- •Введение
- •Глава I. Тяговый расчет трактора и автомобиля.
- •1.1. Тяговый расчет трактора
- •1.1.1 Расчетный тяговый диапазон
- •1.1.2. Масса трактора
- •1.1.3. Номинальные скорости движения. Структура передач.
- •1.1.4. Размеры ведущих колес и расчетный радиус колеса.
- •1.1.5. Передаточные числа трансмиссии и уточнение расчетных скоростей движения
- •1.1.6. Номинальная мощность двигателя
- •1.2. Тяговый расчет автомобиля
- •1.2.1. Полная масса автомобиля:
- •1.2.2. Подбор шин и определение радиуса качения ведущих колес.
- •1.2.3. Номинальная мощность двигателя
- •1.2.4. Передаточные числа коробки передач.
- •Глава 2. Тепловой расчет двигателя.
- •2.1. Выбор и обоснование исходных данных к тепловому расчету
- •2.1.1. Давление и температура остаточных газов.
- •2.1.2. Подогрев свежего заряда
- •2.1.3. Коэффициент избытка воздуха
- •2.1.4. Топливо
- •2.1.5. Показатели политроп сжатия и расширения
- •2.1.6. Коэффициент использования тепла ,
- •2.1.7. Степень повышения давления.
- •2.2. Определение параметров состояния рабочего тела
- •2.2.1. Процесс впуска
- •2. Коэффициент остаточных газов:
- •4. Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
- •2.2.4. Процесс расширения
- •Значения давления и температуры в современных двигателях
- •2.3. Индикаторные и эффективные показатели двигателя
- •5. Среднее давление механических потерь.
- •6. Среднее эффективное давление и механический кпд двигателя:
- •7. Эффективный кпд и эффективный удельный расход топлива:
- •2.4. Определение диаметра и хода поршня
- •Данные теплового расчета.
- •2.5. Построение индикаторной диаграммы
- •2.6. Построение скоростной характеристики двигателя
- •Глава 3. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма (кшм).
- •3.1. Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма.
- •3.2. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
- •Глава 4. Расчет систем двигателя
- •4.1. Расчет смазочной системы
- •1. Емкость системы определяется по выражению:
- •2. Циркуляционный расход масла
- •3. Расчетная производительность насоса и выбор конструктивных характеристик шестеренчатого насоса.
- •4. Мощность, затрачиваемая на привод насоса:
- •5. Площадь поверхности охлаждения радиатора (теплоотдающая поверхность):
- •4.2. Расчет системы охлаждения
- •1. Количество отводимого тепла:
- •2. Циркуляционный расход охлаждающей жидкости:
- •3. Расчетная производительность насоса и мощность на его привод:
- •4. Емкость системы охлаждения
- •Поверхность охлаждения радиаторов и емкость системы охлаждения и смазочной системы двигателей.
- •5. Поверхность охлаждения радиатора.
- •4.3. Система питания двигателя
- •Глава 5. Расчет и построение тяговой характеристики трактора, тяговых и динамических характеристик автомобиля.
- •5.1. Расчет и построение тяговой характеристики трактора.
- •5.2. Расчет и построение тяговых и динамических характеристик автомобиля.
- •Расчет времени разгона автомобиля.
- •Приложение 2
5. Поверхность охлаждения радиатора.
Требуемая площадь поверхности охлаждения радиатора определяется по формуле:
, м3
где к - коэффициент теплопередачи, Вт/м2°С, принимаемый для легковых автомобилей 140...180 Вт/м2°С ; для грузовых автомобилей 100...130 Вт/м2°С;
для колесных тракторов 80...90 Вт/м2 °С; для гусеничных тракторов 60...80 Вт/м2°С. Большие значения принимаются для машин с высокой максимальной скоростью движения
- средняя температура жидкости в радиаторе.
Средняя температура жидкости в радиаторе для современных двигателей находится в пределах от 85 до 95°С и зависит в основном от максимально допустимой температуры в двигателе. Максимальная температура в закрытых системах охлаждения с высоким избыточным давлением может быть больше 100 °С (в двигателях ЗИЛ-130 tжmax = 115°С, ЗМЗ-53 tжmax=I05°C). При низких избыточных давлениях в системах максимальную температуру можно принимать 95…98°С;
tжвх - температура жидкости на входе в радиатор,°С ;
- перепад температуры в радиаторе, °С, ∆t принимают 8...10°С;
- средняя температура воздуха в радиаторе, °С;
tвоз вх - температура воздуха на входе в радиатор,°С принимают при умеренном климате +40°С, при тропическом и жарком климате +50°С. При отсутствии указаний о расчетных климатических условиях проектирование ведется для умеренного климата;
- подогрев воздуха в радиаторе, принимаемый в зависимости от глубины радиатора и других факторов от 20 до 30°С.
