Проектный тягово-динамический расчет автомобиля и трактора

Размещено на http://www.allbest.ru/

??????????????? ????

????????????????????????????????????????????????

???????????????????????????

???????????????????????

????????????

????????????

??????????

???

????

??????

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ФГБОУ ВПО АлтГТУ им. И.И. Ползунова

Кафедра «Автомобили и тракторы»

Курсовой проект

Проектный тягово-динамический расчет автомобиля и тяговый расчет сельскохозяйственного трактора

Выполнил:

Запольский В.С.

Проверил

Доцент; К.Т.Н.

Коростелев С.А.

Барнаул 2014

Содержание

Введение

1. Тягово-динамический расчет автомобиля

1.1 Определение полного веса автомобиля и выбор шин

1.2 Определение мощности двигателя и построение внешней скоростной характеристики

1.3 Определение передаточного числа главной передачи

1.3.1 Определение передаточных чисел коробки передач

1.4 Расчет и построение тяговой характеристики проектируемого автомобиля

1.5 Расчет и построение динамической характеристики автомобиля

1.6 Расчет и построение графиков ускорений проектируемого автомобиля

1.7 Расчет и построение графика времени и пути разгона автомобиля

1.8 Расчет и построение графика пути торможения автомобиля

2. Проектный тяговый расчет сельскохозяйственного трактора

2.1 Исходные данные

2.2 Определение основных параметров проектируемого трактора

2.3 Расчет тяговых показателей трактора

Литература

Приложение

Введение

Задачи курсового проекта

- расчетным путем, на основе заданных исходных данных, учитывая опыт отечественного и зарубежного автостроения, определить основные параметры проектируемого автомобиля (мощность двигателя и его характеристики, параметры колес, передаточные числа трансмиссии и т.п.);

- определить основные тягово-динамические и тормозные параметры проектируемого автомобиля;

- построить внешнюю скоростную характеристику двигателя, тяговую и динамическую характеристики автомобиля, графики ускорений, графики минимального пути и времени разгона автомобиля до максимальной скорости, график минимального пути торможения автомобиля при торможении с максимальной эффективностью до полной остановки;

- сравнить полученные тяговые, динамические и тормозные параметры с аналогичными параметрами передовых моделей отечественных и зарубежных автомобилей;

- сделать выводы о возможности эксплуатации проектируемого автомобиля в заданных дорожных условиях.

-целью расчета является определение основных параметров, характеризующих проектируемый трактор и обеспечивающих использование его тяговых свойств, заданных техническими условиями или выбранных конструкторами.

-тяговые свойства трактора в основном определяются его весом» мощностью тракторного двигателя, передаточными числами трансмиссии, диаметром ведущих колес и сцеплением движителей с почвой. Следовательно, основной задачей тягового расчета является установление указанных величин, а также коэффициентов полезного действия отдельных механизмов и всего трактора в целом

1. Тягово-динамический расчет автомобиля

1.1 Определение полного веса автомобиля и выбор шин

Полный вес автомобиля может быть определен по следующей зависимости:

Gа =G0 + Gгp+(qI+q2)*nП

Ga=10000+0+(4125)=14125кН

где G0 - собственный вес автомобиля (100 кН);

пП - общее количество мест в кузове (кабине), включая место водителя;

Gгр - номинальная грузоподъемность автомобиля (0 кН);

q1 - средний вес одного человека (700 Н); .

q2 - вес багажа, приходящийся на одного человека (125 Н).

Распределение веса по осям определяется координатами центра тяжести, зависит от типа автомобиля, его компоновки и может быть установлено по данным анализа конструкций автомобилей. сведенным в таблицу 1. [1]

Определяем нагрузку на наиболее нагруженную ось автомобиля, так как автомобиль является полно приводным автомобилем, следовательно, загруженность оси 0.55%:

По справочнику выбираем шины исходя из назначения, допустимой нагрузки и наибольшей скорости. Исходя из заданной максимальной скорости и расчитанной нагрузки выбрали шины: (165-65R13), rст=0,28м

1.2 Определение мощности двигателя и построение внешней скоростной характеристики

Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля может быть определена по формуле:

Ne=(Ga*шV+k*F*V2a max)*Va max/(зT*1000), кВт

Для дальнейших расчетов необходимо определить аэродинамические параметры проектируемого автомобиля. Обычно при разработке новой модели для ориентировочных расчетов сил сопротивления воздуха используем данные по существующим моделям-прототипам, а затем уточняем значения коэффициентов сопротивления воздуха путем продувки масштабных моделей или даже кузовов автомобиля в аэродинамической трубе. Для выбора предварительных данных можно воспользоваться таблицей 3[1], где даются зависимости коэффициента обтекаемости k и лобовой площади F автомобиля от типа и назначения автомобиля. Принимаем

F=2 (м2), k=0.3 (Н*с2/м4).

