Повышение эксплуатационной надежности трактора “Беларус” класса 3.0 путем совершенствования бортовой передачи (дипломный проект)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ...............................................................9
1. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ КЛАССА 2...5 .12
2. АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА БОРТОВЫХ ПЕРЕДАЧ, ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ..........................................15
2.1 Сравнительный анализ схем аналогов разрабатываемого узла...............17
2.2 Пути развития конструкций задних мостов ..........28
3. ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР............................29
3.1 Пути повышения надёжности работы бортовой передачи............ ...29
3.2 Патентный поиск............................................29
4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО УЗЛА...................39
4.1 Актуальность проблемы........................39
5. ОПИСАНИЕ МОДЕРНИЗИРУЕМОГО УЗЛА................42
6. РАСЧЁТ УЗЛА........................................................44
6.1 Подбор чисел зубьев планетарного редуктора
6.1.1 Проверка условий существования планетарной передачи ................45
6.1.2 Определение коэффициентов смещения и параметров зуборезного долбняка .............................46
6.2 Выбор чисел зубьев бортовой передачи .........47
6.3 Установление нагрузочного режима ................50
6.3.1 Определение исходных данных для установления нагрузочного режима......................50
6.3.2 Расчет моментов .............................51
6.3.3 Определение относительного времени работы αi на каждой передаче .......................................53
6.3.4 Определение частоты вращения входного вала на каждой передаче ...
6.3.5 Определение расчетной частоты вращения планетарного редуктора .............................55
6.3.6 Определение расчетного момента для планетарного редуктора ......56
6.3.7 Определение расчетной частоты вращения для бортовой передачи ..................................57
6.3.8 Определение моментов для бортовой передачи ...........................57
6.4. Расчет на выносливость прямозубой цилиндрической передачи планетарного редуктора
6.5. Расчет на выносливость зубчатой пары внешнего зацепления бортовой передачи ..............................58
6.6. Расчет подшипника сателлита на долговечность..........................58
6.7. Расчет штифтового соединения ...................60
7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА РАБОТЫ МАШИНЫ........62
7.1 Расчет операционно-технологической карты....62
8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА.......69
8.1 Сущность разработки.........69
8.2 Расчет производительности машины и годового объема работ..........69
8.3 Расчет трудозатрат и роста производительности труда................70
8.4 Материалоемкость процесса...............71
8.5 Энергоемкость процесса...............71
8.6 Расход топлива...........................72
8.7 Капиталоемкость процесса.................73
8.8 Расчет эксплуатационных затрат и их экономии.........74
8.9 Годовая экономия эксплуатационных затрат...77
8.10 Расчет эффективности капитальных вложений в приобретении сельскохозяйственной техники.....................77
8.11 Расчет эффективности капитальных вложений (инвестиций) в приобретение сельскохозяйственной техники..........................................78
8.12 Выводы ......................................80
9. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ........81
9.1.1 Анализ состояния охраны труда на МТЗ......81
9.1.2 Правила безопасности при работе на тракторе класса тяги 3.0.....84
9.1.3 Расчет исскуственного и естественного освещения в мастерских.....................88
9.1.3.1 Естественное освещение..........................88
9.1.3.2 Исскуственное освещение .......................88
9.1.4 Оценка пожарной безопасности функционирования объектов на предприятии МТЗ......
9.2 Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций .......................91
9.2.1 Оценка радиационной обстановки на предприятии МТЗ................91
9.2.2 Расчет устойчивости объекта к воздействию воздушной ударной волны.......................................92
9.2.3 Мероприятия по обеспечению экологической безопасности............94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................96
СПИСОКИ СПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................97
ПРИЛОЖЕНИЯ

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО УЗЛА.

