Улучшение агрегатируемости трактора «Беларус» путем совершенствования привода вала отбора мощности

В дипломном проекте рассмотрена разработка трактора, применяемого в заболоченных сельскохозяйственных районах.
Произведена замена колесного хода трактора «Беларус-1221» на гусеничный ход с резинотросовой гусеницей.
Рассчитана тяговая характеристика, технико-экономические показатели, а также произведен прочностной расчет подвески.
В соответствии с заданием были рассмотрены вопросы окружающей среды и безопасности жизнедеятельности.




СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ПРОЕКТА
1.1Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного производства
1.2 Анализ использования МТП в сельском хозяйстве…
1.3 Анализ механизмов отбора мощности тракторов
1.4 Патентный поиск..
1.5 Актуальность темы.
1.6 Выбор направления совершенствования…
2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет мощности на привод активных рабочих органов…
2.2 Баланс мощности трактора…
2.1 Нагрузочные режимы для расчёта деталей вала
отбора мощности
2.2 Нагрузочные режимы независимого ВОМ …
2.3 Нагрузочные режимы синхронного ВОМ
2.4 Исходные данные
2.5 Расчёт шестерён
2.6 Фрикционная муфта
2.7 Расчёт подшипников
2.8 Расчёт хвостовика ВОМ на усталостную прочность
2.9 Расчёт динамической защищённости и удельной
материалоёмкости
2.10 Заключение
3. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМОУБОРОЧНОГО
АГРЕГАТА…
4. РАСЧЕТ ОПЕРАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ
4.1 Условия работы и исходные данные
4.2 Транспортный агрегат
4.3 Контроль качества выполненной работы…
5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
5.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве
5.2 Пожарная безопасность…
5.3 Экологическая безопасность…
5.4 Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций……
5.2 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных,
экологически неблагоприятных ситуациях
6.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА
6.1 Сущность разработки
6.2 Расчёт производительности машины и годового
объёма работ ……
6.3 Расчёт трудозатрат и производительности труда
6.4 Материалоёмкость процесса
6.5 Энергоёмкость процесса ……
6.6 Расход топлива ……
6.7 Капиталоёмкость процесса
6.8 Расчёт эксплуатационных затрат и их экономии
6.9 Расчет эффективности инвестиции на приобретение техники. …
6.10 Выводы …
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .……
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 .…
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ……
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ……



1.4 Патентный поиск.

Система управления приводом заднего вала отбора мощности с плане
\тарным редуктором самоходного энергетического средства. Пат.2122952 РФ, Олянич Ю.Д., Пантюхин А.И., Пыталев А.В., 1998г. Бюл.№34.
Система управления приводом заднего вала отбора мощности с планетарным редуктором самоходного энергетического средства, содержащего коробку перемены передач (КПП) с рычагом, включающее рычаг управления, штоки, тормозные колодки, тормозной шкив солнечной шестерни, планетарный редуктор с валом отбора мощности, отличающийся тем; что она снабжена рамкой с поперечным пазом, охватывающим рычаг КПП, установленной над пазами ползунов КПП; распределителем с установленными в нем с возможностью независимого углового поворота вокруг общей оси двумя золотниками, первого -рычагом коробки передач, второго - рычагом управления, исполнительным цилиндром водила с поршнем, жестко связанным со штоком тормозной колодки, для взаимодействия посредством пружины и рабочей жидкости с тормозным шкивом водила сателлитов, с возможностью его затормаживания или растормаживания, исполнительным цилиндром солнечной шестерни с поршнем, связанным жестко со штоком, торцом втулки и с тормозной колодкой, для взаимодействия между собой посредством рабочей жидкости и пружины, охватывающей втулку, с возможностью затормаживания или растормаживания тормозного шкива солнечной шестерни.
Система отличающаяся тем, что оба золотника распределителя имеют общий осевой канал, связанный с тремя радиальными каналами первого золотника и одним радиальным каналом второго золотника, связанного с нагнетательными и сливными магистралями посредством двух обходных продольных каналов, выполненных в виде шпоночного паза и не связанных между собой и другими каналами, с возможностью обеспечения при переводе пользователем второго золотника с помощью рычага управления в положение "Включено" или "Выключено" изменения направления потока рабочей жидкости.

