Контрольная работа по «Тракторы и автомобили»

    Задание

    для контрольной работы по дисциплине

    «Тракторы и автомобили» 

    1. Рассчитать и построить тяговую характеристику трактора ДТ-75 при работе на второй и шестой передачах при условии движения по целине. 

    2. Подсчитать поперечную составляющую  центробежной силы автомобиля МАЗ-500 при радиусе поворота 150 м в зависимости от скорости движения. При какой скорости этот автомобиль потеряет поперечную устойчивость, если полотно дороги имеет поперечный уклон 4^о? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    I. Произведем расчет и построение тяговой характеристики трактора ДТ-75

1. По данным регуляторной характеристики двигателя для трактора ДТ-75 ([3] стр. 32-34, табл. 5) подсчитаем крутящий момент двигателя:

    М_д = N_e/ω, где

    N_e – эффективная мощность двигателя, ω – угловая скорость, ω = π*n_д/30,

    n_д – частота вращения коленчатого вала двигателя,

    ω₁ = 3,14*1140/30=119,32 рад/с,

    ω₂ = 3,14*1200/30=125,6 рад/с,

    ω₃ = 3,14*1300/30=136,1 рад/с,  

    ω₄ = 3,14*1400/30=146,5 рад/с,

    ω₅ = 3,14*1500/30=157 рад/с,

    ω₆ = 3,14*1600/30=167,5 рад/с,

    ω₇ = 3,14*1700/30=177,9 рад/с, 

    М_д1 = 41200/119,32=345,3 Н*м,                          

    М_д2 = 44100/125,6=351,1 Н*м,

    М_д3 = 46900/136,1=344,6 Н*м,                              

    М_д4 = 49400/146,5=337,2 Н*м,

    М_д5 = 51900/157=330,6 Н*м,                                 

    М_д6 = 53700/167,5=320,6 Н*м,

    М_д7 = 55100/177,9=309,7 Н*м.

    Полученные  данные заносим в таблицу №1.

    Таблица №1.

 
    

2. Для построения графика тяговой характеристики трактора ДТ-75 в нижней части графика  строим регуляторную характеристику двигателя  в функции от крутящего момента. Началом координат такой характеристики является точка О¹.

 
    

3. По оси  ординат от точки О¹ вниз в масштабе для каждой передачи откладываем параметры двигателя N_e, G_т и n_д, а по оси абсцисс крутящие моменты двигателя и касательные силы тяги трактора, которые определим по формулам:

    Р_{к мах} = М_{д мах}*i_тр*η_тр/r_к,                                                           

      Р_{к н} = М_{д н}*i_тр*η_тр/r_к,

    где М_{д мах} – максимальный крутящий момент двигателя, М_{д мах} = 351,1 Н*м,

    М_{д н} = крутящий момент при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, М_{д н} = 309,7 Н*м,

    I_тр – общее передаточное число трансмиссии на заданной передаче, i_тр3 = 35,69; i_тр7 = 21,04; [3] стр. 28-29, табл. 2,

    η_тр – КПД трансмиссии, η_тр = η_цⁿ*η_кⁿ¹*η_х, где

    η_ц и η_к – соответственно КПД цилиндрической и конической пары шестерен, η_ц = 0,985 и η_к = 0,975,

    η_х – КПД, учитывающий потери мощности на холостом ходу, η_х = 0,96,

    n и n1 – соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен,

    на 2-й передаче: n = 4, n1 = 1, [3] стр. 47, пр. 2,

    на 6-й передаче: n = 5, n1 = 1, [3] стр. 47, пр. 2,

    r_к – расчетный радиус качения звездочки, r_к = 0,355 м, [3] стр. 28 табл. 2,

    η_тр2 = 0,985⁴*0,975¹*0,96 = 0,88,

    η_тр6 = 0,985⁵*0,975¹*0,96 = 0,87,

    Р_{к мах2} = 351,1*35,69*0,88/0,355 = 31062 Н,

    Р_{к н2} = 309,7*35,69*0,88/0,355 = 27399 Н,

    Р_{к мах6} = 351,1*21,04*0,87/0,355 = 18104 Н,

    Р_{к н6} = 309,7*21,04*0,87/0,355 = 15969 Н. 

    4. Подсчитаем силу сопротивления качению трактора: Р_f = f*m_э*g, где

    f – коэффициент сопротивления качению, f = 0,05, [3] стр. 38, табл.7,

    m_э – эксплуатационная масса трактора, m_э = 1,0*m_к, где

    m_к – конструктивная масса трактора, m_к = 5800 кг, [3] стр. 28, табл.2,

    m_э = 1,0*5800 = 5800 кг,                                         Р_f = 0,05*5800*9,81 = 2845 Н. 

