Методические указания по тяговому и топливно-экономическому расчету тракторов презентация

Методические Указания по Тяговому и Топливно-экономическому Расчету Тракторов Данная презентация поможет вам составить расчет в программе excel

Программу Excel можно найти в меню пуск, в разделе Microsoft office Для более подробного ознакомления с программой используйте справку, она активируется нажатием клавиши F1

Исходные данные тип трактора (колесный или гусеничный); назначение трактора (общего назначения, универсально-пропашной или специальный); номинальная сила тяги на крюке Ркр (н) (в дальнейшем Рн.); рабочая скорость движения при номинальной тяге; прототип для вновь проектируемого трактора (аналог из ранее выпускавшихся отечественных или зарубежных тракторов).

В процессе выполнения курсовой работы необходимо определить: эксплуатационную силу веса трактора G; максимальную мощность двигателя Nmax, а также рассчитать и построить внешнюю скоростную характеристику двигателя по мощности и крутящему моменту; количество передач m в трансмиссии; общие передаточные числа im в трансмиссии на каждой передаче; рассчитать и построить тягово-динамические и топливно-экономические характеристики для проектируемого трактора; определить составляющие мощностного баланса на расчетном режиме движения и построить график баланса мощности.

Критерии к созданию в Excel Весь расчет должен быть разбит по пунктам согласно методическим указаниям. Формулы должны быть составлены грамотно и без ошибок. Работа должна быть оформлена соответствующим образом. Графики в программе Excel не строятся

1. Определение эксплуатационной силы веса трактора G Условием для расчета эксплуатационной силы веса трактора является требование обеспечить по сцеплению движителей с почвой номинальную силу тяги на крюке на расчетном виде поверхности движения Расчетная формула выводится из уравнения тягового баланса: G =

Примечания к 1 пункту Переменные: -выбираются в зависимости от варианта из таблицы 2. Эти переменные следует вынести отдельной ячейкой, для удобства дальнейшего корректирования результатов. Полученные данные необходимо сравнить с прототипом.

2. Определение максимальной мощности и построение расчетной внешней скоростной характеристики двигателя Введем в расчет термин "расчетный режим" работы трактора, соответствующий Рн и Величины Рн и задаются в качестве исходных данных для тягового расчета. Значение Рн должно соответствовать типажу тракторов. Величина может находиться в интервале: для колесных тракторов - 2,52,8м/с; для гусеничных тракторов -1,652,5м/с . Тяговая мощность трактора на расчетном режиме равна: (Pн, кН; , м/с) Мощность двигателя на расчетном режиме, соответствующая тяговой мощности трактора: где тяговый к.п.д. трактора.

Максимальная мощность двигателя больше расчетной на величину коэффициента использования мощности двигателя Максимальная мощность двигателя больше расчетной на величину коэффициента использования мощности двигателя Величина должна находиться в интервале 0,8 0,9. Расчетная формула для в окончательном виде: = Тяговый к.п.д. трактора определяется как произведение: , где: – к.п.д. механической трансмиссии; - к.п.д. ведущего участка гусеничного обвода; - к.п.д., учитывающий потери мощности на самопередвижение; - к.п.д., учитывающий потери мощности от буксования.

= 0,90  0,95 = 0,90  0,95 Расчет выполняется следующим образом: = = = . Учитывая известную зависимость между Рн и G, можно получить:  К.п.д., учитывающий потери мощности от буксования: Допускаемое буксование можно принять [1]: для колёсного 4К2 – 0,18-0,20, 4К4 - 0,16-0,18; для гусеничного 0,05-0,06 У современных тракторов тяговый к.п.д. на расчетном режиме движения обычно равен:

Формулы расчета значений, необходимых для построение скоростной характеристики формула кубического трехчлена для внешней скоростной характеристики дизеля имеет вид: текущее значение частоты вращения двигателя; - частота вращения при . Величиной следует задаться из интервала 17002200 об./мин. Коэффициент и характеризуют способ смесеобразования дизельного двигателя: 1,3 - для вихревой камеры; Регуляторный участок характеристики от до максимальной частоты вращения холостого хода допускается изображать прямой линией. Частотой вращения холостого хода следует задаться: = (1,08 – 1,1)

Характеристику по мощности необходимо пересчитать в характеристику по моменту: Характеристику по мощности необходимо пересчитать в характеристику по моменту: = 9551 , Н м (кВт; об/мин) Часовой расход топлива на внешней характеристике можно приближенно определить, например, по эмпирической формуле А.Д. Халкиопова : 0,041 , кг/ч При холостых оборотах: = 0,079 кг/ч (квт). Удельный расход топлива для двигателя рассчитывается по формуле: , г/кВт ч (кг/ч, кВт) Результаты расчета оформляются в виде таблицы значений,, и qe при различных и переносятся на графики (см. рис.1) Показатель энергонасыщенности трактора: , кВт/кН

Примечания к пункту 2 Рекомендую внимательно вводить формулу при расчете Ne, в частности абсолютных ссылок. Параметр nн рекомендую искать в интернете, а именно в паспортных данных двигателей, для каждого двигателя он свой. Все показатели кпд, так же следует определить в отдельные ячейки, как и другие переменные, зависящие от вашего варианта. Значение Nд можно найти в конце методички, в приложении 2

В дальнейшем, ваш расчет будет выглядеть примерно вот так

3. Определение количества передач в трансмиссии Формулы используемые в пункте 3 Определяем расчетное значение мощности двигателя: Ne(н) = Принимаем для проектируемой трансмиссии = 0,9 и определяем : = определяется проведением горизонтальной линии через значение Ne(н) = 99 квт до пересечения с регуляторной ветвью мощности. Через точку пересечения проводим вертикальную линию до пересечения с Точка пересечения даст значен.ие

Величина коэффициента оказывает существенное влияние на количество рабочих передач. У серийных отечественных тракторов Величина коэффициента оказывает существенное влияние на количество рабочих передач. У серийных отечественных тракторов = 0,85 . Радиус звездочки определяется по формуле:

Количество рабочих передач зависит также от диапазона тяговых усилий, определяемого величинами Количество рабочих передач зависит также от диапазона тяговых усилий, определяемого величинами По данным НАТИ для с/х тракторов целесообразно принимать равным 0,85 - для гусеничных и 0,85- для колесных. Здесь - и - - нормальные тяговые усилия трактора, соответственно, предыдущего и через один класс по типажу. Правильность выбора проверяется при дальнейших расчетах по величине скорости поступательного движения на высшей рабочей передаче. Наибольшая скорость на рабочих передачах : 3,3 м/с - для гусеничных и 4,2 м/с -для колесных тракторов. Величина ограничивается сцепными качествами движителя. Опыт эксплуатации серийных тракторов показал, что не должно превышать значений: (1,15 1,25) Ркр(н) - для гусеничных и (1,1 1,15) Ркр(н) - для колесных тракторов.

Графики буксования тракторов: 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Рис. 2 Графики буксования тракторов: 1 – гусеничного на пашне 2 – колёсного на стерне

Пояснения к построению графика Проведем на графике скоростной характеристики горизонтальные линии через значения Мр и Mmin, продолжая их в соседнюю правую нижнюю четверть. В правой нижней четверти по горизонтальной оси откладываем значения силы тяги на крюке трактора от точки 0. Влево от нулевого значения тягового усилия откладываем величину силы сопротивления самопередвижению трактора, рассчитанную по формуле: = f Полученная точка является началом отсчета касательной силы тяги . Через точку, соответствующую Рн, проводим вертикальную линию до пересечения с горизонтальной линией Мр. В пересечении получим т. а, которая будет главной точкой при построении лучевой диаграммы.

Проводим через точки и а прямую линию до пересечения с горизонтальной линией Луч а представляет собой зависимость между крутящим моментом двигателя и касательной силой тяги на основной рабочей передаче. Проводим через точки и а прямую линию до пересечения с горизонтальной линией Луч а представляет собой зависимость между крутящим моментом двигателя и касательной силой тяги на основной рабочей передаче. Пересечение луча а с горизонталью дает точку для построения графика следующей, повышенной, передачи. А пересечение вертикальной линии, проведенной через т. а с горизонталью позволяет определить точку для луча соседней, пониженной, передачи. Аналогично строятся лучевые графики для рабочих передач. Точки пересечения лучевых графиков с горизонтальными линиями и определяют оптимальные моменты для переключения передач. Потеря момента при переключении с одной передачи на другую при этом будет одинаковой для всех передач и равной разности между Чем меньше интервал между моментами, тем больше количество рабочих передач должен иметь трактор.

В результате график будет иметь вид:

Чтобы определить количество лучей (передач), нужно знать величину интервала между и Чтобы определить количество лучей (передач), нужно знать величину интервала между и Максимальное значение силы тяги определяется сцепными качествами движителя трактора. При трактор теряет подвижность из-за интенсивного пробуксовывания движителя. Чтобы определить этот момент, нужно построить на лучевом графики кривую буксования, . График буксования определяется на основании зависимости между коэффициентом буксования и удельным тяговым усилием, приведенной на рис.2. Для этого определяем по графику 1 рис.2 значение коэффициента  при различных значениях удельного тягового усилия. Затем, зная вес машины, определяем Ркр (=1 для гусеничного трактора). Результаты заносим в таблицу

Таблица будет иметь вид: Как видно из лучевой диаграммы(слайд 22), в диапазоне между и при выбранном значении коэффициента потери момента двигателя нужно иметь шесть лучей. Следовательно, трактор должен иметь шесть рабочих передач. Пронумеруем эти передачи: I; II и т. д. Основной рабочей передачей является II передача. Целесообразность шестой передачи будет проверена по величине максимальной рабочей скорости при дальнейшем расчете и построении диаграммы скоростей.

