Тяговый расчет трелевочного трактора ТТ-4 с клещевым захватом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Братский государственный университет

Кафедра «Лесные машины и оборудования»

Курсовая работа по дисциплине

Лесотранспортные машины

Тяговый расчет трелевочного трактора ТТ-4 с клещевым захватом

Пояснительная записка

170400 000000.КР.ПЗ

Братск 2011г.



Содержание

двигатель трактор мощность рейсовый

Введение

1. Назначение проектируемой машины и условия ее работы

2. Обоснование и выбор типа и мощности двигателя. Скоростная характеристика двигателя

4. Построение и анализ тяговой характеристики машины

5. Расчет показателей общей динамики машины

6. Определение оптимальной рейсовой нагрузки для проектированной тяговой машины

7. Расчет производительности на трелевке

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Условия эксплуатации ленных машин сложнее и многообразнее, чем, например, тракторов и автомобилей различного назначения. Свойства трелевочного волока, дорожных усов веток, таксационные показатели древостоя, атмосферно-климатические и производственные условия изменяются в широком диапазоне и довольно часто. Стохастический характер распределения древостоя в зависимости от рельефа местности и свойств лесных почв усложняет задачу систематизации условий эксплуатации лесных машин и их исследования. Лесная машина состоит из сложных систем и механизмов, включающих большое количество масс со многими степенями свободы и связями. Характерные особенности взаимодействия лесной машины с предметом труда приводят к возникновению весьма сложных процессов в ее механизмах и в контакте движителя с опорной поверхностью, которые влияют на эксплуатационные свойства и эффективность применения этих машин. Для повышения технического уровня машин и грамотного их использования необходимо иметь представление о законах, положенных в основу функционирования отдельных систем механизмов и машин в целом.

Курсовой проект, посвященный обоснованию и выбору основных параметров лесотранспортной машины, является заключительным этапом изучения курса «Лесотранспортные машины».



1. Назначение проектируемой машины и условия ее работы

Трелевочный трактор ТТ-4 предназначен для трелевки крупномерного и среднего леса, а так же в качестве базы лесозаготовительных машин.

Трактор ТТ-4 рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от +40оС до -40оС.

Трактор имеет остов рамной конструкции с передним расположением дизеля и кабины и задним расположением трансмиссии и погрузочного устройства. Закрытое днище рамы предохраняет узлы и механизмы трактора от повреждений. Управление дизелем, агрегатами трансмиссии и технологическим оборудованием осуществляется из кабины.

Трелевочная машина состоит: из кабины, рамы, неподвижного щита, клещевого захвата, опорных катков и гусеницы.

Техническая характеристика трелевочного трактора ТТ-4 с клещевым захватом

Базовая машина трактор ТТ-4

Эксплуатационная мощность двигателя, кВт .84,6

производительность по чистому времени работы при расстоянии трелевки 300 м и среднем объеме хлыста 0,6.0,8 м3, м3/ч, не менее.19.20

диаметр захватываемого дерева, см.7.100

максимальная величина открытия захвата, м.2,6

максимальный вылет захвата от оси заднего моста, м, не менее.2,6

угол поворота захвата в горизонтальной плоскости, град, не менее.210

скорость движения машины, км/ч, не менее.2

среднее статическое давление на грунт, кПа, не более.58

дорожный просвет, мм, не менее.470

рабочее давление в гидросистеме, мПа.14

вместимость гидросистемы, дм3.260

в том числе бака.165

удельный расход топлива, г/м3, не более.145

габаритные размеры, мм, не более.7600х2800х3800

конструктивная масса , кг, не более:

машины.15000

навесного оборудования.5750

2. Обоснование и выбор типа и мощности двигателя. Скоростная характеристика двигателя

На лесотранспортную машину во время движения действуют три вида сил сопротивления:

качению Pf возникает на поверхности контакта колеса или гусеницы с полотном пути.

со стороны уклона Pi возникает при преодолении машиной подъемов дороги или волока.

воздушной среды Pw или сила аэродинамического сопротивления начинает существенно препятствовать движению машины при скоростях более 20.30 км/ч.

Машина может нормально двигаться в трех условиях:

Тяжелые;

Средние;

Легкие.

