ТР_и_ АВТ курсовая_

1 ЧАСТЬ.

Тяговый расчёт трактора Т – 70С.

1. Определение потребной мощности двигателя.

Определение коэффициента изменения тягового диапазона трактора δ_m.

Тяговый диапазон трактора определяется по формуле:

Р_Н – номинальная сила тяги проектируемого трактора;

(Р_Н)^/ – номинальная сила тяги трактора предыдущего тягового класса;

ε – коэффициент расширения тяговой зоны трактора; Принимаем ε = 1,3;

Определение эксплутационной массы трактора.

\

Ф_ДОП – допустимая величина коэффициента использования сцепного веса трактора; Для колёсных тракторов принимаем Ф_ДОП = 0,6;

f – коэффициент сопротивлению качению; Для колёсных тракторов принимаем f = 0,15;

λ – коэффициент нагрузки на ведущие колёса трактора, учитывающий распределение масс трактора по осям (трактор гусеничный);

Принимаем λ = 1;

Определение конструкционной массы трактора.

m_В – масса воды = 80;

m_ГСМ – масса горюче – смазочных материалов = 150;

m_И – масса инструментов = 30;

m_ТР – масса тракториста = 75;

m_Б – масса балласта = 0;

m_K = 4535 – (80 + 150 + 30 + 75 + 0) = 4200;

Расчёт номинальной мощности двигателя.

Р_Н – номинальное тяговое усилие;

V_Н1 – расчётная скорость движения на низшей передачи при номинальной силе тяги; V_Н1 = 5 км/ч;

m_Э – эксплутационная масса трактора;

η_ТР – КПД, учитывающий потери мощности в трансмиссии;

χ_Э – коэффициент эксплутационной нагрузки тракторного двигателя; Принимаем χ_Э = 0,9;

Определяем КПД трансмиссии:

η_ТР = (η_Ц)ⁿ · (η_K)ⁿ · (η_X);

η_Ц – КПД цилиндрической пары шестерён; Принимаем η_Ц = 0,985;

η_K – КПД конической пары шестерён; Принимаем η_K = 0,975;

η_X – КПД, учитывающий потери мощности на холостом ходу; Принимаем η_Х = 0,96;

n – количество пар шестерни соответственно конической и цилиндрической передач.

η_ТР = 0,985⁵ · 0,975 · 0,96 = 0,87;

2. Расчёт и построение теоретической регуляторной характеристики двигателя.

n₁ и n_Н – текущее и номинальное значение частот вращения коленчатого вала двигателя;

С₁ = 0,7 и С₂ = 1,3 – для дизелей с вихрекамерным смесеобразованием.

Задавая различными значениями частот вращения вала двигателя в % (100,80,60,40,20) от номинальной величины определяют текущие значения N_E мощность двигателя.

n_H = 2100 мин^-1 – 100%;

n₁ = 1680 мин^-1 – 80%;

n₂ = 1260 мин^-1 – 60%;

n₃ = 840 мин^-1 – 40%;

n₄ = 420 мин^-1 – 20%;

Определяем частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу;

n_X = (1 + δ_P) · n_Н;

δ_P – коэффициент неравномерности регулятора (δ_P = 0,07…0,08);

Принимаем δ_P = 0,08;

n_X = (1 + 0,08) · 2100 = 2268 мин^-1;

Частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте n₀ определяется:

n₀ = n_H / k_ОБ;

k_ОБ = 1,2…1,8 – коэффициент приспособляемости двигателя по частоте вращения;

Принимаем k_ОБ = 1,5;

n₀ = 2100 / 1,5 = 1400 мин^-1;

Зная мощность и частоту вращения коленчатого вала двигателя, определяют крутящий момент:

ω – угловая скорость коленчатого вала соответственно мощности двигателя N_E1.

Определение максимального часового расхода топлива.

g_Е – удельный расход топлива при номинальной мощности;

Определение часового расхода топлива на холостом ходу.

Часовой расход топлива при максимальном моменте :

(0,6…0,8) · G_Tmax = 0.7 · 10.9 = 7.63 кг/ч;

Определяем удельный расход топлива;

n %	20	40	60	80	100
n об/мин.	420	840	1260	1680	2100
NE кВт	8,7	20	31,8	41,8	47,3
gE %	110	100	94	95	100
gE г/кВт ч	253	230,5	216	218	230
GT кг/ч	2,2	4,6	6,8	9,1	10,9
ME Н м	197,9	227,5	241	238	215,2

3. Расчёт и построение теоретической тяговой характеристики трактора.

Определяем радиус ведущей звездочки:

Z – число активно действующих зубьев за один оборот;

L_зв – фактическая длина одного звена гусеницы, м

Для большинства тракторов сельскохозяйственного назначения Z находится в пределах 13…14, а l_зв = 170…175.

Принимаем: Z = 13, l_зв = 175

Расчёт основных рабочих скоростей трактора.

Определение диапазона скоростей.

δ_Vосн = V_Z / V_H1;

V_H1 – расчётная скорость на 1 – ой передаче;

V_Z – высшая рабочая скорость;

Величина скоростного диапазона.

δ_Vосн = δ_Т · γ_{доп, min};

γ_{доп, min} – коэффициент допустимой минимальной загрузки двигателя; Принимаем γ_{доп, min} = 0,85;

δ_Vосн = 1,86 · 0,85 = 1,581;

V_Z = 1,581 · 5 = 7,9 км/ч;

Для расчёта высших и промежуточных скоростей необходимо определить знаменатель геометрической прогрессии – g.

V₂ = V₁ · g; V₃ = V₂ · g²; V₄ = V₁ · g³; V_Z = V₁ · g^{Z – 1};

V₂ = V₁ · g = 5 · 1.12 = 5,6 км/ч;

V₃ = V₂ · g² = 5,6 · 1,12² = 7,02 км/ч;

V₄ = V₃ · g³ = 7,02 · 1,12³ = 9,86 км/ч;

V₅ = V₄ · g⁴ = 9,86 · 1,12⁴ = 15,5 км/ч;

Определение рабочей скорости для каждой заданной передачи:

V_P = V_T · (1 - δ);

V_T – теоретическая скорость;

δ – величина буксования;

Т.к величина буксования незначительна, то V_P = V_T.

n об/мин	1260	2100
V1	3	5
V2	3.4	5.6
V3	4.2	7.5
V4	6	10
V5	9.3	16

Расчёт передаточных чисел трансмиссии и коробки передач.

n_Н – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя;

r₀ – радиус ведущей звездочки трактора;

V_Н1 – скорость движения трактора на 1 – ой передаче.

Определение максимальной касательной силы тяги для заданных передач:

М_Еmax – максимальный крутящий момент двигателя;

М_Еmax = 241 Н·м;

i_TP – передаточное число трансмиссии.

η_ТР – КПД учитывающий потери мощности в трансмиссии.

η_ТР = 0,87;

Определение номинальной касательной силы тяги для заданных передач:

М_Еном – номинальный крутящий момент двигателя;

М_Еном = 215.2 Н·м;

Определяем силу сопротивления качению:

P_f = f · G;

f – коэффициент сопротивлению качению;

f = 0,12…0,18;

Принимаем f = 0.15;

G – сила тяжести трактора;

P_f = 0.15 · 4,535 · 9,8 = 6.67 кН = 6670 Н;

Определяем силу тяги на крюке трактора:

Р_КР = Р_К - P_f ;

Р_КР1 = 33188 – 6670 = 26.5 кН;

Р_КР2 = 29655 – 6670 = 23 кН;

Р_КР3 = 23631 – 6670 = 17 кН;

Р_КР4 = 16796 – 6670 = 10 кН;

Р_КР5 = 10715 – 6670 = 4 кН;

Р_КР1 = 29635 – 6670 = 22.9 кН;

Р_КР2 = 26480 – 6670 = 19.8 кН;

Р_КР3 = 21101 – 6670 = 14.4 кН;

Р_КР4 = 13447 – 6670 = 6.8 кН;

Р_КР5 = 9568 – 6670 = 3 кН;

Определяем мощность на крюке трактора для каждой передачи:

Р_КР – сила тяги на крюке трактора;

V_P – рабочая скорость трактора;

Определяем удельный расход топлива:

Показатели энергонасыщенности и металлоемкости трактора

Энергонасыщенность:

Металлоемкость:

2 ЧАСТЬ.

Динамический и экономический расчёт автомобиля УАЗ-451.

1. Расчёт мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля.

