1. Расчет трактора

1.1 Тяговый расчёт трактора

1.1.1 Расчет веса трактора

Вес трактора - важнейший эксплуатационный показатель, который в значительной степени определяет тягово-сцепные свойства трактора. Эксплуатационный вес трактора определяют из условий сцепления движителей с почвой. Сцепление должно быть достаточным для того, чтобы трактор без балласта на горизонтальном участке мог развивать заданное номинальное тяговое усилие при работе на лущеной стерне зерновых культур нормальной влажности с буксованием не более допустимого.

Эксплуатационный вес трактора определяем по формуле

_,

где Р_н - номинальная сила тяги (по заданию), Р_н =14 кН;

λ_к - коэффициент нагрузки на ведущие колеса трактора колесной формулы 4К4а с учетом силы тягового сопротивления, λ_к =1,0;

φ_к – коэффициент сцепления при работе колесного трактора на

стерне, φ_к =0,7;

f_к - коэффициент сопротивления качению при работе колесного трактора на стерне, f_к=0,09.

Полученное значение проверяем с учетом коэффициента использования веса трактора при номинальном тяговом усилии и работе трактора на стерне

Так как полученные значений веса трактора по первой и второй формулам различаются более чем на 5…8%, принимаем для дальнейших расчетов вес полученный по последней формуле 34,15 кН.

1.1.2 Расчет механического кпд трансмиссии

Механический КПД трансмиссии учитывает потери на трение, взбалтывание масла и т.п. Он зависит от числа пар зубчатых передач, находящихся в зацеплении, типа шестерен и способа их соединения между собой, от типа промежуточных соединений и муфт сцепления, вязкости и уровня заливаемого масла и других факторов. Часть потерь зависит от значения передаваемых моментов, а другая часть потерь зависит в основном от скорости вращения деталей и почти не зависит от нагрузочного режима. Для трактора с колесной формулой 4К4а (с передними и задними ведущими колесами) определяем отдельно КПД ветвей трансмиссии, соединяющих маховик с передними ηтр1 и задними ηтр2 ведущими колесами. Расчетная формула для одной ветви трансмиссии:

,

где - КПД учитывающие потери соответственно холостого хода и при работе под нагрузкой;

- КПД, соответственно цилиндрической, конической пар шестерен и планетарной передачи, =0,985…0,99 (принимаем =0,99), =0,975…0,98 (принимаем = 0,98), = 0,96;

- коэффициент, учитывающий потери холостого хода в трансмиссии, =0,03…0,05,принимаем = 0,04.

- соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении на данной передаче и количество планетарных передач. В соответствии с кинематической схемой для переднего моста m=0, n=0, i=0; для заднего моста m=3, n=1, i=0.

Формула расчета механического КПД трансмиссии при двух ведущих мостах:

где - КПД ветвей трансмиссии, соединяющих маховик с передними ведущими колесами, =0,96;

- КПД ветвей трансмиссии, соединяющих маховик с задними ведущими колесами, =0,913;

- коэффициент распределения мощности к передним ведущим колесам показывающего, какая часть развиваемой двигателем мощности передается от маховика на привод передних колес. Среднее значение находится в пределах для тракторов 4К4а (с передними колесами меньшего радиуса, чем задние колеса) 0,15…0,25. Принимаем =0,2.

.

1.1.3 Расчет номинальной эксплуатационной мощности двигателя

Номинальную эксплуатационную мощность двигателя Nн.э., кВт определяем из условия реализации на лущильной стерне номинального тягового усилия при заданной номинальной скорости движения по горизонтальному участку:

_,

где P_кр.н. -номинальная тяговое усилие, кН;

P_f - сила сопротивления качению при расчете номинальной эксплуатационной мощности вычисляем для условий работы трактора на стерне, кН

- КПД гусеничного движителя, для колесного трактора принимаем, =1;

-допустимое буксование движителей при номинальном тяговом усилии, для колесного трактора формулы 4К4а равно 14%;

-действительная скорость движения трактора при номинальном тяговом усилии для колесного трактора формулы 4К4а 8…10 км/ч (принимаем 9 км/ч = 2,5 м/с)

Силу сопротивления качению определяем по формуле:

Номинальную эксплуатационную мощность двигателя определяем по формуле:

1.1.4 Расчет энергoнасыщенности трактора

Технический уровень трактора и его соответствие своему назначению по тягово-скоростным свойствам определим по величине коэффициента энергонасыщенности

Для современных сельскохозяйственных тракторов значение лежит в следующих пределах 1,4…2,0 кВт/кН

Коэффициент энергонасыщенности расчетного трактора входит в пределы.

1.1.5 Расчет передаточных чисел трансмиссии

Для расчета передаточных чисел трансмиссии для диапазона рабочих передач выбираем c учетом индивидуального задания минимальную и максимальную теоретические скорости движения трактора при выполнении им основных технологических операций.

Минимальную теоретические скорости движения трактора принимаем равную теоретической скорости на 1 передаче диапазона рабочих передач (для колесных тракторов скорость лежит в пределах 8…10 км/ч или 1,7…2,2 м/с)

Максимальную теоретические скорости движения трактора принимаем равную теоретической скорости на высшей передаче рабочего диапазона _{(для колесных тракторов скорость лежит в пределах 15…17 км/ч или 3,9…4,7 м/с)}

Передаточные числа в пределах рабочего диапазона разбиваем по передачам по закону геометрической прогрессии, знаменатель которой определяем по формуле:

где z - количество передач выбирается с учетом индивидуального задания.

Найденное значение знаменателя геометрической прогрессии проверяем на соответствие условию, выражающему возможность преодоления трактором кратковременного повышения тягового сопротивления за счет запаса крутящего момента двигателя без перехода на пониженную передачу (условие Кутькова):

1,25 1,224 ,

где k_м - коэффициент приспособляемости по моменту

М_max - максимальный крутящий момент с прототипа;

М_n - крутящий момент при максимальной мощности.

Условие выполняется.

Передаточное число на низшей (первой) передаче рабочего диапазона определяем по выражению:

,

где - номинальная скорость двигателя (берем по прототипу =230 рад/с)

- динамический радиус ведущих задних колес

Динамический радиус колеса определяем по выражению:

где - диаметр шины по ГОСТ 25641 – 84 в соответствии нормальной нагрузкой на колесо.

Нормальная нагрузка на задние колеса

где - коэффициент нагрузки задних колёс, ;

Нормальная нагрузка на передние колеса :

где - количество передних колес, =2;

- коэффицент нагрузки передних колес. Для тракторов с колёсной формулой 4К4а,

Выбираем шины по нормальной нагрузке на колеса по ГОСТу 25641-84

- ведущие колеса 18,4-34 (диаметр обода d 34 дюйм, ширина профиля B 18,34 дюйм);

- ведомые колеса 360/70R24 (диаметр обода d 24 дюйм, ширина профиля B 14,2 дюйм).

Диаметр шины по ГОСТ 25641-84 для ведущих колес определяется по формуле:

Передаточное число трансмиссии на низшей передаче (1-ой) :

Остальные передачи рассчитываем с учетом знаменателя геометрической прогрессии:

_{Для примера определим передаточное число трансмиссии на высшей передаче}

_{Расчетные значения передаточных чисел трансмиссии для всех передач рабочего диапазона приведены в таблице 1.}

Таблица 1 - Расчетные передаточные значения

Передачи	1	2	3	4	5	6	7
	100,2	86,8	75,17	65,11	56,39	48,85	42,31