Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный

университет имени императора Петра I»

АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Тракторы и автомобили»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Тракторы и автомобили»

Тема «Тяговый расчет нового трактора и серийного автомобиля»

Расчетно-пояснительная записка

Выполнил студент группы ____________________________________________

                                                                     (индекс группы)

_____________________________________________________________________________________________

                (фамилия, имя, отчество)                                                     (подпись, дата)

Руководитель _______________________________________________________

                                 (подпись, дата)                              (фамилия, инициалы)

Члены комиссии _____________________________________________________

                                                 (подпись, дата)                             (фамилия, инициалы)

                                     __________________________________________________________________________

                                                  (подпись, дата)                            (фамилия, инициалы)

Защищено __________________       Оценка _______________________

                                     (дата)

Воронеж 2017

Введение.

Тягово-динамические и топливно-экономические показатели тракторов и автомобилей зависят от многих конструктивных и эксплуатационных факторов, в частности, от их параметров, энергетических характеристик и технического состояния.

Цель данной курсовой работы: овладеть способами оценки и повышения основных эксплуатационных свойств тракторов и автомобилей на базе теоретических расчётов, результатов экспериментальных исследований или обобщения опыта использования сельскохозяйственной техники отечественного и зарубежного производства.

Курсовая работа состоит из двух частей:

1. Тяговый расчёт проектируемого (нового) автомобиля с определением основных параметров, построением и анализом энергетических характеристик.

2. Расчёт, построение и анализ энергетических характеристик серийного трактора по его известным основным параметрам.

Оглавление

1. Тяговый расчет проектируемого автомобиля. 4

1.1 Исходные данные. 4

1.2. Определение основных параметров автомобиля. 4

1.2.1. Собственная и полная массы.. 4

1.2.2. Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя. 5

1.2.3. Выбор размера шин. 7

1.2.4. Передаточные числа трансмиссии. 7

1.3. Расчет динамической характеристики для порожнего автомобиля. 9

1.4. Построение и анализ универсальной динамической характеристики. 13

2. Расчет тяговой характеристики трактора «Т-150К». 16

2.1 Основные параметры трактора. 16

2.2 Вес трактора. 16

2.2.3. Основные параметры движителей. 17

2.4 Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя. 18

2.5 Расчет тяговой характеристики для почвенного фона - стерня. 22

1. Тяговый расчет проектируемого автомобиля

1.1 Исходные данные

1.2. Определение основных параметров автомобиля

1.2.1. Собственная и полная массы

Собственная (снаряженная) масса автомобиля:

 кг                                          (1.1)

где m_г – грузоподъемность автомобиля, кг;

η_г – коэффициент грузоподъемности, η_г=1,0

Полная масса груженого автомобиля:

 кг      (1.2)

где 75 – масса шофера.

1.2.2. Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя

    Максимальная мощность двигателя:

 кВт (1.3)

где Ψ_v – коэффициент дорожных сопротивлений, при котором автомобиль должен развивать максимальную скорость;

G_п – вес груженого автомобиля, Н;

Р_w.max– максимальное сопротивление воздуха (при движении с максимальной скоростью), Н;

V_max – максимальная скорость, км/ч;

η_тр – к.п.д. трансмиссии, η_тр=0,9 (для колесной формулы 4к2)

Вес груженого автомобиля:

 H                               (1.4)

Максимальное сопротивление воздуха:

 Н                       (1.5)

где K – коэффициент обтекаемости, , K=0,68

 F – площадь поперечного сечения, м², F=4,9

Для построения внешней скоростной характеристики рассчитывают ряд значений n_д в мин^-1 и соответствующих им значений N_e в кВт и М_д в , используя следующие выражения:

, мин^-1                                                              (1.6)

, кВт                                    (1.7)

,                                    (1.8)

где n_н – частота вращения коленчатого вала, соответствующая N_e.max,          n_н=3200 мин^-1;

а_n и а_N – коэффициенты, учитывающие изменение частоты вращения и мощности.

    Проведем расчеты с учетом различных значений an и aN.

Таблица 1.1 - Результаты расчетов внешней скоростной характеристики

Рисунок 1.1 – Внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя

1.2.3. Выбор размера шин

r_к – радиус качения колёс, определим по формуле:

 м   (1.9)

где  – коэффициент, учитывающий радиальную деформацию шин. Для радиальных составляет 0,75

d - наружный диаметр обода, d=508 мм

b - ширина профиля покрышки b=255 мм

Значения b, d приняты по шинам прототипа (260-508Р)

1.2.4. Передаточные числа трансмиссии

Передаточное число главной передачи:

                     (1.10)

Cцепной вес автомобиля:

 Н                               (1.11)

где – коэффициент нагрузки ведущих колес, равный 1 у полноприводных автомобилей (4×4 и 6×6), а у автомобилей 4×2 и 6×4 – λк = 0,75...0,80.

Примем

Передаточное число на  передаче:

                  (1.12)

где принимают

 - максимальный крутящий момент двигателя, Н⋅м (берется из таблицы 3)

Соотношение передаточных чисел коробки передач у автомобилей выбирают из соображений обеспечения наиболее интенсивного поэтапного разгона. Этому условию удовлетворяет ряд

геометрической прогрессии:

где , ,…  – передаточные числа коробки передач на 1-й, 2-й, ... и z-й (высшей) передачах;

  q – знаменатель геометрической прогрессии.

Знаменатель геометрической прогрессии:

При :

                                         (1.13)

где z – число передач, z=5

Передаточные числа коробки передач:

                                                (1.14)

Передаточное число трансмиссии на всех передачах:

                                             (1.15)

1.3. Расчет динамической характеристики для порожнего автомобиля

(1.16)

где P_к – касательная сила тяги;

Р_w – сопротивление воздуха;

G – вес автомобиля.

    Вес автомобиля:

 H                             (1.17)

    Касательная сила тяги для 1-й передачи:

(1.18)

    Для 1-й передачи:

    Сила сопротивления воздуха

(1.19)

    Для 1-й передачи:

 H

 H

 H

 H

 H

 H

Скорость движения автомобиля:

, км/ч                                     (1.20)

Для 1-й передачи:

    Динамическая характеристика для 1-й передачи:

Таблица 1.4 - Сводные результаты расчетов динамической характеристики для порожнего автомобиля.

1.4. Построение и анализ универсальной динамической характеристики

Рисунок 1.2 – Универсальная динамическая характеристика

Анализ динамической характеристики заключается в следующем:

1.Коэффициент ψ=0,05:

порожний автомобиль сможет работать на 5-й передаче, двигатель недогружен, Vmax = 90 км/ч.

при полной массе - передача 5, подача топлива в двигатель полная, Vmax = 90 км/ч.

при максимальной массе передача 4, двигатель недогружен, Vmax = 58 км/ч.

Коэффициент ψ=0,15:

порожний автомобиль не сможет работать на 5-й передаче, только на 4-й, двигатель недогружен, Vmax = 58 км/ч.

при полной массе передача 3, двигатель недогружен, Vmax = 38 км/ч.

при максимальной массе передача 2, подача топлива в двигатель неполная, Vmax = 24 км/ч.

2. Максимальные дорожные сопротивления, которые может преодолеть автомобиль на:

1-й передаче:

порожний – 0,918

 гружённый – 0,454

2-й передаче:

порожний – 0,586

гружённый – 0,293

Проверка по сцеплению:

где  – коэффициент сцепления,

– коэффициент нагрузки ведущих колес,

    Первая передача:

порожний автомобиль – условие не выполняется

груженный автомобиль – условие выполняется

Вторая передача:

порожний автомобиль – условие не выполняется

груженый автомобиль – условие выполняется.

3. Максимальные подъёмы, которые способен преодолеть полностью гружённый автомобиль определяется по формуле:

Коэффициент сопротивления качению f=0,05, следовательно, для 1-й передачи , для 2-й передачи ,243.

Отсюда угол подъёма =arctg(i_max).  =22^◦, =13,66^◦_.

4. Максимальное дорожное сопротивление, которое может преодолеть полностью гружёный автомобиль на 5-й передаче при равномерном движении, составляет ψ=0,073 при скорости 54 км/ч.

2. Расчет тяговой характеристики трактора «Т-150К»

2.1 Основные параметры трактора

К основным параметрам, от которых зависит, прежде всего, эксплуатационные свойства тракторов относят: эксплуатационный вес, максимальную мощность двигателя, передаточные числа трансмиссии и размеры ведущих колес. Тяговым расчетом определяют рациональные значения этих параметров, получим регуляторную характеристику двигателя и тяговую характеристику трактора.

2.2 Вес трактора

Различают вес конструктивный G_о (сухой) и эксплуатационный G_э (полный). От эксплуатационного веса во многом зависят технико-экономические (производительность и удельный расход топлива) показатели трактора. При чрезмерно большом весе велики затраты энергии на перекатывание, наоборот, при малом весе велики потери на буксование движителей. Поэтому целесообразно обеспечить минимум суммы потерь на перекатывание и буксование. Такой вес называется оптимальным.

Для вышерассмотренных параметров трактора и регуляторной характеристики, расчетный эксплуатационный вес серийного трактора без учета балласта определяется исходя из заданного тягового класса для работы на стерне:

 кН                                     (2.1)

где m_э – эксплуатационная масса трактора, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с;

Под конструктивным подразумевается вес трактора в незаправленном состоянии, без инструментов, дополнительного оборудования, балласта и тракториста.

Для большинства сельскохозяйственных тракторов конструктивный вес:

Н                           (2.2)

2.2.3. Основные параметры движителей

Теоретический радиус ведущего звёздочки:

 м                    (2.3)

где d - наружный диаметр обода в мм; d=610, мм

b –ширина профиля покрышки в мм; b=540, мм.

- коэффициент радиальной деформации шин, равный 0,90...0,95 и 0,70...0,80 соответственно для диагональных и радиальных шин; =0,8.

2.4 Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя

Расчет теоретической тяговой характеристики трактора производят на основе определения характеристики его двигателя.

Исходными данными для расчета регуляторной характеристики является максимальная мощность двигателя, а также принимаемые по прототипу номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя и удельный расход топлива g_е в г/(кВт·ч).

Регуляторная характеристика двигателя показывает изменение частоты вращения коленчатого вала n_д, эффективной мощности N_е, часового G_т и удельного g_е расходов топлива в зависимости от крутящего момента M_д.

В упрощенном варианте, используемом при тяговом расчете, регуляторную характеристику строят по значениям вышеуказанных показателей, определенных для трех основных режимов работы двигателя: холостой ход (M_д и N_е = 0), номинальный (N_е=N_е.м) и режим максимальной перегрузки (M_д=M_д.м).

Используются следующие формулы:

1.Частота вращения коленчатого вала (мин-1):

- на холостом ходу

 мин^-1                                        (2.4)

где δр - степень неравномерности регулятора частоты вращения, δр = 0,07;

n_н = 2100, мин^-1

-при максимальном крутящем моменте

, мин^-1                                             (2.5)

где К_о - коэффициент приспособляемости по частоте вращения коленчатого вала; К_о = 1,45.

2. Крутящий момент ( ):

- на номинальном режиме

                           (2.6)

где N_е.м – максимальная мощность двигателя, кВт;

- на режиме максимальной перегрузки

                          (2.7)

где К_м - коэффициент запаса крутящего момента, К_м = 1,2.

3. Эффективная мощность при М = М_д.м

 кВт                          (2.8)

4. Часовой расход топлива (кг/ч):

- на номинальном режиме

 кг/ч                            (2.9)

где g_е.н - удельный расход топлива при номинальной мощности, g_е.н =252 г/(кВт.ч)

- на холостом ходу

 кг/ч                (2.10)

- на режиме максимальной перегрузки

 кг/ч                           (2.11)

где g_е.о – удельный эффективный расход при максимальном крутящем моменте двигателя, г/(кВт⋅ч).

 г/(кВт⋅ч)           (2.12)

Для построения кривой g_е, помимо двух найденных выше значений, определяют g_е на регуляторной ветви при М_д=0,5М_д.н. Расчетная формула: . Здесь значения G_т и N_е берут из графика регуляторной характеристики при М_д=0,5М_д.

, г/(кВт.ч)                       (2.13)

Результаты расчета заносят в таблицу и используют для построения регуляторной характеристики.

Таблица 2.1 - Результаты расчета регуляторной характеристики

Рисунок 2.1 - Регуляторная характеристика двигателя

2.5 Расчет тяговой характеристики для почвенного фона - стерня

Основной характеристикой тягово-энергетических свойств трактора является тяговая характеристика, выражающая зависимость его действительной скорости движения V, тяговой мощности N_кр, тягового к.п.д. η_тяг, буксования δ, часового G_т и удельного расхода топлива g_кр от тягового усилия P_кр. Тяговая характеристика – это построенная в других координатах регуляторная характеристика двигателя, трансформированная через трансмиссию и движитель, т.е. с учетом потерь энергии и скорости в трансмиссии, на перекатывание и буксование движителя.

При расчете используются следующие формулы:

Сила тяги на крюке

                                (2.14)

где Р_к и Р_f – касательная сила тяги и сила, затрачиваемая на перекатывание.

h_тр – к.п.д.,учитывающий потери в трансмиссии, h_тр = 0,9;

                                (2.15)

Рассчитываем силу тяги на крюке для первой передачи, i_тр=79,7:

- Холостой ход.

На холостом ходу трактора тяговое усилие его равно 0, т.к. М_д=0.

Р_кр.х.х.= 0 кН

- Номинальный режим.

= 46,4 кН

- Режим максимальной перегрузки.

= 39,6 кН

Аналогично рассчитываем тяговое усилие для четвертой, пятой и шестой передач.

Для определения действительной скорости движения сначала определяют буксование для почвенного фона – поле под посев.

Для построения зависимости δ = f (Р_кр) определяют значения Р_кр

                                         (2.16)                                          

где φ_кр - коэффициент использования сцепления;

G_сц - сцепной вес трактора, Н.

                                                       (2.17)

где λ_к – коэффициент весовой нагрузки ведущих колес.

λ_к = 1; G_сц = 79,8 кН.

Для построения тяговой характеристики определяют все вышеуказанные показатели на трех характерных режимах работы трактора: холостой ход (Р_кр=0); режим максимальной тяговой мощности N_кр.м (иначе называемый номинальным на соответствующей передаче) и режим максимального тягового усилия P_кр.м.

Таблица 2.2 – Зависимость буксования от тягового усилия проектируемого трактора

Рисунок 2.2 - Зависимость буксования δ от тягового усилия Р_кр и коэффициента φ_кр.

Определяем действительную скорость движения, км/ч:

 (2.18)

где V_т – теоретическая скорость движения;

δ – буксование ведущих колес.

Рассчитываем действительную скорость движения трактора на первой передаче, i_тр=79,7:

- Холостой ход.

- Номинальный режим.

- Режим максимальной перегрузки.

Аналогично рассчитываем действительную скорость движения на четвертой, пятой и шестой передачах.

Тяговая (крюковая) мощность, кВт:

(2.19)

Рассчитываем тяговую мощность трактора на третьей передаче:

- Холостой ход.

Т.к. тяговое усилие на холостом ходу равно 0, то и тяговая мощность тоже равняется 0.

N_кр= 0 кВт

- Номинальный режим.

- Режим максимальной перегрузки.

Аналогично рассчитываем крюковую мощность на четвертой, пятой и шестой передачах.

Тяговый к. п. д.

(2.20)

Рассчитываем тяговый к.п.д. трактора для третьей передачи:

- Холостой ход.

Т.к. крюковая мощность на холостом ходу равно 0, то и тяговый к.п.д. тоже равняется 0.

η_тяг= 0

- Номинальный режим.

- Режим максимальной перегрузки.

Аналогично рассчитываем тяговый к.п.д. для четвертой, пятой и шестой передач

Удельный (крюковой) расход топлива, г/(кВт·ч)

(2.21)

Рассчитываем удельный крюковой расход топлива трактора на третьей передаче:

- Холостой ход.

Т.к. крюковая мощность на холостом ходу равно 0, то удельный крюковой расход топлива будет равен бесконечности.

g_кр= ∞ г/(кВт·ч)

- Номинальный режим.

- Режим максимальной перегрузки.

Аналогично рассчитываем удельный крюковой расчет топлива на четвертой, пятой и шестой передачах.

Для построения кривой удельного расхода топлива рассчитываются дополнительные значения на промежуточном режиме работы с недогрузкой (Р_кр=0,5·Р_кр.н). Значения всех необходимых показателей определяют графически из тяговой характеристики после ее построения.

Таблица 2.3 – Результаты расчета тяговой характеристики

Рисунок 2.3 – Тяговая характеристика трактора

Тяговая характеристика является основным техническим документом, с помощью которого оценивают тягово-динамические и топливно-экономические свойства тракторов, их используют также для решения задач рационального агрегатирования тракторов с сельскохозяйственными машинами, установления норм выработки и расхода топлива тракторными агрегатами.

Анализ тяговой характеристики заключается в следующем:

1. Максимальное значение тяговой мощности и тягового КПД получено на 3 передаче. N_КР =78,45 кВт, Ƞmax=0,64. Тяговая мощность при переходе на более высшие передачи снижается из-за возрастания потерь на качение.

2. Определение коэффициента запаса тягового усилия на 1-й передаче.

Коэффициент запаса тягового усилия характеризует способность трактора преодолевать кратковременные случайные перегрузки.

3. Из тяговой характеристики определили, что предельное буксование 30% может достигаться на 1-й передаче в нормальном режиме, 2-й передаче в режиме перегрузки.

4. Возрастание удельного расхода топлива при уменьшении Р_кр.н до 0,5Р_кр.н

1 передача

2 передача

3 передача

4 передача

5. Для значения тягового сопротивления Р_кр1 = 26 кН получаем, что наиболее целесообразно использовать трактор на 4 пер