Двигатель внутреннего сгорания. Расчёт тягача (стр. 1 из 3)

Министерство образования Российской Федерации

Братский государственный технический университет

Кафедра Строительные и дорожные машины и оборудование

Курсовая работа

Двигатель внутреннего сгорания. Расчёт тягача

Братск 2003

Задание на курсовую работу

тяговый расчет тягач скорость

1.Трактор – гусеничный;

2.Тяговое усилие на крюке – 13 ×104 Н;

3.Номинальная скорость – 7,0 км/ч;

4.Номинальная частота вращения коленчатого вала – 2200мин-1;

5.Удельный расход топлива – 250 гр/кВт×ч;

6.КПД трансмиссии – 0,88;

7.Коэффициенты С1 – 0,87 и С2 – 1,13;

8.Коэффициенты А = 0,047;В = 0,101×102; φ= 0,6; f = 0.08;

9.Кисло передач трансмиссии n = 8.

Необходимо:

1.Определить массу тягача;

2.Рассчитать номинальную мощность двигателя;

3.Построить скоростную и регуляторную характеристику двигателя;

4.Построить потенциальную тяговую характеристику;

5.Определить скорости тягача и передаточные числа трансмиссии;

6.Построить тяговую характеристику тягача графическим способом.

Содержание

1.Тяговый расчёт тягача с механической трансмиссией

1.1 Определение массы тягача

1.2 Определение номинальной мощности двигателя

1.3 Построение скоростной и регуляторной характеристики двигателя

2. Построение потенциальной тяговой характеристики

3. Определение скоростей тягача и передаточных чисел трансмиссии на различных передачах

Список использованной литературы

1.Тяговый расчёт тягача с механической трансмиссией

Тяговый расчет производится для определения ряда параметров тягача и построения его тяговой характеристики. Последовательность работы:

- определение массы тягача;

- определение номинальной мощности двигателя;

- построение скоростной характеристики двигателя;

- построение регуляторной характеристики двигателя:

- построение потенциальной тяговой характеристики и определение скоростей тягача.

1.1 Определение массы тягача

Максимальная масса тягача определяется исходя из номинального тягового усилия, развиваемого тягачом; коэффициента сцепления, определяемым характером поверхности качения; коэффициента загрузки ведущих колёс; коэффициента сопротивления качению.

где Ркр.н – номинальное тяговое усилие, Н;

φ – коэффициент сцепления, определяемый характером поверхности качения;

λк – коэффициент загрузки ведущих колёс (для гусеничных тягачей λк = 1);

f – коэффициент сопротивления качению;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

1.2 Определение номинальной мощности двигателя

Номинальная мощность двигателя N определяется из условия реализации номинального тягового усилия Р, заданного для номинальной рабочей скорости тягача:

кВт,

где ηим - коэффициент использования мощности, учитывающий запас мощности двигателя для преодоления повышения момента сопротивления без переключения передач, принимается равным 0,95;

ηxx - коэффициент, учитывающий затраты мощности на привод вспомогательных механизмов (вентилятора, компрессора и др.), принимается равным 0,9

Uн - номинальная рабочая скорость тягача, определяемая заданием, км/ч;

ηт - тяговый КПД ,

ηт = ηтр × ηДВ × ηδ × ηf,

где ηт – КПД трансмиссии; ηДВ – КПД движителя, принимается для колесного движителя приближенно равным единице, для гусеничного движителя в общем случае может быть определен из уравнения:

,

ηδ - скоростной КПД движителя, учитывающий буксование машины, принимается для колесного движителя равным 0,82÷0,85, для гусеничного - 0,94 ÷ 0,96;

ηf - силовой КПД, учитывающий потери мощности на преодоление, сопротивления качению.

,

где Рf – окружная сила, необходимая для перекатывания трактора,

Подставляя в формулы числовые значения, вычислим неизвестные величины:

;

ηт = ηтр × ηДВ × ηδ × ηf, = 0,88 × 0,93 × 0,96 × 0,87 = 0,68

Таким образом номинальная мощность двигателя равна:

1.3 Построение скоростной и регуляторной характеристик двигателя

Для построения характеристик выбирается номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя nен при номинальной мощности Nен. Номинальная частота назначается в зависимости от быстроходности двигателя в пределах 1500...2500 об/мин. Частота вращения на холостом ходу:

nxx=(1,07... 1,1) × nен = 1,07 × 2200 =2354 мин-1

Частота вращения при максимальном крутящем моменте определяется по формуле:

nем =0,5 × С2 × nен. = 0,5 × 1,13 × 2200 = 1243 мин-1

где С2 - коэффициент, зависящий от способа смесеобразования двигателя.

