Моб.энер. / варианты / расчетка по тракторам ЛТЗ-55 6 вар

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:

1. класс тяги = 0,9;

2. коэффициент перегрузки по тяге χ_n = 1,02;

3. диапазон тяги δ_т = 1,5;

4. число основных передач т = 5;

5. колесная формула 4Х2;

Исходя из этих данных за трактор-прототип возьмем ЛТЗ-55.

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.

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} = 9000 * 1,02 = 9180Н = 9,18кН

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 с агротехническими 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

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 4Х2 2,2 – 2,4 м/с, с ходовой системой 4Х4а 2,0 – 2,2 м/с, с ходовой системой 4Х46 2,2—2,4 м/с;

Гусеничные 1,4—1,7 м/с.

Трактор – прототип имеет ходовую систему 4Х2 => рекомендованная скорость в данной работе = 2,2м/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 4Х2 соответствует колесному трактору с задним ведущим мостом, с управляемыми передними колесами меньшего размера.

Для колесных тракторов 4Х2:

1.3

где _к — коэффициент использования сцепного веса.

Для колесных тракторов 4Х2 _к = 0,75—0,80;

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

_к = 0,76

ƒ — коэффициент сопротивления качению принимают для стерни в соответствии с типом движителя, в нашем случае ƒ = 0,09;

λ_к — коэффициент нагрузки задних ведущих колес (равен 0,65—0,70). Для нашего случая принимаем λ_к = 0,68 .

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 нашего трактора-прототипа принимаем χ_э = 0,85

Максимальную касательную силу тяги определим по формуле

Р_{к max} = Р_{кр max} + Р_ƒ 1.5

Р_{к max} = 9180 + 2174 = 11354Н = 11,35кН

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

Р_ƒ = ƒ * Gтр 1.6

Р_ƒ = 0,09 * 24158 = 2174Н = 2,17кН

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 = 0,18

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 гидронавесной системы, компрессора тормозной системы.

Механический КПД определяют по формуле

1.9

_тр = 0,97 * 0,98 (1-0,05)0,95 = 0,858

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) n_ц = 1, n_кон = 1.

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} = 6120 + 2174 = 8294Н = 8,3кН

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 = 0.025 * (0.5*d + (0.85 – 0.90) * B) 1.15

где d, В — соответственно диаметр посадочного обода и ширина профиля шины в дюймах, или

r_к = 10^-3 * (0.5*d + λ_т*B) 1.16

если d и В даны в миллиметрах,

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

Для нашего расчета будем использовать формулу 1.15

r_к = (0,5*965 + 0,86*330)/1000 = 0,766

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 = 47,46

i₂ = 43,88

i₃ = 40,56

i₄ = 37,5

i₅ = 34,67 скорости движения на передачах и т.д.

V₁ = 2,2 м/с

V₂ = 2,38 м/с

V₃ = 2,574 м/с

V₄ = 2,784 м/с

V₅ = 3,012 м/с