Модернизация конструкции муфты сцепления тракторов тягового класса 1,4 Беларус-921 (конструкторский раздел дипломного проекта)

Содержание

1.Выбор темы дипломного проекта и обоснование
ее актуальности
1.1 Основание проекта модернизации...
1.2 Наименование изделия и область применения
2.Сравнительный анализ схем аналогов систем управления коробкой передач
3.Расчет элементов управления коробкой передач...
4.Тяговый расчет......
5.Технологическая часть...


4.4 Тяговый расчет.

Целью тягового расчета является определение тягово-сцепных, скоро-стных и экономических качеств трактора при прямолинейном поступа-тельном движении. Тяговый расчет выполняется в процессе подготовки технического задания. Конструктор, как правило, получает от заказчика заявку, содержащую обоснованные технико-экономические требования к продукции, подлежащей разработке. В эту заявку включается назначение машины (функция машины), например, обеспечение механизации процессов выращивания пропашных культур или процессов осушения и освоения болот и заболоченных земель, горных склонов и др.
При проведении тягового расчета определяют массу проектируемого трактора и мощность двигателя, характеристику последнего и моменты, подводимые к ведущим колесам, коэффициенты полезного действия, тя-говый и мощностной балансы, диапазоны скоростей движения и соответ-ствующие передаточные числа (при применении ступенчатых трансмис-сий), уточняют пределы сопротивления машин и орудий, агрегатируемых с трактором, а также оценивают разгонные качества проектируемой ма-шины, т.е. способность трактора обеспечить стабильное движение агрега-та на заданной скорости за определенный момент времени. В заключение тягово-сцепные, скоростные и экономические качества трактора при раз-личных установившихся режимах работы (номинальных и частичных).
Тяговые характеристики строят применительно к установившимся ре-жимам работы трактора и при движении его по горизонтальному участку. Тяговую характеристику можно построить путем использования данных испытаний трактора и расчетным путем. В первом случае ее называют экспериментальной тяговой характеристикой и она предназначена для оценки показателей тягово-сцепных и экономических качеств реального трактора. Во втором случае ее называют теоретической тяговой характе-ристикой, и она предназначена для определения указанных выше качеств проектируемого трактора. Тяговые характеристики строят для кон-кретных типичных почвенных фонов: для сельскохозяйственного трактора типичным фоном является стерня суглинка нормальной влажности, для промышленного — суглинок со снятым дерновым покровом.
Для построения теоретической тяговой характеристики необходимы следующие исходные данные.
1. Агротехнические требования, предъявляемые к трактору. К ним относятся условия работы трактора — типичные грунты и почвы, их физико-механические характеристики (0 — предел прочности грунта на одноосное сжатие; fп, fск — коэффициенты трения грунта; k — коэффициент деформации; k — коэффициент объемного смятия грунта; ср — напряжение среза; φ — влажность); набор агрегатируемых машин и орудий (диапазон тяговых сопротивлений Fкр. max — Fкр. min); диапазон скоростей движения (пониженный, рабочий, транспортный).
2. Данные тягового расчета проектируемого трактора: масса трак-тора (эксплуатационная и сцепная), тип движителя с параметрами ходо-вого аппарата (колесный r0, b, pш hг, t); передаточные числа трансмиссии (для ступенчатой механической передачи) или характеристики бессту-пенчатых передач (объемной гидропередачи, гидродинамической, элек-трической и др.); коэффициенты полезного действия ходовой части г, трансмиссиитр и др.
3. Регуляторная характеристика двигателя. В случае установки на проектируемый трактор нового двигателя эту характеристику строят ме-тодами теории двигателя и ее можно представить аналитически, графически или в виде табличных данных. При установке серийного двигателя используют характеристику, полученную при тормозных испытаниях двигателя. Она также может быть представлена графически или табличными данными.
4. Буксование движителя. Если имеется прототип проектируемого трактора одинакового класса, массы и м подобным движителем, то используют зависимость коэффициента буксования от силы тяги на крюке (тяговая характеристика), полученной при государственных испытаниях прототипа.
Методика расчета тяговой характеристики трактора
Регуляторной характеристикой двигателя называется зависимость кру-тящего момента Me, частоты вращения вала двигателя n, часового Gт и удельного ge расходов топлива от эффективной мощности Pe.
На основании регуляторной характеристики определяются некоторые параметры, характеризующие двигатель.
Степень неравномерности регулятора (в процентах)
(4.1)
где nx — максимальная частота вращения на регуляторе; np — частота вращения в начале действия регулятора.
Для тракторных дизелей = 4..6 %.
Коэффициент запаса крутящего момента (в процентах)
(4.2)
где MeM — максимальный крутящий момент; MeN — момент при но-минальной частоте вращения.
Для оценки приспособляемости тракторных двигателей используют также коэффициент приспособляемости
(4.3)
Коэффициент снижения частоты вращения двигателя, характеризуе-мый отношением частоты вращения коленчатого вала nM на режиме мак-симального крутящего момента к частоте вращения nN на номинальном режиме работы,
(4.4)
У современных тракторных двигателей = 0,65..0,75.
У дизелей без турбонаддува коэффициент приспособляемости, как правило, не превышает 1,15. Дизели с турбонаддувом обеспечивают та-кие же или несколько меньше коэффициенты приспособляемости. Одна-ко при соответствующих мероприятиях (повышение давления наддува, снижение коэффициента избытка воздуха при работе на режиме MeM, оптимизация работы компрессора) можно обеспечить такой характер изменения крутящего момента, при котором обеспечивалась бы постоянная мощность на внешней характеристике двигателя. У существующих двигателей постоянной мощности (ДПМ) коэффициент приспособляемости составляет 1,35-1,45.
При тяговом расчете трактора регуляторную характеристику двига-теля необходимо перестроить, поскольку использование в качестве аргу-мента мощности Pe неудобно. Это объясняется тем, что у трактора основ-ным показателем является тяговое усилие, непосредственно связанное с крутящим моментом. Поэтому в перестроенной регуляторной характери-стике в качестве аргумента принимается крутящий момент Me, в зависи-мости от которого определяются частота вращения n, эффективная мощ-ность Pe, часовой Gт и удельный ge расходы топлива.
Для расчета теоретической тяговой характеристики трактора на ЭВМ желательно регуляторную характеристику двигателя представить в виде функциональных зависимостей. Такие зависимости при использовании осредненных эмпирических коэффициентов позволяют также приближенно построить регуляторную характеристику для вновь проектируемого двигателя.
На регуляторном участке характеристики частота вращения двигате-ля линейно зависит от крутящего момента
(4.5)
Найденной частоте вращения в мин-1 и заданному крутящему момен-ту соответствует мощность
(4.6)
Часовой расход топлива на регуляторном участке характеристики можно представить линейной функцией мощности
(4.7)
где GТ.Х. и GТN — часовой расход топлива соответственно на режиме холостого хода и на номинальном режиме; PeN — эксплуатационная мощность двигателя.
Рабочие участки корректорных ветвей характеристики можно по-строить по следующим формулам:
(4.8)
где — степень изменения удельного расхода топлива при макси-мальном моменте; — показатель корректурной ветви регуляторной ха-рактеристики двигателя.
Обычно =1..1,1; = 0,5..0,6, для обычных двигателей и = 1..1,1 для ДПМ.
Для обоих участков регуляторной характеристики удельных расход топлива рассчитывается по формуле
(4.9)
Здесь ge в г/(кВтч); GТ в кг/ч; Pe в кВт.
Тягово-экономические показатели трактора рассчитываются в зави-симости от тяговой нагрузки Fкр. Значения Fкр в кН задаются шагом Fкр от нуля до максимального значения ограниченного либо по сцеплению движителя с почвой либо максимальным моментом двигателя.
Касательная сила тяги Fк в кН рассчитывается по формуле
(4.10)
где Ff — сила сопротивления качению трактора, кН.
Момент в кНм, развиваемый двигателем
(4.11)
где rк0 — расчетный радиус качения ведущего колеса, м; Uj — пере-даточное число трансмиссии на j-ой ступени регулирования; — меха-нический КПД трансмиссии.
Удельная сила тяги на крюке
(4.12)
где Gсц — сцепной вес трактора, кН; hкр — высота крюка, м; L — ба-за трактора, м.
Для гусеничного и колесного полноприводного трактора сцепной вес равен весу трактора, а отношение hкр/L здесь условно принимается равным нулю.
Коэффициент буксования рассчитывается по формуле А.Греченко.
(4.13)
где кр max — максимальная удельная сила тяги на крюке; B и C — эмпирические коэффициенты.
Действительная скорость трактора, м/с
(4.14)
Крюковая мощность, кВт
(4.15)
Тяговый КПД трактора
(4.16)
В результате расчета на каждой j-ой ступени регулирования получа-ем ряд значений , , Т, Pкр и GТ, соответствующий ряду значений Fкр.