Проектирование лесотранспортной системы
Мощность двигателя лесотранспортной машины. Выбор типа двигателя, построение скоростной характеристики. Выбор передаточных чисел силовой передачи. Тяговая и динамическая характеристики машины и их анализ. Производительность лесотранспортных машин.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.10.2013 |
| Размер файла | 611,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ухтинский Государственный Технический Университет
Кафедра лесных деревообрабатывающих машин и материаловедения
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: "Лесотранспортные машины"
на тему: "Проектирование лесотранспортной системы"
Выполнил ст. гр. ЛИ-1-09 Патрушева А.А.
Проверил Суранов Г.И.
г. Ухта, 2012
Содержание
- 1. Задание
- 1.1 Введение
- 2. Выбор двигателя
- 2.1 Определение мощности двигателя
- 2.2 Выбор типа двигателя
- 2.3 Построение скоростной характеристики
- 2.3.1 Мощность двигателя
- 2.3.3 Крутящийся момент двигателя
- 2.3.2 Удельный расход топлива
- 2.3.4 Часовой расход
- 2.3.5 КПД
- 3. Выбор передаточных чисел силовой передачи
- 4. Тяговая и динамическая характеристики машины и их анализ
- 4.1 Построение характеристик
- 4.2 Анализ тяговых свойств машины
- 5. Производительность лесотранспортных машин
- 5.1 Производительность лесовозного автопоезда
- Библиографический список
1. Задание
Дана автомашина с формулой колёс 4 Ч 4, поднимающаяся по грунтовой дороге на уклон 12?. Масса тягача G = 7 т., объём пачки древесины Q =20 м3 максимальная скорость с грузом vmax =65 км/ч, минимальная скорость с грузом vmin = 3 км/ч, скорость на холостом ходу vхх =80 км/ч.
1.1 Введение
Для оценки динамических и экономических свойств, технического состояния, качества ремонта двигателей, эффективности их работы в различных режимах применяются характеристики, представляющие собой графические зависимости основных показателей от эксплуатационных, конструкционных, регулировочных и других факторов. Характеристики двигателя используются для определения тяговых, скоростных и динамических свойств, проходимости и грузоподъемности лесных машин в целом.
Внешняя скоростная характеристика есть зависимость мощности, крутящего момента, часового и удельного эффективного расходов топлива от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытой дроссельной заслонке или установке рейки топливного насоса в положение, соответствующее максимальной подаче топлива в дизеле.
Тяговая характеристика характеризует способность машины развивать на различных передачах при полной форсировке двигателя предельные значения силы тяги или динамического фактора при соответствующей скорости движения.
Однако в условиях эксплуатации использование полной силы тяги и наибольшей скорости на данной передаче не всегда целесообразно и возможно. Поэтому на машинах с карбюраторными двигателями водитель положением дроссельной заслонки устанавливает соответствие между нагрузкой и допустимой скоростью движения, стремясь обеспечить экономичный режим работы двигателя на частичных характеристиках.
На машинах с дизельными двигателями водитель, воздействуя на всережимный регулятор, устанавливает желаемую частоту вращения коленчатого вала двигателя, обычно не предельную. Регулятор в соответствии с измерением сил сопротивления изменяет подачу топлива, сохраняя
Таким образом, в эксплуатации двигатели машин работают обычно на частичных характеристиках по нагрузке (карбюраторные двигатели) или на регуляторных ветвях характеристик (дизельные двигатели).
Работа двигателя по внешней характеристике происходит лишь на режимах разгона или перегрузки (при значительном возрастании сил сопротивления).
Тяговая и динамическая характеристики широко используются в практике для решения различных тягово-эксплуатационных задач. Определяемыми показателями могут быть:
1) вес поезда и нагрузка на машину;
2) ускорение при трогании с места и разгоне на различных передачах;
3) величины допустимых сопротивлений движению;
4) предельные значения подъемом на различных типах дорог;
5) скорость и время движения с грузом и порожнем.
2. Выбор двигателя
2.1 Определение мощности двигателя
Мощность двигателя лесотранспортной машины определяется по формуле (1/c.4)
(2.1)
где Рк - касательная сила тяги на ведущих органах тягача, потребная для преодоления сил сопротивления движению, кН;
v - скорость движения, км/ч;
- КПД трансмиссии;
- коэффициент, учитывающий потери на ведущем участке гусеницы.
