Тягово-сцепные свойства и топливная экономичность трактора

 

=g mmax=9,81 1716=16834 Н;

_{=899 Нм;}

Здесь, как и всюду дальше, принимаем  .

Нормальную реакцию дороги можно определить, написав уравнение проекций действующих сил на поперечную плоскость, перпендикулярную поверхности пути: Подставив сюда вместо реакции ее значение из уравнения, получаем следующую формулу:

Если рассматривается движение под уклоном, то угол имеет отрицательное значение и член должен входить в уравнение со знаком минус. Сила инерции также может иметь в уравнениях разный знак; при замедленном движении (например, в случае торможения машины) ее нужно брать со знаком минус.

При установившемся движении трактора с прицепом на горизонтальном участке реакции и имеют следующие значения:

;

Назовем реакции  и , действующие на колеса трактора, когда он стоит неподвижно без прицепа на горизонтальной площадке, статическими реакциями и будем обозначать их и . Приравняв в предыдущем уравнении нулю все силы и моменты, отпадающие в рассматриваемом случае, получаем:

;

Сравнение значений реакций  и , действующих на передние и задние колеса трактора при различных условиях, показывает, что они не остаются постоянными. Если трактор движется без прицепа или если линия тягового сопротивления параллельна поверхности пути, то изменение реакций и происходит в результате перераспределения нормальных нагрузок между передними и задними колесами; снижение нагрузки на передние колеса вызывает такое же увеличение нагрузки на задние колеса, и наоборот; Сумма и остается равной . При наклоне линии тягового сопротивления к поверхности пути изменение реакций и происходит не только в результате перераспределения нормальных нагрузок между колесами, но и в результате того, что в этом случае:

                     + = .

Для более наглядного представления  о том, как распределяются нормальные реакции между передними и  задними колесами при различных  условиях движения, и для возможности сравнения в этом отношении различных тракторов вводятся удельные измерители значений и . Назовем отношение коэффициентом нагрузки передних колес, а отношение коэффициентом нагрузки задних колес и будем обозначать эти отношения соответственно через и . Значения и могут быть определены по приведенным выше формулам для подсчета реакций и . В частности, при установившемся движении трактора с прицепом на горизонтальном участке коэффициенты и имеют следующие значения:

 

 

В этих формулах =0,31 и =0,69 - значения коэффициентов нагрузки передних и задних колес при статическом положении трактора. Величина имеет значение для суждения об управляемости трактора; величина у трактора с задними ведущими колесами характеризует сцепной вес

На распределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами существенное влияние оказывает продольная координата центра тяжести трактора. Уменьшение веса, приходящегося на задние колеса, ухудшает сцепные качества трактора; уменьшение веса, передаваемого передним колесам, отрицательно сказывается на его управляемости и продольной устойчивости.

Конструктивные параметры трактора также оказывают влияние на перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами. Чем короче продольная база трактора и чем выше у него расположен центр тяжести и условная точка прицепа, тем при прочих равных внешних условиях резче происходит перераспределение.

 

2.2  Определение нормальных реакций почвы на колеса трактора при работе с навесными сельскохозяйственными машинами

 

При определении нормальных реакций  почвы на передние и задние колеса трактора с работающей навесной машиной можно представить ре акции почвы, действующие на рабочие органы навесной машины, реакцией , расположенной в продольно-вертикальной плоскости. Величина, направление и точка приложения реакции зависят от характера выполняемой сельскохозяйственной операции, почвенных условий, конструкции машины, состояния ее рабочих органов и ряда других факторов.

    Величина нормальной  реакции почвы  на опорные колеса навесной машины может быть определена из условия равновесия машины относительно ее мгновенного центра вращения : 

где и - соответственно плечи сил и относительно мгновенного центра вращения навесной машины. Отсюда:

    Определим теперь, чем  равны нормальные реакции почвы  на колеса трактора при работе  с навесной машиной. Примем, что  машина снабжена опорными колесами и навешена на трактор сзади, что работа производится на горизонтальном участке и движение агрегата имеет установившийся характер.

 

;   

                                                                                                                    

                 

где - продольная база навесной машины – расстояние от оси опорных колес машины до оси ведущих колес трактора.

