Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Рабочие процессы и основы расчета мобильных и стационарных энергетических средств. Методические указания для выполнения практических занятий и самосто
.pdf
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Брянский государственный аграрный университет»
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра технических систем в агробизнесе, природообустройстве
и дорожном строительстве
Дьяченко А.В.
Рабочие процессы и основы расчета
мобильных и стационарных
энергетических средств
методические указания
для выполнения практических занятий
и самостоятельной работы
для обучающихся по направлению подготовки
35.04.06 – «Агроинженерия»
Брянск 2025
2
УДК 629.33-235 (076)
ББК 39.33-04
Д 93
Дьяченко, А. В. Рабочие процессы и основы расчета мобильных и
стационарных энергетических средств: методические указания для
выполнения практических занятий и самостоятельной работы для обучающихся по направлению подготовки 35.04.06 – «Агроинженерия» / А. В.
Дьяченко. - Брянск: Изд-во Брянский ГАУ, 2025. - 80 с.
Методические указания предназначены для выполнения практических занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Рабочие
процессы и основы расчета мобильных и стационарных энергетических
средств» для обучающихся по направлению подготовки 35.04.06 – «Агроинженерия». Целью методических указаний является выполнение практических занятий магистрантами очной и самостоятельного изучения разделов дисциплины магистрантами заочной формы обучения.
Рецензенты:
д.с.-х.н., профессор каф. ТСвАБПиДС Ожерельев В.Н.
д.т.н., профессор каф. ТОЖиПП Купреенко А.И.
Рекомендовано к изданию методической комиссией инженернотехнологического института Брянского государственного аграрного
университета, протокол № 6 от 6 июня 2025 г.
Брянский ГАУ, 2025
Дьяченко А.В., 2025
3
Содержание
Предисловие ………………………………………………..
4
Практическое занятие №1
Рабочие процессы фрикционного дискового сцепления...
5
Практическое занятие №2
Рабочие процессы механических ступенчатых КПП ……
17
Практическое занятие №3
Рабочие процессы карданных передач и полуосей ……...
26
Практическое занятие №4
Рабочие процессы главных передач и дифференциалов...
36
Практическое занятие №5
Рабочий процесс рулевого управления ..............................
46
Практическое занятие №6
Рабочие процессы тормозных систем ……………………
54
Практическое занятие №7
Рабочие процессы подвески ………………………………
67
Литература ………………………………….……………..
79
4
Предисловие
Задачи дисциплины «Рабочие процессы и основы расчета мобильных и стационарных энергетических средств» - дать магистрантам знания по рабочим процессам и расчетам механизмов и
систем мобильных и стационарных энергетических средств
(МСЭС).
Рабочим процессом называется совокупность физических, физико-химических и других явлений, возникающих в агрегатах и
системах, их последовательность, причинность взаимосвязь.
Данные методические указания предназначены для выполнения практических занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Рабочие процессы и основы расчета мобильных и стационарных энергетических средств» для магистрантов как очной, так
и заочной формы.
Методические указания содержат предисловие, 7 практических
занятий и список литературы. Каждое практическое занятие включает минимально необходимые теоретические сведения по соответствующему разделу, расчетные формулы и справочные данные
для выбора значений величин, необходимых для расчетов.
Для магистрантов, обучающихся по очной форме обучения,
рабочая программа дисциплины предусматривает выполнение
всех приведенных в методических указаниях практических занятий аудиторно.
Для студентов, обучающихся по заочной форме обучения, рабочая программа дисциплины предусматривает выполнение части
приведенных в методических указаниях практических занятий
аудиторно, остальной материал выносится на самостоятельное
изучение.
5
Практическое занятие №1
0M
0P
а)
б)
Рабочие процессы фрикционного дискового сцепления
Для сцепления можно выделить четыре состояния: включение;
включенное; выключение; выключенное.
Включенное состояние сцепления. Для описания рабочего
процесса включенного состояния сцепления достаточно использовать зависимости вида
и
, где М - моменты; Р -
внешние силы.
К сцеплению приложено только два момента М1 = М2 (рис. 1.1,
а) утолщенными линиями на рис. 1.1, а и б изображены нагружен-
ные детали). Моменты М1, М2 равны моменту, передаваемому
сцеплением, Мсц.
Рис. 1.1. Схемы сил при включенном состоянии сцепления:
а - с периферийными пружинами; б - с диафрагменной пружиной;
М
, - момент, подводимый к поверхностям трения; М2 - момент, отводи-
1
мый от поверхностей трения; Р - суммарное усилие пружин; R, rср, r - соответственно наружный, средний, внутренний радиусы ведомого диска;
δ - зазор, соответствующий свободному ходу
Детали привода выключения сцепления не нагружены. Ведомый диск зажат между маховиком и нажимным диском усилием Р
периферийных (или центральной) пружин, как показано на схеме
сил. Это усилие передается через детали: пружина - нажимной
диск - ведомый диск - маховик - кожух - пружина. Таким образом,
6
под нагрузкой от силы Р находится только эта силовая цепь, за-
nrPM
ср0сц.п
0
сц.псц
MM
сц.п
M
ср
r
2233
ср
/67,0 rRrRr
сц.п
M
22
к
6
0
/10/ rRaPFPp
к
a
мкнутая внутри сцепления.
