Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Читинский государственный университет
(ЧитГУ)
Кафедра Строительных и дорожных машин
Курсовая работа
Чита 2006
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Читинский государственный университет
(ЧитГУ)
Кафедра Строительных и дорожных машин
Пояснительная записка
к курсовой работе
Выполнил: студент группы СДМ-03
Нижегородцев А.Г.
Проверил: научный руководитель
Чебунин А.Ф.
Чита 2006
Реферат
Пз. – 25стр., илл. – 2, табл. – 4, библ. – 2.
Устройство ходовое, движитель гусеничный, масса эксплуатационная, радиус динамический, коэффициент сопротивления передвижению тягача, КПД трансмиссии, коэффициент загрузки ведущих колес.
Целью курсовой работы является приобретение необходимых навыков в выполнении тягового расчета тягачей строительных и дорожных машин и анализа полученных основных параметров. При выполнении курсовой работы использовалась методическая литература. В результате выполнения курсовой работы были определены тягово-сцепные свойства, скоростные и экономические качества тракторного тягача, обеспечивающие заданные тягово-динамические характеристики.
Содержание
Введение
Тяговый расчет
Определение массы тягача, номинальной мощности и
момента двигателя
Определение динамического радиуса колеса
Определение передаточных чисел трансмиссии
Построение регуляторной характеристики двигателя
Построение тяговой характеристики
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Двигатели внутреннего сгорания – наиболее распространенный тип тепловых двигателей. На их долю приходится более 80% всей вырабатываемой в мире энергии. Благодаря компактности, высокой экономичности, надежности, долговечности они используются во всех областях народного хозяйства и являются единственным источником энергии на строительных и дорожных машинах, на которых применяются в основном дизели автотракторного типа.
Для строительных и дорожных машин требуются двигатели мощностью 2.9 – 730 кВт. Они длительное время эксплуатируются на режимах, близких к номинальному, при значительном и непрерывном изменении внешней нагрузки, повышенной запыленности воздуха, нередко безгаражном хранении машин и в существенно различных климатических условиях.
Тяговый расчёт. Определение массы тягача, номинальной мощности и момента двигателя
При определении массы тягача следует различать конструктивную (сухую) и эксплуатационную (полную) массу.
Под конструктивной подразумевается масса тягача в незаправленном состоянии, без водителя, инструментов, дополнительного оборудования.
В эксплуатационную массу входит масса топливо-смазочных материалов, охлаждающей жидкости, инструмента, а также масса водителя.
Значение эксплуатационной массы определяется исходя из предположения, что среднее сопротивление при работе тягача равно номинальному усилию на крюке
, (1)
где – коэффициент возможной перегрузки, ;
– номинальное усилие на крюке (равно тяговому сопротивлению), ;
– коэффициент загрузки ведущих колес (или доля эксплуатационной массы, приходящейся на ведущие колеса тягача) при равномерном движении, для гусеничных тягачей ;
– коэффициент сцепления базовой машины с оборудованием, для промышленных тракторов ;
– коэффициент сопротивления передвижению тягача, определяемый характером поверхности передвижения, ;
– ускорение свободного падения, .
Вычисленное значение эксплуатационной массы необходимо сопоставить с массой тягачей соответствующего класса тяги
(2)
где – масса базовой машины (Т-180), .
В результате полученное значение массы округляется до целой сотни килограммов
Массу рабочего оборудования, агрегатируемого с тягачом, вычисляют в зависимости от эксплуатационной массы. В случае бульдозерного оборудования на гусеничном тягаче
(3)
Номинальная мощность двигателя определяется из условия получения номинального тягового усилия при движении с заданной скоростью по выражению
, (4)
где – тяговый КПД;
– коэффициент учета буксования движителя;
– номинальная рабочая скорость,
Коэффициент учета буксования для предварительных расчетов принимают для гусеничных тягачей . Тяговый КПД определяется по формуле
, (5)
где – КПД трансмиссии;
– КПД движителя.
Для выяснения значения КПД трансмиссии необходимо знать тип трансмиссии (механическая, гидродинамическая, гидромеханическая). Для механической трансмиссии
, (6)
где – КПД пары цилиндрических шестерен, равный ;
– КПД конических шестерен, равный ;
– КПД планетарной передачи, определяемый из выражения
, (7)
где – КПД пары шестерен с внутренним зацеплением, принимаемый равным 0.99;
– КПД пары шестерен с наружным зацеплением, принимаемый равным 0.985.
КПД движителя для гусеничного тягача принимается .
Вычисленное значение мощности по формуле (4) округляется до целого числа
Из технической характеристики отечественных двигателей выбираем двигатель ЯМЗ-240 со следующими техническими данными:
| Марка двигателя | Номинальная Мощность, кВт |
Частота вращения коленчатого вала, об/мин |
Степень сжатия |
| ЯМЗ-240 | 264.8 | 2100 | 16.5 |
Рабочий объем цилиндров, дм3
|
Максимальный крутящий момент, Н×м |
Число цилиндров |
Удельный расход топлива, г/кВт×ч |
| 22.29 | 1834 | 12 | 238 |
Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая номинальной мощности, у современных дизелей изменяется в пределах 1600-2500об/мин при тенденции к росту. Из указанного диапазона назначается частота вращения коленчатого вала и определяется номинальный момент по формуле
, (8)
где – частота вращения коленчатого вала, .
Определение динамического радиуса колес
Динамическим радиусом называют расстояние от оси движущегося колеса до горизонтальной составляющей равнодействующей реакций грунта. Для гусеничного движителя динамический радиус определяется по формуле
, (9)
где – шаг звена гусеничной ленты, ;
– число звеньев, укладываемых ведущей звездочкой за один оборот, .