 

 

 

 

Рисунок 2- Силы, действующие на навесной агрегат в продольной плоскости при установившейся работе на горизонтальном участке.

 

Сводные технические  данные спроектированного трактора с/х. назначения:

Показатели		Обозна-чение	Ед. изм.	Значения
Общие
Тип трактора		4к4
Тяговый класс трактора		-	-	0,6
Номинальное тяговое усилие		Ркр.н	кН	6
Тип движителя		колесный
Основные конструктивные
Количество передач трансмиссии	Основные рабочие	zтр	-	4
	Транспортные	zр	-	2
Ведущее колесо	Обозначение	-	-	11,2-16
	Радиус	rк	м	0,455
	Давление воздуха	Рв.к	МПа	0,12
Управляемое колесо	Обозначение	-	-	7,5L-16
	Давление воздуха	Рв.п	МПа	0,22
Гусеничный движитель	Число зубьев звездочки	z	-	-
	Шаг звена гусеницы	lзв	м	-
	Радиус	rк	м	-
Колесная база		L	м	3,2
Длина опорной поверхности гусениц		Lгус	м	-
Ширина опорной поверхности гусениц		b	м	-
Показатели конструкторской разработки
Двигатель
Номинальная мощность		Ne.н	кВт	3,62
Номинальная частота вращения		nн	мин-1	3000
Номинальный удельный тяговый расход топлива		gе.н	г/кВт·ч	320
Коэффициент запаса крутящего момента		КМ	-	1,14
Коэффициент приспособляемости по оборотам		Коб	-	1,67
Тягово-сцепные свойства
Тяговый диапазон		dт	-	1,875
Диапазон основных скоростей движения		dV.осн	-	1,594
Номинальные скорости движения	Основные рабочие	I	м/с	0,32
		II	м/с	0,37
		III	м/с	0,44
		IV	м/с	0,51
		V	м/с	-
	Транспортные	I	м/с	2,9
		II	м/с	7,4
Максимальная тяговая мощность		Nкр.max	кВт	2,03
Удельный тяговый расход топлива  при номинальной силе тяги		gкр	г/кВт·ч	578,6
Буксование ведущих колес при  номинальной силе тяги		d	%	15,8
Тговый КПД при номинальной  силе тяги		ηтяг	%	55
Опорные свойства и проходимость
Статические опорные реакции на колеса трактора	передние	Yп.ст	кН	5,26
	задние	Yк.ст	кН	11,57
Опорные реакции на колеса трактора при работе с навесной машиной	передние	Yп	кН	3,8
	задние	Yк	кН	15,4
Коэффициенты нагрузки опорных  колес	передних	lп	-	0,15
	задних	lк	-	0,85

 

 

 

 

 

3 КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА

Обоснование параметров и расчет муфты сцепления

Сцепление – это механизм трансмиссии, передающий крутящий момент двигателя и  позволяющий кратковременно отсоединять двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединять.

В большинстве случаев  применяют сухие дисковые постоянно  замкнутые сцепления с пружинным нажимным устройством и гасителем крутильных колебаний, расположенным в ведомом диске. Эти сцепления подразделяют по ряду признаков.

По способу действия – на неавтомотические и автоматические.

По числу дисков –  на одно- и двухдисковые. Однодисковые сцепления на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, тракторах малой мощности.  Двухдисковые сцепления устанавливают на автомобилях средней и большой грузоподъемности.

По расположению нажимных пружин – на периферийные и центральные. По периферии устанавливают ряд цилиндрических пружин, а центрально – одну коническую, цилиндрическую или тарельчатую.

По типу привода –  на механические и гидравлические, которые в свою очередь могут  иметь следящий гидравлический, пневматический или вакуумный усилитель.

Выбор основных параметров

Основными параметрами являются: наружный D и внутренний d диаметры фрикционных накладок ведомых дисков; коэффициент запаса сцепления β; нажимное усилие пружин Pн; расчетный коэффициент трения µ, число zп и жесткость cп нажимных пружин; давление q на фрикционные накладки; число ведомых дисков zД.

Указанные параметры  должны соответствовать требованиям  ГОСТ 12238-76 на основные параметры сухих  фрикционных сцеплений и ГОСТ 1786-80 на асбестовые фрикционные накладки.

