Размещено на http://www.allbest.ru/

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Тип трактора - гусеничный

Марка трактора - ДТ-75М

Тяговый класс - 3

Масса трактора - 6000 кг

Расчётный радиус качения ведущих колёс (звёздочки) - 0,355 м

Почвенный фон - вспаханное поле

Марка двигателя-А-41

2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МОЩНОСТНОГО БАЛАНСА ТРАКТОРА

трактор буксование мощность трансмиссия

Мощностной баланс трактора - это уравнение показывающее, куда расходуется эффективная мощность двигателя.

Это уравнение для установившегося движения трактора по горизонтальной дороге имеет вид:

, кВт (2.1)

где - эффективная мощность двигателя;

- потери мощности в трансмиссии;

- потери мощности на самопередвижение

трактора;

- потери мощности на буксование трактора;

- полезная мощность на крюке.

Численное значение эффективной мощности берется из расчетной скоростной характеристики двигателя (таблица 3) для номинального режима, т.е. .

Составляющие баланса мощности рассчитываем при допущении, что на тракторе установлена бесступенчатая автоматическая трансмиссия, позволяющая постоянно эксплуатировать двигатель в наивыгоднейшем режиме его работы (). Этот режим работы двигателя на характеристике обозначают как номинальный.

2.1 Определение потерь мощности в трансмиссии

, кВт (2.2)

где - механический к.п.д. трансмиссии, в расчетах его

обычно принимают в пределах 0,90...0,92, [1],

принимаем =0,90

66,2•(1-0,90)=6,62 кВт

2.2 Определение мощности, подведенной к ведущему колесу (мощность на колесе)

, кВт (2.3)

66-6,62=59,4 кВт

2.3 Определение интервала тяговых усилий на крюке от 0 до

, Н (2.4)

где - максимальная сила тяги на крюке, реализуемая по сцеплению трактора с почвой, Н;

- коэффициент сцепления, который выбирается из таблиц в зависимости от типа ходового аппарата и почвенного фона, [4];

- сцепной вес трактора, Н.

, Н (2.5)

где - коэффициент использования веса трактора в качестве сцепного;

(1 - для гусеничного трактора и колесного трактора формулы 4х4)

m - конструктивная масса трактора, кг;

g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с².

1•0,7•6000•9,81=41202 Н

2.4 Определение силы сопротивления качению

, Н (2.6)

где - коэффициент сопротивления качению, который выбирается из таблиц в зависимости от типа ходового аппарата и почвенного фона, [4].

0,09•6000•9,81=5297,4 Н

2.5 Определение касательной силы тяги на колесе для каждого значения тягового усилия

, Н (2.7)

41202+5297,4=46499,4 Н

2.6 Определение теоретической скорости движения трактора для каждого значения

, м/с (2.8)

где - теоретическая скорость движения трактора, м/с.

(59,4•1000)/35297=1,68 м/с

2.7 Определение коэффициентов буксования для каждого значения

Из экспериментальной кривой буксования выбираем коэффициенты буксования для каждого значения и заносим их в таблицу 1. При этом имеем в виду, что при - коэффициент , а при - коэффициент (100%).

2.8 Определение действительной скорости движения трактора для каждого значения

, м/с (2.9)

1,68•(1-0,975)= 1,83 м

2.9 Определение потери мощности на самопередвижение (качение) трактора для каждого значения

, кВт (2.10)

(5298,4•1,83)/1000=9,7 кВт

2.10 Определение потери мощности на буксование для каждого значения

, кВт (2.11)

59,4•0,025=1,485кВт

2.11 Определение полезной мощности на крюке для каждого значения

, кВт (2.12)

(3000•1,83)/1000=54кВт

Для проверки правильности выполненных расчетов мощность на крюке определяем дополнительно по формуле:

, кВт (2.13)

66-(6,6+9,7+1,5)=48,2кВт

Численные значения мощности , полученные по формулам (12) и (13) в точности совпадают, что подтверждает правильность выполненных расчетов.

