Колесный трелевочный трактор

Скорость движения (км/ч) определяется по формуле׃

R_д – динамический радиус колеса, м;

к – общее передаточное число трансмиссии на соответствующей  передаче.

Свободная сила тяги (Н) равна׃

Р_а=Р_к-Р_ω, где

Р_к – касательная сила тяги, Н;

Р_ω – сопротивление воздушной среды, Н.

В данном курсовом проекте  сопротивление воздушной среды  не учитывается т.к. максимальная скорость трактора при трелевке менее 25 км/ч. 

Параметры тяговой характеристики.

n, об/мин	Ме, Н·м	i1=1,39			i2=1,02			i3=0,75			i4=0,55			i5=0,40
		k1=42			k2=30,88			k3=22,71			k4=16,70			k5=12,28
		va, км/ч	Рк=Ра, Н	Рω, Н	va, км/ч	Рк=Ра, Н	Рω, Н	va, км/ч	Рк=Ра, Н	Рω, Н	va, км/ч	Рк=Ра, Н	Рω, Н	va, км/ч	Рк=Ра, Н	Рω, Н
880	388,40	3,50	29491,95	---	4,75	21683,61	---	6,46	15946,72	---	8,79	11726,56	---	11,95	8622,89	---
1100	396,09	4,37	30075,7	---	5,94	22112,8	---	8,08	16262,36	---	10,99	11958,67	---	14,94	8793,56	---
1320	397,09	5,24	30151,84	---	7,13	22168,78	---	9,70	16303,53	---	13,19	11988,95	---	17,93	8815,82	---
1540	391,41	6,12	29720,38	---	8,32	21851,55	---	11,31	16070,23	---	15,38	11817,39	---	20,93	8689,67	---
1760	379,04	6,99	28781,3	---	9,51	21161,11	---	12,93	15562,46	---	17,58	11443,99	---	23,91	8415,11	---
1980	359,99	7,86	27334,63	---	10,70	20097,46	---	14,54	14780,22	---	19,78	10868,77	---	26,90	7992,12	---
2200	334,25	8,74	25380,34		11,89	18660,59		16,16	13723,51		21,98	10091,71		29,89	7420,73

 

 

5.2. Анализ тяговых свойств машины

В условиях эксплуатации возможности движения транспортной системы на той или иной передаче ограничиваются мощностью двигателя (т.е. способностью машины развить на данной передаче силу тяги, равную или большую действующей силы сопротивления) и силами сцепления (т.е. возможностью машины реализовать эту силу тяги на ведущих органах без буксования).

Эта возможность может  быть выражена следующей зависимостью׃

Р_а ≥ ∑Р_сопр ≤ Р_φ

где ∑Р_сопр – суммарная сила сопротивления дороги.

Очевидно, при равномерном  движении Р_а=∑Р_сопр, а при ускоренном Р_а>∑Р_сопр.

Сила тяги по сцеплению  зависит от состояния дорожного  покрытия и типа двигателя, определяющих величину коэффициента сцепления φ, а также от нагрузки, приходящейся на ведущие органы машины (сцепной  силы веса) G_ск׃

Р_φ= G_ск· φ

Анализ зависимости  показывает, что движение транспортной системы на данной передаче возможно при следующих условиях׃

1. Сумма сил сопротивления  не превосходит по своей величине  значение свободной силы тяги  Р_а, которую машина способна развить на данной передаче.

2. Сила тяги Р_а, подводимая к ведущим органам, не превышает силы тяги Р_φ ограничиваемой по сцеплению.

3. При Р_а>∑Р_сопр и отсутствии ограничений по сцеплению обеспечивается ускоренное движение.

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

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

Рассмотрим задачи, решаемые с помощью тяговой характеристики для некоторых условий.

Тяжелые условия׃ f₂=0,7; f₁=0,15; i=0,12; φ=0,4. Для заданных условий׃

∑Р_сопр=(G+Q₁)·(f₁+i)+Q₂·(f₂+i)=(50+16,8732)·(0,15+0,12)+8,4366·(0,7+0,12)= =24,97кН

Р_φ= G_ск· φ=(G+Q₁)·φ=66,8732·0,4=26,75 кН.

Ограничение по сцеплению позволяют сделать вывод о том, что трелевка в наиболее неблагоприятных условиях возможна только на 2-ой передачи( скорость при трелевке колесными тракторами не превышает 12 км/ч). При снижении коэффициента сцепления до φ=0,2 величина Р_φ снизится до 13,37 кН и во избежания буксования потребуется сбросить пачку, переместиться порожнем на участок, где Р_φ>∑Р_сопр, а затем подтянуть пачку лебедкой.

После преодоления подъема  и перехода на горизонтальный участок  потребная сила уменьшится и будет составлять׃

Р_а=∑Р_сопр==(G+Q₁)·f₁+Q₂·f₂=(50+16,8732)·0,15+8,4366·0,7=15,94 кН.

При таком суммарном  сопротивлении появится возможность  перехода на третью передачу.

Движение трактора порожнем при f₁=0,15; i=0 (легкие условия) возможно на всех передачах, в том числе и на пятой.

∑Р_сопр==(G+Q₁)·f₁=66,8732·0,15=10,03 кН.

Переход на 4-ю передачу потребуется при преодолении  подъема׃

При этом скорость движения упадет до v_a=13 км/ч.

6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

Методика теплового расчета  приведена для четырехтактного  дизельного двигателя.

