Тяговый расчет трактора и автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА

Кафедра: «ЭММ и ТО»

Курсовая работа

по дисциплине: «Теория автомобилей и тракторов»

на тему: «Тяговый расчет трактора и автомобиля»

(вариант №4)

Выполнил:

студент 6 курса ПСО

Смирнов П.С.

Проверил: доцент

Молочников Д.Е.

Ульяновск 2017



Содержание

Раздел 1. Тяговый расчет трактора

1. Определение максимального эксплуатационного веса трактора

2. Определение номинальной мощности тракторного двигателя

3. Расчет peгуляторной характеристики двигателя

4. Выбор размера шин и расчет радиуса колеса или звездочки

5. Расчет передаточных чисел трансмиссии

5.1 Определение передаточного числа трансмиссии

5.2 Расчет теоретической скорости движения трактора

6. Расчет и построение теоретической тяговой характеристики трактора

Раздел 2. Тяговый и динамический расчеты автомобиля

1. Определение собственного веса автомобиля и распределения его поосям

2. Максимальная мощность и внешняя скоростная характеристика двигателя

3. Выбор шин и определение радиуса качения колеса

4. Расчет передаточных чисел трансмиссии

5. Определение динамических и экономических показателей автомобиля

5.1 Построение универсальной динамической характеристики автомобиля

5.2 Расчет времени и пути разгона автомобиля

Тяговая характеристика трактора

Литература



Раздел 1. Тяговый расчет трактора

1. Определение максимального эксплуатационного веса трактора

(1)

- коэффициент сцепления при допустимом буксировании.

-коэффициент, определяющий долю веса, приходящуюся на ведущий аппарат

2. Определение номинальной мощности двигателя

- определяем таким образом, чтобы при номинальном крюковом усилии с учетом всех потерь обеспечит заданную скорость движения.

(2)

- допустимый коэффициент буксования

(3)

- КПД, учитывающий потери холостого хода.

-КПД, учитывающий потери передачи при передачи нагрева.

(4)

- приведенный к коленчатому валу двигателя момент сопротивления, возникающий при его холостом прикручивании, Нм

- коэффициент учитывающий, какую часть номинального крутящего момента двигателя составляет момент ( = 0,05…0,1)

=*0,975⁴=0,8497. (5)

,- соответственно КПД цилиндрических и конических шестерен.

число пар, соответственно, цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении: =0,985; =0,975.

3 Расчет регуляторной характеристики двигателя

Расчет мощности.

(6)

, - текущее и номинальное значения частоты вращения коленчатого вала, мин^-1.

С₁, C₂ - коэффициенты, характеризующие тип двигателя по способу

смесеобразования.

Для однокамерных дизелей С₁ = 0,8 С₂ = 1,2.

=110*=110*(0,4+0,3-0,125)=63,25кВт.

=76,56 кВт.

=88,5 кВт.

=98,56 кВт.

Частота вращения коленчатого вала и часовой расход топлива на холостом ходу определяются из выражений:

n_хх = (1,08…1,1) ;

G_хx = (0,23…0,3) G_т^н.

Крутящий момент и удельный расход топлива рассчитывают по формулам:

M_е = 9550 ^. N_e/n_e, Н^.м. (7)

g_e =1000 G_Т/N_е^., г/кВт^.ч. (8)

Крутящий момент определяется по формуле:

Н^.м.

Н^.м.

Н^.м.

Н^.м.

Часовой расход топлива определяется по формуле:

. (9)

G_TН - номинальный часовой расход топлива.

=26,18[1.70.50.7( кг/ч.

кг/ч.

кг/ч.

=23,87 кг/ч.

Удельный расход топлива определяется по формуле: (10)

.

.

.

Показатели, полученные расчетом, заносят в таблицу 1.

