Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчёт систем и механизмов автотракторной техники шасси и оборудование. В 2 частях. Ч.2. Лабораторный практикум
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический университет»
А. В. Брусенков, А. И. Кадомцев, Д. Н. Коновалов
РАСЧЁТ СИСТЕМ И МЕХАНИЗМОВ
АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ:
ШАССИ И ОБОРУДОВАНИЕ
В двух частях
Часть 2
Утверждено Учёным советом университета в качестве учебного пособия
для студентов 3 курса направлений подготовки 35.03.06 «Агроинженерия»
и 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин
и комплексов» очной формы обучения
Учебное электронное издание
Тамбов
Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ»
2022
1
УДК 631.372(076.5)
БК О35я73
Б
Б89
Р е ц е н з е н т ы:
Кандидат педагогических наук, доцент кафедры «Техника и технологии
производства нанопродуктов», заместитель директора МК
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»
А. И. Попов
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт
использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве»
И. В. Бусин
Брусенков, А. В.
Б89 Расчёт систем и механизмов автотракторной техники: шасси и оборудование
[Электронный ресурс] : лабораторный практикум : в 2-х ч. / А. В. Брусенков, А. И. Кадомцев, Д. Н. Коновалов – Тамбов : Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ».
ISBN 978-5-8265-2307-0
Ч. 2 : 2022. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Системные требования : ПК не
ниже класса Pentium II ; CD-ROM-дисковод ; 26,9 Mb ; RAM ; Windows 95/98/XP ;
мышь. – Загл. с экрана.
ISBN 978-5-8265-2468-8
Представлен краткий анализ рабочих процессов систем и механизмов шасси и
оборудования автотракторной техники, а также приведены общие теоретические сведения по расчёту их деталей, узлов и агрегатов.
Предназначено для студентов 3 курса направлений подготовки 35.03.06 «Агроинженерия» и 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» очной формы обучения, а также может быть полезно для инженернотехнических работников, занимающихся конструированием, исследованием и расчётом машин.
УДК 631.372(076.5)
БК О35я73
Б
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
ISBN 978-5-8265-2307-0 (общ.)
ISBN 978-5-8265-2468-8 (ч. 2)
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
образования «Тамбовский государственный
технический университет»
(ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2022
2
ВВЕДЕНИЕ
Сельскохозяйственное производство является одной из важнейших отраслей хозяйства нашей страны, обеспечивающей повышение материального
уровня жизни народа и развитие промышленности. Важнейшими направлениями дальнейшего повышения уровня автотракторной техники является уменьшение расхода топливно-смазочных материалов, снижение трудоёмкости технического обслуживания и ремонта, расхода материалов на её изготовление,
понижение уровня шума и токсичности отработавших газов, повышение надёжности и безопасности конструкции и др. Известно, что с ростом энергонасыщенности и скоростей автотракторной техники повышается напряжённость
работы их систем и агрегатов, поэтому конструкторские и технологические
разработки должны быть направлены на повышение надёжности машин, а конструктор должен хорошо знать условия их работы, изучать передовой опыт
эксплуатации и новейшие достижения в области конструирования, технологии
изготовления, обслуживания и ремонта машин.
Цель пособия – ознакомление студентов с методикой расчёта основных
деталей, узлов и агрегатов шасси и оборудования автотракторной техники, определение основных их размеров и номинальных величин зазоров в сопряжениях с учётом динамических и тепловых нагрузок.
Пособие содержит практические работы, связанные с приобретением навыков расчёта основных деталей, узлов и агрегатов шасси и оборудования автотракторной техники. В данном пособии приведены расчётные схемы, характеристики используемых материалов и справочные данные, а также изложены
теоретические основы для расчёта деталей, узлов и агрегатов шасси и оборудования автотракторной техники.
Лабораторный практикум предназначен для подготовки студентов сельскохозяйственных вузов, обучающихся по направлению 35.03.06 – «Агроинженерия», а также может быть полезен для инженерно-технических работников,
занимающихся конструированием, исследованием и расчётом деталей, узлов и
механизмов шасси и оборудования автотракторной техники.
3
Лабораторная работа 1
РАСЧЁТ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ СЦЕПЛЕНИЯ
АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ
Цель работы: изучить особенности устройства, принцип работы и мето-
дику расчёта муфт сцепления автотракторной техники.
Оборудование: плакаты, схемы, отдельные детали и узлы муфт сцепления
автотракторной техники.