Касательная сила тяги Рк (Н) определяется из уравнения тягового баланса (1/c.4):
++; (2.2)
где - сумма сил сопротивления движения, Н;
- силы тяги, затрачиваемые на преодоление сопротивление качению, подъему инерции, воздушной среды;
- крюковая сила тяги;
В условиях установившегося движения (j=0) (1/c.5):
; (2.3)
Для наиболее характерных способов транспортировки древесины тяговый баланс имеет вид (1/c.5):
; (2.4)
где кН - сила веса тягача; кг - масса пачки (675 кг/м3 - сосна при 30 % влажности); кН - сила веса пачки; кН - вес части пачки, размещенной на тягаче и увеличивающей его сцепной вес; кН - вес части пачки, размещенной на полуприцепе (роспуске) или волочащейся по земле; кН - сила веса полуприцепа (роспуска); f - коэффициент сопротивления качению тягача; f - коэффициент сопротивления полуприцепа (роспуска) или скольжению волочащейся части пачки; - угол наклона дороги (волока), град; к - коэффициент обтекаемости машины: к=0,6 … 0,7 /; F - площадь проекции лобовой поверхности машины на плоскость, перпендикулярную дороге: F = 3,5 … 6,5 м;
При движении на уклонах, наиболее характерных для лесного транспорта, когда <10,cos; sin; где i - угол наклона, исчисляемый в тысячных долях. Сила тяги, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды при v < 25 км/ч, сравнительно невелика и ее можно не учитывать. Тогда при вывозке древесины с полуприцепом (роспуском) (1/c.5)
; (2.5)
Учитывая, что ff, получим
; (2.6)
где G = G + G + Q - полный вес автопоезда, кН.
Масса части пачки, размещенной на тягаче, обычно составляет Q1 = (0,7 … 0,8) G;
Выбираем одноосный полуприцеп 1 - ПП - 13
G = 68,6 + 63,7+ 132,3 = 264,6 к Н
Pк1 = 264,6 (0,035 + 0,12) + кН
Pк2 = 264,6 (0,03 + 0,024) + кН
Pк3 = 264,6 (0,025 + 0) + Н
Ne = кВт
Ne = кВт
Ne = кВт
2.2 Выбор типа двигателя
По наибольшей мощности Ne = 327,76 кВт выбираем прототип нашего двигателя (1/Приложение 1, с.45): ЯМЗ - 240Н (дизельный двигатель).
Ne = 500 л. с. = 367,8 кВт;
n = 2100 об/мин;
i = 12V (V - образное, двух расположение цилиндров);
d = 130 мм;
S = 140 мм;
v = 22,3 л;
е = 16,5;
G = 1670 кг;
g= 238 г/кВт • ч.
2.3 Построение скоростной характеристики
Скоростная характеристика двигателя с некоторым приближением может быть построена по эмпирическим формулам С.Р. Лейдермана (1/с.10):
Ne = Ne; (2.7)
M=9550; (2.8)
gе = gен (2.9)
Gт = (2.10)
(2.11)
где N - выбранная максимальная мощность двигателя, кВт;
g - удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/кВт • ч;
n - частота вращения коленчатого вала, об/мин;
n - частота вращения, соответствующая максимальной мощности, об/мин;
Ме - крутящий момент двигателя, Н • м;
A, B, A, B, C - постоянные коэффициенты, где А = 0,87, В = 1,13, Ао = 1,55, Во = 1,55, Со = 1,0.
2.3.1 Мощность двигателя
,
2.3.3 Крутящийся момент двигателя
,
лесотранспортная машина мощность двигатель
2.3.2 Удельный расход топлива
g=
g
g
g
gе5 =
2.3.4 Часовой расход
,
2.3.5 КПД
|
n, об/мин |
Ne, кВт |
ge, г/ (кВт•ч) |
Me, Н•м |
Gт, кг/ч |
,% |
|
|
900 |
181 |
253 |
1921 |
46 |
32,3 |
|
|
1200 |
247 |
236 |
1961 |
58 |
34,7 |
|
|
1500 |
302 |
217 |
1920 |
66 |
37,7 |
|
|
1800 |
350 |
226 |
1854 |
79 |
36,2 |
|
|
2100 |
367,8 |
238 |
1673 |
88 |
34,3 |
3. Выбор передаточных чисел силовой передачи
Основной частью колесной и гусеничной машины является трансмиссия, которая осуществляет передачу и изменения крутящего момента двигателя, передаваемого и ведущим органом машины.
