Моб.энер. / варианты / расчетка по тракторам ДТ 75

1. Тяговый расчет трактора

В тяговом расчете определим основные параметры трактора, характеризующие его технико-экономические эксплуатационные качества: тягово-скоростные и мощностные показатели, топливную экономичность. Данными параметрами являются: эксплуатационный вес G_тр (эксплуатационная масса), эксплуатационная мощность двигателя М_ен, передаточные числа трансмиссии i_тр; скорость движения на первой основной передаче V₁; показатели топливной экономичности G_т, g_кр.

Для расчета используем индивидуальные исходные параметры трактора:

• класс тяги = 3;

• коэффициент перегрузки по тяге χ_n = 1,05;

• диапазон тяги δ_т = 1,9;

• число основных передач m = 5;

• колесная формула гусеничный;

Исходя из этих данных за трактор-прототип возьмем ДТ 75.

Недостающие для расчета данные определяем самостоятельно или возьмем в справочных пособиях исходя из технической характеристики принятого трактора-прототипа.

1.1 Определение тягового усилия на первой основной рабочей передаче

В основу построения типажа тракторов положен принцип тяговых классов. Каждому из тяговых классов соответствует номинальное тяговое усилие Р_{кр н} в кН, которое должен развивать трактор на невзлущенной стерне нормальной влажности и средней твердости (на черноземе или суглинке), в диапазоне от максимального значения тягового КПД до значения буксования, не превышающего допустимые пределы.

Номинальное тяговое усилие трактор должен развивать на первой основной рабочей передаче. Однако, ввиду того, что в последние годы внутри классов увеличивались масса тракторов и мощность двигателей, тяговые усилия на первых рабочих передачах увеличились. В связи с этим перспективный типаж тракторов допускает увеличение тягового усилия на первой основной рабочей передаче от номинала в пределах на 25 — 30 % — для тракторов общего назначения и на 10 — 12 % — для универсально-пропашных тракторов.

Увеличение тягового усилия на первой основной передаче учитывают введением коэффициента перегрузки по тяге χ_n (приведен в задании).

Исходя из вышеизложенного, тяговое усилие на первой основной рабочей передаче определяют по формуле:

Р_{кр max} = Р_{кр н} * χ_n 1.1

Р_{кр max} = 30000Н * 1,05 = 31500Н

где Р_{кр н} — номинальное тяговое усилие (приведено в задании).

1.2 Минимальное тяговое усилие

Диапазон тяговых усилий на основных рабочих передачах охватывает всю сумму нагрузок на крюке в соответствии сагротехническими требованиями, предъявляемыми к базовому трактору данного тягового класса. Для характеристики диапазона тяговых усилий на основных рабочих передачах введен коэффициент δ_т значение которого для большинства сельскохозяйственных тракторов находится в пределах δ_т = 1,7...1,8

В соответствии с этим, тяговое усилие (минимальное), развиваемое трактором на высшей основной рабочей передаче, определяют по формуле:

1.2

1.3 Скорость движения на первой основной передаче

Скорости движения трактора в значительной степени влияют на качество выполняемой технологической операции в поле, а также влияют на его производительность. Скорости движения, трактора подразделяют на три группы: особо низкие, основные и транспортные. Особо низкие скорости 0,2...0,3 м/с (0,7 — 1,2 км/ч) и транспортные скорости 4.4...11 м/с (16—40 км/ч) рассчитывают по специальной методике, назначают соответствии с агротехническими требованиями и другими факторами. В данной работе, их не определяют. Основные передачи соответствуют главным рабочим операциям и используются при агрегатировании трактора продолжительное время. Скорости движения тракторов на основных передачах составляют 1,4...4,2м/с (5—15 км/ч).

Действительную скорость движения трактора на первой основной передаче – V₁, назначают в соответствии с агротехническими требованиями в, зависимости от тина трактора, его движителя и с учетом тенденций развития конструкций тракторов и сельскохозяйственных машин. Эта скорость может быть рекомендована для тракторов:

Колесные:

с ходовой системой 4К2 2,2 – 2,4 м/с, с ходовой системой 4К4а 2,0 – 2,2 м/с, с ходовой системой 4К46 2,2—2,4 м/с;

Гусеничные 1,4—1,7 м/с.

