Повышение агрегатируемости трактора «Беларус» путем совершенствования привода ВОМ (дипломный проект)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ......................................................................... 9
1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ПРОЕКТА ........................ 11
1.1 Сравнительный анализ механизмов отбора
мощности тракторов .......................................................... 11
1.2 Актуальность темы .................................... 26
1.3 Патентный поиск .......................................... 27
1.4 Выводы и рекомендации ................................. 30
1.5 Выбор направления совершенствования ....... 31
2. РАСЧЁТЫ ПРИВОДА ВАЛА ОТБОРА МОЩНОСТИ ... 32
2.1 Нагрузочные режимы для расчёта деталей вала
отбора мощности .............................................................. 32
2.2 Нагрузочные режимы независимого ВОМ ........... 34
2.3 Нагрузочные режимы синхронного ВОМ ...... 35
2.4 Исходные данные ......................................................... 36
2.5 Расчёт шестерён ...................................... 39
2.6 Фрикционная муфта .............................. 40
2.7 Расчёт подшипников ............................................ 41
2.8 Расчёт хвостовика ВОМ на усталостную прочность .............. 47
2.9 Расчёт динамической защищённости и удельной
материалоёмкости ............................................................ 51
2.10 Заключение ............................................................... 60
3. РАСЧЕТ ОПЕРАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ ......... 62
3.1 Условия работы ........................................................... 62
3.2 Способ движения ......................................................... 64
3.3 Транспортный агрегат .............................. 68
3.4 График цикличности ..................................... 71
4.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ............ 83
5.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве ................ 83
5.2 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных,
экологически неблагоприятных ситуациях
5.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА
4.1 Сущность разработки .............................. 72
4.2 Расчёт производительности машины и годового
объёма работ .................................................................. 72
4.3 Расчёт трудозатрат и роста производительности труда ......... 73
4.4 Материалоёмкость процесса .............................. 74
4.5 Энергоёмкость процесса ....................... 75
4.6 Расход топлива ........................................................... 75
4.7 Капиталоёмкость процесса ................................ 76
4.8 Расчёт эксплуатационных затрат и их экономии ................. 77
4.9 Годовая норма эксплуатационных затрат ........ 80
4.10 Годовой доход .......................................................... 80
4.11 Капиталовложения ......................................... 81
4.12 Выводы ................................................................... 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................... 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................ 94
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ................................................................. 97
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ................................................................ 98





В данном проекте представлены конструктивные, технологические и экономические мероприятия по повышению эффективности использования энергонасыщенного трактора «Беларус-1522» при работе с приводными машинами.
Вал отбора мощности используется для привода машин с активными рабочими органами (АОР) и является одним из наиболее эффективных узлов, использующих мощность двигателя.
Еще в начале XX века тракторы фирмы «Internanional Harvester Company» комплектовались односкоростными зависимыми ВОМ и использовались для привода стационарных сельскохозяйственных машин. Эта простейшая схема привода ВОМ (рис. 1.1) оказалась малоприспособленной для привода мобильных сельскохозяйственных агрегатов, т.к. кинематическая связь хвостовика ВОМ с первичным валом коробки передач или валом муфты сцепления предполагала включение или выключение ВОМ одновременно с началом движения или остановкой всего агрегата, что крайне нежелательно для большинства мобильных приводных МТА. Необходимость раздельного управления трансмиссией трактора и ВОМ привела к созданию частично независимого и зависимого приводов ВОМ (рис. 1.2,1.3).

