Проектный расчет нового трактора

Проектный расчет нового трактора

Курсовая работа

Проектный расчет нового трактора

Содержание

Введение

. Исходные данные

. Задачи тягового расчета

. Определение диапазона тяговых усилий

. Определение эксплуатационного веса трактора

. Определение параметров ходовой части

. Выбор двигателя

. Выбор передаточных чисел трансмиссии

. Построение тяговой характеристики

Заключение

двигатель передаточное число трансмиссия трактор

Введение

Создание новых образцов тракторов и различных модификаций серийно выпускаемых моделей является сложным процессом, проводимым в несколько этапов. Для получения качественно новой конструкции разработка деталей, узлов, механизмов должна быть тесно связана с анализом литературных данных, расчетами и лабораторно-полевыми исследованиями. При эскизном проекте вспомогательные работы концентрируются вокруг анализа литературно-статистических данных и расчетов, при техническом проекте центр тяжести перемещается на экспериментальные работы. Рабочее проектирование ведется в тесной увязке с разработкой технологических процессов. На всех этапах нужно строго придерживаться ГОСТов и нормалей.

Расчеты делятся на предварительные (проектировочные), служащие для определения основных размеров машины по заданным показателям, и проверочные (оценочные), служащие для проверки показателей машины с определенными параметрами и размерами. Первые целесообразно выполнять конструктору, вторые более рационально поручать расчетному бюро.

Новый трактор создается на основе исходных данных, общих требований и опыта эксплуатации аналогичных машин. К тракторам предъявляются следующие требования: заводом-изготовителем

снижение металлоемкости, ограниченное до минимума применение дефицитных материалов, широкое применение пластмасс, снижение стоимости исходных материалов

технологичность конструкции - соответствие ее масштабам и средствам производства, снижение стоимости изготовления

конструктивная и технологическая преемственность с изделиями завода

унификация агрегатов, узлов и деталей в пределах завода и отрасли

эксплуатирующими организациями (совхозами, колхозами)

повышение производительности труда и сокращение времени на вспомогательные операции: пуск, составление рабочих агрегатов, технические уходы

хорошая проходимость (по местности, в междурядьях, на склонах) и маневренность

универсальность - возможность использования на разных работах и на транспорте

хорошая агрегатируемость с широким набором машин и орудий

высокая надежность

обеспечение безопасности и удобства работы водителя;

снижение трудоемкости ухода, приспособленность к механизации и автоматизации обслуживания и ухода;

повышение топливной экономичности и уменьшение расхода смазки;

уменьшение номенклатуры горюче-смазочных материалов; приспособленность к климатическим (зональным) условиям, совершенство внешних форм и окраски

минимальная стоимость набора запчастей на один трактор в год

одновременность ремонта основных агрегатов

минимальная трудоемкость и потребность в специальном инструменте и оснастке для разборки и сборки, сокращение типоразмеров крепежа; сохранение базовых поверхностей и базовых осевых линий

уменьшение трудоемкости ремонта

сокращение номенклатуры запасных частей

внешнеторговыми организациями: патентная чистота

выпуск модификаций, приспособленных к особым климатическим условиям; повышение конкурентоспособности

возможность отправки компактными агрегатами, легко собираемыми на месте

хорошая сохраняемость

1. Исходные данные

1. Тяговый класс - 0,9

2.      Тип ходовой системы - колесный

.        Назначение трактора - сельскохозяйственный

.        Скорость движения на основной рабочей передаче- 2,20 м/с

.        Количество передач - 6

.        Почвенный фон - грунтовая дорога с глиной

.        Угол подъема - 0

.        Колесная формула- 4х2

.        Номер рабочей передачи- 4

2. Задачи тягового расчета

При помощи тягового расчета определяются основные конструктивные параметры, обеспечивающие высокую производительность его в реальных условиях эксплуатации и хорошие тяговые свойства.

Такими параметрами являются общий и сцепной вес, тяговые усилия и скорости, число передач и распределение передаточных чисел, полезная мощность на крюке, экономичность, маневренность, проходимость и другие.

3. Определение диапазона тяговых усилий

Проектируемый трактор заданного класса должен агрегатироваться с определенным комплексом машин-орудий, предназначенных для выполнения различных сельскохозяйственных или промышленных работ в разных зонах нашей страны. Комплексом данных машин-орудий предопределяются значения F_kpmin и F_kpmax , т. е. наименьшей и наибольшей крюковой нагрузки. Сила сопротивления тракторного агрегата зависит от сопротивления качению самого трактора и сил сопротивления прицепного или навесного (полунавесного) рабочего оборудования. Диапазон преодолеваемых тяговых сопротивлений определяется величинами F_kpmin и F_kpmax.

