Тягово-сцепные и опорные свойства, проходимость и топливная экономичность трактора

    МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 

    Учреждение  образования

    БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

    АГРАРНЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

    Кафедра "Тракторы и автомобили" 
 

    Курсовая  работа

по  дисциплине «Тракторы  и автомобили»

Тема  3. Тягово-сцепные и опорные свойства, проходимость и топливная экономичность трактора. 

    Выполнил: студент ХХ курса гр. ХХХХ ЯЯЯЯЯЯ Я.Я. 
 

    Принял: к.т.н., доцент ЯЯЯЯЯЯЯ Я.Я. 
 
 
 
 
 
 
 

    МИНСК

    2011 г.

 

      

  СОДЕРЖАНИЕ

 ВВЕДЕНИЕ 3

 1 Тягово-сцепные свойства и топливная экономичность трактора 4

 1.1 Тяговый диапазон трактора  4

 1.2 Масса трактора ……………………………………………………………..…..5

 1.3 Номинальные скорости движения ……………………………………………..6

 1.4 Номинальная мощность двигателя, устанавливаемого на трактор…………7

 1.5 Тяговая  характеристика трактора ……………………………………………8

 2 Опорные свойства и проходимость трактора …………………………………23

 3 Расчет главной передачи трактора……………………………………………..27

 ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………………….….30 
 

 

    

    ВВЕДЕНИЕ 

    Тракторные  агрегаты работают в различных природно-климатических  условиях. Требования, предъявляемые  к ним, весьма разнообразны. Для удовлетворения этих требований, которые зачастую противоречивы, необходимо наличие  ряда эксплуатационных качеств, свойств  и показателей, характеризующих  в комплексе эффективность работы тракторов в тех или иных условиях. Правильный выбор эксплуатационных свойств и их показателей имеет  существенное значение для дальнейшего  научно-технического прогресса отечественного тракторостроения.

    Основную  группу эксплуатационных свойств тракторов  составляют тягово-сцепные и опорные, а также свойства, определяющие проходимость и топливную экономичность.

    Тягово-сцепные  свойства оцениваются такими показателями, как коэффициенты сопротивления  качению, буксования и сцепления  с почвой, которые в свою очередь  зависят от массы трактора, мощности двигателя, запаса крутящего момента  и коэффициентов приспособляемости  по крутящему моменту и частоте  вращения коленчатого вала двигателя, диапазона тяговых усилий и скоростей  движения.

    Топливная экономичность зависит от расхода  топлива при различных эксплуатационных режимах, потерь, возникающих при  движении агрегата, подбора диапазонов и количества передач (скоростей  движения), других эксплуатационных и  конструктивных показателей.

    Проходимость  зависит от величины средних и  максимальных давлений под опорной  поверхностью, положения центра давления и других показателей.

 

    

    1. Тягово-сцепные свойства  и топливная экономичность  трактора

    Тягово-сцепные  свойства определяются при тяговом  расчете трактора. При этом рассматриваются  основные показатели трактора: тяговое  усилие на основных передачах, масса, расчетные  скорости движения и требуемая мощность двигателя.

    При выполнении указанных расчетов нужно  исходить из заданного тягового класса трактора. Класс трактора характеризуется  величиной номинальной силы тяги Р_н, которую он должен развивать на крюке, работая на стерне нормальной влажности (8...22%) и средней твердости (1...1,5МПа) на горизонтальных участках чернозема или суглинка. При этом буксование движителей не должно выходить за допустимые пределы и трактор должен, соответственно, иметь достаточно высокий тяговый КПД. У колесных тракторов допускается в этих условиях буксование движителей 15...18%, у гусеничных - 3...5%. Тяговый КПД у колесных тракторов 4К2 должен быть не ниже 60...64%, у тракторов 4К4 не ниже 65...68%, у гусеничных не ниже 70...74%.

    Исходя  из этого в последовательном  порядке определяются: 

    

1. Тяговый диапазон трактора, т.е. отношение его номинальной силы тяги на крюке P_н к минимальной силе тяги P_{кр min}, с которой он может быть рационально использован. Величина тягового диапазона d_т подсчитывается по формуле:

 

где: P´_н - номинальная сила тяги, установленная для тракторов предыдущего тягового класса (P´_н=4 кН);

    ε- коэффициент расширения тяговой зоны трактора. Рекомендуется ε=1,1…1,3. Примем ε=1,25

    Расчетная номинальная сила тяги на крюке трактора при принятых условиях работы на стерне: 

    Зная  пределы тяговых усилий на крюке, с которыми раcсчитываемый трактор должен работать, можно подобрать к нему применительно к тем или иным зональным условиям соответствующий набор сельскохозяйственных машин. 