Для определения мощности необходимо знать з - коэффициент полезного действия трансмиссии, который зависит от типа и конструкции автомобиля. Усредненные значения з для механических трансмиссий приведены в таблице 4[1].

Определяем мощность:

Ne=(14125*0,015+0,3*2*402)*40/(0,9*1000)=51.56 кВт

В некоторых случаях мощность двигателя несколько увеличивают по сравнении с расчетной, причем значительное увеличение мощности до 8% относится к легковым автомобилям:

Neн=(1.0-1.08)*Ne

Neн=1,08*51.56=55.68(кВт)

В соответствии с современными тенденциями в двигателестроении принимаем угловую скорость коленчатого вала при номинальной мощности щен:

щен=р*n/30

щен=3.14*5700*2/60=596.6(c-1)

Принимаем минимальную устойчивую угловую скорость коленчатого вала

ще min=(0.15-0.20)* щен

ще min=350(c-1)

Располагая этими данными, можно получить текущие значения эффективной мощности двигателя, используя для этого формулу:

= ( + -) , (кВт);

где

- текущее значение мощности, (кВт);

- номинальная мощность двигателя, (кВт);

- текущее значение угловой скорости коленчатого вала, (рад/с);

- угловая скорость при максимальной мощности двигателя, (рад/с);

и - коэффициенты Лейдермана, зависящие от типа двигателя и способа смесеобразования. Принимаем =1; =1

Определим текущие значения мощности , соответствующие текущим значению угловой скорости коленчатого вала по формуле (3):

= 55.68 ( +-) = 6.07 (кВт);

= 55.68 ( +-) = 9.35 (кВт).

Аналогично определяем остальные значения мощности для каждого значения угловой скорости вращения коленчатого вала .

Полученные результаты расчетов мощности двигателя для каждого соответствующего значения угловой скорости вращения коленчатого вала сводим в таблицу 1.

Зная соотношение всегда можно вычислить момент на коленчатом валу

= ,(Н•м);

===101(Н•м);

=== 105(Н•м).

Аналогичным образом определяем остальные значения крутящего момента для каждого значения угловой скорости вращения коленчатого вала .

Рассчитанные значения крутящего момента для каждого соответствующего значения угловой скорости вращения коленчатого вала сводим в таблицу 2.

По результатам расчета строим внешнюю скоростную характеристику двигателя рис. 1.

1.3 Определение передаточного числа главной передачи

Для определения передаточного числа проектируемого автомобиля воспользуемся зависимостью

Va=щe*rk/(U0*Uкп)

где щe - угловая скорость коленвала двигателя, rк - рабочий радиус колеса, U0 - передаточное число главной передачи, Uкп - передаточное число коробки передач.

Для случая движения автомобиля с максимальной скоростью, когда Uкп=1 (прямая передача), можно записать

Va=щe*rk/(U0*1)

тогда

U0=щe*rк/Va max

U0=60*0.28/40=1.29

1.3.1 Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число коробки передач на первой передаче должно соответствовать выражении:

Ga*шmax*rk/(Me max*зT*U0)<U1<Ga 2*m*rk*ц/(Me max* зT*U0)

7,42<U1<16,3

U1=3.11

где Ga- полный вес автомобиля, Н;

Gal - вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, Н;

шmax -максимальное значение коэффициента суммарного дорожного сопротивления;

m - коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса: m=1 - для полноприводного автомобиля; т=0.9 - для переднеприводного автомобиля; m=1 1 - для заднеприводного автомобиля; т =1.3 -для автомобилей, имеющих трехосную компоновку;

ц - коэффициент сцепления ведущих колес с дорожным покрытием.

Дороги с различным покрытием имеют свои значения коэффициента сцепления с шиной автомобиля. Некоторые значения приведены в таблице 5[1].

Передаточные числа коробки передач подбираются по закону геометрической прогрессии, причем знаменатель прогрессии можно найти, зная U1.

Тогда

q=1.28

где п - число передач, исключая ускоряющую.

Un=Un-1/q

U2=2.13

U3=1.46

U4=1

U5=0,68

Полученные значения передаточных чисел коробки передач являются ориентировочными и требуют уточнения при подборе чисел зубьев шестерен.

