Быстрый поиск

Курсовая работа: Основы теории трактора и автомобиля

Министерство сельского хозяйства РФ

Брянская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра тракторов и автомобилей

КУРСОВАЯ РАБОТА

по разделу: “ Основы теории трактора и автомобиля “

Выполнил: студент группы

Принял: профессор, доктор технических наук Сидоров В.Н.

Брянск

Индивидуальное задание для курсовой работы

по курсу "Тракторы и автомобили"

Студент Сидоров М.В. Группа М41

Шифр задания по трактору __________14 14 14____________________

Прототип трактора и двигателя __Т-25 Д-21_______________________

2. Число основных передач z______7_____________________________

3. Номинальная частота вращения двигателя nен ,об/с_ _29___________

4. Степень сжатия e ___16.50____________________________________

5. Расчетная (теоретическая) скорость трактора

на 1-й передаче, vтн ,м/c _____1.5___________________________

6. Давление наддува рк, МПа____--______________________________

7. Основной агрофон для определения параметров трактора:___4_____

8.Агрофон для сравнения:__ ___3________________________________

Дата выдачи "_12_"_сентября__2000 г.

Подпись преподавателя _______________

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1 Тяговый расчет трактора

1.1 Задачи расчета и исходные данные

1.2 Определение рабочего тягового диапазона

1.3 Определение эксплуатационной массы трактора

1.4 Расчет основных рабочих скоростей

1.5 Определение динамического радиуса ведущих колес

1.6 Расчет передаточных чисел трансмиссии

1.7 Определение коэффициента полезного действия (КПД) трансмиссии

1.8 Определение номинальной эксплуатационной мощности двигателя

2 Тепловой расчет двигателя

2.1 Задачи расчета и исходные данные

2.2 Расчетные формулы

2.2.1 Процесс впуска

2.2.2 Процесс сжатия

2.2.3 Процесс сгорания

2.2.4 Процесс расширения

2.2.5 Процесс выпуска

2.2.6 Расчет индикаторных показателей

2.2.7Расчет эффективных показателей и определение основных размеров двигателя

2.3 Построение индикаторной диаграммы двигателя

3 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма

3.1 Расчет усилий действующих в КШМ

3.2 Определение параметров маховика

4.Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя и тяговой характеристики трактора с использованием ПЭВМ

4.1 Подготовка исходных данных для расчета на ПЭВМ

4.2 Расчет регуляторной характеристики двигателя

4.3 Расчет тяговой характеристики

4.4 Построение тяговой характеристики трактора

Литература

Приложение

1.ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ТРАКТОРА

1.1 ЗАДАЧИ РАСЧЕТА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Тяговый расчет проводим для определения основных параметров трактора: эксплуатационной массы, расчетных скоростей движения, передаточных чисел трансмиссии и мощности двигателя. Исходными данными для тягового расчета являются: назначение, тип и тяговый класс трактора, и его конструктивный прототип.

Результат тягового расчета используем для подготовки исходных данных для расчета регуляторной характеристики двигателя и тяговой характеристики трактора с применением ПЭВМ.

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ТЯГОВОГО ДИАПАЗОНА

Тяговый диапазон проектируемого трактора на основных передачах охватывает всю сумму нагрузок в соответствии с агротехническими требованиями, предъявляемыми к трактору данного тягового класса, и некоторую часть нагрузок, относящихся к тяговой зоне соседних с ним классов. Каждому из классов типажа соответствует определенная номинальная сила тяги. Типаж тракторов допускает отклонение силы тяги от номинальной для колесных тракторов 20...25% [5]. Увеличение силы тяги учитывается введением коэффициента расширения тяговой зоны трактора eт. По заданию

(1)

где P.н - номинальная сила тяги на крюке предыдущего по тяговому классу, кН.

Силу тяги Fкр.н. , развиваемую на высшей передаче определяем по формуле: Pкр.н.= (2)

где сила тяги, развиваемая трактором на высшей передаче основной группы передач при номинальной загрузке двигателя определяем;

диапазон тяги.

Для современных сельскохозяйственных универсально-пропашных тракторов dт= 2...2,4 [6].

1.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ МАССЫ ТРАКТОРА

Эксплуатационная масса трактора должна обеспечивать сцепление движителя с почвой, необходимое для реализации максимальной касательной силы Pк max , кН [6]. Это условие может быть записано выражением:

, (3)

где jдоп - допустимая величина коэффициента использования сцепного веса трактора, соответствующая допустимому буксованию его движителя. Выбирается для заданного основного агрофона.

lсц - коэффициент перераспределения сцепной массы, показывающий долю эксплуатационной массы трактора, нагружающую ведущие колеса для тракторов с колесной формулой 4К2 равен 0,75…0,8[0,8];

mэ - эксплуатационная масса трактора, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

В тоже время, максимальная касательная сила, Pк max в кН должна соответствовать условию типажа [6]:

, (4)

где f - коэффициент сопротивления качению (выбираем в соответствии с индивидуальным заданием).