2.12 Определение крюкового (тягового) к. п. д. трактора

(2.14)

54/66=0,81818=0,82

Таблица 1. Результаты расчёта мощностного баланса трактора

Обозначение параметра	Численное значение параметра
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Ркр, Н	0	5550,83	11101,65	16652,48	22203,3	28754,13	33304,95	38855,75	44406,61	49957,43
Рf, Н	6423,1
Рк, Н	6423,1	11973,93	17524,75	23075,58	28626,4	34177,22	39728,05	45278,88	50829,71	56380,53
	0	0,02	0,04	0,06	0,08	0,11	0,14	0,17	0,23	1
Nен, кВт	121
Nтр, кВт	10,89
Nк, кВт	110,11
Vt, м/с	17,14	9,2	6,28	4,77	3,85	3,22	2,77	2,43	2,17	1,95
1-	0	0,92	0,84	0,77	0,69	0,61	0,53	0,46	0,38	0,3
V?, м/с	17,14	9,07	6,03	4,48	3,54	2,87	2,38	2,02	1,67	0
Nf, кВт	110,11	58,26	38,73	28,78	22,74	18,43	15,29	12,97	10,73	0
N?, м/с	0	2,21	4,41	6,61	8,81	12,11	15,42	18,72	25,33	110,11
Nкр=Ркр•V?•10-3	0	50,35	66,94	74,6	78,6	79,65	79,21	78,49	74,16	0
Nкр	0,02	49,64	66,97
	0	0,42	0,55	0,62	0,65	0,66	0,65	0,65	0,61	0

2.13 Построение графика мощностного баланса трактора

Построение мощностного баланса трактора осуществляем в следующей последовательности:

Строим экспериментальную кривую буксования в системах координат .

По оси ординат откладываем в масштабе значение и проводим горизонтальную линию с этой ординатой до пересечения ее с перпендикуляром, восстановленным к оси абсцисс в точке . Таким образом получаем вертикальные и горизонтальные границы графика. За пределы этих границ не выходят никакие значения и зависимости.

На оси абсцисс отмечаем точки, соответствующие выбранным значениям силы тяги на крюке и через них проводим тонкими линиями перпендикуляры до пересечения с линией .

Вниз от линии откладываем потери мощности в трансмиссии и получаем линию .

Вниз от линии откладываем потери мощности на самопередвижение и получаем линию .

Вниз от линии откладываем потери мощности на буксование и получаем линию , т. е. зависимость мощности на крюке от силы тяги на крюке. Полученная зависимость представляет собой потенциальную тяговую характеристику, тяговую характеристику с бесступенчатой автоматической трансмиссией. Полученные графическим способом значения совпадают с численными значениями , приведенными в таблице 4. Этот дополнительный способ проверки еще раз подтверждает правильность выполненных расчетов и построения кривых.

Строим зависимости и от .

При построении кривой к. п. д. () поступаем следующим образом. За единицу к. п. д. принимаем точку, соответствующую значению , тогда потенциальная кривая одновременно будет являться кривой тягового к. п. д. трактора. Совпадение значений , построенных графически с расчетными в таблице 4 является дополнительной проверкой правильности выполненных расчетов.

Анализ мощностного баланса.

Произведен расчет и построение мощностного баланса трактора для бесступенчатой автоматической трансмиссии. Следует отметить, что бесступенчатая автоматическая передача обеспечивает подбор передаточного числа в строгом соответствии с изменяющейся нагрузкой на крюке, а двигатель при этом эксплуатируется в неизменном режиме максимальной мощности. Как видно из скоростной характеристики двигателя, такой режим является наивыгоднейшим как с точки зрения производительности, так и экономичности.

Анализируя потенциальную кривую, отмечаем, что при небольших и больших значениях силы тяги на крюке полезная мощность и к. п. д. трактора резко уменьшаются. Следовательно, при подборе передаточных чисел ступенчатой трансмиссии на рабочих передачах необходимо обеспечивать работу трактора в диапазоне высоких значений мощности на крюке и тягового к. п. д.

3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАКТОРА СО СТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИЕЙ

3.1 Определение максимального тягового усилия на крюке трактора для рабочих передач

, Н (3.1)

где - коэффициент перегрузки трактора по тяге. По данным [1] значение находится в следующих пределах: для колесных тракторов , а для гусеничных ;

- номинальное тяговое усилие трактора данного класса.

