для выхода шлицов.

Полуоси изготавливают из стали марок 30ХГС, 40Х, 40ХМА, 40ХНМА.

Для полностью разгруженной полуоси определяют только напряжения кручения.

При прямолинейном движении:

где R - величина нормальной реакции на внутренний конец полуоси со стороны дифференциала.

m2 - максимальное значение коэффициента перераспределения веса.

G2 – вес, приходящийся на задний мост.

Wk = 0,2·D3 - момент сопротивления при кручении.

При динамической нагрузке:

B -расстояние от середины внешнего опорного подшипника до вертикали проходящей через центр опорной площадки колеса.

L – длина полуоси.

Mдин - максимальный момент, передаваемый полуосью ведущего моста.

Ме - максимальный момент двигателя, Н·м;

i1, i0 - передаточные числа первой и главной передачи ;

Kд - коэффициент динамичности (Kд=1...1,3);

Кб- коэффициент блокировки.

Для дифференциала с малым внутренним трением Кб = 0,1...0,2; повышенного трения Кб = 0,2...0,6; блокированного Кб до 1.

Исходные данные для расчета полуоси сведены в таблицу

Таблица 6

Наименование параметра

Значение

1

2

Вес, приходящийся на рассчитываемый мост, Н

41660

Коэффициент перераспределения веса

1,2

Продолжение таблицы

1

2

Расчётный коэффициент продольного сцепления

0,8

Расчётный коэффициент поперечного сцепления

1

Колея трактора , мм

2500

Коэффициент динамичности

1,2

Диаметр полуоси, мм:

- вала

- шлицов

50

55

Расстояние от середины внешнего опорного подшипника до вертикали, мм

80

Длина полуоси, мм

1085

Радиус колеса, мм

997

Момент, подводимый к полуоси, Н·м

6384

Результаты расчета сведем в таблицу.

Таблица 7

Максимальные суммарные напряжения, МПа

425,49

Максимальный угол закручивания, град

0,87121

Ресурс полуоси, тыс. км.

1151


ЛИТЕРАТУРА

  1. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. - М.: Колос, 1984.
  2. Железко Б.Е., Адамов В.М. и др. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Вышэйшая школа, 1987.
  3. Архангельский В.М., Вихерт М.М. и др. Автомобильные двигатели. - М.: Маштностроение, 1977.
  4. Тракторные дизели: Справочник. Под общей редакцией Б.А. Взорова. — М.: Машиностроение, 1981.
  5. Тепловой и динамический расчет двигателя. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Основы теории и динамики автомобильных и тракторных двигателей», Мн.: БГПА, 1994


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76717. Антивирусы 31.64 KB
  Антивирусное ПО, пришлось ждать не долго, оно появилось сразу после появления первых вредоносных программ. В нынешний момент над разработкой антивирусных программ трудятся целые корпорации во главе с тысячами людей...
76718. «Августовский путч» и его влияние на развал СССР 99.5 KB
  События 19-20 августа 1991 года занимают особое положение в отечественной литературе. С одной стороны, можно констатировать, что тема не обделена вниманием, а с другой - то, что преобладают издания мемуарного и публицистического плана, где, хотя и освещаются многие важнейшие...
76719. Индустриализация СССР: достижения и противоречия 92 KB
  В актуальности выбранной темы нет сомнений, так как в истории появляются все новые и новые материалы. И не все опираются на глубокие знания сложного переплетения исторических событий и фактов. И тема индустриализации обсуждается, многие ее аспекты рассматриваются по-иному.
76720. Прилуки – мій рідний край 32.73 KB
  У 1993 році кількість населення становила 74,1 тис. осіб. В 1999 році населення міста вже становить 70,7 тис. осіб, починаючи з 1993 року, населення Прилук зменшується в результаті механічного і природного руху. Чисельність наявного населення міста станом на 1 жовтня 2005 року становила 61,6 тис. осіб.
76721. Средства массовой информации: информирование и предвыборная агитация (законодательные дозволения и запреты) 61.43 KB
  Цель исследования состоит в том, чтобы на основе имеющихся нормативно-правовых и теоретических источников, проанализировать процесс становления конституционно-правового регулирования предвыборной агитации и ее финансирования, выявить основные тенденции его современного развития...
76722. Развитие лесного дела в период правления Петра І 130.51 KB
  Сведения о лесах встречаются в разных великокняжеских и царских грамотах некоторых других исторических и географических документах. Рыболовство в лесных озерах и реках охота и бортничество привлекало людей именно в леса.
76723. Индикаторы и динамика устойчивого экономического развития 3.74 MB
  В качестве наиболее общим индикаторов устойчивого развития принят интегральный показатель устойчивого развития, который основан на индексе развития человеческого потенциала. Система индикаторов устойчивого развития включает как общесистемные индикаторы, так и индикаторы...
76724. Вооруженные силы Московского государства в первой половине XVII века. «Полки нового строя» Алексея Михайловича 52.86 KB
  Во время войны они выступали с великим князем или с воеводами а в мирное время являлись помещиками и получали за службу земли в условное держание. В результате вассалитет князей и бояр был преобразован в государевых служилых людей за службу в условное держание реже в вотчину получавших поместья.