Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ФГОУ ВО Уральский государственный аграрный университет

Кафедра технологических и транспортных машин

Пояснительная записка к расчётно-графической работе

Дисциплина: Техническая эксплуатация машин

Тема:

Эксплуатационные свойства трактора

Разработал Шадрин В.А.

студент группы Зоотехния 36.03.02

Руководитель доцент Панков Ю.В.

Екатеринбург 2022 г.



Оглавление

• Введение
• 1. Расчёт энергии двигателя
• 2. Расчетная модель кривошипно-ползунного механизма
• 3. Определение скорости точек системы кривошипно-шатунного механизма



Введение

Механизация сельского хозяйства, определяет эффективность сельскохозяйственного производства и условия труда работников. Технической основой МСХ. является сельскохозяйственная техника - совокупность энергетических (тракторы, самоходные шасси и стационарные тепловые двигатели), технологических (большая группа сельскохозяйственных, землеройных и мелиоративных машин) и транспортных (автомобили общего и специального назначения, тракторные прицепы, подъёмники, конвейеры) машин, выполняющих различные операции.

Эксплуатационно-технологическая оценка проводится в реальных условиях эксплуатации машин и направлена на определение сравнительных эксплуатационных (производительность, расход топлива, смазочных и других материалов) и основных технологических показателей.



Расчёт энергии двигателя

Масса автомобиля определяется из выражений:

- для грузовых автомобилей

·, кг

где - собственная масса автомобиля, кг;

- номинальная грузоподъемность, кг;

- коэффициент использования грузоподъемности 5250 кг.

К расчёту принимаем значения

Собственная масса автомобиля	Мс = 3250		кг.
Пассажировместимость номинальная	= 3		шт.
Коэффициент использования	= 0,5
Грузоподъемность	= 4000		кг.
Коэффициент использования	= 0,5

Получаем +4000*0,5 = 5250

Вес автомобиля определяется по массе в соответствии с формулой:

G_a = М_а·g, Н;

где - масса автомобиля, кг;

= 9,81 м/с² - ускорение свободного падения.

Тогда получаем G_a = М_а·g = 5250*9,81 = 51502,5

Скорость движения автомобиля по дороге различной конфигурации может быть определена с учётом характеристики вращения коленчатого вала и трансмиссии, передающей вращение коленчатого вала на движущие колеса. При расчёте скоростной характеристики двигателя скорость движения автомобиля используется в единицах измерения в м/с, а указывается по спидометру в км/ч. Пересчёт единиц измерения соответствует значениям скорости указанных в таблице 1.

Таблица 1

Расчёт скорости из м/с на км/ч (умножить значение м/с на 3,6)

м/с	1.0	5.0	10.0	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0	40.0
км/ч	3.6	18.0	36.0	54.0	72.0	90.0	108.0	126.0	144.0

= 18,31 кВт

Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления качения при движении автомобиля на максимальной скорости по пути с уклоном дороги:

= 212,025

где ш - коэффициент сопротивления дороги с учетом сопротивления качению и уклона дороги,

(ш = f₀ + i; f - коэффициент сопротивления качению; i-коэффициент уклона дороги;

i = tg , - угол наклона дороги к горизонту).

Коэффициент сопротивления качению ш с учетом уклона дороги

ш = f₀ + i = 186

где f₀ - коэффициент сопротивления качению при движении со скоростью меньше 15…25 м/с. Угол наклона ш был принят за 10

Таблица 1

Значение коэффициентов сопротивления качению стояния дороги с учетом типа и состояния дороги

Таблица 2

Уклон дороги и коэффициент сопротивления дороги

- угол наклона дороги к горизонту, град.	Коэффициент сопротивления на уклон дороги, i - коэффициент уклона дороги
5	0,087
7	0,122
9	0,158
10	0,176
11	0,194
13	0,230
15	0,267
20	0,363

Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления воздуха при движении автомобиля на максимальной скорости по горизонтальному пути.

Лобовая площадь и коэффициент обтекаемости составляют:

- для легковых автомобилей: F = 2,5…4,0 м², k = 0,2…0,4 Н•с²/м⁴;

- для грузовых автомобилей: F = 3,0…6,0 м², k = 0,5…0,9 Н•с²/м⁴.

В задаче было взято значение k за 0,7 Н•с²/м⁴

= 19 кВт

Таблица 3

Значение аэродинамических параметров автомобиля

Коэффициент полезного действия трансмиссии ( - принимают для всех передач трансмиссии): для легковых автомобилей 0,85… 0,90$ для грузовых = 0,80…0,90.