4.1. Актуальность проблемы.
На данный момент износ машинотракторного парка хозяйств РБ составляет более 70%, без поступления новой качественной техники долго работать не смогут.
При покупке новой техники, в сложившихся обстоятельствах, отдаётся предпочтение колёсным тракторам «Минского тракторного завода» вследствие некоторых причин (тракторы «Беларус» хозяйствам приобрести легче из-за помощи государства, простота в обслуживании более высокие транспортные скорости, чем у гусеничных и т. п.), а трактор «Беларус 1523» в последнее время самый покупаемый из энергонасыщенных тракторов. Ему приходится работать на различных работах и довольно часто при больших нагрузках, поэтому данная проблема повышения надёжности работы трактора довольно актуальна.
Зарубежные тракторостроители стремятся максимально возможно загрузить трактор по массе (для увеличения крюкового усилия). При этом для снижения давления на почву на тракторы устанавливаются широко-профильные шины. Кроме того, зарубежные тракторы обладают широким диапазоном передач как переднего хода, так и заднего, что даёт возможность маневрирование скоростями, повышения производительности труда и экономию топлива.
В последнее время, как на тракторах отечественного производства, так и на зарубежных тракторах, широкое распространение получили конечные передачи планетарного типа. Применение конечных передач планетарного типа позволило разгрузить трансмиссию (коробку передач, главную передачу, детали дифференциала) за счет большого передаточного отношения планетарной передачи.
Бортовая передача служит для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и в некоторых случаях для обеспечения заданного дорожного просвета.
К передаче предъявляются следующие требования: необходимая долговечность при высокой технологичности деталей; надежность смазки трущихся поверхностей; поддержание нормального температурного режима; удобство и простота обслуживания.
Первое требование обеспечивается правильным выбором схемы, рациональной конструкцией, использованием высококачественных материалов, оптимальной технологией их обработки, подбором уплотнений, исключающих попадание воды, грязи и пыли в картер конечной передачи.
Второе требование достигается рациональной организацией смазки всех трущихся поверхностей, подбором сорта смазочного материала, который не должен выдавливаться из зоны контакта зубчатых пар, использованием сапунов, выравнивающих давление в корпусе конечной передачи.
Третье требование обеспечивается выбором достаточного объема масляной ванны, организацией интенсивного теплоотвода.
С увеличение мощности двигателя конструкция заднего ведущего моста трактора МТЗ-1523 изменилась не значительно, но передаваемая мощность возросла, и как следствии на очень нагруженных работах иногда случаются поломки.
Основные причины появления неисправностей механизмов трансмиссии - их разрегулирование, негерметичность картеров, нарушение режимов смазывания (периодичность замены, сортов применяемых масел), а также износ и увеличение зазоров соединений, предопределяющих существенное возрастание ударных нагрузок в кинематических парах и подшипниках трансмиссии.
Признаками изнашивания зубьев шлицев валов и шестерён являются шум и вибрация в результате роста ударных нагрузок в трансмиссии при колебании тягового усилия трактора.
Нормальная работоспособность зубчатой передачи сохраняется в течении длительного периода, если обеспечены зацепление на всю ширину зубьев шестерён, бесшумное введение в зацепление переключаемых пар шестерён, правильное их взаимное расположение, нормальные зазоры в подшипниковых опорах валов или блоков шестерён.
На мой взгляд, самый простой способ, не требующий больших дополнительных капиталовложений и затрат труда – это модернизация конечной передачи.
В данном проектируемом узле предлагается планетарный механизм с 3-мя сателлитами, шестерня коронная неподвижного типа, без тормоза ступицы шестерни коронной, солнечная вал - шестерня.
Планетарный механизм с 3-мя сателлитами по сравнению с планетарным механизмом с 4-мя сателлитами имеет следующие преимущество: более равномерное распределение нагрузки. Недостаток этой конструкции заключается в том, что имеет место увеличение этой нагрузки.
Самое важное, что данная модернизация не требует переналадки оборудования и значительных капиталовложений.







. ОПИСАНИЕ МОДЕРНИЗИРУЕМОГО УЗЛА

Рассмотрим устройство проектируемого узла (бортовой передачи). Устройство проектируемого узла показано на рис. 5.1



Рис. 5.1 Бортовая конечная.
1 - полуось, 2 - водило, 3 - вал шестерня, 4 - сателлит, 5 - штифт, 6 -шестерня коронная.
В данном проектируемом узле предлагается планетарный механизм с 3-мя сателлитами, шестерня коронная неподвижного типа, без тормоза ступицы шестерни коронной, солнечная вал - шестерня.
Бортовая передача состоит из солнечной шестерни с тремя сателлитами и коронной шестерни. Ведущим звеном является солнечная шестерня, ведомым - водило. Солнечные шестерни посредством шлиц соединяются с втулкой ведомой шестерни; осевому перемещению солнечных шестерен в одну сторону препятствует упор в распорную втулку, в другую - упор в шайбу, ограничивающую осевое перемещение водила по шлицам.
Три сателлита вращаются на роликовых подшипниках (один ряд из 24 роликов 7,93x69,8 мм без сепаратора). С обеих сторон сателлитов, для устранения торцевого контакта роликов с водилом установлены опорные шайбы. Оси сателлитов установлены в расточках водила и стопорятся от проворачивания штифтом. Водило соединено с полуосью шлицевым соединением. Шайба, ограничивающая перемещение водила, крепится к полуоси болтом, стопорящимся шайбой, три выступа которой заходят в позы водила.
Полуось установлена на двух конических роликоподшипниках, регулировка которых осуществляется прокладками, устанавливаемыми между торцом полуоси и шайбой, ограничивающей перемещение водила. Между торцом ступицы водило и внутренним кольцом внутреннего подшипника установлено антифрикционное кольцо.
Смазка наружного подшипника осуществляется консистентной смазкой через отверстие в рукаве.
Для исключения попадания масла во внутреннюю полость корпуса конечной передачи из масляной ванны заднего моста в корпусе бортовой передачи установлена манжета.
Планетарный механизм с 3-мя сателлитами по сравнению с планетарным механизмом с 4-мя сателлитами имеет следующие преимущество: более равномерное распределение нагрузки. Недостаток этой конструкции заключается в том, что имеет место увеличение этой нагрузки.