Министерство науки и высшего образования

Республики Казахстан

Карагандинский Государственный технический

Университет

Кафедра: СДМ

Курсовой  проект

Тема:  Расчет и построение тягово – динамической характери-

            стики

тягача с гидромеханической трансмиссией.
                                                     Выполнил: ст-т. гр МАС-97

                                                                           Черепанов С.В.

                                                      Проверил: преподаватель

                   Глотов Б.Н.  
Караганда 2000г.

Введение

         В последнее время преимущественное распространение на тягачах промышленного назначения получили гидромеханические трансмиссии (ГМТ), которые по сравнению с механическими трансмиссиями (МТ) обладают следующими преимуществами:

         -улучшаются эргономические показатели тягача в результате уменьшения числа переключений передач и повышения плавности движения;

         -существенно повышается проходимость по слабым грунтам в результате устранения резких изменений усилий, действующих в контакте между опорными поверхностями движителя и грунтом;

         -улучшается динамика тягача вследствие повышения параметров разгона, особенно при трогании с места;

         -отсутствие жестких кинематических связей в гидротрансформаторе приводит к снижению динамических перегрузок, возникающих в результате резких изменений сопротивления и его циклических колебаний, что в свою очередь способствует увеличению срока эксплуатации тягача.

         К основным недостаткам ГМТ по сравнению с обычной МТ относят: снижение КПД, усложнение конструкции, повышение массы и стоимости. Однако при выполнении бульдозерных и погрузочно – разгрузочных работ использование ГМТ, несмотря на более низкий КПД, позволяет повысить производительность и топливную экономичность тягача.

           

Содержание

 

1.    Введение
2.    Техническая характеристика
3.    Исходные данные
4.    Техническая характеристика трактора аналога
5.    Определение массы проектируемого тягача
6.    Определение мощности двигателя
7.    Основные зависимости определяющие работу гидротрансформатора
8.    Определение тягового фактора и передаточных чисел на всех передачах
9.    Расчет и построение тягово – динамической характеристики
Исходные данные

1.    Назначение – промышленный

2.    Тип трансмиссии – гидромеханическая

3.    Тяговый класс – 35

4.    Режим работы – рабочий, транспортный

5.    Количество передач переднего хода – 3.

6.    Тип движителя – гусеничный

7.    Дорожные условия.

А) коэффициент сопротивления качению f=0,05-0,08

Б) коэффициент сцепления j_д=0,75-0,85

                                                  j_мах=0,9-1,1

8.    Трактор аналог Т-500
Характеристика трактора аналога.

Трактор аналог представляет собой бульдозер с рыхлителем ДЗ-141ХЛ который смонтирован на базе трактора Т-500 тягового класса 35. Предназначен для разработки мерзлых грунтов с температурой до – 20⁰ С  в промышленном, дорожном, нефтяном и гидротехническом строительстве, вскрышных работ в горнодобывающей промышленности и сельском хозяйстве.

Трактор Т-500 с передним расположением двигателя и задним расположением кабины имеет дизель с жидкостным охлаждением, газотурбинным наддувом, промежуточным охлаждением наддувочного воздуха и электорстартерной системой пуска из кабины водителя; трансмиссия гидромеханическая с использованием ряда узлов трактора Т-330. Коробка передач с разделением потока мощности по бортам, вальная, трехступенчатая, с шестернями постоянного зацепления. Модификация трактора Т-35.01 отличается планетарной коробкой передач. Максимальное тяговое усилие при стопроцентном буксовании 735 кН.

Так же имеется раздельно – агрегатная система управления навесным оборудованием  с тремя шестеренными насосами НШ-250-3 НШ-100-3 и НШ10-3. Установлен односекционный четырехпозиционный распределитель  с гидромеханическим сервоуправлением.   
Таблица № 1. Технические характеристики трактора Т-330.

Трактор
Тип Скорости движения, км:              вперед              назад Габаритные размеры, мм:              длина              ширина              высота Дорожный просвет, мм: Масса конструктивная, кг Давление на грунт,            МПа(кгс/см2) Расчетная мощность на крюке, кВт (л.с.) Максимальное тяговое усилие, кН (кгс)	Гусеничный, промышленного назначения, тягового класса 25 т. 0…13 0…10,8 6075 3170 4265 488 38260 0,081 (0,81) 147,1 (200) 683 (68300)
Двигатель
Марка Тип Мощность эксплуатационная, кВт (л.с.) Рабочий объем, м3 (л) Удельный расход топлива г/(кВт*ч) (г/(л.с.*ч)) Система пуска Предпусковой обогрев	8ДВТ-330 Четырехтактный, 8-цилиндровый, V-образный, воздушного охлаждения с газотурбинным наддувом и неразделенной камерой сгорания (камера в поршне) 250 (340) 0,022 (22,6) 230 (170) Электростартерная Газовоздушный подогреватель

Определение тягового фактора и передаточных чисел на всех передачах.

