Разработка навесного оборудования бульдозера

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. Расчет и разработка навесного оборудования повышенной накопительной способности

Бульдозерное оборудование навешивается на тягач (Т-180) как комплект спаренного оборудования, в состав которого входит: отвал, боковые стенки, брусья, гидроцилиндры управления (рис. 2.1).

Рис. 2.1 Бульдозер повышенной накопительной способности.

2.1 Определение главного параметра бульдозера и рациональных размеров отвала

Главный параметр бульдозера - номинальное тяговое усилие, под которым понимают усилие, развиваемое базовым трактором на плотном грунте с учетом догрузки от веса навесного оборудования при коэффициенте буксования не выше 7% для гусеничных машин на низшей рабочей скорости определяется зависимостью:

, (2.1)

где - оптимальный коэффициент использования веса базовой машины с оборудованием по сцеплению, соответствующий допустимому буксованию движителей.

Коэффициент для гусеничных промышленных тракторов - 0,90;

- сцепной вес бульдозера в рабочем состоянии.

Т_нб=209,9Ч0,9=189 кН

Для гусеничных тракторов:

G_бм; (2.2)

=1,2Ч17,85Ч9,8=209,9 кН

где G_бм - вес базовой машины, кН. m_бм =17,85(т)

Длину неповоротного отвала L выбираем из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы не менее 50 мм с каждой стороны. L=3920 мм.

Высоту отвала определяем в зависимости от номинального тягового усилия бульдозера при скорости, подходящей для бульдозерных работ, параметров отвальной поверхности и грунтовых условий.

, мм (2.3)

Учитывая рассчитанную высоту и обеспечения хорошего обзора из кабины трактора примем высоту отвала от бокового ножа до козырька Н₁=1400 мм.

Профиль отвала

Отвалы бульдозера оснащаются козырьком, высота которого составляет (0,1…0,25)Н. Козырек при основном положении отвала устанавливается вертикально. Общая высота отвала с козырьком должна быть такой, чтобы в транспортном положении обеспечивались видимость пространства перед бульдозером и требуемый угол въезда. Высоту козырька отвала принимаем равной 0,2 м.

Параметры профиля отвала задаются углами резания , опрокидывания .

Экспериментально доказана целесообразность создания отвалов с постоянным радиусом кривизны, который выбирается в диапазоне R = (0,8…0,9) Н.

R = 0,85Ч1500=1190мм 1200мм.

Параметры модернизированного отвала:

Ширина отвала, мм………………………………………..3920

Наибольшая высота, мм………………………..…………1400

Радиус кривизны лобовой поверхности, мм…..…………1200

Угол установки в плане отвала, град……………………….75

Угол резания, град…………………………………………...55

Масса отвала, т…………………………………………………2

Рис 2.2 Модернизированная конструкция отвала

2.2 Общий расчет бульдозера

2.2.1 Тяговый расчет бульдозера

Перед началом расчета оговорим следующее условие: т.к. углы резания и величины ножевой системы различны, но эффективность от их применения выше, чем при традиционной ножевой системе тогда расчет будем производить, ссылаясь на традиционные параметры ножевой системы, чтоб задать определенный запас модернизированной конструкции.

Тяговый расчет бульдозера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки, определить подъем, который может преодолевать машина с максимальной призмой волочения.

Условие движения бульдозера без буксования:

; (2.4)

где - сила тяги по сцеплению, кН;

- тяговое усилие, развиваемое трактором, кН;

- сумма сопротивлений передвижению, кН.

, (2.5)

где N - эффективная мощность двигателя, кВт; N=128,8 (кВт)

= 0,8- КПД машины;

v - скорость машины на первой или второй передачах, км/ч, V=2,86 (км/ч)

(кН)

Сумма сопротивлений, возникающих в случае лобового резания и транспортирования грунта отвалом бульдозера,:

, (2.6)

где Р₁ - сопротивление движению бульдозера, кН;

Р₂ - сопротивление грунта резанию, кН;

Р₃ - сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала, кН;

Р₄ - сопротивление трению грунта по отвалу, кН.

кН, (2.7)

где f - коэффициент сопротивления движению трактора по грунту для гусеничного движителя 0,1…0,12;

-расчетный угол подъема . (Знак "+" принимается при работе на подъем.)

; кН (2.8)

где L=3,92 (м) длина отвала;

h- глубина резания, принимается 0,1…0,4 м;

- удельное сопротивление грунта резанию, кПа.

