Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание для выполнения курсовой работы

Студенту 4 курса факультета заочного образования специальности "Технология обслуживания и ремонта машин в АПК" Букин И.С. шифр 82

1. Рассчитать, построить и дать анализ тяговой характеристики трактора Т-40М, имеющего эксплуатационную массу 3050 кг и работающего на почвенном фоне - стерня.

2. Рассчитать, построить анализ динамической характеристики автомобиля КамАЗ-5320, имеющего массу, превышающую в 1,2 раз его конструктивную массу.

3. Определить и проанализировать статическую продольную и поперечную устойчивость трактора Т-40М и автомобиля КамАЗ-5320.

1. Расчет, построение и анализ тяговой характеристики трактора Т-40М

1.1 Определение КПД трансмиссии трактора

На рисунке 1.1 изображена кинематическая схема трансмиссии трактора Т-40М:

Рисунок 1.1 - Кинематическая схема трансмиссии трактора Т-40М

Вычислим КПД трансмиссии на всех передачах

,

где з_ц - КПД цилиндрической пары шестерен;

m - число пар цилиндрических шестерен;

з_к - КПД конической пары шестерен;

з_г - КПД ведущего участка гусеничного движителя

е - коэффициент, 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 = 0,770…0,850; е = 0,03…0,05

Таблица 1.1 - Характеристики трансмиссии трактора по передачам

Передача	Шестерни, передающие вращающий момент	Передаточные числа	m	зт
1	1-2 (2`) - 13-14-19-20-21-22	89,2	4	0,768
2	1-2 (2`) - 7-8-19-20-21-22	74,9	4	0,768
3	1-2 (2`) - 9-10-19-20-21-22	63,6	4	0,768
4	1-2 (2`) - 11-12-19-20-21-220	54,4	4	0,768
5	1-2 (2`) - 5-6-19-20-21-22	29,4	4	0,768
6	1-2 (2`) - 3-4-19-20-21-22	20,5	4	0,768

1.2 Построение скоростной характеристики двигателя Д-144

На оси абсцисс отметим характерные частоты вращения коленчатого вала:

n_{н -} номинальная частота вращения коленчатого вала;

n_{м -} частота вращения при максимальном крутящем моменте;

n_{хх -} максимальная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу

,

где д_{р -} степень неравномерности регулятора. У современных автотракторных двигателей д_р = 0,06.0,08.

Для двигателя Д-144:

n_н = 1800 об/мин;

n_м = 0,6…0,8 n_н n_м = 0,7 • 1800 = 1260 об/мин;

об/мин.

На регуляторном участке характеристики (от n_хх до n_н) и на корректорном участке характеристики (от n_н до n_м) отметим по два промежуточных значения частоты вращения, которые впишем в таблицу 1.2.

Крутящий момент двигателя, работающего на режиме номинальной мощности:

Н•м

Максимальный крутящий момент:

,

где µ - коэффициент запаса крутящего момента, µ = 10.15 %.

Н•м

На графике строим три точки: М_{к. хх} = 0, М_{к. н} и М_{к. max}, предварительно построив шкалу момента и шкалу частоты вращения (рис.1.2). На регуляторном участке построенные точки соединяют прямой линией, а на корректорном - выпуклой кривой.

Таблица 1.2 - Параметры скоростной характеристики двигателя Д-144

Параметры	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
	n1 (м)	n2	n3	n4 (н)	n5	n6	n7 (хх)
	1260	1440	1620	1800	1848	1896	1944
Мк, Нм	237,9	235	224	206,9	130	63	0
Ne, кВт	31,4	35,4	38	39	25,2	12,5	0
ge, г/кВт•ч	277	251	245	252	297,6	416	?
GT, кг/ч	8,7	8,9	9,3	9,8	7,5	5,2	2,9

Определяем по графику и вписываем в таблицу 1.2 промежуточные значения кривой крутящего момента.

Вычислим и построим кривую эффективной мощности двигателя N_е при соответствующих значениях крутящего момента.

, кВт

Построение кривой удельного эффективного расхода топлива g_e начнем с расхода топлива на режиме номинальной мощности (g_{е. н.} = 252 г/кВт•ч).

Удельный эффективный расход топлива при максимальном крутящем моменте (g_{е. м.)} на 8.12 % больше, чем на режиме номинальной мощности. Учитывая изложенное, строим точки g_{е. н.} и g_{е. м.} и соединяем их вогнутой кривой.

Значения промежуточных точек вписываем в таблицу 1.2 и вычисляем часовой расход топлива G_т для корректорного участка характеристики:

трактор автомобиль устойчивость поперечная

, кг/ч

Часовой расход топлива G_{т. хх} при работе двигателя без нагрузки с максимальной частотой вращения коленчатого вала не превышает обычно 25.30 % расхода топлива на режиме номинальной мощности G_{т. н} и изменяется на регуляторном участке по линейному закону.

Построив линию расхода топлива, вписываем в табл.1.2 соответствующие значения для регуляторного участка характеристики, рассчитываем и строим окончательно кривую g_e:

, г/кВт•ч

1.3 Построение кривой буксования

Величина буксования зависит от удельной силы тяги Д_кр, которая представляет собой отношение силы тяги к сцепному весу трактора:

D_кр=Р_кр/G_сц

Сила тяги трактора при заданных величинах удельной силы тяги и буксования:

Р_кр = D_кр • G_сц, кН

Почвенный фон - стерня, G_сц= 0,85 3050 9,8=25,4 кН.

Таблица 1.3 - Результаты расчета кривой буксования

Dкр	0	0,45	0,56	0,64	0,71	0,78	0,82	0,84
д, %	0	5	10	20	30	50	70	100
Ркр, кН	0	11,4	14,2	16,3	18,0	19,8	20,8	21,3

1.4 Определение данных для построения тяговой характеристики трактора Т-40М

касательная сила тяги на ведущих колесах

Р_К=, кН

сила, идущая на самопередвижение трактора Т-40М по стерне

Р_f= кН

где f - коэффициент сопротивления самопередвижению трактора. На стерне для колесных тракторов f = 0,08…0,1.

сила тяги трактора

Р_кр=Р_к-P_f, кН

теоретическая скорость движения трактора Т-40М

V_t=, м/с

действительная скорость движения

V_д=V_t• (1-д/100), м/с

тяговая мощность трактора

N_кр=P_кр·V_д, кВт

удельный расход топлива

g_кр=, г/кВт·ч

1.5 Выбор скоростных режимов работы двигателя для расчета данных для построения тяговой характеристики трактора Т-40М

Таблица 1.4 - Расчетные параметры трактора Т-40М по передачам

№ передачи	Показатели работы трактора	Показатели работы двигателя
		n, об/мин	1260	1440	1620	1800	1848	1896	1944
		Мк, Н•м	237,9	235	224	206,9	130	63	0
		Ne, кВт	31,4	35,4	38	39	25,2	12,5	0
		GT, кг/ч	8,7	8,9	9,3	9,8	7,5	5,2	2,9
1 iт=89,2	Рк, кН	22,82	22,54	21,48	19,84	12,47	6,04	0,00
	Pf, кН	3,0
	Ркр, кН	19,82	19,54	18,48	16,84	9,47	3,04	0,00
	д, %	50	47	35	23	3	1,5	0
	Vt, м/с	1,06	1,21	1,36	1,51	1,55	1,59	1,63
	Vд, м/с	0,53	0,64	0,89	1,17	1,51	1,57	1,63
	Nкр, кВт	10,50	12,54	16,36	19,63	14,27	4,78	0,00
	gкр, г/кВт•ч	828,8	709,9	568,3	499,3	525,572	828,8	?
2 iт=74,9	Рк, кН	19,16	18,93	18,04	16,66	10,47	5,07	0,00
	Pf, кН	3,0
	Ркр, кН	16,16	15,93	15,04	13,66	7,47	2,07	0,00
	д, %	19	18	13	9	2	1	0
	Vt, м/с	1,26	1,44	1,62	1,80	1,85	1,90	1,95
	Vд, м/с	1,02	1,18	1,41	1,64	1,81	1,88	1,95
	Nкр, кВт	16,51	18,83	21,22	22,41	13,55	3,90	0,00
	gкр, г/кВт•ч	526,8	472,7	438,2	437,3	553,705	1334,25	?
3 iт=63,6	Рк, кН	16,27	16,07	15,32	14,15	8,89	4,31	0,00
	Pf, кН	3,0
	Ркр, кН	13,27	13,07	12,32	11,15	5,89	1,31	0,00
	д, %	8	7	6	4	1,5	0,5	0
	Vt, м/с	1,49	1,70	1,91	2,12	2,18	2,24	2,29
	Vд, м/с	1,37	1,58	1,80	2,04	2,15	2,22	2,29
	Nкр, кВт	18,14	20,64	22,12	22,72	12,64	2,91	0,00
	gкр, г/кВт•ч	479,7	431,2	420,4	431,4	593,228	1786,87	?
4 iт=54,4	Рк, кН	13,91	13,75	13,10	12,10	7,60	3,68	0,00
	Pf, кН	3,0
	Ркр, кН	10,91	10,75	10,10	9,10	4,60	0,68	0,00
	д, %	4	3,5	3	2,5	1	0,5	0
	Vt, м/с	1,74	1,99	2,23	2,48	2,55	2,61	2,68
	Vд, м/с	1,67	1,92	2,17	2,42	2,52	2,60	2,68
	Nкр, кВт	18, 20	20,59	21,89	22,02	11,61	1,78	0,00
	gкр, г/кВт•ч	478,0	432,3	424,9	445,0	645,868	2919,01	?
5 iт=29,4	Рк, кН	7,52	7,43	7,08	6,54	4,11	1,99	0,00
	Pf, кН	3,0
	Ркр, кН	4,52	4,43	4,08	3,54	1,11	0,00	0,00
	д, %	1,5	1,4	1,3	1	0,5	0	0
	Vt, м/с	3,21	3,67	4,13	4,59	4,71	4,84	4,96
	Vд, м/с	3,17	3,62	4,08	4,55	4,69	4,84	4,96
	Nкр, кВт	14,31	16,04	16,65	16,09	5, 20	0,00	0,00
	gкр, г/кВт•ч	607,9	554,8	558,7	608,9	1441,21	?	?

1.6 Анализ тяговой характеристики трактора

Используя совмещенный график потенциальной и на передачах тяговых характеристик трактора (рис.1.4), определим:

оптимальные значения силы тяги и скорости движения трактора:

Р_опт = 13,5 кНV_опт = 2 м/с

оптимальное значение удельной силы тяги:

Д_{кр. max} = Р_{кр. max} / G_сц = 21/25,4 = 0,83

номинальные значения силы тяги, скорости движения, тягового КПД и максимальные значения тяговой мощности трактора на каждой передаче:

передача	Рном, кН	Vном, м/с	N кр. max, кВт
1	16,84	1,17	19,63
2	13,66	1,64	22,41
3	11,15	2,04	22,72
4	9,10	2,42	22,02
5	3,54	4,55	16,09

- диапазоны по силе тяги между рабочими передачами:

Р_кр.1-2 = 3,18 кН;

Р_кр.2-3 = 2,51 кН;

Р_кр.3-4 = 2,05 кН;

Р_кр.4-5 = 5,56 кН;

2. Расчет, построение и анализ динамической характеристики автомобиля

2.1 Определение КПД трансмиссии автомобиля

Кинематическая схема трансмиссии автомобиля КамАЗ-5320 показана на рис. 2.1

Рисунок 2.1 - Кинематическая схема трансмиссии автомобиля КамАЗ-5320

КПД трансмиссии:

з_т=з_ц^m·з_к·з_кп

где з_ц - КПД цилиндрической пары шестерен (з_ц = 0,985…0,990);

з_к - КПД конической пары шестерен (з_к = 0,975…0,980);

з_кп - КПД карданной передачи, равный 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 = 0,99^m·0,98·0,98 = 0,9604·0,99^m

Результаты анализа трансмиссии автомобиля КамАЗ-5320 приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Характеристика трансмиссии автомобиля КамАЗ-5320 по передачам

Передача	Шестерни, передающие вращающий момент	m	iт	зT
1	1-2-12-11-17-18-19-20- (21-22-23-24)	6	7,82	0,904
2	1-2-10-9-17-18-19-20- (21-22-23-24)	6	4,03	0,904
3	1-2-8-7-17-18-19-20- (21-22-23-24)	6	2,5	0,904
4	1-2-6-5-17-18-19-20- (21-22-23-24)	6	1,53	0,904
5	1-2-4-3-17-18-19-20- (21-22-23-24)	6	1,0	0,904

2.2 Построение внешней скоростной характеристики автомобиля

Крутящий момент двигателя

, Н•м

где N_{e -} эффективная мощность двигателя, кВт;

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

Таблица 2.2 - Скоростная характеристика автомобильного двигателя КамАЗ-5320

	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
	n1	n2	n3	n4	n5
	1000	1400	1800	2200	2600
Ne, кВт	66,2	95,6	121	141	154
Мк, Н•м	632,21	652,13	641,97	612,07	565,65

По данным таблицы построим внешнюю скоростную характеристику двигателя, которая показана на рисунке 2.2.

2.3 Определение данных для построения динамической характеристики автомобиля КамАЗ-5320

Касательная сила тяги

Р_К=, кН,

где

R_K - радиус колеса (из табличных данных R_K = 0,484 м)

Скорость движения автомобиля

V_а=0,105, м/с

Сила сопротивления воздуха

P_W =, кН

где к - коэффициент обтекаемости, Нс²/м⁴ (к = 0,6 Нс²/м⁴)

F - площадь лобового сопротивления, м² (F = 5,08 м²)

Избыточная сила тяги автомобиля

Р_к-Р_w, кН

Динамический фактор автомобиля

, кН

где G_{a -} сила тяжести автомобиля, кН (G_a = 70,80• 1,2 = 85,0 кН)

Расчетные параметры автомобиля по передачам представлены в табл. 2.3

Таблица 2.3 - Расчетные параметры автомобиля по передачам

№ пере- дачи	Показатели работы автомобиля	Показатели работы двигателя
		nдв, мин-1	1000	1400	1800	2200	2600
		Мк, Н•м	632,21	652,13	641,97	612,07	565,65
1 iт= 7,82	РК, кН	9,23	9,52	9,38	8,94	8,26
	Vа, м/с	6,50	9,09	11,69	14,29	16,89
	PW, кН	0,129	0,252	0,417	0,623	0,870
	Рк-Рw, кН	9,11	9,27	8,96	8,32	7,39
	D, кН	0,107	0,109	0,105	0,098	0,087
2 iт=4,03	РК, кН	4,76	4,91	4,83	4,61	4,26
	Vа, м/с	12,61	17,65	22,69	27,73	32,77
	PW, кН	0,485	0,950	1,570	2,346	3,276
	Рк-Рw, кН	4,27	3,96	3,26	2,26	0,98
	D, кН	0,05	0,047	0,038	0,027	0,012
3 iт=2,5	РК, кН	2,95	3,05	3,00	2,86	2,64
	Vа, м/с	20,32	28,45	36,58	44,70	52,83
	PW, кН	1,259	2,468	4,080	6,095	8,513
	Рк-Рw, кН	1,69	0,58	-1,08	-3,24	-5,87
	D, кН	0,02	0,007	-0,013	-0,038	-0,069
4 iт=1,53	РК, кН	1,81	1,86	1,83	1,75	1,62
	Vа, м/с	33, 20	46,48	59,76	73,05	86,33
	PW, кН	3,362	6,590	10,894	16,274	22,730
	Рк-Рw, кН	-1,56	-4,73	-9,06	-14,52	-21,11
	D, кН	-0,018	-0,056	-0,107	-0,17	-0,25
5 iт=1,0	РК, кН	1,18	1,22	1, 20	1,14	1,06
	Vа, м/с	50,80	71,12	91,44	111,76	132,08
	PW, кН	7,871	15,427	25,502	38,095	53, 208
	Рк-Рw, кН	-6,69	-14,21	-24,30	-36,95	-52,15
	D, кН	-0,079	-0,167	-0,286	-0,435	-0,61

По данным таблицы 2.3 строим график динамической характеристики автомобиля на рис. 2.3

2.4 Анализ динамической характеристики автомобиля

Максимальная и средняя эксплуатационная скорость автомобиля на дороге с коэффициентом суммарного сопротивления дороги Ш=0,012

V_{а max} = 132 м/сV_{а сред.} = 66 м/с

максимальный динамический фактор и критическая скорость движения

D_I = 0,109 V_{I кр} = 9,09 м/с

D_II = 0,05 V_{II кр} = 12,61 м/с

D_III = 0,02 V_{III кр} = 20,32 м/с

D_IV = - 0,018 V_{IV кр} = 33,20 м/с

D_V = - 0,079 V_{V кр} = 50,80 м/с

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

Предельные углы продольной статической устойчивости трактора Т-40М

=45⁰ 30^/

62⁰61^/

Рисунок 3.2 - Схемы сил, действующих на автомобиль при стоянке на предельном подъеме и предельном уклоне

Предельные углы продольной статической устойчивости автомобиля КамАЗ-5320

= 68,51 є

67,04є

Предельные углы на подъеме и спуске из условий сползания автомобиля КамАЗ-5320, стоящего на стерне

= 15,1є

12,4є

>; > - сползание автомобиля начнется раньше опрокидывания.

Рисунок 3.3 - Схема сил, действующих на трактор и автомобиль при стоянке при наклоне вправо и влево

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором трактор Т-40М не опрокидывается

= 49,94 є

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором трактор Т-40М не сползает, стоя на стерне

= 35,0є

> - сползание трактора начнется раньше опрокидывания.

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором автомобиль КамАЗ-5320 не опрокидывается

= 45,29 є

Предельный угол поперечной статической устойчивости, при котором автомобиль КамАЗ-5320 не сползает, стоя на асфальте

= 34,99є

> - сползание автомобиля начнется раньше опрокидывания.

Литература

1. Методические указания к изучению конструкции, основ теории и расчёта трактора и автомобилей и выполнения курсовой работы. ЧГАУ, 2003

2. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. М.: КолосС, 2004

3. Барский И.Б. Конструирование и расчёт тракторов. М.: Машиностроение, 1980

4. Стандарт предприятия. Проекты (работы), курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению. СТП ЧГАУ 2-2003

Размещено на Allbest.ru