Прежде чем определить силу, которая создает сопротивление этим трем видам сил нужно найти касательную силу тяги Pkсопр, которая уравнивает эти силы.

kсопр=Рf+Pi+Pw

Pf=Pf1+Pf2=((G+Q1)*f1*cosб)+((Gпр+Q2)*cosб*f2),

Pi=Pi1+Pi2=((G+Q1)*sinб)+((Gпр+Q2)*sinб),

Pw= ,

где G-вес машины, кН; Gпр- вес прицепа, кН; Q1- вес части пачки, расположенной на тягаче, кН; Q2- вес части пачки на прицепе, кН; f1 и f2- коэффициент сопротивлению качения тягача и прицепа; б- угол наклона дорожного покрытия, град.; k- коэффициент обтекаемости кабины (0,6.0,7); F- лобовая поверхность машины, м2 (3,5.6,5); V- скорость автомобиля, км/ч.

Вес тягача, рейсовая нагрузка, тип дороги и руководящий уклон указываются в задании на курсовой проект.

Вес части пачки, размещенной на тягаче, обычно составляет:

для тракторов Q1=Q2=Q/2.

Коэффициенты сопротивления движению f1 и f2 выбирается из приложения в зависимости от типа дороги, вида тягача и подвижного состава.

Затем определяем мощность двигателя лесотранспортной машины для каждого из условий по формуле:

Ne =,

где Ne -- мощность двигателя, кВт; Рк -- касательная сила тяги на ведущих органах тягача, потребная для преодоления сил сопротивления движению лесотранспортной системы, Н; Va -- скорость движения, км/ч; -- механический КПД трансмиссии (принимается 0,8.0,85); -- коэффициент, учитывающий потери на ведущем участке гусеницы (принимается 0,95.0,96).

По найденной мощности выбирают серийный двигатель. Возможность применения на транспортной машине двигателя того или иного типа должна определяться ее весовыми, тяговыми, скоростными и эксплуатационными показателями. Мощность выбранного двигателя должна быть равной расчетной или больше нее не более чем на 10%.

Расчетная часть.

Исходные данные:

G=129 кН=129000 Н F=3,5.6,5 м3

Q=10м3, Q1,2=5м3 зтр=0,80.0,85

б=6о зг=0,95.0,96

Vmin=3 км/ч Q1=Q2=42500H

Vраб=6 км/ч

Vmax=9 км/ч

f1=f2=0,03.0,06

k=0,6.0,7

Тяжелые условия

Pf1 = (Gт +Q1) cosб f1 = 10187 Н

Pf2 = Q2 cosб f2 = 18933 Н

Pi1 = (G +Q1) sinб = 17150 Н

Pi2 = Q2 sinб = 4250 Н

Pw = = 1,45 Н

pк = 50521,45 Н= 50,521 кН

Ne == 51,6 кВт



Средние условия

Pf1 = (Gт +Q1) cosб f1 =6791 Н

Pf2 = Q2 cosб f2 = 15988 Н

Pi1 = (Gтр +Q1) sinб = 3430 Н

Pi2 = Q2 sinб = 850 Н

Pw = = 9 Н,

pк = 16916,405 Н = 27108,2 кН

Ne = = 58 кВт

Легкие условия

Pк= G cosб f1+ =3898 Н

Ne ==12,8 кВт

Выбираю двигатель по наибольшей расчетной мощности Е= 58 кВт:

марка двигателя СМД-14* (с вихревой камерой), en=55,1 кВт; nen=1800 мин-1; тип 4Р (расположение цилиндров однорядное, вертикальное); gen=265 г/кВтч.

Скоростная характеристика двигателя - это график зависимости четырех сил: максимальной мощности двигателя NE, максимального момента двигателя ME, удельного расхода топлива ge, часового расхода топлива GT от максимальной частоты вращения коленчатого вала ne.

Скоростная характеристика двигателя с некоторым приближением может быть построена по эмпирическим формулам С.Р. Лейдермана:

,

,

,

где NEN - максимальная мощность двигателя, кВт; n - выбранная частота вращения коленчатого вала, мин-1; nen - частота вращения, соответствующая максимальной мощности, мин-1; geп - удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/кВт ч; А, В, С, А0, В0, С0 - постоянные коэффициенты Лейдермана, берутся по типу двигателя.

Результаты вычисления по формула заносят в таблицу 2.1, по которой в дальнейшем строят диаграмму внешней скоростной характеристики двигателя. После нанесения линий на график определяем максимальный момент Мen и число оборотов nM, соответствующее ему.