Для группы грунтов (гравий) = 70;

кН (2.9)

(кН)

где Н- высота отвала, м;

- плотность грунта, т/м³ (для гравия - 1,4…1,9);

- коэффициент трения грунта по грунту (для гравия - 0,7…0,84);

кН (2.10)

кН

где - угол резания, град (= 45… 55°);

₂ - коэффициент трения грунта по стали (для гравия - 0,4…0,65)

кН, (2.11)

кН

Условие движения бульдозера без буксования () выполняется.



2.2.2 Среднее статическое удельное давление для гусеничных базовых машин

, (2.12)

где - длина опорной поверхности гусениц с учетом полного погружения почвозацепов (рис 2.3).

- ширина гусениц.

2.2.3 Положение центра давления

Положение центра давления, т. е. точки приложения равнодействующей всех нормальных реакций грунта на движитель базовой машины, определяется по схемам на рис. 1.

Определяем положение центра давления,

, (2.13)

где - вертикальная составляющая результирующей силы сопротивления на отвал, .

- горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивления на отвал, .

- высота точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале, при копании плотного грунта равна , .

- угол наклона результирующей силы сопротивления на отвал (рис. 3), при копании плотного грунта.

- расстояние действия вертикальную составляющую результирующей силы сопротивления на отвал, (рис. 2.4).

Рис. 2.3 Положение центра давления в случае, когда бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта с оптимальной глубиной резания

Высота точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале,

(2.14)

Горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивления на отвал,

(2.15)

где - коэффициент трения грунта по стали, (для глины, 0,1…0,4).

Определяем координату смещения центра давления от середины опорной поверхности гусениц,

(2.16)

Рассчитываем вертикальную составляющую результирующей силы сопротивления на отвал,

(2.17)

Определяем значение центра давления от середины опорной поверхности гусениц,

(2.18)

После определения всех значений формулы (4.1), тогда вычисляем центр тяжести бульдозера,

Рис. 2.4 Схема сил действующих на бульдозер, при определении центра давления

По координате для гусеничных машин находят смещение центра давления от середины опорной поверхности гусениц, которое для всех расчетных случаев не должно превышать , т.е. длины этой поверхности .

Кроме рассмотренных основных случаев для бульдозеров с номинальным тяговым усилием выше , рекомендуется проверять положение центра давления и определять удельные нагрузки на передней и задней опорных кромках гусениц или переднем и заднем колесах для следующих случаев:

а) бульдозер с поднятым отвалом стоит на предельном для данной базовой машины уклоне или подъеме (но не менее );

б) бульдозер движется под наибольший допустимый уклон (но не менее ) с максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта;

в) бульдозер движется в траншее на максимально допустимый подъем (но не менее ) без срезания грунта, но с максимально возможным объемом призмы волочения;

г) бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта выглубляемым отвалом;

д) то же, но с заглубляемым отвалом.

Следует принимать: горизонтальную составляющую результирующей сил сопротивления на отвале равной , а вертикальное усилие выглубления или заглубления - максимально возможного из условия опрокидывания бульдозера. Точку приложения этих усилий принимать в соответствии с рисунками.

2.2.3 Определения удельные усилия на режущей кромке

Удельное напорное усилие на режущей кромке,

, (2.19)

Напорное усилие соответствует III группе грунтов .

где - длина отвала принята исходя из параметров прототипа базовой машины.

Наибольшее возможное вертикальное усилие на режущей кромке ножа отвала из условия опрокидывания базовой машины,

, (2.20)

где , , - расстояния.

Рис. 2.5 Схема расстояний центра тяжести бульдозера

Рис. 2.6 Нож отвала бульдозера - задний угол при основной установке отвала, - угол резания

Удельное вертикальное давление на режущей кромке, изношенных (сечение І-І) и неизношенных (сечение ІІ-ІІ) ножей,

, (2.21)

Т.к. , тогда принимаем .

2.2.4 Выбор геометрических параметров конструктивной схемы бульдозера и определение центра тяжести бульдозера

Основными геометрическими конструктивными параметрами бульдозера являются:

расстояние от центра задней звездочки ходового механизма =1100(мм) и от опорной поверхности =420(мм) до точки закрепления толкающих брусьев на тракторе;

длина толкающих брусьев =4200(мм);

- координата точки закрепления гидроцилиндров подъема и опускания рабочего органа на тракторе и расстояние между точками закрепления гидроцилиндров и толкающих брусьев .

