Гусеничный трелёвочный трактор

 

                                                (3)

                                   к₁ принимаем равным 96

Передаточное число трансмиссии  на высшей передаче определяется из условия обеспечения движения машины без груза с максимальной скоростью[1] c.37:

                                           (4)

                                                    

 

Передаточное число трансмиссии гусеничных машин представляет собой произведение передаточных чисел коробки передач i_m, главной передачи i₀, механизма поворота то , бортовой передачи :

                                               (5)

Подбирая значения i₀,i_мп ,i_б  необходимо стремится к тому, чтобы значения передаточных чисел в коробке передач получались в допустимых пределах. Для тракторной двухвальной коробки передач они должны находится в пределах диапазона от 0,4 до 3,0.

Минимальное число ступеней в коробке  передач, обеспечивающее перекрытие кривых силы тяги, определяют по формуле [1] c.39-40:

 или                             (6)

 

Расчет будем проводить по первой, из двух представленных, формуле. Где

 к₁ =100 – было принято ранее, а n_м – номинальный крутящий момент, который определяется при максимальной частоте вращения.

 

 

Число ступеней округляется до большего целого значения. Окончательный выбор числа передач производится путем сравнения с существующими моделями аналогичных машин. Целесообразно принимать большее число ступеней m=4.

Знаменатель прогрессии для разбивки передаточных чисел в коробке  передач определяется по выражению [1] c.40:

                                        

.                                                          (7)

                                        

 

 

Передаточные числа в коробке  передач находятся по формулам [1] c.41:

на 1-й                                                            

на 2-й передаче                                            ;                                         (8)

на m-й передаче                                           

на высшей передаче

                                   

                                      

Расчетные значения передаточных чисел  коробки передач обязательно  корректируются с соблюдением условия

                                            (9)

Все последующие расчеты, связанные  с построением тягово-динамической характеристики машины производятся с  помощью программы MathCad. Далее для примера будет производится расчёт только первого значения, а остальные представлены в таблице 1.

 

Таблица 1.

Номер передачи	Передаточное число i,
1	3
2	1,57
3	0,82
4	0,43

 

          Зная состав трансмиссии и передаточные числа ее агрегатов перед расчетом тяговой характеристики необходимо вычислить фактический КПД трансмиссии, используя приведенные ниже данные по КПД механизмов силовых передач. Суммируя их получаем общий КПД трансмиссии:

Коробка передач:

с прямозубыми шестернями 0,94¾ 0,97

с косозубыми 0,95¾ 0,97  

Карданная передача с углом между  валами:

до 7°       0,99

от 7 до 20°     0,98

Главная передача:

спирально-коническая   0,94

двойная (цилиндрическая и коническая)  0,92

Передача зубчатая:

цилиндрическая 0,97¾ 0,98

коническая   0,95¾ 0,97

червячная  0,85¾ 0,92

Планетарная передача

однорядная   0,95¾ 0,97

4. Тяговая и динамическая характеристики проектируемой машины

 

          4.1 Построение тяговых характеристик

Тяговая характеристика представляет собой графическую зависимость на различных передачах и является основным документом, характеризующим тягово-динамические качества машины.

Расчет тяговой характеристики производится в следующем порядке.

В табл. 5.1 вносятся значения крутящего  момента  и частоты вращения вала двигателя n, найденные при построении внешней характеристики.

Для построения кривых необходимо определить на каждой передаче скорость движения и свободную силу тяги при соответствующей частоте вращения вала двигателя.

 

Параметры тяговой  характеристики

Скорость движения (км/ч) машины определяется по формуле [1] c.54:

 

                                             

                                                  (1)

где   — динамический радиус колеса или звездочки, м;

k — общее передаточное число  трансмиссии на соответствующей  передаче.

Свободная сила тяги, kН [1] c.54:

 

                                               

                                                             (2)

где — касательная сила тяги, kН [1] c.55:

                                                       

                                                           (3)

— сопротивление воздушной среды, Н (учитывается при км/ч)

       Отсюда

Найденные значения вносятся в табл. 5.1 и на ее основе строится тяговая  характеристика (рис. 5.1).

При анализе тяговых свойств  автопоезда удобнее пользоваться динамической характеристикой, выражающей зависимость динамического фактора от скорости движения.

Как известно, динамический фактор характеризует  удельную свободную силу тяги, которую может развить машина на различных передачах [1] c.55:

 

 

 

 

 

                                                    (4)

 

где —сила веса транспортной системы, kН.

Таким образом, динамическая характеристика представляет собой тяговую характеристику, у которой по оси ординат в соответствующем масштабе отложен динамический фактор.

Таблица 1.

n, об/мин	Ме, Н∙м	iр2=2,85
		К1=96		К2=50		К3=26			К4=13
		υ, км/ч	Ра, кН	υ, км/ч	Ра, кН	υ, км/ч	Ра, кН		υ, км/ч	Ра, кН
900	223,8	1	60,7	2	31,7	3	16,6	6		8,7
1000	225,7	1	61,2	2	32	3	16,7	7		8,8
1100	226,2	1	61,3	2	32,1	4	16,8	7		8,8
1200	225,6	1	61,1	2	32	4	16,7	8		8,7
1300	223,7	1	60,6	2	31,7	4	16,6	9		8,6
1400	220,7	1	59,8	3	31,3	5	16,4	9		8,5
1500	216,4	1	58,6	3	30,7	5	16	10		8,4
1600	210,9	2	57,1	3	29,9	6	15,6	11		8,2
1700	204,2	2	55,3	3	28,9	6	15,1	11		7,9
1800	196,3	2	53,2	3	27,8	6	14,5	12		7,6

 

Применение динамической характеристики значительно упрощает решение эксплуатационных задач, так  как возможности машины по реализации различных видов и величины сопротивлений  на каждой передаче могут быть определены без дополнительных расчетов.

     4.2 Анализ тяговых свойств машины.

 

В условиях эксплуатации возможности движения транспортной системы на той или иной передаче ограничиваются мощностью двигателя, то есть

способностью машины развить на данной передаче силу тяги, равную или большую действующей силы сопротивления и силами сцепления, то есть      возможностью машины реализовать эту силу тяга на ведущих органах без буксования.

Эта возможность может  быть выражена следующей зависимостью:

,

где åR_сопр— суммарная сила сопротивления дороги.

Очевидно, при равномерном  движении , а при ускоренном

Сила тяги по сцеплению  зависит от состояния дорожного  покрытия и типа движителя, определяющих величину коэффициента сцепления j, а также от нагрузки, приходящейся на ведущие органы машины (сцепной силы веса),¾G_сц:

                                                    .                                                (5)

Анализ зависимости (5) показывает:

1. Что движение транспортной системы на данной передаче возможно при следующих условиях:

Сумма сил сопротивления åRсопр не превосходит по своей величине значения свободной силы тяги Ra, которую машина способна развить на этой передаче.

2. Сила тяги Rа, подводимая к ведущим органам, не превышает силы тяги Rj ограничиваемой по сцеплению.

3. При  и отсутствии ограничений по сцеплению обеспечивается ускоренное движение.

4.Для движения с  равномерной скоростью при переменной величине åRсопр необходимо изменять форсировку двигателя изменением подачи, топлива автоматически (с помощью регулятора) или вручную (дроссельной заслонкой) в соответствии с изменением åRсопр так, чтобы .

Тяговая характеристика характеризует способность машины развивать на различных передачах при полной форсировке двигателя предельные значения силы тяги. или динамического фактора при соответствующей скорости движения.

Однако в условиях эксплуатации использование полной силы тяги и наибольшей скорости на данной передаче не всегда целесообразно и возможно. Поэтому на машинах с карбюраторными двигателями водитель положение дроссельной заслонки устанавливает соответствие между нагрузкой и допустимой скоростью движения, стремясь обеспечить экономичный режим работы двигателя на частичных характеристиках.

На машинах с дизельными двигателями водитель, воздействуя  на всережимный регулятор, устанавливает желаемую частоту вращения коленчатого вала двигателя, обычно не предельную. Регулятор в соответствии с изменением сил сопротивления изменяет подачу топлива, сохраняя .

Таким образом, в эксплуатации двигатели машин работают обычно на частичных характеристиках по нагрузке (карбюраторные двигатели) или на регуляторных ветвях характеристик (дизельные двигатели).

Работа двигателя по внешней характеристике происходит лишь на режимах разгона или перегрузки (при значительном возрастании сил  сопротивления).

Тяговая и динамическая характеристики широко используются в  практике для решения различных тягово-эксплуатационных задач. Определяемыми показателями могут быть:

вес поезда и нагрузка на машину;

ускорение при трогании с места и разгоне на различных  передачах;

величины допустимых сопротивлений движению;

предельные значения подъемов на различных типах дорог;

скорость и время  движения с грузом и порожнем.

В качестве примера рассмотрим некоторые задачи, решаемые с помощью  тяговой характеристики.

 

 

 

Гусеничный трелёвочный  трактор.

Исходные данные. Гусеничный трелёвочный трактор  весом G=125 кН трелюет в полупогруженном положении пачку деревьев весом Q=60,3кН(Q1=40,2кН, Q2=20,1кН) по волоку с f1=0,105,    f2=0,195, i=0,022. Коэффициент сцепления j=0,5.

кН;

        кН.

Ограничение по сцеплению отсутствует, так как . Равномерное движение возможно на 1-й  или 2-й передачах при работе двигателя на регуляторе со скоростями, соответственно равными 0,8 или 3,4 км/ч. При снижении коэффициента сцепления до j=0,2 величина уменьшится до 25 кН, и во избежание буксования ( ) потребуется сбросить пачку, переместится в порожнем состоянии на участок, где , а затем подтянуть пачку лебёдкой.

После преодоления подъёма и перехода на горизонтальный участок (i=0) потребная сила тяги уменьшится и будет составлять:

  кН;

 Движение трактора в порожнем состоянии при f1=0,07 и i=0 возможно на всех передачах, в том числе и на 4-й с максимальной скоростью Va=13км/ч.

          Для тракторов, трелюющих древесину  в полупогруженном или полуподвешенном положении, вследствие различия значений коэффициентов f1 и f2 пользоваться динамической характеристикой затруднительно. Поэтому ограничиваются построением только тяговой характеристики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определение опорных реакций проектируемой машины

Для гусеничных машин необходимо определить следующие показатели:

-углы продольной и  поперечной статической устойчивости, угол сползания для трактора  с грузом;