Расчетная часть

Так как двигатель с вихревой камерой, то значения коэффициентов принимаются: А = 0,7; В = 1,3; А0 = 1,35; В0 = 1,35; С0 = 1,0. ТАБЛ.1

Скоростная характеристика двигателя

№	nе, об/мин	Nе, кВт	Mе, Нм	qе, г/кВт ч	Gт
1	450	13	275	285	4
2	600	19	302	268	5
3	750	25	318	255	6
5	900	31	328	245	7
6	1050	36	327	239	9
6	1200	41	326	237	10
7	1350	46	325	238	11
8	1500	50	318	243	12
9	1650	53	306	252	13
10	1800	55,1	298	265	15

По диаграмме максимальный момент равен Мen=298 Нм и соответствующее ему число оборотов nM=1800 мин-1.

3. Определение передаточных чисел трансмиссии

Основной частью гусеничной машины является трансмиссия, которая осуществляет передачу и изменение крутящего момента двигателя, предаваемая к ведущим органам машины.

Для определения передаточных чисел нужно знать максимальную потребную касательную силу тяги на первой передаче (Р), номенальный крутящий момент двигателя (Mен) и наибольшую скорость движения трактора (Va).

Общее передаточное число на первой передачи к должно обеспечить движение машины в самых трудных условиях с грузом. Значение к определяется из условия преодоления наибольшего дорожного сопротивления по зависимости:



к?

где R3 - радиус ведущей звездочки, м.

Предполагается у всех трелевочных тракторов применять унифицированную гусеницу с шагом звена l=150мм и числом зубьев ведущей звездочки z=13.

R3 =

R3=

Вычисленoe передаточное число трансмиссии необходимо проверить из условия ограничения по сцеплению гусениц с почвой:

К =

К=

Окончательный выбор передаточного числа трансмиссии на первой передаче производится из условия к?к1? к

Обычно у гусеничных машин величина к1 принимается ближе к расчетному значению по условиям сцепления.

к1=( к+ к)/2=101

Передаточное число трансмиссии на высшей передаче определяется из условия обеспечения движения порожней машины с максимальной скоростью:

Квыс.=

Квыс=0,377

Минимальное число ступеней в коробке передач m находят из следующей зависимости:

m= m=

Значение передаточных чисел трансмиссии на промежуточных передачах распределяются по закону геометрической прогрессии.

Знаменатель прогрессии вычисляется по формуле:

q =

К1=101 К1=131

К2=48 К2=62

К3=23 К3=29

Далее вычисляют данные для пониженных передач, где все изначальные величины остаются те же ми, а к/= 1,3* к. 

4. Построение и анализ тяговой характеристики машины

Тяговая характеристика представляет собой тяговую графическую зависимость на различных передачах и является основным документом, характеризующим тягово-динамические качества машины.

Расчет тяговой характеристики производится в следующем порядке: в таблицу вносятся значения крутящего момента и частоты вращения вала двигателя, найденные при построение внешней характеристики. Для построения кривых необходимо определить на каждой передаче скорость движения и свободную силу тяги при соответствующей частоте вращения вала двигателя.

Скорость движения машины определяется:

где Vа - скорость машины, км/ч; Rд - динамический радиус колеса или звездочки, м; k - общее передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче.

Свободная сила тяги равна:

Ра=Рк-Рw

где Рк - касательная сила тяги, Н.

Рw - сопротивления воздушной среды, Н (учитывается при Va?25 км/ч.),



Найденные значения вносятся в таблицу и на ее основании строится тяговая характеристика. Количество точек такое же, как и на внешней скоростной характеристике.

Динамический паспорт представляет собой динамическую характеристику, дополненную номограммой нагрузок, меняющихся от100% до 0% и от 100% до 200% и более.

Для построения динамического паспорта трактора при загрузке на 100%

D100

Для порожней машины без груза

.