Давление в конце такта впуска р_a (МПа)

,    (2.16)

где р₀ – давление окружающей среды, 0,101 МПа; e – степень сжатия; h_v – коэффициент наполнения; Т¢₀ – температура свежего заряда, 298 °К; Т¢₀ – температура окружающей среды, 288 °К; р_r – давление остаточных газов в начале такта впуска, 0,116 МПа.

Температура в конце такта впуска Т_а (К)

,    (2.17)

где Т_r – температура остаточных газов в начале такта впуска, 700 °К.

Показатель политропического сжатия n₁ для дизельных двигателей выбирается исходя из условия: если e=12–15,5, тогда n₁ = 1,325; если e=15,6–22, тогда n₁ = 1,355.

Давление в конце такта сжатия р_е (МПа)

.     (2.18)

Температура в конце такта сжатия, Т_с (К)

.    (2.19)

Теоретически необходимое количество воздуха, потребное для сгорания 1 кг топлива l₀ (кг воздуха/кг топлива)

,   (2.20)

где g_с – процентное содержание углерода в дизельном топливе, 85,7 %; – процентное содержание водорода, 13,3 %; – процентное содержание кислорода, 1,0 %.

Теоретически необходимое количество воздуха, потребное для сгорания 1 кг топлива L₀ (кмоль воздуха/кг топлива)

 

 

 

 

.     (2.21)

Действительное количество воздуха в горючей смеси L (кмоль воздуха/кг топлива)

,     (2.22)

где a – коэффициент избытка воздуха, 1,5.

Коэффициент остаточных газов g

.    (2.23)

Количество киломоль остаточных газов  M_r (кмоль/кг топлива)

.     (2.24)

Количество киломоль газов до сгорания M_с (кмоль/кг топлива)

,    (2.25)

где a₀ – коэффициент избытка воздуха до сгорания (в расчетах принимается a₀ = a).

Суммарное количество продуктов сгорания 1 кг топлива при a > 1 для дизельного двигателя М₂

.    (2.26)

Количество киломоль газов после  сгорания (кмоль/кг топлива)

.    (2.27)

Коэффициент молекулярного изменения m

.     (2.28)

Средняя молекулярная теплоемкость свежего  заряда (кДж/кг)

,   (2.29)

где Т_с – температура в цилиндре двигателя в процессе сжатия, К (табл. 1)

Средняя молекулярная теплоемкость продуктов  сгорания (кДж/кмоль×град).

, (2.30)

где Т_z – температура в цилиндре двигателя в процессе сгорания, К (табл. 1).

Температура в конце такта сгорания (К)

,  (2.31)

где x – коэффициент использования тепла; h_u – низшая теплотворная способность дизельного топлива, 41700 кДж/кг; l – степень повышения давлении:

,     (2.32)

где p_z – давление в процессе сгорания, К; р_с – давление в процессе сжатия, К (табл. 2.9).

Давление в конце такта сгорания, р_z (МПа)

,     (2.33)

Для дизельных двигателей показатель политропического расширения n₂ принимается в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя n_en, исходя из пропорции: при n_en=1400 об/мин – n₂=1,3, а при n_en=3000 об/мин – n₂=1,15.

Степень расширения р

.     (2.34)

Степень последующего расширения e

.    (2.35)

Давление в конце такта расширения, р_b (МПа)

.    (2.36)

Температура в конце такта расширения, T_b (К)

.    (2.37)

Среднее индикаторное давление теоретической  диаграммы (МПа)

. (2.38)

Действительное среднее индикаторное давление p_i (МПа)

.    (2.39)

Индикаторный КПД двигателя

.   (2.40)

Индикаторный удельный расход топлива (г/кВт×ч)

.    (2.41)

Среднее давление трения р_т (МПа):

– для дизельных двигателей с  неразделенными камерами сгорания (x<0,75)

.   (2.42)

– для дизельных двигателей с разделенными камерами сгорания(x³0,75)

.   (2.43)

Среднее эффективное давление р_е (МПа)

.    (2.44)

Механический КПД

.     (2.45)

Эффективный КПД

.     (2.46)

Эффективный удельный расход топлива  g_e (г/кВт×ч)

.    (2.47)

Часовой расход топлива, G_т, кг/ч

,    (2.48)

где N_e – эффективная мощность двигателя, кВт.

Средние значения давлений, температур, соответствующих состоянию газов в конце тактов дизельного двигателя приведены в табл. 2.9. Значения основных индикаторных и эффективных показателей дизельных двигателей приведены в табл. 2.10.

Таблица 2.9. Средние значения температур (Т) и давлений (р)

Процесс	Температура, К		Давление, МПа
	Обозначение	Значение	Обозначение	Значение
Впуск	Тa	310—360	рa	0,075—0,095
Сжатие	Тc	750—950	рc	3,0—4,5
Сгорание	Тz	1800—2300	рz	5,0—8,0
Расширение	Тb	900—1400	рb	0,2—0,4
Выпуск	Тr	700—900	рr	0,105—0,120

 

 

 

Таблица 2.10. Индикаторные и эффективные показатели ДВС

Показатель	Обозначение	Значение
Индикаторный КПД	hi	0,35—0,5
Среднее индикаторное давление при полной нагрузке, МПа	pi	0,6—1
Механический КПД при максимальной мощности	hм	0,7—0,8
Эффективный КПД	hе	0,3—0,4
Среднее эффективное давление при полной нагрузке, МПа	ре	0,6—0,8
Удельный эффективный расход топлива при полных нагрузках, г/кВт×ч	ge	230—280