Тяговый расчёт трактора и автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ТРАКТОРА

1.1 Определение тягового диапазона

д_т==е·(1.1)

где Р_кр^' - номинальная сила тяги трактора предыдущего тягового класса;

е - коэффициент расширения тяговой зоны, учитывающий степень перекрытия смежных тяговых зон до 30 Кн е=1,25…1,30; для тракторов с Р_кр=40 кН и выше е=1,5;

1.2 Определение эксплуатационного веса трактора

G_эmax=(1.2)

где ц_кдоп - значение коэффициента использования сцепного веса, которого можно достичь в данных почвенных условиях при допускаемой буксования ведущих колес; ц_кдоп=0,65

л_к и - коэффициенты нагрузки ведущих колес и сопротивления качению, соответственно принятым условиям работы; л_к=0,8и =0,08-0,10; принимаем =0,10.

G_эmax===31,1111 кН

1.3 Расчет буксования в зависимости от нагрузки на крюке трактора

Таблица №1 Зависимость буксования от тягового усилия

Ркр, кН	22223,1 2	6	9	14	20
Ркр/Gсц	0.0643	0.1929	0.2893	0.4500	0.6429
д,%	1.5	4	7.5	15.0	26

При работе колесных тракторов со схемой (4х2) при изменении силы тяги на крюке происходит перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами. При увеличении тягового усимлия снижается нагрузка на передние колеса и увеличивается нагрузка на задние колеса, т.е. сцепной вес увеличивается. Для ориентировочных расчетов можно принять

G_сц (1.3)

G_сц

Определяем отношение Ркр/Gсц при различном тяговом усилии

2 кН: Ркр/Gсц=0.0643

6 кН: Ркр/Gсц=0.1929

9 кН: Ркр/Gсц=0.2893

14 кН: Ркр/Gсц=0.4500

20 кН: Ркр/Gсц=0.6429

1.4 Определение номинальной мощности двигателя

N_eн=(1.4)

Где Р_крн - заданное номинальное тягового усилие, кН;

V_p1-рабочая скорость движения трактора при номинальной силе тяги, км/ч;

ч_э - коэффициент эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя; ч_э=0,85-0,90; принимаем ч_э=0,90

з_тяг - тяговый коэффициент полезного действия

з_тяг=з_тр?з_б?з_f?з_мг(1.5)

гдез_тр - коэффициент полезного действия, учитывающий механические потери в трансмиссии;

з_б - коэффициент полезного действия, учитывающий потери на буксования ведущих колес;

з_f - коэффициент полезного действия, учитывающий потери на качение трактора;

з_мг - коэффициент полезного действия, учитывающий потери на внутренние механические потери гусеничного движителя;

з_тр=з_ц^пц?з_кон^пкон?з_хол(1.6)

з_б=1-д(1.7)

з_f=1-(1.8)

гдеP_f - сила сопротивления качения, кН;

Р_к - касательная сила тяги, равная при установившемся движении трактора по горизонтальному участку, кН;

n_ц и n_кон - количество пар шестерен, работающих в трансмиссии на данной передаче, соответственно, цилиндрических и конических;

Р_к=Р_f+Р_кр(1.9)

Р_f=f?G_эmax(1.10)

гдеf - коэффициент сопротивления качению

з_ц^пц - коэффициент полезного действия цилиндрической пары шестерни; з_ц=0,985-0,990; принимаем з_ц=0,99.

з_кон - коэффициент полезного действия конической пары шестерни; з_кон=0,975-0,980; принимаем з_кон=0,98.

з_хол - коэффициент полезного действия, учитывающий потери на потери холостого хода трансмиссии; з_хол=0,950-0,970; принимаем з_хол=0,970.

з_тр=0,99⁴?0,98¹?0,96=09037

з_б=1-0.15=0,85

Р_f=0,10?31.1=3,1111 кН

Р_к=3,1111+14=17,1111 кН

з_f=1-=0,81

з_мг=1

з_тяг=0,9037?0,85?0,81?1=0,6285

N_eн==35.7504 кВт

1.5 Расчет и построение регуляторной характеристики дизельного двигателя

n_х.х=(1+д_р)?n_н , об/мин(1.12)

гдед_р - коэффициент неравномерности регулятора, для современных тракторных дизелей; д_р=0,07-0,08; принимаем д_р=0,08.

n_н - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя (по заданию), об/мин

n_х.х=(1+0,08)?1750=1890 об/мин

Определяем эффективную мощность N_ei, кВт

N_ei=N_eн?[c₁?+c₂?()² - ()³](1.13)

гдеn_i и n_н - текущее и номинальное значения частот вращения коленчатого вала, об/мин;

c₁=0,5; c₂=1,5 - коэффициент для дизелей с непосредственным впрыском топлива;

М_кi=, кН·м(1.14)

гдеN_ei - эффективная мощность, кВт;

n_i - частота вращения, об/мин

g_eMкрмах=(1,15-1,20)?g_eн, (1.15)

гдеg_eMкрмах - удельный расход топлива на безрегуляторной ветви при максимальном крутящем моменте двигателя;