Общее передаточное число силовой передачи на 1-й скорости вычисления из условия преодоления груженой машиной максимальных дорожных сопротивлений
(1/с.22):
; (3.1)
где RД - динамический радиус колеса, м.
Для нахождения динамического радиуса колеса необходимо вычислить нагрузку на одно колесо (шину) машины в кН (1/с.23):
, (3.2)
где nш - число колес (шин) машины.
Q1 - грузоподъемность.
Тип шины: 370-508 (14,00-20) ПП - повышенной проходимости
По нагрузке на колесо подбирается шина соответствующего размера и вычисляется динамический радиус колеса по формуле (1/с.23):
, (3.3)
где - коэффициент деформации шины, равный 0,93 … 0,97;
d - наружный диаметр, мм.
Общее передаточное число трансмиссии на 1 - й передачи из условия сцепления колес с дорожным покрытием определяется по формуле (1/с.23)
; (3.4)
где G - вес, приходящийся на ведущие колеса машины, Н;
m - Коэффициент перераспределения массы автомобиля (m = 1,2).
,
Окончательный выбор общего передаточного числа трансмиссии на первой передаче производится при соблюдении условия, что
. (3.5)
16,6 ? k1 ? 54,22.
Примем k1=50.
Передаточное число трансмиссии на высшей передаче определяется из условия обеспечения движения машины без груза с максимальной скоростью (1/с.23):
(3.6)
Примем iвыс =0,7; iр2 = 1.
Передаточное число главной передачи определяется по формуле (1/с.24):
; (3.7)
Значение передаточных чисел главной передачи у выполненных моделей автомобилей колеблется в пределах: 6,5 - 9,8.
Минимальное число ступеней в коробке передач, обеспечивающее перекрытие кривых силы тяги, определяют по формуле (1/с.24)
=4 (3.8)
Число ступеней округляются до большего целого значения. В нашем случае принимаем число ступеней m = 5.
Знаменатель прогрессии для разбивки передаточных чисел в коробке передач определяется по выражению (1/с.24):
; (3.9),
Передаточные числа в коробке передач находится по формулам (1/с.25):
на первой передаче ;
на второй передаче
на третьей передаче ;
на четвёртой передаче ;
Расчетные значения передаточных чисел коробки передач обязательно корректируются с соблюдением условия.
. (3.10),
При наличии в силовой передаче автомобиля раздаточной коробки передаточное число последней на высшей передаче ip2 принималось. Передаточное число понижающей передачи ip1 целесообразно выбрать таким, чтобы кривые располагались на середине между соседними передачами. Это условие будет обеспечено, если ; .
Передаточное число трансмиссии транспортных машин представляет собой произведение передаточных чисел коробки передач, i раздаточной коробки на высшей передаче i, главной передачи i, то есть
. (3.11)
k1 = 7,6*2,1*9,8=156 k1 = 7,6*1*9,8=80
k2 = 69 k2 = 35
k3 =30 k3 = 14,4
k4 =13 k4 = 6
4. Тяговая и динамическая характеристики машины и их анализ
4.1 Построение характеристик
Тяговая характеристика представляет собой графическую зависимость Р на различных передачах и является основным документом, характеризующим тягово-динамические качества машины. Расчет тяговой характеристики производится в следующем порядке: для построения кривых Р необходимо определить на каждой передаче скорость движения и свободную силу тяги при соответствующей частоте вращения вала двигателя.
Скорость движения (км/ч) машины определяется по формуле (1/с.27)
, (4.1)
где RД - динамический радиус колеса или звездочки, м; kтр - общее передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче. Свободная сила тяги (Н) равна (1/с.27)
, (4.2)
где - касательная сила тяги, кН (1/с.27),
; (4.3)
- сопротивление воздушной среды, кН (учитывается при км/ч) (1/с.27)
. (4.4)
Найденные значения вносятся в таблицу и на ее основе строится тяговая характеристика.
При анализе тяговых свойств автопоезда удобнее пользоваться динамической характеристикой, выражающей зависимость динамического фактора от скорости движения: D = f (v). Как известно, динамический фактор характеризует удельную свободную силу тяги, которую может развить машина на различных передачах (1/c.27):
, (4.4)
где G - полный вес транспортной системы.