    1.2. Масса трактора. Различают: конструктивную массу m₀, т.е. массу трактора в незаправленном состоянии, без тракториста, инструмента, дополнительного оборудования и балласта;

    - минимальную  эксплуатационную массу m_min, равную конструктивной плюс масса заправочных материалов и масса тракториста, кг;

    - максимальную эксплуатационную  массу m_max, равную m_min плюс балласт того или иного типа, который может быть применен для увеличения сцепного веса (обычно у колесных тракторов 4К2), кг.

    При выполнении курсового проекта величину m_o=1720 кг берем ориентируясь на показатели современных тракторов того же тягового класса (для трактора Беларус-320).

    С достаточной точностью можно  принимать, что минимальная эксплуатационная масса трактора

    m_min=(1,05…1,1)m_o=1,1·1720=1892 кг

    Максимальная  эксплуатационная масса трактора выбирается с таким расчетом, чтобы при  работе в соответствующих условиях с номинальной нагрузкой на крюке  сцепной вес (т.е. вес, приходящийся на ведущие колеса) трактора был  достаточен для обеспечения допустимого  буксования ведущих колес.

    Подсчет максимальной эксплуатационной массы  трактора производится по следующей формуле:

- для колесного  трактора 4К4 

где: j_кдоп =0,6- допустимая величина коэффициента использования сцепного веса трактора;

    f=0,1- коэффициент сопротивления качению;

    g - ускорение свободного падения, м/с².

    В данном случае m_max< m_min. В таком случае при дальнейших расчетах используем значение m_min= m_max =1720 кг. 

    1.3 Номинальные скорости движения.

    Выбор основных скоростей движения (основных передач) должен быть увязан с принятым диапазоном тяговых усилий на крюке  и с требованиями агротехники  в отношении допустимых скоростей  работы на различных сельскохозяйственных операциях.

    Значение  низшей основной скорости v_н1 и число Z основных скоростей указаны в задании.

    Отношение высшей основной скорости v_нZ к низшей v_н1 определяет диапазон номинальных основных скоростей трактора d_vосн, т.е.: 

где: i_тр1 и i_тр(z) - передаточные числа трансмиссии трактора соответственно на низшей и высшей основных передачах.

    Скорость  v_н1 должна обеспечивать полную нагрузку двигателя на номинальную величину М_н крутящего момента при работе трактора с номинальной силой тяги на крюке P_н. Эксплуатационная масса при этом должна быть максимальной m_max.

    Скорость  v_нz должна применяться при работе с минимальной силой тяги на крюке P_крmin= P_н/ _т, на которую рассчитан трактор. В этом случае достаточно иметь минимальную эксплуатационную массу m_min и может быть допущена загрузка двигателя на величину g_дmin=0,85...0,9. КПД трансмиссии h_тр принимается для обычно рассматриваемых вариантов работы одинаковым.

    Величина скоростного диапазона может быть подсчитана по формуле:

    δ_νосн ≈ δ_m·γ_дmin= 1,875·0,85=1,594.

    При предварительных расчетах ряд основных скоростей универсально-пропашных  тракторов строится по принципу геометрической прогрессии, знаменатель которой  q. Полученный в этом случае ряд называется геометрическим.  

    В задании указывается численное  значение первой основной скорости V_н1; остальные основные скорости подсчитываются, исходя из установленного значения q знаменателя геометрического ряда, т.е. V_н2=V_н1×q=3·1,1681=3,5 м/с, V_н3=V_н2×q= 3,5·1,1681=4,09 м/с, V_н4=V_н3×q= 4,09·1,1681=4,78 м/с.

    При выполнении тягового расчета номинальная  величина высшей транспортной скорости V_нmax =12 м/с берется по заданию.

    Окончательно  ряд скоростей корректируется при  кинематическом расчете трансмиссии  трактора. 

    1.4. Номинальная мощность двигателя, устанавливаемого на тракторе. 

    Подсчет номинальной мощности двигателя  N_н производится по формуле: 

    где: h_тр - КПД трансмиссии на 1-ой основной передаче; g_дmin - коэффициент эксплуатационной нагрузки двигателя. Коэффициент g_дmin принимается равным 0,85...0,9.

    При определении КПД трансмиссии  нужно учитывать потери, возникающие  при передаче нагрузки, и потери холостого хода. В соответствии с  этим: 
 

где - КПД, учитывающий потери холостого хода, при подсчете номинальной мощности двигателя можно принимать η_х=0,95…0,97;

h_ц и h_к - соответственно КПД цилиндрической и конической пар шестерен; h_ц =0,98...0,99, h_к=0,97...0,98; n_ц и n_к - число соответствующих пар шестерен, работающих в трансмиссии на данной передаче.

Результаты  тягового расчета сводятся в табл. 1.

    Таблица 1 - Результаты тягового расчета