Трактор – прототип имеет гусеничную ходовую систему => рекомендованная скорость в данной работе = 1,5 м/с

1.4 Эксплуатационный вес трактора

Эксплуатационный вес трактора определяют из соображений реализации номинального тягового усилия при допустимом буксовании на стерне нормальной влажности. В зависимости от типа движителя и колесной формулы эксплуатационный вес подсчитывают по одному из выражений. Колесная формула 4К2 соответствует колесному трактору с задним ведущим мостом, с управляемыми передними колесами меньшего размера. Формула 4К4а соответствует колесному трактору с двумя ведущими мостами, с управляемыми передними колесами меньшего размера. Формула 4К46 соответствует колесному трактору с. двумя ведущими мостами, с колесами равного размера.

Для гусеничных и колесных тракторов 4К4а, 4К4б

1.3

где _к — коэффициент использования сцепного веса.

Для колесных тракторов 4К2 _к = 0,75—0,80;

для колесных тракторов 4К4а _к = 0,45—0,50;

для колесных тракторов 4К46 _к = 0,55—0,60;

для гусеничных тракторов _к = 0,65—0,70.

Чем больше коэффициент перегрузки по тяге χ_n, тем больше значение _к выбирают. Для нашего трактора-прототипа будем использовать

_к = 0,67

ƒ — коэффициент сопротивления качению принимают для стерни в соответствии с типом движителя, в нашем случае ƒ = 0,1;

1.5 Номинальная мощность двигателя

Номинальную мощность двигателя рассчитывают из необходимости обеспечения заданных тягово-скоростных показателей трактора с учетом запаса мощности по формуле

1.4

где Р_{к max} — максимальная касательная сила тяги на первой передаче, кН;

V_Т1 — теоретическая скорость трактора на первой передаче, м/с;

_тр — механический КПД трансмиссии трактора на первой передаче;

χ_э — коэффициент эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя, находится в пределах 0,85—0,90. Для гусеничных и колесных тракторов 4К4 несколько выше, чем для колесных 4К2. Для нашего трактора-прототипа принимаем χ_э = 0,9

Максимальную касательную силу тяги определим по формуле

Р_{к max} = Р_{к max} + Р_ƒ 1.5

Р_{к max} = 31500Н + 8289Н = 39789Н = 39,79кН

где Р_ƒ — сила сопротивления качению (кН), определим по выражению

Р_ƒ = ƒ * Gтр 1.6

Р_ƒ = 0,1 * 82895Н = 8289 Н

Теоретическую скорость на первой передаче определим по формуле:

1.7

где V₁ — действительная скорость трактора на первой передаче, м/с;

δ_доп — допустимый коэффициент буксования.

Буксование определяют по потере скорости, вызванной смещением несущего основания (почвы) или контактной части колеса (гусеницы) под действием крутящего момента на ведущих колесах в сторону противоположную движению трактора. Коэффициент буксования:

1.8

Буксование, неизбежное для трактора, в значительной степени влияет на его тягово-экономические показатели. Буксование зависит от многих факторов, в частности от типа и состояния почвы (почвенного фона), ее твердости, плотности, влажности, значения касательной силы тяги, вертикальной нагрузки (сцепного веса) на ведущие колеса или гусеницы, типа движителя, числа ведущих колес, типа и состояния протектора, давления воздуха в шинах и др. Работа тракторов с буксованием выше допустимого значения δ_доп не является рациональной и не рекомендуется в эксплуатации. Для нашего случая δ_доп = 0,04

Механический коэффициент полезного действия оценивает потери энергии в трансмиссии трактора. Они возникают вследствие трения в зацеплении шестерен, подшипниках, сальниках, перебалтывания масла, а также учитывают затраты энергии на привод масляных насосов рулевого управления и переключения режимов в коробках с переключением режимов в коробках с переключением без разрыва потока энергии на привод насоса гидронаве,сной системы, компрессора тормозной системы.

