q = {(Рн+ Pf)/[k1(Рмин+ Pf)]}1/z, (28)
где z - число основных, рабочих передач трактора.
q = {(30+ 6,7)/[0,97· (15,75+ 6,7)]}1/4=1,139,
Значения передаточных чисел трансмиссии на других передачах определяют по формуле:
iтр.j = iтр.1/qj-1, (28)
где j - номер рабочей передачи, j = 1, 2, …, z.
iтр.2 = 29,329/1,1392-1=25,750,
iтр.3 = 29,329/1,1393-1=22,607,
iтр.4 = 29,329/1,1394-1=19,848,
5.2 Передаточные числа трансмиссии для транспортных передач
Передаточные числа трансмиссии на транспортных передачах определяют исходя из необходимости выполнения работ в интервале скоростей движения от номинальной на высшей рабочей передаче Vнz до номинальной на высшей транспортной - максимальной транспортной скорости движения Vнм. Поэтому передаточное число трансмиссии для высшей транспортной передачи следует определять по формуле:
iтр.м = prкnн/(30Vнм), (29)
iтр.м = 3,14·0,355·1780/(30·4,86)=13,610,
тогда знаменатель ряда транспортных передач
qт = (iтр.z/iтр.м)1/м, (30)
qт = (19,484/13,610)1/2=1,208,
где м - число транспортных передач.
Значения передаточных чисел на остальных транспортных передачах:
iтр.l = iтр.z/qlт, (31)
где l - номер транспортной передачи, l = 1, 2, ... ,м.
iтр.l = 19,848/1,208=16,430.
5.3 Корректировка передаточных чисел трансмиссии
Требуемые расчетные значения передаточных чисел коробки передач определяют по формуле (расчет произвести только для основных передач):
iкj = iтр.j/(iгпiкп) = iтр.j/iо, (32)
где iгп, iкп - соответственно передаточные числа главной и конечной передач: iгпiкп = iо.
Затем по кинематической схеме коробки передач, определяют, какие шестерни находятся в зацеплении на каждой из расчетных передач и подбирают для них целые числа зубьев в соответствии с требуемыми передаточными числами. Рассчитывают действительные значения передаточных чисел iтр.j. Они будут несколько отличаться от расчетных. Для единичной шестеренной передачи требуемое количество зубьев шестерни Zш (ведущая шестерня) и колеса Zк (ведомая шестерня) можно определить по формулам:
Zш = ZS/(i + 1);
Zк = ZS - Zш = iZS/(i + 1),
где ZS - суммарное количество зубьев передачи ZS = Zш + Zк;
i - требуемое передаточное число передачи.
Значения Zш и Zк округляются до ближайшего целого числа.
Значение ZS можно принять таким же, как и у трактора-прототипа, или близким к нему. Числа зубьев шестерен, уточненные значения передаточных чисел трансмиссии и номинальной скорости движения трактора (без учета буксования) заносятся в табл. 4. В расчетно-пояснительной записке приводится рисунок с кинематической схемой трансмиссии трактора.
Таблица 4. Уточненные значения передаточных чисел трансмиссии
| Наименованиепоказателей | Передачи | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Расчетное передаточное число трансмиссии iтр | 29,329 | 25,750 | 22,607 | 19,848 |
| Передаточное число центральной и конечной передач iо | 24,84 | |||
| Числа зубьев шестерен коробки передач | 4335 | 4038 | 3840 | 3543 |
| Скорректированное передаточное число трансмиссии iтр* | 30,518 | 26,147 | 23,598 | 20,219 |
| Теоретическая скорость движения Vт, м/с | 2,17 | 2,54 | 2,81 | 3,28 |
6. Регуляторная характеристика двигателя
Регуляторная характеристика двигателя (Рис. 2) устанавливает взаимосвязь между частотой вращения коленчатого вала ne, эффективной мощностью Ne, часовым Gт и удельным эффективным ge расходами топлива и развиваемым им крутящим моментом Мк. Расчет производится для внешней характеристики двигателя, получаемой при настройке регулятора на максимальную частоту вращения коленчатого вала. Необходимо различать следующие основные режимы работы двигателя:
1. Холостой ход: Мк = 0.
2. Номинальный (максимальной мощности): Мк = Мн.
3. Максимального крутящего момента: Мк = Ммакс.
Работа с недогрузкой - регуляторные ветви характеристики: 0 £ М £ Мн.
Работа с перегрузкой - перегрузочные (корректорные, безрегуляторные) ветви характеристики: Мн£ М £ Ммакс.
При работе двигателя с недогрузкой графики изменения частоты вращения вала n = f1(Мк) и часового расхода топлива Gт= f2(Мк) с достаточной степенью точности можно аппроксимировать прямыми линиями:
- частота вращения вала двигателя
n = nх - (nх - nн)k3, (33)
где nх - частота вращения вала двигателя при холостом ходе:
nх = nн(2 + dр)/(2 - dр) » (1 + dр)nн; (34)
dр - степень (коэффициент) неравномерности регулятора двигателя. Для современных тракторных дизелей dр = 0,07…0,10.;
nх = 1780(2 + 0,85)=1931 мин-1;
k3- коэффициент загрузки двигателя:
k3= Мк/Мн; (35)
- эффективная мощность двигателя
Nе = Мкnе/9550, квт; (36)
- часовой расход топлива
Gт = Gтх + (Gтн - Gтх) ·k3, кг/ч, (37)
Gтн - часовой расход топлива, соответствующий номинальной загрузке двигателя:
Gтн= 10-3·gен·Nн, кг/ч; (38)
Gтн= 10-3·245·100 = 24,5 кг/ч;
Gтх - часовой расход топлива при холостом ходе двигателя:
Gтх» (0,25…0,30) ·Gтн; (39)
Gтх» 0,250 ·24,5=6,74 кг/ч;
- удельный расход топлива двигателем:
gе = 10-3Gт/Nе, г/кВтч. (40)
При работе двигателя с перегрузкой (корректорные ветви характеристики, Мн£ Мк£ Ммакс) может быть использована следующая аппроксимация:
Nе= No + kN(Mмакс- Mк)1/2; (41)
Gт= Gтo + kG(Mмакс- Mк)1/2; (42)
где kN, kG - коэффициенты, определяемые при математической обработке результатов тормозных испытаний двигателей.
Коэффициенты kN и kG можно рассчитать, если известны коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту
k = Mмакс/Мн (43)
и частоте вращения вала
ko = no/nн, (44)
а также удельный расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте gеo=265 г/кВтч.
Расчет выполняется по формулам:
kN = (Nн - No)/[(Mмакс - Mн)1/2]; (45)
kG = (Gтн - Gтo)/[(Mмакс - Mн)1/2], (46)
где No, Gтo - соответственно, мощность двигателя и часовой расход топлива двигателем при максимальном крутящем моменте Mмакс:
No = Mмаксno/9550= kMнnн/(9550ko) = kNн/ko; (47)
No = 1,2·0,707·100= 84,8 кВт,
Gтo = gеoNн/1000; (48)
Gтo = 0,846·24,5=20,7кг/ч.
Значениями k, ko и gеo можно задаться или принять такими же как и у двигателя трактора-прототипа.
Кроме номинального режима и режима максимального крутящего момента на корректорной ветви характеристики следует определить значения показателей работы двигателя для одного, двух промежуточных уровней загрузки.
- задавшись значениями коэффициента загрузки двигателя по моменту 1 £kз = Mк/Mн£k, определить крутящий момент двигателя по формуле
Мк = kз·Mн, Нм
Мк = 1,2·536,5=643,8 Нм
kN = (100– 84,8)/[(643,8– 536,5)1/2]=1,47,
kG = (24,5– 20,7)/[(643,8– 536,7)1/2]=0,37.
Проанализировать полученные данные, указав коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту и частоте вращения вала, сравнив основные параметры характеристики с двигателем трактора-прототипа.
7. Тяговая характеристика трактора
Тяговая характеристика трактора показывает, как в зависимости от нагрузки на крюке Ркр (тягового усилия трактора) и включенной передачи изменяются основные показатели: скорость движения V, мощность на крюке (тяговая мощность) Nкр, часовой Gт и удельный тяговый gкр расходы топлива, потери на буксование движителя d. Трактор движется равномерно по горизонтальному участку. При выполнении курсовой работы тяговая характеристика строится только для основных передач трактора (рисунок 3а).
Последовательность расчета тяговой характеристики трактора.
Значения указанных в табл. 5 показателей следует вычислять по формулам:
- касательная сила тяги
Рк = Мк·iтр·hтр·hву/(103·rк); (49)
- нагрузка на крюке (тяговое усилие) трактора
Ркр = Рк - Рf; (50)
- к.п.д. перекатывания
hf = Р/Рк = Ркр/(Ркр + Рf); (51)
- сцепной вес трактора Gсц для гусеничных тракторов и колесных тракторов с колесной формулой 4К4 равен эксплуатационному весу трактора G. Для колесных тракторов с колесной формулой 4К2:
Gсц = [G· (L - а) + Р·hкр]/L, (52)
- коэффициент буксования
d = В-1·ln[А/(jм - Р/Gсц)]; (53)
- теоретическая скорость движения
Vт = p·rк·ne/(30iтр) » 0,105·rк·ne/iтр, м/с (*3,6, км/ч); (54)
- рабочая (действительная) скорость движения
V = Vт· (1-d), м/с (*3,6, км/ч); (55)
- тяговая мощность трактора
Nкр = РкрV; (56)
- удельный тяговый расход топлива
gкр = 103Gт/Nкр, г/квт.ч; (57)
- тяговый к.п.д. трактора
hт = Nкр/Nе = hтрhвуhdhf = hтрhву(1 - d)Ркр/Рк. (58)