Порядок выполнения работы
1. Изучить детали и узлы муфт сцепления, место их расположения и
приёмы проведения эксплуатационных регулировок.
2. Составить отчёт о проделанной работе.
Краткие теоретические сведения
На современной автотракторной технике широко применяются классические муфты сцепления фрикционного типа, предназначенные для надёжной передачи крутящего момента от двигателя к элементам трансмиссии. На автотракторной технике сцепления передают крутящий момент за счёт сил трения
между ведущим (ведущими) и ведомым (ведомыми) дисками, поэтому их называют фрикционными.
Современное типовое фрикционное сцепление состоит из двух групп деталей, первая из которых образует механизм собственно сцепления, а вторая –
привод сцепления. Первая группа деталей состоит из ведущих и ведомых частей, передающих крутящий момент двигателя, и нажимного устройства в сборе.
Ведущими частями являются чаще всего торцевая часть маховика двигателя и
нажимной диск в сборе с кожухом сцепления (опорным диском), закреплённым
на маховике. Ведомыми частями являются ведомый диск (ВД) в сборе и вал.
Если фрикционное сцепление имеет более одного ВД, то между ними устанавливают промежуточные ведущие диски. Нажимное устройство чаще всего имеет пружины (винтовые или тарельчатые), устанавливаемые обычно между нажимным диском и кожухом, а также рычажную систему для перемещения нажимного диска (при применении разрезной тарельчатой пружины роль рычагов
выполняют её лепестки).
4
Привод сцепления соединяет педаль с выжимным подшипником муфты
выключения (МВ) сцепления посредством промежуточной рычажной системы,
содержащей иногда различные усилители. Иногда на МВ монтируют тормозок,
позволяющий уменьшить время переключения передач за счёт быстрого выравнивания угловых скоростей ведущего и ведомого валов.
Различают два состояния фрикционного сцепления – включённое и выключенное. Включённое состояние характеризуется тем, что диски фрикционного сцепления находятся под полным нажимным усилием пружин, обеспечивающим надёжную передачу крутящего момента двигателя без их пробуксовывания. При этом между нажимными лапками рычагов и торцом выжимного
подшипника в большинстве известных конструкций должен быть зазор, гарантирующий отсутствие блокировки нажимных пружин. Кроме того, зазор должен быть и между вращающимися и неподвижными частями тормоза.
Для выключения фрикционного сцепления машинист-тракторист прикладывает некоторое усилие к педали, в результате чего муфта выключения передвигается влево на определённое расстояние. При этом после выбора зазора
между нажимными лапками рычагов и торцом выжимного подшипника торец
последнего давит на лапки рычагов и, поворачивая их вокруг своих осей, тем
самым отводит нажимной диск от ведомого, выключая фрикционное сцепление. Одновременно с этим движется влево и тормоз, связанный упругой связью
с муфтой выключения сцепления, останавливая вал с ведомым диском.
К современным фрикционным сцеплениям предъявляется целый комплекс разнообразных требований, одним из важнейших является безотказность
в работе, которая зависит от качества его изготовления, конструктивных особенностей, условий технического обслуживания, ремонта и эксплуатации. Для
фрикционных сцеплений транспортно-технологических машин выгодно, чтобы
долговечность их основных узлов и деталей была равна сроку службы двигателя до капитального ремонта (КР) (табл. 1.1).
Однако данные табл. 1.1 показывают, что эти цели ещё пока не достигнуты. Поэтом в нормативно-технической документации часто предусматривается
в течение заданного срока службы 1–2 замены ведомого диска, шлифование
нажимного и промежуточного дисков и другие работы.
Наибольшее распространение в нажимных устройствах фрикционных
сцеплений получили чисто пружинные механизмы, как с переферийным, так и с
центральным расположением пружин.
