Расчет основных рабочих скоростей трактора

 

Скорости движения в рабочем диапазоне подбирают по закону геометрической прогрессии, знаменатель которой определяется из выражения:

 ,                                                        (1.5)

где V_1, V_i – рабочие скорости на 1^й и i^й передачах, км/ч;

z – число основных передач;

δ_{v осн} – скоростной диапазон, км/ч.

Число основных передач принимается согласно заданию.

Величина скоростного диапазона может быть определена по формуле:

                                                          (1.6)

где _min – коэффициент минимальной допустимой загрузки двигателя.

Коэффициент минимальной допустимой загрузки двигателя принимаем _min =0,85 /…/.

Определив знаменатель геометрической прогрессии q и зная расчетную скорость движения V₁, находят рабочие скорости V₂, V_3,......V_i согласно заданию по формуле:

 .                                                        (1.7)

 

Расчет передаточных чисел трансмиссии и коробки передач

 

Передаточные числа трансмиссии определяют из условия обратно пропорциональной зависимости их величины и соответствующих рабочих скоростей движения. В соответствие с этим условием справедливо следующее выражение:

                                                      (1.8)

Передаточное число трансмиссии на первой передаче определяют по формуле:

 ,                                                       (1.9)

где n_н – номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1;

r_к – радиус качения ведущего колеса или радиус начальной окружности ведущей звездочки гусеничного трактора, м.

Номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя принимается согласно заданию. Радиус качения ведущего колеса или радиус начальной окружности ведущей звездочки гусеничного трактора согласно техническим характеристикам трактора-прототипа (приложения 1, 3).

Передаточные числа трансмиссии на остальных передачах подсчитывают, используя выражение (8).

Передаточные числа коробки передач определяют по формуле:

 ,                                                            (1.10)

где i_mpi – передаточное число трансмиссии на данной конкретной передаче;

i_o - передаточное число главной передачи (шестерен с постоянным зацеплением) прототипа трактора.

Передаточное число шестерен постоянного зацепления i_о принимается согласно техническим характеристикам трактора-прототипа (приложения 1, 3).

 

Показатели энергонасыщенности и металлоемкости трактора

Энергонасыщенность трактора характеризуется отношением номинальной мощности тракторного двигателя к эксплуатационной массе трактора и измеряется в кВт/т.

Величину энергонасыщенности определяют по формуле:

.                                                         (1.11)

Металлоемкость трактора характеризуется отношением его конструктивной массы к номинальной мощности двигателя, измеряется в кг/кВт, её величину определяют по формуле:

.                                                          (1.12)

 

Расчет и построение регуляторной характеристики дизеля

 

Регуляторная характеристика тракторного двигателя показывает изменение эффективной мощности N_е, крутящего момента М_к, частоты вращения коленчатого вала n, удельного g_e и часового G_Т расхода топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режима работы двигателя.

При выполнении расчетно-графической работы регуляторные характеристики должны быть построены в двух видах:

- в функции от частоты вращения;

- в функции от крутящего момента.

Для построения регуляторной характеристики двигателя необходимо произвести расчет следующих показателей: эффективная мощность двигателя, крутящий момент двигателя, заполняем таблицу 1.

Таблица 2.1- Показатели работы двигателя

№	n, мин-1	Ne, кВт	Мк, Нм	Gтi, кг/ч	gei г/кВт۰ч
1
2
3
4
5
6
7
8

 

Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя в функции от частоты вращения коленчатого вала рекомендуется вести в следующем порядке:

1. Задаваясь различными значениями частот вращения вала двигателя в процентах (100, 90, 80, 70, 60, 50) от номинальной величины (задание), определяют текущие значения N_е мощности двигателя на безрегуляторной (корректорной) ветви характеристики по эмпирической формуле:

 ,                                         (2.1)

где n_еi и n_н– текущее и номинальное значения частот вращения коленчатого вала двигателя; мин^-1;

С₁, С₂, C₃ – переводные коэффициенты.

Для дизелей с непосредственным впрыском топлива. С₁= 0,53, С₂ = 1,56, C₃ =1,09 /…/.

На безрегуляторной ветви характеристики принимают изменения мощности N_eпо закону прямой линии от N_e = 0 до N_emax=N_eн.

2. Частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу определяют по формуле:

 ,                                                      (2.2)

где δ_р – коэффициент неравномерности регулятора.

Коэффициент неравномерности регулятора: для современных тракторных дизелей применяют принимают равным δ_р = 0,07….0,08 /…/.

3. Зная мощность и частоту вращения коленчатого вала двигателя определяют крутящий момент по формуле:

 ,                                                          (2.3)

Крутящий момент на регуляторном участке характеристики изменяется от M_{к хх}=0 при холостом ходе до М_{к н} при номинальной частоте вращения по прямой линии, а на безрегуляторной ветви в соответствии с полученными результатами расчетов.

4. На регуляторном участке характеристики часовой расход топлива растет по прямой линии По удельному расходу g_eнтоплива при номинальной мощности двигателя определяют максимальный часовой расход топлива по формуле:

 ,                                                       (2.4)

где g _ен - удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВ ч.

Удельный расход топлива на номинальном режиме принимается согласно заданию.

5. Часовой расход топлива при максимальной частоте вращения на холостом ходу двигателя регуляторной ветви принимают:

G_Tхх = (0,25…0,3)۰G_Tmax                                                (2.5)

6. По построенному на графике часовому расходу топлива и соответствующей мощности на регуляторном участке определяют удельный расход топлива по формуле:

 ,                                                          (2.6)

Кривая удельного расхода топлива поднимается вверх по мере снижения нагрузки двигателя.

7. Удельный расход топлива на безрегуляторном участке определяют по формуле:

 ,                                 (2.6)

где d - эмпирический коэффициент, зависящий от типа двигателя.

Удельный расход топлива на номинальной мощности принимается согласно заданию. Эмпирический коэффициент для дизелей принимаем d = 1,55 /…/.

8. Зная удельный расход топлива на безрегуляторной ветви, определяют соответствующий часовой расход топлива G_Ti  по формуле

, кг/ч                                                 (2.7)

Результаты расчетов показателей работы двигателя заносят в сводную таблицу 1.1 для построения регуляторной характеристики.

Пользуясь полученными расчетными данными, строят график регуляторной характеристики дизельного тракторного двигателя в функции от частоты вращения коленчатого вала и крутящего момента.

На рисунке 2.1 приведен общий вид регуляторной характеристики в функции от частоты вращения коленчатого вала – (M_K N_e, G_T, g_e) = f (n) и в функции от крутящего момента (n N_e, G_T, g_e) = f (M_K).

                                  а                                                               б

а – в функции от частоты вращения коленчатого вала; б - в функции от крутящего момента;

Рисунок 2.1 - Регуляторная характеристика тракторного дизеля

 

 

3 Расчет и построение теоретической тяговой характеристики трактора.

Теоретическая тяговая характеристика позволяет получить наглядные представления о тяговых и топливно – экономических показателях трактора на различных режимах его работы.

Она выполняется в виде графиков в двух квадрантах. Нижняя часть имеет вспомогательное значения и представляет собой регуляторную характеристику двигателя в функции от крутящего момента. В верхней части наносится ряд кривых, показывающих, как в заданных почвенных условиях при установившемся движении на горизонтальном участке изменяются основные эксплуатационные показатели трактора в зависимости от тягового усилия.

Аналитический расчет и графическое построение теоретической тяговой характеристики трактора производятся в следующей последовательности:

- наносятся на нижней части листа - оси координат с повернутой осью ординат вниз;

- по оси абсцисс от начала координат О' в принятом масштабе откладывается для каждой передачи максимальная касательная сила тяги, подсчитанная по формуле:

, Н                                              (3.1)

и номинальная

, Н                                                  (3.2)

Учитывая, что касательная сила тяги трактора прямо пропорциональна крутящему моменту двигателя, по оси абсцисс от точки О' для каждой заданной передачи в принятом масштабе наносятся крутящие моменты двигателя М_кmах и М_кн соответственно касательнымсилам тяги  Р _{к mах} и Р_{к н};

- по оси ординат вниз наносятся масштабные шкалы эффективной мощности, часового расхода топлива и частоты вращения коленчатого вала двигателя с таким расчетом, чтобы графики в регуляторной зоне не пересекались;

- с учетом количества передач к соответствующих крутящих моментов строится график показателей работы двигателя

При этом образуются пучки кривых N_е с общим центром -в точке О', кривые G_т с общим центром в точке G_{т х} и пучок кривых п с общим центром в точке п_х - соответствующие холостому ходу двигателя. Точки перегиба, (вершины) кривых всех показателей регуляторной характеристики двигателя должны находиться на горизонтальной прямой и по вертикали соответствовать номинальным моментам двигателя.

- кривые, расположенные в нерегуляторной зоне в пределах от М_{к н} до М_{к mах} для каждой передачи, строятся по расчетным точкам регуляторной характеристики (см. табл.). Нанесенные кривые на график регуляторной характеристики для каждой передачи должны заканчиваться при максимальных значениях крутящих моментов М_{к max}.

После построения нагрузочной характеристики определяют силу сопротивления качению по формуле

P_f = fG ,                                                                  (3.3)

где  f - коэффициент сопротивления качению (по заданию);

G - сила тяжести трактора, Н.

Величина силы сопротивления качению P_f откладывается по оси абсцисс вправо от точки О' до точки О. Полученная точка О будет являться началом координат непосредственно тяговой характеристики трактора. По оси абсцисс в масштабе касательной силы от точки О отсчитывается сила тяги на крюке трактора, определяемая по формуле

Р_кр = Р_к - P_f,                                                              (3.4)

а по оси ординат вверх изображаются в своих масштабах тяговые показатели трактора — буксование движителей, скорости движения, тяговые мощности на крюке, удельный расход топлива по передачам и тяговый к. п. д.

Величина коэффициента буксования может быть подсчитана по эмпирической формуле

                                                                 (3.5)

где р — относительная сила тяги трактора, определяемая по формуле.

                                                                (3.6)

 

для гусеничных тракторов и колесных со всеми ведущими колесами λ = 1; а, b, с- безразмерные коэффициенты, зависящие от типа трактора и почвенных условий. Для колесных тракторов принимают: а = 0,13, b = 0,013,. Для гусеничных тракторов: а = 0,04, b=4,0.

Далее для каждой заданной передачи определяют теоретическую скорость на холостом ходу - (Р_кр = 0) по формуле

                                                            (3.7)

где r_к — радиус качения ведущего колеса (звездочки);

n — частота вращения коленчатого вала двигателя. Зная величину буксования δ и теоретическую скорость движения, подсчитывают для каждой передачи рабочие скорости по формуле

                                (3.8)

 

По формуле

                                                                   (3.9)

для каждой передачи определяют мощность на крюке трактора кВт.

       Для оценки топливной экономичности трактора определяется удельный расход топлива по формуле

,                                                                 (3.10)

где G_T - соответствующий часовой расход топлива по нижней части графика регуляторной характеристики двигателя, кг/ч.

Тяговый к. п. д. трактора подсчитывается по формуле

                                                                            (1.31)

где N_кр и N_e - принимаются из графика рис. 2. Проверку η_т производят по формуле

                                                                   (1.32)

Если расчет по двум формулам произведен правильно, то результаты расчетов должны совпадать или быть близкими.

Для построения теоретической тяговой характеристики трактора полученные показатели для каждой передачи заносятся в таблицу 1.2 по следующей форме.

Таблица 1.2 – Показатели тяговой характеристики трактора

пере- дача

расче- ная точка

Ne, кВт

nД, об/мин

GT, кг/ч

Рк, кН

Ркр, кН

V1, км/ч

Nкр, кВт

gкр, г/кВт۰ч

δ, %

ηт

I

1 2 3  и т.д.

II

1 2 3  и т.д.

 

Общий вид теоретической тяговой характеристики приведен на рисунке 1.2.

 

Рисунок 1.2 - Теоретическая тяговая характеристика трактора

 

Мощностной баланс трактора

После построения тяговой характеристики необходимо составить баланс мощности трактора для каждой передачи при работе с номинальной нагрузкой на горизонтальной поверхности.

При этом используется выражение:

,                                               (4.1)

где N_тр- потери мощности трансмиссии трактора, кВт

       N_f – потери мощности на преодоление сопротивлению качению

       N_δ – потери мощности на буксование, кВт

Составляющие баланса определяется по формуле

,                                                             (4.2)

,                                                                     (4.3)

                                            ,                                                             (1.36)

Значение N_кр берется из таблицы 1.2. Полученные данные сводят в таблицу 1.3

Таблица 1.3 – Сводная таблица

Наименование	1п		2п		3п		4п
	кВт	%	кВт	%	кВт	%	кВт	%
Потери мощности в трансмиссии, Nтр
Потери мощности на сопротивление качению, Nƒ
Потери мощности на буксование, Nδ
Мощность на крюке, Nкр
Итого, Nе

 

В заключении следует проанализировать расчетные показатели трактора в целом сравнительно с показателями трактора-аналога и сделать краткие выводы.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Краткая техническая характеристика колесных тракторов

 

Параметры	Марки тракторов
	Т-16М	Т-25А	Т-40	Т-40АМ
1	2	3	4	5
Номинальное тяговое усилие, кН	6	6	9	9
Колесная схема	4к2	4к2	4к2	4к4
Расчетная мощность двигателя, (кВт)	14,7	18,3	29,4	36,6
Номинальное число оборотов двигателя в мин	1600	1800	1600	1800
Конструктивная масса трактора, кг	1400	1660	2370	2380
Продольная база трактора, мм	2500	1700	2145-2120	2145
Колея, мм	1254-1750	1100-1500	1200-1800	1200-1800
Радиус ведущих колес, мм	590	590	710	710
Дорожный просвет, мм	560	587	500/650*	540
Передаточное число шестерен постоянного зацепления io	19,6	19,6	18,14	18,14

 

 

Приложение 2

Коэффициенты сопротивления качению ƒ

и коэффициенты сцепления φ тракторов.

 

Вид почвы или дороги	Типы тракторов
	Тракторы на пневматических шинах		Гусеничные тракторы
	ƒ	φ	ƒ	φ
Асфальтированное шоссе	0,01 – 0,02	0,8 – 0,9	-	-
Гравийное шоссе	0,020 – 0,03	0,6	-	-
Грунтовая сухая дорога	0,025 – 0,045	0,6 – 0,8	0,02 – 0,07	0,9 – 1,0
Целина, плотная залежь	0,03 – 0,07	0,7 – 0,9	0,06 – 0,07	1,0 – 1,1
Залежь 2 – 3-х лет	0,06 – 0,08	0,6 – 0,8	0,06 – 0,07	0,9 – 1,0
Стерня	0,08 – 0,10	0,6 – 0,8	0,06 – 0,08	0,8 – 1,0
Вспаханное поле	0,12 – 0,18	0,5 – 0,7	0,08 – 0,10	0,6 – 0,8
Поле, подготовленное под посев	0,16 – 0,18	0,4 – 0,6	0,10 – 0,12	0,6 – 0,7
Скошенный луг, влажный	0,08	0,6 – 0,8	0,07	0,7 – 0,9
Слежавшаяся пахота	0,08 – 0,12	0,5	0,08	0,6
Песок	0,16 – 0,18	0,3 – 0,4	0,10 – 0,15	0,4 – 0,5

 

 

Марки тракторов
МТЗ-80	МТЗ-82	ЮМЗ-6М	МТЗ-100	МТЗ-102	К-701	Т-150К
6	7	8	9	10	11	12
14	14	14	20	20	50	30
4к2	4к4	4к2	4к2	4к4	4к4	4к4
59	59	44	76,5	73,5	220	122
2200	2200	1750	2200	2200	1900	2100
2900	3360	2900	3375	3400	12000	7400
2370	2360	2450	2500	2360	3200	2860
1200- -1800	1200- -1800	1260- -1860	1200- -1800	1200- -1800	2115	1680- -1860
725	725	725	725	725	780	700
650	650	650	650	650	540	400
18,134	18,134	18,134	18,134	18,134	17,5	20,38

Приложение 3

Краткая техническая характеристика гусеничных тракторов

 

Параметры	Марки тракторов
	ДТ-75	ДТ-75М	Т-4А	Т-100М	Т-150	Т-70С
Номинальное тяговое усилие, кН	30	30	40	60	30	20
Расчетная мощность двигателя, кВт	55	66	94,5	80	110	51,5
Номинальное число оборотов двигателя в мин	1700	1750	1700	1070	2000	2100
Число цилиндров	4	4	6	4	6	4
Конструктивная масса трактора, кг	5750	6250	7780	11400	6600	4400
Продольная база трактора, мм	2547	2546	2462	2375	1800	1895
Радиус начальной окружности ведущей звездочки, мм	355	355	385	424	379	320
Длина опорной поверхности гусениц, мм	1612	1612	2400	2375	1800	1216
Колея трактора по центру гусениц, мм	1300	1435	1384	1880	1435	1350
Передаточное число шестерен постоянного зацепления iо	24,8	24,8	11,3	27,8	20,38	12,1

ЛИТЕРАТУРА

1. Кутьков, Г.М. Тракторы и автомобили: теория и технологические свойства: Учеб. / Г.М. Кутьков - 2-e изд., перераб. и доп. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014 - 506с.

2. Болотов, А.К. Конструкция тракторов и автомобилей : учебное пособие / А. К. Болотов, А. А. Лопарев, В. И. Судницын. - М. : КолосС, 2008. - 351 с.

---

Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 57; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!