Значения , , , можно определить исходя из конструктивных соображений воспользовавшись конструкторской документацией прототипов.

Значение координаты закрепления гидроцилиндров подъема и опускания отвала определяем исходя из хода поршня.

Высоту подъема отвала рекомендуется выбирать из расчета достижения угла въезда не менее 20-30° для бульдозеров с неповоротными отвалами.

Величину опускания отвалов ниже опорной поверхности базовой машины следует выбирать с учетом максимальной глубины копания определяемой по формуле:

(2.22)

где - коэффициент, учитывающий влияние угла резания на удельное сопротивление грунта копанию;

= коэффициент сопротивления движению;

-расчетный угол подъема .

(м)

Координаты положения места закрепления гидроцилиндров подъема, опускания отвала определяют учитывая угол поворота толкающих брусьев в вертикальной плоскости определяющий ход исполнительного механизма.

При определении координаты положения места закрепления гидроцилиндров графо-аналитическим способом, схематично в масштабе, вычерчивают базовую машину и отвал с толкающими брусьями принятой длины.

Рис. 2.7 Схема к определению координаты положения места закрепления гидроцилиндров подъема, опускания рабочего органа

Вначале выполняют вспомогательные построения. Радиусом определяющим расстояние от точки закрепления толкающего бруса на базовой машине 8 до точки режущей кромки отвала 3, 5 проводят вспомогательную дугу 3-5. Затем из точки 1 проводят прямую 1-2. Точки пересечения 3 и 5 определяют верхнее и нижнее положение режущей кромки отвала. Точку 3 можно получить отложив по вертикали максимальную глубину копания .

После определения точек 3 и 5 из точек 4 и 6 проводят дуги радиусом l₁ и l₂. Точка 7 пересечения дуг определяет координату места закрепления гидроцилиндров подъема, опускания отвала.

Замечания:

радиус l₂ является длиной гидроцилиндра с выдвинутым штоком с учетом проушин для закрепления; l₂=2000 (мм);

радиус l₁ является длиной гидроцилиндра с втянутым штоком с учетом проушин для закрепления; (мм);

при максимально опущенном отвале корпус гидроцилиндра не должен касаться ходовых траков, в противном случае следует изменить длину толкающих брусьев;

предварительные размеры гидроцилиндра выбираются из источников.

Ход поршня L=1000(мм).

После выполнения соответствующих построений определяем ход поршня и расстояние от точки 7 до точки 8.

Положение центра тяжести бульдозера а принимаем из конструкторской документации прототипов либо определяем приближенно, пользуясь известной массой прототипа, полагая, что масса ходовой части составляет 50% от общей массы бульдозера масса двигателя 40%, масса толкающих брусьев 4,5%, масса отвала 4,5% масса гидроцилиндров подъема и опускания отвала 1%.

(т); (т); (т); (т); (т);

Рис. 2.8 Схема к расчету центра тяжести бульдозера

Значения а определим, воспользовавшись известной формулой из расчетной схемы:

(2.23)

(мм)

2.2.5 Расчет бульдозера на устойчивость

Для расчета устойчивости бульдозера рассмотрим следующее условие: на отвал бульдозера, кроме статических сил, направленных горизонтально, действует еще и вертикальная составляющая , направленная вверх и препятствующая его вертикальному заглублению.

При определенных усилиях, развиваемых гидравлической системой, трактор может опрокинуться вокруг точки , вывешиваясь на отвале.

В этом случае величина горизонтальной статической силы, развиваемой тягачом, уменьшается:

(2.24)

где - вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвал;

- угол наклона результирующей, при копании плотного грунта вниз равен 17, а при копании рыхлого грунта и перемещении его в траншее равен нулю;

; следовательно (кН);

Так как бульдозер часто работает на косогорах, то коэффициент устойчивости для бульдозера принимается значительно выше (= 1,5), чем для кранов, экскаваторов и других строительных машин.

Помимо коэффициента устойчивости необходимо определить усилия, развиваемые гидроцилиндром, при которых имеет место отрыв тягача в точке Б. Эти условия для бульдозера являются исходными при расчете на устойчивость.

Коэффициент устойчивости может быть определен из следующей зависимости:

(2.25)

где и - силы, действующие на трактор в местах крепления рамы к трактору.

Эти силы равны по величине реакциям толкающих балок на трактор с обратным знаком.