Таблица 2 - Параметры тяговой характеристики

№	n,	,Нм
1	450	275	101	0,51	70 77 81 84 83,8 83,5 83,2 81 78 74	0,54	0,408
2	600	302		0,68		0,59	0,448
3	750	318		0,85		0,62	0,472
4	900	328		1,03		0,65	0,489
5	1050	327		1,2		0,649	0,488
6	1200	326		1,3		0,647	0,486
7	1350	325		1,5		0,644	0,485
8	1500	318		1,7		0,62	0,472
9	1650	306		1,8		0,604	0,454
10	1800	292		2,06		0,57	0,431
1	450	275	48	1,08	33	0,25	0,19
2	600	302		1,44	37 39 40,7 40,9 40,16 40,3 39 37,7 29	0,28	0,21
3	750	318		1,47		0,3	0,22
4	900	328		2,1		0,36	0,23
5	1050	327		2,53		0,31	0,238
6	1200	326		2,9		0,31	0,234
7	1350	325		3,2		0,31	0,234
8	1500	318		3,6		0,3	0,227
9	1650	306		3,97		0,28	0,21
10	1800	292		4,3		0,22	0,17
1	450	275	23	2,26	16,04 17,6 18,5 19,1 19,2 19,02 18,9 18 17,8 17,02	0,12	0,093
2	600	302		3,01		0,13	0,102
3	750	318		3,77		0,143	0,107
4	900	328		4,57		0,148	0,111
5	1050	327		5,28		0,148	0,111
6	1200	326		6,03		0,147	0,110
7	1350	325		6,79		0,146	0,11
8	1500	318		7,5		0,139	0,104
9	1650	306		8,3		0,137	0,103
10	1800	292		9,03			0,131	0,099
1	450	275	131	0,396	91	0,705	0,53
2	600	302		0,528	100 105 109 108 108,3 108,03 105 102 97	0,775	0,58
3	750	318		0,661		0,813	0,61
4	900	328		0,793		0,844	0,63
5	1050	327		0,925		0,837	0,62
6	1200	326		1,057		0,839	0,63
7	1350	325		1,190		0,837	0,63
8	1500	318		1,322		0,813	0,61
9	1650	306		1,454		0,79	0,59
10	1800	292		1,586		0,75	0,56
1	450	275	62	0,840	43 47 48 49 51 51,3 51,1 50 48 46	0,33	0,25
2	600	302		1,02		0,364	0,27
3	750	318		1,04		0,384	0,29
4	900	328		1,68		0,379	0,28
5	1050	327		1,96		0,395	0,29
6	1200	326		2,24		0,397	0,299
7	1350	325		2,52		0,396	0,297
8	1500	318		2,8		0,387	0,291
9	1650	306		3,08		0,372	0,27
10	1800	292		3,36		0,356	0,26
1	450	275	30	1,736	20 23 24 25 24,9 24,8 24,7 24 23	0,155	0,11
2	600	302		2,314		0,178	0,13
3	750	318		2,893		0,186	0,14
4	900	328		3,472		0,193	0,145
5	1050	327		4,05		0,186	0,14
6	1200	326		4,62		0,192	0,144
7	1350	325		5,208		0,191	0,144
8	1500	318		5,786		0,186	0,139
9	1650	306		6,365		0,178	0,134
10	1800	292		6,944	22	0,170	0,128

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 действующей силе сопротивления или больше ее ) и силами сцепления (то есть возможностью машины реализовать эту силу тяги на ведущих органах без буксования).

Сила тяги по сцеплению зависит от состояния дорожного покрытия и типа движителя, определяющих величину коэффициента сцепления, а так же от нагрузки, приходящиеся на ведущиеся органы машины (сцепного веса) Gсц.:

Pц=Gсц*ц ,

Рц = 171,5*0,7 = 133,592 кН,

где ц - коэффициент сцепления (0,5.0,7).

Так как Ра>?Рсопр., отсутствует ограничение по сцеплению и обеспечивается ускорения движения.



5. Расчет показателей общей динамики машины

Разрабатывая в курсовом проекте вопросы общей динамики гусеничных трелевочных тракторов, необходимо определить и проанализировать:

Углы статической устойчивости вычисляются по следующим формулам:

Продольной устойчивости

tg бмакс=,

опрокидывания

tgгопр=,

сползания

tgгсп=?,

где цґ коэффициент в поперечном направлении.

Для гусеничных машин принимать цґ=(0,5.0,7)ц.

tg бмакс =1.31; бмакс=520

tg гопр= 0.79; гопр=400

tg гсп=0.49; гсп= 290

Рассматривая установившийся режим движения трактора с грузом на подъем, можно написать:

Zд=(G+Q1)cosб + Pкр sinв ,

Zд=172 .

Сила Zд называется динамической реакцией почвы. Крюковая сила тяги для случая движения вычисляется по формуле:

Pкр.= Pf2+Pi2.