Минимальное тяговое усилие определяется по формуле:

(3.1)

где, - номинальное тяговое усилие трактора предыдущего класса или через один класс,

 - коэффициент нагрузки трактора по тяге [0,85÷0,95],

Максимальное тяговое усилие определяется по формуле:

 (3.2)

где, - номинальное тяговое усилие заданного класса,

 - коэффициент перегрузки трактора по тяге,

Для колесных тракторов  = 1.1 ÷ 1.15,

.

Для более рационального использования мощности двигателя соотношение  должно входить в диапазон рассеивания тяговых усилий, равный . В нашем случае:

При отсутствии экспериментальных данных о буксовании движителей трактора-прототипа для проектируемого трактора δ ориентировочно просчитывается по формуле:

(3.3)

где, - наибольшая допустимая потеря от буксования движителей, для колесного трактора [16÷18%],

4. Определение эксплуатационного веса трактора

Вес трактора оказывает влияние на его буксование, на реализацию тяговых усилий, на  и т.д. Поэтому вес является одним из важнейших показателей трактора. Эксплуатационный вес трактора  определяют из условия обеспечения сцепления с почвой и реализации мощности двигателя.

Эксплуатационный вес трактора определяем по формуле:

 (4.1)

где, - коэффициент изменения нагрузки на ведущие колеса [0,75÷0,85],  - коэффициент сцепления ведущих колес с почвой [0,6÷0,7],

 - коэффициент сопротивления качению трактора,

.

Эксплуатационный вес трактора слагается из суммы:

(4.2)

где, - конструктивный вес трактора;

 - вес охлаждающей жидкости в системе двигателя;

 - вес ЗИП;

 - вес водителя;

 - вес топлива (горючего);

 - вес балласта;

 - догрузка от навесного или полунавесного орудия (прицепа);

Для определения конструктивного веса воспользуемся формулой:

(4.3)

5. Определение параметров ходовой части

Параметры шин ведущих и направляющих колес подбираются по величинам нагрузок на них от веса трактора. Определим нагрузки на оси ведущих и направляющих колес по формулам:

(5.1)

 (5.2)

где, - нагрузка на ведущую ось;

 - нагрузка, приходящаяся на направляющие колеса.

Поскольку колесная формула нашего трактора  допускаем, что задние колеса являются ведущими, а передние - направляющими. Учитывая это условие из таблицы 15, подбираем ведущую шину с размерами , направляющую с размерами - 7,518. Так как, по моему мнению, этот размер наилучшим способом подходит к данному виду трактора.

Для определения динамического радиуса качения ведущих колес трактора воспользуемся формулой:

(5.3)

где, - динамический радиус;

 - диаметр обода колеса;

 - ширина шины колеса;

K - коэффициент деформации шины [0,8÷0,85], K принимаем равным 0,8

6. Выбор двигателя

Мощность двигателя трактора при стационарной работе может быть реализована на создание крутящего момента на валу отбора мощности или на создание тягового усилия движущегося тракторного агрегата, либо на создание одновременно тягового усилия движущегося трактора и крутящего момента для привода активных органов орудий. Неравномерный характер тягового сопротивления требует некоторого резерва мощности двигателя для преодоления пиковых сопротивлений движению. Учитывая вышеизложенное, определим номинальную мощность по формуле:

 (6.1)

где, - 9·10³ H, номинальное тяговое усилие на рабочей передаче;

 - 7,92 км/час - действительная скорость движения трактора на рабочей передаче;  - к.п.д., учитывающий потери от буксования;

 - механический к.п.д. трансмиссии,

Выбираем двигатель Д-35 с номинальной мощностью  Представим регуляторную характеристику его в табличном и графическом виде в соответствие таблицей 1.

Таблица 1 - Регуляторная характеристика двигателя Д-35

7. Выбор передаточных чисел трансмиссии

Разбивку передаточных чисел произведем по геометрическому ряду, для чего необходимо найти знаменатель геометрической прогрессии. Знаменатель геометрической прогрессии определяем по формуле:

 (7.1)

где,

n - количество передач

Учитывая специфику работы трактора, а также требования, предъявляемые агротехникой, передаточное число трансмиссии на четвертой рабочей передаче определим по формуле:

(7.2)

Передаточные числа трансмиссии на других передачах определяются по формуле:

(7.3)

Тогда

8. Построение тяговой характеристики

Для построения тяговой характеристики необходимо определить величины основных тягово-экономических показателей трактора и его двигателя на всех передачах, соответствующих различным значениям силы тяги на крюке.  Расчет ведем при включении четвертой передачи (). Для этого задаемся каким-то значением

а)Согласно задорному параметру находим δ = 13,8% = 0,138

Отсюда = 1 - 0,138 = 0,862

б)Касательная сила тяги

Момент на валу двигателя определим по формуле

в) По регуляторной характеристике двигателя в соответствие с таблицей 1 определим значения частоты вращения вала двигателя и часового расхода топлива и , соответствующие данному значению момента навалу двигателя:  = 1420 об/мин; = 7,68 кг/час.