1.4 Расчет и построение тяговой характеристики проектируемого автомобиля

Для сравнения тяговых качеств различных автомобилей и оценки возможности их использования в различных дорожных условиях применяется тяговая характеристика автомобиля, которая представляет собой зависимость касательной силы тяги на ведущих колесах от скорости движения автомобиля на различных передачах.

Для построения тяговой характеристики необходимо определить текущие значения касательной силы тяги PKni и скорости автомобиля vani определяемые по следующим зависимостям:

= , (Н);

= ,(м/с);

где

з-коэффициент полезного действия трансмиссии, который зависит от типа и конструкции автомобиля,

UТп - передаточное число трансмиссии на n-ой передаче;

UTn=UКП*U0

UT1=3.11*4.2= 13.06

UT2=2.13*4.2= 8.95

UT3=1.46*4.2= 6.13

UT4=1*4.2=4.2

UT5=0.68*4.2= 2,856

UКП- передаточное число коробки передач на n-ой передаче;

U0 - передаточное число главной передачи;

rк -- динамический радиус колеса, м;

При вычислениях используются, полученные ранее, значения текущего момента Mej и угловой скорости щei.

Определяем первые значения тяговой силы на I-ой передаче по формуле:

= ==4.83 (кН);

= ==4.78 (кН).

Аналогично рассчитываем остальные значения тяговой силы на других передачах и заносим их в таблицы 2…6 соответственно.

Определяем первые значения скорости автомобиля и для I-ой передачи:

= = = 7.71 ,(м/с);

= = = 8.32 (м/с).

Аналогичным образом определяем значения скорости движения автомобиля на других передачах и при других значениях угловой скорости коленчатого вала . Рассчитанные значения скорости сводим в таблицы 2…6соответственно.

На основании полученных значений касательной силы тяги и скорости автомобиля строят графические зависимость 1...5 (рис. 2).

На графике тяговой характеристики приводим также зависимости сил сопротивления от скорости движения автомобиля и величину максимальной касательной силы тяги по сцеплению колес с дорогой.

Сила сопротивления воздуха

= Н

k - коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы кузова и качества его поверхности, Н с2/м ;

F - лобовая площадь, м2.

Рассчитываем значение силы сопротивления воздуха для первых двух значений скорости автомобиля по формуле:

== 0.35 =0,04 (кН);

== 0.35 =0, 04 (кН).

Остальные значения силы сопротивления воздуха при других скоростях движения автомобиля рассчитываем аналогично приведённому выше примеру и заносим полученные данные в таблицы 2…6 соответственно.

Сила суммарного дорожного сопротивления

Pш=Ga*ш, кН

где ш-коэффициент суммарного дорожного сопротивления, Значения коэффициентов сопротивления качению для различных дорожных покрытий приводятся в таблице 6[1]. На горизонтальном участке действует сила сопротивления качению

Pf = Ga*f=Pш

Pш=14125*0.014=197.8

Найдем значение Pш+PW и нанесем на тяговую характеристику автомобиля рис.2.

Для того чтобы проверить, реализуется ли по сцеплению колес с дорогой касательная сила тяги на различных передачах необходимо определить наибольшую возможную касательную силу тяги на колесах автомобиля в заданных дорожных условиях

РКц=Ga *ц ,кН

где Ga - вес, приходящийся на ведущие колеса;

ц- коэффициент сцепления колес с дорогой.

РКц=14.125*0.8=11.30

Если Ркц превышает наибольшее значение Рк на 1-й передаче, значит, все тяговые силы реализуются по сцеплению.

1.5 Расчет и построение динамической характеристики автомобиля

Динамический фактор - удельная избыточная сила, используемая для преодоления дополнительных сил сопротивления или разгона автомобиля, определяется зависимостью:

= ;

Для расчета используются полученные ранее значения тяговой силы и силы сопротивления воздуха на различных передачах (см. подраздел 2.2):

= = 0,30;

= = 0,31 .

Таким же образом рассчитываем остальные значения динамического фактора и сводим их в таблицы 2…6 соответственно.

На основании вычисленных значений для всех передач строим динамическую характеристику проектируемого автомобиля, которая приведена на рис. 3. На динамической характеристике проводим горизонтальную линию, представляющую ш. В соответствии с зависимостью D =ш можно видеть, что максимальная скорость автомобиля на данной дороге, ограничена величиной коэффициента суммарного дорожного сопротивления.

1.6 Расчет и построение графиков ускорений проектируемого автомобиля

Располагая значениями динамического фактора автомобиля находим величину ускорений, которые будут иметь место при его разгоне на дорогах, характеризуемых коэффициентом суммарного дорожного сопротивления ш. Для этого пользуются зависимостью

= (D-) , (м/);

где ja - ускорение автомобиля;

д - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля.