Чтобы определить реакции в толкающих балках

и

определим величины реакций из условий равновесия.

Сумма проекций на ось у и ось z будет равна

; ;

.

; ;

.

и

Отсюда

;

Чтобы определить, какое усилие может развивать гидравлический цилиндр, подставим указанные значения в формулу для определения , получим:

; (2.26)

откуда

(2.27)

(кН)

(2.28)

кН;

Определяем усилие , необходимое для подъема отвала. Наиболее тяжелыми условиями при подъеме отвала являются усилия, когда нож начинает выглубляться и при этом трактор продолжает двигаться.

При подъеме отвала необходимо преодолеть моменты сопротивления от следующих сил: силы тяжести рабочего органа силы тяжести грунта , горизонтальной силы , вертикальной составляющей силы резания .

Сила может быть определена из условий равновесия системы

;

(2.29)

кН

Так как , то по последней формуле находим фактическое значение

2.2.6 Определение нагрузок на оборудование бульдозера

Величина действующего на отвал бульдозера максимального горизонтального усилия во время движения определяется как сумма тягового усилия по сцеплению и динамического усилия (силы инерции) с учетом сопротивления передвижению базовой машины, определяется по формуле:

Р=189+5,28-73=121,28 кН

Величина динамического усилия определяется по формуле

Р_дин=(0,794 )/1000= 5,28 кН,

Величина приведенной жесткости определяется зависимостью

А_пр==2480,5 кН (2.30)

Жесткость препятствия (кН/м) принимается как массив мерзлого грунта 2500 кН/м

Жесткость металлоконструкции навесного оборудования бульдозера:

(кН/м)

где - коэффициент жесткости навесного оборудования бульдозерного оборудования на 1 кг массы трактора, равен 0,9…1,0 кН/(мкг);

=1Ч17,85=17,85(кН)

Максимальная нагрузка действующая на крепления шарниров толкающих брусьев

(2.31)

где М_о - масса отвала (т)

кН

Рис. 2.9 Схема к расчету определение нагрузок в шарнирах рабочего органа.

Из суммы моментов максимальная нагрузка в шарнирах гидроцилиндров

(2.32)

(кН)

2.2.7 Определение номинального давления в гидросистеме

Номинальное давление, р_н (МПа), в гидросистеме выбирается из нормального ряда согласно ГОСТ 12445-80.

Выбираем номинальное давление в гидросистеме р_н = 16 Мпа, и проверяем правильность его выбора на гидроцилиндрах, зная, что диаметр гидроцилиндра равен: D₂ = 63 мм, а усилие на штоке равно:

R₂ = 36,12 кН

Т. к. R₂' > R₂ - значит, давление обеспечит работу гидроцилиндров.

Выбор гидроцилиндра с диаметром именно 100 мм и диаметром штока 60 мм обосновывается конструктивными и экономическими соображениями. Это максимальный диаметр стандартного гидроцилиндра с ходом поршня 400 мм.

Рис. 2.10 Гидроцилиндр



2.2.8 Выбор рабочей жидкости

В зависимости от температурных условий, режима работы гидропривода и номинального рабочего давления выбирается рабочая жидкость. Номинальной температурой рабочей жидкости при номинальном давлении выше 10 Мпа считается температура 50-60С.

Учитывая, что данный гидропривод предназначен для работы при положительной и отрицательной температуре, выбираем рабочую жидкость ВМГЗ, ее параметры указаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Параметры рабочей жидкости

Удельный вес при 50°С, кг/м3	Кинематическая вязкость при 50°С, мм2/с	Температурный интервал применения, °С
860	10	-40…+65

2.2.9 Расчет параметров гидродвигателей

Диаметр гидроцилиндра с однобоким штоком определяется в зависимости от схемы его включения и направления действия нагрузки.

При подаче жидкости в поршневую полость диаметр определяется по формуле:

; (2.33)

При подаче жидкости в штоковую полость диаметр определяется по формуле:

; (2.34)

где R - нагрузка на штоке, Н;

р_ц - перепад давления на гидроцилиндре, Па;

_гмц - гидромеханический коэффициент полезного действия гидроцилиндра, _гмц = 0,93-0,97;

= 1,25 - отношение площадей поршневой и штоковой полости.