N₂₁₀₀=35,75?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 38.7556 кВТ

N₂₀₀₀=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,973=41,154 кВТ

N₁₉₀₀=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,940=39,758кВТ

N₁₈₀₀=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,901=38,109кВТ

N₁₇₀₀=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,857=36,248 кВТ

N₁₆₀₀=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,809=34,217кВТ

N₁₅₇₅=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,797=33,710кВТ

N₁₅₅₀=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,784=33,160кВТ

N₁₅₀₀=42,296?[0,5?+1,5?()² - ()³]= 42,296?0,758=32,060кВТ

М₂₁₀₀==0,192 кН·м

М₂₀₀₀==0,197кН·м

М₁₉₀₀==0,2кН·м

М₁₈₀₀==0,2022кН·м

М₁₇₀₀==0,2037кН·м

М₁₆₀₀==0,2043кН·м

М₁₅₇₅==0,2045 кН·м

М₁₅₅₀==0,2044 кН·м

М₁₅₀₀==0,2042 кН·м

g_eMкрмах=1,20?220=264

Таблица №2 Параметры регуляторной скоростной характеристики

N об/мин	Nе, кВт	Мкр,кНм	GT, кг/ч	gе,г/кВтч
nxx=1890	0	0	2.4882	?
nн=1750	35.75	0.1951	8.2941	232.0
1650	34.56	0.2001	-----	-----
1550	33.06	0.2038	-----	-----
1450	31.29	0.2062	-----	-----
no=1312.5	28.49	0.2074	7.9316	276.8

1.6 Расчет касательных сил тяги передаточных чисел трансмиссии теоретических (расчетных)скоростей движения трактора

Определяем знаменатель геометричечской прогрессии

q===(1.16)

гдеz - число передач основного ряда; z=4;

P_K1=P_крн+P_f(1.17)

Где P_крн - номинальная сила тяги на первой основной передаче (согласно заданию), кН

Р_крmin - сила тяги на крюке трактора на высшей рабочей передачи, кН

P_K1=14+3,11=17.11 кН

P_KZ=Р_крmin+Р_f(1.18)

Определяем минимальную силу тяги Р_крmin, кН

Р_крmin=(1.19)

Р_крmin==5.6891 кН

P_KZ=5.6891+3,11=8.8002 кН

q==1.2481

Р_к2=(1.20)

Р_к2==13.7097кН

Р_к3=(1.21)

Р_к3==10.9845 кН

Р_к4=(1.22)

Р_к4==10,520 кН

Передаточное число трансмиссии колесного трактора на первой передаче определяется по формуле:

i_Тр1=(1.24)

где r_k - теоретический радиус качения ведущих колес,м;

r_k=,м; (1.25)

где d-посадочный диаметр шины в дюймах;

b- ширина профиля шины в дюймах;

(0,80…0,85)- коэффициент деформации (усадки) шины ведущих колес.

Размер шины подбирают по таблице 6 в зависимости от нагрузки на одно ведущее колесо трактора

Gk=,кН;

Nk-количество ведущих колес;

Gk==13.32кН;

r_k==0,726

ч_э - коэффициент эксплутационной нагрузки;

М_крн - номинальный крутящий момент двигателя кН·м;

i_Тр1==61.6269

Остальные передаточные числа основного ряда передач подсчитывается по формуле:

i_Тр2=(1.25)

i_Тр2=49.3765

i_Тр3=(1.26)

i_Тр3=39.5615

i_Тр4=(1.27)

i_Тр4=31.6946

Номинальная расчетная скорость движения определяется по формуле:

V_н=(1.29)

гдеn_н - номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин;

V_н==6.1182 км/ч

С целью проверки правильности предыдущих расчетов целесообразно сравнить величины расчетных скоростей, полученных по формуле (1.29) и рассчитанных из выражения:

V'_Н1=(1.30)

гдеV_р1 - рабочая скорость движения на первой передачи при номинальной силе тяги на крюке;

з_б - КПД буксования при номинальной силе тяги.

Ошибка расчетов:

?=; [?]=1%(1.31)

?==0.8%

Остальные расчетные (номинальные) скорости движения на передачах основного ряда:

V_H2= V_Н1·q(1.32)

V_H2= 7.6362 км/ч

V_H3= V_Н2·q(1.33)

V_H3= 9.5307 км/ч

V_H4= V_Н3·q(1.34)

V_H4= 11.8963 км/ч

Определяем передаточные числа трансмиссии и касательные силы тяги на транспортных передачах:

Высшая транспортная скорость принимается согласно заданию. При наличии двух транспортных скоростей (передач) по заданию, промежуточную транспортную скорость определяют как среднегеометрическую величину между высшей транспортной Vтрmax=Vтр2 и высшей скоростью основного ряда Vz по формуле

Vтр1=(1.35)

Vz=Vн4=11,813, тогда

Vтр1==16.1777 км/ч;

i_тр=(1.36)

i_тр1==23.3066

i_тр2==17.1385

P_кр=, кН(1.37)