Численное значение д можно найти по эмпирической формуле

=1.04+

где будет располагаться в пределах (0.04…0.08) в зависимости от момента инерции маховика. Принимаем =0.04.

=1.04+=1.04+=1,062;

=1.04+=1.04+=1,050;

=1.04+=1.04+=1,045;

=1.04+=1.04+=1.042;

=1.04+=1.04+=1,041.

Для примера определим первые два из значений ускорения автомобиля на I-ой передаче:

= (-) = (0,162-0.014) = 1.68, (м/с2);

= (-) = (0,172 -0.014) = 1.74 , (м/с2).

Аналогично приведённому примеру рассчитываем остальные значения ускорения на других передачах и заносим их в таблицы 2…6 соответственно.

По полученным результатам расчетов подраздела 2.4 строим график ускорений автомобиля на всех передачах рисунок 4.

1.7 Расчет и построение графика времени и пути разгона автомобиля

, c

где vmjn - минимальная устойчивая скорость автомобиля, соответствующая щe mjn ;

vmax - максимальная скорость движения автомобиля.

Верхняя граница интегрирования принимается равной 0.9*vmах, т.к. при стремлении скорости автомобиля к vmax, ускорение автомобиля стремится к нулю, и, соответственно, время разгона до максимальной скорости стремится к бесконечности.

Поскольку с одной и той же скоростью автомобиль может двигаться на различных передачах в выражение необходимо подставлять максимальное значение ускорения из всех передач, на которых автомобиль может двигаться с данной скоростью.

Для обеспечения наибольшей интенсивности разгона скорость, при которой необходимо переключаться на высшую ступень должна соответствовать либо максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя при условии, что до этой скорости ускорение на низшей передаче было больше чем на высшей (рис. 5, переключение со II на III передачу), либо при скорости автомобиля, на которой ускорение на низшей и высшей передаче равны (рис. 5, переключение с I на II передачу).

На переключение передач затрачивается некоторое время tП, которое составляет 0.8... 1.5 с. За это время скорость автомобиля снижается на некоторую величину, которая зависит от дорожных условий, скорости движения автомобиля и от параметров самого автомобиля.

Для вычисления интегралов входящих в выражение применяется численное интегрирование (формула трапеций)

где vai, ti - соответственно текущие значения скорости и ускорения автомобиля, вычисленные на предыдущих этапах.

Находим время разгона автомобиля для пары значений набранной скорости, используя формулу (23):

= = 1,71 = 0 (с);

 = + = 0,72+

= 0.95 (с).

Аналогичным образом находим время разгона до требуемой скорости. Результаты расчетов сводим в таблицу 7.

По результатам расчета строятся без учета переключения передач (рис. 5).

Путь разгона автомобиля определяется выражением

, м

Для вычисления этого интеграла используется также численное интегрирование

где vaj, t. - соответственно текущие значения скорости автомобиля и времени разгона, вычисленные на предыдущем этапе.

Находим путь разгона автомобиля для пары значений набранной скорости:

= = = 0 ,(м);

= + =+0,2.11

= 2.04 (м).

Аналогичным образом находим путь разгона до требуемой скорости. Результаты расчетов сводим в таблицу 7.

По результатам расчета строятся графики пути разгона без учета переключения передач (рис.6).

1.8 Расчет и построение графика пути торможения автомобиля

Тормозные свойства автомобиля можно оценить величиной минимального тормозного пути за время торможения с максимальной эффективностью. В первом приближении можно использовать зависимость:

va - начальная скорость автомобиля;

t3 - время запаздывания тормозного привода, в расчетах примем для гидравлического привода 0.1

tH - время нарастания замедления 0.4 с;

аT - установившееся замедление;

Величина максимального замедления может быть определена по следующей формуле

аT = g*ц/kЭ,

Считаем два варианта торможения: коэффициент эффективности действия тормозов =1 при =0.3 (мокрая дорога) и =1.2 при =0.7 (сухая дорога) для легковых автомобилей.

При =0.3:

аT =9,8*0,3/1=2,94

При =0.7:

аT =9,8*0,7/1,2=6,53

Если в выражении учесть время реакции водителя, то получим выражение для остановочного пути

где tP - время реакции водителя, составляет 0,8 с.

Считаем два варианта торможения: на сухом и мокром шоссе. Рассчитываем тормозной путь на сухой асфальтобетонной дороге =0.7 для пары первых значений скорости автомобиля:

= + = 1.71 + = 0.11, (м);

= + = + = 0.65, (м).

