Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
44118.rtf
Скачиваний:
20
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
3.86 Mб
Скачать

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА "ТРАКТОРІВ ТА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ МАШИН"

КУРСОВА РОБОТА З ПРЕДМЕТА: "ТРАКТОРИ І АВТОМОБІЛІ"

НА ТЕМУ: ТЯГОВИЙ РОЗРАХУНОК ТРАКТОРА

03.13.32.16.Пз

СУМИ

2005

Завдання до курсової роботи

Марка трактора - Т - 150 К

Фон - поле культивоване

Кількість передач робочого діапазону - 3

Розрахункова (теоретична) швидкість руху на I передачі - 2,2 км/год

Максимальна транспортна швидкість - 30 км/год

Номінальна частота обертання колінчастого валу двигуна - 2100 хв"

Питома ефективна витрата палива - 230 г/квт-год

Номінальне тягове зусилля - 30 кн.

Зміст

1. Тяговий розрахунок трактора

2. Побудова потенційної тягової характеристики трактора

3. Розрахунок і побудова регуляторної характеристики дизельного двигуна

4. Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики трактора

5. Динамічні параметри трактора на транспортних роботах

Література

Вступ

Трактор та автомобіль - складні машини, і вимоги, що ставляться до них, настільки різноманітні, що для їх задоволення необхідна наявність низки експлуатаційних якостей. Ці якості повинні в комплексі характеризувати ефективність роботи трактора та автомобіля в тих чи інших умовах. Найважливішими експлуатаційними якостями, що вивчаються в теорії трактора та автомобіля і представляють собою сукупність експлуатаційних властивостей, є продуктивність.

Продуктивність трактора залежить від ширини захвату агрегату, від потужності тягового опору робочих органів і від середньої швидкості руху машинно-тракторного агрегату, яка в свою чергу, визначається потужністю трактора.

Економічність трактора визначається собівартістю робіт, що виконуються, і залежить від величини витрати палива, мастильних матеріалів та їх вартості, витрати на технічне обслуговування і ремонт та інших факторів. У теорії трактора та автомобіля розглядаються головним чином, паливна економічність машини та її залежність від величини питомої витрати палива у двигуна при різних режимах роботи, від витрат, що виникають при русі машини, від підбору передач у трансмісії та інших конструктивних і експлуатаційних факторів.

Тяговий розрахунок трактора є одним з перших етапів при створенні нової машини. Однак проводять тяговий розрахунок і машин, що існують, з метою визначення потенційних можливостей трактора в конкретних умовах.

1. Тяговий розрахунок трактора

Необхідні тягові показники трактора можуть бути досягнутими та ефективно використаними тільки в тому випадку, коли будуть правильно обрані основні його параметри: маса, швидкість руху (передаточного числа трансмісії), потужність двигуна. Ці параметри визначають при тяговому розрахунку трактора.

1.1 Тяговий діапазон трактора

Трактор повинен бути розрахований на виконання всіх робіт, відповідно до його тягового класу і деяких робіт, віднесених до тягової зони сусіднього з ним попереднього класу. Перекриття тягових зон дозволяє виконувати деякі роботи тракторами суміжних класів, що розширює сферу застосування тракторів кожного класу.

Тяговий діапазон трактора визначається за формулою:

(1.1)

де і- відповідно номінальне тягове зусилля ( за завданням) і зусилля тяги трактора попереднього класу;

- коефіцієнт розширення тягової зони трактора, що рекомендується в середньому 1,3.

Знаючи тяговий діапазон і номінальне тягове зусилля трактора, можна визначити його мінімальну силу тяги:

= 30/1,95=15384,62 кН (1.2)

1.2 Маса трактора

Маса трактора оцінюється його станом. Якщо трактор не має заправочних матеріалів, баласту і тракториста, то така маса називається конструктивною (). Повністю заправлений трактор з трактористом і баластом буде мати масу експлуатаційну ().

Експлуатаційну масу колісного трактора можна визначити із наступних умов:

(умова по зчепленню),

(умова по типажу),

звідки

.

