Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО

Челябинский государственный агроинженерный университет

Факультет: ТС в АПК

Кафедра: тракторы и автомобили

Курсовая работа

По курсу

Тракторы и автомобили

На тему:

Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели машин

Студент: Саталкин А.В.

Группа: 425

Руководитель: Куликов Б.М.

Челябинск 2009



СОДЕРЖАНИЕ

Задание для выполнения курсовой работы

Введение

1. Расчет, построение и анализ тяговой характеристики трактора Т-150

1.1 Определение и анализ тяговой характеристики трактора

1.2 Построение скоростной характеристики двигателя трактора Т-150

1.3 Построение кривой буксования

1.4 Выбор скоростных режимов работы двигателя для расчета данных для построения тяговой характеристики трактора Т-150

1.5 Определение данных для построения тяговой характеристики

1.6 Анализ тяговой характеристики трактора

2. Расчет, построение и анализ динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130

2.1 Определение коэффициента полезного действия трансмиссии автомобиля ЗИЛ-130

2.2 Методика определение данных для построения динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130

2.3 Анализ динамической характеристики автомобиля

3. Определение углов продольной и поперечной статической устойчивости трактора и автомобиля

Литература



ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1. Построить и дать анализ тяговой характеристики трактора Т-150 имеющего сцепную массу 5500 кгс и работающего на почвенном фоне стерня.

2. Построить и дать анализ динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130, имеющего массу, превышающего в 1,7 раза его конструктивную массу.

3. Проанализировать статическую продольную и поперечную устойчивость трактора Т-150 и автомобиля ЗИЛ-130



ВВЕДЕНИЕ

Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует перемещения большого количества грузов и пассажиров. В системе машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства тракторы и автомобили - мобильные энергетические и транспортные средства.

Тракторы предназначены для передачи поступательного, вращательного движения и гидравлического потока к сельскохозяйственным, мелиораторным, дорожно-строительным и другим машинам и орудиям. Автомобили как транспортные средства предназначены для перевозки грузов и специального оборудования, а также пассажиров по дорогам всех категорий и вне дорог.

В связи с быстрым ростом уровня механизации сельскохозяйственного производства и расширением сферы применения автотранспорта требования, предъявляемые к эксплуатационным качествам тракторов и автомобилей, непрерывно развиваются в зависимости от назначения машин и условий их использования. Эффективность использования и правильная эксплуатация тракторов и автомобилей во многом зависит от знания этих машин, принципов их устройства и влияние эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели их работы.

Для закрепления этих знаний вы выполняем данную курсовую работу. В процессе выполнения мы выясняем влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели машин. Изучаем тяговый баланс трактора, тяговую характеристику, мощностной баланс, динамический фактор и индикаторную характеристику автомобиля, тяговый и полный КПД трактора и анализ его составляющих. Определяем нормальные реакции почвы на колеса и влияние их величин на тягово-сцепные качества колесного движителя, кинематику тракторного агрегата и автомобиля, устойчивость тракторов и автомобилей.

1. РАСЧЕТ, ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАКТОРА Т-150

1.2 Определение и анализ тяговой характеристики трактора

Рисунок 1.1 - Кинематическая схема трансмиссии трактора Т-150

КПД трансмиссии

?_T??_цⁿ??_к??_г(1-?)

где з_ц, з_к - КПД соответственно цилиндрической и конической пары шестерен

з_г - КПД ведущего участка гусеничного движителя

е - множитель, определяющий, какую часть номинального вращающего момента составляет момент холостого хода трансмиссии трактора.

При современном уровне технологии изготовления шестерен и подшипников и при установившемся тепловом режиме трансмиссии тракторов и автомобилей можно принять:

з_ц = 0,985…0,990 з_к = 0,975…0,980

з_г = 0,97…0,99 е = 0,03…0,05

з_т=з_цⁿ·з_к·з_г(1-?)=0,99^3?0,99?0,98?0,97=0,92

Таблица 1.1

Характеристики трансмиссии трактора T-150 по передачам

Передача	Шестерни, передающие вращающий момент	Передаточное число	m	?т
Замедленная
1	7-9-10-3-5-4-13-21-20-К	106,54	5	0,895
2	7-9-10-3-4-6-14-21-20-К	94,4	5	0,895
3	7-9-10-3-5-4-8-15-21-20-К	83,72	5	0,895
4	7-9-10-3-5-4-2-12-21-20-К	76,63	5	0,895
1	1-2-4-13-21-20-К	37,36	3	0,913
2	1-2-6-14-21-20-К	33,12	3	0,913
3	1-2-8-15-21-20-К	29,37	3	0,913
4	1-2-2-12-21-20-К	26,89	3	0,913
5	5-4-4-13-21-20-К	24,97	3	0,913
6	5-4-6-14-21-20-К	22,12	3	0,913
7	5-4-8-15-21-20-К	19,64	3	0,913
8	5-4-2-12-21-20-К	17,97	3	0,913
Задний ход
1	7-9-11-2-4-13-21-20-К	65,39	4	0,895
2	7-9-11-2-6-14-21-20-К	57,95	4	0,895
3	7-9-11-2-8-15-21-20-К	51,41	4	0,895
4	7-9-11-2-12-21-20-К	47,06	4	0,895

1.2 Построение скоростной характеристики двигателя трактора Т-150

Крутящий момент двигателя

М_дв=9550?N_е/n_дв

где N_e - эффективная мощность двигателя, кВт;

n_дв - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.



Таблица 1.2

Результаты расчетов

Параметры и размеры	Частота вращения, об/мин
	nм=1400	1600	1800	nн=2000	2050	2100	nхх=2150
Nе, кВт	84,93	96,43	104,72	110,3	78,136	41,252	0
Mк, Нм	579,348	575,6	555,6	526,68	364	187,6	0
gе, г/кВт·ч	269,5	256	247,6	245	275,6	350	?
Gт, кг/ч	22,88	24,686	25,928	27	21,53	14,43	7,29

По данным таблицы 1.2. строим скоростную характеристику двигателя трактора Т-150.

1.3 Построение кривой буксования

При тяговом расчете применяется, что на заданном почвенном фоне величина буксования зависит от удельной силы тяги Д_кр, которая представляет собой отношение силы тяги к сцепному весу трактора:

Д_кр=Р_кр/G_сц

G_сц = 5500 кгс =55 кН, почвенный фон - стерня

Определим величину силы тяги

Р_кр = Д_кр ?G_сц, кН

Таблица 1.3

Результаты расчета кривой буксования

Дкр	0	0,45	0,56	0,64	0,71	0,78	0,82	0,84	0,85
д, %	0	2	3	5	10	20	40	70	100
Ркр, кН	0	24,7	30,8	35,2	39	43	45,1	46,2	46,7

По результатам таблицы 1.3 строим кривую буксования



1.4 Выбор скоростных режимов работы двигателя для расчета данных для построения тяговой характеристики трактора Т-150

На графике скоростной характеристики выбрать 5 скоростных режимов работы двигателя:

Таблица 1.4

Расчетные параметры трактора Т-150 по передачам

номер передачи	показатели рабты трактора Т-150	Частота вращения, об/мин
			nм=1400	1600	1800	nн=2000	2050	2100	nхх=2150
		Nе, кВт	84,93	96,43	104,72	110,3	78,136	41,252	0
		Mк, Нм	579,348	575,6	555,6	526,68	364	187,6	0
		gе, г/кВт·ч	269,5	256	247,6	245	275,6	350	?
		Gт, кг/ч	22,88	24,686	25,928	27	21,53	14,43	7,29
2	Рк, кН	46,22	45,92	44,33	42,02	29,04	14,97	0
	Pf, кН	4,3
	д, %	0,72	0,41	0,28	0,17	0,04	0,01	0
	Ркр, кН	41,2	41,62	40,03	37,72	24,74	10,67	0
	Vt, м/с	1,68	1,92	2,16	2,4	2,46	2,52	2,58
	Vд, м/с	0,47	1,13	1,55	1,99	2,36	2,49	2,58
	Nкр, кВт	19,7	47	62	75	58	26	0
	gкр, г/кВтч	1162	525	417	360	370	553
3	Рк, кН	40,98	40,72	39,3	37,26	25,75	13,27
	Pf, кН	4,3
	д, %	0,13	0,12	0,11	0,08	0,03	0,01	0
	Ркр, кН	35,68	36,42	35	32,96	21,45	9,07	0
	Vt, м/с	1,89	2,17	2,45	2,7	2,78	2,85	2,91
	Vд, м/с	1,64	1,9	2,18	2,48	2,69	2,82	2,91
	Nкр, кВт	60	69	76	81	57	25	0
	gкр, г/кВтч	381	357	340	333	377	576
4	Рк, кН	37,53	37,28	36	34,12	23,58	12,15
	Pf, кН	4,3
	д, %	0,08	0,07	0,05	0,04	0,02	0,01	0
	Ркр, кН	33,23	32,98	31,7	29,82	19,28	7,85	0
	Vt, м/с	2,07	2,37	2,66	2,96	3,03	3,1	3,18
	Vд, м/с	1,9	2,2	2,52	2,84	2,96	3,06	3,18
	Nкр, кВт	63	72	79	84	57	24	0
	gкр, г/кВтч	363	343	327	321	377	600
5	Рк, кН	34,85	34,62	33,42	31,68	21,9	11,28
	Pf, кН	4,3
	д, %	0,05	0,04	0,04	0,04	0,02	0,005	0
	Ркр, кН	30,55	30,32	29,12	27,38	17,6	11,28	0
	Vt, м/с	2,23	2,55	2,87	3,18	3,26	3,34	3,42
	Vд, м/с	2,11	2,44	2,75	3,05	3,19	3,32	3,42
	Nкр, кВт	64	73	80	83	56	37	0
	gкр, г/кВтч	357	338	323	325	383	389
6	Рк, кН	31,1	30,9	29,8	28,3	19,5	10,1	0
	Pf, кН	4,3
	д, %	0,02	0,02	0,015	0,015	0,01	0,01	0
	Ркр, кН	26,8	26,6	25,5	24	15,2	5,8	0
	Vt, м/с	2,5	2,8	3,2	3,6	3,7	3,8	3,9
	Vд, м/с	2,45	2,74	3,15	3,54	3,6	3,7	3,9
	Nкр, кВт	65,6	72,9	80,3	85,1	55,6	21,8	0
	gкр, г/кВтч	348,7	338,6	322,8	317,3	387,2	661,9

1.5 Определение данных для построения тяговой характеристики

Определить для каждой передачи:

теоретическая скорость движения трактора

, м/с

касательная сила тяги на ведущих колесах

, кН

силу, идущую на самопередвижение трактора

Рf = f?G?g?10-3, кН



силу тяги трактора

Ркр = Рк - Pf , кН

где f - коэффициент сопротивления самопередвижению трактора (f=0,06…0,07)

G - эксплуатационный вес трактора, G=5500 кг

RK - радиус ведущего колеса 379мм

действительную скорость движения

Vд=Vt(1-д/100), м/с

тяговую мощность трактора

Nкр=Pкр·Vд, кВт

удельный расход топлива

gкр= Gт?1000/ Nкр, г/кВт·ч

По данным таблицы 1.4 строим тяговую характеристику трактора Т-150

1.6 Анализ тяговой характеристики трактора

Оптимальные значения силы тяги и скорости движения

Р_кр2= 37,72 кНV_д= 1,99 м/с

Р_кр3 = 32,96 кНV_д= 2,48 м/с

Р_{кр 4}= 29,82 кНV_д= 2,84 м/с

Р_{кр 5}= 27,38 кНV_д= 3,05 м/с

Р_{кр 6}= 24 кНV_д= 3,54 м/с

Максимальные значения тяговой мощности

N_кр2= 75 кВт

N_кр3= 81 кВт

N_кр4= 84 кВт

N_кр5= 83 кВт

N_кр6 = 85 кВт

тяговый динамический трактор автомобиль



2. РАСЧЕТ ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130

2.1 Определение коэффициента полезного действия трансмиссии автомобиля ЗИЛ-130

На рисунке 2.1 изображена кинематическая схема автомобиля ЗИЛ-130

Рисунок 2.1 - Кинематическая схема трансмиссии автомобиля ЗИЛ-130

Передача	Шестерни, передающие вращающий момент	m	it	зT
1	2/1, 9/10, 15/14, 17/16	3	48,0	0,917
2	2/1, 7/8, 15/14, 17/16	3	26,4	0,917
3	2/1, 5/6, 15/14, 17/16	3	14,8	0,917
4	15/14, 17/16	3	9,5	0,917
5	2/1, 5/6, 15/14, 17/16	1	6,45	0,946

Находим КПД трансмиссии:

з_т=з_ц^m·з_к·з_кп

где з_кп - КПД карданной передачи, равной 0,99…0,98 в зависимости от угла между валами;

m - число пар цилиндрических шестерен и ЭПР, работающих в трансмиссии

на данной передаче.