Полученное значение теплоотдающей поверхности радиатора округляется и сравнивается с прототипом (табл.13).
В трубчато-пластинчатых радиаторах коэффициент оребрения находится в пределах = 3...6.
Задаваясь значением можно определить поверхность трубок радиатора , м2.
Данные расчета используются для разработки элементов конструкции системы охлаждения.
4.3. Система питания двигателя
Система питания двигателя принимается такой же, как у заданного прототипа. В курсовом проекте расчет ее не производится. Следует лишь начертить упрощенную схему системы питания на миллиметровой бумаге по размеру листа расчетно-пояснительной записки и дать краткое описание этой системы.
Глава 5. Расчет и построение тяговой характеристики трактора, тяговых и динамических характеристик автомобиля.
5.1. Расчет и построение тяговой характеристики трактора.
Тяговую характеристику строят в функции силы тяги на крюке при установившейся работе трактора, на горизонтальном участке для заданных почвенных условий. Должны быть построены графические зависимости скорости движения V , тяговой мощности Nкр , буксования , тягового КПД и удельного расхода топлива gкр от силы тяги на крюке Pкр. Кривые характеристики рассчитываются и строятся для всех основных передач. Расчеты производятся для скоростных режимов работы двигателя от минимально устойчивой до максимальной частоты вращения холостого хода. При этом обычно принимают следующие допущения и ограничения:
1) коэффициент сопротивления движению принимается постоянным, независящим от скорости движения трактора; 2) механический КПД трансмиссий для всех передач принимается одинаковым, постоянным и независящим от степени нагрузки двигателя; 3) рассматривается движение трактора по горизонтальному пути при установившихся режимах работы.
Для выбранных скоростных режимов работы рассчитываются:
1. Касательная сила тяги
, кН
где Mк, кНм и Ne, кВт - крутящий момент и мощность двигателя при данном (расчетном) режиме работы, определяемые по регуляторной характеристике;
iтр=iк ·i0 - передаточное число трансмиссии на расчетной передаче;
- механический КПД трансмиссии (/1/ с.31);
rк - радиус ведущих колес, м;
n - частота вращения, мин-1
2. Теоретическая и действительная скорости движения
, км/ч
, км/ч
Здесь rк в метрах, - буксование.
Величина буксования может быть определена по прототипу или по эмпирическим зависимостям, приводимым в справочной литературе. Может быть использована зависимость
3. Сила тяги на крюке:
Pкр=Pк-Pf=Pк-fG, кН
где f - коэффициент сопротивления движению, принятый в тяговом расчете трактора (1. приложение 1);
G - сила тяжести трактора, определяемая в тяговом расчете трактора, кН.
4. Тяговая мощность на крюке
, кВт
5. Удельный расход топлива и тяговый КПД трактора
,
где Gт - часовой расход топлива, кг/ч соответствующий работе трактора на данной передаче с тяговой мощностью Nкр;
Nе - эффективная мощность двигателя в этих условиях. Тяговая характеристика трактора может быть построена по результатам расчета на ЭВМ или графоаналитическим методом.
В курсовом проекте тяговая характеристика рассчитывается на ЭВМ по программе "Расчет тяговой характеристики гусеничного трактора" (Шифр программы TEAKI.BAS).
Кроме рассмотренных зависимостей, в программеиспользованы эмпирические формулы для определения мощности и удельного расхода топлива дизеля:
, кВт
, г/кВтч
Часовой расход топлива определяется по выражению:
Gт=Nех ·10-3 ·gex, кг/ч
Для использования программы должны быть определены и выписаны:
Nн = кВт - номинальная мощность дизеля;
nн = мин-1 - номинальная частота вращения дизеля;
gен = г/кВт ч - удельный расход топлива при Nн;
Pн = кН - номинальная сила тяги на крюке (по заданному тяговому классу);
=0,05 - коэффициент буксования при Pн;
rк - м - радиус качения ведущих колес;
G = кН - сила тяжести трактора;
- КПД трансмиссии принимаемой одинаковым для всех передач;
f - коэффициент сопротивления движению трактора;
z - число основных передач;
iк1, iк2 - передаточные числа коробки передач;
iо – передаточное число главной передачи
a, b, c, a1, b1, c1 - опытные коэффициенты для определения Nех и gex.