1. при ip1 = 2,1
1.1 D1=1,9; D2=1,96; D3=1,92
D4=1,85; D5=1,67;
1.2 D1=0,85; D2 =0,87; D3 =0,85
D4=0,82; D5 =0,74;
1.3 D1 =0,37; D2 =0,38; D3 =0,37
D4 =0,36; D5 =0,32;
1.4 D1 =0,16; D2 =0,17; D3 =0,16
D4 =0,15; D5 =0,14;
1. при ip2 = 1
1.1 D1 =0,99; D2 =1,0; D3 0,98
D4 =0,95; D5 =0,85;
1.2 D1 =0,43; D2 =0,44; D3 =0,43
D4 =0,41; D5 =0,37;
1.3 D1 =0, 19; D2 =0, 19; D3 =0,18
D4 =0,17; D5 =0,16;
1.4 D1=0,07; D2 =0,07; D3 =0,07
D4 =0,06; D5 =0,06;
4.2 Анализ тяговых свойств машины
В условиях эксплуатации возможности движения транспортной системы на той или иной передаче ограничиваются мощностью двигателя (то есть способностью машины развить на данной передаче силу тяги, равную или большую действующей силы сопротивления) и силами сцепления (то есть возможностью машины реализовать эту силу тяги на ведущих органах без буксования). Эта взаимосвязь может быть выражена зависимостью (1/c.29):
(4.6)
где суммарная сила сопротивления дороги.
Очевидно, при равномерном движении =, а при ускоренном .
Сила тяги по сцеплению зависит от состояния дорожного покрытия и типа движителя, определяющих величину коэффициента сцепления , а также от нагрузки, приходящейся на ведущие органы машины - сцепной вес машины (1/c.29):
, (4.7)
Анализ зависимости (4.6) показывает, что движение транспортной системы на данной передаче возможно при следующих условиях:
1. Сумма сил сопротивления не превосходит по своей величине значения свободной силы тяги которую машина способна развить на этой передаче.
2. Сила тяги подводимая к ведущим органам, не превышает силы тяги ограничиваемой по сцеплению.
3. При и отсутствии ограничений по сцеплению () обеспечивается ускоренное движение.
4. Для движения с равномерной скоростью при переменной величине необходимо изменять форсировку двигателя изменением подачи топлива автоматически (с помощью регулятора) или вручную (дроссельной заслонкой) в соответствии с изменением так, чтобы
1. Условия движения порожнего автопоезда по асфальтовой в удовлетворительном состоянии дороге при ; f=0,025 и i=0 (1/30)
=
2. Условия движения груженного автопоезда весом кН при и на руководящем подъеме с (1/c.31)
,
В средних условиях при снижении дорожных сопротивлений до
(1/c.32)
5. Производительность лесотранспортных машин
Под производительностью машин на трелевке или вывозке леса понимается количество кубометров (м) древесины, стрелеванной или вывезенной за единицу времени (час, смену, год). В соответствии с этим различают часовую производительность, сменную и годовую.
При расчете годовой производительности необходимо знать годовой и суточный режимы работы лесозаготовительных предприятий.
5.1 Производительность лесовозного автопоезда
Сменная производительность автопоезда определяется по формуле (1/c.42):
(5.1)
где Т производительность в смену, 420 мин; ТПЗ - время на подготовительно-заключительную работу, мин; ТЦ - время цикла, мин; Q - рейсовая нагрузка, м. Подготовительно-заключительное время зависит от грузоподъемности машин. Для автопоезда, близкого по своему показателю к автопоезду марки МАЗ, принимаем равным 30 мин/смену (1/c.42):
ТЦ = L T1 + Т2
L - среднее расстояние трелевки, км, берём L = 70 км;
Tвремя пробега 1 км в обоих направлениях по волоку, мин/км, определяется расчётным путём (1/c.42):
vгр и vп - скорости движения машины с грузом и порожнем, км/ч;
Tвремя затрачиваемое на набор пачки хлыстов, мин/рейс;
Tвремя на погрузочно-разгрузочные работы, мин;
Q - рейсовая нагрузка, м.
При этом значении рабочей скорости в грузовом направлении берем 70 км/ч, а значение средней скорости порожнем принимаем для автопоездов всех типов 70 км/ч.
Время пребывания автопоезда на погрузочном пункте Tзависит от способа погрузки и величины рейсовой нагрузки. Ее можно подсчитать по формуле (1/c.43)
(5.2)
где - время на установку автомобиля под погрузку,2 мин/рейс;
t2 - время пребывания машины на нижнем складе под разгрузку, 9 мин/рейс;
t3 - время ожидания погрузки на верхнем складе, 12 мин/рейс.