Рассчитываем тормозной путь на мокрой асфальтобетонной дороге =0.3 для пары первых значений скорости автомобиля:

= + = 1.71 + = 0.28м;

= + = = 1.73 м

Аналогичным образом находим тормозной путь автомобиля для необходимых скоростей движения. Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

По результатам строим графики тормозного пути на мокром и сухом дорожном покрытии (рис. 7). Полученные результаты являются ориентировочными и не учитывают многих факторов оказывающих влияние на величину тормозного пути.

На основе результатов проведённых расчётов и построенных графиков можно сделать следующие выводы об исследуемом автомобиле:

1) Максимальные скорости, которые автомобиль теоретически может развить на всех передачах():

= 14.15 (м/с);

=20.66 (м/с);

= 30.14 (м/с);

=44.00 (м/с);

=20.54 (м/с).

2) Максимальное ускорение, развиваемое автомобилем на I передаче: =1.30 (м/).

Максимальное ускорение, развиваемое автомобилем на V передаче: = 0,40 (м/).

3) Рассчитанное время разгона автомобиля до скорости 100, (км/ч) составляет 29 (с).

4) Путь разгона до скорости 100, (км/ч) = 380, (м).

5) Тормозной путь со 100, (км/ч): 160, (м) - на мокрой дороге;90, (м) - на cухом, хорошем покрытии дороги.

2. Проектный тяговый расчет сельскохозяйственного трактора

2.1 Исходные данные

1 Тип трактора колесный 4К2

2 Характеристика почвы фон: залежь Ркр=7 кН

3 Высшая рабочая скорость 2 м/с

4 Динамический радиус колеса rк=0,6 м

5 КПД механических потерь зм=0,915

2.2 Определение основных параметров проектируемого трактора

Учитывая заданную номинальную крюковую нагрузку oпределим вес проектируемого трактора. Определим эксплуатационный вес трактора. Поскольку одной из регламентирующих сельскохозяйственных операций при определении веса является пахота на стерне колосовых этот вес должен при допустимом буксовании обеспечить рациональную работу трактора с

, кН

где ?lim - коэффициент возможной перегрузки при работе трактора с плугом на стерне колосовых, ?lim = 1.35;

л - коэффициент изменения нормальной нагрузки на движители трактора; л= 0,8;

f - коэффициент сопротивления качению ходовой части трактора, при котором необходима работа трактора с Ркр н , f=0,07,

цдоп - допускаемый коэффициент сцепления движителей трактора с почвой, допускаемый по условиям буксования и агротехническим требованиям, цдоп=0,7



Конструктивный вес проектируемого трактора определяется по следующей зависимости:

, кН

где NH - номинальная мощность выбранного двигателя трактора, кВт;

Gyд - удельный конструктивный вес существующих конструкций тракторов, Gyд=0,5 кН/кВт

Определим номинальную мощность двигателя проектируемого трактора. Номинальная мощность двигателя проектируемого трактора NH должна обеспечить движение трактора по горизонтальной поверхности с номинальной крюковой нагрузкой, с учетом возможного увеличения тяговых сопротивлений, с заданной рабочей скоростью при допустимом буксовании и допустимом значении коэффициента сцепления

где чэ -коэффициент эксплуатационной нагрузки тракторного

двигателя; принимаем равным 0,9;

зтр - коэффициент полезного действия трансмиссии трактора, учитывающий потери мощности в трансмиссии и на ведущем участке гусеничной цепи; принимаем равным 0,91;

Величина ддоп выбирается с учетом агротехнических требований, принимаем равным 0,16;

В среднем эксплуатационный вес тракторов (колесных без балласта) на 10-15% превышает их конструктивный вес, т.е.

Балласта для данного трактора не требуется т.к. < , в дальнейших расчетах значение будем принимать значение .

Определим структуру ряда передаточных чисел трансмиссии проектируемого трактора (рабочие передачи). Рад передаточных чисел трансмиссии представляет собой геометрическую прогрессию, знаменатель которой определяется выражением:

где q - знаменатель геометрической прогрессии ряда передаточных чисел трансмиссии трактора;

р - число рабочих передач трактора;

Рк.н - номинальная касательная сила тяги трактора, определяемая по формуле: тормозной скоростной двигатель трансмиссия

PK min - наименьшая касательная сила тяги, определяемая по формуле

Определим передаточные числа трансмиссии проектируемого трактора на рабочих передачах. Полагая, что трактор работает с номинальной крюковой нагрузкой на второй передаче, а первая передача предназначена для разгона машинотракторного агрегата и его работы с тяговым сопротивлением превышающим номинальное, найдем значение передаточного числа трансмиссии трактора на второй передаче по формуле:

где -динамический радиус ведущего колеса трактора, м. примем равный 0,6 м;

Мн - номинальное значение момента двигателя, кН м,

где - номинальная угловая скорость коленчатого вала ДВС, с'1 , примем = 200.