Таблица 1. - Показатели для построения регуляторной характеристики двигателя

N	Мин-1	900	1080	1260	1440	1800
Ne	кВт	63,25	76,56	88,5	98,56	110
М	Н.м	671,15	676,98	670,77	653,64	583,61
Gт	Кг/ч	17,67	20,1	22,17	23,87	26,18
ge	г/к Вт.ч	279,36	262,53	250,5	242,18	238

4. Выбор размера шин и расчет радиуса колеса

Для трактора Т-150к принимаем радиус колеса 700мм-0,7м

5. Расчет передаточных чисел трансмиссии

На тракторе применяются основные (рабочие), замедленные (технологические) и транспортные передачи. Число рабочих передач дано в задании, число замедленных и транспортных выбирается самостоятельно, учитывая назначение трактора и прототип.

5.1 Определение передаточного числа трансмиссии

Передаточное число трансмиссии на 1 рабочей передаче определяется по формуле:(5,1)

(11)

Принимаем .

Передаточные числа на остальных рабочих передачах рассчитывают, используя знаменатель геометрической прогрессии, который может быть определен из выражения:

где Y_дmin - минимальный коэффициент загрузки двигателя, Y_дmin = 0,85.

_Т - тяговый диапазон трактора;

z- число рабочих передач.

==1,193.

Тяговый диапазон трактора определяется по формуле:

(13)

где - коэффициент расширения тягового диапазона, = 1,25-1,3.

P_кp^Н// - номинальное тяговое усилие тракторов рассматриваемого класса, кН.

P_кp^Н/ - номинальное тяговое усилие тракторов предыдущего класса, кН.

Расчет передаточных чисел остальных передач производится по формулам:

; … (14)

.

.

.

5.2 Расчет теоретической скорости движения трактора

Теоретическая скорость движения трактора на i-ой передаче при различных частотах вращения коленчатого вала определяется по формуле:

км/ч. (15)

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

6. Расчет и построение теоретической тяговой характеристики трактора

Тяговая характеристика это графики зависимости рабочей скорости, крюковой мощности, удельного расхода топлива и тягового КПД от крюкового усилия на рабочих передачах трактора.

Теоретическая тяговая характеристика либо сначала рассчитывается, а затем строится, либо расчет и построение проводят параллельно, причем многие промежуточные параметры определяют из графиков.

Основные формулы для расчета:

(16)

Расчет для первой передачи.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

(17)

.

(18)

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

км/ч. (19)

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

км/ч.

. (20)

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

. (21)

трактор автомобиль трансмиссия шина

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч.

г/кВт^.ч

Таблица 1.2 - Показатели для построения тяговой характеристики трактора

Показатели	Ед. измерения	0,5nн	0,6nн	0,7nн	0,8nн	nн
Mе	Н.м	671,15	676,98	385	670,77	583,61
nе	мин-1	900	1080	1260	1440	1800
Ne	кВт	63,25	76,56	88,5	98,56	110
GT	кг/ч	17,67	20,1	22,17	23,87	26,18
1передача iтр =	Рк	кН	35,9	36,2	40	35	-
	Ркр	кН	30,74	31,04	34,84	29,8	-
	Vт	км/ч	5,05	6,06	7,07	6,7	-
		%	0,1	0,1	0,1	0,1	-
	Vр	км/ч	4,54	5,45	6,36	7,27	-
	Nкр	кВт	38,76	46,99	61,55	60,17	-
	gкр	г/кВт.ч	455,88	427,75	360,19	396,70	-
	т	-	0,7848	0,7848	0,7848	0,7848	-
2передача iтр =	Рк	кН	29,8	30	29,8	29	-
	Ркр	кН	24,64	24,84	24,64	23,84	-
	Vт	км/ч	6,9	7,3	8,5	9,7	-
		%	0,1	0,1	0,1	0,1	-
	Vр	км/ч	5,48	6,57	7,65	8,73	-
	Nкр	кВт	37,5	45,33	52,36	57,81	-
	gкр	г/кВт.ч	471,2	443,41	423,41	412,9	-
	т	-	0,7848	0,7848	0,7848	0,7848	-
3передача iтр =	Рк	кН	19,4	25,4	25,2	24,5	-
	Ркр	кН	14,24	20,24	20,04	19,34	-
	Vт	км/ч	7,19	8,63	10,07	11,51	-
		%	0,1	0,1	0,1	0,1	-
	Vр	км/ч	6,47	7,76	9,06	10,35	-
	Nкр	кВт	25,59	43,62	50,43	55,60	-
	gкр	г/кВт.ч	690,5	460,79	439,61	429,31	-
	т	-	0,7848	0,7848	0,7848	0,7848	-
4передача iтр =	Рк	кН	16	16,2	16	15,6	-
	Ркр	кН	10,84	11,04	10,84	10,44	-
	Vт	км/ч	11,31	13,57	15,83	18,09	-
		%	0,1	0,1	0,1	0,1	-
	Vр	км/ч	10,17	12,21	14,24	16,28	-
	Nкр	кВт	30,62	37,44	42,87	47,21	-
	gкр	г/кВт.ч	517,07	536,85	517,14	505,61	-
	т	-	0,7848	0,7848	0,7848	0,7848	-



Раздел 2. ТЯГОВЫЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ АВТОМОБИЛЯ

Грузоподъёмность -3,2; Макс.скорость-90; Число передач - 4; 4x4; ГАЗ 66.

Раздел включает определение отдельных параметров автомобиля (вес, радиус качения колес, мощность двигателя и передаточные числа силовой передачи) и расчет некоторых динамических и экономических показателей (динамическая и экономическая характеристики, расход топлива и приемистость автомобиля).

1. Определение собственного веса автомобиля и распределения его по осям

Собственный вес автомобиля определяется по формулам:

для грузовых автомобилей G_o = G_rp ^. _G, кН;

где _G - коэффициент грузоподъемности.

=38.4•1.25=48 кН. (1)

При расчете веса требуется обосновать выбор значения коэффициента грузоподъемности, ориентируясь на величину грузоподъемности, класс автомобиля, а также прототип. Для грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности с колесной формулой 44:

_G = 1,25…2,0 кН авт/кН гр;

Полный вес автомобиля определяется по формулам:

- для грузовых автомобилей:

G_a = G₀ + G_гp кН. (2)

кН.

Распределение веса по осям зависит от колесной формулы и типа автомобиля.

Для грузовых автомобилей 44, = 0,5 (при включении переднего моста = 1).

2. Максимальная мощность и внешняя скоростная характеристика двигателя

Мощность двигателя должна обеспечить движение груженого автомобиля (без прицепа) с максимальной скоростью в заданных дорожных условиях. Она определяется по формуле:

кВт. (3)

где - коэффициент дорожного сопротивления, при котором автомобиль должен развивать заданную максимальную скорость;

P_wmax - сопротивление воздуха при движении с максимальной скоростью, кН;

V_max - заданная максимальная скорость, км/ч;

_Т - механический КПД трансмиссии.

кВт.

Расчетной формулой для определения сопротивления воздуха является:

кН. (4)

где F - площадь лобового сопротивления автомобиля, м²;

k - коэффициент обтекаемости.

Для грузовых автомобилей k = 0,640,75 Н^.с²/ м⁴.

кН.

Площадь лобового сопротивления рассчитывается по формуле:

F = 0,8B^.H, м² . (5)

м².

где В и Н - габаритные ширина и высота автомобиля, м.

КПД трансмиссии находят так же, как и КПД трансмиссии трактора , используя схему силовой передачи, обратив внимание на то, что в коробке передач автомобиля имеется прямая передача.

При расчете внешней скоростной характеристики двигателя, текущее значение мощности вычисляют по формуле:

N_е = N^н_е^.[С₁n_е/n_н + С₂(n_е/n_н)² - (n_е/n_н)³] кВт. (6)

где N_e^н - номинальная мощность двигателя, кВт, принимаем N_e^н = N_eVmax

С₁ и С₂ - эмпирические коэффициенты.

Для карбюраторных двигателей С₁ = С₂ =1.

Таблица 2.1 - Результаты расчетов параметров внешней скоростной характеристики двигателя

Показатели	Текущие значения
	0,4nн	0,6 nн	0,8 nн	nн
С1.ne/ nн	0,4	0,6	0,8	1
С2.(ne/ nн)2	0,16	0,36	0,64	1
(ne/ nн)3	0,064	0,216	0,512	1
С1.ne/nн + (ne/nн)2 - (ne/nн)3	0,49	0,74	0,92	1
Ne, кВт	41,74	63,03	78,36	85,18
Mе, Н.м	262,25	264,01	246,16	214,07

3. Выбор шин и определение радиуса качения колеса

Размер шин и давление воздуха в шине подбираются по нагрузке, приходящейся на одно колесо автомобиля.

Предварительно следует определить нагрузку на мосты (передний, средний, задний). В зависимости от принятого распределения нагрузки по мостам определяют установку сдвоенных или одинарных колес. Шины подбираются по наиболее нагруженному колесу, в зависимости от нагрузки устанавливается давление воздуха во всех шинах .

Радиус качения колеса определяется по формуле:

r_к = 0,0254^.(0,5D + 0,95В) м. (7)

м.

Принимаю r_к = 0,3 м.

4. Расчет передаточных чисел трансмиссии

Вначале, исходя из максимальной скорости движения автомобиля и частоты вращения коленчатого вала n_Vmax на прямой передаче, определяется передаточное число главной передачи:

i_гп = 0,377 n_ен ^. r_к / V_max. (8)

.

Передаточное число первой передачи коробки передач определяется из условия обеспечение преодоления максимального заданного подъема:

_max = + sin _max,

где _max - суммарный коэффициент сопротивления дороги;

_max - максимальный угол преодолеваемого подъема, град.

_max = 0,01+0,374=0,384.

Отсюда передаточное число первой передачи:

. (9)

Передаточные числа коробки передач на остальных передачах рассчитывают, используя знаменатель геометрической прогрессии:

. (10)

где z - число передач;

i_кz - передаточное число высшей передачи.

(11)

Откуда: i_к2 = i_к1 / q; i_к3 = i_к2./ q ……

В некоторых случаях на автомобилях коробки передач имеют повышенную передачу. Передаточное число на «ускоряющей передаче» назначают 0,60,85.

5. Определение динамических и экономических показателей автомобиля

5.1 Построение универсальной динамической характеристики автомобиля

Основными показателями динамики автомобиля являются; скорость, динамический фактор и ускорение. Эти показатели определяют для всех передач при движении груженого автомобиля.

Для построения универсальной динамической характеристики автомобиля используют данные внешней характеристики двигателя и составляют таблицу 2.2. При этом используются расчетные формулы:

км/ч. (12)



Н. (13)



P_wi = кFV_i²/3,6² Н. (14)

Д_i = (Р_кi - P_wi) / G. (15)



j_i = (Д_i - )g/_вpi . (16)

где i- индекс указывающий на текущее значение показателя;

Д - динамический фактор;

Р_к - касательная сила тяги на колесе, Н;

j - ускорение автомобиля, м/с²;

_вpi - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс, для рассчитываемой i-той передачи может быть определен по приближенной формуле:

_врi = 1 + (0,04 + 0,05 ^. i_кi²)G_о/G_а (17)

где G_o - собственный вес автомобиля, кН;

G_a - вес груженного автомобиля, кН.

Таблица 2.2 - Результаты тягово-динамического расчета автомобиля.

№ передачи	Показатели	Ед. изм.	Текущие значения
	ne	мин-1	0,4nн	0,6 nн	0,8 nн	nн
	Mе	Н.м	262,25	264,01	246,16	214,07
I iтр1 = вр1 =	V	км/ч	5,19	7,78	10,38	12,97
	Рк	кН	25488	25658	23924	20805
	Pw	кН	7,3	16,3	29,1	45,4
	D	-	0,39	0,4	0,37	0,32
	j	м/с2	1,66	1,7	1,57	1,35
	1/ j	с2/м
II iтр2 =	V	км/ч	10	15	20	25
	Рк	кН	13254	13342	12440	10819
	Pw	кН	27	60,8	108	168,8
вр2 =	D	-	0,2	0,2	0,19	0,17
	j	м/с2	1,38	1,38	1,3	1,16
	1/ j	с2/м
III	V	км/ч	19,2	28,9	38,5	48,1
	Рк	кН	6882	6928	6459	5617
	Pw	кН	99,5	225,6	400,6	625,3
	D	-	0,1	0,1	0,09	0,07
	j	м/с2	0,8	0,8	0,7	0,4
	1/ j	с2/м
IV iтрz = врz =	V	км/ч	36,8	55,3	73,7	92,1
	Рк	кН	3568	3592	3349	2913
	Pw	кН	365,7	825,9	1466,9	2290,7
	D	-	0,05	0,04	0,03	0,01
	j	м/с2	0,37	0,28	0,18	0,1
	1/ j	с2/м