Предельные отклонения размеров накладок составляют: по наружному диаметру -1 мм, по внутреннему диаметру +1 мм, по толщине δ - ±0,1 мм. Неплоскостность для наружного диаметра при равномерно приложенном номинальном давлении 10 кПа должна составлять не более 0,3 мм при D ≤ 200 мм и 0,6 мм при D > 200 мм.

Исходя из полученных выше Mk=11,54 Нм и nн= 3000 об/мин принимаем наружный D= 420 мм и внутренний d= 220 мм диаметры фрикционных накладок ведомых дисков; толщину накладок δ= 4,5 мм.

Коэффициент запаса сцепления  β – это отношение статического момента трения Mc к максимальному моменту у двигателя Me max:

Значение β выбирают с учетом неизбежного уменьшения коэффициента трения µ накладок в процессе эксплуатации, усадки нажимных пружин, наличия регулировки нажимного усилия, числа ведомых дисков. Уменьшение β составляет: вследствие усадки пружин 8-10 %; вследствие износа накладок 15%; суммарное уменьшение β составляет 23-25 %. В нашем случае коэффициент β принимаем равным 1,5.

Рисунок 5.1- Схема муфты сцепления

Нажимное усилие:

;

где rm – средний радиус трения,

мм,

Zf - число поверхностей трения(zf =2 для однодискового и zf =4 для двухдискового сцепления), принимаем zf =2.

µ - коэффициент трения, зависит от ряда факторов: параметров фрикционных материалов, состояние и относительной скорости скольжения поверхностей трения, давления, температуры и равен 0,22-0,3, стр.229 /4/.

Давление на фрикционные  накладки:

Проверяем число пар  трения:

Принимаем число пар  трения равное 2.

Ход нажимного диска lн должен обеспечивать полное выключение сцепления. Зазор между поверхностями трения принимают для однодисковых сцеплений 0,75-1,0 мм и для двухдисковых 0,6-0,7 мм. Таким образом, у однодисковых lн=1,5…2 мм, у двухдисковых lн=2,4…2,8 мм. Принимаем lн=2 мм.

Расчет показателей  нагруженности

К показателям нагруженности  относят удельную работу буксования аб и нагрев ведущего диска ∆t при трогании с места:

где Wб – работа буксования.

Расчет работы буксования ведут для первой передачи при  φ=0,02 и 0,16 и для второй передачи при  φ=0,02.

Принимаем: при φ=0,02 WI=31,4 кДж; аI=12,9 Дж/см²;

                                         WII=47,7 кДж; аII=19,6 Дж/см²;

                     при φ=0,16 WI=51,6 кДж; аI=21,1 Дж/см².

Расчет ведущего диска  на нагрев заключается в определении  повышения средней температуры ведущего диска. Принимаем, что теплоотдача в окружающую среду отсутствует и вся работа буксования идет на нагрев деталей

где γ=0,5 для однодискового  сцепления;

mн – масса диска;

с – удельная массовая теплоемкость чугуна (стали), с=0,435 кДж/кг·К.

Допускаемое повышение  температуры за одно включение принимаем  равным 10…20ºС.

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Тракторы и автомобили. Методические указания по выполнению курсовой работы(проекта)/ А.И.Бобровник и др.-Мн.:БГАТУ, 2008.-191.
2. Скотников В.А., Мащеннский А.А., Солонский М.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986.- 383 с.
3. Каталог советских тракторов – 79. – М.: ЦНИИТЭИ – тракторосельхозмаш, 1980. – 178 с.
4. Экспресс-информация ПО МТЗ. Техническая характеристика сельскохозяйственного гусеничного трактора «Беларус 1802».
5. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. – М.: Колос, 1972, - 382 с.
6. Тракторы. Дипломное проектирование. [Учебное пособие для ВУЗов по специальности 0513 «Автомобили и тракторы»/ А.Ф. Андреев, Д.Е.Атамонов, В.В.Будько и др.]; Под ред. В.В.Будько. – Мн.: Высшая школа, - 1985. – 158 с.
7. СТП БИМСХ 2.0.01 – 83. Проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению. – 64 с.