P_кр1==7,622 кН

P_кр2==4.951 кН

Для принятой скорости движения на технологической передаче определяют передаточное число трансмиссии i_тртехн и касательную силу тяги Р_ктехн по формулам:

i_тртехн=(1.38)

гдеV_{рас.техн} - расчетная техническая скорость движения; V_{рас.техн}=1 км/ч;

При расчете i_тртехн и Р_ктехн за расчетную частоту вращения коленчатого вала n_расч принимается:

n_расч=n_хх-(0,15…0,20)·(n_хх-n_н), об/мин(1.39)

гдеn_хх и n_н - частоты вращения коленчатого вала двигателя соответственно холостого хода и номинальная, об/мин

n_расч=2268-(0,20·168)=2234,4 об/мин

М_рас=(0,15…0,20)·М_крн , кН·м(1.40)

гдеМ_крн - номинальный крутящий момент двигателя, кН·м (согласно регуляторной скоростной характеристике).

М_рас=0,20·0,192=0,0384 кН·м

i_тртехн==611,559

Так как на технологической передаче используется ходоуменьшитель, то КПД трансмиссии на технологической передаче:

з_тртехн=з_тр·з_ц²(1.41)

з_тртехн=0,9037·0,99²=0,8857

Р_ктехн=(1.42)

Р_ктехн==12.1240 кН·м

Таблица № 3 Расчетные значения Р_КР, i_тр и V_тр

Передача	Рк,кН	iтр	Vн, км/ч	nрасч, об/мин
1 основная	17.1111	61.6269	6.1182	1764
2 основная	13.7097	49.3765	7.6362	1764
3 основная	10.9845	39.5615	9.5304	1764
4 основная	8.8002	31.6946	11.8963	1764
1транспортная	7.1903	23.3066	16.1777	1750
2транспортная	5.2874	17.1385	22.0	1750
технологическая	12.1240	200.59	2.0	1862

1.7 Расчет и построение теоретической тяговой характеристики трактора

Определив основные конструктивные параметры тракторного двигателя и трактора в целом, приступают к аналитическому расчету и построению теоретической тяговой характеристики.

На каждой передаче основного и транспортного рядов трактора расчеты выполняются для 4 расчетных режимов: номинальный режим работы двигателя n_н и М_крн, режим максимального крутящего момента М_крmax и n_о, режим крутящего момента М_крср=, а также режим холостого хода (Р_кр=0, Р_К=Р_f).

1 основная передача

1точка:

М_к=, кН·м(1.43)

гдеР_f - сила сопротивления качения, кН

n_д=n_х.х-, об/мин(1.44)

гдеn_н - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя (по заданию), об/мин

n_х.х - частота вращения холостого хода двигателя, об/мин

Определяем из формулы (1.14) эффективную мощность, кВт

N_e=, кВт(1.45)

P_КР=Р_К-Р_f, Кн(1.46)

д=f(), % (1.47)

гдеG_сц - вес сцепления

Определяем из формулы (1.37) касательную силу тяги

Р_к=, Кн(1.48)

Теоретическая скорость определяется из выражения:

V_т=0,377·, км/ч(1.49)

Зная величину буксования д и теоретическую скорость движения, рабочие скорости подсчитываются:

V_р=V_т·(1-д), км/ч(1.50)

Мощность на крюке для каждой передачи и каждой расчетной точки определяют:

N_кр=, кВт(1.51)

Для оценки топливной экономичности трактора определяется удельный расход топлива:

g_кр=, г/кВт·ч(1.52)

гдеG_Т - соответствующий часовой расход топлива по регуляторной скоростной характеристики, кг/ч.

Тяговый КПД трактора подсчитывается:

з_тяг=(1.53)

з_f=1-(1.54)

гдеP_f - сила сопротивления качения, кН;

Р_к - касательная сила тяги, равная при установившемся движении трактора по горизонтальному участку, кН;

з_б=1-д(1.55)

Проверку з_тяг производят по формуле:

з_тяг=з_тр?з_б?з_f·(1.56)

где з_тр=0,912

1 точка:

М_к==0,033 кН·м

n_д=2268-=2268-28,875=2239,125 об/мин

N_e==7,733 кВт

P_КР=3,33-3,33=0

д=0 %

V_т=0,377·=7,647 км/ч

V_р=Vт=7,647 км/ч

2 точка:

Р_к==19,327кН

P_КР=19,327-3,33=15,994 кН

f()=0,600; д=23%

V_т=0,377·=7,172 км/ч

V_р= 7,172·(1-0,23)=5,522 км/ч

N_кр==24,533 кВт

g_кр==379,285 г/кВт·ч

з_тяг==0,580

з_f=1-=1-0,172=0,828

з_б=1-0,23=0,77

з_тяг=0,912?0,77?0,828=0,581

3 точка:

М_крср==0,198 кН·м

n_д==1837,5 об/мин

N_e==38,080 кВт

Р_к==19,931 кН

P_КР=19,931-3,33=16,601 кН

f()=0,623; д=23,5%

V_т=0,377·=6,276 км/ч

V_р= 6,276·(1-0,235)=4,801км/ч

N_кр==22,139 кВт

g_кр==413,297 г/кВт·ч

з_тяг==0,581

з_f=1-=1-0,167=0,833

з_б=1-0,235=0,765

з_тяг=0,912?0,765?0,833=0,581

4 точка:

Р_к==20,585 кН

P_КР=20,585-3,33=17,255 кН

f()=0,647; д=25%

V_т=0,377·=5,379 км/ч

V_р= 5,379·(1-0,25)=4,034 км/ч

N_кр==19,336 кВт

g_кр==465,453 г/кВт·ч

з_тяг==0,573

з_f=1-=1-0,161=0,839

з_б=1-0,25=0,75

з_тяг=0,912?0,75?0,839=0,573

2 основная передача

1 точка:

М_к==0,039 кН·м

n_д=2268-=2268-34,125=2233,875 об/мин

N_e==9,118 кВт

P_КР=3,33-3,33=0

д=0 %

V_т=0,377·=9,011км/ч

V_р=V_т=9,011 км/ч

2 точка:

Р_к==16,364 кН

P_КР=16,364-3,33=13,034 кН

f()=0,489; д=15%

V_т=0,377·=8,471 км/ч

V_р= 8,471·(1-0,15)=7,200 км/ч

N_кр==26,068 кВт

g_кр==356,951 г/кВт·ч

з_тяг==0,616

з_f=1-=1-0,203=0,797

з_б=1-0,15=0,85

з_тяг=0,912?0,85?0,797=0,617

3 точка:

М_крср==0,198 кН·м

n_д==1837,5 об/мин

N_e==38,080 кВт

Р_к==16,876 кН

P_КР=16,876-3,33=13,546 кН

f()=0,508; д=16%

V_т=0,377·=7,412 км/ч

V_р= 7,412·(1-0,16)=6,226 км/ч

N_кр==23,427 кВт

g_кр==390,574 г/кВт·ч

з_тяг==0,615

з_f=1-=1-0,197=0,803

з_б=1-0,16=0,84

з_тяг=0,912?0,84?0,803=0,615

4 точка:

Р_к==17,430 кН

P_КР=17,430-3,33=14,100 кН

f()=0,529; д=17%

V_т=0,377·=6,353 км/ч

V_р= 6,353·(1-0,17)=5,273 км/ч

N_кр==20,652 кВт

g_кр==435,793 г/кВт·ч

з_тяг==0,612

з_f=1-=1-0,191=0,809

з_б=1-0,17=0,83

з_тяг=0,912?0,83?0,809=0,612

3 основная передача

1 точка:

М_к==0,046 кН·м

n_д=2268-=2268-40,25=2227,75 об/мин

N_e==10,725 кВт

P_КР=3,33-3,33=0

д=0 %

V_т=0,377·=10,613км/ч

V_р=V_т=10,613 км/ч

2 точка:

Р_к==13,856 кН

P_КР=13,856-3,33=10,526 кН

f()=0,395; д=11%

V_т=0,377·=10,004 км/ч

V_р= 10,004·(1-0,11)=8,903 км/ч

N_кр==26,031 кВт

g_кр==357,458 г/кВт·ч

з_тяг==0,615

з_f=1-=1-0,240=0,76

з_б=1-0,11=0,89

з_тяг=0,912?0,89?0,76=0,616

3 точка:

М_крср==0,198 кН·м

n_д==1837,5 об/мин

N_e==38,080 кВт

Р_к==14,289 кН

P_КР=14,289-3,33=10,959 кН

f()=0,411; д=12 %

V_т=0,377·=8,753 км/ч

V_р= 8,753·(1-0,12)=7,702 км/ч

N_кр==23,448 кВт

g_кр==390,225 г/кВт·ч

з_тяг==0,615

з_f=1-=1-0,233=0,767

з_б=1-0,12=0,88

з_тяг=0,912?0,88?0,767=0,615

4 точка:

Р_к==14,759 кН

P_КР=14,759-3,33=11,429 кН

f()=0,429; д=12%

V_т=0,377·=7,503 км/ч

V_р= 7,503·(1-0,12)=6,602 км/ч

N_кр==20,959 кВт

g_кр==429,409 г/кВт·ч

з_тяг==0,621

з_f=1-=1-0,225=0,775

з_б=1-0,12=0,88

з_тяг=0,912?0,88?0,775=0,621

4 основная передача

1 точка:

М_к==0,054 кН·м

n_д=2268-=2268-47,25=2220,75 об/мин

N_e==12,551 кВт

P_КР=3,33-3,33=0

д=0 %

V_т=0,377·=12,494км/ч

V_р=V_т=12,494 км/ч

2 точка:

Р_к==11,732 кН

P_КР=11,732-3,33=8,402 кН

f()=0,315; д=8%

V_т=0,377·=11,815 км/ч

V_р= 11,815·(1-0,08)=10,869 км/ч

N_кр==25,367 кВт

g_кр==366,815 г/кВт·ч

з_тяг==0,600

з_f=1-=1-0,283=0,717

з_б=1-0,08=0,92

з_тяг=0,912?0,92?0,717=0,601

3 точка:

М_крср==0,198 кН·м

n_д==1837,5 об/мин

N_e==38,080 кВт

Р_к==12,099 кН

P_КР=12,099-3,33=8,769 кН

f()=0,329; д=9 %

V_т=0,377·=10,338 км/ч

V_р= 10,338·(1-0,09)=9,407 км/ч

N_кр==22,913 кВт

g_кр==399,336 г/кВт·ч

з_тяг==0,601

з_f=1-=1-0,275=0,725

з_б=1-0,09=0,91

з_тяг=0,912?0,91?0,725=0,601

4 точка:

Р_к==12,496 кН

P_КР=12,496-3,33=9,166 кН

f()=0,344; д=10%

V_т=0,377·=8,861 км/ч

V_р= 8,861·(1-0,10)=7,975 км/ч

N_кр==20,306 кВт

g_кр==443,218 г/кВт·ч

з_тяг==0,602

з_f=1-=1-0,266=0,734

з_б=1-0,10=0,9

з_тяг=0,912?0,9?0,734=0,602

1 транспортная

1 точка:

М_к==0,025 кН·м

n_д=2268-=2268-21,875=2246,125 об/мин

N_e==5,877 кВт

P_КР=0,999-0,999=0

д=0 %

V_т=0,377·=19,451км/ч

V_р=V_т=19,451 км/ч

2 точка:

Р_к==7,622 кН

P_КР=7,622-0,999=6,623 кН

f()=0,248; д=5,5%

V_т=0,377·=18,186 км/ч

V_р= 18,186·(1-0,055)=17,185 км/ч

N_кр==31,615 кВт

g_кр==294,322 г/кВт·ч

з_тяг==0,747

з_f=1-=1-0,131=0,869

з_б=1-0,055=0,945

з_тяг=0,912?0,945?0,869=0,748

3 точка:

М_крср==0,198 кН·м

n_д==1837,5 об/мин

N_e==38,080 кВт

Р_к==7,861 кН

P_КР=7,861-0,999=6,862 кН

f()=0,257; д=7 %

V_т=0,377·=15,912 км/ч

V_р= 15,912·(1-0,07)=14,798 км/ч

N_кр==28,206 кВт

g_кр==324,399 г/кВт·ч

з_тяг==0,740

з_f=1-=1-0,127=0,873

з_б=1-0,07=0,93

з_тяг=0,912?0,93?0,873=0,740

4 точка:

Р_к==8,119 кН

P_КР=8,119-0,999=7,120 кН

f()=0,267; д=7%

V_т=0,377·=13,639 км/ч

V_р= 13,639·(1-0,07)=12,684 км/ч

N_кр==25,086 кВт

g_кр==358,765 г/кВт·ч

з_тяг==0,744

з_f=1-=1-0,123=0,877

з_б=1-0,07=0,93

з_тяг=0,912?0,93?0,877=0,743

2 транспортная передача

1 точка:

М_к==0,038 кН·м

n_д=2268-=2268-33,25=2234,75 об/мин

N_e==8,888 кВт

P_КР=0,999-0,999=0

д=0 %

V_т=0,377·=29,797км/ч

V_р=V_т=29,797 км/ч

2 точка:

Р_к==4,950 кН

P_КР=4,950-0,999=3,951 кН

f()=0,148; д=3,5%

V_т=0,377·=28,000 км/ч

V_р= 28,000·(1-0,035)=29,654 км/ч

N_кр==29,654 кВт

g_кр==313,785 г/кВт·ч

з_тяг==0,701

з_f=1-=1-0,202=0,798

з_б=1-0,035=0,965

з_тяг=0,912?0,965?0,798=0,702

3 точка:

М_крср==0,198 кН·м

n_д==1837,5 об/мин

N_e==38,080 кВт

Р_к==5,105 кН

P_КР=5,105-0,999=4,106 кН

f()=0,1454; д=4 %

V_т=0,377·=24,500 км/ч

V_р= 24,500·(1-0,04)=23,520 км/ч

N_кр==26,825 кВт

g_кр==341,099 г/кВт·ч

з_тяг==0,704

з_f=1-=1-0,195=0,805

з_б=1-0,04=0,96

з_тяг=0,912?0,96?0,805=0,704

4 точка:

Р_к==5,273 кН

P_КР=5,273-0,999=4,274 кН

f()=0,160; д=4%

V_т=0,377·=21,000 км/ч

V_р= 21,000·(1-0,04)=20,160 км/ч

N_кр==23,934 кВт

g_кр==376,034 г/кВт·ч

з_тяг==0,709з_f=1-=1-0,189=0,811

з_б=1-0,04=0,96

з_тяг=0,912?0,96?0,811=0,710

Технологическая передача

1 точка:

М_к==0,004 кН·м

n_д=2268-=2268-3,5=2264,5 об/мин

N_e==0,948 кВт

д=0 %

V_т=0,377·=1,013 км/ч

V_р=V_т=1,013 км/ч

2 точка:

N_e==8,980 кВт

Р_к=28,616 кН

P_КР=28,616-3,33=25,286 кН

f()=0,950; д=80%

V_т=0,377·=1,000 км/ч

V_р= 1,000·(1-0,80)=0,20 км/ч

N_кр==0,980 кВт

g_кр==3775,510 г/кВт·ч

з_тяг==0,110

з_f=1-=1-0,116=0,884

з_б=1-0,80=0,20

з_тяг=0,894?0,20?0,884=0,157

2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ

2.1 Определение собственной и полой массы автомобиля

Исходным параметром для определения собственной и полной массы автомобиля является заданная грузоподъемность или пассажировместимость. Отношение грузоподъемности автомобиля М_Г к его собственной массе М_О называется коэффициентом грузоподъемности:

М_О=,кг(2.1)

гдез_Г - коэффициент грузоподъемности; з_Г=0,9-1,4; принимаем з_Г=1,0;

М_О==2000 кг

Полная масса автомобиля (без прицепа) определяется:

М_А=М_Г+М_О+75·n, кг(2.2)

гдеn - число пассажиров, включая водителя;

75 - масса одного человека;

М_А=2000+2000+75·2=4150 кг

2.2 Расчет номинальной мощности двигателя автомобиля

Мощность двигателя автомобиля должна быть достаточной для движения полностью нагруженного автомобиля с заданной максимальной скоростью в заданных дорожных условиях.

Мощность, необходимая для установившегося движения в заданных условиях определяется:

Ne_VMAX=, кВт(2.3)

гдеV_MAX - максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;

з_ТР - механический КПД трансмиссии, принимаемый для режима максимальной скорости; з_ТР=0,85-0,90; принимаем з_ТР=0,85;

Ga - сила тяжести (вес) автомобиля с полной нагрузкой, Н;

Ш - приведенный коэффициент дорожного сопротивления; при движении по горизонтальному участку б=0;f=0,024 (по заданию);

k - коэффициент обтекаемости автомобиля;к=0,6-0,75, принимаем к=0,7;

F - площадь лобового сопротивления автомобиля, которая принимается исходя из данных прототипа или автомобиля подобного класса по грузоподъемности и габаритам (табл.12).F=1,4.

Ga=М_А·g, Н(2.4)

Ga= 4150·9,81=40711 Н

Ш=f·cosб±sinб(2.5)

Ш=0,024·cos0±sin0=0,024

Ne_VMAX==50.8722 кВт

Для обеспечения лучших тяговых и динамических качеств автомобиля номинальную (максимальную) мощность двигателя определяется:

Ne=(1,05…1,10)· Ne_VMAX, кВт(2.6)

Ne=1,10· 50.8722=55.9594 кВт

Угловая скорость коленчатого вала двигателя на номинальном режиме определяется через коэффициент оборотности двигателя

щ= з_п·V_MAX, с^-1(2.7)

гдез_п - коэффициент оборотности двигателя; з_п=3…4; принимаем з_п=3.5;

щ= 3.5·85=300 с^-1

2.3 Расчет и построение (внешней) характеристики карбюраторного двигателя

Текущее значения мощности Ne_i и крутящего момента М_Кi определяют

N_ei=N_eн?[c₁?()+c₂?()² - ()³], кВт(2.8)

М_ki=,кН·м(2.9)

гдещ_i и щ_n - текущее и номинальное значения угловой скорости коленчатого вала двигателя;

с₁ и с₂ - коэффициенты для карбюраторного двигателя; с₁=с₂=1;

При расчете скоростной характеристики карбюраторного двигателя необходимо задаться угловой скоростью, соответствующей 120, 100, 80, 60, 50, 40, 20 % от номинального значения, и определить текущее значения N_ei и М_ki , соответствующим этим угловым скоостям.

Для большинства современных карбюраторных двигателей удельный расход топлива 305…325 г/кВт·ч; принимаем 320 г/кВт·ч;

N_e80=109,3565?[1?+1?()² - ()³]=101,482 кВт

N_e60=109,3565?[1?+1?()² - ()³]= 81,361кВт

N_e50=109,3565?[1?+1?()² - ()³]= 68,347 кВт

N_e40=109,3565?[1?+1?()² - ()³] =54,240 кВт

N_e20=109,3565?[1?+1?()² - ()³] =25,370 кВт

N_e120=109,3565?[1?+1?()² - ()³] =99,733 кВт

М_kн==0,34173 кН·м

М_k80==0,39641 кН·м

М_k60==0,42375 кН·м

М_k50==0,42716 кН·м

М_k40==0,42375 кН·м

М_k20==0,39640 кН·м

М_k120==0,25972 кН·м

Таблица №5 Параметры внешней скоростном характеристики двигателя

ще, %	20	40	50	60	80	100	120
ще, с-1	60	120	150	180	240	300	360
Ne, кВт	17.8407	27.7559	34.9746	41.6338	51.9303	55.9594	51.0350
Мк,кН·м	0.22300	0.23129	0.23316	0.23129	0.21637	0.18651	0.14176
ge,%	110	100	97	95	95	100	115
ge,г/кВт·ч	341.0	310.0	300.7	294.5	294.5	310.0	356.5
Gт,кг/ч	6.08	8.60	10.52	15.29	15.29	17.35	18.19

