Тяговый расчёт трактора и автомобиля

Департамент кадровой политики образования

Министерства сельского хозяйства Российской Федерации

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра "Тракторы и автомобили"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По теме: "Тяговый расчёт трактора и автомобиля"

Выполнил:

Студент 4-го курса ф-та мех-ии сх Пивкин И.В.

Проверил:

Непомнящих А.А.

Иркутск 2010г.

Содержание

1. Тяговый расчет трактора

1.1 Тяговый диапазон трактора

1.2 Масса трактора

1.3 Расчет мощности двигателя

1.4 Выбор параметров ведущих колес

1.5 Расчет передаточных чисел трансмиссий

1.6 Расчет теоретических скоростей движения

1.7 Определяем силы тяги на крюке

1.8 Буксование трактора

1.9 Расчет действительных скоростей движения

1.10 Расчет тяговой мощности трактора

1.11 Расчет удельного расхода топлива

1.12. Тяговый КПД трактора

1.13. Расчет и построение теоретической характеристики трактора

1.14. Мощностной баланс трактора

2. Тяговый расчет автомобиля

2.1 Полная масса автомобиля

2.2 Подбор шин и определение радиуса колеса

2.3 Расчет мощности и частоты вращения коленчатого вала

2.4 Расчет и построение скоростной внешней характеристики

2.5 Определение передаточного числа главной передачи

2.6 Расчет передаточных чисел коробки передач

2.7 Расчет и построение динамической характеристики автомобиля

2.8 Построение универсальной динамической характеристики автомобиля

2.9 Расчет и построение экономической характеристики автомобиля

2.10 Определение ускорений автомобиля

2.11 Время разгона автомобиля

2.12 Путь разгона автомобиля

2.13 Определение средней технической скорости и времени движения автомобиля

Список литературы

Приложение

1. Тяговый расчет трактора

1.1 Тяговый диапазон трактора

Тяговый диапазон трактора рассчитывается по следующей формуле:

, где P_H-номинальное тяговое усилие (по заданию); - номинальное тяговое усилие трактора предыдущего тягового класса;

= 1,25…1,3 - коэффициент расширения тяговой зоны трактора;

Минимальная сила тяги на крюке трактора:

; кН;

1.2 Масса трактора

Эксплутационная масса трактора рассчитывается по формуле:

, кг

где =0,55…0,65 - допустимая величина коэффициента использования сцепного веса трактора в данных почвенных условиях;

=1 - коэффициент нагрузки ведущих колес, со всеми ведущими колесами; =0,08…0,1 - коэффициент сопротивления качению трактора, для почвенного фона - вспаханное поле;

g- ускорение свободного падения.

кг

Определяем конструкционную массу

кг

1.3 Расчет мощности двигателя

Номинальная мощность двигателя определяется по формуле:

, кВт

где =5,9 - расчетная скорость движения, по заданию, при номинальной силе тяги, км/ч;

=0,85…. .0,90 - коэффициент эксплутационной загрузки тракторного двигателя, для гусеничного трактора;

- механический КПД.

Механический КПД находим по формуле:

,

где - КПД, учитывающее потери мощности на холостом ходу, принимается =0,96; , - соответствующее КПД цилиндрической и конической пары шестерен, при современной технологии изготовления шестерен трансмиссий,, ; n,m - число пар, соответственно цилиндрических и конических шестерен.

Мощность

кВт

Таблица 1.1

Регуляторная характеристика двигателя

Выбираем двигатель А-01М (Т-4А), у которого N_e=95,6 кВт

Считаем крутящий момент для всех режимов по формуле:

, Нм; Нм и т.д.

Определяем удельную мощность трактора:

, кВт/г, =10,6 кВт/г

Определяем удельную массу трактора: , кг/кВт

кг/кВт

1.4 Выбор параметров ведущих колес

Динамический радиус ведущей звездочки гусеничного трактора подсчитывается по формуле:

Значение и принимаются по данным для трактора соответствующего тягового класса.

1.5 Расчет передаточных чисел трансмиссий

Передаточное число трансмиссии на первой передачи подсчитывается по формуле:

,

Определяем знаменатель геометрической прогрессии по первому способу:

, где -коэффициент допустимой нагрузки двигателя. Рекомендуется =0,85. Отсюда находим заменитель геометрической прогрессии:

Передаточные числа подсчитываем следующим образом: ; ; , где i₁, i₂, i_z- общие передаточные числа трансмиссий соответственных передач.

;

Считаем передаточные числа всех остальных передач:

и т.д.

Подсчитываем передаточные числа коробки перемены передач: ; ; , где i₀ - передаточное число шестерен с постоянным зацеплением, принимаем _.

, отсюда

и т.д.