г)Определим действительную скорость движения трактора по формуле

где  - теоретическая скорость движения трактора в км/час,

Тогда

д) Определим мощность на крюке

е) Удельный крюковой расход  топлива равен

и) Значения тягового к.п.д. трактора определим по формуле:

где,

учитывающий потери мощности на самопередвижение,

Задаваясь другими значениями  в диапазоне от 0 до  определим для 4-ой передачи соответствующие значения тягово-экономических показателей трактора. Полученные значения показателей сводим в таблицу 2.

По данным таблицы 2 строим тяговую характеристику трактора на 4-ой передаче.

Аналогично ведется расчет и построение тяговой характеристики для других передач приведенных в таблицах 3, 4.

Поскольку принято, что тяговой к.п.д. трактора зависит только лишь от силы тяги на крюке зависимость  на всех передачах предоставляется одной кривой. Поэтому значения  определяем только для рабочей передачи.

Таблица 2 - Тяговая характеристика 5-ой передачи

Таблица 3 - Тяговая характеристика 3-ей передачи

Таблица 4 - Тяговая характеристика 5-ой передачи

Таблица 5 - Тяговая характеристика 7-ой передачи

Заключение

Наряду с ростом мощности непрерывно увеличивается общий парк тракторов. При оценке энерговооруженности сельского хозяйства в нашей стране следует учесть, что производительность труда определяется не только уровнем энергонасыщеннее, но и, в значительной мере, степенью использования энергетических средств - их загрузкой в течение сезона. В фермерских хозяйствах энергетические средства используются со значительной годовой загрузкой.

Мировое тракторостроение характеризуется преимущественным’ производством колесных тракторов (от 85 до 99%).

В нашей стране на работах, связанных с обработкой почвы, используются преимущественно гусеничные тракторы.

Создание тракторов общего назначения с четырьмя ведущими колесами позволило улучшить тяговое цепные качества колесных тракторов, расширило возможности использования колесных тракторов на выполнении всего комплекса сельскохозяйственных работ в хозяйствах основных зерновых зон страны. Расчеты показывают, что тракторы со всеми ведущими колесами экономически целесообразны при мощности двигателя 120 л. с. и более.

В ближайшем будущем колесные тракторы в сельском хозяйстве составят 61 - 64% всего парка.

Надежность тракторов будет повышаться путем увеличения до ремонтного ресурса основных агрегатов, а для некоторых узлов и систем (несущих систем, гидроагрегатов и др.) путем обеспечения их работы без капитального ремонта в течение всего срока службы трактора.

Указанные перспективы развития тракторостроения базируются на ряде тенденций, которые наметились в отечественной и зарубежной тракторной технике. Повышение мощности тракторов объясняется требованием повышения производительности труда.

При увеличении рабочих скоростей предъявляются специальные требования к технологии обработки почвы, посева, культивации. Основой для реализации повышенных скоростей являются скоростные сельскохозяйственные тракторы и орудия к ним.

Повышение тягового усилия привело к созданию комбинированных и широкозахватных агрегатов, совмещающих несколько сельскохозяйственных операций. Основой их являются мощные тракторы, работающие без повышения скоростей.

Оптимальное решение при выборе того или иного направления использования мощности определяется всесторонним экономически обоснованным анализом. Однако часто повышение рабочих скоростей и тяговых усилий сдерживается существующими технологическими приемами, ограниченными размерами междурядий и т.д.

Список использованной литературы

1.Анилович В. Я. и Водолажченко Ю. . Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. Справочное пособие. - М. : Машиностроение, 1976 - 520 с.

.Барский И. Б. Конструирование а расчет тракторов. - М. : Машиностроение, 1968 - 376 с.

.Болтинский В. Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей. - М. : Сельхозгиз, 1962 - 392 с.

.Ефимов М. А. и Абишев Б. А. Тяговый расчет и тяговая характеристика трактора. - Алма - Ата, 1971 - 154 с.

.Забавников Н. А. Основы теории транспортных гусеничных машин. - М. : Машиностроение, 1975 - 448 с.

.Колобков Г. Г. Тяговые характеристики тракторов. - М. : Машиностроение, 1972 - 152 с.

.Львов Е. Д. Теория трактора. - М. : Машиностроение, 1960 - 252 с.