Мощность холостого хода Nхх при частоте вращения nxx принимается равной нулю, причем характер изменения эффективной мощности Ne на регуляторной ветви характеристики от nен до nxx линейный.

Мощность двигателя на перегрузочной ветви скоростной характеристики от nен до nем вычисляется не менее, чем в пяти точках по формуле

Nei = Nен(C1 – аi + C2 - ai2 - ai3),

где аi - отношение текущего значения частоты вращения вала двигателя nei к частоте вращения вала при номинальной мощности nен; nei изменяется в пределах от nен до nем.

Значения крутящего момента двигателя Mei определяется по формуле:

,

где Nei – текущее значение эффективной мощности.

Все полученные в этом разделе данные сведены в таблицу 1

Таблица 1

Показатели	nем1243	n11400	n21560	n31720	n41880	n52040	nен2200	nхх2354
a = nei / nen
a	0.57	0.64	0.71	0.78	0.85	0.93	1.0	-
a2	0.33	0.41	0.50	0.61	0.72	0.87	1.0	-
a3	0.185	0.262	0.358	0.475	0.614	0.804	1.0	-
Nei = Nen (C1 × ai + C2 × ai2 – ai3)
Nei, кВт	297,30	329,60	358,56	388,21	408,29	429,64	434,77	0
Mei = 9555×Nei / nei
Mei, Н×м	2284,36	2249,52	2196,18	2156,60	2075,11	2012,36	1888,29	0
gei = gen ×(1.2 – 1.2 × ai + ai2)
gei, г/кВт×ч	211,5	210,5	212	218,5	225	238,5	250
Gei = gei × Nei / 1000								Gexx
Gei, кг/ч	62,88	69,38	76,02	84,82	91,87	102,47	108,69	35,43

Часовой расход топлива на холостом ходу определён по формуле:

Gexx= 0.0815 ×Neн , кг/ч.

По результатам расчётов строим скоростную и регуляторную характеристику (приложение 1 и 2)

2. Построение потенциальной тяговой характеристики

Потенциальная тяговая характеристика - это идеальная характеристика, которую может иметь тягач, оборудованный бесступенчатой коробкой перемены передач, обеспечивающей во всем диапазоне тяговых усилий Ркр передачу номинальной мощности Nен, развиваемой двигателем.

Потенциальная тяговая характеристика представляет собой графическую зависимость буксования δ, потерь мощности в трансмиссии и движителе Nтрδ, потерь мощности на буксование Nδ, потерь мощности на преодоление сопротивления качению Nf, тяговой мощности Nкр, теоретической скорости Uт, и действительной скорости Uд от тягового усилия Ркр. При этом считается, что номинальная мощность Neн, развиваемая двигателем, постоянна во всем диапазоне тяговых усилий.

При любом значении тягового усилия Ркр должно выполняться условие:

или:

,

где Nен × ηим × ηхх = Nесв - свободная мощность, реализуемая в трансмиссии и движителе.

Начальным этапом при построении потенциальной тяговой характеристики является расчет значений коэффициента буксования по эмпирической формуле:

δ=A (PKp/R)+B (Ркр/R)n

где А, В - коэффициенты, величина которых зависит от поверхности качения (см. табл.2);

Ркр/R- отношение значений тягового усилия к реакции грунта на ведущие колеса; для гусеничных и колесных тягачей можно принять

R = mmax × g., где mmax – масса на ведущие колёса.

Текущее значение величины Ркр, используемое при построении характеристики, определяется из отношения PKp/R, значения которого изменяются в пределах от 0 до 1 через интервал 0,05.

При построении кривой буксования δ% = f(PKp) расчетные значения коэффициента буксования δ переводятся в проценты:

где δ – текущее значение коэффициента буксования;

δ0,95 – значение коэффициента буксования, которое соответствует величине PKp/R = 0,95.

Зависимость Nесв = f(Ркp) выражается прямой, которая строится параллельно оси абсцисс во всем диапазоне тяговых усилий

Nесв = Nен × ηим × ηхх = const.

Вниз от прямой Nесв = f(Ркp) откладываются значения Nтрδ потерь мощности в трансмиссии н движителе:

Nтрδ = Nесв ×(1- ηтр × ηдв)

Разность между свободной мощностью, реализуемой в трансмиссии и движителе, и потерями мощности Nтрδ представляет собой мощность на ведущих колесах тягача Nвк

Nвк= Nесв - Nтрδ.

Так как Nтрδ во всем диапазоне тяговых усилий принимается постоянной, линия Nвк будет параллельной линии Nесв и оси абсцисс.