За умов рівності будемо мати:

7645,26кг, (1.3)

де - номінальне тягове зусилля трактора за типажем,;

- допустима величина коефіцієнта використання зчіпної ваги трактора, для колісних тракторів приймають =0,5...0,6, а для гусеничних - 0.6...0.65;

- коефіцієнт навантаження ведучих коліс (для тракторів типу 4К2 становить 0,75...0,80, а для 4К4 і гусеничних – 1,0).

- коефіцієнт опору коченню, для колісних тракторів (культивоване поле) можна прийняти 0,20;

- прискорення вільного падіння.

Конструктивну масу трактора, знаючи експлуатаційну, можна визначити за формулою:

= 0,93 · 7645 = 7110. (1.4)

1.3 Розрахунок номінальної потужності двигуна

Розрахунок номінальної потужності двигуна проводять з урахуванням номінального тягового зусилля трактора, сили опору коченню, маси трактора, витрат на тертя у трансмісії й необхідного запасу потужності двигуна.

Враховуючи вищевикладене, номінальна потужність двигуна визначається за формулою:

=74,93516 кВт (1.5)

де і- відповідно номінальне тягове зусилля (Н) і розрахункова швидкість (теоретична швидкість) на першій основній передачі, що відповідає номінальному тяговому зусиллю (за завданням -);

- експлуатаційна маса трактора (кг) ;

- прискорення вільного падіння ;

- коефіцієнт експлуатаційного завантаження двигуна (приймається 0,85);

-ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії і розраховують його за формулою:

=0,9 (1.6)

де і- ККД, що враховують втрати відповідно в циліндричних і конічних передачах під навантаженням,= 0,985...0,99;= 0,975...0,98;

- ККД, що враховує втрати в трансмісії при холостому її прокручуванні, = 0,95...0,97;

і - числа пар відповідно циліндричних і конічних шестерень, що передають крутний момент на даній передачі,= 3..5,= 1.

Враховуючи складність визначення для тракторів 4К4, для нихвизначається як для тракторів 4К2, а потім зменшується на 0,02.

Механічні ККД трансмісії - величина змінна, однак для практичних розрахунків її приймають постійною на всіх передачах незалежно від потужності, що передається, і зазвичай вона дорівнює= 0,88...0,93.

кВт

1.4 Розрахунок основних робочих швидкостей трактора

Для розрахунку ряду основних робочих швидкостей трактора визначається діапазон швидкостей, який характеризується відношенням вищої робочої швидкості до швидкості на першій основній передачі:

= 1,65 (1.7)

де - вища робоча швидкість, яку необхідно визначити.

Величина швидкісного діапазону підраховується за формулою:

= 1,95·0,85 = 1,65 (1.8)

де - коефіцієнт припустимої мінімальної завантаженості двигуна рекомендується приймати рівним 0,85

Для розрахунків вищої і проміжних швидкостей необхідно визначити знаменник геометричної прогресії ""

Знаючи, що:

, (1.9)

можна визначити

= 6·1,28 = 7,68 км/год,

км/год,

км/год, (1.10)

= 9,945

Звідси:

. (1.11)

Вища транспортна швидкість у геометричну прогресію не входить. Проміжну транспортну швидкість визначають як середню геометричну величину між вищою транспортною і вищою швидкістю основного ряду за формулою:

або (1.12)

=0,5·(30+9,9) = 19,95 км/год (1.13)

Остаточний ряд швидкостей коректується відповідно до практичних можливостей підбору кількості зубців коробки передач трактора що проектується.

1.5 Розрахунок передаточних чисел трансмісії й коробки передач

Передаточне число трансмісії колісного трактора на першій передачі визначається за формулою:

(1.14)

де - номінальна частота обертання колінчастого вала, хв-1;

- радіус кочення ведучого колеса трактора, м.

Радіус кочення ведучого колеса розраховується за формулою:

=0,0254[0,5·24+0,85· 21,3] = 0,797 м, (1.15)

де і- відповідно посадочний діаметр і ширина профілю шини в дюймах (вказані в її позначенні);

(0,8...0,85) - коефіцієнт деформування шини ведучого колеса.

Розміри шин підбираються за допомогою додатку 4 в залежності від-навантаження на одне ведуче колесо трактора.