Перепад давления на гидроцилиндре предварительно можно принять:

Определяем диаметры гидроцилиндров при подаче рабочей жидкости в поршневую полость:

Определяем диаметр гидроцилиндров при подаче рабочей жидкости в штоковую полость:

Полученные значения диаметров гидроцилиндро округляют до стандартного (ближайшего большего) согласно ОСТ 22-1417-79. Принимаем диаметры гидроцилиндров равными:

D₁ = 140 мм; D₂ = 100 мм.

Определяем диаметры штоков гидроцилиндров по формуле:

; (2.35)

где D - диаметр гидроцилиндра;

= 1,25 - отношение площадей поршневой и штоковой полости.

Диаметры штоков гидроцилиндров также округляюем до стандартных значений. Принимаем диаметры штоков равными:

d₁ = 80 мм; d₂ = 70 мм.

Расход рабочей жидкости гидроцилиндрами определяется исходя из необходимых скоростей по формуле:

; (2.36)

где S - площадь соответствующей рабочей полости гидроцилиндра, м²;

_п - скорость перемещения поршня, м/с.

_оц - объёмный КПД гидроцилиндра, _оц = 0,98…0,99;

Площадь поршневой полости гидроцилиндров определяется по формуле:

; (2.37)

;

.

Площадь штоковой полости гидроцилиндров определяется по формуле:

; (2.38)

;

.

Определяем расход рабочей жидкости гидроцилиндрами при подаче в поршневую полость:

; ;

Определяем расход рабочей жидкости гидроцилиндрами при подаче в штоковую полость:

Потери давления в гидроцилиндре зависят от схемы его включения.

; (2.39)

Потери давления при подаче жидкости в поршневую полость:

;

.

Потери давления при подаче жидкости в штоковую полость:

;

т. к. при работе штоковой полости гидроцилиндров привода среднего ножа усилие на штоки равно нулю.

Полная мощность гидроцилиндров определяется по формуле:

; (2.40)

где _ц - полный КПД гидроцилиндра, что можно принять равным: _ц = 0,9.

Мощность, развиваемая гидроцилиндрами при подъеме отвала:

Мощность, развиваемая гидроцилиндрами при внедрении отвала в грунт:

Результаты расчета параметров гидродвигателей сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Результаты расчета гидродвигателей

Гидро-двига-тель	Усилие на штоке R, кН	Скорость поршня V, м/с	Диаметр гидроцилиндра/штока, мм	Расход гидроцилиндра Q, л/с	Перепад давления в гидро-цилиндрах р, МПа	Полная мощность гидроци-линдров N, кВт
Ц1, Ц2	29,28 23,22	0,2	140/80	0,002 0,0016	6,23 6,17	13,01 10,32

2.2.10 Выбор гидросхемы

Определив выше приведенным расчетом гидроцилиндры и зная основные габаритные размеры и массовые характеристики прототипа выберем гидросхему, которая должна содержать следующие приспособления:

- гидроцилиндры управления бульдозерным оборудованием в количестве 2 шт, имеющие следующие характеристики: D=140 мм; D_ш=80 мм, H_ш - 1000 мм т.е (140-80Ч1000);

- гидроцилиндр перекоса отвала: 100-70Ч400;

- остальные приспособления согласно паспортных данных бульдозера.

Примем гидросхему обозначения которой приведены в таблице 2.3.



Таблица 2.3

Обозначения гидросхемы

2.3 Расчет производительности бульдозера

Производительность бульдозеров в значительной степени зависит от способа работы. Если бульдозер работает под уклон, то значительно повышается сила тяги, уменьшается сопротивление перемещению грунта, увеличивается объем грунта, перемещаемого отвалом. При работе на подъем происходят обратные явления. При 10%-ном подъеме производительность, например, уменьшается на 40 - 50%.

Рис. 2.11 Схема заглубления отвала при снятии стружки

По мере срезания слоя грунта и увеличения призмы волочения возрастает сопротивление перемещению бульдозера. Чтобы полностью использовать силу тяги бульдозера, не рекомендуется врезаться на постоянную глубину (рис. 2.11, а), целесообразнее в начале работы заглублять отвал на большую глубину, чем в конце цикла срезания (рис. 2.11, б, в), т. е. толщина стружки должна быть переменной.

При работе под уклон можно срезать стружку постоянного сечения на всем пути набора грунта, так как в результате работы под уклон появляется запас тяги, поскольку сопротивление перемещению грунта впереди отвала (так же, как и перемещение самого тягача) значительно меньше, чем при работе по горизонтали или на подъем.