Таблица 4

Значения механического КПД mp

Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления качения и сопротивления воздуха при движении автомобиля на максимальной скорости по пути с уклоном дороги:

= 231,23 кВт

Зная мощность автомобиля при максимальной скорости (60км/ч) движения можно найти максимальную мощность двигателя при условии движения по горизонтальному пути и движения по дороге с уклоном. Зная частоту вращения коленчатого вала (к расчёту принять 4…5 значений) n_e и одно значение n_N (при максимальной мощности), задаваясь отношением (n_e/n_N) = Е - (коэффициент использования мощности двигателя), можно найти текущее значение эффективной мощности N_e двигателя.

Текущее значение эффективной мощности двигателя

),

где N_max - максимальная эффективная мощность на коленчатом валу;

Е = n_e/n_N - степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя;

а, в, с, - постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для карбюраторных двигателей - а = в = с = 1,0; для дизелей - а = 0,53, в = 1,56, с = 1,09);

Ne1000 = 231,23*(1*0,3+1*0,09-1*0,027) = 87,01

Ne1500 = 231,23*(1*0,4+1*0,16-1*0,064) = 132,78

Ne2000 = 231,23*(1*0,6+1*0,36-1*0,216) = 177,14

Ne2500 = 231,23*(1*0,8+1*0,64-1*0,512) = 211,31

Ne3000 = 231,23*(1*0,93+1*0,81-1*0,729) = 229,04

К расчету принимаем значения

Вес автомобиля	Gа = 51502,5	Н
Максимальная скорость движения автомобиля	Vmax = 60	м/с
Коэффициент сопротивления качению по горизонтальной дороге	f0 = 0,016
Коэффициент уклона дороги	i = 0,17
Коэффициент сопротивления дороги	Ш = 0,186
Коэффициент обтекаемости	k = 0,50
Площадь лобового сопротивления машины	F = 4,5	м2
Коэффициент полезного действия	з = 0,75

Производим расчет:

1. = 18,31 кВт

эксплуатационный технологический энергия скорость трактор

2. = 212,025 кВт

3. = 19,21 кВт

Полная мощность двигателя для заданных условий работы:

= 231,235 кВт

Текущие значения крутящего момента двигателя (Н•м)

830,9 Нм

1) 845,3Нм

2) 845,8 Нм

3) 807,2 Нм

4) 729,1

Полученные расчетом значения эффективной мощности и крутящего момента коленчатого вала двигателя заносим в таблицу

Таблица 1.1

Параметры внешней скоростной характеристики двигателя

Параметры двигателя	Частота вращения коленчатого вала, n об/мин (ще = 0.105nе)
	1000	1500	2000	2500	3000
Ne , кВт	87,01	132,78	177,14	211,31	229,04
Me , Н·м	830,94	845,36	845,84	807,22	729,11
ne/nN = Е	0,31	0,46	0,62	0,78	0,93

По данным таблицы 1.1 строится график скоростной характеристики двигателя, при построении графика определить масштабные коэффициенты каждой оси диаграммы.

На графике внешней скоростной характеристики отмечаются следующие характерные точки: точка минимальной мощности (расход топлива наибольший), точка максимальной мощности, точка максимального крутящего момента (среднего эффективного давления), точка максимальной частоты вращения коленчатого вала. Эти точки позволяют правильно анализировать скоростную характеристику.

Рис. График внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя

N_e - мощность, соответствующая частоте вращения коленчатого вала n_e;

M_e - крутящий момент, соответствующий частоте вращения коленчатого вала n_e.

Расчетная модель кривошипно-ползунного механизма

Устройство имеет следующие параметры:

Z1	20
Z2	46
Z3	112
Z4	2
Z5	30
OA (длина кривошипа)	0,15м
AB (длина шатуна)	0,9 м

Рис 1. Устройство, содержащее кривошипно-ползунный механизм. 0 - инертное тело, 1 - ротор двигателя, 2 - сатилит, 3 - водило Н, 4 - червячное колесо, 5 - шатун, 6 - ползун

В расчётах принимают участие следующие формулы: формула Уиллиса U_1n = 1-Uⁿ₁₄ и формула U_1h = -(z₂/z₁)*(z₃/z₂), которая сокращается и принимает вид U_1h = - z₃/ z₁)

U_1n = 1-(- Z₃/Z₁) = 1+112/20 = 6,6

N_h = n двигателя/U_h = 3000/6,6 = 454

U_n4 = Zк/Z₄ = 30/2 = 15

Nкр = nh/U_n4 = 454/15 = 30

Nкр = n двигателя/U_1n*U_4n = 3000/6,6*15 = 30



Определение скорости точек системы кривошипно-шатунного механизма

Рис 2. Четырехзвенная замкнутая рычажная система - кривошипно-ползунный механизм

Условия: Схема кривошипно-ползунного механизма на рис 2.

