Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели машин

Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели машин

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО

Челябинский государственный агроинженерный университет

Факультет: ТС в АПК

Кафедра: тракторы и автомобили

                   Курсовая работа

По курсу

Тракторы и автомобили

На тему:

Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели машин

Студент: Саталкин А.В.

Группа: 425

Руководитель: Куликов Б.М.

                   Челябинск 2009

          СОДЕРЖАНИЕ

            Задание для выполнения курсовой работы

Введение

. Расчет, построение и анализ тяговой характеристики трактора Т-150

1.1 Определение и анализ тяговой характеристики трактора

1.2 Построение скоростной характеристики двигателя трактора Т-150

.3 Построение кривой буксования

.4 Выбор скоростных режимов работы двигателя для расчета данных для построения тяговой характеристики трактора Т-150

.5 Определение данных для построения тяговой характеристики

.6 Анализ тяговой характеристики трактора

. Расчет, построение и анализ динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130

.1 Определение коэффициента полезного действия трансмиссии автомобиля ЗИЛ-130

.2 Методика определение данных для построения динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130

.3 Анализ динамической характеристики автомобиля

. Определение углов продольной и поперечной статической устойчивости трактора и автомобиля

Литература

        ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

. Построить и дать анализ тяговой характеристики трактора Т-150 имеющего сцепную массу 5500 кгс и работающего на почвенном фоне стерня.

. Построить и дать анализ динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130, имеющего массу, превышающего в 1,7 раза его конструктивную массу.

. Проанализировать статическую продольную и поперечную устойчивость трактора Т-150 и автомобиля ЗИЛ-130

         ВВЕДЕНИЕ

Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует перемещения большого количества грузов и пассажиров. В системе машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства тракторы и автомобили - мобильные энергетические и транспортные средства.

Тракторы предназначены для передачи поступательного, вращательного движения и гидравлического потока к сельскохозяйственным, мелиораторным, дорожно-строительным и другим машинам и орудиям. Автомобили как транспортные средства предназначены для перевозки грузов и специального оборудования, а также пассажиров по дорогам всех категорий и вне дорог.

В связи с быстрым ростом уровня механизации сельскохозяйственного производства и расширением сферы применения автотранспорта требования, предъявляемые к эксплуатационным качествам тракторов и автомобилей, непрерывно развиваются в зависимости от назначения машин и условий их использования. Эффективность использования и правильная эксплуатация тракторов и автомобилей во многом зависит от знания этих машин, принципов их устройства и влияние эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели их работы.

Для закрепления этих знаний вы выполняем данную курсовую работу. В процессе выполнения мы выясняем влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на технико-экономические показатели машин. Изучаем тяговый баланс трактора, тяговую характеристику, мощностной баланс, динамический фактор и индикаторную характеристику автомобиля, тяговый и полный КПД трактора и анализ его составляющих. Определяем нормальные реакции почвы на колеса и влияние их величин на тягово-сцепные качества колесного движителя, кинематику тракторного агрегата и автомобиля, устойчивость тракторов и автомобилей.

. РАСЧЕТ, ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАКТОРА Т-150

1.2    Определение и анализ тяговой характеристики трактора

Рисунок 1.1 - Кинематическая схема трансмиссии трактора Т-150

КПД трансмиссии

_T_цⁿ_к_г(1-)

где η_ц, η_к - КПД соответственно цилиндрической и конической пары шестерен

η_г - КПД ведущего участка гусеничного движителя

ε - множитель, определяющий, какую часть номинального вращающего момента составляет момент холостого хода трансмиссии трактора.

При современном уровне технологии изготовления шестерен и подшипников и при установившемся тепловом режиме трансмиссии тракторов и автомобилей можно принять:

η_ц = 0,985…0,990 η_к = 0,975…0,980

η_г = 0,97…0,99 ε = 0,03…0,05

η_т=η_цⁿ·η_к·η_г(1-)=0,99^30,990,980,97=0,92

Таблица 1.1

Характеристики трансмиссии трактора T-150 по передачам

.2 Построение скоростной характеристики двигателя трактора Т-150

Крутящий момент двигателя

М_дв=9550N_е/n_дв

где N_e - эффективная мощность двигателя, кВт;

n_дв - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

Таблица 1.2

Результаты расчетов

По данным таблицы 1.2. строим скоростную характеристику двигателя трактора Т-150.