Для гусеничного трактора передаточне число на першій передачі відповідно визначається за формулою:

(1.16)

де - радіус початкового кола ведучого колеса, який розраховується за формулою:

, (1.17)

де і- відповідно кількість активних зубців ведучого колеса і крок гусениці (м).

Решта передаточних чисел трансмісії розраховується за формулою:

,

; (1.18)

де – знаменник геометричної прогресії.

Знаючи розрахункові загальні передаточні числа трансмісії на кожній передачі - і передаточні числа шестерень з постійним зачепленням трактора - прототипу, визначають передаточні числа коробки передач:

,, (1.19)

де - передаточне число шестерень з постійним зачепленням трактора прототипу (додатки 1 і 2). – 4,44

= 4,44· 4,59 = 20,37 (1.20)

де - передаточне число центральної передачі;

- передаточне число кінцевої передачі.

1.6 Показник енергонасиченості і металоємкості трактора

Енергонасиченість і металоємкість є важливими параметрами, що характеризують рівень технічної досконалості в галузі тракторобудування. З підвищенням енергонасиченості трактора збільшується можливість підвищення продуктивності праці без суттєвого збільшення використання металу. Енергонасиченість трактора характеризується відношенням номінальної потужності тракторного двигуна до експлуатаційної маси трактора. Величину енергонасиченості визначаюча за формулою:

кВт/т , (1.21)

Металоємкість трактора характеризується відношенням конструктивної маси () до номінальної потужності двигуна (). Цей показник при постійному вдосконаленню конструкції трактора і підвищенню його енергонасиченості безперервно знижується. Зниження металоємкості не повинно погіршувати зчіпні властивості трактора і знижувати його надійність у роботі.

Величину металоємкості визначають за формулою:

кг/кВт, (1.22)

2. Побудова потенційної тягової характеристики трактора

При експериментальному визначені (за стандартною методикою) і теоретичному аналізі тягових показників трактора використовується таке спрощене рівняння балансу потужності:

=77,45 кВт, (2.1)

де - ефективна потужність, яку розвиває двигун;

- потужність, яка втрачається у трансмісії на тертя в її механізмах, на переміщування масла і що споживається гідросистемою трансмісії;

- потужність, зумовлена втратами швидкості внаслідок буксування рушіїв;

- потужність, що втрачається на подолання опору коченню;

- потужність, яка використовується для переміщення машин або причіпних ланок автопоїзда, що агрегатуються з трактором (тягова потужність).

Це рівняння відповідає рівномірному руху трактора по горизонтальному полю на робочій (основній) передачі. При цьому тягове зусилля прикладене так, що його лінія дії горизонтальна і розміщена у поздовжній вертикальній площині симетрії трактора.

Наочне уявлення про баланс потужності трактора за рівнянням (2.1.), а також про можливості трактора в заданих ґрунтових умовах дає його потенційна тягова характеристика, яка ґрунтується на припущеннях про те, що трактор оснащений автоматичною безступінчастою трансмісією і ККД цієї трансмісії такий самий, як у реальної. Перше припущення дає можливість передбачати повне використання номінальної потужності тракторного двигуна (стопроцентне завантаження двигуна при будь-яких значеннях тягового зусилля) , а друге - добитися, щоб криві потенційної характеристики мали загальні точки з кривими реальної характеристики (рис.2.1).

Потенційну тягову характеристику трактора будують у такій послідовності.

У координатах проводять лінію номінальної потужності двигуна(рис. 2.1).

Обчислюють втрати потужності у трансмісії за формулою:

= 121,3· (1-0,9) = 7,7 (2.2)

і відкладають її у маштабі N вниз від лінії , внаслідок чого одержують лінію.

За результатами тягових випробувань або на основі емпіричних залежностей будують допоміжну криву коефіцієнта буксування .

Стандартна методика визначення коефіцієнта буксування ґрунтується на припущенні про те, що при холостому ході трактора (без тягового навантаження) немає втрат швидкості, тобто = 0.

Теоретичні методи визначення коефіцієнта буксування передбачають використання математичних моделей процесів взаємодії рушіїв з ґрунтом.

