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 с\х 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 трактора1.1 Тяговый диапазон трактораТяговый диапазон трактора рассчитывается по следующей формуле:, где PH-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 трактораЭксплутационная масса трактора рассчитывается по формуле:, кггде =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.кгОпределяем конструкционную массу кг1.3 Расчет мощности двигателяНоминальная мощность двигателя определяется по формуле:, кВтгде =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.МощностькВт Таблица 1.1Регуляторная характеристика двигателя
Частота вращения коленчатого вала, n, об/мин
1020
1200
1450
1600
1700
1850
Эффективная мощность двигателя, Ne, кВт
64,3
77,2
88,9
93,3
95,6
0
Крутящий момент двигателя, Mk, Нм
602
614,4
585,5
556,9
537
0
Часовой расход топлива, GT, кг
18,0
20,3
22,0
23,6
24,0
5,2
Выбираем двигатель А-01М (Т-4А), у которого Ne=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 колесДинамический радиус ведущей звездочки гусеничного трактора подсчитывается по формуле:Значение и принимаются по данным для трактора соответствующего тягового класса.1.5 Расчет передаточных чисел трансмиссийПередаточное 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, iz - 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 движенияЗная VH1 - расчетную скорость на первой передачи (по заданию) и знаменатель геометрической прогрессии, для других основных передач скорость подсчитывают следующим образом:, км/чкм/ч и т.д. Таблица 1.3Определяем промежуточную транспортную скорость: ,где Vz- высшая основная скорость; Vтр. max - максимальная транспортная скорость (по заданию).км/ч1.7 Определяем силы тяги на крюкеРасчетная 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 трактораРассчитываем сцепной вес:Н,Далее буксование определяем по графикам, получаем следующие данные:Таблица 1.2Расчет кривой буксования
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1,8
2,8
4,4
8,2
19
17776
26663
35551
44439
53327
1.9 Расчет действительных скоростей движенияДействительные, или рабочие скорости движения определяют по формуле: км/ч,км/ч и т.д. 1.10 Расчет тяговой мощности трактораМощность на крюке для каждой передачи определяется по формуле:, кВт, кВт и т.д. 1.11 Расчет удельного расхода топливаУдельный расход топлива определяют по формуле:, г/кВт·чг/кВт·ч и т.д. Таблица 1.3 Основные расчетные данные технической характеристики трактора при работе на номинальном режиме
Показатели
Передачи
Замедленные
Основные
Транспортные
1
2
1
2
3
4
5
6
7
пр.
max
1. Передаточные числа трансмиссии, i
121,771
60,886
41,278
38,686
36,257
33,980
31,846
29,846
21,972
19,382
17,400
2. Передаточные числа коробки передач, ik
6,998
3,499
2,372
2,223
2,084
1,953
1,830
1,715
1,262
1,113
1
3. Теоретическая скорость, VT, км/ч
2
4
5,9
6,3
6,7
7,2
7,6
8,2
11,1
12,6
14
4. Касательная сила тяги, Pr, кН
154
77
52,2
48,9
45,9
43
40,3
37,7
27,8
24,5
22
5. Сила тяги на крюке, Pкр, кН
145
40
68
40
43,2
39,9
36,9
34
31,3
28,7
18,8
15,5
13
6. Величина буксования,
0,059
0,059
0,074
0,058
0,051
0,038
0,032
0,029
0,020
0,016
0,013
7. Рабочая скорость V, км/ч
1,882
3,764
5,463
5,930
6,358
6,895
7,357
7,923
10,878
12,398
13,818
8. Тяговая мощность Nкр, кВт
20,911
41,822
65,556
65,750
65,170
65,040
63,965
63,240
56,807
53,380
49,898
