Kursovi / Курсова.Тягачи / Tyagachi_B.Semenyck

1 ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПОКАЗНИКІВ ХОДОВОГО ОБЛАДНАННЯ

Експлуатаційна масса тягача М складається з маси машини з наповненими баками, маси комплекту інструменту, водія та допоміжного обладнання, маси баласту.

Для колісних машин;

кг ( 1 )

де Р_{кр мах} - найбільше крюкове зусилля, Н;

φ_доп , f - допустимий по буксуванню коефіцієнт зчеплен­ня рушія з полотном дороги та коефіцієнт опору кочення;

К₂ - коефі­цієнт, який враховує перерозподіл навантажень на ведучі колеса. Для машин з колісною форцулою 2x2 і 4x4 = 1;

Для визначення φ_доп потрібно знайти найбільше значення коефіцієнта зчеплення φ_max що може бути реалізовано рушієм за заданих грунтових умов. За умов, повʼязаних з буксуванням та зносом елементів рушія, коефіцієнт зчеплення треба обмежувати, для колісного рушія φ_доп ≤ (0,72., ..0,73) ∙φ_max.

Коефіцієнт f визначається залежно від грунтових умов та

тиску в шинах з табл. Д. 2. Тиск у шинах беруть р =0,08... ...0,15 МПа для пухких незвʼязних грунтів та р = 0,15...0,25 МПа - для звʼязних і щільних грунтів.

Значення коефіцієнта зчеплення для тягачів промислового при­значення визначається емпіричним рівнянням :

( 2 )

де С - кількість ударів ударника ДорНДІ в процесі визначення категорії грунту;

А = 11,08 + 0,03∙Wn = 11,08 + 0,03∙8=13,48 ;

В = 0,56 + 0,0225∙ Wn = 0,56 + 0,0225∙ 8;

Wn = 8 - число пластичності грунту.

Динамічний радіус пневмоколісного ходового обладнання обчислюється у такий спосіб.

Нормальна реакція на одне з ведучих коліс:

, т ( 3 )

де n = 6 – кількість ведучих коліс.

За значенням z, користуючись даними табл. Д.З, підібрати тип і розміри пневматичних шин для коліс тягача.Вибрано шини типу 430-610(16-24).

Динамічний радіус колеса приблизно можна визначити з рівняння:

мм ( 4 )

де λ = 0,15...0,2 - коефіцієнт радіальної дефомації шини;

d₀ = 1490 мм – номінальний радіус шини;

B = 430 мм – ширина профілю шини.

ККД пневмоколісного ходового обладнання на номінальному тяговому режимі

( 5 )

де ζ_S, ζ_f - ККД, що враховує витрати енергії відповідно на буксування і подолання сил опору кочення коліс.

ККД, що враховує витрати енергії на буксування:

( 6 )

де δ_н = 0.2 - коефіцієнт буксування на номінальному тяговому режимі. Для колісного ходового обладнання за руху по поверхні грунту.

ККД, що враховує витрати енергії на подолання сил опору коченню:

( 7 )

2 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА КОРИСНОЇ ДІЇ ТРАНСМІСІЇ І ТЯГАЧА В ЦІЛОМУ

Відповідно до вказаних у завданні типу трансмісії, кількості сту­пенів коробки передач, типу кінцевої передачі необхідно скласти повну кінематичну схему трансмісії тягача та накреслити її на аркуші форма­ту згідно з позначеннями, обумовленими стандартами,. За наявності гідротрансформатора в трансмісії остання має забезпечити ефек­тивну роботу тягача в транспортному та тяговому режимах, тобто мати не менше двох ступенів. При електричній або гідрообʼємній трансмісії вали гідро- або електродвигуна з'єднуються з ведучими колесами через колісний бортовий редуктор, а вал гідронасоса чи генератора з'єднаний з валом двигуна внутрішнього згоряння через муфту, витратами енергії в якій можна знехтувати.

Для гідрообʼємної та електричної трансмісії:

( 8 )

де ζ_н(г) = 0,93 – ККД гідронасоса;

ζ_Д = 0,95 – ККД гідравлічного двигуна;

ζ_ц = 0,97 – ККД пари циліндричних зубчатих коліс разом з підшипниками їх валів;

ζ_кп = 1- ККД карданної передачі;

ζ_цп = 1 – ККД центральної передачі.

Загальний ККД тягача

( 9 )

3. ВИЗНАЧИШ ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ ТЯГАЧА

Ефективна потужність двигуна тягача, кВт:

кВт ( 10 )

де Р_крmax =160 - найбільше крюкове зусилля, кН;

V_min =2,12- найменша робоча швидкість тягача, м/с;

N_ВВП =25 - потужність, що знімається з вала відбирання потужності для приводі причіпного знаряддя, кВт.

Підбираємо для проектованого тягача двигун, що має потужність, близьку до визначеної:

Двигун марки: М-7556А;

Номінальна потужність N_eh =603,0 кВт;

Частота обертання колінчатого вала n_e=1400 об/хв;

Питома витрата палива за номінальної потужності g_e=225 кг/кВт∙год.

Побудувати зовнішню характеристику двигуна. Якщо студент не змо­же відшукати в довідковій літературі зовнішню характеристику вибрано­го двигуна, цю характеристику можна побудувати за приблизними рівнян­нями:

кВт ( 11 )

кН∙м ( 12 )

кг/кВт∙год ( 13 )

кг/год ( 14 )

де N_e , ω_e , M_e , g_e , G_T - поточне значення відповідно потужності, кутової швидкості колінчастого вала, крутного моменту, питомої та го­динної витрати палива;

N_eh , ω_eh ,g_eh - номінальні значення від­повідно потужності, кутової швидкості колінчастого вала, питомої ви­трати палива.

Слід враховувати, що в характеристиках двигуна наводиться часто­та обертання колінчастого вала n_e , а нe кутова швидкість ω=П∙п/30;

Результати обчислень N_e , ω_e , M_e , g_e , G_T за рівняннями відхиля­ються від дійсних значень не більше як на 2%. Для полегшення користу­вання ними їх доцільно звести до табл. 1.

Таблиця 1. Зовнішня характеристика двигуна внутрішнього згоряння.

ne/neh	Ne, кВт	ge, кг/Кв∙год	Gr, кг/Кв∙год	ne, об/хв	Me, кН∙м	ωe, рад/хв
0,2	127,4	288,0	36,7	280,0	4,3	29,3
0,3	164,3	275,6	45,3	350,0	4,5	36,6
0,3	202,4	264,4	53,5	420,0	4,6	44,0
0,4	241,2	254,3	61,3	490,0	4,7	51,3
0,4	280,3	245,3	68,7	560,0	4,8	58,6
0,5	319,1	237,4	75,7	630,0	4,8	65,9
0,5	357,3	230,6	82,4	700,0	4,9	73,3
0,6	394,3	225,0	88,7	770,0	4,9	80,6
0,6	429,8	220,5	94,8	840,0	4,9	87,9
0,7	463,3	217,1	100,6	910,0	4,9	95,2
0,7	494,3	214,9	106,2	980,0	4,8	102,6
0,8	522,3	213,8	111,7	1050,0	4,8	109,9
0,8	547,0	213,8	116,9	1120,0	4,7	117,2
0,9	567,9	214,9	122,0	1190,0	4,6	124,6
0,9	584,5	217,1	126,9	1260,0	4,4	131,9
1,0	596,3	220,5	131,5	1330,0	4,3	139,2
1,0	603,0	225,0	135,6	1400,0	4116,0	146,5

Регуляторну вітку характеристики беруть прямолінійною. Кут її нахилу визначається статизмом регулятора. Згідно з технічними умова­ми статизм регулятора транспортних дизелів має бути в межах 10 ±2, тому найбільшу частоту обертання колінчастого вала на холосто­му ході можна взяти:

рад/хв. ( 15 )

На графіку значення М_еh та N_eh з точкою ω_xx слід зʼєднати прямою лінією. Годинна витрата палива на холостих обертах.орієнтовно визначається рівнянням:

( 16 )

де ζ_м= 0,7...0,8 - механічний ККД дизеля

Приклад побудови зовніш­ньої характеристики двигуна наведено на рис.3, а обчислень - у табл. 5.

4. ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ТРАНСМІСІЇ

4.1. Визначення опору коченню тягача

Для визначених грунтових умов опір коченню тягача визначають з рівняння:

кН ( 17 )

де f =0,06 - коефіцієнт опору коченню;

М =33,970 - експлуатаційна маса тягача, т.

4.2. Визначення параметрів гідростатичної трансмісії.

При побудові зовнішньої характеристики трансмісій припуска­ється, що двигун внутрішнього згоряння весь час працює на номінально­му режимі, коли з колінчастого вала за номінальної швидкості його обертання знімається номінальна потужність. Вихідні параметри транс­місії регулюються автоматично зміною продуктивності насосу та гідродвигуна. Зовнішня характеристика у цьому випадку опи­сується рівнянням:

( 18 )

Тобто за постійних значень ККД агрегатів трансмісії та за номінальної потужності характеристика буде мати форму гіперболи. Обчислення за рівнянням ( 18 ) доцільно виконати в інтервалі:

М_я = (2...20)∙ М_ен=2∙4,1=8,2 ( 19 )

Зовнішня характеристика будується в другому квадранті системи координат. Значення М_д відкласти по осі ординат, а ω_д - вліво по осі абсцис. Приклад побудови наведено на рис.4.

Визначити передаточне число механічної частини електричної чи гідростатичної трансмісій:

( 20 )

де ω_дтах=260…420 - найбільша допустима кутова швидкість вала двигуна рад/с.;

V_max=8,8 – максимальна швидкість тягача м/с.

5. ПОБУДОВА ТЯГОВОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГАЧА

Вихідними даними для побудови тягової характеристики с параметрі зовнішньої характеристики силового устаткування, побудованої раніше у другому квадранті системи координат.

Визначити крутний момент на валу відбирання потужності ВВП. Відбирання потужності через ВВП мас вплив на показники тягачів з ме­ханічною трансмісією. Для гідростатичної трансмісії ВВП з'єднується з двигуном че­рез механічні пристрої і на вихідні характеристики трансмісії ВВП іс­тотно не впливає.

Для гідростатичної трансмісії кутовий коефіцієнт лінії Р_к визначається рівнянням:

кН ( 21 )

Кутовий коефіцієнт лінії Р_к:

( 22 )

5.1 Узгодження режимів роботи двигуна і тягача

Вибираємо на інтервалі абсцис (0... Р_крmаx ) декілька, не менш як 10 значень. Через знайдені точки осі абсцис першого квад­ранта проводимо ординати до перетину їх з лініями Р_к . Через точки перетину проводимо горизонталі до їх перетину з кривими характеристи­ки силового устаткування в другому квадранті. Отримані точки визна­чають параметри силового устаткування, які слід занести в графи 1-4 табл. 2. Для гідростатичних трансмісій потужність двигуна та витрата палива будуть постійни­ми і дорівнюватимуть номінальним значенням.

5.2. Побудова кривої коефіцієнта буксування

Підставляючи значення Р_кр з першої графи табл. 2, обчислити значення коефіцієнта буксування за рівняннями:

( 23 )

де

( 24 )

К₂ - коефі­цієнт, який враховує перерозподіл навантажень на ведучі колеса. Для машин з колісною форцулою 2x2 і 4x4 = 1.

Обчислені значення коефіцієнта буксування заносять до табл. 2.

Визначення дійсної швидкості тягача:

м/с; ( 25 )

Тягова потужність тягача, кВт:

N_T =P_kp ∙V_D = 10 ∙ 8,31= 83,1 кВт; ( 26 )

ККд тягача:

ζ_Т = N_T / N_e = 83,1/603 = 0,13 ( 27 )

Для гідроста­тичної трансмісії потужність двигуна внутрішнього зго­ряння беруть постійною і такою, щo дорівнює номінальній.