4. Определение передаточных чисел в трансмиссии на основных передача и расчет теоритических скоростей движения

Формулы, используемые в пункте 4. Передаточное число основной рабочей передачи = . Тогда: = Для расчёта остальных передач через : = . теоретическую скорость на первой передаче: , м/с Все данные необходимо внести в таблицу

Пример таблицы Далее следует провести проверку целесообразности шестой рабочей передачи

Построим диаграмму теоретических скоростей движения в левой верхней четверти. Для этого по вертикальной оси нанесем шкалу для скорости, а на продолжении горизонтальной оси вправо найдем точку, при которой nd = 0. Нанесем на поле графика точки для скоростей при nd = 2000 об/мин. Через полученные точки и нулевую точку проведем прямые линии, пересекающиеся с линией m - n. Линия m - n приближенно соответствует частоте вращения вала двигателя при движении трактора без нагрузки на крюке. Построение ее понятно из графика (пунктирные линии в левой нижней четверти). Принимаем величину транспортной скорости при 2000 об/мин равной 4,5 м/с и строим график скорости, проводя его до пересечения с продолжением линии m – n (передача 7). Рассчитаем передаточное число транспортной передачи: = 0,105 Определим касательную силу тяги для транспортной передачи при расчетном значении крутящего момента двигателя: = Построим график касательной силы тяги для транспортной передачи в правой нижней четверти.

5. Построение тягово-динамических характеристик трактора Тягово-динамическими характеристиками трактора называются графики функций: =  () и =  (). Графики строятся по точкам, которые выбираются на графике крутящего момента двигателя. Точек должно быть не менее восьми. В число расчетных точек должны обязательно войти следующие значения момента двигателя: момент при холостом ходе трактора – (т. 1); – (т.3); – (т.4); – (т.5); – (т.8). Точки 2, 6, 7 выбираются произвольно Координаты точек определяются графоаналитическим методом и заносятся в заранее заготовленную таблицу. Над таблицей указываются название почвы и значения расчетных коэффициентов f и . По данным таблицы строятся в правой верхней четверти графики тягово- динамических характеристик.

Формулы для числового расчета значений Значения и получаются расчетом по следующим формулам: = (1 - ), м/с; = , кВт

Таблица будет иметь вид:

Примечание: Значения:  - определяются графически Из-за большого размера таблицы используйте копирование, или протягивание форумы вниз, в целях экономии времени.

6. Построение характеристик топливной экономичности трактора. Топливная экономичность трактора оценивается по часовому расходу GT и удельному крюковому расходутоплива. Удельный крюковой расход определяется по формуле: = Топливно-экономические характеристики трактора являются графиками функций: = f () и = f (). Графики строятся для тех же точек на кривой Мд, которые использовались для расчета тягово-динамических характеристик. , по данным которой строятся графики. Значения определяются графически по характеристикам двигателя. Удельный расход рассчитывается при значениях , соответствующих каждой точке. Результаты расчетов заносятся в таблицу

Пример таблицы

График топливной экономичности

7. Баланс мощности трактора. Баланс мощности трактора показывает, куда расходуется мощность, развиваемая двигателем. При установившейся работе трактора на горизонтальном участке пути баланс мощности может быть выражен суммой отдельных составляющих: + + + + , где: - мощность полезная (на крюке) - потери мощности в трансмиссии; - на ведущем участке гусеничного обвода; - на буксовании; - на самопередвижение.

Формулы Потери мощности в трансмиссии и на ведущем участке гусеничного обвода + = (1 - ) Потери мощности на буксование рассчитываются через коэффициент буксования: = [ + )]  = = f G = - – ( + + ) Все расчеты следует внести в таблицу

Пример таблицы

График баланса мощности На основании данных таблицы строится график мощностного баланса. Значение Ркр для каждой передачи на расчетном режиме берутся из таблицы тягового расчета. Графики баланса мощности дают наглядное представление о характере изменения затрат мощности при работе трактора с различной силой тяги на крюке.

При защите курсовой работы студент должен объяснить способы снижения потерь мощности в трансмиссии, на буксование и качение. При защите курсовой работы студент должен объяснить способы снижения потерь мощности в трансмиссии, на буксование и качение. Критерием для оценки трактора как полевой энергетической установки может служить тяговый коэффициент полезного действия (). , где – ( + + + + ) Для современного трактора значение тягового к.п.д. должно составлять не менее 0,7.

Приложение Основные параметры колесных тракторов