9. Удельный расход топлива, gкр, г/кВт*ч
1148
574
366
365
368
369
375
379
422
450
481
10. Тяговый КПД трактора
0,219
0,438
0,686
0,688
0,682
0,680
0,669
0,662
0,594
0,558
0,522
1.12 Тяговый КПД трактораТяговый КПД определяется по формуле: и т.д. 1.13. Расчет и построение теоретической характеристики трактораРезультаты расчетов по этому разделу приведены в таблице 1.41.14. Мощностной баланс трактораЭффективная мощность двигателя состоит:, кВтгде - потери мощности на трение в трансмиссии; - затраты мощности на буксование рабочих органов; - мощность подводимая к рабочим органам; - затраты мощности на качения трактора;Nкр - полезная тяговая мощность, берется из таблицы.Для примера подсчитаем для первой передачи:кВт;кВт;кВт;кВт;Nкр=65,56 кН;Получаем: кНЗаполняем таблицу для остальных передач:
Затраты мощности
Передачи
1
2
3
4
5
6
7
кВт
%
кВт
%
кВт
%
кВт
%
кВт
%
кВт
%
кВт
%
10,04
10,50
10,04
10,50
10,04
10,50
10,04
10,50
10,04
10,50
10,04
10,50
10,04
10,50
6,33
6,62
4,96
5, 19
4,36
4,56
3,25
3,40
2,74
2,86
2,48
2,60
1,71
1,79
Nf
13,49
14,11
14,64
15,31
15,70
16,42
17,02
17,81
18,16
19,00
19,56
20,46
26,86
28,09
Nкр
65,56
68,58
65,80
68,83
65,17
68,17
65,41
68,42
63,97
66,91
63,70
66,63
56,81
59,42
95,42
99,81
95,44
99,83
95,27
99,65
95,72
100,13
94,91
99,28
95,78
100, 19
95,42
99,81
Мощностной баланс трактора
2. Тяговый расчет автомобиля2.1 Полная масса автомобиляМассу полностью груженого автомобиля можно определить следующим образом:, кггде - 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 кгОпределяем полный вес автомобиля: Ga=mag=1550·9,81=15206Н2.2 Подбор шин и определение радиуса колесаОпределяем динамический радиус колеса:rk=, мгде 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.rk= м2.3 Расчет мощности и частоты вращения коленчатого валаМощность двигателя необходимую для движения полностью нагруженного автомобиля с максимальной скоростью в определенных дорожных условиях, определяют по формуле:, кВтгде Vmax =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 кВтОпределяем максимальную мощность двигателя: кВтНаходим максимальную частоту вращения коленчатого вала:об/мин, где =20…30-коэффициент оборотности, для легковых автомобилей.2.4 Расчет и построение скоростной внешней характеристикиВсе данные занесены в таблицу 2.1, ниже приводятся расчеты только для режима 0,2nmax; остальные данные получаем из таблиц с процентным соотношением из методических указаний.Находим крутящий момент: НмОпределяем часовой расход топлива кг/чТаблица 2.1Скоростная внешняя характеристика двигателя
Показатели
0,2nmax
0,4nmax
0,6nmax
0,8nmax
nmax
1,2nmax
n, мин-1
780
1560
2340
3120
3900
4680
Ne, кВт
9,6
24
35
44,2
48
44,2
Мк, Нм
117,5
146,9
143,0
135,2
117,5
90,1
ge, г/кВт·ч
335,5
305
289,8
289,8
305
350,8
GT, кг/ч
3,2
7,3
10,2
12,8
14,6
15,5
2.5 Определение передаточного числа главной передачиРассчитаем 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 2.2Так как известно, то передаточные числа , подбирают из условия . Они должны быть меньше соответственно и больше на 10-20%.Принимаем , Таблица 2.2Мощностной баланс автомобиля
NeкВт
9,6
24
35
44,2
48
44,2
N, кВт
8,5
21,4
31,2
39,3
42,7
39,3
п, мин
780
1560
2340
3120
3900
4680
V км/ ч
i=3,6
26,14
52,28
78,42
104,55
130,69
156,83
i=3,05
30,85
61,71
92,56
123,40
154,26
185,11
i=4,15
22,68
45,35
68,03
90,69
113,40
136,05
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.