Рис. 1.1. Схема зависимого ВОМ: М – двигатель; МС – муфта сцепления; КПП – коробка передач; ВОМ – вал отбора мощности


Рис.1.2. Схема частично независимого ВОМ


Рис.1.3. Схема независимого ВОМ

Схема, показанная на рис. 1.2 применяется в конструкции заднего ВОМ тракторов «Беларус – 310/320». Двухскоростной ВОМ установлен в корпусе заднего моста и обеспечивает привод агрегатируемых с трактором машин в зависимом или синхронном режимах. При номинальных оборотах двигателя зависимый режим работ обеспечивает частоту вращения хвостовика 540 и 1000 мин-1, при синхронном – 3,4 и 6,3 об/м. пути.
К приводу ВОМ предъявляются следующие требования:
1. Привод заднего ВОМ должен быть независимым. Допускается по согласованию с потребителем применять частично независимый ВОМ.
2. Частота вращения хвостика ВОМ при nдв.ном. Должна составлять для тракторов тяговых классов 0,6...4 - 540 мин-1 и классов 0,6...6-1000 мин-1.
3. Тракторы тяговых классов 0,6-2 по согласованию с потребителем должны оборудоваться синхронным приводом, обеспечивающим 3,3-3,5 оборотов хвостовика на 1 м расчетного пути.
Для сравнения рассмотрим конструкцию вала отбора мощности устанавливаемого на тракторах Беларус 1221.Задний ВОМ имеет двухскоростной независимый привод с двумя режимами скоростей - 540 и 1000 об/мин, который определяется только частотой вращения дизеля, и односкоростной синхронный привод 4,18 об/метр пути, который зависит только от скорости движения трактора.
Планетарный редуктор ВОМ (рис.1.4) установлен в корпусе заднего моста и состоит из коронной шестерни 22, трех сателлитов 23, установленных на осях сателлита 21 в водиле 25, и солнечной шестерни 24.
Водило 25, установленное на валу 20, выполнено совместно с остановочным барабаном 19, который вместе с тормозной лентой 18 образуют остановочный тормоз. Солнечная шестерня 24 через шлицы соединена с барабаном включения 17, который совместно с тормозной лентой 16 образуют пусковой тормоз.
Во внутреннюю расточку вала 20 устанавливается сменный хвостовик 10, фиксируемый стопорной пластиной 9 и шестью болтами 8.Рычаг 5 установлен на кривошипе эксцентриковой оси 3,что позволяет производить внешнюю подрегулировку зазора в пусковом тормозе. От проворота эксцентриковая ось 3 фиксируется стопорной пластиной 12. Регулировочные винты 11 связывают поворотный валик управления 6 с рычагами 4 и 5 тормозных лент 16 и 18 и застопорены от проворачивания пластиной 7.
ВОМ включен, когда тормозная лента 16 затянута, а тормозная лента 18 отпущена. В этом случае барабан включения 17 и солнечная шестерня 24 остановлены. Вращение от коронной шестерни 22 через сателлиты 23, обегающие солнечную шестерню 24, передается на водило 25 и вал 20 со сменным хвостовиком 10.


Рис. 1.4 Планетарный редуктор ВОМ

ВОМ выключен, когда тормозная лента 18 затянута, а тормозная лента 16 отпущена. В этом случае остановочный барабан 19 и водило 25 с валом 20 остановлены.
На тракторе установлен гидрофицированный механизм управления задним ВОМ (рис.1.5), состоящий из крана управления 2 с тягой 3, маслопроводов 1, 4, 5 и гидроцилиндра 6, соединенного с рычагом 7, установленного на валике управления.


Рис. 1.5 Управление ВОМ
Поток масла по нагнетательному трубопроводу 4 поступает в кран управления 2, где напправляется в штоковую или безштоковую полости цилиндра 6, а масло из противоположной полости цилиндра 6 сливается через сливной маслопровод 5 в трансмиссию. Тяга имеет два положения: “ВОМ включен” и “ВОМ выключен”.
Ограничение передаваемой мощности, неплавное включение отсутствие “нейтрали” – существенные недостатки рассмотренной конструкции.

Прямым аналогом разрабатываемой конструкции заднего вала отбора мощности является конструкция заднего ВОМ трактора Беларус 1522. Задний ВОМ трактора Беларус 1522 (рис.1.6) имеет независимый или синхронный привод с двумя режимами скоростей на каждом приводе.
Независимый привод 540 и 1000 об/мин осуществляется от двигателя с помощью пары цилиндрических шестерен, расположенных в корпусе муфты сцепления, соединительного вала коробки передач, муфты переключения привода редуктора.
Для получения синхронного привода (3,3 и 6,2 об/метр пути) муфта переключения 1 разъединяется с соединительным валом и соединяется с шестерней синхронного привода коробки передач.