Часовой расход топлива рассчитывают по формуле

G_Тi=, кг/ч(2.10)

G_ТН==34,993 кг/ч

G_Т80==30,850 кг/ч

G_Т60==24,733 кг/ч

G_Т50==21,214 кг/ч

G_Т40==17,356 кг/ч

G_Т20==8,930 кг/ч

G_Т120==36,701 кг/ч

трактор буксование двигатель трансмиссия

2.4 Расчет передаточных чисел трансмиссии автомобиля

i_ТР1=(2.11)

гдеМ_а - полная масса автомобиля, кг;

л_к - коэффициент нагрузки ведущих колес; л_к=0,70…0,75;

ц - максимальное значение коэффициента сцепления (принимается в пределах 0,7…0,8);

з_ТР1 - КПД на первой передачи;

r_к - динамический радиус ведущих колес,м;

М_kmax - максимальный крутящий момент, Н·м;

з_ТР1= з_ТР·з_Ц²(2.12)

гдез_ТР - КПД трансмиссии на высшей передачи (значения его принимались при расчете мощности двигателя соответствующей максимальной скорости);

з_Ц - КПД одной цилиндрической пары шестерен; з_Ц=0,985;

r_к=0,5·d+b·л_у, м(2.13)

гдеd - диаметр обода колеса, м;

b - высота профиля шины, м;

л_у - коэффициент усадки, принимается в пределах 0,92…0,95;

з_ТР1= 0,85·0,985²=0,824

r_к=0.0254·16.045=0.4075 м

i_ТР1==43.7406

Определяем передаточное число трансмиссии на высшей передачи

i_ТРZ=(2.14)

гдещ_vmax может быть определено из графика внешней скоростной характеристики двигателя, с^-1;

i_ТРZ==8,881

i_ТР2= i_ТР1·q(2.15)

i_ТР3= i_ТР2·q(2.16)

i_ТР4= i_ТР3·q(2.17)

i_ТР5= i_ТР4·q(2.18)

гдеz - принятое число передач коробки;

q - знаменатель геометрической прогрессии;

q=(2.19)

q==0,594

i_ТР2= 71,275·0,594=42,337

i_ТР3= 42,337·0,594=25,148

i_ТР4= 25,148·0,594=14,938

i_ТР5= 19,937·0,594=8,881

2.5 Расчет и построение универсальной динамической характеристики автомобиля

Динамический фактор определяется по формуле:

D=

где Рк - касательная сила тяги автомобиля, Н;

Рw - сила сопротивления воздуха, Н;

G - вес автомобиля, Н.

Касательная сила тяги автомобиля и сила сопротивления воздуха определяется по формулам:

Рк=, Н;

Рw=, Н.

Расчет выполняют для режимов работы двигателя, соответствующих угловых скоростей коленчатого вала - 20,40,50,60,80,100 и 120% от ю_н в такой последовательности:

1. По формуле рассчитывает для всех режимов работы на каждой передаче скорости движения:

V=, км/ч

2. Для этих же режимов работы двигателя определяются величины касательной силы тяги и силы сопротивления воздуха.

Расчет и построение характеристики ведут сначала для порожнего автомобиля, где

G_пор=G₀+G_в

G₀ - собственный вес автомобиля,

G_в - вес водителя,

А потом путем дополнительных построений преобразуют ее в универсальную характеристику.

Коэффициент нагрузки автомобиля Г=1 соответствует порожнему автомобилю, а Г=2 автомобилю, имеющему вес, равный удвоенному весу порожнего автомобиля

Г=

При известных значении динамического фактора максимальный угол подъема определяется из следующего выражения

Dmax=f*cos k max + sin k max.

Движение на подъем с максимальным углом происходит при условии работы двигателя с максимальным крутящим моментом Мкmax. При этом значение динамического фактора Dмах не должно превышать значение динамического фактора по сцеплению Dц.

Dц=лк*ц;

Коэффициент сопротивления качению f является функцией скоростей движения

f = f₀ (1+V² /20 000),

где f₀ - значение коэффициента сопротивления качению при скорости V<30 км/ч/. Т.к. по заданию дано значение ш = f при движении с заданной скоростью на горизонтальном участке дороги, то

f₀ = f/(1+Vmax²/20 000)

Результаты расчетов максимальных скоростей движения и максимальных углов подъема автомобиля по передачам с различной нагрузкой заносим в таблицу.