         Для расширения диапазона регулирования крутящего момента с целью обеспечения высоких эксплуатационных качеств промышленных тягачей гидродинамические передачи дополняются механическими ступенчатыми коробками передач, образуя гидромеханическую передачу. При этом число передач переднего хода рекомендуется принимать от 3-х до 4-х, из которых к основным (рабочим) передачам относят первую или первую и вторую.

         Для оценки и определения преобразующих свойств механической части используется понятие тягового фактора

                            U=i_тр.м/r_k, 1/м

Где  i_тр.м – передаточное число механической части трансмиссии;

        r_k – радиус ведущего колеса (звездочки), м.

         Для гусеничных тягачей оптимальное значение тягового фактора на рабочих передачах переднего хода определяется из того, что максимальное тяговое усилие на крюке, ограниченное буксованием, должно достигаться при достаточно высоких значениях КПД ГТ.

         Для 1-ой передачи:

                            U_I = i_тр*м/r_к=j_кр.мах*G_сц/((1-f)*M_eN*K_гт*h_тр)=

                                      =500506,2/(1-0,05)*2282*1,05*0,90=244,30

где: j_кр.мах – максимальное касательное значение тягового усилия

        G_сц – нормальная нагрузка на гусеничный движитель, Н;

         f – коэффициент сопротивления качению;

         К_гт – коэффициент трансформации ГТ, при допустимом значе-

                   нии КПД ГТ равном 0,8.

        

         Тяговый фактор на 2-ой передаче гусеничного тягача:

                            U_II=U_I/q=244,30/1,65=148,06

где: q – знаменатель геометрической прогрессии, q=1,65…1,75.

        

         Тяговый фактор на высшей передаче:

 U_в=0,377*0,8*n_т.мах/V_т.мах=0,3*1827,6/10=54,828

где: n_т.мах – максимальная частота вращения турбины ГТ, об/мин.

         Для гусеничных тягачей с полужесткой подвеской рекомендуется принимать V_т.мах = 9…12 км/ч; c упругой 10…16 км/ч; для колесных тягачей 30…50 км/ч.

         При наличии четырех передач тяговый фактор на III передаче не регламентируется, а определение U_II производится при q = 1,65.

         Тяговый фактор на I и II передачах можно определить по приближенным формулам:

                            U_I = (0,65…0,75)*G_сц/(M_eN*h_тр);

                            U_II = (0,4…0,45)*G_сц/(M_eN*h_тр);
Расчет и построение тягово – динамической характеристики.

Тяговой характеристикой называется график, зависимостей полезной мощности на крюке N_кр и действительной скорости движения тягача V_д на всех передачах, а так же коэффициента буксования d от силы тяги на крюке Р_кр.

         Для построения тяговой характеристики тягача в качестве исходного материала используется: выходная характеристика ГТ; зависимость коэффициента буксования d от силы тяги на крюке Р_кр; значение тягового фактора U на всех передачах.

         Для построения тяговой характеристики необходимо использовать следующие зависимости, по которым строятся графики.

         Теоретическая скорость тягача, на:

I – передаче: V_т=p*n_т/U_I*30 = 3,14*1827,6/30*244,30=0,783 м/с

II – передаче: V_т=p*n_т/U_II*30 = 3,14*1827,6/30*148,08=1,29 м/с

III – передаче: V_т=p*n_т/U_III*30 = 3,14*1827,6/30*54,828=3,48 м/с
         Действительная скорость тягача:

                                      V_д=V_т*(1-d), м/с.

         Коэффициент буксования рекомендуется определить по эмпирическим зависимостям для гусеничных тягачей:

                                      d=1-((1-(j_кр/(j_кр.мах-0,07)))^0,15

где: j_кр – удельная сила тяги, j_кр=Р_кр/G_сц.