Определение передаточных чисел трансмиссии
Общее передаточное число трансмиссии на первой передаче определяется по заданному номинальному тяговому усилию
, (10)
Передаточное усилие трансмиссии на высшей (транспортной) передаче определяется из условия обеспечения движения тягача с максимальной скоростью
(11)
Для гусеничных движителей с упругой подвеской рекомендуется выбирать максимальную скорость в диапазоне 4-5.5м/с.
Передаточные числа промежуточных передач определяются по закону геометрической прогрессии
, (12)
где – индекс, соответствующий порядковому номеру передач;
– знаменател
Для транспортных передач знаменатель геометрической прогрессии определяется по формуле
, (13)
где – общее число передач, ;
– число рабочих передач, ;
– передаточное число высшей рабочей передачи, ;
– передаточное число высшей транспортной передачи,
Построение регуляторной характеристики двигателя
Регуляторной называют скоростную характеристику дизеля при наличии всережимного регулятора. Регуляторную характеристику обычно называют экспериментальным путем, снимая с дизеля на тормозном стенде. Однако ее можно построить и аналитически.
Ветвь характеристики в интервале частот вращения коленчатого вала от до определяется работой регулятора. Закон изменения крутящего момента на этом участке можно представить в виде уравнения прямой линии
, (14)
где – значения эффективного крутящего момента и частоты вращения коленчатого вала в диапазоне от .
Частота вращения определяется степенью неравномерности регулятора
(15)
Степень неравномерности регулятора рекомендуется выбирать в интервале .
Мощность двигателя в интервале от до пропорциональна крутящему моменту
(16)
Часовой расход топлива при работе двигателя с регулятором можно приближенно выразить нелинейной функцией мощности
, (17)
где – часовой расход топлива при номинальной мощности;
– коэффициент пропорциональности, для современных дизелей .
Часовой расход топлива при номинальной мощности определяется по следующей зависимости
, (18)
где – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, принимается по двигателю прототипа,
Регуляторную ветвь характеристики удельного эффективного расхода топлива можно построить, вычислив значения по формуле
, (19)
Безрегуляторные ветви характеристики можно построить, используя следующие зависимости
, (20)
, (21)
, (22)
, (23)
где – степень изменения удельного расхода топлива на безрегуляторной ветви характеристики, для современных дизелей . Величины коэффициентов и для дизелей неразделенной камерой сгорания равны: и .
Построение тяговой характеристики
Тяговая характеристика тягача представляет собой графическое выражение реальных выходных тяговых параметров тягача, определяемых результатами совместной работы колесного и гусеничного движителя, трансмиссии и двигателя.
Тяговую характеристику строят применительно к установившимся режимам работы тягача и при движении его по горизонтальному участку. Тяговую характеристику можно построить путем использования данных испытаний тягача и расчетным путем. В первом случае ее называют экспериментальной, во втором – теоретической тяговой характеристикой.
Более удобно строить тяговую характеристику в четырех квадрантах координатной плоскости. Для этого на листе миллиметровой бумаги формата А3 наносят систему координат, предусмотрев первый квадрант несколько больше остальных. В третьем квадранте размещают регуляторную характеристику двигателя, построенную в функции от крутящего момента двигателя. В четвертом квадранте по горизонтали наносят шкалу силы тяги на крюке и из полюса, смещенного влево от начала координат на величину , строят лучевую диаграмму касательных сил тяги
(24)
откладывая на шкале значения сил тяги на крюке
(25)
(26)
(27)
Во втором квадранте по вертикали наносят шкалу скорости и строят лучевую диаграмму теоретических скоростей
(28)
В первом квадранте по вертикали наносят шкалу буксования и строят кривую буксования, используя приближенные зависимости. Для гусеничных тягачей
(29)
Затем в первом квадранте строят кривые действительных скоростей, используя для расчетов соответствующие значения из кривой буксования
(30)
Далее строят в первом квадранте кривые тяговой мощности для всех передач
(31)
Показатели, полученные при расчете курсовой работы
Таблица 1
Тип ходового оборудования |
Тип рабочего оборудования |
Марка тягача |
, т |
, т |
, т |
, м |
||
| Гусеничное | Бульдозерное | Т-180 | 30.125 | 24.1 | 6.025 | 0.23 | 0.94 | 0.95 |
Таблица 2
Тип камеры сгорания |
, |
, |
, |
, кВт |
, |
|||||
Неразде- ленная камера сгорания |
1050 | 2100 | 2275 | 264,8 | 0,08 | 0,7 | 1,05 | 1,16 | 0,18 | 238 |
Таблица 3
Число передач |
Число рабочих передач |
Число транс- портных передач |
||||||||
| 7 | 5 | 2 | 38,09 | 1,058 | 29,87 | 23,43 | 18,38 | 14,42 | 8,53 | 5,05 |
Таблица 4
| , | , | |||||
| 1,3 | 1 | 0,13 | 0,9 | 0,93 | 4 | 12.6 |
Заключение
На сегодняшний день развитие двигателей дорожных машин направлено на обеспечение роста производительности машины, на которой этот двигатель установлен; сокращение энергозатрат на их выполнение; уменьшение затрат труда на изготовление, техническое обслуживание и ремонт двигателя, снижение расхода металла, эксплуатационных материалов; облегчение условий труда персонала и управления двигателем; улучшение экологических характеристик. Достижение более совершенных показателей возможно на основе применения прогрессивных конструктивных схем, рабочих процессов, конструкций систем узлов и деталей.
Список литературы
1. Двигатели внутреннего сгорания и базовые тягачи: Метод. указ. – Чита: ЧитГТУ, 1998. – 31с.
2. Двигатели внутреннего сгорания: Учеб. для вузов по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование»/ Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др.; Под ред. В.Н. Луканина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 311 с., ил.