Контур звеньев механизма замкнутый (АВСА) -

Параметры модели расчёта (схема)

Уравнения проекций длин звеньев механизма на оси:

X: (1)

Y: (2)

Подставляя параметры расчёта, преобразуем расчётные формулы:

X: (3)

Y: (4)

Когда ползун движется вдоль оси Х; параметры имеют значения

; тогда ;.

Подставляем и получаем

X: - 1,05 = 0

- 1,03 = 0

- 0,97 = 0

- 0,89 = 0

- 0,82 = 0

- 0,77 = 0

- 0,75 = 0

- 0,77 = 0

- 0,82 = 0

- 0,89 = 0

- 0,97 = 0

- 1,03 = 0

Y:

Решение уравнений при заданных условиях определяет форму уравнений для расчета параметров координат состояния:

; = 1,05

= 1,03

= 0,97

= 0,89

= 0,82

= 0,77

= 0,75

= 0,77

= 0,82

= 0,89

= 0,97

= 1,03 и

.

- 4,76

Результаты решения уравнений (7), (8) (для 12 состояний) заносят в таблицу

	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
	1,05	1,03	0,97	0,89	0,82	0,77	0,75	0,77	0,82	0,89	0,97	1,03
	0	-4,76	-8,28	-9,55	-8,28	-4,76	0	4,76	8,28	9,55	8,28	4,76

Полученные значения координат (положение) ползуна «С» определяют диаграмму в координатах ).

Дифференцируем в частных производных через обобщенную координату «q» уравнения состояния (7 и 8) по времени, определяем передаточную функцию по параметрам состояния:

:(9)

:

(10)

Из уравнений (9 и 10) выделим передаточную функцию состояния по проекциям на оси:

(11)

(12)

Проводим расчет получаем уравнения для расчета:

X(13) и

Y(14)

Здесь - это скорость звена, начинающего движение.

Окончательно получаем уравнения для расчета скоростей всех звеньев:

X = (15), и

Y = (16)

Результаты решения уравнений (15), (16) (для 12-ти состояний) заносим в таблицу:

	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
	-0,52	-0,45	-0,26	0	0,26	0,45	0,52	0,45	0,26	0	-0,26	-0,45
	0	-0,27	-0,44	-0,47	-0,37	-0,2	0	0,2	0,37	0,47	0,44	0,27

Полученные значения скоростей (положение) ползуна «С» определяют диаграмму в координатах ).

:

-0,26

0,26

0,45

0

-0,45

Рассчитываем V_C:

0

-0,27

-0,44

-0,37

-0,2

0

0,2

0,47

0,44

0,27

Полученные значения скоростей (положение) ползуна «С» определяют диаграмму (Рис. 3) в координатах ).

		Хв		Vс	Fв	Рв	Мкр
0	0	1,05	-0,52	0	100	0	0
30	-4,76	1,03	-0,45	-0,27	100	-27	-8,6
60	-8,28	0,97	-0,26	-0,44	100	-44	-14,01
90	-9,55	0,89	0	-0,47	100	-47	-14,97
120	-8,28	0,82	0,26	-0,37	100	-37	-11,78
150	-4,76	0,77	0,45	-0,2	100	-20	-6,37
180	0	0,75	0,52	0	1000	0	0
210	4,76	0,77	0,45	0,2	1000	200	63,69
240	8,28	0,82	0,26	0,37	1000	370	117,83
270	9,55	0,89	0	0,47	1000	470	149,98
300	8,28	0,97	-0,26	0,44	1000	440	140,13
330	4,76	1,03	-0,45	0,27	1000	270	85,99

Рис 3. Диаграмма по расчётам кривошипно-ползунного механизма



Заключение

В результате проделанной работы мною были получены следующие профессиональные навыки:

Использование формул;

Расчёт энергии двигателя;

Расчёт модели кривошипно-ползунного механизма;

Определение скорости точек системы кривошипно-шатунного механизма;

Построение графика по полученным данным.

Я уверен, что полученные навыки будут полезны мне в будущем при становлении меня как специалиста в своей профессии.

Размещено на allbest.ru