         Окружное усилие на движителе для всех передач, в зависимости от крутящего момента турбинного колеса М_т:

                                      Р_к1=M_т*U_I*h_м=5746*244,3*0,90=1263373

                                      Р_к2=M_т*U_II*h_м=5746*148,06*0,90=768470,04

                                      Р_к3=M_т*U_III*h_м=5746*54,828*0,90=283537,5

где: h_м – КПД механической части силовой передачи, h_м=0,9

        

Сила тяги на крюке тягача:

                                      P_кр1=P_к1 – Р_f=1263373-25025,31=1238347,7 Н

                                      P_кр2=P_к2 – Р_f=768470-25025,31=743444,73 Н

                                      P_кр3=P_к3 – Р_f=283537,3-25025,31=258511,97 Н

где: Р_f  - сила сопротивления движению тягача

Р_f=f*G_сц=0,05*500506,2=25025,31 Н
         Полезная мощность на крюке:

                                      N_кр=Р_кр*V_д/1000
Таблица № 5. Результаты расчета исходных данных для построения                   тягово – динамической характеристики.

№ передачи		U, 1/м	Рк, Н		Ркр, Н	V­т, м/с
1 2 3	244,30 148,06 54,828		1263373 768470,04 283537,5	1238347,7 743444,73 258511,97		0,783 1,29 3,48

Построение тягово – динамической характеристики производится в следующей последовательности.

1.                          В первой четверти строят график зависимости коэффициента буксования d от силы тяги на крюке Р_кр, а в третьей четверти выходную характеристику системы «ДВС – ГТ».

2.                          Во второй четверти, строят лучи, представляющие собой зависимости теоретической скорости тягача V_т от числа оборотов n_т для каждой передачи.

3.                          В четвертой четверти, для каждой передачи строят лучи зависимости касательной силы тяги Р_к от момента М_т. Начало отсчета силы Р_к при этом нужно сместить от точки О влево, на величину силы сопротивления движению тягача P_f в точку О₁.

4.                          Через произвольную точку 1 на зависимости М_т=f(n_т) проведем вертикальную линию до пересечения с лучами V_т=f(n_т) первой передачи в точке 2 и горизонтальную линию до пересечения с лучами Р_к=f(М_т)   в    точке 3. Горизонтальная линия проведенная через точку 2 до пересечения с осью ординат в точке 4, отсекает на ней отрезок, соответствующий теоретической скорости. Проведя вертикальную линию через точку 3 до пересечения с осью абсцисс в точке 5, находим величину силы Р_кр. Продлив эту вертикаль до пересечения с кривой буксования в точке 6, находим величину d.

5.                          По найденным значениям V_т и d находим величину теоретической скорости V_д. Отложив ее на вертикали, продленной за точку 6, находим точку 7, которая будет лежать на кривой V_д. Повторяя эти построения для других точек на кривой М_т, находим ряд точек, соединив которые плавной кривой, получим зависимость скорости V_д от силы Р_кр для первой передачи во всем диапазоне регулирования. Аналогично строятся кривые и для других передач.

6.                          Используя полученные зависимости скорости V_д от силы Р_кр, для каждой точки определяем значение мощности на крюке N_кр. Отложив это значение на вертикали, в принятом масштабе от оси Р_кр, получим точку 8. Выполняя построения для всего диапазона изменения V_д и соединяя найденные точки, получаем кривую зависимости мощности N_кр от силы тяги Р_кр.
Таблица № 6. Результаты расчета и построение тягово – динамиче-

                        ской характеристики.

№ точки		Мт, Н*м		nт,		Vт, м*с		Ркр, кН		d		Vд, м*с	Nкр, кВт
I передача
1 2 3 4 5	2110 2765 3370 4095 4890		1540 1225 920 644 301		0,622 0,582 0,401 0,275 0,125		436 583 721 887 1060		0,06 0,085 0,115 0,18 0,27		0,622 0,51 0,35 0,225 0,091		271 297,3 252 199,5 96,46
II передача
1 2 3 4 5	2110 2765 3370 4095 4890		1540 1225 920 644 301		1,31 1,075 0,75 0,525 0,25		268 346 429 541 631		0,028 0,045 0,052 0,077 0,093		1,273 1,02 0,711 0,484 0,226		341,16 352,92 305,08 261,84 142,60
III передача
1 2 3 4 5	2110 2765 3370 4095 4890		1540 1225 920 644 301		2,96 2,41 1,75 1,225 0,587		79 108 141 165 207		0,011 0,014 0,016 0,02 0,022		2,92 2,376 1,772 1,20 0,574		230,68 256,6 242,52 198 117,9

Литература

1.    К.И. Завьялов «Конструктивные и эксплуатационные особенности промышленных тракторов»

2.    Метод. Указания по дисциплине «ДВС» Глотов Б.Н.