Определим абсолютные значения передаточных чисел трансмиссии на остальных передачах.Имея абсолютное значение передаточного числа трансмиссии трактора на второй передаче i, и учитывая, что в проектируемом тракторе передаточные числа трансмиссии представляют геометрическую прогрессию со знаменателем q, вычислим абсолютные значения передаточных чисел трансмиссии для остальных передач

где j - номер определяемой передачи.

Для реализации сцепного веса при действии максимальных тяговых сопротивлений необходимо иметь резервную передачу, передаточное число которой может быть определено следующим образом.

Максимальная касательная сила тяги по сцеплению движителя с почвой может быть реализована на целине и равна: для колесного трактора

Тогда передаточное число резервной передачи равно

где - максимальное значение крутящего момента двигателя на безрегуляторной ветви



2.3 Расчет тяговых показателей трактора

Для расчета текущих значений мощности, момента, удельного и часового расхода топлива на без регуляторной ветви внешней характеристики двигателя выполняются следующие действия.

Для каждого текущего значения угловой скорости щei коленчатого вала определяется текущее значение мощности двигателя Nei по формуле:

где A1, А2 - коэффициенты, зависящие от типа двигателя, для дизелей с предкамерой А1=0,6, А2=1,4; Результаты расчетов занесены в таблицу

Для каждого .текущего значения угловой скорости определяем текущее значение крутящего момента двигателя Mei по зависимости

Результаты расчетов занесены в таблицу

Текущие значения удельных часовых расходов топлива для без регуляторной ветви определяем по зависимости

Результаты расчетов занесены в таблицу Текущие значения часовых расходов топлива дизельным двигателем определяем по формуле



Для расчета текущих значений мощности, момента, удельного и часового расхода топлива на регуляторной ветви внешней характеристики двигателя выполняются следующие действия.

Определяется максимальная угловая скорость коленчатого вала при холостом ходе двигателя

Интервал изменения мощности двигателя 0 -- NH разбивается на 1000 участков с текущими значениями Nei.Для каждого текущего значения мощности двигателя Nei определяется текущее значение угловой скорости щei коленчатого вала по формулам:

при

при

Для каждого текущего значения мощности двигателя определяем текущее значение крутящего момента двигателя Mei по зависимости

Текущие значения удельных часовых расходов топлива для регуляторной ветви определяем по зависимости

Текущие значения часовых расходов топлива дизельным двигателем определяем по формуле

Результаты проведенного расчета оформляем в виде таблицы 1, по данным которой построена теоретическая регуляторная характеристика тракторного двигателя.

Тяговые показатели проектируемого трактора определяются для каждого текущего значения щei и Mei, определенных ранее для без регуляторной и регуляторной ветвей внешней скоростной характеристики. Касательная сила тяги трактора прямо пропорциональна крутящему моменту двигателя и определяется зависимостью:

где iTp - передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче;

Mej - текущее значение крутящего момента двигателя, кН м.

Крюковая нагрузка определяется выражением:

где Рf= f *Gэ - сила сопротивления качению;

f - коэффициент сопротивления качению трактора, взятый по таблице для данного, расчетного почвенного фона.

В проектном тяговом расчете трактора зависимость буксования от действующей крюковой нагрузки, типа ходовой части и фона почвы определяется обычно графически по осредненным кривым буксования колесных и гусеничных тракторов.

В программном комплексе текущее значение коэффициента буксования трактора дi определяется следующим образом:

- определяется текущее значение коэффициента использования сцепления

- используя зависимости, полученные в результате интерполирования графических зависимостей осредненных кривых буксования (рисунок 1, 2) [2] для заданного типа движителей и фона почвы, определяются по вычисленным значениям соответствующие им величины буксования дi.

Текущее значение коэффициента полезного действия, учитывающего потери от буксования движителей находится по формуле

Теоретическая скорость движения трактора прямо пропорциональна угловой скорости вращения коленчатого вала и определяется по следующим зависимостям:

для колесного трактора

Значение действительной скорости движения трактора определяется выражением

Величина крюковой мощности трактора

Удельный крюковой расход топлива

где GTi - текущее значение часового расхода топлива двигателем, кг/ч

Значение тягового коэффициента полезного действия трактора

Используя соотношения, указанные выше, определяются численные значения всех основных параметров характеризующих тяговые свойства проектируемого трактора во всем диапазоне изменения угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя, на рабочих и транспортных передачах. Результаты расчета сводятся в таблицу 3 и 4.