Обычно путь, за который бульдозер набирает грунт впереди отвала, составляет 5 - 7 м. Заглубление отвала и срезание грунта происходит на первой или второй передачах.

Эффективная работа в значительной степени зависит от режима перемещения. Обычно перемещают грунт на первой - третьей передачах.

Значительное время цикла работы занимает холостой ход. Поэтому при сравнительно малых расстояниях транспортирования (30-50 м) холостой ход целесообразно производить на максимальной скорости хода назад, выигрывая при этом время, которое шло бы на разворот трактора. При больших расстояниях холостой ход производят при ходе вперед.

В зависимости от вида работ производительность определяют так.

При резании и перемещении грунта

м³/ч

(2.41)

где - коэффициент использования бульдозера по времени (обычно = 0,85- 0,9);

- коэффициент, учитывающий, работает бульдозер под уклон или на подъем; при уклоне от 0 до 15% меняется от 1 до 2,25; при подъеме от 0 до 15% меняется от 1 до 0 5;

- продолжительность цикла в сек

(2.42)

(с)

где , и - скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/сек;

, и - длина пути резания, перемещения грунта и обратного хода

бульдозера в м;

- время на переключение передачи (около 5 сек);

- время на опускание отвала (1,5-2,5 сек);

- время на поворот трактора (около 10 сек);

- фактический объем призмы волочения;

- коэффициент, зависящий от отношения :

=;

2.4 Расчет тягово-энергетических характеристик трактора Т-180

бульдозер трактор оборудование тяжесть

Тяговый класс 150 кН (15 тс), предназначенный для работы с навесным и прицепным оборудованием на строительных объектах и в дорожном строительстве. На тракторе установлен четырехтактный, дизельный, шестицилиндровый двигатель Д-180 с вертикальным расположением цилиндров, предкамерным смесеобразованием, нераздельной камерой сгорания, жидкостной закрытой системой охлаждения, запуском от пускового двигателя П-23. Общие сведения приведены в табл. 2.4 и 2.5.

Таблица 2.4

Технические характеристики бульдозера ДЗ-35.

Показатели	ДЗ-35
Базовый трактор	Т-180
Наибольшая высота подъема РО над опорной поверхностью, мм	1250
Наибольшее опускание РО ниже опорной поверхности, мм	300
Высота РО,мм	1230
Ширина захвата РО, мм	3640
Угол въезда, град	25
Угол резания, град.	50
Масса, кг	17900

2.4.1 Расчет и построение характеристик двигателя

Для построения тягово-энергетической характеристики машины выбираем систему координат, в левом квадранте которой строим внешнюю характеристику основных параметров двигателя в функции крутящего момента. Наиболее часто используются следующие зависимости параметров двигателя:

n_e=f(M_e), N_e=f(M_e), G_t=f(M_e), g_e=f(M_e)



Таблица 2.5

Техническая характеристика трактора Т-180

Номинальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	128,8 (175)
Частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности, об/мин	1100
Диаметр цилиндра, мм	145
Ход поршня, мм	205
Рабочий объем цилиндров, л	20,28
Степень сжатия	14
Удельная затрата топлива при номинальной мощности, г/квт·ч (г/кл.с.-ч)	238 (175)
Емкость топливного бака, л	325
База, мм	3220
Колия, мм	2040
Дорожный просвет, мм	550
Радиус поворота, м	2,04
Ширина трака гусеницы, мм	580
Высота грунтозахватов, мм	75
Удельное давление на грунт, МПа (кгс/м2):
.. твердый	0,05 (0,48)
.. мягкий	0,03 (0,315)
Габаритные размеры, мм	5420 Х 2740 Х 2825
Конструктивная масса, кг	14950

Для расчета и построения характеристик двигателя используются его данные по технической характеристики на номинальном режиме и следующие эмпирические зависимости:

- для дизелей на корректорной ветке характеристики:

Эксплуатационная мощность:

(Для примера будем вести расчеты на 1 передаче, для n_e=900 об/мин).

(2.43)

Удельная затрата топлива:

(2.44)

- для дизелей на регуляторной ветке характеристики:

(Для примера будем вести расчеты на 1 передаче, для ne=1175 об/мин).

