ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.10.2024
Просмотров: 39
Скачиваний: 0
1. Тяговый расчет трактора
В тяговом расчете определим основные параметры трактора, характеризующие его технико-экономические эксплуатационные качества: тягово-скоростные и мощностные показатели, топливную экономичность. Данными параметрами являются: эксплуатационный вес Gтр (эксплуатационная масса), эксплуатационная мощность двигателя Мен, передаточные числа трансмиссии iтр; скорость движения на первой основной передаче V1; показатели топливной экономичности Gт, gкр.
Для расчета используем индивидуальные исходные параметры трактора:
класс тяги = 1,4;
коэффициент перегрузки по тяге χn = 1,13;
диапазон тяги δт = 1,95;
число основных передач т = 4;
колесная формула 4К4а;
Исходя из этих данных за трактор-прототип возьмем МТЗ-82.
Недостающие для расчета данные определяем самостоятельно или возьмем в справочных пособиях исходя из технической характеристики принятого трактора-прототипа.
1.1 Определение тягового усилия на первой основной рабочей передаче
В основу построения типажа тракторов положен принцип тяговых классов. Каждому из тяговых классов соответствует номинальное тяговое усилие Ркр н в кН, которое должен развивать трактор на невзлущенной стерне нормальной влажности и средней твердости (на черноземе или суглинке), в диапазоне от максимального значения тягового КПД до значения буксования, не превышающего допустимые пределы.
Номинальное тяговое усилие трактор должен развивать на первой основной рабочей передаче. Однако, ввиду того, что в последние годы внутри классов увеличивались масса тракторов и мощность двигателей, тяговые усилия на первых рабочих передачах увеличились. В связи с этим перспективный типаж тракторов допускает увеличение тягового усилия на первой основной рабочей передаче от номинала в пределах на 25 — 30 % — для тракторов общего назначения и на 10 — 12 % — для универсально-пропашных тракторов.
Увеличение тягового усилия на первой основной передаче учитывают введением коэффициента перегрузки по тяге χn (приведен в задании).
Исходя из вышеизложенного, тяговое усилие на первой основной рабочей передаче определяют по формуле:
Ркр max = Ркр н * χn 1.1
Ркр max = 14000 * 1,13 = 15820Н = 15,82кН
где Ркр н — номинальное тяговое усилие (приведено в задании).
1.2 Минимальное тяговое усилие
Диапазон тяговых усилий на основных рабочих передачах охватывает всю сумму нагрузок на крюке в соответствии с агротехническими требованиями, предъявляемыми к базовому трактору данного тягового класса. Для характеристики диапазона тяговых усилий на основных рабочих передачах введен коэффициент δт значение которого для большинства сельскохозяйственных тракторов находится в пределах δт = 1,7...1,8
В соответствии с этим, тяговое усилие (минимальное), развиваемое трактором на высшей основной рабочей передаче, определяют по формуле:
1.2
1.3 Скорость движения на первой основной передаче
Скорости движения трактора в значительной степени влияют на качество выполняемой технологической операции в поле, а также влияют на его производительность. Скорости движения, трактора подразделяют на три группы: особо низкие, основные и транспортные. Особо низкие скорости 0,2...0,3 м/с (0,7 — 1,2 км/ч) и транспортные скорости 4.4...11 м/с (16—40 км/ч) рассчитывают по специальной методике, назначают соответствии с агротехническими требованиями и другими факторами. В данной работе, их не определяют. Основные передачи соответствуют главным рабочим операциям и используются при агрегатировании трактора продолжительное время. Скорости движения тракторов на основных передачах составляют 1,4...4,2м/с (5—15 км/ч).
Действительную скорость движения трактора на первой основной передаче – V1, назначают в соответствии с агротехническими требованиями в, зависимости от тина трактора, его движителя и с учетом тенденций развития конструкций тракторов и сельскохозяйственных машин. Эта скорость может быть рекомендована для тракторов:
Колесные:
с ходовой системой 4К2 2,2 – 2,4 м/с, с ходовой системой 4К4а 2,0 – 2,2 м/с, с ходовой системой 4К46 2,2—2,4 м/с;
Гусеничные 1,4—1,7 м/с.
Трактор – прототип имеет ходовую систему 4К4 => рекомендованная скорость в данной работе = 2,1м/с.
1.4 Эксплуатационный вес трактора
Эксплуатационный вес трактора определяют из соображений реализации номинального тягового усилия при допустимом буксовании на стерне нормальной влажности. В зависимости от типа движителя и колесной формулы эксплуатационный вес подсчитывают по одному из выражений. Колесная формула 4К2 соответствует колесному трактору с задним ведущим мостом, с управляемыми передними колесами меньшего размера. Формула 4К4а соответствует колесному трактору с двумя ведущими мостами, с управляемыми передними колесами меньшего размера. Формула 4К46 соответствует колесному трактору с. двумя ведущими мостами, с колесами равного размера.
Для гусеничных и колесных тракторов 4К4а, 4К4б
1.3
где к — коэффициент использования сцепного веса.
Для колесных тракторов 4К2 к = 0,75—0,80;
для колесных тракторов 4К4а к = 0,45—0,50;
для колесных тракторов 4К46 к = 0,55—0,60;
для гусеничных тракторов к = 0,65—0,70.
Чем больше коэффициент перегрузки по тяге χn, тем больше значение к выбирают. Для нашего трактора-прототипа будем использовать
к = 0,48
ƒ — коэффициент сопротивления качению принимают для стерни в соответствии с типом движителя, в нашем случае ƒ = 0,17;
1.5 Номинальная мощность двигателя
Номинальную мощность двигателя рассчитывают из необходимости обеспечения заданных тягово-скоростных показателей трактора с учетом запаса мощности по формуле
1.4
где Рк max — максимальная касательная сила тяги на первой передаче, кН;
VТ1 — теоретическая скорость трактора на первой передаче, м/с;
тр — механический КПД трансмиссии трактора на первой передаче;
χэ — коэффициент эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя, находится в пределах 0,85—0,90. Для гусеничных и колесных тракторов 4К4 несколько выше, чем для колесных 4К2. Для нашего трактора-прототипа принимаем χэ = 0,9
Максимальную касательную силу тяги определим по формуле
Рк max = Рк max + Рƒ 1.5
Рк max = 15820 + 8675,5 = 24295 Н = 24,3кН
где Рƒ — сила сопротивления качению (кН), определим по выражению
Рƒ = ƒ * Gтр 1.6
Рƒ = 0,17 * 51032 = 8675,5Н = 8,68кН
Теоретическую скорость на первой передаче определим по формуле:
1.7
где V1 — действительная скорость трактора на первой передаче, м/с;
δдоп — допустимый коэффициент буксования.
Буксование определяют по потере скорости, вызванной смещением несущего основания (почвы) или контактной части колеса (гусеницы) под действием крутящего момента на ведущих колесах в сторону противоположную движению трактора. Коэффициент буксования:
1.8
Буксование, неизбежное для трактора, в значительной степени влияет на его тягово-экономические показатели. Буксование зависит от многих факторов, в частности от типа и состояния почвы (почвенного фона), ее твердости, плотности, влажности, значения касательной силы тяги, вертикальной нагрузки (сцепного веса) на ведущие колеса или гусеницы, типа движителя, числа ведущих колес, типа и состояния протектора, давления воздуха в шинах и др. Работа тракторов с буксованием выше допустимого значения δдоп не является рациональной и не рекомендуется в эксплуатации. Для нашего случая δдоп = 0,18
Механический коэффициент полезного действия оценивает потери энергии в трансмиссии трактора. Они возникают вследствие трения в зацеплении шестерен, подшипниках, сальниках, перебалтывания масла, а также учитывают затраты энергии на привод масляных насосов рулевого управления и переключения режимов в коробках с переключением режимов в коробках с переключением без разрыва потока энергии на привод насоса гидронаве,сной системы, компрессора тормозной системы.
Механический КПД определяют по формуле
1.9
тр = 0,953*0,981*(1 – 0,05)*0,95 = 0,8413
где ц, кон — соответственно КПД цилиндрической (0,985—0,99) и конической (0,975—0,98) пар шестерен. Принимаем для нашего расчета: ц = 0,99, кон = 0,98;
nц, nкон — соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении при включенной первой основной рабочей передаче (определяют по кинематической схеме трактора-прототипа)
ξ — коэффициент, учитывающий потери от вращения валов и шестерен. Для прогретой трансмиссии и при действии крутящего момента, близкого к номинальному, он равен 0,03—0,05, будем считать ξ = 0,04
гс — КПД, учитывающий затраты энергии на привод насосов гидронавесной системы управления и привод компрессора, гс = 0,93—0,95, в нашем подсчете будем считать гс = 0,94
Механический КПД гусеничного трактора дополнительно учитывает потери энергии на трение в ведущем участке гусеничной цепи г = 0,97—0,98. Меньшее значение имеют тракторы с эластичной подвеской. В нашем подсчете его учитывать не надо.
Подставляя все значения в формулу 1.4, получаем:
