Построение теоретической тяговой характеристики колесного трактора

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Автотракторный факультет

Кафедра «Тракторы»

Группа 10108113

Курсовая работа

по дисциплине «Теория трактора»

Тема: «Построение теоретической тяговой характеристики колесного трактора»

Выполнил: Гринкин А.А.

Проверил : Гуськов В.В.

Минск 2017



Реферат

24 стр., 15 рис., 5 табл., 4 источн.

СЦЕПНОЙ ВЕС ДВИГАТЕЛЬ «Д-240» БУКСОВАНИЕ КРЮКОВАЯ НАГРУЗКА СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

В рамках курсового проекта были изучены теоретические аспекты, а также исследованы методы и построены зависимости, позволяющие оценить тяговые и скоростные показатели колесного трактора. Предварительно были рассчитаны эксплуатационная масса трактора, мощность двигателя, что позволило осуществить его подбор, а также построить ряд промежуточных кривых.

В результате разработки курсовой работы были построены скоростная и тяговая характеристики двигателя, подобранного под тяговый класс 1.2 колесного трактора.

колесный трактор эксплуатационный двигатель

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет конструктивного и сцепного веса

3. Выбор двигателя

4. Расчет зависимости буксования от крюковой нагрузки

5. Построение скоростной характеристики

5.1 Определение крутящего момента

5.2 Определение часового расхода топлива

5.3 Определение эффективной мощности двигателя

5.4 Определение удельного эффективного расхода топлива

5.5 Внешняя скоростная характеристика

6. Построение теоретической тяговой характеристики

6.1 Определение максимального тягового КПД трактора

6.2 Определение действительных скоростей движения

6.3 Расчет величины удельного расхода топлива

6.4 Теоретической тяговая характеристика

Заключение

Список использованных источников



Введение

Теоретическая тяговая характеристика представляет собой зависимость скорости движения, тягового и общего КПД, буксования, удельного расхода топлива от тягового усилия на крюке трактора. Она также позволяет определить тягово-экономические качества трактора при отборе мощности через ВОМ.

Целью тягового расчета является определение тягово-сцепных, скоростных и экономических качеств трактора при прямолинейном поступательном движении. При проведении тягового расчета определяют массу проектируемого трактора и мощность двигателя, характеристику последнего и моменты, подводимые к ведущим колесам, коэффициенты полезного действия, тяговый и мощностной балансы, диапазоны скоростей движения и соответствующие передаточные числа, уточняют пределы сопротивления машин и орудий, агрегатируемых с трактором, а также оценивают разгонные качества проектируемой машины, т.е. способность трактора обеспечить стабильное движение агрегата на заданной скорости за определенный момент времени. В заключение тягового расчета строят тяговую характеристику трактора, оценивающую тягово-сцепные, скоростные и экономические качества трактора при различных установившихся режимах работы.



1. Исходные данные

Условия движения: трактор с колесной формулой 4к4 вместе с агрегатируемой машиной движется по горизонтальной поверхности стерни суглинка нормальной влажности в установившемся режиме.

Таблица 1 - Исходные данные

№	Параметр	Обозначение	Значение
1	Тяговый класс трактора		1,2
2	Тип движителя	-	Колесный
3	Расчетная скорость движения		2,5 м/с
4	Коэффициент противления движению	f	0,09
5	Коэффициент крюкового усилия		0,67
6	Тяговый коэффициент полезного действия		0,62
8	Коэффициент возможной перегрузки		1,37
10	Допустимое буксование		0,14
11	Коэффициент приспосабливоемости двигателя		1,08
12	Коэффициент распределения нагрузки		1,0



2. Расчет конструктивного и сцепного веса

При определении массы проектируемого трактора следует различать конструктивную (сухую) и эксплуатационную (полную) массу.

Номинальная эксплуатационная масса - это масса снаряженного для работы трактора, при которой он на заданном рабочем фоне развивает номинальное тяговое усилие , соответствующее классу трактора. В нее входит масса топливосмазочных материалов, охлаждающей жидкости, балласта, части или всей агрегатируемой машины, навешиваемой на трактор, а также масса водителя.

Эксплуатационную массу определяют исходя из условий работы тракторного агрегата, среднее сопротивление агрегатируемых машин которого равно номинальному усилию на крюке. С учетом временных случайных перегрузок касательная сила тяги трактора при работе на горизонтальной поверхности:

,

где- ускорение свободного падения, м/с2;

- коэффициент возможной перегрузки, принимаем равным 1.37 из условий движения трактора в агрегате с плугом по стерне колосовых.

Кроме того, касательная сила тяги трактора может быть определена по следующей формуле:

,

где- коэффициент нагрузки ведущих колес, принимаем 1 для 4К4;

- коэффициент сцепления, допускаемый по условиям сцепления и агротехническим требованиям, принимаем 0,67 стерни колосовых.

Тогда эксплуатационная масса трактора:

Распределение нагрузки G между осями трактора выражается следующим образом:

; .

Таблица 2 - Распределение веса

Масса трактора, кг	2889	На одно колесо
Вес трактора, Н	28341
Нагрузка на передний мост , Н	10628	5314
Нагрузка на задний мост , Н	17713	8856,5

Исходя из распределения веса, выберем параметры шин, полученные данные сведем в таблицу

Таблица 3 - Параметры шин

Обозначение	Шины
	Передняя	Задняя
	11,2-20	15.5R38
Параметры	Ширина , м	274	394
	Диаметр , м	983	1570
	Статический радиус , м	460	730
	Радиус качения , м	465	750
	Gдоп.,кН	1373,4	1962
	Gрасч., кН	1568	2079,7



3. Выбор двигателя

Подберем двигатель исходя из расчета номинальной мощности двигателя:

Мощность двигателя определяется следующим образом:

,

где - коэффициент эксплуатационной нагрузки двигателя,1,08;

- расчетная скорость машины , м/с;

Исходя из данного расчетного параметра выберем отечественный двигатель ММЗ Д-240, устанавливаемый на колесный трактор 82 и имеющий следующие характеристики:

-4-х тактный;

-дизельный;

-четырехцилиндровый;

-рядный;

-жидкостного охлаждения;

-экологический стандарт Stage 1

-удельный расход топлива при эксплуатационной мощности 238 г/кВт·ч

4. Расчет зависимости буксования от крюковой нагрузки

Построим эту же кривую и на основании обобщенной зависимости коэффициентов сцепления от коэффициента буксования

.

Где А и В - коэффициенты, для суглинка соответственно равные 0,67 и 7.

Произведем расчет буксования при изменении коэффициента крюкового усилия от 0 до 0,67.



5. Построение скоростной характеристики

5.1 Определение крутящего момента и оборотов

Для двигателя Д-240 известны следующие параметры:

-номинальная мощность двигателя, кВт 61,4

-номинальная частота вращения коленвала двигателя, об/мин . . 2200

-удельный расход топлива на номинальном режиме, г/(кВт*ч) . . 238

Для построения регуляторной характеристики двигателя, необходимо знать следующие величины:

Тогда номинальный крутящий момент двигателя:

Meн=30*Pдн/(р*nд.н.)=30*59/(3,14*2200)=256.2Нм.

Принимая коэффициент запаса крутящего момента (для двигателя прототипа), находим максимальный крутящий момент двигателя:

Memax=ч*Mд.н =1,15*256.2=294.63Нм.

Принимая степень неравномерности регулятора , определяем максимальную частоту вращения коленвала двигателя:

nmax=nн*(200+/(200- )= =2336 об/мин.

Исходя из данной информации уместна формула зависимости оборотов коленчатового вала от крутящих моментов



Рисунок 2 - Зависимость оборотов коленчатого вала n, мин-1 от крутящего момента Мкр, Нм

5.2 Определение часового расхода топлива

Часовой расход топлива при номинальной мощности:

GTn=gen*Pen/1000=14,61кг/ч.

Рассчитаем часовой расход топлива на холостом ходу:

GTx=k*GTн.

Коэффициент к может принимать значения от 0,2 до 0,3. Принимаем к=0,25.

GTx =0,25*238=3.65

Частоту вращения коленвала двигателя и часовой расход топлива при изменении крутящего момента от нуля до номинального значения (для регуляторной ветви характеристики) определим по формулам:



,

А при изменении крутящего момента от номинального до максимального значения (корректорная ветвь) - по формулам:

,

,

где - степень снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя в области использования запаса крутящего момента, принимаем

- степень изменения удельного расхода топлива на скоростной ветви характеристики, принимаем .



Рисунок 3 - Зависимость часового расхода топлива Gt, кг/ч от от крутящего момента Мкр, Нм

5.3 Определение эффективной мощности двигателя

Эффективную мощность двигателя определим, исходя из следующей формулы:



Рисунок 4 - Зависимость эффективной мощности двигателя Pe, кВт от крутящего момента Мкр, Нм

5.4 Определение удельного эффективного расхода топлива

Удельный эффективный расход топлива определим по формуле:



Рисунок 5 - Зависимость удельного эффективного расхода топлива ge, г/кВтч от крутящего момента Мкр, Нм

5.4 Внешняя скоростная характеристика

Рисунок 6 -Внешняя скоростная характеристика



Таблица 4 - Результаты расчета внешней скоростной характеристики Д-240

Ме, Н*м	n, об/мин	Gt, кг/ч	Pe, кВт	ge, г/(кВт*ч)
0	2336	4,874443	0	272,7493113
43,56371	2313,33333	5,540248	10,5526	261,2672865
87,12741	2290,66667	6,206052	20,89841	251,9980716
130,6911	2268	7,537662	31,03743	244,9416667
174,2548	2245,33333	9,949772	40,96965	241,4667355
217,8185	2222,66667	12,31166	50,69508	238,0983471
261,3822	2200	14,62333	60,21371	237,0493113
266,9833	2100	18,93439	58,70837	237,0493113
272,5843	1900	17,56791	54,23144	238,0983471
278,1854	1750	16,74707	50,97638	241,4667355
283,7864	1650	16,33983	49,03116	244,9416667
289,3875	1500	15,58395	45,45353	251,9980716
272,5843	1350	13,69711	38,53286	261,2672865
261,3822	1200	12,18794	32,84384	272,7493113



6. Построение теоретической тяговой характеристики

6.1 Определение максимального тягового КПД трактора

Используя данные расчета буксования, находим тяговый КПД по формуле:

;

;

.

Рисунок 7 - Графическая зависимость КПД и буксования от крюкового усилия

Таблица 5 - Результаты расчета зависимости КПД и буксования от крюкового усилия

фи	дельта	F k, Н	КПД	КПД	F кр, Н
0	0	0	0	0	-1177,2
0,134	0,031878	3726,041	0,213709	0,213709	2548,841
0,268	0,072975	7452,082	0,505574	0,505574	6274,882
0,402	0,130899	11178,12	0,568029	0,568029	10000,92
0,536	0,22992	14904,16	0,544975	0,544975	13726,96
0,67	0,929597	18630,2	0,052109	0,052109	17453
Максимальное значение тягового КПД (ню max):
				0,568029

6.2 Выбор передаточных чисел трансмиссии

Расчет тяговой характеристики проведем для трех скоростей.

Скорость диапазона пониженных скоростей vп=1,1м/с, тогда

Uп=3,14*2200/30*0,75/1,1= 157.

Скорость рабочего диапазона примем vр=2,5м/с, тогда

Uр=3,14*2200/30*0,75/2,5=69

Скорость транспортного режима движения примем vт=9,7м/с

Uт=3,14*2200/30*0,75/9,7=17,8

6.3 Определение скоростей движения

Для определения скоростей воспользуемся формулой: Vрас=v(1-).



Рисунок 8 - Графическая зависимость диапазона пониженных скоростей от крюкового усилия

Рисунок 9 - Графическая зависимость диапазона рабочих скоростей от крюкового усилия



Рисунок 10 - Графическая зависимость диапазона транспортных скоростей от крюкового усилия

6.4 Расчет величины удельного расхода топлива

Где - удельный расход топлива ДВС, равный 238 г/кВтч.

- удельный расход топлива на крюке трактора, г/кВтч;

- КПД трактора.



Рисунок 11 - Графическая зависимость удельного расхода топлива от крюкового усилия

Рисунок 12 - Графическая зависимость удельного расхода топлива от крюкового усилия



Рисунок 13 - Графическая зависимость удельного расхода топлива от крюкового усилия

6.4 Теоретической тяговая характеристика

Собрав необходимые для того данные, перенесем зависимости удельного расхода топлива на крюке трактора, зависимость действительной скорости, зависимость КПД и буксования от крюкового усилия в график теоретической тяговой характеристики.

Рисунок 14 - Теоретическая тяговая характеристика рабочей передачи 

Рисунок 15 - Теоретическая тяговая характеристика транспортной передачи



Заключение

1. Теоретическая тяговая характеристика позволяет оценить тяговые качества и экономичность проектируемого трактора.

2. Максимальный тяговый КПД развивается при номинальном крюковом усилии.

3. Выбранные и расчетные параметры соответствуют колесному трактору тягового класса 1.2 .



Список использованных источников

1. Конспект лекций по дисциплине “Теория трактора”.

2. Гуськов В. В. “Тракторы. Теория”. Под ред.В. В. Гуськова.- М.: Машиностроение, 1998-376 с.

3. Гуськов В. В. «Построение тяговой и потенциальной характеристик тяговой машины», Минск: БНТУ, 2012 - 32 с.

4. Парфенов А. П. “Тяговые характеристики трактора”.-М.: Машиностроение, 1972-281 с.

Размещено на Allbest.ru