Тяговый расчёт трактора и построение тяговой характеристики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О. СУХОГО

ЗАОЧНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА «Сельскохозяйственные машины»

Практическая работа

Тяговый расчёт трактора и построение тяговой характеристики

Выполнил: студент гр. ЗС - 41с

Алейников А.А.

Гомель 2011 г.

Дано: Р_кр = 35 кН; л = 0.54; тип - 4х4; h_кр = 0.5 м; щ_н = 210 с^-1; К_м = 1.14; а_об = 0.65; N_маш = 36 %; R₁ = 1200 кгс / м; ч_min = 0.92; W = 0.9 га / ч; б_ст = 22?; р_min = 5 м; V_н =2.5 м / с; Q_пр = 2 • Р_кр = 7 т.

Ход работы

1. Определяем вес энергосредства

Вес энергосредства определяем по формуле:

где Р_кр - заданное тяговое усилие, кН. Принимаем по варианту [1, стр. 38];

л - коэффициент нагрузки ведущих колёс. Принимаем л = 1;

ц_с - коэффициент сцепления с почвой [1, таблица П2];

о - коэффициент учитывающий внутренние потери в ходовой системе. Для колёсного трактора принимаем о = 1;

f - коэффициент сопротивления передвижению. Принимаем f = 0.1.

Поскольку G_пр > 0.5 • Q_пр, принимаем вес энергосредства G = 5.8 т.

Определяем продольную базу из условия:

Распределение веса по осям энергосредства определяем из выражения:

Отсюда

Определим нагрузку на ведущие и ведомые колёса машины по формуле:

1 Подбираем шины для ведущих и управляемых колес

Шины подбираем из условия:

Выбираем следующие шины:

Ведущие - 13.6 R 38 [F] = 1660 кгс;

Управляемые - 13.6 R 38 [F] = 1660 кгс.

Определяем диаметр колеса по формуле:

Радиус ведущего колеса r_к = 102 см.

тогда л₂:

Уточняем нагрузки на колёса по формуле 1.7:

Определяем продольную координату центра тяжести по формуле:

где ц_кр - коэффициент использования веса. Для колёсного трактора 4х4 принимаем ц_кр = 0.45.

Определяем ширину колеи по формуле:

где b_к - ширина колеса;

о - коэффициент смещения линии тяги. Определяется из выражения:

где z_к - число корпусов.

Число корпусов определяется по формуле:

Принимаем z_к = 7.

2 Расчёт энергосредства на устойчивость

Рассчитаем продольную устойчивость энергосредства.

Из условия равновесия энергосредства относительно возможной оси опрокидывания О₂ имеем:

где r_к - радиус ведущего колеса. Из расчётов r_к = 102 см;

r_n - радиус ведомых колёс. Принимаем r_n = r_к на основании пункта 2.

Отсюда:

Данное числовое значение в таблице Брадиса соответствует углу в 53? 61?.

Уравнение равновесия трактора относительно возможной, в данном случае, оси опрокидывания О₁ имеет вид:

Отсюда:

Данное числовое значение в таблице Брадиса соответствует углу в 50? 42?.

Определим поперечную устойчивость из условия:

Отсюда:

Данное числовое значение в таблице Брадиса соответствует углу в 49? 13?.

Определяем угол сползания трактора на подъёме и уклоне из условия:

Данное числовое значение в таблице Брадиса соответствует углу в 35?.

4 Определяем номинальную мощность двигателя

Мощность двигателя, необходимая для обеспечения номинального тягового усилия, где f - коэффициент сопротивления передвижению. Принимаем f = 0.1;

V_н - рабочая скорость движения трактора. Принимаем по варианту V_н = 2.5 м /с = 9 км /ч;

з_им - коэффициент использования мощности. Принимается в интервале 0.9 ? 0.95 с учётом запаса мощности на трогание с места и преодоление случайных сопротивлений;

з_мг - механический КПД силовой передачи. Принимаем з_мг = 0.92;

з_б - коэффициент учитывающий потери от буксования. Для колёсных тракторов принимаем в интервале 0.85 ? 0.87.

Определяем мощность двигателя исходя из производительности энергосредства с почвообрабатывающим орудием по формуле:

где R₁ - тяговое сопротивление на единицу ширины захвата орудия. Для расчётов принимаем R₁ = 1200 кгс /м;

W - производительность энергосредства. Принимаем по варианту W = 0.9 га /ч;

ф - коэффициент использования рабочего времени. Принимаем ф = 85 %;

з_ф - касательный КПД.

Касательный КПД определяется по формуле:

где з_f - коэффициент, учитывающий потери на самоопережение.

Определяется з_f по формуле:

Проверяем мощность двигателя из условия возможности работы энергосредства с машинами, требующими отбора мощности, из условия:

где R_т - тяговое сопротивление рабочей машины, кгс;

V - рабочая скорость. Из условия V = 2.5 м /с = 9 км /ч;

N_н - мощность, требуемая для привода машины, кВт;

з_ом - КПД передачи к машине. Принимаем з_ом в интервале 0.9 ? 0.95.