1.6 Расчет теоретических скоростей движения

Зная V_H1 - расчетную скорость на первой передачи (по заданию) и знаменатель геометрической прогрессии, для других основных передач скорость подсчитывают следующим образом:

, км/ч

км/ч и т.д. Таблица 1.3

Определяем промежуточную транспортную скорость:

,

где V_z- высшая основная скорость; V_{тр. max}- максимальная транспортная скорость (по заданию).

км/ч

1.7 Определяем силы тяги на крюке

Расчетная касательная сила тяги на всех передачах подсчитывается по формуле:

; Н=52,2кН и т.д.

Сила тяги на крюке трактора на 1-ой передаче при установившемся движении на горизонтальном участке определяется по формуле:

кН,

где Н=9кН - сила сопротивления качению трактора.

кН и т.д.

1.8 Буксование трактора

Рассчитываем сцепной вес:

Н,

Далее буксование определяем по графикам, получаем следующие данные:

Таблица 1.2

Расчет кривой буксования

1.9 Расчет действительных скоростей движения

Действительные, или рабочие скорости движения определяют по формуле:

км/ч,

км/ч и т.д.

1.10 Расчет тяговой мощности трактора

Мощность на крюке для каждой передачи определяется по формуле:

, кВт, кВт и т.д.

1.11 Расчет удельного расхода топлива

Удельный расход топлива определяют по формуле:

, г/кВт·ч

г/кВт·ч и т.д.

Таблица 1.3 Основные расчетные данные технической характеристики трактора при работе на номинальном режиме

1.12 Тяговый КПД трактора

Тяговый КПД определяется по формуле:

и т.д.

1.13. Расчет и построение теоретической характеристики трактора

Результаты расчетов по этому разделу приведены в таблице 1.4

1.14. Мощностной баланс трактора

Эффективная мощность двигателя состоит:

, кВт

где - потери мощности на трение в трансмиссии;

- затраты мощности на буксование рабочих органов;

- мощность подводимая к рабочим органам;

- затраты мощности на качения трактора;

N_кр - полезная тяговая мощность, берется из таблицы.

Для примера подсчитаем для первой передачи:

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

N_кр=65,56 кН;

Получаем: кН

Заполняем таблицу для остальных передач:

Мощностной баланс трактора

2. Тяговый расчет автомобиля

2.1 Полная масса автомобиля

Массу полностью груженого автомобиля можно определить следующим образом:

, кг

где - полная масса автомобиля, кг; m₀ =1150 кг- масса порожнего автомобиля по прототипу ВАЗ-2121 "Нива", кг; n- число пассажиров включая водителя; -масса багажа, по заданию - 4 человека, кг. 1550 кг

Определяем полный вес автомобиля: G_a=m_ag=1550·9,81=15206Н

2.2 Подбор шин и определение радиуса колеса

Определяем динамический радиус колеса:

r_k=, м

где d₀ =692-диаметр шины без нагрузки, выбираем из таблицы № 9 в методических указаниях, по прототипу, мм; =0,93…0,935 - коэффициент деформации шины.

Колеса - дисковые. Шины - бескамерные 6,95-16.

r_k= м

2.3 Расчет мощности и частоты вращения коленчатого вала

Мощность двигателя необходимую для движения полностью нагруженного автомобиля с максимальной скоростью в определенных дорожных условиях, определяют по формуле:

, кВт

где V_max=130 - заданная максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче, км/ч; , где =0,015…0,025 - коэффициент сопротивления качению, i=0,01…0,015 - величина подъема, отсюда

; k=0,15…0,35 - коэффициент обтекаемости лобового сопротивления автомобиля, Нс²/м⁴; F=1,3…2,8 - площадь лобового сопротивления автомобиля, м².

Подсчитываем КПД:

,

где =0,99 - КПД карданной передачи.

Находим мощность

кВт

Определяем максимальную мощность двигателя:

кВт

Находим максимальную частоту вращения коленчатого вала:

об/мин,

где =20…30-коэффициент оборотности, для легковых автомобилей.

2.4 Расчет и построение скоростной внешней характеристики

Все данные занесены в таблицу 2.1, ниже приводятся расчеты только для режима 0,2n_max; остальные данные получаем из таблиц с процентным соотношением из методических указаний.

Находим крутящий момент:

Нм

Определяем часовой расход топлива

кг/ч

Таблица 2.1

Скоростная внешняя характеристика двигателя

2.5 Определение передаточного числа главной передачи

Рассчитаем передаточное число главной передачи:

Передаточное число главной передачи, оказывает большое влияние на тягово-скоростные качества автомобиля. Увеличение снижает скорость , но увеличивает тяговые качества, и автомобиль может преодолевать большие сопротивления дороги.

Находим тяговую мощность ведущих колес при различных передаточных числах, кВт и т.д. Таблица 2.2

Так как известно, то передаточные числа , подбирают из условия . Они должны быть меньше соответственно и больше на 10-20%.