Кроме того, поверхности трения нагружены крутящим моментом М1. Если радиальные размеры и коэффициенты трения обеих
пар трения одинаковы, тогда поверхность трения между маховиком и ведомым диском передает M1/2, другая часть M2/2 передается на кожух - нажимной диск - вторую поверхность трения ведомого диска.
Схема действующих сил при использовании диафрагменной
пружины (см. рис. 1.1, б) иная, чем при периферийных пружинах.
При включенном состоянии сцепления внешними (по отношению
к диафрагменной пружине) силами Р нагружена собственно пружина (на рисунке зачернена), сжатая до плоского состояния. Лепестки пружины, выполняющие функции рычагов, не нагружены.
Для дискового сцепления с числом пар трения п (п = 2 для однодискового, п = 4 для двухдискового) максимальный момент, который оно может передать (его потенциальные возможности):
(1.1)
где
мый момент не может быть больше
Значение среднего расчетного радиуса
- коэффициент трения, причем
).
(передавае-
, на котором прило-
жена результирующая касательная сила трения, приближенно
можно брать равным (R + r)/2. При этом по сравнению с точным
значением
, соответствующим равно-
мерному распределению удельного давления по поверхности трения, значение
, получается меньше на 3,5 % при r/R = 0,5 и
на 1,3 % при r/R = 0,7. Обычно у сцеплений r /R = 0,5...0,7.
Принимая равномерное распределение удельного давления по
поверхностям трения, получим, МПа:
, (1.2)
где F, R, r - площадь, наибольший и наименьший радиусы одной
поверхности трения ведомого диска;
= 0,9...1,0 - коэффициент,
учитывающий площадь канавок на поверхности ведомого диска.
Для сухих сцеплений должно быть р0 < 0,15...0,30 МПа, для
металлокерамики, работающей в масле, допускается р0 < 2...3,5
7
МПа. Использование значений р0, превышающих допустимые,
0
0
0
0
приводит к быстрому разрушению накладок. Значение коэффициента трения
для образцов картонно-бакелитовых накладок су-
хих сцеплений на автомобильных заводах обычно принимают в
расчетах
= 0,25 с учетом реализации в конкретных конструк-
циях. При температуре 200°С для тканых (при 300°С - для формованных) накладок р0 уменьшается на 15... 20 %, а при 400 °С
накладки разрушаются. Для металлокерамики, работающей в масле по стали, -
= 0,1, разрушение ее происходит при 1000 °С.
Рис. 1.2. Зависимость силы Р от прогиба f пружин сцепления:
1 - периферийных жестких цилиндрических; 2- периферийных мягких
цилиндрических; 3 - диафрагменной; 4 - конической; f0 - предварительное
сжатие; fв - сжатие при выключении сцепления; Δf - уменьшение сжатия
при износе поверхностей трения; ΔР - уменьшение силы Р, соответствующее Δf; Рв - значение силы Р при полном выключении сцепления
Величина момента Mсц не зависит от направления вращения и
величины угловой скорости, но может изменяться из-за изменения
Р и
во время эксплуатации. При установке в сцепление витые
пружины сжимают на величину f01 (рис. 1.2), что обеспечивает по-
8
лучение суммарной силы Р. При износе поверхностей трения ве-
сц.п
M
0
maxe
M
сц.п
M
maxe
M
личина предварительного сжатия уменьшается на Δf1 а суммарная
сила Р уменьшается на ΔР1. Например, для грузового автомобиля
уменьшение толщины ведомого диска на 2 мм может привести к
уменьшению
на 10 %.
Для уменьшения ΔР применяют с меньшей жесткостью с = P/f
цилиндрические пружины (линия 2 на рис. 1.2), например, за счет
увеличения числа витков, располагая по две пружины одна в одной для уменьшения осевых габаритов сцепления. Диафрагменная
пружина (линия 3) позволяет получить ΔР = 0 и уменьшение усилия Р до Рв3 при выключении сцепления.
В сцеплении старых грузовых автомобилей, например МАЗ-
200, применялась центральная коническая пружина. Она имела
параболическую зависимость силы от прогиба (линия 4), что приводило к необходимости часто использовать регулировочные прокладки для восстановления усилия пружины по мере износа поверхностей трения сцепления. Поэтому коническая пружина была
заменена периферийными цилиндрическими пружинами.