Из условий (3) и (4) следует что:

(5)

Следовательно минимальное значение эксплуатационной массы трактора должно быть выбрано таким образом, чтобы при работе трактора в соответствующих условиях с силой тяги, развиваемой трактором на первой передаче при номинальной загрузке двигателя jдоп колес не превышало допустимых в этом случае пределов.

= (6)

1.4 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ СКОРОСТЕЙ

Для расчета ряда основных рабочих скоростей трактора, диапазон скоростей, который характеризуется отношением высшей рабочей скорости к скорости на первой передаче основного ряда рабочих скоростей принимаем равным v оснT=2 [6].

, (7)

где z - количество передач.

Теоретическую скорость Vт, движения м/с на любой передаче определяем отношением [1]:

, (8)

где к - номер передачи.

м/с;

м/с.

1.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО РАДИУСА ВЕДУЩИХ КОЛЕС

Динамический радиус rк ведущих колес колесного трактора при обычных шинах определяем по следующей формуле:

rк = 0,0254[0,5d + (0,8...0,85) B] м, (9)

где d и B - соответственно диаметр посадочного обода и ширина профиля колеса в дюймах.

Принимаем динамический радиус ведущих колес rк =0,6 м по протатипу.

1.6 РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ ТРАНСМИССИИ

Передаточное число трансмиссии на первой передаче (для трактора Т-25А) определяем по формуле:

(10)

где nен- номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

Остальные числа трансмиссии рассчитываем по формуле:

, (11)

где к - номер передачи.

;

1.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД) ТРАНСМИССИИ

Механический КПД трансмиссии учитывает потери на трение, взбалтывание масла и т.п. Он зависит от числа пар зубчатых передач, находящихся в зацеплении, типа шестерен и способа их соединения между собой, от типа промежуточных соединений и муфт сцепления, вязкости и уровня заливаемого масла и других факторов. Часть потерь зависит от значения передаваемых моментов, а другая часть потерь зависит в основном от скорости вращения деталей и почти не зависит от нагрузочного режима.

Для тракторов с колесной формулой 4К2 определяем КПД ветвей трансмиссии, соединяющих маховик с задними ведущими колесами. Распределение мощности по ведущим мостам зависит от распределения массы трактора по мостам, схемы трансмиссии, почвенного фона, действия на трактор со стороны с.-х. машины, сил и моментов, величины и других факторов.

Механический КПД ветвей трансмиссии, соединяющих маховик с задними ведущими колесами представим как

hтрi = hхолhн = ( 1- x )hцn hкm, (12)

где hхол и hн - КПД, учитывающие потери соответственно холостого хода и при работе под нагрузкой;

hц и hк - КПД, соответственно цилиндрической и конической пар шестерен (hц=0,985...0,99 и hк=0,975...0,98);

m и n - соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении на данной передаче

x - коэффициент, учитывающий потери холостого хода в трансмиссии (x=0,03...0,05).

Находим КПД трансмиссии для первой и второй передач

hтр1(1-2) =

Механический КПД привода ВОМ hвом рассчитываем в соответствии с формулой (12), при этом значение x выбираем по меньшим пределам. Расчет проводится для зависимого привода ВОМ, так как такой привод планируем использовать для технологического модуля.

hвом = hхолhн = ( 1- x )hцn hпл, (13)

где hпл - КПД планетарного механизма (hпл =0,96).

hвом(1-2) =

1.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ТРАКТОРА

Эксплуатационную мощность двигателя Nен, для обеспечения заданных тягово-приводных и скоростных показателей трактора подсчитываем по формуле:

= кВт (14)

где Pк.н.1 - номинальная касательная сила тяги на 1 основной передаче, кН.

Nвом - мощность, необходимая для привода рабочих машин от вала отбора мощности на расчетном тяговом режиме, кВт.

Номинальную касательную силу тяги на 1-ой передаче определяем по формуле: = 8,198 кН (15)

где Pf - сила сопротивления качению.

Она определяется по формуле:

=кН (16)

здесь G - вес трактора.

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

2.1 ЗАДАЧИ РАСЧЕТА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В задачи теплового расчета двигателя, прежде всего, входит определение параметров состояния рабочего тела в характерных точках рабочего цикла двигателя и определение энергетических и экономических показателей цикла и двигателя, на основании которых рассчитываем также основные размеры двигателя (диаметр цилиндра и ход поршня). Основными исходными данными для расчета являются: номинальная эффективная мощность и соответствующая ей частота вращения коленчатого вала двигателя; степень сжатия; тип камеры сгорания; коэффициент избытка воздуха; вид топлива; расчетные параметры окружающей среды (давление и температура) и ряд других.

Тепловой расчет двигателя выполняем по исходным данным в соответствии с индивидуальным заданием на курсовую работу.

В задании на курсовую работу приводится часть необходимых для теплового расчета исходных данных, остальными задаемся, ориентируясь на прототип двигателя.

Тепловой расчет выполняем на ПЭВМ по программе, составленной на кафедре тракторов и автомобилей.

Среди исходных данных задаемся коэффициентом избытка воздуха a, подогревом заряда на впуске DT степенью повышения давления lp.

Для номинального режима эти значения принимаем в пределах:

a = 1,3...1,65 - для дизельных двигателей с неразделенной камерой сгорания;

DT = 10...30 К - для дизелей без наддува;

lp = 1,6...2,5 - для дизелей с неразделенной камерой сгорания.

На величину степени повышения давления влияет режим впрыска топлива, форма камеры сгорания и способ смесеобразования.

При выборе lp учитываем, что увеличение lp приводит к уменьшению степени предварительного расширения r. Для большинства дизелей r = 1,2...1,7 (большие значения характерны для раздельных камер сгорания).

Ниже приводятся обозначения величин с указанием их размерности, которые приняты в расчетных формулах. Эти обозначения приводятся, в основном, в том порядке, в каком они встречаются по алгоритму расчета.

Таблица 1.

Обозначения	Параметры	Размерность
1	2	3
mO	теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива	кг/кг топлива
МО	теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива	кмоль/кг топлива
М1	количество подаваемого свежего заряда на 1 кг топлива	кмоль/кг топлива
М2	Количество продуктов сгорания на 1кг топлива	кмоль/кг топлива
С	массовая доля углерода в топливе	-
Н	массовая доля водорода в топливе	-
О	массовая доля кислорода в топливе	-
nН	номинальная частота вращения	об/с
рO	расчетное атмосферное давление	МПа
Тс	расчетная температура окружающего воздуха	К
рК	давление после компрессора (на впуске)	МПа
TK	температура после компрессора (на впуске)	К
nK	показатель политропы сжатия в компрессоре	-
Dра	потеря давления на впуске	МПа
TK`	температура на впуске (с учетом подогрева)	К
DT	подогрев свежего заряда на впуске	К
ра	давление в цилиндре в конце впуска	МПа
ТА	температура в конце процесса впуска	К
e	степень сжатия	-
рr	давление в конце процесса впуска	МПа
Tr	температура в конце процесса впуска	К
hV	коэффициент наполнения цилиндров	-
gr	коэффициент остаточных газов	-
n1	показатель политропа сжатия	-
pc	давление в конце процесса сжатия	МПа
Тс	температура в конце процесса сжатия	К
a	коэффициент избытка воздуха	-
mт	молекулярная масса паров топлива	кг/кмоль
m0	химический коэффициент молеку- лярного изменения горючей смеси	-
m	Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
Hи	низшая теплота сгорания топлива	кДж/кг
Нрс	теплота сгорания рабочей смеси	кДж/кмоль
xz	коэффициент использования теплоты в процессе сгорания	-
Сvc	средняя мольная изохорная теплоемкость рабочей смеси	кДж/кмоль
Сvz	средняя мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания	кДж/кмоль
λp	степень повышения давления	-
рz	максимальное расчетное давление в цикле	МПа
Тz	температура в конце процесса сгорания	К
А	коэффициент в уравнении для расчета Тz	кДж/кмоль
B	коэффициент в уравнении для расчета Тz	кДж/кмоль
F	коэффициент в уравнении для расчета Тz	кДж/кмоль
r	степень предварительного расширения	-
n2	показатель политропы расширения	-
d	степень последующего расширения	-
pB	давление в конце процесса расширения	МПа
TB	температура в конце процесса расширения	К
pi	теоретическое среднее индикаторное давление	МПа
pi	среднее индикаторное давление	МПа
pк	плотность заряда на впуске	кг/м
R	газовая постоянная для воздуха	Дж/кгК
hi	индикаторный КПД	-
n	коэффициент полноты индикаторной диаграммы	-
gi	удельный индикаторный расход топлива	г/кВтч