Рис. 1.6 Задний ВОМ.
Редуктор двухскоростного вала отбора мощности установлен в корпусе заднего моста и состоит из ведомой 9 и ведущей 6 шестерен, расположенных соосно и соединенных между собой посредством трех равнорасположенных промежуточных шестерен 7, смонтированных на осях 8, запрессованных в корпус редуктора 10.
Ведущая и ведомая шестерни имеют шлицевые отверстия, посредством которых соединяются со сменным хвостовиками 12, 13 в зависимости от требуемого режима работы : с шестерней 9 обеспечивается 540 об/мин; с шестерней 6 - 1000 об/мин.
Хвостовики устанавливаются на подшипниках и фиксируются от осевого перемещения стопорным кольцом 11. При смене хвостовика кольцо 11 снимается, а после установки хвостовик стопориться посредством того же кольца. На торцах хвостовика нанесена маркировка : “540” и “ 1000” соответственно.
Включение и выключение ВОМ осуществляется многодисковой фрикционной муфтой и тормозом ВОМ. На наружных шлицах приводного вала 18 фрикциона установлены диски 2 с металлокерамическими накладками, а в прорезях барабана 4, соединенного посредством шлицев с ведущей шестерней 6 редуктора – стальные диски 3. При включении ВОМ под действием масла поршень 16 сжимает диски, соединяя таким образом, редуктор ВОМ с приводным валом 18.
При выключении фрикционной муфты поршень 16 под давлением пружин 17 возвращается в первоначальное положение. Устранение ведения хвостовика и его остановка осуществляется автономным управляемым тормозом ВОМ. Тормоз смонтирован в корпусе редуктора 10 и состоит из поршня 14, фрикционного 15 и упорного диска 5. Фрикционный диск 15 установлен на шлицах барабана 4. При подаче давленя в бустер тормоза поршень 14 сжимает диски 5 и 15, затормаживая барабан и хвостовик ВОМ.
В нейтральном положении хвостовик имеет возможность свободно проворачиваться «от руки», что дает возможность не только легко присоединять сельскохозяйственные машины с активными рабочими органами, но и выполнять транспортные переезды с сельхозмашинами, имеющими синхронный привод от ВОМ на колеса.
Управление задним ВОМ (рис.1.7) осуществляется рукояткой 1 переключателя 15, расположенной на боковом пульте управления, при перемещении которой посредством троса 7 и тяги 13 поворачиваетсярычаг 10 управления золотником распределителя 11, предназначенного для управления потоком масла, подводимого к поршню 16 муфты включения заднего ВОМ и поршню 14 бустера тормоза.
Рычаг 10 распределителя имеет три фиксированных положения : при неработающем двигателе – нижнее (тормоз включен); и среднее (нейтральное, ВОМ и тормоз выключены); при работающем дизеле (при наличии давления в гидросистеме трансмиссии) дополнительно к ним верхнее фиксированное положение (ВОМ включен).


Рис. 1.7 Управление задним ВОМ.

Рукоятка 1 (рис.2) имеет три положения :
 крайнее переднее – “ВОМ включен”;
 крайнее заднее – “включен тормоз хвостовика ВОМ”;
 среднее – “выключен ВОМ и тормоз хвостовика”.