.3 Построение кривой буксования

При тяговом расчете применяется, что на заданном почвенном фоне величина буксования зависит от удельной силы тяги Д_кр, которая представляет собой отношение силы тяги к сцепному весу трактора:

Д_кр=Р_кр/G_сц

G_сц = 5500 кгс =55 кН, почвенный фон - стерня

Определим величину силы тяги

Р_кр = Д_кр G_сц, кН

Таблица 1.3

Результаты расчета кривой буксования

По результатам таблицы 1.3 строим кривую буксования

1.4 Выбор скоростных режимов работы двигателя для расчета данных для построения тяговой характеристики трактора Т-150

На графике скоростной характеристики выбрать 5 скоростных режимов работы двигателя:

Таблица 1.4

Расчетные параметры трактора Т-150 по передачам

.5 Определение данных для построения тяговой характеристики

Определить для каждой передачи:

теоретическая скорость движения трактора

, м/с

касательная сила тяги на ведущих колесах

, кН

силу, идущую на самопередвижение трактора

Р_f = fGg10^-3, кН

силу тяги трактора

Р_кр = Р_к - P_f , кН

где f - коэффициент сопротивления самопередвижению трактора (f=0,06…0,07)

G - эксплуатационный вес трактора, G=5500 кг

R_K - радиус ведущего колеса 379мм

действительную скорость движения

V_д=V_t(1-δ/100), м/с

тяговую мощность трактора

N_кр=P_кр·V_д, кВт

удельный расход топлива

g_кр= G_т1000/ N_кр, г/кВт·ч

По данным таблицы 1.4 строим тяговую характеристику трактора Т-150

.6 Анализ тяговой характеристики трактора

Оптимальные значения силы тяги и скорости движения

Р_кр2= 37,72 кНV_д= 1,99 м/с

Р_кр3 = 32,96 кНV_д= 2,48 м/с

Р_{кр 4}= 29,82 кНV_д= 2,84 м/с

Р_{кр 5}= 27,38 кНV_д= 3,05 м/с

Р_{кр 6}= 24 кНV_д= 3,54 м/с

Максимальные значения тяговой мощности

N_кр2= 75 кВт

N_кр3= 81 кВт

N_кр4= 84 кВт

N_кр5= 83 кВт

N_кр6 = 85 кВт

тяговый динамический трактор автомобиль

2. РАСЧЕТ ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130

2.1 Определение коэффициента полезного действия трансмиссии автомобиля ЗИЛ-130

На рисунке 2.1 изображена кинематическая схема автомобиля ЗИЛ-130

Рисунок 2.1 - Кинематическая схема трансмиссии автомобиля ЗИЛ-130

Находим КПД трансмиссии:

η_т=η_ц^m·η_к·η_кп

где η_кп - КПД карданной передачи, равной 0,99…0,98 в зависимости от угла между валами;

m - число пар цилиндрических шестерен и ЭПР, работающих в трансмиссии

на данной передаче.

η_т= 0,985³ 0,98  0,98 = 0,917

η_т= 0,985¹ · 0,98 · 0,98 = 0,946

Таблица 2.2

Построение внешней скоростной характеристики автомобиля ЗИЛ-130

.2 Методика определение данных для построения динамической характеристики автомобиля ЗИЛ-130

Определить:

касательную силу тяги

Р_к= М_дв i_T_T1000R_к, кН

радиус колеса берем из табличных данных

скорость движения автомобиля

V_t=0,105R_к n_двi_T, м/с

силу сопротивления воздуха

P_W= k F V_a²/1000, кН

где к - коэффициент обтекаемости (Нс²/м⁴)