Под номинальным тяговым усилием понимают такое тяговое усилие, которое развивает трактор на стерне нормальной влажности и плотности при допустимом значении коэффициента буксования . В данной курсовой принимаем

1,25•30000=37500 Н

3.2 Определение минимального значения тягового усилия для рабочих передач

или (3.2)

где - коэффициент нагрузки трактора по тяге, который принимается в пределах 0,85...0,95 [1];

, - номинальное тяговое усилие трактора предыдущего класса или через один класс соответственно.

Для эффективного использования трактора соотношение должно находится в переделах

0,95•20000=19000 Н

3.3 Определение знаменателя геометрической прогрессии , по которому затем можно определить передаточные числа трансмиссии

(2.3)

где - минимальная касательная сила тяги на колесе;

- максимальная касательная сила тяги на колесе;

- сила сопротивления качению, определяется по формуле ( 6 );

- количество рабочих передач (см. задание).

3.4 Определение передаточного числа на первой рабочей передаче

(3.4)

где - динамический радиус колеса, м;

- номинальный крутящий момент двигателя, .

(42798,4•0,355)/(371•0,90)=45,5

3.5 Определение передаточного числа трансмиссии на остальных рабочих передачах

45,502•0,86=39,13

39,13•0,86=33,65

33,65•0,86=28,94

28,94•0,86=24,88

3.6 Расчет и построение лучевого графика

Определение крутящего момента двигателя, соответствующего движению трактора на холостом ходу (без нагрузки на крюке) на каждой передаче

, Н·м (3.5)

где - передаточное число i-ой передачи

(5298,4•0,355)/( 45,5•0,9)=45,9 Н•м

(5298,4•0,355)/( 39,13•0,9)=53,4 Н•м

(5298,4•0,355)/( 33,65•0,9)=62,09 Н•м

(5298,4•0,355)/( 28,94•0,9)=72,2 Н•м

(5298,4•0,355)/( 24,88•0,9)=83,98 Н•м

3.7 Определение теоретической скорости движения трактора на каждой передаче

Задаваясь различными значениями частоты вращения коленчатого вала двигателя во всем возможном диапазоне его работы от холостого режима до заглохания под действием возрастающей нагрузки , определяем теоретическую скорость движения трактора на каждой передаче по формуле

, м/с (3.8)

где - текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1;

- динамический радиус колеса, м;

- теоретическая скорость движения трактора на i-ой передаче, м/с

При выборе частоты вращения коленчатого вала двигателя обязательно берем характерные точки , , , , из характеристики двигателя, где - частота вращения коленчатого вала двигателя на холостом режиме его работы;

- частота вращения коленчатого вала двигателя при холостом режиме работы трактора, т. е. частота, соответствующая значению крутящего момента двигателя ;

- номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя;

- частота вращения, соответствующая максимальному крутящему моменту двигателя на без регуляторной ветви скоростной характеристики;

- минимально устойчивая частота вращения, при которой двигатель прекращает работу («заглохает»).

(0,105•1700•0,355)/45,502=1,43 м/с

Аналогично находим остальные значения для всех выбранных частот вращения коленчатого вала двигателя на каждой передаче. Результаты расчета заносим в таблицы 3 - 7.

3.8 Определение касательной силы тяги на каждой передаче

Используя значения крутящего момента двигателя для всех выбранных частот вращения коленчатого вала двигателя, определяем касательную силу тяги на колесе на каждой передаче.

, Н (3.9)

где - текущее значение крутящего момента, соответствующее каждому выбранному значению частоты вращения от до .

Первая передача

(371•45,5•0,9)/0,355=42795,6 Н

Аналогично находим остальные значения для всех выбранных частот вращения коленчатого вала двигателя на каждой передаче. Результаты расчета заносим в таблицы 3 - 7.

3.9 Определение силы тяги на крюке для каждого значения на каждой передаче

, Н (3.10)

Первая передача

42795.6-5298,4=37497,2

Аналогично находим остальные значения для всех выбранных частот вращения коленчатого вала двигателя на каждой передаче. Результаты расчета заносим в таблицы 3 - 7.

3.10 Определение коэффициентов буксования

Для каждого значения на каждой передаче выбираем коэффициент буксования из экспериментальной кривой буксования построенной при выполнении мощностного баланса трактора. Выбранные значения заносим в таблицы 3 - 7.