Передача	ю, с-1	V,км/ч	Мкр,Н*м	Рк,Н	Рw,Н	D	f
I iтр1=43.7406	60	2.6831	223.00875	20442.6360	0.99678	1.0418	0.0161
	120	4.0246	231.29916	21202.5970	2.24271	1.0805	0.0161
	150	5.0308	233.16400	21373.5416	3.50431	1.0891	0.0161
	180	6.0370	231.29888	21202.5716	5.04628	1.0804	0.0161
	240	8.0493	216.37625	19834.6519	8.97109	1.0104	0.0162
	300	10.0616	186.53133	17098.8454	14.01726	0.8707	0.0162
	360	12.0739	141.76388	12995.1294	20.18479	0.6613	0.0162
II iтр2=26.8699	60	4.3677	223.00875	12557.9344	2.64140	0.6399	0.0161
	120	6.5516	231.29916	13024.7793	5.94324	0.6635	0.0161
	150	8.1895	233.16400	13129.7907	9.28632	0.6687	0.0162
	180	9.8274	231.29888	13024.7636	13.37230	0.6631	0.0163
	240	13.1031	216.37625	12184.4490	23.77263	0.6198	0.0163
	300	16.3789	186.53133	10503.8400	37.14485	0.5334	0.0164
	360	19.6547	141.76388	7982.9226	53.48869	0.4041	0.0163
III iтр3=16.5062	60	7.1101	223.00875	7714.3486	6.99971	0.3928	0.0162
	120	10.6651	231.29916	8001.1318	15.74921	0.4070	0.0162
	150	13.3314	233.16400	8065.6404	24.60824	0.4098	0.0163
	180	16.5062	231.29888	8001.1222	37.72448	0.4058	0.0163
	240	21.3302	216.37625	7484.9163	62.99687	0.3782	0.0165
	300	26.6627	186.53133	6452.5169	98.43224	0.3238	0.0167
	360	31.9953	141.76388	4903.9154	141.74296	0.2427	0.0169
IV iтр4=10.1396	60	11.5744	223.00875	4738.8502	18.54924	0.2405	0.0162
	120	17.3616	231.29916	4915.0183	41.73579	0.2483	0.0164
	150	21.7020	233.16400	4954.6453	65.21217	0.2492	0.0165
	180	26.0424	231.29888	4915.0124	93.90552	0.2457	0.0167
	240	34.7233	216.37625	4597.9121	166.94412	0.2258	0.0171
	300	43.4041	186.53133	3963.7191	260.84989	0.1887	0.0176
	360	52.0849	141.76388	3012.4281	375.62355	0.1343	0.0183
V iтр5=6.2304	60	18.8367	223.00875	3000.4948	49.12909	0.1504	0.0164
	120	28.2550	231.29916	3112.0391	110.54008	0.1529	0.0168
	150	35.3188	233.16400	3137.1297	172.71936	0.1510	0.0171
	180	42.3825	231.29888	3112.0354	248.71518	0.1459	0.0176
	240	56.5100	216.37625	2911.2572	442.16032	0.1258	0.0187
	300	70.6375	186.53133	2509.7056	690.87550	0.0927	0.0201
	360	84.7650	141.76388	1907.3772	994.86072	0.0465	0.0219
	361	85.000	140.92022	1896.0260	1000.38461	0.0456	0.022

Г п.г.= Ga/Go=40711.5/19620=2.075

D=f*cos б+sin б

Передача	1	2	3	4	5
V,км/ч	Г=1	12.0739	19.6547	31.9953	52.0849	85
	Г=2,075	12.0739	19.6547	31.9953	52.0849	85
б, град.	Г=1	-	41.0335	23.2571	13.4809	7.835
	Г=2,075	30.73	17.8694	10.4559	5.9492	3.264

2.6 Расчет и построение экономической характеристики автомобиля

Qs=ge*Ne/10*V*г_т [л/100км];

г_т=0,725 (км/ч); Ne=V/3600*з_трs (Ga*ш+kFV²/13);[кВт]

ш=f=fo(1+V²/20000)

ш=0.024 по заданию, => при Vмах = 85 км/ч получаем

fo=0,022/(1+85²/20000)=0.0161616

fo	V, км/ч	f	ю, с-1	ю i/ юн	Ne, кВт	Nei/Neвн	Kn	KNе	gei ч/кВт*ч	Qs л/100км
0,018	20	0,01648	84.9	0.283	11.97	0.63	1.0982	1.108	377.21	31.14
	30	0,01648	127.4	0.425	17.95	0.60	0.9971	1.133	350.21	28.90
	40	0,01745	169.9	0.566	23.94	0.5985	0.9366	1.134	329.25	27.18
	50	0,01818	212.4	0.708	29.92	0.623	0.9159	1.114	316.30	26.11
	60	0,01907	254.8	0.847	35.91	0.67	0.9347	1.078	312.36	25.79
	70	0,02012	297.3	1.991	41..89	0.75	0.9945	1.024	315.69	26.06
	85	0,022	361	1.203	50.87	1.00	1.1589	0.896	321.90	26.57
0,05	20	0,03372	84.9	0.283	17.88	0.94	1.0982	0.925	314.91	38.83
	30	0,03455	127.4	0.425	26.82	0.894	0.9971	0.947	292.72	36.10
	40	0,03570	169.9	0.566	35.76	0.894	0.9366	0.947	274.96	33.91
	50	0,03719	212.4	0.708	44.70	0.93	0.9159	0.930	264.06	32.56
	60	0,03901	254.8	0.847	53.64	1.00	0.9347	0.9	260.78	32.16

Размещено на Allbest.ru