Через складність процесів взаємодії рушіїв із грунтом формули для розрахунку виходять громіздкими, з великою кількістю величин, визначення деяких з них пов'язане із значними труднощами. Тому при оцінці тягово-зчіпних властивостей користуються емпіричними даними. Професором Б.Я. Гінцбургом встановлена залежність коефіцієнта буксування колісних і гусеничних тракторів від безрозмірного параметра Р:

=0,2·0,7848+0,8·0,78488 = 0,27 (2.3)

де - відносна сила тяги трактора, яка визначається за формулою:

=6000/0,6·1·7645 = 1,30 (2.4)

Для гусеничних тракторів і колісних типу 4К4 = 1, тому величину відносної сили тяги визначають за формулою:

=6000/7645 = 0,7848 (2.5)

Безрозмірні коефіцієнти а, , с залежать від типу трактора і ґрунтових умов. Для колісних тракторів приймають : а =0,2 ; Ь =0,8; с =8.

Коефіцієнт зчеплення рушія трактора з ґрунтом у заданих умовах роботи, приймається за додатком 3 відповідно до агрофону.

Тягове зусилля трактора для потенціальної тягової характеристики приймається в наступних значеннях 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8;; 1,2; 1,4; 1,5. Ці значеннязанести до таблиці 2.1

При буксуванні рушіїв відбуваються втрати потужності, падіння продуктивності і перевитрата палива, руйнування структури грунту і зниження його родючості. У звязку з цим на значення коефіцієнта буксування накладаються певні обмеження.

Наприклад, за вимогами агротехніки буксування тракторів при номінальному тяговому зусиллі не повинне перевищувати 16, 14 і 3% відповідно для колісних тракторів 4К2, 4К4 і гусеничних. Граничні значення коефіцієнта буксування на стерні, за якими визначають номінальні тягові зусилля, становлять 18, 16 і 5 % відповідно для колісних тракторів 4К2 , 4К4 і гусеничних. Після визначення коефіцієнта буксування обчислюють втрати потужності на буксування за формулою:

, (2.6)

де - потужність, що відводиться до ведучих коліс.

(Nk=NH-NТР)

Nk=NH-NТР=98,03-12,13=85,9

Втрати потужності на буксування відкладають вниз від лінії і з'єднують плавною кривою.

Потім визначають теоретичну швидкість трактора, користуючись співвідношенням:

(2.8)

де - теоретична швидкість трактора, км/год;

- дотична сила тяги (колове зусилля на ведучому колесі), кН:

(2.9)

де - сила опору коченню;

- коефіцієнт опору коченню.

(2.10)

Значення теоретичної швидкості трактора заносять до таблиці 2.1. і будують відповідну криву, на потенційній тяговій характеристиці.

Втрати потужності на кочення трактора обчислюють за формулою:

=0,2·6/3,6=0,33 (2.11)

де - дійсна швидкість трактора, км/год.

=0,049(1-0,27)=0,03 (2.12)

Розрахувавши втрати потужності на кочення трактора для ряду точок, відкладають їх у масштабі N вниз від кривої, що з'єднує точки втрати потужності на буксування.

Одержана при цьому нижня крива відбиває зміну тягової потужності . Ця крива відображає також тяговий ККД трактора, якщо відрізок номінальної потужності двигунаприйняти за=100%.

Щоб з'ясувати, куди витрачається потужність двигуна при різних значеннях тягового зусилля, необхідно провести вертикалі через точки осі, відповідні цьому значенню. Точки перетину кожної вертикалі з кривими потенційної тягової характеристики визначають інтервали, які у масштабі N відповідають різним потужностям. Зверху донизу це будуть: потужність, що втрачається у трансмісії, на буксування, на кочення, а також тягова потужність(рис. 2.1.). При граничних значенняхвся потужність двигуна втрачається: при=0 - в трансмісії і на кочення, а при=(тобто повністю використані зчіпні можливості трактора для завданого агрофону, тобто=100 %) - в трансмісії і на буксування.

Потенційна тягова характеристика дає наочне уявлення про зміни затрат потужності двигуна із збільшенням тягового зусилля: потужність, що втрачається у трансмісії, залишається незмінною; втрати потужності на буксування рушіїв зростають; Потужність опору коченню зменьшується тягова потужнісь спочатку збільшується, а потім, досягнувши максимуму, зменшується.

Таблиця 2.1