з_т= 0,985³? 0,98 ? 0,98 = 0,917

з_т= 0,985¹ · 0,98 · 0,98 = 0,946

Таблица 2.2

Построение внешней скоростной характеристики автомобиля ЗИЛ-130

	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
	n1 600	n2 750	n3 1000	n4 1250	n5 1500	n6 1750	n7 2000	n8 2500	n9 2750	n10 3000
Ne кВт	22,1	29,4	40,1	52,2	62,5	73,5	83,1	99,3	105	103
Мдв Нм	351,7	374,3	383	398,8	397,9	401,1	396,8	379,3	364,6	327,9

2.2 Методика определение данных для построения динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130

Определить:

касательную силу тяги

Р_к= М_дв i_T??_T?1000?R_к, кН

радиус колеса берем из табличных данных

скорость движения автомобиля

Vt=0,105?Rк? nдв?iT, м/с

силу сопротивления воздуха

PW= k? F? Va2/1000, кН

где к - коэффициент обтекаемости (Нс2/м4)

F - площадь лобового сопротивления

k = 0,6

F = 4.1

избыточную силу тяги

Рк-Рw, кН

динамический фактор автомобиля

D = (Рк- Рw)/Ga

где Ga - сила тяжести автомобиля,

Ga = 1,3? 4300 = 5590 кг = 55,9 кН

где 1,8 - отношение полной массы к конструктивной (берется из задания), 4300 кг - конструктивная масса автомобиля ЗИЛ-130

Таблица 2.3

Расчетные параметры автомобиля ЗИЛ-130 по передачам

№ передачи	Показатели работы автомобиля	Показатели работы двигателя
		n1	n2	n3	n4	n5	n6	n7
		600	1000	1250	1750	2000	2500	3000
		Мдв1	Мдв2	Мдв3	Мдв4	Мдв5	Мдв6	Мдв7
		351,7	374,3	398,8	401,1	396,8	379,3	327,9
1 iT= 48	Pk, кН	33,652	35,814	38,158	38,379	37,967	36,293	31,375
	V	0,63	1,05	1,3125	1,8375	2,1	2,625	3,15
	Pw	0,001	0,0027	0,0042	0,0083	0,0108	0,017	0,0244
	Pk - Pw	33,651	35,812	38,154	38,37	37,956	36,276	31,35
	D	0,601	0,640	0,682	0,686	0,678	0,648	0,560
2 iT= 26,4	Pk, кН	18,508	19,698	20,987	21,108	20,882	19,961	17,256
	V	1,1455	1,9091	2,3864	3,3409	3,8182	4,7727	5,7273
	Pw	0,0032	0,009	0,014	0,0275	0,0359	0,056	0,0807
	Pk - Pw	18,505	19,689	20,973	21,081	20,846	19,905	17,175
	D	0,331	0,352	0,375	0,377	0,372	0,356	0,307
3 iT= 14,8	Pk, кН	10,376	11,043	11,766	11,833	11,707	11,19	9,6738
	V	2,0432	3,4054	4,2568	5,9595	6,8108	8,5135	10,216
	Pw	0,0103	0,0285	0,0446	0,0874	0,1141	0,1783	0,2568
	Pk - Pw	10,366	11,014	11,721	11,746	11,592	11,012	9,4171
	D	0,185	0,197	0,209	0,210	0,207	0,196	0,168
4 iT= 9,5	Pk, кН	6,6602	7,0882	7,5522	7,5958	7,5143	7,1829	6,2095
	V	3,1832	5,3053	6,6316	9,2842	10,611	13,263	15,916
	Pw	0,0249	0,0692	0,1082	0,212	0,277	0,4327	0,6231
	Pk - Pw	6,6353	7,019	7,444	7,3837	7,2374	6,7502	5,5864
	D	0,118	0,125	0,133	0,132	0,129	0,120	0,099
5 iT= 6,45	Pk, кН	4,522	4,8125	5,1275	5,1571	5,1018	4,8768	4,216
	V	4,6884	7,814	9,7674	13,674	15,628	15,810	15,916
	Pw	0,0541	0,1502	0,2347	0,46	0,6008	0,4327	0,6231
	Pk - Pw	4,4679	4,6623	4,8929	4,6971	4,501	4,4441	3,5928
	D	0,079	0,083	0,087	0,084	0,080	0,079	0,064

2.3 Анализ динамической характеристики автомобиля

Максимальный динамический фактор

D₁= 0,686

D₂= 0,377

D₃= 0,210

D₄= 0,133

D₅= 0,087

Критическая скорость движения

V_{1 крит}= 1,84 м/с

V_{2 крит}= 3,34 м/с

V_{3 крит}= 5,96 м/с

V_{4 крит}= 6,63 м/с

V_{5 крит}= 9,76 м/с

Максимальная и средняя эксплуатационная скорость автомобиля на дороге с коэффициентом суммарного сопротивления дороги Ш=0..0,12

V_{5 max} = 23 м/с

V_{5 сред.} = 11,5 м/с



3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЧИВОСТИ ТРАКТОРА Т-150 И АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130

На рисунке 3.1 изображены расчетные схемы для неподвижно стоящих трактора и автомобиля на уклоне, подъеме на наклоне вправо и влево.

Рисунок 3.1 - Схема сил, действующих на трактор (автомобиль) при стоянке: а) на предельном подъеме, б) на предельном уклоне

3.1 Угол продольной статической устойчивости трактора Т-150 при подъёме tg?_lim=a/h=1300/720=1,8?_lim=61,02?

3.2 Угол продольной статической устойчивости трактора Т-150 при уклоне

tg??_lim=(L-a)/h=(2870-1300)/720=2,18??_lim=65,36?

3.3 Силы опрокидывающая и прижимная, действующие на трактор Т-150

?_lim??_?

F_п=G_тр?cos?_???=72?cos61,02??0,9=31,4 кН

F_оп=G_тр?sin??_???=72?sin65,36??0,9=58,9 кН

3.4 Угол продольной статической устойчивости автомобиля ЗИЛ-130 при подъёме

tg?_lim= a/h = 1800/800 = 2.25

?_lim= 66?

3.5 Угол продольной статической устойчивости автомобиля ЗИЛ-130 при уклоне

tg?ґ_lim= (L-a)/h = (3800-1800)/800 = 2.5

?ґ_lim=68,2?

3.6 Силы, действующие на автомобиль ЗИЛ-130:

?_lim?? _?

F_п= G_авт?cos? _? = G_авт? cos?_lim= 43? cos66? = 17,5 кH

F_oп= G_авт?sin?ґ _? = G_авт? sin?ґ_lim = 43? sin68,2? = 39,92 кH

Рисунок 3.1 - Схема сил, действующих на трактор (автомобиль) на предельном поперечном уклоне

3.7 Угол поперечной статической устойчивости на предельном поперечном уклоне для трактора Т-150

tg?_lim=L/2h=2870/2?720=1,99 ?_lim=63,35?

3.8 Силы, действующие на трактор Т-150

F_поп=G_трcos?_?=G_тр?cos?_lim=72?cos63,35?=32,3 кН

3.9 Угол поперечной статической устойчивости на предельном поперечном уклоне для автомобиля ЗИЛ-130

tg? _lim=0,5В/h = 0,5?1790/(2?800) = 1,11

? _lim=48?

3.10 Силы, действующие на автомобиль ЗИЛ-130

F_поп= G_авт?cos? _?= G_авт? cos?_lim= 43? cos48? = 28,8 кH

3.11 Углы трения на пахоте на уклоне и подъеме

tg?”= ? ? =0.7

?”= 35?



ЛИТЕРАТУРА

1. Чудаков Д.А. «Основы теории и расчета трактора и автомобиля», М., Колос.,1972

2.Гуськов В.В. Тракторы. Теория.- М.: Машиностроение, 1988.

3. «Тракторы и автомобили», Методические указания по изучению дисциплины и выполнению заданной контрольной работы ВСХИЗО, М.,1981

4. Методические указания к изучению конструкции, основ теории и расчёта трактора и автомобилей и выполнения курсовой работы. ЧГАУ, 1998

Размещено на Allbest.ru