Последняя конструкция, обладая существенными преимуществами перед рассмотренными ранее конструкциями: сравнительно малые удельные габариты: наличие «нейтрали», что облегчает соединение хвостовика с активными приводными машинами; также имеет ряд недостатков и неплавное включение – самый существенный из них.
Таким образом, независимый привод ВОМ, появившийся в 50-60-х годах является основной схемой привода на современных тракторах. За прошедшее время схема независимого привода значительных изменений не претерпела.
Рассмотрим передний вал отбора мощности который также устанавливается на тракторе Беларус 1522.
Передний ВОМ (ПВОМ) предназначен для привода с/х машин, расположенных на переднем навесном устройстве, имеет независимый привод с направлением вращения хвостовика по часовой стрелке, если смотреть на его торец, и обеспечивает частоту вращения хвостовика 1000 об/мин при частоте вращения дизеля 1845 об/мин с реализацией мощности 44 кВт (60 л.с.), не более. Привод ПВОМ (рис. 1.8) осуществляется от шкива 1 коленчатого вала дизеля к редуктору 4 через проставку 2, постоянно установленную в шкиве 1, и карданный вал 3.




Рис. 1.8Привод переднего ВОМ
1 - шкив; 2 - проставка; 3 - карданный вал; 4 - редуктор ПВОМ «А» - величина выдвижения штока

Рис. 1.9 Передний ВОМ
В редукторе ПВОМ (рис. 1.9) передача мощности осуществляется от вала 12 к хвостовику 1 через расположенные на валу 12 переключаемую муфту 11, шестерню 10, промежуточную шестерню 24, шестерню 17, установленную на валу 16, который связан с коронной шестерней 9 планетарного редуктора.
Планетарный редуктор ПВОМ унифицирован с планетарным редуктором заднего ВОМ тракторов МТЗ-80. Он управляется гидроцилиндром 15, связанным с поворотным валиком 18, воздействующим на рычаги 19 ленточных тормозов.
Перемещение штока гидроцилиндра 5 (Рис.1.10) осуществляется путем изменения направления потока масла в электрогидрораспределителем 1. Поток масла, поступающий по нагнетательному трубопроводу 2, направ-ляется или в трубопровод 3, соединенный со штоковои полостью цилиндра 5 (ПВОМ выключен - шток втянут), или в трубопровод 4, соединенный с поршневой полостью цилиндра 5, (ПВОМ включен - шток выдвинут).



Рис. 1.10 Управление передним ВОМ
1 – электрогидрораспределитель; 2 – нагнетательный маслопровод; 3 – маслопровод штоковои полости гидроцилиндра; 4 – маслопровод поршне-вой полости гидроцилиндра; 5 – гидроцилиндр.

Конструкция заднего ВОМ трактора Беларус-1522, обладает существенными преимуществами перед рассмотренными выше конструкциями : сравнительно малые удельные габариты; наличие “нейтрали”, что облегчает соединение хвостовика с активными приводными машинами; также имеет ряд недостатков и неплавное включение – самый существенный из них.
Что характерно для всех рассмотренных конструкций – механическое или гидромеханическое управление, что делает их менее привлекательными по сравнению с аналогами мировых производителей, которые уже используют в управлении электрогидравлические механизмы. Кроме того, в последнее время ведущие производители тракторов стали устанавливать 3-х и 4-х скоростные задние ВОМ, позволяющих работать в так называемом “экономичном режиме”.
Наличие “экономичного режима” позволяет получать стандартные частоты вращения хвостовика ВОМ при меньших оборотах двигателя. Что обеспечит повышенную экономичность при работе на “экономичном режиме” с малоэнергоемкими машинами не требующих полной загрузки двигателя по мощности.
Таким образом, независимый привод ВОМ, появившийся в 50-60-х годах является основной схемой привода на современных тракторах. За прошедшее время схема независимого привода значительных изменений не претерпела.
Несмотря на ранее отмеченные важные преимущества независимого привода перед другими типами приводов ВОМ, практика его применения выявила и значительные недостатки.
Во-первых, независимый привод не всегда является наиболее приспособленным к условиям работы приводных агрегатов. Так, для привода льноуборочных машин целесообразнее, с учетом условий их эксплуатации, использовать зависимый ВОМ. Синхронный ВОМ, по некоторым оценкам, может быть эффективным на операциях, связанных с почвообработкой орудиями с активными рабочими органами. В связи с этим предпринимались попытки создания комбинированных приводов ВОМ. Схема одного из таких приводов (рис. 1.11) позволяет при необходимости использовать как независимый, так и зависимый приводы. Однако широкого распространения схемы подобного типа в настоящее время не получили.