Механизм отбора мощности транспортного средства. Пат.2132786 РБ, Яцкович В.М., Мелешко М.Г., Жичко О.И. и др.,1999г. Бюл. №19.
Механизм отбора мощности транспортного средства, содержащий установленную в корпусе двухступенчатую передачу, ведущая шестерня которой связана с входным валом, а ведомая - со сменным выходным валом, гидроуправляемую фрикционную муфту, входной элемент которой выполнен в виде шлицевой муфты с установленными на ней ведущими дисками, а выходной - в виде барабана с поршнем, образующими бустер фрикционной муфты, и ведомыми дисками, связанными со сменным ведомым валом, отличающийся тем, что шлицевая муфта входного элемента снабжена упругой шайбой с управляющими выступами на торцевой поверхности, установленной внутри ее, барабан выходного элемента снабжен поршнями с кольцевыми проточками, установленными в глухих отверстиях, выполненных на торце барабана параллельно его оси, кольцевым каналом переключения и полостью управления поршнями, связанными между собой подпружиненным клапаном и пересекаемыми упомянутыми глухими отверстиями, при этом полость управления поршнями связана с бустером фрикционной муфты, а кольцевой канал переключения выполнен с возможностью соединения его со сливом.

Система регулирования соединения вала отбора мощности. Пат. 6267189 США, Nielsen Bradley A., Eike Craig R., Filed:1999, Appl. №09/262,713.
Устройство, регулирующее зацепление вала отбора мощности на тракторе, содержит муфту, имеющую входной вал, соединенный с источником мощности, и выходной вал, соединенный с механизмом отбора мощности. Устройство снабжено датчиком, определяющим частоту вращения входного вала, датчиком, определяющим частоту вращения выходного вала, и контроллером муфты, регулирующим давление гидравлической жидкости, прилагаемое к муфте в соответствии с управляющими сигналами. Величина крутящего момента между входным и выходным валами пропорциональна управляющим сигналам. С датчиками частоты вращения валов и контроллером связана управляющая цепь, воспринимающая сигналы от датчиков и выдающая соответствующие управляющие сигналы. При зацеплении вала отбора мощности, управляющая цепь непрерывно определяет текущее ускорение вала отбора мощности на базе измеренной частоты вращения выходного вала, и вырабатывает управляющие сигналы, с использованием заданного и текущего ускорения. Управляющая цепь непрерывно определяет заданное ускорение на базе сигнала частоты вращения входного вала.