График изменения тягового КПД трактора в определенном масштабе представляет собой огибающую кривых крюковых мощностей, в том числе и фиктивных, такая кривая тягового КПД называется условной, т.к. она справедлива для бесступенчатой трансмиссии трактора, при которой двигатель постоянно загружен на номинальный режим. Эта же кривая (условного тягового КПД трактора) называется потенциальной тяговой характеристикой трактора.

Потенциальная тяговая характеристика трактора представляет собой такую характеристику, которую имел бы этот же трактор, оборудованный бесступенчатой коробкой передач, обладающей при соответствующих передаточных числах такими же КПД, как и ступенчатая коробка передач.Потенциальная характеристика служит для более полного выявления тяговых показателей данного трактора или для сравнения тяговых показателей нескольких тракторов.

Для построения потенциальной характеристики проектируемого трактора определяются значения фиктивных крюковых мощностей Nкр.нф при номинальном режиме работы двигателя по фиктивным значениям передаточных чисел трансмиссии трактора iТРф.Для этого в интервале от 0 до величины, соответствующей передаточному числу, которое предельно возможно по сцеплению ходовой части трактора с почвой, берется 1000 значений фиктивных передаточных чисел трансмиссии iТРф равноотстоящих друг от друга.

Распределение мощности двигателя по отдельным видам сопротивлений носит название мощностного баланса трактора и может быть представлено в виде следующего уравнения:

Составим мощностной баланс трактора при номинальном режиме работы двигателя на всех передачах.

Составляющие мощностного баланса определяются следующими зависимостями:

- крюковая мощность

- мощность, расходуемая на передвижение трактора

- мощность, расходуемая на буксование трактора

- мощность, потерянная в трансмиссии трактора, с учетом потерь на ведущем участке гусеничной цепи

Результаты вычислений сводим в таблицу 5.

Литература

1. Колобов, Г.Г. Тяговые характеристики тракторов / Г.Г. Колобов, А.П. Парфенов. - М.: Машгиз, 1972. - 120 с.

2. Львов, Е.Д. Теория трактора / Е.Д. Львов. - М.: Машгиз, 1960. -248 с.

3. Свистула, Е.А. Проектный тяговый расчет сельскохозяйственных тракторов: методические указания для студентов специальности «Автомобили и тракторы» / Е.А. Свистула IIAm. политехнический ин-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул, 1976. -34 с.

4. Тракторы: Теория: учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и тракторы»/ В.В. Гуськов, Н.Н. Велев, Ю.Е. Атаманов и др.; Под. общ. ред. В.В. Гуськова. - М.: Машиностроение, 1988.-376 с.

5. Трепененков, И.И. Эксплуатационные показатели сельскохозяйственных тракторов/ И.И. Трепененков. - М.: Машгиз, 1963. - 270 с.

Приложения

Приложение А

Таблица 1. «Тягово-динамический расчет автомобиля»

We,1/sek	60	120	180	240	300	360	420	480	540	600	660
Nei,kVt	6,07	12,92	20,21	27,62	34,80	41,43	47,16	51,67	54,62	55,68	54,51
Me,Hm	101	108	112	115	116	115	112	108	101	93	83

Рисунок 1 - Внешняя скоростная характеристика автомобиля

Тягово-динамический расчет автомобиля

Таблица 1. - I передача

We,1/sek	60	120	180	240	300	360	420	480	540	600	660
Va, m/s	1,29	2,57	3,86	5,14	6,43	7,72	9,00	10,29	11,58	12,86	14,15
Pt,kH	4,25	4,52	4,71	4,83	4,87	4,83	4,71	4,52	4,25	3,90	3,47
Pb,H	0,99	3,97	8,93	15,88	24,81	35,73	48,63	63,52	80,40	99,25	120,10
D	0,301	0,320	0,333	0,341	0,343	0,340	0,330	0,315	0,295	0,269	0,237
ja,m/sec2	2,480	2,656	2,780	2,852	2,872	2,839	2,754	2,617	2,428	2,187	1,893
1/ja	0,403	0,376	0,360	0,351	0,348	0,352	0,363	0,382	0,412	0,457	0,528