Эксплуатационная мощность:

(2.45)

Часовой расход топлива:

(2.46)

где N_н, n_н - соответственно мощность и частота вращения вала двигателя на номинальном режиме; g_ен - удельный эффективный расход топлива на номинальном режиме; N_мах, n_N - максимальная мощность двигателя и частота вращения, которое отвечает максимальной мощности; g_еN - удельный расход топлива на режиме максимальной мощности; n_x - расчетные частоты вращения двигателя; а, b, с, а₁, b₁, с₁ - коэффициенты аппроксимации; G_тн, G_тхх- часовой расход топлива на номинале и холостом ходу.

Значение коэффициентов:

а=0,87, b=1,13, с=1,00, а₁=1,55, b₁=1,55, с₁=1,00.

Часовой расход топлива определяется по формуле:

(2.47)

Крутящий момент двигателя:

(2.48)

Часовой расход топлива на режиме максимального холостого хода находим по графикам зависимости часового расхода топлива двигателя на максимальном холостом ходу от номинальной мощности двигателя.

Регуляторную характеристику двигателей строим учитывая наклон регуляторной ветки. Согласно техническим условиям на двигатели наклон регуляторной ветки находится в пределах 6...10 %; поэтому частоту вращения, которая отвечает максимальному холостому ходу n_xх определяем из условия:

n_xх=1,1·n_н=1100·1,1=1200(об/мин).

Для режима работы двигателя на максимальном холостом ходу N_н=0; M_e=0.

Для дизельных двигателей по данным зависимостями проводим расчеты на корректорной ветке характеристики в интервале частот вращения от n_н через каждые 100...300 об/мин к частотам на 200..300 об/мин меньше частоты вращения, еще отвечает максимальному крутящему моменту.

По регуляторной характеристике для частот вращения от n_н до n_xх через каждые 10...20 об/мин определяем аналогично все параметры, которые заносим в таблицу 2.4.

2.4.2 Расчет и построение тяговой характеристики машины для заданных условий эксплуатации

Для всех скоростных режимов работы на каждой передаче расчетного ряда последовательно рассчитываем:

1). Движущую силу:

(2.49)

где M_e - крутящий момент двигателя для данного скоростного режима, Н/м; і_тр - общее передаточное число трансмиссии на заданной передаче, з _тр - к.п.д. трансмиссии; r_к - радиус качения колеса, или звездочки, м.

2). Теоретическая скорость движения:

(2.50)

Для определения действительной скорости строим кривую буксования в зависимости от тягового усилия по относительной силе тяги р, которая определяется по формуле:

(2.51)

где ц=0,9 - коэффициент сцепления; л=1 - коэффициент нагрузки ведущих частей;

Р_кр=Р_к-Р_f - - усилие на крюке машины; G=176 кН - вес машины.

Получаем:

Таблица 2.6

Коэффициент буксования

Pк, Н	p	д
0	0,000	0,000
25000	0,100	0,001
50000	0,300	0,080
75000	0,370	0,012
100000	0,530	0,023
125000	0,670	0,039

Тогда действительную скорость машины определим по зависимости:

(2.52)

3). Тяговая мощность:

(2.53)

4). Удельная затрата топлива;

(2.54)

5) Тяговый КПД:

(2.55)

Расчеты заносим в таблицу 2.7.

2.4.3 Построение тяговой характеристики

Тягово-энергетическая характеристика позволяет рассчитать оптимальные режимы работы самоходных машин и агрегатов и определить взаимосвязь между тягово-скоростными возможностями, показателями двигателя, сопротивлением рабочих органов, топливной экономичностью и производительностью машины.

С помощью этих характеристик можно также провести оценку на разных передачах таких показателей как максимальная тяговая мощность, оптимальная рабочая скорость, сила тяги при максимальной тяговой мощности, максимальная сила тяги на низшей передаче, скорость холостого хода, перепад между скоростями поступательного движения при максимальной тяговой мощности, буксование, способность машины одолевать кратковременные перегрузки без перехода на низшую передачу, характер изменения максимальных значений тяговой мощности и др.