Рис. 1.11 Схема комбинированного привода ВОМ; МПП – механизм переключения типов привода ВОМ

Во-вторых, жесткое требование к поддержанию частоты вращения хвостовика, близкой к нормированной, может быть обеспечено лишь при работе двигателя в диапазоне 90-100%, nдв.ном.. При этом, использование трактора на малоэнергоемких работах приводит к значительному перерасходу топлива вледствие работы двигателя в неблагоприятной по расходу топлива зоне своей характеристики. Попытки повысить коэффициент использования мощности двигателя и таким образом улучшить топливную экономичность МТА за счет маневрирования скоростью трактора оказались несостоятельными из-за многочисленных ограничений рабочей скорости МТА. Основные из них ограничения по агротехническим требованиям – регламентируют оптимальные скорости МТА, изменение более чем на 20-35% ведет к недопустимым отклонениям качества работы агрегата. Кроме того, рабочие скорости МТА ограничиваются требованиями к условиям труда, устойчивости хода агрегата и др.
Проблема использования резервов экономики топлива тягово-приводных и приводных агрегатов особенно обострилась в последнее десятилетие в связи с повышением значимости ВОМ, что явилось результатом внедрения интенсивных технологий возделывания сельхозкультур и повышения уровня механизации производственных процессов в сельском хозяйстве. Значительно возросло число машин с АРО и годовая занятость тракторов на работах с использованием ВОМ. Так, набор машин к универсально-пропашным тракторам тягового класса 1,4 включает свыше 50 наименований машин с приводом активных рабочих органов. А годовая занятость тракторов на работах с ними в разных почвенно-климатических зонах составляет по некоторым оценкам 20-50%. Причем не менее 60% всех работ с использованием ВОМ (снегоуборка, внесение удобрений, химическая защита растений, раздача кормов и др.) не превышает по энергоемкости 0,7 nдв.ном..
В последнее время, активные попытки решения проблемы повышения топливной экономичности МТА с АРО предприняты зарубежными тракторостроительными фирмами. Одним из путей решения этой проблемы является снижение частоты вращения коленчатого вала двигателя до уровня 80-90% nдв.ном.. Для получения стандартизованных частот вращения хвостовика ВОМ. 8,5% обследованных моделей тракторов имеют такой привод и лишь у 15% моделей стандартизованная ВОМ достигается при nдв.ном.. Это позволило улучшить топливную экономичность МТА на 2,4-3,9% в зависимости от класса трактора.
В начале 80-х годов на некоторых тракторах западноевропейских фирм применять так называемый «экономичный» ВОМ. Так, западногерманская фирма «Fendt» оснащает 46 моделей своих тракторов трехскоростным независимым ВОМ. Поскольку все применяемые машины с АРО рассчитаны на две нормированные частоты вращения 540 мин-1 и 1000-1, третья частота – 750 мин-1, является дополнительной и образует так называемую экономическую ступень ВОМ. Кинематическая схема привода ВОМ фирмы «Fendt» представлена на рис. 1.12.

Рис. 1.12 Схема «экономичного» ВОМ фирмы «Fendt» 1,2 – ступени стандартных частот вращения; 3 – «экономичная» ступень ВОМ