5
1.1. Вероятность безотказной работы основных элементов
фрикционных сцеплений до первого капитального ремонта
Нажимной и
Фрикционное сцепление Накладки
Однодисковое грузовых
автомобилей
Двухдисковое грузовых
автомобилей 0,6…0,7 0,7…0,8 0,7…0,8 0,6…0,7
Однодисковое легковых
автомобилей
Однодисковое тракторное 0,6…0,7 0,7…0,8 0,6…0,7 0,5…0,6
Двухдисковое тракторное 0,5…0,6 0,6…0,7 0,7…0,8 0,6…0,7
Однодисковое
автопогрузчиков 0,2…0,3 0,4…0,6 0,6…0,7 0,1…0,2
0,6…0,8 0,7…0,8 0,6…0,7 0,5…0,6
0,7…0,8 0,8…0,9 0,8…0,9 0,6…0,8
промежуточный
диски
Демпфер
Муфта
выключения
На тракторах Т-25А, ВТЗ-2048А, ЛТЗ-55А, ЛТЗ-60А, МТЗ-80/82, МТЗ320 «Беларус», ХТЗ-2511 и других установлены однодисковые фрикционные
муфты сцепления, а на Т-30А-80, ЛТЗ-120Б, ЛТЗ-155, МТЗ-100, МТЗ-102,
ДТ-75МВ, ХТЗ-150К, ХТЗ-16331, ВТ-100, ВТ-150, ХТЗ-181 и других –
двухдисковые. На автомобилях ГАЗ-3302 «Газель», ГАЗ-2705, УАЗ-3309,
УАЗ-39095, ГАЗ-3309, ГАЗ-3310 «Валдай», ЗИЛ-5301 «Бычок», ЗИЛ-432930,
МАЗ-5336, МАЗ-5551, Урал-6367 и других установлены однодисковые фрикционные муфты сцепления, а на ЗИЛ-6309, КамАЗ-53215, КамАЗ-43253,
КрАЗ-65053, Урал-5557, Урал-43206 и других – двухдисковые. На всех автомобилях и тракторах применяют постоянно замкнутые муфты сцепления с пружинным нажимным устройством и гасителем крутильных колебаний, расположенным в ведомом диске.
Эти диски подразделяются по ряду признаков:
− способу управления – неавтоматические и автоматические;
− числу ведомых дисков – однодисковые и двухдисковые;
− расположению нажимных пружин – периферийные и центральные;
− типу привода – механические и гидравлические, которые в свою оче-
редь могут иметь гидравлический, пневматический или вакуумный усилитель.
6
В зависимости от конструкции и способа управления приводом выключе-
β
=
ния фрикционного сцепления операции по его регулировке для различной автотракторной технике имеют свои особенности.
Содержание отчёта
Конструктивные параметры фрикционного сцепления рассчитывают исходя из условий обеспечения полной передачи им максимального крутящего
момента двигателя.
Основными конструктивными параметрами являются:
− наружный и внутренний диаметры фрикционных накладок ведомых
дисков;
− количество ведомых дисков;
− нажимное усилие пружин, их число и жёсткость;
− давление на фрикционные накладки;
− коэффициент запаса сцепления;
− коэффициент трения.
Данные параметры должны строго соответствовать требованиям ГОСТ
12236–78 и ГОСТ 1786–80, от правильности выбора которых будет зависеть
дальнейшая работоспособность фрикционных муфт сцепления. Момент трения
фрикционной муфты:
ММ
, (1.1)
дм
где β – коэффициент запаса сцепления, представляющий собой отношение статического момента трения к максимальному моменту двигателя; Мд – крутящий
момент двигателя.
Значение β выбирается с учётом неизбежного изменения (уменьшения)
коэффициента трения накладок ведомых дисков в процессе эксплуатации, падением усилия нажимных пружин, наличия регулировки нажимного усилия,
числа ведомых дисков. Уменьшение β составляет: вследствие падения усилия
нажимных пружин – 8…10%, износа накладок – 15%. Поэтому, выбор малого
значения коэффициента запаса не может обеспечить гарантированную передачу
крутящего момента, а при слишком большом его значении муфта сцепления
перестаёт выполнять роль предохранительного устройства, предотвращающего
перегрузку трансмиссии при резком изменении режима работы. Кроме того,
7
при повышенном коэффициенте запаса требуется большая сила нажатия на
⋅
µ=β
=
−
i
диски, увеличение числа или размеров поверхностей трения, что приводит к
росту силы для управления муфтой сцепления и увеличению металлоёмкости
конструкции. Необходимо также иметь в виду и то, что даже у муфт, изготовленных на одном предприятии, а также отремонтированных муфт сцепления, детали
дают различные отклонения параметров коэффициента запаса β.
В таблице 1.2 приведены средние значения β для автотракторной техники.
При расчёте муфт сцепления автотракторной техники крутящий момент
двигателя Мд принимается равным номинальному моменту М
9550
Р
дв
= , (1.2)
N
вала
где Р
М
д
– номинальная мощность двигателя, кВт (табл. 1.3); N
дв
, т.е.:
ном
– номинальная
вала
частота вращения коленчатого вала двигателя, об./мин (табл. 1.3).