Таблица 2.7

Данные расчета для построения тяговой диаграммы

n, об/мин	Mе, Нм	Nе, кВт	Gт, кг/ч	Pк, Н	Vт, м/с	Vд, м/с	Nт, кВт	gт,г/кВт·ч	зтяг
1 передача	iтр=	68,79
1200	0,00	0,00	6,70	0	4,01	4,01	0,00	52,00	0,00
1175	333,23	40,98	14,32	35699	3,93	3,91	38,82	368,94	0,30
1125	845,23	99,53	25,21	90551	3,76	3,70	92,99	271,10	0,72
1100	1118,69	128,80	30,65	119847	3,68	3,54	118,02	259,75	0,92
900	1258,66	118,57	26,84	134843	3,01	2,78	104,25	257,50	0,81
700	1324,67	97,06	22,37	141915	2,34	2,11	83,03	269,48	0,64
2 передача	iтр=	59,2
1200	0,00	0,00	6,70	0	4,66	4,66	0,00	52,00	0,00
1175	333,23	40,98	14,32	30722	4,56	4,55	38,86	368,59	0,30
1125	845,23	99,53	25,21	77927	4,37	4,32	93,46	269,73	0,73
1100	1118,69	128,80	30,65	103139	4,27	4,17	119,61	256,29	0,93
900	1258,66	118,57	26,84	116044	3,50	3,39	109,43	245,30	0,85
700	1324,67	97,06	22,37	122130	2,72	2,62	88,75	252,11	0,69
3 передача	iтр=	51,18
1200	0,00	0,00	6,70	0	5,39	5,39	0,00	52,00	0,00
1175	333,23	40,98	14,32	26560	5,28	5,27	38,89	368,30	0,30
1125	845,23	99,53	25,21	67370	5,06	5,00	93,65	269,19	0,73
1100	1118,69	128,80	30,65	89167	4,94	4,86	120,46	254,47	0,94
900	1258,66	118,57	26,84	100324	4,04	3,96	110,22	243,55	0,86
700	1324,67	97,06	22,37	105585	3,15	3,07	90,04	248,50	0,70

Тягово-энергетическую характеристику машины строим на основе тяговой характеристики, используя два нижних квадранта.

В нижнем правом квадранте строим характеристику рабочей среды при постоянном значении удельного сопротивления на рабочем органе от силы тяги машины. При фиксированных значениях удельного сопротивления К исходя из зависимости:

Р_к=F_ст·K откуда F_ст=Р_к/K

Для этого вниз по оси ординат наносим шкалу значений параметра, а осью абсцисс служит шкала значений Рк, из тяговой характеристики. При фиксированных значениях удельного сопротивления зависимость имеет линейный вид, который имеет начало линий в точке сечения осей координат, поэтому дополнительно определим значение параметра при одном значении Рк, и нанесем найденные значения на график, соединив полученные точки с началом координат. Построение лучевой номограммы выполняем, задаваясь разными значениями удельного сопротивления K с таким расчетом, чтобы охватить все возможные условия работы машины.

В левом нижнем квадранте системы координат строим номограмму для определения технической производительности машины при разных рабочих скоростях. Для построения этой номограммы используем по оси ординат шкалу параметра для правого нижнего квадранта, а по оси абсцисс - наносим шкалу производительности влево от начала координат. Для построения используем зависимость:

П_т=F·V_p (2.56)

где Vp - рабочая скорость.

Задаваясь разными значениями рабочей скорости из возможного диапазона строим номограмму аналогично предыдущий. Она представляет собой пучок прямых, которые выходят с начала координат.

В том же квадранте вниз по оси ординат наносим шкалу удельной затраты топлива:

g_П=G_т/П_т, (2.57)

Рис. 2.12 Тягово-энергетическая характеристика базовой машины Т-180

В координатах П_т, g_П строим кривые теоретической потери топлива на единицу производительности машины в зависимости от часовой затраты топлива Gт.

Для определения эксплуатационной производительности, которая определяется зависимостью:

П_е= П_т·К_в, (2.58)

где Кв - коэффициент использования машины по времени, необходимо построить дополнительную номограмму в левом нижнем квадранте по такому же способу.

Задаваясь определенным значением технической производительности Пт, откладываем данную точку на шкале Пт.

Задаемся наименьшим возможным значением коэффициента использования машины по времени Кв, для данной машины и находим для заданной технической производительности эксплуатационную производительность при заданном наименьшем значении Кв. Полученное значение эксплуатационной производительности откладываем на шкале производительности и через эту точку проводим вниз прямую перпендикулярную к оси абсцисс. На этой прямой откладываем произвольный отрезок, а тогда полученную точку соединяем прямой с точкой, которая отвечает технической производительности на оси абсцисс. Полученный отрезок разбиваем равномерной шкалой от Кв=1 до 0,7, что отвечает минимальным выбранным значениям. После этого соединяем точки шкалы с новым началом координат и, в конце концов, через разделители шкалы производительности проводим прямые параллельные наклонному отрезку.

Размещено на Allbest.ru