Механический КПД определяют по формуле

1.9

_тр = 0,951*0,98*(1-0,05)*0,95 = 0,841

где _ц, _кон — соответственно КПД цилиндрической (0,985—0,99) и конической (0,975—0,98) пар шестерен. Принимаем для нашего расчета: _ц = 0,99, _кон = 0,98;

n_ц, n_кон — соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении при включенной первой основной рабочей передаче (определяют по кинематической схеме трактора-прототипа), в нашем случае: n_ц = ; n_кон =

ξ — коэффициент, учитывающий потери от вращения валов и шестерен. Для прогретой трансмиссии и при действии крутящего момента, близкого к номинальному, он равен 0,03—0,05, будем считать ξ = 0,04

_гс — КПД, учитывающий затраты энергии на привод насосов гидронавесной системы управления и привод компрессора, _гс = 0,93—0,95, в нашем подсчете будем считать _гс = 0,94

Механический КПД гусеничного трактора дополнительно учитывает потери энергии на трение в ведущем участке гусеничной цепи _г = 0,97—0,98. Меньшее значение имеют тракторы с эластичной подвеской. В нашем подсчете его учитывать не надо.

Подставляя все значения в формулу 1.4, получаем:

1.6 Определение крутящего момента двигателя

Крутящий момент, развиваемый двигателем на номинальном режиме, определяют по формуле

1.10

где _н — номинальная угловая скорость вала двигателя, ее подсчитывают по формуле:

где n_н — номинальная частота вращения вала двигателя, мин^-1 (для нашего трактора прототипа n_н = 1800об/мин). Следовательно:

1.7 Определение часового расхода топлива двигателем

Часовой расход топлива двигателем на номинальном режиме эксплуатационной мощности подсчитывают то формуле

1.11

Где g_ен — удельный эффективный расход топлива на номинальном режиме мощности двигателя, г/кВтч. Значение g_ен для современных тракторных дизелей с неразделенными камерами сгорания находится в пределах 235—250 г/кВт-ч. Для нашего расчета примем g_ен = 240 г/кВтч

1.8 Определение передаточных чисел в трансмиссии трактора

В данном тяговом расчете передаточные числа трансмиссии трактора определяют из условия, что они составляют ряд геометрической прогрессии, знаменатель которой определяют по выражению

1.12

где m — число основных рабочих передач;

P_{к min} – касательная сила тяги на высшей основной рабочей передаче при номинальном моменте двигателя, которую определяют по формуле:

P_{к min} = P_{к min} + P _ƒ 1.13

P_{к min} = 16579 + 8289 = 24868 Н = 24,87кН

1.9 Передаточное число трансмиссии на первой основной рабочей передаче

Передаточное число трансмиссии на первой передаче определяют из условия реализации номинальной касательной силы тяги

1.14

где r_к — динамический радиус ведущих колес (звездочки), м.

1.10 Размеры ведущих колес

Динамический радиус колес выбранных шин определяют по формуле

r_к = 10^-3 * (0.5*d + λ_т*B) 1.15

если d и В даны в миллиметрах,

λ_т — коэффициент деформации шин под действием вертикальной и тангенциальной нагрузок, λ_т = 0,85—0,88.

Динамический радиус ведущих колес гусеничных тракторов определяют по формуле

1.16

где l_зв — шаг звена гусеничной цепи, м;

z_к — число звеньев гусеничной цепи, укладывающихся на окружности ведущей звездочки (значение берем из приложения).

Для нашего расчета будем использовать формулу 1.16

r_к = 0,17*13/6,28 = 0,352 м

подставляя значение r_к в формулу 1.14 получаем:

1.11 Передаточные числа трансмиссии и скорости движения

трактора на основных рабочих передачах Передаточные числа на основных рабочих передачах, находят так:

i₁ = 89.68

i₂ = 79.74

i₃ = 70.9

i₄ = 63.04

i₅ = 56.05 скорости движения на передачах

V₁ = 1.5 м/с

V₂ = 1,68 м/с

V₃ = 1,89 м/с

V₄ = 2,13 м/с

V₅ = 2,4 м/с

8