Проверяем мощность энергосредства на обеспечение движения при эксплуатации на транспорте, из условия:

где i - подъём, преодолеваемый без перехода на низшую передачу. Принимаем для колёсных тракторов i в интервале 0.02 ? 0.05;

д_вр - коэффициент учёта вращающихся масс агрегата. Принимаем д_вр = 1.15;

j / g - ускорение при разгоне. Принимаем для колёсных тракторов в интервале 0.03 ? 0.1.

На основании расчётов энергосредство имеет достаточный запас мощности для эксплуатации на транспорте.

Определяем энергонасыщенность энергосредства по формуле:

5 Определение передаточных чисел ступенчатой трансмиссии

Определяем коэффициент нагрузки двигателя по формуле:

где М_{д min} - минимальный момент коленчатого вала двигателя, Нм;

М_{д н} - номинальный момент двигателя, Нм.

Номинальный момент двигателя определяется по формуле:

где щ - угловая скорость. Принимаем по условию щ = 210 с^-1.

Определим максимальную касательную силу тяги на колёсах из выражения:

Минимальную касательную силу тяги на колёсах определим из выражения:

Определяем рациональное число передач по формуле:

Принимаем число передач n = 7.

Определяем знаменатель геометрической прогрессии рабочего ряда передач по формуле:

где n - число передач.

Определяем передаточное число первой рабочей передачи:

где r_д - определяется из условия:

Определяем передаточные числа остальных передач по формуле:

где i_pn - передаточное число предыдущей передачи.

Определим минимальный момент коленчатого вала двигателя:

Определяем касательную силу тяги на передачах из условия:

где F_kn - касательная сила на предыдущей передаче, Н;

i_pi - передаточное число для рассчитываемой передачи;

i_pn - передаточное число предыдущей передачи.

Определяем скорости движения энергосредства на рабочих передачах по формуле:

где щ_н - угловая скорость. Из условия щ_н = 210 с^-1;

i_pi - передаточное число рассчитываемой передачи.

Определим передаточное число для пониженного ряда передач по формуле:

6. Расчёт манёвренности энергосредства

Теоретический радиус поворота энергосредства определяется по формуле

где б₁ и б₂ - углы поворота колёс для энергосредства со всеми управляемыми колёсами. Так как энергосредство с передними управляемыми колёсами, то принимаем б₂ = 0, тогда:

Углы поворота внутреннего и наружного колёс определяется по формуле:

где В₁ - ширина колеи переднего моста. На основании расчётов В₁ = 2 м.

Тогда по таблице Брадиса б_1в = arctg 0.505 = 26? 48'.

Тогда по таблице Брадиса б_1н = arctg 0.337 = 18? 38'.

Графическое определение геометрических параметров рулевой трапеции осуществляется при помощи выражения:

Принимаем R = 0.2.

Определим ширину междурядья по формуле:

Тогда ? = arctg 1.453 = 8?.

7 Построение теоретической тяговой характеристики энергосредства

Определяем частоту вращения двигателя на холостом ходу по формуле:

где n_н - номинальная частота вращения двигателя. Принимаем в расчётах n_н = 2000 об /мин.

Частота вращения при максимальном моменте определяется по формуле:

где а_об - коэффициент снижения частоты вращения. Из условия принимаем значение а_об = 0.65.

Определяем максимальный момент коленчатого вала двигателя:

где k_м - коэффициент приспособляемости.

Коэффициент приспособляемости можно определить по формуле:

Исходя из полученных числовых значений можно утверждать, что двигатель оснащён саморегулирующимся турбонагнетатилем.

Определяем мощность двигателя при максимальном моменте по формуле:

Часовой расход топлива при номинальной мощности определяется по формуле

где g_е - удельный расход топлива. Принимаем g_е = 236 г /кВт • ч.

Определим часовой расход при максимальном моменте двигателя:

Часовой расход топлива на холостом ходу определяем по формуле:

Определяем силу сопротивления передвижению трактора по формуле:

Определяем тяговый КПД энергосредства по формуле:

где з_тр - КПД трансмиссии. Принимаем КПД трансмиссии для колёсного полноприводного трактора 0.85;

з_г - КПД двигателя. Принимаем для расчётов з_г = 0.95.

Где д определяется из условия:

Значение знаменателя принимаем для расчётов равным 2500.

Рассчитаем значение з_спр и з_б для каждого усилия на крюке.

Рассчитанные данные заносим в таблицу.

Таблица 1 - Результаты расчёта

Fкр, Н	Fспр, Н	Fк, Н
0	5800	5800	0.384	0	0.996	0
3000	5800	8800	0.885	0.341	0.991	0.273
6000	5800	11800	1.591	0.508	0.985	0.404
9000	5800	14800	2.503	0.608	0.977	0.48
12000	5800	17800	3.621	0.674	0.967	0.526
15000	5800	20800	4.944	0.721	0.956	0.557
18000	5800	23800	6.474	0.756	0.943	0.576
21000	5800	26800	8.208	0.784	0.928	0.587
24000	5800	29800	10.149	0.805	0.912	0.593
27000	5800	32800	12.295	0.823	0.894	0.594
30000	5800	35800	14.647	0.838	0.875	0.592
33000	5800	38800	17.205	0.851	0.875	0.601
35000	5800	40800	19.024	0.858	0.83	0.575

трактор мощность маневренность тяговая

Рисунок 1 - Теоретическая тяговая характеристика тяговой машины

Размещено на Allbest