Чтобы сцепление не пробуксовывало во включенном состоя-
нии, при уменьшении Р и
в эксплуатации, необходимо иметь
расчетное максимальное значение Mсц в 1,3…1,5 раза и более превышающее максимальный статический момент двигателя
.
В выполненных конструкциях обычно применяют следующие значения коэффициента запаса сцепления: β =
=1,3...1,75 - для легковых автомобилей; β = 1,6...2,5 - для грузовых
автомобилей и автобусов.
Выключенное состояние сцепления. При этом состоянии
сцепление не передает крутящий момент, но детали привода и ведущие части сцепления нагружены силами. При неавтоматическом
управлении усилие выключения создает водитель, прикладывая к
педали усилие Рп (рис. 1.3, а); утолщенными линиями на рис. 1.3, а
и б изображены нагруженные детали).
/
=
9
0P
Рис. 1.3. Схемы сил при выключенном состоянии сцепления:
а - с периферийными пружинами; б - с диафрагменной пружиной; Рп
- усилие на педали; Р1 - усилие на продольной тяге; Sп - полный ход педали; PR1, PR2, PRc - реакции в опорах; Р
- усилие на муфте выключе-
м.в
ния; а, b, с, d, е, f - плечи рычагов; δ1 - зазор между поверхностями трения; ав - коэффициент изменения силы Р
Для описания рабочего процесса выключенного сцепления до-
статочно использовать зависимости вида
. Извне к приводу
выключения сцепления приложена сила Рп, которая увеличивается
с помощью системы рычагов до значения Р
ления и маховик передается на коленчатый вал сила PRc = Р
. Через кожух сцеп-
м.в
м.в
, ко-
торая через раму или кузов уравновешивается реактивными силами от педали и рычагов PRп = Рп, PR1 = Рп + Р1, PR2 = Р1 + Р
= Р
. Таким образом, силовая цепь замыкается вне сцепления.
м.в
, PRc =
м.в
Схема сил при диафрагменной пружине несколько иная. При
включенном сцеплении (см. рис. 1.1, б) нагружена только периферийная часть диафрагменной пружины (силой Р). При выключенном сцеплении (см. рис. 1.3, б) нагружена только внутренняя часть
(силой Р
) диафрагменной пружины (на рисунке зачернена) - ле-
м.в
пестки, вывернувшие пружину дальше плоского состояния. При
этом наружный край пружины, соединенный с нажимным диском,
отодвинул его от ведомого диска, потому что внутренний край
собственно пружины закреплен на кожухе сцепления.
10
Зависимость между силой включения Р и силой Рп на педали:
fedcddbau
2
1
2
2пр
dcddbaluSSS
2
1
2
2прр.хc.хп
nl
1
1
1
1
1
Р
= Р ав/(uпрηпр), (1.3)
п
где ав - коэффициент, учитывающий изменение силы Р при отведении нажимного диска от ведомого (см. Рв на рис. 1.2); ав = 1,2
при витых пружинах и ав ≈ 0,8 - при диафрагменной; uпр, ηпр - передаточное число и КПД привода от педали до нажимного диска,
обычно ηпр = 0,6...0,8 и ипр = 50...90, причем для рис. 1.3, а:
uпр = (a/b)(c/d)(e/f), (1.4)
а для гидравлического привода выключения сцепления:
, (1.5)
где d1, - диаметр гидроцилиндра, присоединенного к педали; d2
- диаметр гидроцилиндра, присоединенного к вилке выключения
сцепления.
Ход педали без учета люфтов в шарнирах и упругости деталей
, (1.6)
где
- ход нажимного диска при выключении сцепления;
- зазор между каждой парой поверхностей трения (см. рис. 1.3,
а);
= 0,8...1,5 мм для однодисковых сцеплений,
для двухдисковых,
= 0,2...0,3 мм - для многодисковых, работа-
= 0,5...1,0 мм -
ющих в масле; = 2...3 мм.
Полный ход педали обычно составляет 150...200 мм, свободный ход S
= Sп – Δluпр = 30…50 мм.
с.х
Считается обычно, что усилие на педали Рп не должно превышать 150 Н для легковых и 250 Н для грузовых автомобилей. Если
это требование невозможно обеспечить без усилителя, применяется усилитель выключения сцепления, обычно пневматический. Работа, затрачиваемая водителем на перемещение педали сцепления,
LB = Р
не должна превышать 20 Дж для легковых и 40 Дж
п.cpSpx
для грузовых автомобилей.
Включение сцепления. Включение сцепления обеспечивается
отпусканием педали сцепления. Усилие на педали уменьшается до
нуля, а момент, передаваемый сцеплением, увеличивается от 0 до
М
. При этом происходит буксование сцепления, так как угло-
сц.п
вые скорости валов ω1 ≠ ω2 в начале включения.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]