V_Амах – максимальная скорость движения автомобиля; V_Амах = 95 км/ч;

G – сила тяжести автомобиля с грузом;

Ψ – приведённый коэффициент дорожного сопротивления; Ψ = 0.025;

К – коэффициент сопротивления воздуха;

Принимаем К = 0,45 – легковые автомобили с закрытым кузовом.

F – площадь лобового сопротивления автомобиля;

η_тр – механический КПД трансмиссии для режима максимальной скорости.

η_тр = η_кон = 0,975

Площадь лобового сопротивления для легковых автомобилей:

F = A · H = 1,785 · 2,02 = 3,6 м²

А – наибольший габаритный размер по величине;

Н – габаритная высота автомобиля;

Сила тяжести автомобиля:

G = g · (m₀ + m_г) = 9,8 · 2700 = 26460 Н

m₀ – собственная масса автомобиля;

m_г – масса перевозимого груза;

Максимальная мощность двигателя:

N_Емах = (1,05…1,10) N_Е = 1,1 · 56 = 62 кВт

Частота вращения коленчатого вала двигателя:

n_мах = η_п · V_Амах = 50 · 95 = 4700 мин^-1

η_п – коэффициент оборотности принимают равным в пределах 30…50 в соответствии с прототипом автомобиля и расчётной максимальной мощностью двигателя;

Принимаем η_п = 50.

2. Расчёт и построение внешней скоростной характеристики двигателя.

n %	20	40	60	80	100	120
n мин-1	940	1880	2820	3760	4700	5640
NE %	20	50	73	92	100	92
NE кВт	12,4	24,8	37,2	57	62	57
gE %	110	100	95	95	100	115
gE г/кВт	341	310	294,5	294,5	310	356,5

За 100 % удельного расхода топлива принимают для карбюраторного двигателя 300…310 г/кВт · ч.

Определяем значение крутящего момента:

ω – угловая скорость коленчатого вала;

Определяем часовой расход топлива для каждого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя:

3. Определение передаточного числа главной передачи:

i_KZ – передаточное число на прямой передаче;

Принимаем i_KZ = 1;

i_Д – 1…1,5 – передаточное число в дополнительной коробке (если она предусмотрена);

Принимаем i_Д = 1;

r_К – расчётный радиус ведущих колёс автомобиля;

Определяем нормальную нагрузку на одну шину полностью нагруженного автомобиля;

n_Ш – число шин, приходящихся на ведущие оси;

Принимаем n_Ш = 2;

λ – коэффициент нагрузки на ведущие колёса, учитывающий распределение массы автомобиля по осям;

Принимаем: для легковых автомобилей типа 4 х 2 – λ = 0,5;

Определяем радиус качения колеса:

r_K = 0,5 · d + (0.88…0,92) · b;

d – наружный диаметр диска колеса;

Принимаем d = 0,375 м;

b – ширина профиля шины;

Принимаем b = 0,225;

r_K = 0,5 · 0,375 + 0,9 · 0,225 = 0,39;

4. Подбор передаточных чисел коробки передач:

φ – коэффициент сцепления ведущих колёс с дорогой принимается в пределах 0,5…0,6.

Определяем знаменатель геометрической прогрессии:

Z = 4 – число передач;

i_K2 = i_K1 / g = 3.2 / 1,442 = 2,2;

i_K3 = i_K2 / g = 2,2 / 1,442 = 1,5;

i_K4 = i_K3 / g = 1,5 / 1,442 = 1,07;

Определяем передаточные числа трансмиссии:

i_TP = i_K · i₀;

i_TP1 = 3,2 · 7,27 = 23,26;

i_TP2 = 2,2 · 7,27 = 15,9;

i_TP3 = 1,5 · 7,27 = 10,9;

i_TP4 = 1,07 · 7,27 = 7,8;

5.Построение универсальной динамической характеристики автомобиля.

• Определяем скорость атомобиля на 1 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем скорость атомобиля на 2 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем скорость атомобиля на 3 – ей передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем скорость атомобиля на 4 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1: 5640 мин-1:

Определяем величину касательной силы тяги:

• Определяем величину касательной силы тяги на 1 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем величину касательной силы тяги на 2 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем величину касательной силы тяги на 3 – ей передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем величину касательной силы тяги на 4 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

Определяем значения силы сопротивления воздуха:

• Определяем значение силы сопротивления воздуха на 1 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1: