Разработка конструкции главной передачи переднего ведущего моста колёсного трактора

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

“Гомельский государственный технический университет

имени П.О. Сухого”

Кафедра: “Сельскохозяйственные машины”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу

“Проектирование мобильных энергетических средств”

на тему:

«Разработка конструкции главной передачи переднего ведущего моста колёсного трактора»

Выполнил: студент гр. С-41 Турков С.Н.

Проверил: преподаватель Родзевич П.Е.

Гомель 2012

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ АНАЛОГОВ КОНСТРУКЦИЙ

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОЙ СХЕМЫ

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

4. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЕДУЩЕГО МОСТА

6. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

7. ВЫБОР СМАЗКИ. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

АННОТАЦИЯ

Данный курсовой проект посвящен разработке главной передачи переднего ведущего моста трактора МТЗ-1523.

В первом разделе производится анализ аналогичных конструкций главных передач. Во втором разделе произведено обоснование выбранной схемы. В третьем разделе предлагается кинематический и энергетический расчет. В четвертом разделе выполнен расчет параметров зацепления. В пятом разделе производится определение основных параметров ведущего моста. Шестой раздел посвящен прочностному расчету вала. В седьмом разделе обоснован выбор смазочного материала и разработка мероприятий по эксплуатации.

Курсовой проект содержит листа пояснительной записки, четыре листа формата А1 графической части, таблицы, рисунков.

ВВЕДЕНИЕ

Современное тракторостроение характеризуется повышением мощности тракторов, их тягово-сцепных качеств, улучшением условий труда трактористов, повышением надежности. Создание новых образцов тракторов и различных модификаций серийно выпускаемых моделей является сложным процессом, проводимым в несколько этапов. Для получения качественно новой конструкции разработка деталей, узлов, механизмов должна быть тесно связана с анализом литературных данных, расчетами и лабораторно-полевыми исследованиями.

Мировое тракторостроение характеризуется преимущественным производством колесных тракторов (от 85 до 99%).

Создание тракторов общего назначения с четырьмя ведущими колесами позволило улучшить тягово-сцепные качества колесных тракторов, расширило возможности использования колесных тракторов на выполнении всего комплекса сельскохозяйственных работ в хозяйствах основных зерновых зон страны. Расчеты показывают, что тракторы со всеми ведущими колесами экономически целесообразны при мощности двигателя 120 л.с. и более.

Основными тенденциями тракторостроения являются:

1. Существенное углубление унификации тракторов путем сокращения числа базовых моделей и увеличения количества модификаций, а также дальнейшего расширения уровня унификации основных агрегатов, узлов и отдельных наиболее массовых деталей. Новые агрегаты и узлы (гидрооборудование и т. п.) разрабатываются в виде рядов унифицированных и типизированных конструкций.

2. Повышение надежности тракторов путем увеличения доремонтного ресурса основных агрегатов до 6000 ч, а для некоторых узлов и систем (несущих систем, гидроагрегатов и др.) путем обеспечения их работы без

капитального ремонта в течение всего срока службы трактора. Ожидается значительное сокращение потребности в запасных частях за счет повышения равнопрочности узлов и агрегатов.

Указанные перспективы развития тракторостроения базируются на ряде тенденций, которые наметились в отечественной и зарубежной тракторной технике. Повышение мощности тракторов объясняется требованием повышения производительности труда. Одновременно с увеличением мощности тракторов возникло несколько направлений ее рационального использования: повышение рабочих скоростей, тягового усилия; применение орудий, имеющих привод от вала двигателя через вал отбора мощности трактора или другим путем.

При увеличении рабочих скоростей предъявляются специальные требования к технологии обработки почвы, посева, культивации. Основой для реализации повышенных скоростей являются скоростные сельскохозяйственные тракторы и орудия к ним.

Повышение тягового усилия привело к созданию комбинированных и широкозахватных агрегатов, совмещающих несколько сельскохозяйственных операций. Основой их являются мощные тракторы, работающие без повышения скоростей.

Оптимальное решение при выборе того или иного направления использования мощности определяется всесторонним экономически обоснованным анализом. Однако часто повышение рабочих скоростей и тяговых усилий сдерживается существующими технологическими приемами, ограниченными размерами междурядий и т. д. Указанные противоречия находят разрешение в замене пассивных рабочих органов активными, которые приводятся от двигателя трактора, создании комбинированных машин и агрегатов, исключении отдельных второстепенных операций («минимальная» обработка почвы).

Все явственнее проявляется тенденция обеспечить полную реверсивность тракторов всех классов и назначений.

Главная причина использования мощных тракторов в сельском хозяйстве -- экономическая. Оснащение хозяйства мощной техникой определяет возможность успешного выполнения трудоемких работ в наиболее выгодный момент и в короткий срок. Однако необходимо помнить, что при нерациональном их использовании резко увеличиваются затраты

Все большее применение найдут гидростатические передачи, которые несмотря на пониженные по сравнению с механическими значения КПД все же позволяют повысить производительность трактора при выполнении комплекса сельскохозяйственных работ. В первую очередь гидростатические приводы будут применяться как гидростатические ходоуменьшители, силовые передачи переднего ведущего моста, трансмиссии специальных типов тракторов со сложной кинематикой силового привода и с жесткими требованиями к компоновке и маневренности, предназначенных для обработки особо ценных культур, стоимость которых существенно выше затрат на технические средства для их возделывания. Стоимость гидропередач особенно большой мощности в 2--3 раза выше стоимости механических трансмиссий.

Развитие ходовых систем гусеничных тракторов идет по пути применения более прогрессивных систем подрессоривания (гусениц с пневмокатками низкого давления, гидроамортизаторов), на тракторах с большим давлением на почву (болотоходных, мелиоративных) - резинокордные и резинометаллические гусеницы.

Подвески колесных тракторов будут оснащаться гидроамортизаторами, гидропневматическими упругими элементами.

Для повышения тягово-сцепных свойств колесного трактора широкое применение получит привод на все колеса.

Намечаются тенденции использования крупных моделей шин с грунтозацепами, сдвоенных колес, для пропашных тракторов расставленных дополнительных колес на удлинителях ведущих осей.

Перспективным направлением в развитии гидравлических систем тракторов является создание универсальных конструкций, позволяющих в случае необходимости осуществлять силовое, высотное или позиционное регулирование глубины обработки почвы, отбор мощности для привода сельскохозяйственных машин и орудий. Все большее развитие получат гидроусилители рулевого управления колесных тракторов, гидроусилители приводов управления механизмами поворота, тормозами и муфтой сцепления. На базе гидравлических систем управления получит развитие автоматизация управления тракторами на рабочих операциях и в первую очередь на пахоте.

Уменьшение колебаний водителя на сиденье будет достигаться совершенствованием системы подвески сиденья и остова трактора в целом. По-видимому, могут найти применение автоматические системы подвески сиденья, если конструкция их окажется достаточно простой. Уменьшение шума на рабочем месте будет достигаться улучшением виброзащиты кабины и изоляцией источников шума и вибраций, нужный микроклимат в кабине - совершенствованием системы фильтрации, подогрева и кондиционирования воздуха, подаваемого в кабину. Более широкое применение найдут звукопоглощающие перегородки и обивочные материалы.

Сейчас уже стали обязательными специальные защитные каркасы кабины, обеспечивающие безопасность водителя при опрокидывании трактора.

Большое внимание уделяется рациональному размещению рычагов и педалей управления. Количество рычагов и педалей сводится к минимуму путем: применения гидропривода и гидроуправления.

Намечается тенденция в «тракторах будущего» иметь поворотное сиденье (или поворотное рабочее место тракториста) для работы при длительном движении трактора задним ходом, транзисторный приемник, телевизионные камеры, устанавливаемые сзади и с двух сторон трактора.

1. АНАЛИЗ АНАЛОГОВ КОНСТРУКЦИЙ ГЛАВНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Главная передача служит для увеличения передаточного числа трансмиссии и крутящего момента, изменения на угол 90° направления передаваемого вращательного движения и переноса его к межколесному дифференциалу.

По числу пар зубчатых колес различают одинарные и двойные главные передачи, а по конструкции - Конические со спиральными зубьями, гипоидные и цилиндрические (рис.1)

Одинарные главные передачи представляют собой, как правило, пару конических зубчатых колес со спиральными зубьями или гипоидную передачу. Применение последних позволяет по сравнению с конической передачей при одних и тех же размерах зубчатых колес увеличить передаваемое усилие, повысить долговечность, снизить уровень шума. Оси зубчатых колес гипоидных передач не пересекаются.

Наличие смещенного ведущего зубчатого колеса позволяет изменить дорожный просвет, что особенно важно для легковых автомобилей.

Одинарные главные передачи с коническими зубчатыми колесами применяют на автомобилях семейств УАЗ и ЗАЗ, колесных тракторах МТЗ-80, МТЗ-100, Т-150К, К-701. Одинарные гипоидные передачи устанавливают на автомобилях ГАЗ-53-12, ГАЗ-66, ГАЗ-3102 «Волга», семейств ВАЗ «Жигули» и «Москвич».

Одинарные главные передачи, состоящие из пары цилиндрических зубчатых колес, применяют в тех случаях, когда оси валов коробок передач расположены перпендикулярно к продольной оси трактора. Их устанавливают на автомобиле ВАЗ-2108, тракторе Т-25А и самоходном шасси Т-16М.

Рисунок 1.1 - Схемы главных передач:

1 - коническая шестерня; 2 - ведомое колесо; 3,4 - конические шестерни; 5,6 - цилиндрические шестерни

Одинарная главная передача трактора Т-150К имеет конические зубчатые колеса со спиральными зубьями. Ведущее колесо 21 (рис. 2) передачи, изготовленное как единое целое с ведущим валом, вращается в двух конических роликовых подшипниках 22 и 26, расположенных в стакане 24. Последний отцентрирован относительно картера 23 и прикреплен к нему болтами. На шлицевой конец вала надет фланец 27 для соединения с фланцем карданной передачи. Фланец 27 закреплен шайбой и гайкой 28, которая одновременно затягивает внутренние обоймы конических роликовых подшипников. Осевой зазор в подшипниках регулируют прокладками 1.

Ведомое колесо 5 специальными призонными болтами 15 крепят к бурту корпуса дифференциала. Последний вместе с колесом вращается в конических подшипниках 8, установленных в разъемных гнездах корпуса 23 и крышек 12. Корпус дифференциала состоит из двух фланцев 13, чашек 14 (с буртом) и 17, стянутых болтами 16. Крышки 12 подшипников крепят шпильками с корончатыми гайками.

Конические подшипники и одновременно зазор в зацеплении конических зубчатых колес регулируют гайками 9 только при замене деталей. В процессе эксплуатации регулировку не проводят.

Главные передачи переднего и заднего ведущих мостов трактора Т-150К одинаковы.

Двойные главные передачи состоят из двух зубчатых передач: конической и цилиндрической. Цилиндрическая зубчатая передача с прямыми или косыми зубьями выполняет функцию конечной передачи - увеличивает передаточное число и крутящий момент, снижает частоту вращения. Двойная главная передача может быть центральной, когда обе пары зубчатых колес размещены в одном картере, и разнесенной, когда цилиндрическая пара зубчатых колес находится в приводе каждого ведущего колеса. Центральную главную передачу можно выполнить двухступенчатой, т. е. с двумя переключаемыми парами цилиндрических зубчатых колес, имеющими разные передаточные числа.

Двойные центральные главные передачи устанавливают на автомобилях ЗИЛ-130, ЗИЛ-131, Урал-5557, КамАЗ-4310, К. амАЗ-5320, разнесенную - на автомобиле МАЗ-5335.

Двойная центральная главная передача автомобиля КамАЗ-5320. Ведущее коническое зубчатое колесо 21 (рисунок 1.3) главной передачи заднего моста установлено на шлицах ведущего вала 22, который вращается в двух конических 18 и 20 и одном цилиндрическом роликовых подшипниках, расположенных в расточках картера 1. Ведущий вал 22 приводится во вращение от межосевого дифференциала посредством карданной передачи, соединенной с валом фланцем 25.

Ведомое коническое зубчатое колесо 2 напрессовано на вал ведущего цилиндрического зубчатого колеса 3 и удерживается от проворачивания призматической шпонкой. Колесо 3, выполненное как единое целое с валом, вращается в двух конических 4 и одном цилиндрическом 15 роликовых подшипниках. Конические роликовые подшипники установлены в стакане 5, а цилиндрический - в расточке перегородки картера главной передачи. Чтобы отрегулировать затяжку конических подшипников, следует подобрать регулировочные шайбы 7 и 19 необходимой толщины.

Ведущее и ведомое конические зубчатые колеса подбирают на заводе в комплекты, притирают их и клеймят, указывая порядковый номер комплекта. Зацепление конических зубчатых колес регулируют только при замене зубчатых колес, подбирая регулировочные прокладки 8 и 17 требуемой толщины.

Рисунок 1.2 - Главная передача и дифференциал трактора Т-150К:

1 и 25 - регулировочные прокладки; 2 и 4 - уплотнительные прокладки; 3 - втулка; 5 - ведомое коническое зубчатое колесо; 6 - палец; 7 - сателлит; 8, 22 и 26 - конические роликовые подшипники; 9 - регулировочная гайка; 10 - стопорная пластина; 11, 15 и 16 - болты; 12 - крышка подшипника; 13 - фланец дифференциала; 14 и 17 - чашки дифференциала; 18 - коническое зубчатое колесо; 19 - диски с внутренними шлицами; 20 - диски с наружными шлицами; 21 - ведущее коническое зубчатое колесо; 23 - картер; 24 - стакан; 27 - фланец; 28 - гайка

Ведущее цилиндрическое колесо 3 с 12…15 косыми зубьями находится в зацеплении с ведомым цилиндрическим колесом 14, имеющим 50…47 зубьев.

Ступицей последнего служит разъемный корпус 11 дифференциала, который установлен в двух конических роликовых подшипниках 10, регулируемых гайками 9.

Для смазывания подшипников в картере главной передачи имеются маслосборники, из которых масло по сверлениям в стенках картера поступает к подшипникам.

Рисунок 1.3 - Главная передача и дифференциал заднего моста

автомобиля КамАЗ-5320:

1 - картер главной передачи; 2 - ведомое коническое зубчатое колесо; 3 - ведущее цилиндрическое зубчатое колесо; 4, 6, 10, 18 и 20 - конические роликовые подшипники; 5 - стакан подшипников; 7 и 19 - регулировочные шайбы; 8 и 17 - регулировочные прокладки; 9 - регулировочная гайка; 11 - корпус дифференциала; 12 - крестовина; 13 - коническое зубчатое колесо; 14 - ведомое цилиндрическое зубчатое колесо; 15 - цилиндрический роликовый подшипник; 16 - прокладка; 21 - ведущее коническое зубчатое колесо; 22 - ведущий вал главной передачи; 23 - крышка подшипника; 24 - стопор; 25 - фланец

Главная передача среднего ведущего моста отличается от главной передачи заднего ведущего моста тем, что через полый ведущий вал конической пары и картер проходит вал привода заднего моста.

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОЙ СХЕМЫ

Передний ведущий мост (ПВМ) трактора Белорус 1523 предназначен для повышения тяговых усилий и улучшения проходимости трактора по бездорожью, на увлажненных почвах. ПВМ состоит из главной передачи, дифференциала и колесных редукторов. Левый 14 и правый 22 рукава соединенные с корпусом ПВМ 21 болтами, образуют балку моста.

Корпус 21 переднего ведущего моста соединен с брусом осью 24, на которой мост вместе с колесами может качаться в поперечной плоскости, отклоняясь на углы ограниченные упорами ребер в рукавах 14 и 22 при их контакте с брусом трактора. От осевых перемещений ось стопорится шайбой 23. Смазка оси производится через масленку 42.

Главная передача.

Главная передача представляет собой пару конических шестерен со спиральным зубом. Ведущая шестерня главной передачи 36 установлена в стакане 29 на двух роликовых конических подшипниках. Натяг в подшипниках регулируется с помощью регулировочных шайб 30, после чего производится затяжка гайкой 33. Ведомая шестерня 19 посажена на шлицы и центрирующий поясок корпуса дифференциала 18 и от осевых перемещений фиксируется гайкой 20. Регулировка зацепления главной передачи обеспечивается прокладками 28, 15, установленными между фланцем стакана ведущей шестерни и корпусом ПВМ, а также между левым и правым рукавами и корпусом ПВМ соответственно. До регулировки зацепления производится регулировка подшипников дифференциала, которая осуществляется прокладками 15. Отверстие под пробку 25 служит для проверки регулировки зацепления главной передачи. Вытекание масла из полости главной передачи и балки моста предотвращается манжетами и резиновыми кольцами, установленными в обоймах, рукавах и в стакане ведущей шестерни.

Для предотвращения создания подпора масла перед манжетой ведущей шестерни, на шлицевом ее конце установлено маслосгонное кольцо 31. По наружному диаметру кольца нарезаны винтовые канавки. В обойме 12 установлен подшипник скольжения с перекрестными канавками.

Рисунок 2.1 Передний ведущий мост (ПВМ)

1 - редуктор конечной передачи; 2, 15, 28 - регулировочные прокладки; 3 - ось шкворня; 4 - болт;5 - колпачок; 6 - масленка; 7, 10, 16, 27 - кольцо резиновое; 8 - стакан; 9, 34, 35 - подшипник роликовый конический; 11, 32 - манжета; 12 - обойма; 13 - вал полуосевой; 14 - рукав левый; 17 - сапун; 18 - дифференциал; 19 - коническая ведомая шестерня; 20 - гайка; 21 - корпус ПВМ; 22 - рукав правый; 23 - шайба; 24 - ось качания; 25 - пробка; 26 - пробка сливная; 29 - стакан ведущей шестерни; 30 - регулировочные шайбы; 31 - маслосгонное кольцо; 33 - гайка; 36 - ведущая коническая шестерня; 37 - контргайка; 38 - винт; 39 - пробка заливная; 40 - пробка сливная, 41- пробка заливная, . 42 - масленка

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ

Исходные данные к расчету:

- частота вращения колеса трактора ;

- Крутящий момент на колесе трактора

В кинематическом расчете определим частоты вращения всех валов переднего моста трактора «Белорус 1523». На рисунке 3.1 представлена кинематическая схема переднего моста трактора «Белорус 1523».

Рисунок 3.1. Кинематическая схема переднего моста трактора «Белорус 1523»

1 - вал колеса; 2 - вал установки шестерни бортовой передачи (колеса главной передачи); 3 - вал-шестерня главной передачи; - число зубьев коронной шестерни; - число зубьев солнечной шестерни; - число зубьев колеса бортовой передачи; - число зубьев шестерни бортовой передачи; - число зубьев колеса главной передачи; - число зубьев вала-шестерни главной передачи

Частота вращения водила равна частоте вращения колеса:

Определим передаточное число планетарной передачи по формуле:

.

Из кинематической схемы трактора известно число зубьев коронной и солнечной шестерен равно: , .

Подставим данные в формулу и получим:

.

Частота вращения солнечной шестерни определяется по формуле:

.

Определим передаточное число бортовой передачи по формуле:

.

Из кинематической схемы трактора известно число зубьев колеса бортовой передачи и шестерни бортовой передачи равно: , .

Подставим данные в формулу и получим:

.

Частота вращения шестерни бортовой передачи определяется по формуле:

.

Определим передаточное число главной передачи по формуле:

.

Из кинематической схемы трактора известно число зубьев колеса и шестерни главной передачи равно: , .

Подставим данные в формулу и получим:

Частота вращения шестерни главной передачи определяется по формуле:

Выполним проверку, определив частоту вращения шестерни главной передачи через общее передаточное отношение по формуле:

.

Общее передаточное отношение определяется по формуле:

.

Подставим данные в формулу и получим:

Частоты вращения на шестерне главной передачи найденные различными способами сошлись, следовательно кинематический расчет выполнен верно.

В энергетическом расчете определим мощности и моменты на каждом валу в переднем мосту трактора «Белорус 1523»

Определим мощность на валу колеса трактора по формуле:

Момент на солнечной шестерне определяется по формуле:

КПД планетарной передачи (конечная передача) составляет

Подставим значение в формулу и получим:

Определим мощность на валу колеса бортовой передачи по формуле:

Момент на шестерне бортовой передачи определяется по формуле:

КПД цилиндрической передачи (бортовая передача) составляет:

Подставим значение в формулу и получим:

Определим мощность на шестерне бортовой передачи по формуле:

Момент на шестерне главной передачи определяется по формуле:

КПД конической передачи (главная передача) составляет

Подставим значение в формулу и получим:

Определим мощность на шестерне главной передачи по формуле:

Результаты кинематического и энергетического расчета сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1. Результаты расчетов

Номер вала	Передаточные числа передач	Частота вращения ,	Момент ,	Мощность ,
1	3,64	-	20	5500	11518,3
2		2,86	72,8	1573,9	11997,9
3	2,18		208,2	555,87	12118,5
4		-	453,8	262,87	12491,1

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ

Назначаем для шестерни 4 и колеса 3 сталь 18 ХГТ. Механические характеристики о виде термообработки сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Механические характеристики и вид ТО материалов

Наименование	Марка стали	Вид ТО		, МПа	, МПа
шестерня	18 ХГТ	Цементация, закалка, отпуск	620	980	780
колесо	18 ХГТ	Цементация, закалка, отпуск	620	980	780

Принимаем коэффициент долговечности шестерни и колеса

Определяем предел контактной выносливости при базовом числе циклов перемены напряжений по формуле:

Принимаем коэффициент безопасности . Определяем допускаемые контактные напряжения при расчете на выносливость по формуле:

За расчетное принимаем

Допускаемые контактные напряжения при расчете на контактную прочность при действии максимальной нагрузки определяются по формуле:

,

где, - предел текучести материала колеса3 при растяжении, МПа.

Проектировочный расчет на контактную выносливость.

В начале принимаем, что передача прямозубая и определяем диаметр начальной окружности шестерни 6 по формуле:

где: - вспомогательный коэффициент;

- вращающий момент на шестерне 4;

- параметр, выбираемый в зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев и расположения колес относительно опор принимаем; ;

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по длине зуба, принимаем .

.

Определяем окружную скорость шестерни 6 по формуле:

так как окружная скорость < 2,5 м/с, то передача прямозубая.

Рабочая ширина венца шестерни 6 определяется по формуле:

Исходя из чертежа принимаем

Определяем углы делительных конусов колеса и шестерни:

Внешний делительный диаметр шестерни:

мм.

Внешнее конусное расстояние:

мм.

Определяем правильность выбора параметра

Условие прочности выполняется.

Определяем модуль зацепления по формуле:

Принимаем модуль равным

Определяем число зубьев колеса 3 по формуле:

Определяем диаметры начальных окружностей шестерни 6 и колеса 5:

Определяем межосевое расстояние по формуле:

Уточняем окружную скорость шестерни 6:

м/с.

Проверочный расчет на контактную выносливость.

По ГОСТ 1643 - 72 назначаем 9-ую степень точности. Определяем удельную окружную динамическую силу по формуле:

где: - коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации головок зубьев ;

- коэффициент, учитывающий влияние разности шагов в зацеплении зубьев шестерни и колеса; .

Определяем коэффициент учитывающий динамическую нагрузку возникающую в зацеплении о формуле:

где: - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач .

.

Определяем удельную расчетную окружную силу по формуле:

.

Определяем коэффициент торцевого перекрытия по формуле:

.

Определяем коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий:

.

Определяем расчетные контактные напряжения по формуле:

,

где: - коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев;

- коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных колес.

.

Определяем перегруз:

.

Так как значения и расходятся не более чем на 10 (недонапряжение), то условие прочности выполняется.

Проверочный расчет на выносливость при изгибе

Коэффициенты формы зуба для шестерни 6, ,

Удельная окружная динамическая сила:

,

где - коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации головок зубьев, для прямых зубьев без модификации головки .

м/с,

Н/мм.

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении:

,

где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, для прямозубых передач ;

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба колеса, ;

TF6 - крутящий момент на колесе, .

Удельная расчетная окружная сила:

Н/мм,

Усталостный излом зубьев предупреждается при выполнении условия:

Условие прочности выполняется.

Определение параметров зацепления главной передачи.

Выбор коэффициента смещения:

Высота головки зуба:

мм,

мм.

Высота ножки зуба:

мм,

мм.

Угол ножки зуба:

Угол головки зуба:

Угол конуса вершин:

Угол конуса впадин:

Окружная толщина зуба:

мм.

Внешняя высота головки зуба:

мм,

мм.

Внешний диаметр вершин зубьев:

мм,

мм.

Внешний диаметр зубьев:

мм,

мм.

Коэффициент торцевого перекрытия:

Шаг зубьев шестерни 4 и колеса 3:

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.2:

Таблица 4.2. Параметры зацепления бортовой передачи.

Наименование параметра	Обозначение	Единицы измерения	Значения
			шестерня	колесо
Межосевое расстояние условное		мм	140
Модуль зацепления		мм	8
Число зубьев	z	-	11	24
Делительный диаметр		мм	88	192
Диаметр окружности вершин		мм	109,45	195,49
Диаметр окружности впадин		мм	77,47	180,8
Ширина венца		мм	35
Шаг зубьев зубчатых колес		мм	25,12

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЕДУЩЕГО МОСТА

Расчет элементов корпуса производим на основании рекомендаций работы [9] (с. 335…356; с.476…478; рис.10.26, с. 338, 339; с.476 табл. 10.4, с.340).

Толщина стенки корпуса определяется по формуле:

где: - крутящий момент на валу-колеса, .

мм > 6 мм.

Принимаем мм, что соответствует ГОСТ 6636-69.

При работе редуктора потери мощности, вызванные трением в зацеплении и в подшипниках, перемешиванием и разбрызгиванием масла, приводят к нагреву деталей редуктора и масла, При нагреве вязкость масла резко падает, что приводит к нарушению режима смазывания. Нормальная работа редуктора будет обеспечена, если температура масла не превысит допускаемой.

Условие работы редуктора без перегрева по формуле:

,

где: - температура масла, C°;

-температура окружающего воздуха, C° (принимают обычно );

- мощность на валу, Вт;

- КПД БП, ;

- коэффициент теплопередачи, ;

А - площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора, с учетом ребер охлаждения м2.

- допускаемый перепад температур между маслом и окружающим воздухом (меньшие значения - для редукторов с верхним расположением червяка).

.

6. РАСЧЕТ ВАЛА НА ПРОЧНОСТЬ

Произведем расчет входного вала главной передачи на прочность.

Исходные данные для расчета следующие:

крутящий момент на входе Нм;

Схема проектируемого вала представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1. Эскиз проектируемого вала

конструкция передача мост вал

Определим силы и моменты, действующие на вал:

Крутящий момент Нм;

Момент на шестерне Нм.

Для расчета составим схему нагружения вала в различных плоскостях:

Рисунок 6.2. Схемы нагружения вала

Окружная сила

Н.

Радиальная сила

Н.

Осевая сила

Н.

Консольной силой от муфты сцепления можно пренебречь.

Определим реакции опор в вертикальной плоскости YOZ:

Нм,

Нм.

Проверка:

,

.

Определим реакции опор в горизонтальной плоскости XOZ:

,

,

Н,

,

,

Н.

Проверка:

,

.

Найдем суммарные реакции:

Н,

Н.

Построим эпюры изгибающих и крутящего момента:

Изгибающие моменты

Плоскость YOZ:

,

,

Нм,

.

Плоскость XOZ:

,

Нм,

Нм,

Нм.

Передача крутящего момента идет вдоль оси вала от сечения С до сечения D.

Материал вала - Сталь 18ХГТ.

Механические характеристики материала:

МПа; МПа;

Нм; МПа; МПа;

Моменты в сечении:

Нмм; Нмм; Нмм.

Суммарный момент в сечении:

 Нмм.

Нм.

Эпюры изгибающих и крутящего моментов приведены на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3. Эпюры изгибающих и крутящего момента

Определим допускаемые напряжения, имея ввиду, что вал будет ступенчатым. Пологая поверхности вала чисто обточенными ,принимаем .

При и принимаем .

Назначаем коэффициент запаса прочности .

Допускаемые напряжения на изгиб вычисляются по формуле:

,

где : - коэффициент качества поверхности, = 0,9;

- коэффициент концентрации напряжений при изгибе с учетом прессовой посадки под подшипник = 1,92;

- допускаемый коэффициент запаса прочности, = 5.

МПа.

Допускаемые напряжения на кручение при для легированных сталей равны МПа.

Принимаем МПа.

Вычислим диаметры в каждом из сечений.

В сечении В действуют приведенные моменты Нм.

В случае изгиба с кручением для сечения В пользуемся зависимостью:

,

откуда:

, .

мм.

Принимаем мм.

Определим диаметры вала под подшипники.

Максимальные касательные напряжения при кручении :

,

, .

мм.

Исходя из чертежа, полагаем принять целесообразным диаметр

мм.

Определяем полную реакцию со стороны подшипника в сечении А:

кН.

Вычисляем эквивалентную нагрузку(при А=0;;; ):

кН.

Задаваясь долговечностью Lh=10000ч определяем коэффициент динамической грузоподъемности :

кН

По каталогу подшипников ,зная необходимую динамическую нагрузку выбираем подшипник с диаметром внутреннего кольца равным 55мм,наружного,равного 110 мм,а именно №7310.[2,c.402].

Определяем полную реакцию со стороны подшипника в сечении В:

кН.

Вычисляем эквивалентную нагрузку(при А=0;;; ):

кН.

Задаваясь долговечностью Lh=10000ч определяем коэффициент динамической грузоподъемности :

кН

По каталогу подшипников ,зная необходимую динамическую нагрузку выбираем подшипник с диаметром внутреннего кольца равным 55мм,наружного,равного 120 мм,а именно №7311А.[2,c.402].

Выполняем проверочный расчет вала на прочность.

Условие прочности имеет следующий вид:

.

Как видно из эпюр, наиболее опасными являются сечения В. Произведем его прочностной расчет.

Расчет на прочность сечения В:

Материал вала - Сталь 18ХГТ. Диаметр участка вала мм.

Механические характеристики материала:

МПа; МПа;

Нм; МПа; МПа;

Моменты в сечении:

; ; .

Суммарный момент в сечении:

.

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений, влияния абсолютных размеров поперечного сечения, влияния шероховатости поверхности, влияния упрочнения:

;;;;.

Коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений:

; .

Осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала:

,

.

Амплитуды напряжений цикла:

,

,

.

Суммарные коэффициенты, учитывающие для данного сечения вала влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе и кручении:

,

.

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

,

.

Коэффициент запаса прочности по усталости:

Условие прочности выполняется.

7. ВЫБОР СМАЗКИ. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Срок службы сборочных единиц и деталей трактора и их надежность во многом зависят от своевременного и правильного смазывания. Смазка уменьшает трение, а следовательно, износ и нагрев трущихся деталей.

В процессе эксплуатации трактора масло постепенно теряет свои свойства из-за химических изменений и загрязнения продуктами износа и пылью, поэтому смазку периодически пополняют и меняют.

При проведении операций по смазыванию нужно тщательно очищать и вытирать места у заливных и контрольных отверстий, масленки, а также заправочные шприцы. При проверке уровня смазки следует обращать внимание на чистоту масла. Работать с загрязненной смазкой нельзя, ее нужно менять на свежую, предварительно промыв загрязненную масляную ванну дизельным топливом. Если при проверке уровня масла обнаружены заметные утечки, надо долить масло и принять необходимые меры по устранению подтеканий.

Летние сорта масел применяются при температуре воздуха выше 5°С, при более низких температурах масло нужно менять на зимние сорта. Следует учитывать, что летняя смазка зимой загустевает и не доходит до трущихся поверхностей.

Для смазывания корпуса заднего ведущего моста трактора МТЗ-1523 при техническом обслуживании №2 (через каждые 250 ч работы), принимаем смазочный материал: масло моторное M-10Г2 ГОСТ 8581-78 (летнее); масло моторное M-8Г2 ГОСТ 8581-78 (зимнее).

Также допускается использовать: масло моторное M-10В2 ГОСТ 8581-78; масло моторное M-10Г2к ГОСТ 8581-78(летнее); масло моторное M-8Г2к ГОСТ 8581-78 (зимнее).

Для поддержания тракторов в исправном и работоспособном состоянии, повышении экономичности, безотказности и долговечности работы проводят систематическое обслуживание, носящее планово-предупредительный характер.

Для тракторов установлена трехномерная система технических обслуживаний, которая, кроме ежесменного, предусматривает три периодических (номерных) технических обслуживания - № 1, № 2 и № 3.

При переходах к осенне-зимнему и весенне-летнему периодам эксплуатации предусмотрены сезонные технические обслуживания, кроме того, предусмотрены обслуживания в особых условиях эксплуатации, которые резко отличаются от обычных условий (в пустынях, горных районах и др.).

Периодичность номерных технических обслуживаний такова: техническое обслуживание № 1 - через каждые 60 ч работы, техническое обслуживание № 2 - через каждые 250 ч и техническое обслуживание № 3 - через каждые 1000 ч работы.

При проведении номерных технических обслуживании выполняют не только регламентированные операции, но и устраняют обнаруженные неисправности.

Ежесменное техническое обслуживание (ЕТО) проводят в перерыве между сменами (через каждые 10 ч работы). Оно предусматривает выполнение следующих операций:

1) проверяют, нет ли подтеканий топлива, масла, электролита и воды через соединения деталей;

2) доливают отстоянное или профильтрованное топливо в баки дизеля и пускового двигателя;

3) измеряют уровень масла в картере дизеля и при необходимости доливают масло. Уровень измеряют не раньше чем через 20 мин после остановки дизеля;

4) проверяют уровень воды в радиаторе;

5) сливают конденсат из ресивера пневматической системы;

6) проверяют степень засоренности воздухоочистителя дизеля по индикатору на щитке приборов, работу контрольных приборов, звукового сигнала и освещения;

7) если трактор эксплуатировался в условиях повышенной запыленности воздуха, то осматривают и при необходимости очищают защитную сетку радиатора.

Во время рабочей смены надо прислушиваться к работе дизеля, следить за показаниями контрольных приборов, обращать внимание на цвет выхлопных газов. Кроме того, следует периодически проверять состояние шин,

степень нагрева корпусных узлов дизеля, трансмиссии, ходовой и гидравлической систем.

Техническое обслуживание № 1(ТО-1) проводят через каждые 60 ч работы.

Сначала выполняют все операции ЕТО. После этого проводят следующие операции: моют трактор; проверяют уровень масла в корпусе топливного насоса, натяжение ремня вентилятора дизеля, давление воздуха в шинах и их состояние, работу рулевого управления и тормозов; смазывают подшипники водяного насоса системы охлаждения и отводки сцепления; сливают отстой из топливного фильтра грубой очистки.

Через одно техническое обслуживание № 1 (после 125 ч работы) проверяют уровень и состояние масла в поддоне воздухоочистителя дизеля, очищают ротор центробежного масляного фильтра дизеля, смазывают подшипники шарниров карданных валов переднего ведущего моста.

Техническое обслуживание № 2 (ТО-2) проводят через каждые 250 ч работы. Сначала выполняют все операции технического обслуживания № 1, затем делают следующее:

1) заменяют масло в картере дизеля, поддоне воздухоочистителя и корпусе топливного насоса;

2) сливают отстой из фильтра тонкой очистки топлива и топливных баков;

3) промывают фильтрующие элементы воздухоочистителя пускового дизеля, регулятора давления пневматической системы;

4) проверяют уровень масла в корпусах трансмиссии (сцепления, коробки передач, заднего моста, переднего ведущего моста, верхних и нижних пар колесных редукторов, промежуточной опоры карданной передачи), баке раздельно-агрегатной гидравлической системы, редукторе пускового двигателя, корпусе гидроусилителя рулевого управления; смазывают втулки поворотных цапф переднего моста, ступицу педали сцепления;

5) проверяют свободный ход педали сцепления и тормозов, падение давления воздуха в пневмосистеме при свободном положении педалей тормозов, свободный ход рулевого колеса, герметичность воздухоочистителя и впускного трубопровода двигателя, состояние клемм и вентиляционных отверстий аккумуляторных батарей, уровень и плотность электролита;

6) проводят обслуживание блока отопления и охлаждения воздуха в кабине;

7) проверяют крепление ступиц задних колес, лонжеронов к переднему брусу и корпусу сцепления, корпуса коробки передач, кронштейна промежуточной опоры карданной передачи, двигателя.

Через одно техническое обслуживание № 2 (после 500 ч работы) проверяют зазор между клапанами и коромыслами дизеля, очищают центральную трубу воздухоочистителя и промывают его корпус с фильтрующими элементами.

Техническое обслуживание № 3 (ТО-3) проводят через каждые 1000 ч работы. Сначала проводят все операции технического обслуживания № 2. После этого делают следующее.

Проверяют топливный насос на безмоторном стенде на соответствие регулировочным параметрам, угол опережения подачи топлива на дизеле, форсунки дизеля на давление начала впрыска и распыл топлива, затяжку гаек крепления головки блока цилиндров дизеля с последующей регулировкой зазора между клапанами и коромыслами; проводят регулировку реле-регулятора, механизма включения сцепления редуктора пускового двигателя, зазора между контактами прерывателя магнето и электродами запальной свечи с подтяжкой всех винтов магнето; промывают сливные фильтры раздельно-агрегатной системы и гидроусилителя рулевого управления, фильтры грубой и тонкой очистки топлива с заменой фильтрующих элементов тонкой очистки, фильтрующий элемент воздухоочистителя пускового двигателя и топливопроводящий штуцер карбюратора; проверяют и при необходимости регулируют гайку червяка гидроусилителя рулевого управления, сходимость передних колес, осевой зазор подшипников ступиц передних колес неведущего моста, пополняя при этом смазку; смазывают подшипники шарниров привода рулевого управления, шестерни правого раскоса и втулки вала механизма задней навески; очищают сетку маслозаливной горловины и набивку сапуна дизеля, а также сапуна топливного насоса, сливают утечки масла из кожуха гидроаккумулятора.

Через одно техническое обслуживание № 3 (после 2000 ч работы) проверяют состояние контактов реле, коллектора и щеток стартера пускового двигателя, регулировку реле-регулятора; проводят обслуживание пневмопереходника и компрессора пневмосистемы; разбирают и смазывают гибкий вал тахоспидометра.

Через два технических обслуживания № 3 (примерно после 3000 ч работы) проверяют состояние коллектора и щеток стартера, зацеплений червяк - сектор и сектор - рейка гидроусилителя рулевого управления; промывают систему охлаждения дизеля; заменяют смазку в ступицах передних колес.

Сезонное техническое обслуживание проводят при переходе от весенне-летнего к осенне-зимнему периоду эксплуатации и наоборот.

При переходе к осенне-зимнему периоду эксплуатации выполняют следующее: заменяют масло и смазку летних сортов зимними сортами в дизеле, гидравлической системе, агрегатах и сборочных единицах трансмиссии и ходовой части; выполняют операции очередного технического обслуживания; промывают крышку и фильтр заливной горловины основного топливного бака; топливный бак; фильтр-отстойник и карбюратор пускового двигателя; доводят плотность электролита аккумуляторных батарей до зимней нормы и устанавливают винт посезонной регулировки напряжений на реле-регуляторе в положение 3 (зима); продувают паром или промывают горячей водой ресивер пневмосистемы, проверяют его герметичность; заполняют дизельным топливом зимних сортов систему питания дизеля; устанавливают предпусковой подогреватель и утеплительный чехол на дизель; заполняют систему охлаждения дизеля жидкостью, не замерзающей при низких температурах (антифризом); проводят сезонное обслуживание блока отопления кабины.

В зимний период для прогрева дизеля при пуске заправляют его горячей водой и маслом, подогретым до температуры 70...80°С.

При спуске воды из системы охлаждения дизеля одновременно сливают ее из котла подогрева геля и из шлангов блока отопления кабины.

При переходе к весенне-летнему периоду эксплуатации проводят следующие работы: с агрегатов трактора снимают предпусковой подогреватель, утеплительные чехлы и сдают на хранение; выполняют операции очередного технического обслуживания; заменяют масло и смазку зимних сортов летними сортами в дизеле, гидравлической системе, агрегатах трансмиссии и ходовой части; доводят плотность электролита аккумуляторных батарей до летней нормы и устанавливают винт посезонной регулировки напряжения на релерегуляторе в положение Л (лето); заправляют систему питания дизеля топливом летних сортов, а систему охлаждения водой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта было проведено сравнение существующих аналогов конструкций главных передач передних мостов, также провели все необходимые расчеты для проектирования главной передачи колесного трактора «Белорус 1523». Расчеты включали в себя: кинематический и энергетический расчеты переднего моста трактора; расчет параметров зацепления главной передачи, расчет на прочность вала главной передачи.

В ходе выполнения расчетов получили следующие параметры:

Общее передаточное число заднего моста составило , при условии, что передаточное число главной передачи, по расчетам, составило ;

Крутящий момент на выходном валу главной передачи составил ;

Мощность на выходном валу главной передачи составила

Модуль зацепления главной передачи составил

Также был проведен тепловой расчет заднего моста который показал что перепад температур между маслом и окружающим воздухом в пределах нормы и составляет

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Анилович В.Я. и др. «Конструкция и расчет с/х тракторов». М.- Машиностроение. 1976.

Анурьев В.И. «Справочник конструктора - машиностроителя». В трех томах М. «Машиностроение». 2001.

Балакин В.А., Иванов А.А. «Расчет на прочность при переменных напряжениях деталей сельскохозяйственных машин» М/УК 3098 Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2005.

Барский И.Б. «Конструирование и расчет тракторов». М. «Машиностроение» . 1980.

Барский И.Б. «Советские трактора». М. «Машиностроение» . 1970.

Беспятый Ф.С., Троицкий И.Ф. «Конструкция, основы теории и расчет трактора». Изд. 2-е - М.: Машиностроение, 1972.

Дунаев П.Ф., Леликов О.П. «Детали машин, курсовое проектирование». Москва, «Машиностроение», 1984.

Ксеневич И.П. «Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет». Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов - М.: Машиностроение, 1991.

Курасов В.С., Трубилин Е.И., Тлишев А.И. «Тракторы и автомобили, применяемые в сельском хозяйстве». Учебное пособие. Краснодар. Кубанский ГАУ, 2011.

Санюкевич Ф.М. «Детали машин. Курсовое проектирование». Изд. 2-е, испр. и доп. - Брест: БГТУ, 2004.

Тростин В.И. Методика расчета параметров зацепления закрытых цилиндрических и конических зубчатых передач. Методические указания 980

Размещено на Allbest.ru