Трактор для сельскохозяйственных работ. Пат. 2141902 РФ, Богданович В.П., Деревенько Ю.В., Камбулов И.А. и др., 1999г. Бюл. №33.
Трактор для сельскохозяйственных работ, содержащий установленные на раме двигатель внутреннего сгорания с редуктором, трансмиссию моста, включающую объемный гидропривод, состоящий из регулируемого насоса и регулируемого гидромотора, связанного с редуктором моста, и редуктор вала отбора мощности, отличающийся тем, что редуктор вала отбора мощности расположен в картере редуктора моста и состоит из двух шестерен, установленных неподвижно на валу отбора мощности, и подвижного блока из двух шестерен, который установлен на ведущем валу редуктора моста, выполненным из передней и задней частей, один конец передней части соединен с валом гидромотора, а другой ее конец снабжен полумуфтой, взаимодействующей с полумуфтой переднего конца задней части, а другой ее конец соединен с ведущей шестерней редуктора моста.
Механизм привода вала отбора мощности мобильных энергетических средств. Пат. 2123439 РФ, Поливаев О.И., Гребнев В.П., Беляев А.Н. и др., 1998г. Бюл. №35.
Механизм привода вала отбора мощности мобильного энергетического средства, содержащий трубчатые элементы, расположенные один в другом и выполненные с диаметрально расположенными сквозными отверстиями, и упругодемпфирующие элементы, размещенные в указанных отверстиях между трубчатыми элементами, отличающийся тем, что внутренний трубчатый элемент выполнен в виде ведущей и ведомой частей, жестко закрепленных на ступицах, связанных соответственно с ведущим и выходным валом отбора мощности.
Устройство привода вала отбора мощности транспортного средства. Пат. 2163867 РФ, Жаворонков А.В., Какунин С.С., Козлов Г.А. и др., 2001г. Бюл. №7.
Устройство привода вала отбора мощности транспортного средства, содержащее гидромеханическую коробку передач, включающую в себя гидротрансформатор, продольная ось которого расположена параллельно валу отбора мощности, шестерни и валы, отличающееся тем, что коробка передач снабжена гидроуправляемой фрикционной муфтой для управления валом отбора мощности, а шестерня, жестко связанная с валом отбора мощности, находится в зацеплении с шестерней одного из промежуточных валов коробки передач, которая свободно установлена на этом валу посредством подшипника, при этом ведомые диски фрикционной муфты связаны с указанной шестерней, а ведущие диски фрикционной муфты связаны с шестерней, также свободно установленной на том же валу посредством подшипника и находящейся в зацеплении с шестерней, жестко соединенной с турбинным валом гидротрансформатора.
Привод независимого вала отбора мощности тягово-транспортных средств. Пат. 2162798 РФ, Ксеневич И.П., 2001г. Бюл. №4.

Привод независимого вала отбора мощности тягово-транспортного средства, включающий приводимый от двигателя редуктор, выход которого является выходом вала отбора мощности, отличающийся тем, что в качестве редуктора использован двухступенчатый редуктор с первой ступенью в виде трехзвенного дифференциального механизма, одно звено которого через зубчатую передачу связано с двигателем, другое - со звеном второй ступени планетарного ряда, а с третьим звеном кинематически связан вал насоса, а напорную магистраль которого, содержащую обратный клапан, включен гидропереключатель в виде дроссельного регулятора с возможностью полного перекрытия напорной магистрали при оборотах вала, меньших установленного значения, и частичном ее открытии при оборотах, превышающих другой заданное значение.
Привод отличающийся тем, что первая ступень двухступенчатого редуктора - трехзвенный дифференциал механизма выполнен с передаточным числом
, (1.2)
а вторая - с передаточным числом

. (1.3)
где К - характеристика планетарного ряда.

1.4.1 Выводы и рекомендации патентного поиска.

В ходе выполнения дипломного проекта была проведена проверка на патентную чистоту проектируемого объекта "Вал отбора мощности".
В процессе проведения проверки был проведен поиск по массивам патентной информации в отношении изобретений и полезных моделей по странам проверки: Республика Беларусь, Российская Федерация, Великобритания, США, Германия, Япония и Франция, а также патентная информация Европейского патентного Ведомства за период (ретроспектива) 1998-2002г.г.
При проведении поиска был просмотрен и проанализирован массив информации по классам МПК В60К, Р16D. В результате были отобраны охранные документы, по технической сущности, близко совпадающие с проверяемым объектом и его составными частями: авторские свидетельства РФ №№ 2162798, 2163209, 2163867, 2137620, 2141902, 2122952, 2123439, патент РБ № 2132786, патент США № 6267189. После их предварительного анализа были выявлены существенные отличия, исключающие необходимость последующего детального сопоставительного анализа. На основании вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