Q - время погрузки пачки хлыстов, м3.
Годовая производительность автопоезда может быть подсчитана по формуле (1/c.43):
(5.3)
где - годовая производительность автопоезда;
365 - число календарных дней в году;
Ксм - коэффициент сменности по режиму работы машины (на трелевке - 1 - 2; на вывозке по грунтовым и смежным дорогам - 1 - 2; по гравийным и колейным железобетонным дорогам - 2 - 3);
Ктг - коэффициент технической готовности машины (при хорошей работе служб технической эксплуатации - 0,8 - 0,9);
Кпер - коэффициент, учитывающий возможный рост производительности машины (1,05 - 1,15);
Кии - коэффициент использования исправных машин данного вида по режиму работы (0,75 - 0,85).
1. v= 65 км/ч; v=80 км/ч:
2. = 2 + 9 + 12 + 1 * 20 = 43 мин
3. ТЦ = L T1 + Т2 = 70 * 2 + 43 = 183 мин
4.
4. Годовая производительность автопоезда.
=
= 365 • 42,63• 2 • 0,85 • 1,15 • 0,9 = 27378 м3.
Библиографический список
1. Жендаев С.Г., Драке А.Д. Лесные тяговые машины. Методические указания. - Л.: 1982. - 51 с.
2. Анисимов Г.М., Котиков В.М. Лесотранспортные машины: учебное пособие/под ред. Н.Р. Шоля. - Ухта: УГТУ, 2007. - 457с.: ил.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Построение скоростной характеристики двигателя. Обоснование и выбор основных узлов трансмиссии. Расчёт тяговой и динамической характеристики машины. Правильность определения мощности двигателя лесотранспортной машины. Колёсный и бортовой редукторы.
курсовая работа [107,1 K], добавлен 28.03.2015Определение потребной мощности двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет данного двигателя, его скоростная характеристика. Описание основных узлов машин. Выбор передаточных чисел силовой передачи. Определение нагрузок на оси и колеса машины.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.06.2011Анализ работы автомобиля УАЗ-31512, его конструкция и предельные возможности. Определение полного веса, подбор шин, расчет параметров двигателя, передаточных чисел трансмиссии. Построение внешней скоростной характеристики, силовой и мощностной баланс.
курсовая работа [252,2 K], добавлен 30.10.2014Автомобиль, теория эксплуатационных свойств. Определение параметров приемистости автомобиля. Определение мощности двигателя. Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Тяговая, динамическая, топливная характеристики автомобиля. Выбор шин.
курсовая работа [25,6 K], добавлен 04.11.2008Построение внешней скоростной характеристики двигателя, график силового баланса, тяговая и динамическая характеристики. Определение ускорения автомобиля, времени и пути его разгона, торможения и остановки. Топливная экономичность (путевой расход топлива).
курсовая работа [298,4 K], добавлен 26.05.2015Определение полной массы автомобиля, подбор шин. Выбор двигателя, построение скоростной характеристики. Расчет передаточного числа главной передачи, выбор числа передач. Тяговая и динамическая характеристика автомобиля, топливный и мощностной баланс.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 02.03.2014Определение полной массы и нагрузок на оси автомобиля Volkswagen Passat B5. Выбор шин, построение внешней характеристики двигателя. Определение передаточных чисел силовой передачи, времени и пути разгона автомобиля. Выбор динамической характеристики.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.12.2015Определение исходных параметров для расчета автомобиля. Мощность двигателя, установленного на автомобиле. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточных чисел трансмиссии. Тяговые возможности автомобиля.
курсовая работа [82,4 K], добавлен 26.03.2009Тяговый расчет трактора. Определение его эксплуатационного веса и номинальной мощности двигателя. Расчет буксования в зависимости от нагрузки на крюке трактора. Построение регуляторной характеристики дизельного двигателя и передаточных чисел трансмиссии.
курсовая работа [120,1 K], добавлен 11.08.2015Определение веса трактора, подбор шин для ведущих и управляемых колес. Расчет механизма на устойчивость. Определение номинальной мощности двигателя, передаточных чисел ступенчатой трансмиссии. Анализ маневренности средства, его тяговые характеристики.
практическая работа [1,2 M], добавлен 02.07.2011