3.11 Определение действительной скорости движения трактора для каждого значения на каждой передаче

, м/с (3.11)

1,43•(1-0,35)=0,93 м/с

Аналогично находим остальные значения для всех выбранных частот вращения коленчатого вала двигателя на каждой передаче. Результаты расчета заносим в таблицы 3 - 7.

3.12 Определение тяговой мощности на крюке для каждого значения на каждой передаче

, кВт (3.12)

(38768,6•0,93)/1000=36 кВт

Аналогично находим остальные значения для всех выбранных частот вращения коленчатого вала двигателя на каждой передаче. Результаты расчета заносим в таблицы 3 - 7.

3.13 Определение тягового к. п. д. трактора на каждой передаче

Используя значения эффективной мощности двигателя для выбранных частот вращения из скоростной характеристики двигателя, определяем тяговый к. п. д. трактора на каждой передаче.

(3.13)

где - текущее значение эффективной мощности двигателя для каждого выбранного значения от до .

36/66,2=0,54381

3.14 Определение удельного крюкового расхода топлива на каждой передаче

Используя значения эффективного удельного расхода топлива двигателя для каждого значения частоты вращения из скоростной характеристики, определяем удельный крюковой расход топлива на каждой передаче.

, г/кВт ч (3.14)

249/0,544=457,72 г/кВт ч

3.15 Определение часового расхода топлива на каждой передаче

, кг/ч (3.15)

(457,72•36)/1000=16,5 кг/ч

Все выбранные и расчетные значения заносим в таблицы 3 - 7, которые составляем в отдельности для каждой передачи.

Пользуясь табличными данными строим тяговую характеристику трактора, вычерчивая зависимости , от на каждой передаче.

Правильность расчета и построения тяговой характеристики по передачам проверяем следующим образом:

мощности на крюке для номинального режима работы двигателя на каждой передаче в точности располагаются на потенциальной тяговой кривой. Иначе и быть не должно, т. к. потенциальная тяговая характеристика рассчитывалась и строилась при допущении, что двигатель работает в постоянном режиме максимальной мощности, т. е. в номинальном режиме. Другими словами любая точка на потенциальной кривой соответствует номинальному режиму работы двигателя.

действительная скорость движения трактора, полученная для номинального режима работы двигателя располагается на кривой , построенной для бесступенчатой трансмиссии.

Из сказанного следует, что на тракторе со ступенчатой трансмиссией только в одной точке тяговая характеристика соприкасается с потенциальной кривой. В этом заключается существенный недостаток трактора снабженного ступенчатой трансмиссией.

Анализ тяговой характеристики

Анализ тяговой характеристики имеет целью оценить правильность выбора передаточных чисел трансмиссии на рабочих передачах.

Полученная тяговая характеристика в данной работе является удовлетворительной, так как точки соприкосновения кривых по передачам с потенциальной кривой располагаются в зоне наиболее высокого к. п. д. При этом тяговые характеристики на низшей рабочей передаче соприкасаются с потенциальной кривой в точке, от которой начинается резкое снижение к. п. д. вправо, а тяговая характеристика на высшей рабочей передаче соприкасается с потенциальной кривой в точке, от которой начинается резкое снижение к. п. д. влево.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ефимов М. А., Забелин В. Н. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Тракторы и автомобили» для студентов специальности 1509 «Механизация сельскохозяйственного производства». Орёл, 1988г.

2. Ефимов М. А., Абишев Б. А. Тяговый расчёт и тяговая характеристика трактора. А-Ата, Научно-методический кабинет Минвуза Каз. ССР, 1971г.

3. Николаенко А. В. Теория, конструкция и расчёт автотракторных двигателей. М., Колос, 1984г.

4. Скотников В. А. и др. Основы теории и расчёта трактора и автомобиля. М., Агропромиздат, 1986г.

5. Александров Г. Я. и др. Тракторы и автомобили. Раздел 3. Теория, основы расчёта и анализ работы тракторов и автомобилей. Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы. М., 1988г.

