Расчёт колёсного трактора МТЗ-82

продолжениеывадфППроПП

                                             Содержание

Введение.

Глава I   Тяговый расчет трактора.

Глава II  Тепловой расчет.

Глава III Динамический расчет, кривошипно-шатунного механизма.

Глава IV Расчет систем двигателя.

Глава V.Расчет и построение тяговых и динамических характеристик трактора

Заключение

Литература

 

 

 

Введение

В курсовом проекте производится расчет трактора на баз прототипа  МТЗ-82 имеющий двигатель Д-240л.

Прототип двигателя трактора МТЗ-82 обладает следующими характеристиками:

-тяговый класс трактора:1.4

- номинальное тяговое  усилие трактора 14 кН;

-конструктивная масса:3200 кг;

- габаритные размеры, мм: 3930×1970×2485;

- колея колес: 1200-1800 мм;

- дорожный просвет: 470 мм;

Расчётные скорости движения и тяговые усилия км/ч, кН, на передачах

скорости                       усилия

                        I                  2,50                                14,00

                       II                 4,26                                14,00

                       III             7,24                              14,00

                        IV                8,90                              14,00

                        V                10,54                              11,50

                        VI               12,33                              9,5

                        VII              15,15                              7,5

                        VIII             17,95                              6,0

                        IX                33,38                             2,5

-модель двигателя:Д-240Л;

- число и расположение цилиндров 4Р;

- мощность двигателя: 58,86;

- номинальная частота  вращения:2200 мин^-1  ;

- рабочий объем цилиндров:4,75 л;

- диаметр цилиндра:110мм;

- ход поршня:125мм;

- степень сжатия:16;

- среднее эффективное  давление 0,677мПа;

- удельный расход топлива  238 г/кВт^-2;

I.Тяговый расчет трактора.

Тяговым расчетом определяется: полная масса трактора, расчетные скорости движения, передаточные числа трансмиссии и мощность двигателя. Исходными данными для расчета являются: назначение, тяговый класс и конструктивней прототип проектируемого трактора.

1.Расчетный тяговый  диапазон

,

где P_н - номинальная сила тяги на крюке трактора заданного

класса, кН;

P^'_н  - номинальная сила тяги на крюке, установленная по типажу для трактора предыдущего класса, кН. Принимаем P^'_н =9;

ε = 1,25...1,30 – коэффициент. Принимаем ε=1,25;

2. Масса трактора

Максимальная масса проектируемого трактора должна быть достаточной для получения номинальной силы тяги на крюке при работе в расчетных условиях с допустимым буксованием и находится по уравнению:

 

, кг

 

кг

 

где: P_н - номинальная сила тяги на крюке проектируемого трактора(14000Н);

- коэффициент использования сцепной массы трактора, который можно допустить в расчетных почвенных условиях. Для колесных тракторов = 0,50...0,60. Принимаем =0,5;

  - коэффициент нагрузки ведущих колес. Для гусеничных тракторов и колесных тракторов со всеми ведущими колесами = 1, для колесных тракторов с задними ведущими колесами   =0,75...0,80. Принимаем =0,8;

  - коэффициент сопротивления качению. Принимаем =0,15 .

g – 9,81 м/с² - ускорение свободного падения.

     Эксплуатационная  масса проектируемого трактора, принимаемая по прототипу, определяется  по выражению

      

где m₀ - конструктивная масса трактора(3200), кг. Коэффициентом 1,07...1,1 учитываются массы заправочных материалов, инструмента  дополнительного оборудования и тракториста.Принимаем=1,1.

      

G=mg= 9,81 3520=34531,2Н=34,5312кН

 

3.Номинальная мощность скорость  движения. Структура передач.

Выбор номинальных скоростей  движения начинается с определения диапазона основных скоростей - отношения высшей основной скорости к низшей:

,                                     

 

    Ряд основных передач при применении коробок передач обычного типа с подвижными шестернями строят по принципу геометрической прогрессии со знаменателем прогрессии

,

где z   - число основных передач (скоростей) для движения вперед.

Основные скорости:

V_н1=9км/ч

V_н2=1,1780 9=10,602 км/ч

V_н3=1,1780 9=12,4891 км/ч

V_н4=1,1780 9=14,712 км/ч

V_н5=1,1780 9=17,331 км/ч

V_н6=1,1780 9=20,415 км/ч

V_н7=1,1780 9=24,05 км/ч

V_н8=1,1780 9=28,331 км/ч

V_н9=1,1780 9=33,373 км/ч

 

 

Резервную скорость можно  принимать равной:

,

 

4. Размеры ведущих колес и  расчетный радиус колеса.

   Для колесного трактора с колесной формулой 4 2 шины подбираются     по нагрузке на шину одного колеса

 

,

                                   

    Расчетный радиус колеса приближенно определяют по эмпирической формуле

в=0,5 147,32+(0,8 30,48)=72,644

 

где d — наружный диаметр обода колеса, на который монтируется шина;

 в - ширина профиля шины.

 

5. Передаточные числа трансмиссии  и уточнение расчетных скоростей                     

движения.

Передаточное число первой передачи определяется по формуле:

 

,

где r_k – радиус колеса;

n_н – 2200 об/мин^-1;

передаточное число главной  передачи i_o принимается по прототипу.

Подбор числа зубьев шестерен первой передачи прототипа:

  

Корректируем

Принимаем i_k1=3,783 число зубьев соответственно

z₆=43, z₅=31, z₁₂=30, z₁₁=28, z₄=35, z₁₄=22, z₇=40, z₈=25     

Передаточное число второй передачи:

Передаточное число третьей  передачи:

Передаточное число четвертой  передачи:

Передаточное число пятой передачи:

Передаточное число шестой передачи:

Передаточное число седьмой передачи:

Передаточное число восьмой передачи:

Передаточное число девятой передачи:

Также  как для первой передачи, определяются уточненные        (действительные) передаточные числа  коробки передач и соответствующие  им   расчетные скорости  трактора:

,

       

    

    

    

                                                

 

6. Номинальная мощность двигателя

Номинальная мощность двигателя  определяется из условия реализации номинального тягового усилия  P_н  на первой основной скорости движения:

, 

 

  кВт

где    P_н - номинальная сила тяги на крюке, Н ;

         m - масса трактора, кг;

         f - коэффициент сопротивления качению;

        V_н1 - номинальная скорость движения на первой основной передаче, км/ч;

           - механический КПД трансмиссии, определяемый по эмпирической формуле;

         η_тр=(1-ε*m_n*m_k)=0,99⁴*0,98¹(1-0,03*1)=0,918

x_э - коэффициент эксплуатационной нагрузки двигателя = 0,85;

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

Таблица данных тягового расчета

 

Рн кН	Р,н кН	δТ	m, кг	G,  кН	Расчетные  скорости трактора, км/с									Nн ; кВт
					1	2	3	4	5	6	7	8	9
14	9	1,9444	3520	34,5312	8,828	10,400	12,251	14,432	16,995	20,021	23,584	27,783	32,741	57,302

 

 

 

II.Тепловой расчет двигателя.

В процессе теплового  расчета должны быть определены параметры состояния рабочего тела, соответствующие характерным точкам цикла, индикаторные и эффективные показатели двигателя, диаметр цилиндра и ход поршня, построены индикаторная диаграмма и скоростная характеристика двигателя.

Тепловой  расчет производится для режима номинальной  мощности дизеля, а карбюраторного двигателя, работающего с ограничителем, для режима максимальной мощности. Последовательность выполнения теплового расчета:

-выбор и обоснование исходных данных к расчету;

-определение параметров состояния рабочего тела;

-определение индикаторных и эффективных показателей двигателя;

-определения диаметра цилиндра и хода поршня;

-построение индикаторной диаграммы и скоростной характеристики двигателя.

1. Выбор и обоснование исходных  данных к тепловому расчету

 

Таблица 2. Исходные данные

P0, МПа	Т0, 0К	ε	Pг,  МПа	Tг, 0K	Т,°К	α	n1	n2	ξ	λ
0,1	290	16	0,11	800	10	1,5	1,38	1,25	0,75	1,6

 

а) Давление и температура остаточных газов.

Давление остаточных газов  P_г в основном зависит от числа и расположения клапанов и их размеров, сопротивление выпускаемого тракта, быстроходности двигателя, системы охлаждения и др.

Для карбюраторных двигателей:

Р_г= ( 1,05….1,1)* Р₀=1,1* 0,1= 0,11 МПа

Температура остаточных газов Т_г зависит от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения, коэффициента избытка воздуха, степени догорания топлива в процессе расширения, нагрузки и для выполненных конструкций двигателей имеют значения:

для дизельных двигателей:

Т_г = 700….950⁰К, принимаю Т_г =800⁰К

б) Подогрев свежего заряда.

Величина подогрева свежего  заряда Т зависит от расположения и конструкции впускного трубопровода, быстроходности двигателя,  наддува и других факторов;

Для дизельных двигателей без надува:

Т = 10…30⁰К.

Принимаю Т = 10⁰.

в) Коэффициент избытка воздуха.

Коэффициент избытка воздуха  определяется типом двигателя и  способом смесеобразования. Т.к проектируемый  двигатель дизельный с неразделёнными камерами сгорания и объёмным смесеобразованием α=1,5….1,8;

Принимаю α=1,5.

г) Топливо.

Для тракторных двигателей применяется дизельное топливо (ГОСТ 305-82).

 

Таблица 3. Элементарный состав и теплота сгорания топлива.

Топливо	Содержание в массовых долях			Молекулярная масса топлива μг,	Низшая теплота сгорания Qн,
	С	Н	О
Дизель	0,870	0,125	0,005	180…200	42500

 

д) Показатели политроп сжатия и расширения.

Средний показатель политропы  сжатия n₁ зависит от частоты вращения вала двигателя, степени сжатия, формы камеры сгорания, размера цилиндра, материала поршня и головки цилиндров, теплообмена и других факторов.

Для дизелей с неразделёнными камерами сгорания n₁=1,38…1,4. Принимаю n₁=1,38.

Средний показатель политропы  расширения n₂=1,2….1,27. Принимаю n₂=1,25.

е) Коэффициент использования тепла.

Коэффициент использования тепла ξ выражает долю тепла используемого на участке  видимого сгорания на увеличение внутренней энергии и совершенствования  работы. Величина его зависит от  конструкций параметров двигателя, режима работы и регулировки двигателя, способа смесеобразования, формы  камеры сгорания и других факторов.

Для дизелей с неразделёнными камерами сгорания ξ=0,75…0,85.

Принимаю ξ=0,75.

ж) Степень повышения давления.

Для дизелей с нераздельными камерами сгорания и объёмным смесеобразованием  λ=1,6…2,0

Принимаем  λ=1,6.

2. Определение параметров состояния  рабочего тела

После выбора и обоснования  исходных данных для процессов впуска, сжатия, расширения и выпуска должны быть определенны давление и температура  в характерных точках индикаторной диаграммы.

2.1. Процесс впуска:

2.1.1. Давление в конце впуска

где - потери давления вследствие сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда  в цилиндре.

Потери давления приближенного  определяют по уравнению Бернулли:

,

где - коэффициент затухания скорости движения заряда;

-коэффициент сопротивления воздуха  впускной системы;

По опытным данным в  современных автотракторных двигателях на номинальном режиме работы:

 

( ²+ )= 2,5…3,5. Принимаю ( ²+ )=2,5.

- средняя скорость движения  заряда в наименьшем сечении  впускной системы;

=70…130 м/c. Принимаю

- плотность заряда на впуске;

Плотность заряда на впуске определяется по уровню состояния идеального газа