F - площадь лобового сопротивления

k = 0,6

F = 4.1

избыточную силу тяги

Р_к-Р_w, кН

динамический фактор автомобиля

D = (Р_к- Р_w)/G_a

где G_a - сила тяжести автомобиля,

G_a = 1,3 4300 = 5590 кг = 55,9 кН

где 1,8 - отношение полной массы к конструктивной (берется из задания), 4300 кг - конструктивная масса автомобиля ЗИЛ-130

Таблица 2.3

Расчетные параметры автомобиля ЗИЛ-130 по передачам

.3 Анализ динамической характеристики автомобиля

Максимальный динамический фактор

D₁= 0,686

D₂= 0,377

D₃= 0,210

D₄= 0,133

D₅= 0,087

Критическая скорость движения

V_{1 крит}= 1,84 м/с

V_{2 крит}= 3,34 м/с

V_{3 крит}= 5,96 м/с

V_{4 крит}= 6,63 м/с

V_{5 крит}= 9,76 м/с

Максимальная и средняя эксплуатационная скорость автомобиля на дороге с коэффициентом суммарного сопротивления дороги Ψ=0..0,12

V_{5 max} = 23 м/с

V_{5 сред.} = 11,5 м/с

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЧИВОСТИ ТРАКТОРА Т-150 И АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130

На рисунке 3.1 изображены расчетные схемы для неподвижно стоящих трактора и автомобиля на уклоне, подъеме на наклоне вправо и влево.

Рисунок 3.1 - Схема сил, действующих на трактор (автомобиль) при стоянке: а) на предельном подъеме, б) на предельном уклоне

.1 Угол продольной статической устойчивости трактора Т-150 при подъёме tg_lim=a/h=1300/720=1,8_lim=61,02

.2 Угол продольной статической устойчивости трактора Т-150 при уклоне

tg_lim=(L-a)/h=(2870-1300)/720=2,18_lim=65,36

        3.3 Силы опрокидывающая и прижимная, действующие на трактор Т-150

_lim_

F_п=G_трcos_=72cos61,020,9=31,4 кН

F_оп=G_трsin_=72sin65,360,9=58,9 кН

.4 Угол продольной статической устойчивости автомобиля ЗИЛ-130 при подъёме

tg_lim= a/h = 1800/800 = 2.25

_lim= 66˚

        3.5 Угол продольной статической устойчивости автомобиля ЗИЛ-130 при уклоне

tg΄_lim= (L-a)/h = (3800-1800)/800 = 2.5

΄_lim=68,2˚

.6 Силы, действующие на автомобиль ЗИЛ-130:

_lim _

F_п= G_автcos _ = G_авт cos_lim= 43 cos66 = 17,5 кH

F_oп= G_автsin΄ _ = G_авт sin΄_lim = 43 sin68,2 = 39,92 кH

Рисунок 3.1 - Схема сил, действующих на трактор (автомобиль) на предельном поперечном уклоне

.7 Угол поперечной статической устойчивости на предельном поперечном уклоне для трактора Т-150

tg_lim=L/2h=2870/2720=1,99 _lim=63,35

.8 Силы, действующие на трактор Т-150

F_поп=G_трcos_=G_трcos_lim=72cos63,35=32,3 кН

.9 Угол поперечной статической устойчивости на предельном поперечном уклоне для автомобиля ЗИЛ-130

tg _lim=0,5В/h = 0,51790/(2800) = 1,11

 _lim=48˚

.10 Силы, действующие на автомобиль ЗИЛ-130

F_поп= G_автcos _= G_авт cos_lim= 43 cos48 = 28,8 кH

.11 Углы трения на пахоте на уклоне и подъеме

tg”=   =0.7

”= 35˚

ЛИТЕРАТУРА

1. Чудаков Д.А. «Основы теории и расчета трактора и автомобиля», М., Колос.,1972

.Гуськов В.В. Тракторы. Теория.- М.: Машиностроение, 1988.

. «Тракторы и автомобили», Методические указания по изучению дисциплины и выполнению заданной контрольной работы ВСХИЗО, М.,1981

. Методические указания к изучению конструкции, основ теории и расчёта трактора и автомобилей и выполнения курсовой работы. ЧГАУ, 1998