Проверяемый объект "Вал отбора мощности" обладает патентной чистотой в отношении изобретений в Республике Беларусь, Российской Федерации, Франции, Германии, США, Великобритании; в отношении полезных моделей - в Республике Беларусь, Российской Федерации, Германии; в отношении промышленных моделей - во Франции.
Проверяемый объект может быть беспрепятственно реализован на территории вышеназванных стран проверки
Анализ информационных материалов, посещение сельскохозяйственных выставок и ярмарок, беседы со специалистами и конструкторами позволяют оценить основные тенденции в развитии зарубежного тракторостроения.
По данным фирмы Grieger Mallison Consult Gmbh (Германия) в Германии и Франции продажи тракторов мощностью 75…121 кВт и более постоянно растут. При этом доля тракторов в диапазоне мощностей 25..37 кВт и 37…59 кВт в этих странах с каждым годом снижается. Аналогичные тенденции замечены и в других развитых странах мира. В основном это связывают с укрупнением фермерских хозяйств.
Практически все наиболее известные тракторостроительные фирмы мира расширили мощностные ряды выпускаемых машин или обновили их модельные ряды за счёт предложения мощных колёсных тракторов. Средняя мощность в странах Европы колеблется в пределах 90-130 л. с

1.5 Актуальность темы.
Вал отбора мощности предназначен для передачи мощности к рабочим органам активного типа навесных, полунавесных и прицепных машин, а также машин работающих в стационарных условиях.
По мере роста энергонасыщенности тракторов значение систем отбора мощности возрастает, поскольку, с одной стороны, уменьшается доля мощности, которая может быть реализована на тягу по сцеплению движителей с почвой, а с другой стороны увеличивается число машин с активными рабочими органами, т.к. такие машины обеспечивают лучшее качество работы, особенно обработки почвы.
В дипломном проекте разрабатывается машинотракторный агрегат, состоящий из трактора Беларус 1522 и кормоуборочного комбайна КДП-3000, привод активных рабочих органов которого осуществляется от ВОМ.
Машины для заготовки сочных кормов классифицируют по виду рабочих органов, назначению, технологии уборки и способу агрегатирования с трактором.
Совершенствование кормоуборочных машин необходимо как для страны в целом, так и для каждого хозяйства т.к. заготовкой кормов занимаются практически все хозяйства республики.

1.6 Выбор направления совершенствования

Использование новейших тракторов и сельскохозяйственных машин отечественного производства не согласовано по режимам механической напряженности привода ВОМ. В таких агрегатах наблюдаются механические разрушения деталей привода ВОМ (скручивание валов, разрушение шлицев.)
Ниже приведены результаты анализа отказов привода ВОМ трактора «Беларус-1522» при работе с кормоуборочными машинами производства ПО «Гомсельмаш» (табл. 1.9).
Как видно из таблицы 1.9 наиболее часто встречающиеся дефекты – разрушение шлицев и скручивание валов ВОМ, причем эти дефекты встречаются наиболее часто на выполнении наиболее энергоемких операции при уборке кукурузы. Это объясняется тем, что кукуруза, являясь грубостебельной культурой, создает значительные неравномерности нагрузки на привод ВОМ, увеличивающие его динамическую напряженность





Таблица1.9
Наименование дефекта Коэффициент повторяемости дефекта при выполнении работ:
 кошение трав подбор провяленной травы кошение кукурузы на силос кошение кукурузы восковой спелости с дроблением зерен
Скручивание вала ВОМ 0,08 0,04 0,25 0,22
Разрушение шлицев 0,14 0,08 0,42 0,5

Таким образом, повышение эффективности использования энергонасыщенных тракторов в агрегате с кормоуборочными машинами является важнейшей задачей расширения области использования трактора, повышения его универсальности и степени загрузки на полевых работах.
Направление совершенствования выбираем увеличение диаметра дисков муфты включения и добавление ещё одного диска, что позволит нам увеличить площадь контакта дисков и снизить моменты инерции. Включение самой муфты происходит плавнее и с меньшими затратами мощности и топлива. Одновременно мы увеличиваем диаметр хвостовика, а именно ту часть которая находиться в корпусе ВОМ, что хотя и увеличивает материалоёмкость но и одновременно повышает надёжность и долговечность работы ВОМ и исключает его скручивание. А также определим напряжение в шлицах хвостовика ВОМ и по его величине назначим вид термообработки шлицев для предотвращения их смятия.