Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине "Теория трактора" для студентов специальности 150100

Определение эксплуатационной массы трактора

Эксплуатационная масса ^m_э
и эксплуатационный вес G_э трактора под-

считываются из соображений реализации номинальной силы тяги на крюке

^Pкрн
в стандартных грунтовых условиях при допустимом буксовании тракто-

^{ра } доп
  _н
по формулам


m 


^Pкрн

^э g 

крн ^
; G_э = gm_э, (1)

где
^ _крн - удельная номинальная сила тяги на крюке, развиваемая тракто-

ром на тяге в номинальном режиме

  _G
^Pкрн

G
^крн , _сц
сц

- сцепной вес;

^ - коэффициент использования сцепного веса трактора на тяге
_{ } ^Gсц _.
g m_э

Значения коэффициентов
^ крн
и ^ выбираются в зависимости от типа

и вида трактора из прил. 3. Эксплуатационную массу можно также опреде- лить по формуле

m_э 
^Pкрн A

, (2)

где значения коэффициента для различных типов и видов тракторов приве- дены в стандарте ГОСТ 27155-86 (прил. 4, пункт 2).

Конструкционная масса ^m_к

k

к
m  ^mэ _,
к
трактора определяется по соотношению:

где коэффициент ных тракторов.
k_к  1,15
_и 1,08
соответственно для колесных и гусенич-

2. 
   Определение весовой нагрузки на оси колесного трактора
   

Оценка нагруженности осей трактора в статическом положении (при

^Pкр
^{ 0} ) и в динамическом положении (при
^Pкр
^{ P}_крн ) осуществляется по

реакциям от грунта на колеса трактора соответственно по следующим фор- мулам:

^Y 2ст ^{ }ст
G_{э ; Y 1ст}  (1  _ст ) G_{э ;}

^Y 2н ^{ }н
G_{э ; Y 1н}  (1  _н ) G_{э ;}
G_э  g m_{э ,}

где динамический коэффициент нагрузки задних колес в номинальном режи- ме движения приближенно равен [1]:

_н  _ст

• 
  ^hкр
  

^ крн
_L .

Значения статического коэффициента _ст для различных типов тракторов приведены в прил.3.

Конструктивные параметры
^hкр
и ^L рекомендуется студентам выби-

рать самостоятельно, ориентируясь при этом на данные трактора-прототипа
(см. прил. 5). В основном, при тяговом расчете можно принимать для всех

типов тракторов
^hкр
 0,4 м _.

3. 
   Подбор пневмошин и расчет динамических радиусов
   

Подбор пневмошин осуществляется по величине расчетных вертикаль-

ных нагрузок Q_i на них и принятого внутреннего давления воздуха
^pшi ^в

шинах (i = 1,2). Величина нагрузки
^Q₂ на одно заднее колесо тракторов 4К2,

3К2 и 4К4 при навешивании сельскохозяйственных машин возрастает, дости- гая максимального значения на тяге в номинальном режиме, поэтому подби- рать шины нужно так, чтобы для задних колес был запас грузоподъемности порядка 30%, т.е.
Q₂ = 0,5·1,3Y_2н.
Максимальная нагрузка на передние колеса тракторов 4К2, 4К3 и 4К4 приходится в статическом положении, однако для колесных тракторов 4К4 необходимо также резервировать запас грузоподъемности на пневмо- шины переднего моста порядка 30%, т.к. на передний мост могут навеши- ваться различные технологические орудия.
Поэтому для тракторов 4К2 и 3К2 при тяговом расчете расчет нагрузок на пневмошины следует вести по формулам
Q₁ = 0,5Y_1н ; Q₂ = 0,5·1,3Y_2н,
а для тракторов 4К4 по формулам
Q₁ = 0,5·1,3Y_1ст ; Q₂ = 0,5·1,3Y_2н,
При этом для тракторов 4К4б шины передних и задних колес подбираются одинаковыми (по большей из нагрузок Q ₁ и Q ₂). При выборе расчетных

значений
^pшi
следует учитывать данные, приведенные в прил.5, табл. 1.

По расчетным значениям Q_i и
^pшi
согласно данных, приведенных в

прил. 6, осуществляется подбор стандартных шин (табл. 1) и определяются для этих шин (табл. 2) следующие параметры: наружные (свободные) номи-

нальные диаметры ^D_i
и ширина профилей шин без нагрузки ^b_i
( i  1, 2 _).

Динамические радиусы
^rдi
пневмошин определяют по соотношению:

^rдi
 0,5 D_i 

1

c
i
^Qдi , (3)

где
^c_i - нормальная жесткость шины,
^Q_дi - нормальная нагрузка на шину.

Для справки в прил.5, табл.2 и табл.3 приведены соответственно значения давлений воздуха в шинах и значения жесткостей некоторых тракторных пневмошин.

Величина
^r_дi , подсчитанная по формуле (3), является переменной, т.к.

она зависит от динамической нагрузки на шину Y_i, а следовательно и от
^Pкр ^.

Однако статистический анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что на тяге в зоне требуемых значений тягового КПД трактора

₍_T
^{ 0,95 }_{T max} ) значение
^rдi
изменяется несущественно, поэтому при тяго-

вом расчете можно ^r_дi
рической формуле [1]
принимать постоянным и подсчитывать его по эмпи-

^rдi
 0,5 D_i
 (0,14...0,18) b_{i .}

Динамический радиус ведущего колеса гусеничного трактора опреде- ляют по формуле [8]
_{r } ^tг ^zзв
д _{2 } .