V, км/ч
26,14
52,28
78,42
104,55
130,69
156,83
, кВт
1,66
3,31
4,97
6,62
8,28
9,94
, кВт
0,21
1,71
5,77
13,66
26,69
46,12
, кВт
1,87
5,02
10,74
20,28
34,97
56,06
2.6 Расчет передаточных чисел коробки передачПередаточное 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 =3,55Дальше по таблице 2.3 в методических указаниях рассчитываем остальные передачи.Таблица 2.4Передаточные числа коробки передач
Передача
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
Передаточные числа
3,55
2,3
1,5
1
i0·ik
12,8
8,4
5,5
3,6
2.7 Расчет и построение динамической характеристики автомобиляВсе 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, НПодсчитываем скорость автомобиля на первой передаче при 0,2nmax: км/чОпределяем величину касательной силы тяги: НОпределяем силу сопротивления воздуха ННаходим динамический фактор:2.8 Построение универсальной динамической характеристики автомобиляДанные для построения занесены в таблицу 2.5 Приведем расчет универсального динамического фактора на первой передачи при 0.2nmaxФормула для подсчета: Таблица 2.5
Результаты расчетов динамической характеристики автомобиля
Показатели
0,2nmax
0,4nmax
0,6nmax
0,8nmax
nmax
n, мин-1
780
1560
2340
3120
3900
Мк, Нм
117,5
146,9
143
135,2
117,5
1 передача
V, км/ч
7,4
14,7
22,1
29,4
36,8
Pk, Н
4183,0
5229,6
5090,8
4813,1
4183,0
Pw, Н
2,3
9,1
20,6
36,6
57,2
D
0,275
0,343
0,333
0,314
0,271
Do
0,371
0,463
0,449
0,423
0,366
2 передача
V, км/ч
11,2
22,4
33,6
44,8
56,0
Pk, Н
2746,0
3432,5
3341,0
3157,9
2746,0
Pw, Н
5,3
21,2
47,8
84,9
132,7
D
0,180
0,224
0,217
0, 202
0,172
Do
0,243
0,302
0,292
0,272
0,232
3 передача
V, км/ч
17,1
34,2
51,3
68,4
85,5
Pk, Н
1797,4
2247,1
2187,5
2068,1
1797,4
Pw, Н
12,4
49,5
111,5
198,1
309,6
D
0,117
0,145
0,137
0,123
0,098
Do
0,158
0, 195
0,184
0,166
0,132
4 передача
V, км/ч
26,1
52,3
78,4
104,6
130,7
Pk, Н
1176,5
1470,8
1431,8
1353,7
1176,5
Pw, Н
28,9
115,6
260,2
462,5
722,6
D
0,075
0,089
0,077
0,059
0,030
Do
0,102
0,120
0,104
0,079
0,040
2.9 Расчет и построение экономической характеристики автомобиляВсе расчеты по этому разделу приведены в таблице 2.6Приводим 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 kn,kN - коэффициенты подбираемые по таблицам приведенным в методических указаниях.Все остальные данные берем из предыдущих расчетов:3,92 кВт г/кВтч л/100 Таблица 2.6Расчет экономической характеристики автомобиля.