В таблице расчета приняты следующие обозначения:
Nx - расчетная мощность двигателя, кВт;
Px - касательная сила тяги, кН;
Wx - скорость движения трактора, км/ч;
P1x - сила тяги на крюке, кН;
N1x - тяговая мощность на крюке, кН;
Gex - удельный расход топлива на крюке
E1(I) - тяговый КПД трактора.
При невозможности использования ЭВМ кривые тяговой характеристики рассчитываются для 10...12 скоростных режимов двигателя nxx, nн и от nм через 200...300 мин-1 до скоростного режима на 200...400 мин-1 меньше nм.
По регулярной характеристике для этих частот вращения определяются крутящий момент и мощность двигателя. Определяется сила сопротивления движению трактора Pf=f·G. Коэффициент f принимается постоянным для всех режимов работы трактора. Для выбранных скоростных режимов определяются значения:
Pк, VT, V, Pкр, Nкр, gкр, и
В записке приводится расчет одного из режимов работы двигателя. Результаты всех расчетов вносятся в табл.14.
Таблица 14.
Данные расчетов для построения тяговой характеристик трактора
n мин-1 |
Mk Нм |
Ng кВт |
Pк кН |
Pкр кН |
VT км/ч |
V км/ч |
Nкр кВт |
GT кг/ч |
gкр г/кВтч |
|
δ |
|||
nxx |
|
|
I передача (ik1= )
|
|
|
|
|
|||||||
nн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
. . nmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
nxx |
|
|
II передача (ik2= ) и т.д. |
|
|
|
|
По результатам расчета строится тяговая характеристика на втором листе курсового проекта (рис.13). Тяговая характеристика может быть построена графоаналитическим методом. Существует несколько методов построения. Рассматривается один из них. Для уяснения зависимостей между показателями выполняются вспомогательные построения. Поэтому только верхняя правая часть графика является тяговой характеристикой трактора. Остальные три четверти являются вспомогательными и служат для нанесения исходных параметров двигателя и промежуточных расчетных данных. Построения следует начинать с выбора масштабов, исходя из максимальных значений Pкр, V, M, Nе и нанесения координатных осей. При этом начало координат при расчете трактора с большими тяговыми усилиями целесообразно смещать влево и вниз от центра листа.
В левой нижней четверти (квадрат III) строятся кривые регулярной характеристики двигателя n, Nе, Gт в функции его момента. В нижней правой четверти (квадрат IV) строятся линейные зависимости касательной силы тяги Pк от величины крутящего момента M для всех основных передач. Начало отсчета Pк смешается влево от точки 0 на величину силы сопротивления движению Pf. В этом случае точка 0 - начало отсчета Pкр.δ
Для построения кривых Pк достаточно нанести точки соответствующие касательной силе тяги при номинальном крутящем моменте двигателя (точки А, В, С) и соединить их прямыми с точкой начала отсчета Pк (точка 01).
Левая верхняя четверть графика используется для построения линейных зависимостей теоретической скорости от частоты вращения двигателя для всех основных передач. Для построения прямых целесообразно нанести точки теоретических скоростей при номинальной частоте вращения двигателя и соединить их прямыми с началом координат.
Далее следует построить кривые тяговой характеристики, используя данные расчета и проверяя правильность построения по действительной скорости, снимаемой с графика. Проверка правильности взаимного расположения кривых Nкр может быть произведена проведением огибающей к кривым Nкр, которая является потенциальной тяговой характеристикой. Обычно только на низших передачах вследствие большого буксования максимальная тяговая мощность лежит ниже потенциальной тяговой характеристики.
Кривые тягового КПД можно нанести в нижней правой четверти, как это показано на графике. Кривые тягового КПД на всех передачах должны располагаться близко одна к другой. В правильности построения и расчетов можно убедиться, определив графически Nкр и Nе для любого значения Pкр. Отношение Nкр/Nе должно соответствовать значению тягового КПД на его кривой. На графике показана схема отсчета Nкр и Nе для одного значения Pкр (точка Д). Кривые удельного расхода gкр можно не строить.