Доработка конструкции главного сцепления трактора класса 1.4 с целью улучшения разгонных показателей агрегатов (стр. 5 из 11)
Коэффициент трения и износостойкость зависят от многих факторов, основными из которых являются удельное давление, скорость скольжения и температура поверхностей.
4.1 Расчет числа пар терния фрикционной муфты сцепления
Исходные данные:
максимальный момент двигателя - 386 Нм
Коэффициент запаса – β=2,0
Средний радиус поверхности трения RC=14 см
Ширина поверхности трения b=7 см
Пара трения сталь по металлокерамике. q=2.5 Мн/м2. µ=0,082. Полагаем что на поверхностях металлокерамических дисках имеются спиральные и радиальные каналы, занимающие 50% площади трения
(4.1)Принимаем Z=1. Значит Муфта сцепления однодисковая, работающая в масле.
4.2 Тепловой расчет
Определение температуры поверхностей дисков фрикционной муфты работающей в масле. Работа буксования L=120000дж, время буксования τ=2 с, начальная температур дисков t = 50ºC, толщина дисков 4 мм. Теплофизические коэффициенты металлокерамики берем λ=15,5 вт/м*град, (сγ)м=1,68*106 дж/м3*град, а=0,393*10-5 м2/сек, удельный расход масла ω=0,12*10-2м3/м2*сек, для спиральных и радиальных каналов на поверхностях ξ=0,78.
Полагаем, что диски с металлокерамическим покрытием имеют на поверхности трения спиральные и радиальные каналы. Толщина слоя металлокерамики равна 1,0 мм, а толщина стальной основы диска 3 мм. Теплофизические коэффициенты для таких дисков необходимо определять как для многослойной конструкции, т.е. необходимо найти их эквивалентные значения по известным из теории теплопроводности уравнениям:
(4.2)В нашем случае λэкв=27,2 вт/м*град (сγ)экв=3,97*106 дж/м3*град, аэкв=0,685*10-5 м2/сек
Температура поверхностей трения определяется по формуле:
(4.3)Находим расчетные коэффициенты:
Коэффициент распределения тепловых потоков
(4.4)Коэффициент теплоотдачи
ам=(сγ)мωξ=1580 дж/м2*град*сек
При том же тепловом потоке θ температура tn=221(1-е-0,174)+60=95 ºС.
Из теплового расчета видно, что при малой продолжительности буксования (однократное включение муфты) эффект охлаждения дисков маслом незначителен. Определяем время охлаждения дисков до начальной температуры после включения фрикционной муфты, работающей в масле, а также величину потерь мощности на разбрызгивание.
(4.5)Величину потерь мощности на разбрызгивание находим по уравнению при условии, что зазор между дисками будет 0,5 мм, а относительная скорость вращения дисков 25 м/сек.
Nб=4,3*10-2-2,61*10-2*7*25/5*10-4=390 вт
4.3 Расчет тарельчатой пружины
Рис. 4.1 Разрез тарельчатой пружины.
На рис.4.1 показан разрез тарельчатой пружины по основному рабочему участку (перья, идущие к центру на рисунке не показаны). При расчете этой пружины исходим из предположения, что под воздействием нагрузки Р прямоугольное сечение пружины не изменяет своей формы, а лишь поворачивается вокруг точки О.
Рассмотрим в сечении пружины точку А с координатами х и у. После поворота сечения эта точка переместится в положение А1 и приблизится к оси симметрии пружины на величину Δ:
Δ=[х cos (α-φ)- y sin (α-φ)] – (x cos α – y sin φ).(4.6)
Углы α и φ практически невелики, поэтому можно принять
Тогда
Относительное удлинение пружины равно:
(4.7)Нормальное напряжение:
(4.8)Номинальная сила в осевом сечении пружины будет
(4.9)После интегрирования
Рассматривая условие равновесия полукольца (рис.4.2) убеждаемся, что N=0, тогда
Максимальное напряжение будет при х=с-а и
Подставляя эти значения в уравнение (4.7), находим максимальное напряжение:
Учитывая, что
где ωn – деформация пружины в направлении действующей силы Р, находим:
Рис.4.2 Условие равновесия полукольца.
(4.10)Находим изгибающий момент относительно оси х (относительно оси у пренебрегаем)
 |
Рис.4.3 Примерная характеристика пружины
Используя все предыдущие выражения находим уравнение характеристики пружины:
Примерная характеристика пружины приведена на рис. 4.3. При проектировании пружины следует выбирать ее предварительную осадку при включенной фрикционной муфте, на следующей части характеристика с таким расчетом, чтобы в процессе износа дисков трение пружины не уменьшалось.
4.4 Тяговый расчет
Целью тягового расчета является определение тягово-сцепных, скоростных и экономических качеств трактора при прямолинейном поступательном движении. Тяговый расчет выполняется в процессе подготовки технического задания. Конструктор, как правило, получает от заказчика заявку, содержащую обоснованные технико-экономические требования к продукции, подлежащей разработке. В эту заявку включается назначение машины (функция машины), например, обеспечение механизации процессов выращивания пропашных культур или процессов осушения и освоения болот и заболоченных земель, горных склонов и др.
При проведении тягового расчета определяют массу проектируемого трактора и мощность двигателя, характеристику последнего и моменты, подводимые к ведущим колесам, коэффициенты полезного действия, тяговый и мощностной балансы, диапазоны скоростей движения и соответствующие передаточные числа (при применении ступенчатых трансмиссий), уточняют пределы сопротивления машин и орудий, агрегатируемых с трактором, а также оценивают разгонные качества проектируемой машины, т.е. способность трактора обеспечить стабильное движение агрегата на заданной скорости за определенный момент времени. В заключение тягово-сцепные, скоростные и экономические качества трактора при различных установившихся режимах работы (номинальных и частичных).
Тяговые характеристики строят применительно к установившимся режимам работы трактора и при движении его по горизонтальному участку. Тяговую характеристику можно построить путем использования данных испытаний трактора и расчетным путем. В первом случае ее называют экспериментальной тяговой характеристикой и она предназначена для оценки показателей тягово-сцепных и экономических качеств реального трактора. Во втором случае ее называют теоретической тяговой характеристикой, и она предназначена для определения указанных выше качеств проектируемого трактора. Тяговые характеристики строят для конкретных типичных почвенных фонов: для сельскохозяйственного трактора типичным фоном является стерня суглинка нормальной влажности, для промышленного — суглинок со снятым дерновым покровом.
Для построения теоретической тяговой характеристики необходимы следующие исходные данные.
1. Агротехнические требования, предъявляемые к трактору. К ним относятся условия работы трактора — типичные грунты и почвы, их физико-механические характеристики (s0 — предел прочности грунта на одноосное сжатие; fп, fск — коэффициенты трения грунта; kt — коэффициент деформации; k — коэффициент объемного смятия грунта; tср — напряжение среза; v — влажность); набор агрегатируемых машин и орудий (диапазон тяговых сопротивлений Fкр. max— Fкр. min); диапазон скоростей движения (пониженный, рабочий, транспортный).
2. Данные тягового расчета проектируемого трактора: масса трактора (эксплуатационная и сцепная), тип движителя с параметрами ходового аппарата (колесный r0, b, pшhг, t); передаточные числа трансмиссии (для ступенчатой механической передачи) или характеристики бесступенчатых передач (объемной гидропередачи, гидродинамической, электрической и др.); коэффициенты полезного действия ходовой части hг, трансмиссииhтр и др.