Развитием этой схемы является четырехскоростной привод.
Четырехскоростной привод ВОМ, позволяющий экономить до 25% топлива по сравнению с двухскоростным, устанавливается на серию колесных тракторов фирмы «Lamborghini» (Италия). Причем «экономичным» является как задний, так и фронтальный ВОМ.
Таким образом, как показывает обзор схем приводов ВОМ, применяемых на тракторах ведущих зарубежных фирм, одним из основных направлений их развития в настоящее время является увеличение ступеней привода ВОМ. Дополнительные ступени в приводе позволяют на малоэнергоемких работах использовать частичные скоростные режимы двигателя и, следовательно, повысить топливную экономичность МТА при использовании «экономичного» ВОМ комплектовании трактора информационной системой загрузки двигателя «экономичный» ВОМ является простым и эффективным способом реализации резервов снижения расхода топлива приводных и тягово-приводных агрегатов. Однако наиболее полное использование резервов топливной экономичности возможно при наличии автоматизированной системы согласования режимов работы двигателя и привода ВОМ. В настоящее время такие системы не нашли применения на серийных тракторах, но, как показывает анализ научно-технической и патентной информации, специалисты уделяют пристальное внимание этому направлению как одному из наиболее перспективных.
Проведено изучение типов и компоновок задних и передних валов отбора мощности зарубежных производителей.
Задний ВОМ имеет, как правило, один хвостовик для отбора мощности. Два хвостовика отмечено лишь на одном тракторе HURLIMAN XT910.6 (105 л.с.). Передний ВОМ имеют практически все тракторы, у которых есть переднее навесное устройство. Привод заднего ВОМ независимый и синхронный (не у всех моделей). Скорости независимого привода: 540 об/мин, 1000 об/мин и 540Е (экономичный), т.е. 540 об/мин при пониженных оборотах двигателя, когда не используется полная мощность, что позволяет снизить расход топлива. Привод переднего ВОМ независимый 1000 об/мин, направление вращения хвостовика указывается на табличке. Хвостовик ВОМ закрывается легкосъемным колпаком (чаще всего закручивается на резьбе). Среди систем управления включением ВОМ наметилась тенденция преобладания электрогидравлических систем. Широко используется так же тросовый привод. Тракторы ведущих фирм имеют кнопки, дублирующие включение и выключение ВОМ, расположенные попарно на задних крыльях рядом с кнопками подъема и опускания навесной системы. Органы управления, расположенные в кабине имеют окраску в характерный желтый сигнальный цвет, разнообразную форму рукояток и кнопок и способы их перемещения и фиксации. Располагаются на пульте управления справа от оператора, в отдельных случаях при механическом приводе управления могут располагаться и слева рядом с сиденьем и иногда рядом с рулевой колонкой на щитке приборов.






2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Расчет мощности на привод активных рабочих органов кормоуборочного комбайна

Для дальнейших расчетов привода вала отбора мощности необходимо обосновать параметры передаваемой через него мощности.
Мощность для привода активных рабочих органов кормоуборочного комбайна КДП-3000 складывается из мощности, необходимой на привод режущего аппарата, мощности на привод измельчающего аппарата и подачи измельченной массы в транспортное средство и мощности на привод активных делителей.
В общем виде баланс мощности, передаваемой через ВОМ можно представить в следующем виде:

Nвом=Nр+Nиз+Nд+Nхх+Nтр;

где Nр – мощность на привод режущего аппарата; Nиз – мощность на привод измельчающего аппарата и подачу массы в транспортное средство; Nд – мощность на привод активных делителей; Nхх – мощность на холостое вращение активных рабочих органов и механизма передачи; Nтр – потери мощности в трансмиссии комбайна.
Мощность Nр зависит от ширины захвата жатки B=3 м, удельной работы резания стеблей кукурузы Aуд=3,8 кДж/м2 и скорости движения агрегата
Максимально допустимая скорость по пропускной способности

(3.1)

где - допустимая пропускная способность машины (из каталога =16 кг/с)
- рабочая ширина захвата агрегата, м
- биологическая урожайность культуры (по справочным данным =20 т/га)

(3.2)

где - ширина захвата ( = 3 м)
- коэффициент использования ширины захвата ( = 0,95)






vр=10qн/(BH)=104,5/(35,4)=2,78 м/с; qн – номинальная пропускная способность комбайна на уборке кукурузы (qн=4,5 кг/с); Н – биологическая урожайность кукурузы (Н=5,4 т/га).

Nр=BАудvр=33,82,78=32,0 кВт.

Мощность Nиз на привод измельчающего аппарата складывается из мощности резания и мощности на подачу измельченной массы в транспортное средство:

,

где Ауд – удельная работа резания скошенной массы, кДж/см2; q – пропускная способность комбайна, кг/с (q=4,5 кг/с); l – длина активной части лезвия дискового измельчающего аппарата (l=0,43 м); - плотность скошенной массы с учетом ее уплотнения при подаче в измельчающий аппарат (=130 кг/м3).
Удельная работа Ауд резания зависит в основном от угла резания и может быть определена по эмпирической формуле [2]:

Ауд=k( - 21)2+,

где k и - коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств материала (для кукурузы влажностью 79% k=0,00058, =0,093). Для дискового режущего аппарата комбайна КДП-3000 =80о.

Ауд=0,00058(80 - 21)2+0,093=2,11 кДж/см2.

Тогда мощность на измельчение массы будет равна:

кВт.
Дополнительная мощность на подачу скошенной массы в транспортное средство принимается 45% от мощности измельчения и будет равна:

Nиз=Nиз1,45=3,141,45=4,55 кВт.

Мощность Nд на привод делителей примем равной 1,2 кВт.
Потери мощности на холостое вращение рабочих органов и потери в трансмиссии учитываются КПД хх и тр равными соответственно 0,95 и 0,84.

Тогда мощность, передаваемая через ВОМ будет равна:

кВт.

Эквивалентное сопротивление, передаваемое через ВОМ

Rвом=Nвом/vр=47,3/2,78=17,0 кН

2.2. Баланс мощности трактора

Для дальнейших технологических и прочностных расчетов машинно-тракторного агрегата необходимо определить составляющие мощностного баланса трактора.
Мощностной баланс агрегата представляет собой сумму мощностей затрачиваемых на полезную работу и по видам потерь. Для рассматриваемого машинно-тракторного агарегата при установившемся движении баланс мощности двигателя, кВт можно представить в следующем виде:

Ne=Nкр+Nвом+Nf+NтрNi;
где Ne – эффективная мощность двигателя, развиваемая в данных условиях; Nкр – мощность на крюке трактора (тяговая мощность); Nвом – мощность на привод ВОМ; Nf – мощность, затрачиваемая на передвижение трактора; Nтр – потери мощности в трансмиссии; Ni – мощность на преодоление подема.
Тяговая мощность Nкр определится как

кВт;

где Pкр – тяговое усилие, развиваемое трактором, кН; Gм=mм9,81 – вес комбайна кН; vр – рабочая скорость движения агрегата, м/с; f – коэффициент сопротивления качению (f=0,1)

Мощность Nf на перекатывание трактора:

Nf=Gтрfvр=5,2309,810,12,78=14,3 кВт.

где Gтр – вес трактора кН.
Мощность на преодоление подъема

Ni=(Gм+Gтр) кВт

где i=3% – максимальная величина преодолеваемого уклона.
Потеря мощности в трансмиссии учитывается КПД трансмиссии тр=0,88 и определяется:

Nтр=(Nкр+Nвом+Nf+ Ni)(1-тр)=(8,1+47,3+14,3+2,41)(1-0,88)=8,65 кВт.

Тогда мощность двигателя, необходимая для работы агрегата в заданных условиях будет равна:

Ne=8,1+47,3+14,2+2,41+8,65=80,6 кВт.

По тяговой характеристике трактора, представленной на листе 4 графической части находим рабочую передачу и значения основных тяговых показателей трактора при уборке кукурузы.
Трактор движется на 11 передаче со скоростью 10 км/ч. Эквивалентное тяговое усилие Рэкв=Рт+Rвом=2,9+17,0=19,9 кН; Удельный тяговый расход топлива gкр=382,9 г/тяг. кВт ч; тяговый КПД тяг=0,62; буксование передних и задних колес =9,2 %; развиваемая мощность двигателя Ne=91,3 кВт. Результаты расчета тяговой характеристики, выполненные с применением ЭВМ, представлены в приложении 1.