Значения параметров ^t_г
^{и z} зв
выбирают, ориентируясь на данные

трактора-прототипа (см. прил. 7) [5].

4. 
   Определение буксования трактора
   

При проведении тяговых испытаний трактора буксование определяется экспериментально. При проектном тяговом расчете можно использовать экс- периментальную кривую буксования трактора-прототипа, если же такой кри- вой нет, то для ее построения используют различные теоретические эмпири- ческие зависимости, которые отражают с достаточной для инженерной прак- тики реальный характер изменения буксования при переменной крюковой нагрузке.

В курсовой работе для подсчета буксования для различных значений касательной силы тяги P_к рекомендуется использовать формулу [2], транс- формированную введением множителя δ_пр:
 _{ P }^k 
   _пр ^1  ^1  ^{к  }

P




_ пр

_{ } к

_ , (4)

 _

где
^P_к - текущее значение касательной силы тяги трактора ( ^P_к
 P_кр

• 
  P_{f );}
  

к
^P пр -предельное (максимальное) значение силы тяги ^P , при которой на-
к

G
чинается процесс полного буксования трактора ( ^{  } _пр ), определяемое по формуле

пр

P

пр
к ^{ P}кр

• 
  P_f
  

  _кр
пр
сц

• 
  P_f
  

= (φ
_кр^пр λ + f)G_э ;

^ _пр - значение буксования, при котором начинается процесс полного буксо-

вания трактора, это значение буксования соответствует силе тяги
_{P = P} пр

к к
(см., например, разд. 4, пример 1, рис.1); k – показатель степени.
Значения параметров ^ _пр , φ_кр^пр и k, необходимые для расчета буксо- вания ^ по формуле (4), приведены в прил. 3.

5. 
   Определение механического КПД трактора
   

Механический КПД привода к колесам трактора учитывает потери мощности в трансмиссии и движителе трактора и определяется по формуле

_м  _г _{тр , (5)}

где ^_г - КПД движителя трактора (^_г
^{ 1} для колесного и ^_г

 0,97

для гу-

сеничного тракторов),
^_тр - механический КПД трансмиссии, при тяговом

расчете принимается постоянным для всех передач и определяется по фор- муле [14]

  ⁿ¹ ^n2
n3 , (6)

тр 1 2 3
где ^₁ , ^₂ - КПД цилиндрической и соответственно конической пары шесте-

_{ренных колес (}₁  0,985...0,990 _,
₂  0,975...0,980 _),
^₃ - КПД планетарно-

го ряда (^₃ ^{ 0,990} );
n_{1 ,}
n_{2 ,}
ⁿ₃ - число полюсов зацепления цилиндриче-

ских, конических шестеренных колес и соответственно число планетарных рядов, определяемых по кинематической схеме трансмиссии проектируемо- го трактора.
Кинематическая схема трансмиссии проектируемого трактора разраба- тывается студентами самостоятельно (с учетом задания на курсовую работу и выбранной кинематической схемы трактора-прототипа). На ней отражаются только передачи прямого хода основного, рабочего диапазона (см., например, рис. 2, примеров 1 и 2, приведенных соответственно в разд.4 и 5).
Для полноприводных колесных тракторов (с колесной формулой 4К4)
механический КПД подсчитывается по формулам (5) и (6) для каждого при-

вода к ведущим колесам (^_м1
и ^_{м 2} ). При этом подсчет показателей
n_{1 ,} n ₂

_и n₃
производится независимо для каждого из приводов. Общий механиче-

ский КПД всей трансмиссии подсчитывается по формуле
_м  ₁_м1   ₂_{м2 ,}
где коэффициенты ₁ и ₂ в этой формуле определяют доли мощности N_e,
передаваемые соответственно на передний и задний мосты трактора,

₁ = N_1e/N_e ; ₂ = N_2e/N_e ; ₁ + ₂ = 1.

Если эти доли мощностей выразить с достаточной для инженерных рас- четов точностью приближенными выражениями ₁ = Y_1н/G_э и ₂ = Y_2н/G_э, то в результате получим формулу, по которой можно оценить значение общего механического КПД трактора

_м  _м1
^Y1н G_э
 _{м 2}
^Y2н G_э

6. 
   
   .
   Определение номинальной мощности и подбор двигателя
   

Номинальная мощность двигателя
^N_н , необходимая для обеспечения

номинального тягового усилия
^Pкрн
при заданной скорости движения, опре-

деляется для всех типов тракторов по формуле

_{N } ^Pкн ^vT1

, (7)



k
н
з м

где
^v_{T 1} - теоретическая скорость трактора на 1-ой передаче при работе двига-

теля в номинальном режиме (при
n  n_{н ) ;}
^k_з - коэффициент загрузки двига-

теля по моменту (принимаем
k_з  0,9 _);
^_м - значение механического КПД

трансмиссии трактора. Значение теоретической скорости задания приведено в прил.1,табл. 2.
^vT 1
для каждого

Для тракторов гусеничных и колесных 4К2 формула (7) является точ-
ной, а для колесных тракторов 4К4 эта формула является приближенной, значение потребной номинальной мощности оказывается несколько завы- шенным.

Определенную по формуле (7) мощность
^N_н следует округлить в сто-

рону увеличения до ближайшего значения мощности серийного двигателя (см. прил. 8) и в дальнейшем в расчетах использовать данные по выбранному двигателю.

7.