6. Ефимов М. А. Курсовое проектирование по тракторам и автомобилям. ОрёлГАУ, 2000 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 3. Результаты тягового расчёта трактора (первая передача)

Обозначение параметров	Численное значение параметров
1	2	3	4	5	6	7	8	9
-1, мин-1	1785		1700	1500	1300	1200	1100	1000
, Н•м	0	45,9	371	404	427	434	439	442
Ne, кВт	0		66,2	63,58	58,18	54,64	50,65	46,29
ge, г/кВт•ч			249	239	237	238	240	245
Pк, Н	0		42795,6	46402,2	49956,9	50062,8	50639,6	50985,6
Ркр, Н	-5298,4		37497,2	41103,8	43956,9	44763,6	45341,2	45687,2
	0		0,22	0,65	1	1	1	1
Vt, м/с	1,46		1,43	1,23	1,065	0,98	0,9	0,82
VД, м/с	1,46		1,11	0,43	0	0	0	0
Nкр, кВт	0		41,6	17,67	0	0	0	0
1-	1		0,78	0,35	0	0	0	0

Таблица 4. Результаты тягового расчёта трактора (вторая передача)

Обозначение параметров	Численное значение параметров
1	2	3	4	5	6	7	8	9
-1, мин-1	1785		1700	1500	1300	1200	1100	1000
, Н•м	0	53,4	371	404	427	434	439	442
Ne, кВт	0		66,2	63,58	58,18	54,64	50,65	46,29
ge, г/кВт•ч			249	239	237	238	240	245
Pк, Н	0		36804,2	40077,9	42359,6	43054	43550	43847,6
Ркр, Н	-5298,4		31505,8	34779,5	37061,2	37755,6	38251,6	38549,2
	0		0,08	0,09	0,2	0,23	0,32	0,33
Vt, м/с	1,7		1,61	1,42	1,23	1,14	1,04	0,95
VД, м/с	1,7
Nкр, кВт	0
1-	1		0,92	0,91	0,8	0,77	0,68	0,67

Таблица 5. Результаты тягового расчёта трактора (третья передача)

Обозначение параметров	Численное значение параметров
1	2	3	4	5	6	7	8	9
-1, мин-1	1785		1700	1500	1300	1200	1100	1000
, Н•м	0	62,09	371	404	427	434	439	442
Ne, кВт	0		66,2	63,58	58,18	54,64	50,65	46,29
ge, г/кВт•ч			249	239	237	238	240	245
Pк, Н	0		31649,9	34465,2	36427,3	37024,5	37451	37707
Ркр, Н	-5298,4		26351,5	29166,8	31128,9	31726,1	32152,6	32408,6
	0		0,06	0,07	0,08	0,09	0,1	0,11
Vt, м/с	2		1,9	1,75	1,41	1,33	1,21	1,11
VД, м/с	2
Nкр, кВт	0		47,17	46,96	36,42	32,36	29,26	26,9
1-	1		0,94	0,93	0,92	0,91	0,90	0,89

Таблица 6. Результаты тягового расчёта трактора (четвёртая передача)

Обозначение параметров	Численное значение параметров
1	2	3	4	5	6	7	8	9
-1, мин-1	1785		1700	1500	1300	1200	1100	1000
, Н•м	0	72,2	371	404	427	434	439	442
Ne, кВт	0		66,2	63,58	58,18	54,64	50,65	46,29
ge, г/кВт•ч			249	239	237	238	240	245
Pк, Н	0		27219,9	29641	31328,6	31842	32209	32429
Ркр, Н	-5298,4		21921,5	24342,6	26030,2	26543,6	26910,6	27130,6
	0		0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,1
Vt, м/с	2,2
VД, м/с	2,2
Nкр, кВт	0
1-	1		0,95	0,94	0,93	0,92	0,91	0,9

Таблица 7. Результаты тягового расчёта трактора (пятая передача)

Обозначение параметров	Численное значение параметров
1	2	3	4	5	6	7	8	9
-1, мин-1	1785		1700	1500	1300	1200	1100	1000
, Н•м	0	83,98	371	404	427	434	439	442
Ne, кВт	0		66,2	63,58	58,18	54,64	50,65	46,29
ge, г/кВт•ч			249	239	237	238	240	245
Pк, Н	0		23401,2	25482,7	26933,4	31776	32142,2	32361,9
Ркр, Н	-5298,4		18102,8	20184,3	21635	26477,6	26843,6	27063,5
	0		0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09
Vt, м/с
VД, м/с
Nкр, кВт	0
1-	1		0,96	0,95	0,94	0,93	0,92	0,91

Размещено на Allbest.ru

...