Принимаем ,

Таблица 2.2

Мощностной баланс автомобиля

Скорость находим по формуле

км/ч

км/ч и т.д. Таблица 2.2

А скорость и находим

км/ч

где V - скорость для , а - скорость для .

км/ч и т.д. Таблица 2.2

Аналогично вычисляют скорости для .

км/ч и т.д. Таблица 2.2

Затем находим мощности на преодоление сопротивления дороги и сопротивление воздуха .

кВт

кВт и т.д. Таблица 2.3

кВт

кВт и т.д. Таблица 2.3

Таблица 2.3

Сопротивлений дороги и воздуха.

2.6 Расчет передаточных чисел коробки передач

Передаточное число коробки передач по условию преодоления максимального заданного дорожного сопротивления:

Передаточное число коробки передач на первой передачи по условию сцепления равно:

,

где =0,6…0,7 - коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой. =0,53-коэффициент нагрузки ведущих колес.

, принимаем =3,55

Дальше по таблице 2.3 в методических указаниях рассчитываем остальные передачи.

Таблица 2.4

Передаточные числа коробки передач

2.7 Расчет и построение динамической характеристики автомобиля

Все расчетные данные по этому разделу приведены в таблице 2.3, здесь приводим расчет для одного режима на одной передачи.

Динамический фактор находим по формуле:

,

где - касательная сила тяги, Н; -сила сопротивления воздуха, Н

Подсчитываем скорость автомобиля на первой передаче при 0,2n_max:

км/ч

Определяем величину касательной силы тяги:

Н

Определяем силу сопротивления воздуха

Н

Находим динамический фактор:

2.8 Построение универсальной динамической характеристики автомобиля

Данные для построения занесены в таблицу 2.5 Приведем расчет универсального динамического фактора на первой передачи при 0.2n_max

Формула для подсчета:

Таблица 2.5

2.9 Расчет и построение экономической характеристики автомобиля

Все расчеты по этому разделу приведены в таблице 2.6

Приводим расчет для одного пункта:

Расход топлива на 100 км. Считаем по формуле:

, л/100 км,

где - плотность топлива, для бензина 0,725 кг/л.

Эффективную мощность двигателя необходимую для движения в заданных дорожных условиях считаем по формуле:

Для ориентировочных расчетов удельный расход топлива считаем:

,

где k_n,k_N - коэффициенты подбираемые по таблицам приведенным в методических указаниях.

Все остальные данные берем из предыдущих расчетов:

3,92 кВт

г/кВтч

л/100

Таблица 2.6

Расчет экономической характеристики автомобиля.

2.10 Определение ускорений автомобиля

Ускорение является одним из параметров преемственности автомобиля.

и т.д.

где - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля.

и т.д. Таблица 2.7

где а - коэффициент для легковых (0,05…0,07)

и т.д.

Таблица 2.7

Сопротивление разгона вращающихся масс двигателя

Таблица 2.8

Ускорений и обратных ускорений

2.11 Время разгона автомобиля

Время разгона - это время в секунду, в течение которого автомобиль увеличивает скорость в заданных пределах.

По оси абсцисс за а км/ч принято к мм, и масштаб скорости в м∙с^-1

а=10 км/ч в к=10 мм.

По оси ординат за в с²∙м^-1 принято u мм, и масштаб обратных ускорений

при в=0,2 с²∙м^-1 принято u=20 мм

Масштаб времени

Переход площади F ко времени разгона t осуществляется по выражению:

и т.д.

и т.д.

Таблица 2.9

Время разгона

2.12 Путь разгона автомобиля

Путь разгона - это путь в метрах, пройденный автомобилем при увеличении скорости за время от до .

Масштаб перевода площади в длину пути в метрах находят аналогично масштабу скорости .

Масштаб скорости известен:

По оси абсцисс за а км/ч принято к мм, и масштаб скорости в м∙с^-1

а=10 км/ч в к=10 мм.

По оси ординат за d секундпринято q мм, и масштаб времени.

приd=2с принято q=10 мм

Масштаб времени

,

Переход площади F ко времени разгона t осуществляется по выражению:

и т.д. Таблица 2.10

Таблица 2.10

Путь разгона

2.13 Определение средней технической скорости и времени движения автомобиля

Средней технической скоростью называется скорость, полученная делением пройденного пути на время движения автомобиля.

км/ч

км/ч

ч

ч

Список литературы

1. Непомнящих А.А. Тяговый расчёт трактора и автомобиля. Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Тракторы и автомобили". Издание перераб. и доп.: Иркутск. ИрГСХА. 2003.57с

2. Дурицкий Н.И. Тяговый расчёт автомобиля.

3. Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Теория трактора и автомобиля". Иркутск - 1991.46с

Приложение