Питома витрата палива, кг/ кВт∙год :

G = G_r ∙ N_T = 45,3 ∙83,1= 1,63 ( 28 )

За даними обчислень, занесеними в табл. 2, будують графіки за­лежності від крюкового зусилля: коефіцієнта буксування дійсної швид­кості, тягової потужності, ККД тягача, питомої витрати палива.

Таблиця 2. Тягова характеристика тягача з гідрообʼємною трансмісією.

Pкр, kH	nе, об/хв	Ne, кВт	Gr, кг/год	δ	VД, м/с	Nt, кВт	ζТ	gt, кг/ кВт∙год
0	5800	603	135,6	0	12,6	0	0	2,25
10	4000			0,043	8,3	83	0,138	1,63
20	2900			0,089	5,7	114	0,19	1,18
30	2350			0,138	4,4	132	0,219	1,03
40	2000			0,189	3,5	140	0,234	0,96
50	1700			0,243	2,8	139	0,232	0,97
60	1480			0,298	2,3	135	0,225	1,00
70	1300			0,355	1,8	127	0,212	1,06
80	1200			0,412	1,5	122	0,203	1,11
90	1100			0,47	1,3	114	0,189	1,19
100	980			0,527	1	100	0,167	1,35
110	900			0,584	0,8	89	0,148	1,52
120	850			0,639	0,7	80	0,133	1,70
130	800			0,692	0,5	69	0,115	1,95
140	750			0,742	0,4	58	0,098	2,31
150	720			0,789	0,3	49	0,082	2,74
160	680			0,832	0,2	39	0,066	3,42

6. ВИЗНАЧЕННЯ ДИНАМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ТЯГАЧА В ТРАНСПОРНОМУ РЕЖИМІ.

Припустити, що проектований тягач агрегатується причепом загальнотранспортного призначення. Вал відбору потужності відключений. За­гальна маса такого поїзду визначиться рівнянням:

( 29 )

де М = 33,9 - маса тягача;

g = 0,85 - коефіцієнт маси тягача.

Розбити діапазон значень кутової швидкості вала гідродвигуна на кілька ділянок. Ці дані слід занести до граф 1 та 2 табл. 3.

Для знайдених значень кутової швидкості визначити швидкість руху поїзда, м/с:

м/с ( 30 )

Для гідродинамічної трансмісії в рівняння підставляти зна­чення кутової швидкості гідродвигуна колеса ω_в та передаточне число U_тр для транспортного режиму.

Для вибраних значень крутного момента гідродвигуна визна­чити динамічний фактор:

( 31 )

де К_w = 0,75 – коефіцієнт опору повітря взяти.

F - площа лобової поверхні, м²;

F=B∙H = 2∙2 = 4, м² ( 32 )

де В = 1,5…2,5 – колія тягача, м;

Н = 1,8…4 – габаритна висота, м.

Результати обчислень занести до табл. 5 і побудувати по них динамічну характе­ристику поїзда. Приклад такої побудови наведено на рис. 5.

Передбачити, що тягач рухається по ущільненому грунту (грунтова дорога). Для цих дорожніх умов побудувати графік прискорення поїзду на горизонтальній ділянці. Обчислення провести за рівнянням:

( 33 )

де δ_об = 1,05…1,07 - коефіцієнт, що враховує вплив обертових мас (двигуна, транс­місії, коліс) на прискорення поїзда.

Приклад побудови графіка прискорень зображено на рис. 6.

ne, об/хв	Me, кН∙м	Vп, м/с	D, кН/кг	j, м/с
0	6	0	0,324	2,471
191	5,5	0,423	0,297	2,211
382	5	0,846	0,267	1,938
525	4,5	1,163	0,238	1,661
636	4	1,408	0,208	1,384
727	3,5	1,609	0,179	1,108
848	3	1,877	0,148	0,819
1018	2,5	2,253	0,114	0,507
1272	2	2,816	0,075	0,144
1697	1,5	3,755	0,023	-0,347
2545	1	5,632	-0,077	-1,28