Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ МАШИНЫ

И НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ЕЁ ДВИГАТЕЛЯ (4 часа)

1 Цель работы

1.1 Исследовать влияние крюковой нагрузки, почвенно‑грунтовых условий эксплуатации трактора на массу проектируемого трактора и номинальную мощность его двигателя.

1.2 Получить практические навыки по обоснованию массы лесного трактора и номинальной мощности его двигателя в процессе проектирования.

2 Краткий теоретический материал

Обоснование эксплуатационной массы лесозаготовительных машин производят, исходя из условий их работы. Энергия двигателя трактора расходуется на преодоление сопротивления передвижению машины по слабым лесным грунтам Pf и номинальной крюковой нагрузки Pкрн. С учетом временных случайных перегрузок касательная сила тяги трактора при работе на горизонтальной поверхности будет равна 6.1:

, (1)

где КП – коэффициент возможной перегрузки, который выбирается из ус-

ловия работы машины на одной из регламентируемых операций;

g – ускорение силы тяжести, м/с2;

f – коэффициент сопротивления движению машины.

С другой стороны 6.2:

, (2)

где - коэффициент нагрузки ведущих колес;

- коэффициент использования сценой массы, допускаемой по усло-

виям сцепления и лесотехническим требованиям.

Решая совместно уравнения (1) и (2), получим формулу определения эксплуатационной массы трактора:

. (3)

Учитывая значительное перераспределение нагрузки между передними и задними колесами при работе трактора, выполненного по схеме 4x2, с большой нагрузкой на крюке, коэффициент нагрузки ведущих колес принимается равным 0,80 – 0,85. Для трактора, имеющего все ведущие колеса и для гусеничных тракторов .

Обобщенные зависимости коэффициентов использования сцепной массы от буксования  для колесных и гусеничных тракторов приведены на рисунке 1.

а)

доп

б)

Рисунок 1 – Осредненные зависимости коэффициента использования эксплуатационной массы от буксования

а) гусеничные: 1 – болотно-торфяная целина осушенная;

2 - слабая почва с большим количеством перегноя;

3 – задернелая почва (залежь);

4 – плотная песчаная почва;

б) колесные: 1 – влажная почва с большим количеством перегноя;

2 – задернелая почва; 3 – целина плотная (залежь);

4 – асфальт, бетон.

Коэффициент сопротивления передвижению машины по слабым лесным грунтам f зависит от физико‑механических свойств грунта, параметров движителя и определяется по формуле 6.3:

(4)

где qs - предел несущей способности лесных грунтов (для болотно-торфяной

осушенной целины qs = 0,09…0,12 МПа, для влажных почв с большим

количеством перегноя qs = 0,12…0,25 МПа, для задернелых почв

(залежь) qs = 0,25…0,35 МПа, для песка qs = 0,35…0,45 МПа);

q0, qmin - соответственно среднее и максимальное давление под опорными

катками гусеничных машин, МПа (у колесных машин qmax = q0; у гу-

сеничных машин qmax = (1,5…2) q0 ;

L – длина опорной поверхности гусеничного движителя (отпечатка коле-

са), м;

 - коэффициент, учитывающий влияние на сопротивление движению

машины геометрических параметров движителя и физико-механи-

ческих свойств грунта,  = 0,4…1,0 м/МПа.

Эффективная мощность двигателя проектируемого трактора определяется из условий движения тракторного агрегата по горизонтальной поверхности с учетом возможных увеличений тягового сопротивления, которое характеризуется коэффициентом возможной перегрузки КП.

При этом агрегат комплектуется из расчета использования номинального крюкового усилия Ркр.н. При увеличении тяговой нагрузки частота вращения двигателя уменьшается и соответственно увеличивается крутящий момент двигателя. Величина добавочного крутящего момента характеризуется коэффициентом приспособляемости двигателя Кдв, который для двигателей современных лесозаготовительных машин находится в пределах Кдв = 1,1…1,25. С учетом этого обстоятельства, эффективная мощность двигателя Nе (кВт), необходимая для движения агрегата без переключения передач с заданной скоростью движения V, будет равна 6.4:

.

Расчет тягового коэффициента полезного действия в этом случае ведется из условия работы агрегата при допустимых значениях буксования движителя и коэффициента использования сцепной массы:

, (6)

где ТР - коэффициент полезного действия трансмиссии трактора,

ТР = 0,85…0,96;

Г - коэффициент полезного действия гусеничной цепи, Г = 0,88…0,98.

С учетом выражения (6) имеем

(7)

где - коэффициент эксплуатационной нагрузки.

3 Перечень оборудования, инструмента, приспособлений,

применяющихся в данной работе

Для выполнения работы используется обобщенная физическая модель гусеничного трактора (размеры уменьшены в 15 раз), микрокалькулятор и чертежный инструмент.

4 Методические указания к выполнению работы

Работа выполняется бригадой, состоящей из 3-4 человек.

Используя исходные данные (таблица 1, приложение 1) и обобщенную физическую модель гусеничного трактора, по приведенным формулам (3) и (7) определить массу проектируемого трактора и номинальную мощность его двигателя при эксплуатации в различных почвенно-грунтовых условиях лесосеки для нескольких конструктивных параметров движителя. Вначале определяется значение коэффициента сопротивления движению трактора f в зависимости от величины  и q0 для каждого из четырех типов почвенно-грунтовых условий эксплуатации. Значения f заносятся в таблицу 1. Затем для каждого значения f рассчитывают величины mэ и Nе.

По результатам расчета построить графические зависимости массы трактора и номинальной мощности его двигателя от коэффициента сопротивления движению и.

Исходя из максимальной номинальной мощности, полученной расчетом, подобрать марку серийного двигателя, используя данные таблицы 2 (приложение 2).

5 Форма и содержание отчета по работе

5.1 Номер и название лабораторной работы.

5.2 Цель работы.

5.3 Содержание отчета:

- рисунок обобщенной гусеничной мало масштабной модели;

- формулы, используемые в работе, с расшифровкой входящих величин;

- результаты вычислений значений коэффициентов сопротивлений (таблица 1);

- графические зависимости и;

- выводы по работе.

Таблица 1

№№ опыта (тип грунта)	Значения f при L и q0
	L= q0=	L= q0=	L= q0=
1
2
3
4