По результатам расчетов, помешенным в таблице 2.2, на миллиметровой бумаге строится динамическая характеристика для полностью груженного автомобиля .

5.2 Расчет времени и пути разгона автомобиля

Время разгона автомобиля определяется по выражению для каждой передачи, а затем суммируются:

; (18)

где V₁ и V₂ - интервал изменения скорости;

j - ускорение автомобиля.



Для нахождения интеграла используют метод графического интегрирования, для чего необходимо построить график величин обратных ускорений 1/j от скорости движения V.

Площадь графика между осью абсцисс и кривыми l/j разбивают вертикальными линиями на отдельные участки. Площадь участка соответствует времени dt при изменении dV. Эти площадки суммируются нарастающим итогом, Чтобы перейти от площадей, выраженных в мм² к времени разгона t_iразг в сек. используется масштабная формула:

с.

где а - масштаб скорости,

b - масштаб величин, обратных ускорениям.

При изменении скорости от V₁ до V₂ время разгона t₁, а от V₂ до V₃ (t₁ + t₂) и т.д. Так как при максимальной скорости j = 0, а 1/j = , то построение графика величин, обратных ускорениям, расчеты ведут до значений V = 0,9V_max.

По полученным данным (таблица 2.3), строится график времени разгона автомобиля в функции скорости .

После построения графика времени разгона и определения времени разгона строится график пути разгона. Путь разгона также определяется для каждой передачи и затем суммируется.

Путь разгона определяется из выражения:

, м. (19)



При графическом интегрировании площадь между осью ординат и кривой времени разгона разделяют горизонтальными линиями, также как и при определении времени разгона. Полученные при этом площади F_i, соответствует S_i пути разгона.

Отдельные значения S_i определяют используя масштабную формулу:

(22)

где F'_i - площадь, заключенная между кривой и ординатой, восстановленной из V₁ и V₂, и т.д.;

а - масштаб скорости, мм/км/ч;

с - масштаб времени, мм/с.

Отдельные значения S_i (таблица 2.3) суммируют нарастающим итогом и строится график зависимости пути разгона от скорости движения.



ЛИТЕРАТУРА

1. Автомобильные двигатели и автомобили. Курсовое и дипломное проектирование, структура лекций, тестовые задания : допущено Учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия по специальностям 190601.65 - Автомобили и автомобильное хозяйство 190109.65 - Наземные транспортно-технологические средства и направлениям 190600.62 - эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов 110800.62 - Агроинженерия / под ред. А.П. Уханова. - 2-е изд., перер. - Ульяновск : УГСХА им. П.А. Столыпина, 2012. - 351 с.

2. Гудцов, Владимир Николаевич. Современный легковой автомобиль. Экология. Экономичность. Электроника. Эргономика (тенденции и перспективы развития) : рекомендовано УМО по образованию в области транспортных машин и транспортно- технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 190201"Автомобиле- и тракторостроение", 190601"Автомобили и автомобильное хозяйство" / В. Н. Гудцов. - М. : КноРус, 2012. - 448 с.

3. Суркин, В.И. Основы теории и расчёта автотракторных двигателей [Электронный ресурс] : учебное пособие. -- Электрон. дан. -- СПб. : Лань, 2013. -- 297 с. -- Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=12946.

4. Поливаев, О.И. Конструкция тракторов и автомобилей [Электронный ресурс] : учебное пособие / О.И. Поливаев, О.М. Костиков, А.В. Ворохобин [и др.]. -- Электрон. дан. -- СПб. : Лань, 2013. -- 294 с. -- Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=13014.

Размещено на Allbest.ru