2.3. Прочностной расчет деталей привода ВОМ

Для обеспечения прочности деталей привода вала отбора мощности трактора при работе с кормоуборочным комбайном КДП-3000 наметим необходимые конструктивные мероприятия.
Увеличим толщину приводного вала (поз. 3 на листе 3 графической части) для исключения его скручивания.
Определим напряжение в шлицах хвостовика ВОМ и по его величине назначим вид термообработки шлицев для предотвращения их смятия.
1. Выполним проверочный расчет вала привода ВОМ на скручивание под действием вращающего момента.
Условие прочности вала, работающего под действием скручивающих напряжений выглядит следующим образом:



где Мкр – величина крутящего момента на приводном валу, Нм; Wк – момент сопротивления круглого сечения вала мм3.
Крутящий момент на приводном валу определится по формуле:


Нм

Момент сопротивления кручению круглого сечения вала определяется по формуле:

мм3,

где d – диаметр вала, мм.
Действующее касательное напряжение:

МПа,

что не превышает допустимого значения [кр]=180 МПа для материала вала.
2. Определим напряжения смятия шлицев хвостовика вала отбора мощности, имеющего 8 и 6 шлицев.
Напряжения смятия в шлицевых валах рассчитываются по формуле [3]:
МПа,

где Т – крутящий момент на хвостовике вала (ранее определено Т=Тh=764,1 Нм); dm – средний диаметр соединения; z – число шлицев; h и l – соответственно высота и длина поверхности контакта зубьев; - коэффициент, учитывающий неравномерное распределения нагрузки между зубьями и вдоль зубьев (принимается из интервала 0,5...0,7).
Для хвостовика, имеющего 8 шлицев: dm=(38+29,4)/2=33,7 мм; z=8; h=8,6 мм; l=85 мм; =0,6.

МПа.

Для хвостовика, имеющего 6 шлицев: dm=(34,79+28,91)/2=31,85 мм; z=6; h=5,8 мм; l=64 мм; =0,6.

МПа.

Назначаем материал хвостовиков сталь 35ХГСА с термообработкой – нитроцементацией, у которой допускаемое напряжение смятия [см]=40...70 МПа для условий работы а (условия эксплуатации тяжелые: нагрузка знакопеременная с ударами в обоих направлениях, значительные углы перекоса, смазка отсутствует).
Таким образом, расчеты подтверждают эффективность принятых конструктивных изменений привода ВОМ для расширения использования трактора «Беларус–1522» в агрегате с энергоемкими машинами.
На листах 3, 4 графической части проекта представлены рабочие чертежи рассчитанных выше сборочных единиц и деталей привода ВОМ.

3. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОРМОУБОРОЧНОГО АГРЕГАТА

Модернизируемый агрегат состоит из энергонасыщеного трактора «Беларус-1522» и кормоуборочной машины КДП-3000 производства «Гомсельмаш». Технические характеристики машин агрегата представлены ниже.
Трактор общего назначения МТЗ–1522 предназначен для выполнения широкого круга энергоемких сельскохозяйственных работ в растениеводстве, транспортных работ и привода стационарного оборудования черезвал отбора мощности.

Двигатель:
Тип – дизель непосредственным впрыском и ткрбонаддувом модели 260.1 TURBO;
Номинальная мощность – 110 кВт (150 л.с.);
Число цилиндров – 6 шт;
Номинальная частота вращения – 2100 мин-1;
Диаметр цилиндров/ход поршня – 110х125 мм;
Рабочий объем – 7,12 л;
Максимальный крутящий момент – 596,8 Нм (60,8 кгс м);
Удельный расход топлива при номинальной мощности – 220 г/(кВтч) (161,8 г/л.с. ч));
Коэффициент запаса крутящего момента – не менее 15%;
Ёмкость топливного бака – 250 л.

Трансмиссия:
Муфта сцепления – сухая двухдисковая, постоянно замкнутая;
Коробка передач – механическая синхронизированная, ступенчатая, шестидиапазонная (4/2);
Преключение пердач – синхронизированными муфтами;
Число передач вперд/назад – 16/8 (24/12);
Скорость движения вперд/назад – 1,73...32,34/2,7