Таблица 2. - II передача

We,1/sek	60	120	180	240	300	360	420	480	540	600	660
Va, m/s	1,88	3,76	5,63	7,51	9,39	11,27	13,15	15,02	16,90	18,78	20,66
Pt,kH	2,91	3,10	3,23	3,31	3,34	3,31	3,23	3,10	2,91	2,67	2,37
Pb,H	2,12	8,46	19,04	33,86	52,90	76,18	103,68	135,42	171,39	211,60	256,03
D	0,206	0,219	0,227	0,232	0,232	0,229	0,221	0,210	0,194	0,174	0,150
ja,m/sec2	1,623	1,742	1,823	1,866	1,871	1,838	1,767	1,658	1,511	1,326	1,103
1/ja	0,616	0,574	0,548	0,536	0,534	0,544	0,566	0,603	0,662	0,754	0,907

Таблица 3. - III передача

We,1/sek	60	120	180	240	300	360	420	480	540	600	660
Va, m/s	2,74	5,48	8,22	10,96	13,70	16,44	19,18	21,92	24,66	27,40	30,14
Pt,kH	1,99	2,12	2,21	2,27	2,29	2,27	2,21	2,12	1,99	1,83	1,63
Pb,H	4,50	18,01	40,53	72,06	112,59	162,13	220,68	288,23	364,80	450,37	544,94
D	0,141	0,149	0,154	0,155	0,154	0,149	0,141	0,130	0,115	0,098	0,077
ja,m/sec2	1,022	1,098	1,144	1,159	1,145	1,100	1,024	0,919	0,783	0,617	0,420
1/ja	0,978	0,911	0,874	0,862	0,874	0,909	0,976	1,088	1,277	1,621	2,379

Рисунок 2 - Тяговая характеристика автомобиля.

Рисунок 3 - Динамическая характеристика автомобиля.

Таблица 4

Va, m/s	1,29	2,99	4,73	6,47	8,22	11,7	15,18	18,66	23,88	27,37	36,07
t, s	0	0,95	1,88	2,78	3,68	5,23	7,63	10,35	15	24,14	45
S, m	0,00	2,84	8,89	17,99	30,25	61,19	115,82	193,13	358,20	660,71	1623,15



Рисунок 5 - Время разгона автомобіля

Рисунок 6 - Путь разгона автомобиля

Таблица 8

v	1,29	2,99	4,73	6,47	8,22	11,7	15,18	18,66	23,88	27,37	36,07
Путь торможения сухой асфальт	0,11	0,65	1,68	3,19	5,18	20	40	60	82,62	125,32	221,15
Мокрый асфальт	0,28	1,73	4,47	8,5	13,8	53,2	106,4	159,6	219,77	333,35	588,26

Рисунок 7 - Тормозной путь автомобиля

Приложение Б

Проектный тяговый расчет трактора

Таблица 9 - Тяговые показателя трактора

Таблица 10 - Основные параметры трактора при номинальном режиме работы ДВС

Параметр	Передачи
	1	2	3	4	рез
Рк, кН	10,018	8,853	7,823	6,913	11,279
Ркр, кН	8,799	7,633	6,604	5,694	10,060
Vт, м/с	2,305	2,609	2,952	3,341	2,048
Дн	0,2	0,15	0,11	0,091	0,4
Здн	0,8	0,85	0,89	0,909	0,6
Vдн, м/с	1,844	2,217	2,627	3,037	1,229
Nкр.н, кВт	16,227	16,926	17,350	17,290	12,359
gкр.н, г/кВт*ч	357,75	342,96	334,58	335,75	469,72
Зтн	0,081	0,085	0,087	0,086	0,062

Основные параметры при текущих значении ще, с-1

Таблица 11 - I передача

Таблица 12 - II передача

Таблица 13 - III передача

Таблица 14 - IV передача

Таблица 14 - Резервная передача

Таблица 15 - Баланс мощности трактора.

передача	размерн.	Составляющее баланса мощности
		Nkp	Nб	Nf	Nmr	Ne
1	кВт	16,227	4,619	2,249	2,585	25,679
	%	0,16	0,05	0,02	0,03	0,26
2	кВт	16,926	3,464	2,704	2,585	25,679
	%	0,17	0,03	0,03	0,03	0,26
3	кВт	17,350	2,540	3,204	2,585	25,679
	%	0,17	0,03	0,03	0,03	0,26
4	кВт	17,290	2,102	3,703	2,585	25,679
	%	0,17	0,02	0,04	0,03	0,26
рез	кВт	12,359	9,238	1,498	2,585	25,679
	%	0,12	0,09	0,01	0,03	0,26

Размещено на Allbest.ru

...