Составив уравнения моментов всех сил, действующих на трактор с грузом, относительно точки контакта заднего опорного катка с дорогой (точка 0) и решив его относительно б при x=0, найдем предельный угол продольной устойчивости движущегося трактора:

tgбмакс= ,

tg бмаксД = 1.13; бмаксД=580

Решения уравнения равновесия дает следующую формулу для вычисления координаты центра динамического давления:

Xд=,

Xд = 1,4.

Оптимальным решением считается такое, когда Xд=L/2, что в реальных конструкциях достигнуть весьма трудно.

Xд =2,8/2= 1,4

6. Определение оптимальной рейсовой нагрузки для проектированной тяговой машины

В основе определения оптимальной рейсовой нагрузки лежит значение мощности двигателя, установленного на машине, а также конкретные дорожные условия и скорость:

Ne =.

Из формулы мы можем для заданной скорости движения машины определить Рк:

Рк=.

Так же Рк можно найти из уравнения тягового баланса:

Рк=Рf1+Рi1+Рf2+Pi2+Pw+Ркр

Левые части этих двух уравнений будут равны Рк=Рк. Приравнивая обе части можно выразить нагрузки Q1=Q2 и выражаем через Q.

Рк=54218,4 H

Q=5,6 м3

7. Расчет производительности машин

Под производительностью лесотранспортных машин понимается количество кубических метров стрелеванной или вывезенной древесины за смену или в целом за целый год. В соответствии с этим производительность (Псм) в общем виде на трелевке и вывозке определяются по формуле, мі,

Псм= ,

где Т - продолжительность смены (420 мин); Тпз - время на подготовительно - заключительную работу, мин; Тц - время цикла, мин;

Q - рейсовая нагрузка, мі.

Время цикла определяется по формуле:

Т1=,

где Vгр и V - скорости движения машины с грузом (рабочая) и порожняком, км/ч, соответственно; Т2 - время на погрузочно-разгрузочные работы, мин.

Т1=60/9 +60/6 = 17 мин

Тц=0.4 * 17 +23 = 30 мин

Псм=((420-36)/30)*5,6 = 72 м3 - это примерно 2 рейса в смену.

Пгод=(Дк-Дв-Дп)*Псм*Ксм*Кт*Кпер*Кии,

где Дк, Дв, Дп - календарные выходные и праздничные дни в году соответственно; К - коэффициент сменности по режиму работы машины на трелевке; на вывозке по грунтовым и снежным дорогам; по гравийным и колейным железобетонным дорогам; Кт - коэффициент технической готовности машин; Кпер - коэффициент, учитывающий возможный рост производительной машины; Кии - коэффициент использования исправных машин данного вида по режиму работы.

Дк=365 дней;

Дв=103 дня;

Дп=12;

Ксм=1,5;

Ктг= 0,9;

Кпер=1,15;

Кии=0,85;

Псм= 72 м3.

Пгод=(365-104-12)*0,9*1,15*0,85*72=238321 м3 .



Заключение

Лесными машинами, в соответствии с типовой учебной программой дисциплины «Лесные машины», называются применяемые в лесной промышленности машины для подвозки и вывозки леса. Лесные машины служат базой для большого семейства лесосечных, дорожно-строительных и других машин, используемых в лесной промышленности.

В связи с их особенностями работы большое значение приобретают следующие требования: высокая надежность и топливная экономичность; хорошие динамические свойства и приспособляемость к неустановившимся режимам работы; быстрый и надежны запуск двигателя при низких температурах окружающего воздуха; необходимые тягово-сцепные и скоростные свойства, обеспечивающие эффективную работу в тяжелых условиях эксплуатации; экологическая совместимость системы «машина - лесная среда».

Таким образом, правильный расчет всех параметров лесной машины - это залог хорошей работы и большой производительности.



Список использованной литературы

1. С.М. Сырохама, Г.А. Аверина. «Лесотранспортные машины». Методические указания. Братск 2003.

2. Зайчик М.И. и др. тяговые машины и подвижной и не подвижной состав лесовозных дорог.- М.: Лесная промышленность, 1967. - 712с.

3. Справочник. Машины и оборудование лесозаготовок, 1990.

4. Анисимов Г.М. и др. особенности расчета и теории двигателей лесотранспортных машин.- Л.: ЛТА, 1983. - 84с

Размещено на Allbest.ru