ш
ni, мин-1
Nei, вн
Vi
ni/nmax
kn
Nei
Nei/Nei, вн
kN
ge
Qs
0,03
780
9,6
26,1
0,2
1,1
3,92
0,41
1,25
419,4
8,7
1560
24
52,3
0,4
1,02
9,27
0,39
1,30
404,4
9,9
2340
35
78,4
0,6
0,97
17,41
0,50
1, 20
355,0
10,9
3120
44,2
104,6
0,8
0,96
29,80
0,67
0,90
263,5
10,4
3900
48
130,7
1
1,01
47,77
1,00
1,00
308,1
15,5
0,05
780
9,6
26,1
0,2
1,1
6,39
0,67
0,90
302,0
10,2
1560
24
52,3
0,4
1,02
14, 20
0,59
1,00
311,1
11,7
2340
35
78,4
0,6
0,97
24,80
0,71
0,85
251,5
11,0
3120
44,2
104,6
0,8
0,96
39,67
0,90
0,90
263,5
13,8
3900
48
130,7
1
1,01
60,09
1,25
-
-
-
0,07
780
9,6
26,1
0,2
1,1
8,85
0,92
0,92
308,7
14,4
1560
24
52,3
0,4
1,02
19,13
0,80
0,90
280,0
14,1
2340
35
78,4
0,6
0,97
32, 19
0,92
0,92
272,2
15,4
3120
44,2
104,6
0,8
0,96
49,53
1,12
-
-
-
3900
48
130,7
1
1,01
72,41
1,51
-
-
-
2.10 Определение ускорений автомобиляУскорение является одним из параметров преемственности автомобиля. и т.д. где - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля. и т.д. Таблица 2.7где а- коэффициент для легковых (0,05…0,07) и т.д. Таблица 2.7Сопротивление разгона вращающихся масс двигателя
Передача
1-я
2-я
3-я
4-я
1,79
1,35
1,17
1,09
Таблица 2.8
Ускорений и обратных ускорений
Передача
V км/ч
м/с2
с2/м
1-я
7,4
0,260
1,42
0,7
14,7
0,328
1,80
0,56
22,1
0,318
1,74
0,57
29,4
0,299
1,64
0,61
36,8
0,256
1,40
0,71
2-я
11,2
0,165
1, 20
0,83
22,4
0, 209
1,52
0,66
33,6
0, 202
1,47
0,68
44,8
0,187
1,36
0,74
56,0
0,157
1,14
0,88
3-я
17,1
0,102
0,86
1,16
34,2
0,130
1,09
0,91
51,3
0,122
1,02
0,98
68,4
0,108
0,91
1,10
85,5
0,083
0,70
1,43
4-я
26,1
0,060
0,54
1,85
52,3
0,074
0,67
1,49
78,4
0,062
0,56
1,79
104,6
0,044
0,40
2,5
130,7
0,015
0,14
7,14
2.11 Время разгона автомобиляВремя 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-1а=10 км/ч в к=10мм.По оси ординат за в с2•м-1 принято u мм, и масштаб обратных ускоренийпри в=0,2 с2•м-1 принято u=20ммМасштаб времениПереход площади F ко времени разгона t осуществляется по выражению: и т.д. и т.д. Таблица 2.9Время разгона
V км/ч
F, мм2
с
t с начала разгона, с
7,5
0
0
0
15
442
1,23
1,23
25
566
1,57
2,80
35
624
1,73
4,53
45
697
1,94
6,47
56
875
2,43
8,90
65
937
2,60
11,50
75
1121
3,12
14,62
85
1265
3,52
18,14
95
2045
5,69
23,83
105
2337
6,50
30,33
2.12 Путь разгона автомобиляПуть 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-1а=10 км/ч в к=10мм.По оси ординат за d секунд принято q мм, и масштаб времени.приd=2с принято q=10 ммМасштаб времени, Переход площади F ко времени разгона t осуществляется по выражению: и т.д. Таблица 2.10Таблица 2.10Путь разгона
V км/ч
F, мм2
м
S с начала разгона, м
7,5
0
0
0
15
77
4,3
4,3
25
159
8,8
13,1
35
253
14,1
27,2
45
402
22,4
49,6
56
637
35,4
85
65
787
43,8
128,8
75
1088
60,5
189,3
85
1460
81,2
270,5
95
2575
143,2
413,7
105
3251
180,8
594,5
2.13 Определение средней технической скорости и времени движения автомобиляСредней технической скоростью называется скорость, полученная делением пройденного пути на время движения автомобиля. км/ч км/ч ч чСписок 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
Номер передачи
Номер расчетной точки
Данные регуляторной характеристики дизеля
Результаты расчета теоретической тяговой характеристики