В таблице 1.3 представлены основные параметры муфт сцеплений некоторых отечественных тракторов.
Тогда расчётный момент трения можно выразить через силу нажатия Q
наж
на поверхности трения:
iRQММ
, (1.3)
срнажномм
где µ – коэффициент трения, который зависит от материала поверхностей трения, их состояния и обработки, относительной скорости скольжения дисков,
давления и температуры (табл. 1.4);
R
– средний радиус приложения сил тре-
ср
ния;
число пар поверхностей трения.
1.2. Средние значения коэффициента запаса сцепления
Применяемость β
Легковые автомобили 1,2…1,75
Грузовые автомобили 1,5…2,2
Транспортные средства повышенной и высокой проходимости 1,8…3,0
Для постоянно замкнутых муфт сцепления автотракторной техники 1,5…2,5
Для используемых на автотракторной технике постоянно или непостоянно
замкнутых муфт сцепления, имеющих компенсационные пружины 2,5…3,5
Для непостоянно замкнутых муфт сцепления 3,5…4,5
8
1.3. Параметры муфт сцеплений отечественных тракторов
β
Параметр МТЗ-80 Т-150К ДТ-75 К-700
Конструктивная масса трактора, кг 3770 7275 5700 11 300
Номинальная мощность двигателя, кВт
58,6 111 55 147,15
Номинальная частота вращения
коленвала двигателя, об./мин 2240 2000 1700 1700
Тип муфты Однодисковое,
сухое,
постоянно
замкнутое
Двухдисковое,
сухое,
постоянно
замкнутое
Однодисковое,
полужёсткое,
сухое,
постоянно
замкнутое
Диаметр поверхностей трения, мм:
наружный 340 400 340 400
внутренний 220 220 210 220
Материал накладок КФ-2 КФ-2 КФ-2 НСФ-7
Радиус ведущих колёс трактора
(звездочки), м 0,74 0,67 (0,388) 0,82
Передаточное число трансмиссии на
высшей передаче 18,13 17,64 21,0 22,95
Момент инерции маховика, кг·м2 0,160 0,365 0,245 0,529
Масса ведомого диска, кг 4,1 7,4 3,12 7,05
Из уравнения (1.3) определим необходимую для передачи момента силу
нажатия
Q
на поверхности трения:
наж
М
µ
ном
iR
ср
Q
= . (1.4)
наж
Средний радиус приложения сил трения:
3
3
где
R1 и R2 –
R
=
ср
3
внутренний и наружный радиусы поверхностей трения соответст
2
RR
−
1
2
2
2
, (1.5)
2
RR
−
1
-
венно (табл
. 1.3).
9
1.4. Коэффициент трения и допускаемое давление
1
−+=nm
i
для различных фрикционных материалов
Материал одной
из поверхностей трения
(вторая – сталь)
Сталь или чугун 0,15…0,18 0,03…0,07 0,2…0,25 До 1
Райбест 0,3…0,4 – 0,15…0,25 –
Асбокаучук 0,4…0,5 0,1…0,12 0…0,2 До 0,3
Асбобакелит 0,35…0,45 0,1…0,12 0,1…0,3 До 0,3
Металлокерамика 0,4…0,5 0,1…0,12 0,4…0,6 До 3
Коэффициент трения
сухое
трение
работа
в масле
Допускаемое давление,
МПа
сухое
трение
работа
в масле
Наружный радиус поверхностей трения ограничивается размерами махо
вика и должен быть согласован с ГОСТ
1786–74 на
размеры фрикционных на
-
-
кладок или ГОСТ
Число пар поверхностей трения
12238–76 (
табл
. 1.5).
:
, (1.6)
где
т
–
число ведущих дисков, шт
.;
п
–
число ведомых дисков, шт
Число ведущих и ведомых дисков определяется исходя из типа сцепления
по табл
. 1.3.
Для расчёта муфты сцепления при неизвестном числе дисков пользуются
следующей методикой
.
Момент трения муфты сцепления на поверхности трения выражают через
давление, число пар этих поверхностей и их размеры из формулы
2
2π=β= , (1.7)
bqiRММ
срномм
.
(1.3):
где
b –
ширина поверхностей трения, равная разности
R1 – R2, мм; q –
каемое для данного материала давление (выбирают по табл
10
. 1.3).
допус
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]