    5. Сила сопротивления качению Р_f в принятом масштабе Р_к откладываем вправо по оси абсцисс от точки О¹ до получения точки О. 

    6. Из точки О вверх перпендикулярно  проводим ось ординат, на которую  наносим в масштабе основные  тяговые показатели трактора  – буксование ведущих органов,  скорости движения, мощности на  крюке, удельный расход топлива и тяговый КПД. 

    7. По оси абсцисс от начала  координат «О» вправо откладываем  силу тяги трактора в принятом  масштабе Р_к, определяемую по формуле:

    Р_кр = Р_к – Р_f,

    Р_кр2max = 31062– 2845 = 28217 Н,                   

    Р_кр6max = 18104 – 2845 = 15259 Н,

    Р_кр2н = 27399-2845= 24554 Н,                      

    Р_кр6н = 15969-2845=13124 Н. 

    8. Определим сцепной вес трактора:

    G_сц = λ*m*g, где

    λ – коэффициент использования  веса трактора в качестве сцепного,

    λ = 1, [1] стр. 68,                  

      G_сц = 1*5800*9,81 = 56898 Н. 

    Зная  сцепной вес трактора и задаваясь  силой тяги с учетом отношения  Р_кр/G_сц, определим по [3] стр. 21, рис. 2б, величину буксования и в процентах и в числах. При этом принимаем δ = 1 (100%).

    Р_кр2max/G_сц = 28217/56898 = 0,5,  

      Р_кр6max/G_сц = 15259/56898 = 0,3,

      Δ_2max = 2% = 0,02, 

    Δ_6max = 1% = 0,01,

    Р_кр2н/ G_сц = 24554/56898 = 0,43, 

    Р_кр6н/ G_сц = 13124/56898 = 0,23,

    Δ_2н = 1,8% = 0,018, 

    Δ_6н = 0,8% = 0,008. 

    9. Для каждой заданной передачи  определим теоретическую скорость  трактора:

    V_т = 0,377*n_д*r_к/i_тр,

    V_т2н = 0,377*1700*0,355/35,69 = 6,4 км/ч,

    V_т6н = 0,377*1700*0,355/21,04 = 10,8 км/ч,

    V_т2max = 0.377*1200*0.355/35.69 = 4.5 км/ч,

    V_т6max = 0,377*1200*0,355/21,04 = 7,6 км/ч. 

    10. Для каждой заданной передачи  определим рабочую скорость:

    V_р = V_т*(1-δ),

    V_р2н = 6,4*(1-0,018) = 6,3 км/ч,                      

      V_р6н = 10,8*(1-0,008) = 10,7 км/ч,

    V_р2max = 4,5*(1-0,02) = 4,4 км/ч, 

    V_р6max = 7,6*(1-0,01) = 7,5 км/ч. 

    11. Для каждой заданной передачи  определим мощность на крюке  трактора:

    N_кр = Р_кр*V_p/3,6

    N_кр2н = 28217*6,3/3,6 = 49,4 кВт,

    N_кр6н = 15259*10,7/3,6 = 45,4 кВт,

    N_кр2max = 28217*4,4/3,6 = 34,5 кВт,

    N_кр6max = 15259*7,5/3,6 = 31,8 кВт. 

    12. Для оценки топливной экономичности  трактора определим удельный  расход топлива на единицу  крюковой мощности:

    g_кр = 10³*G_т/N_кр, где

    G_т – часовой расход топлива,

    g_кр2н = 10³*15,1/49,4 = 306 г/кВт*ч,

    g_кр6н = 10³*15,1/45,4 = 333 г/кВт*ч,

    g_кр2max = 10³*12,5/34,5 = 362 г/кВт*ч,

    g_кр6max = 10³*12,5/31,8 = 393 г/кВт*ч. 
 

    13. Определим тяговый КПД трактора:      

    η_т = N_кр/N_е,

    η_т2н = 49,4/55,1 = 0,9,                                                

      η_т6н = 45,4/55,1 = 0,82,

    η_т2max = 34,5/55,1 = 0,6,                                               

    η_т6max = 31,8/55,1 = 0,58. 

    Определим тяговый КПД по другой формуле:

    η_т = η_тр*(1-(P_f/(Р_кр+Р_f)))*(1-δ),

    η_т2н = 0,88*(1-(2845/(24554+2845)))*(1-0,018) = 0,78,

    η_т6н = 0,87*(1-(2845/(13124+2845)))*(1-0,008) = 0,71,

    η_т2max = 0,88*(1-(2845/(28217+2845)))*(1-0,02) = 0,79,

    η_т6max = 0,87*(1-(2845/(15259+2845)))*(1-0,01) = 0,72. 

    Для построения тяговой характеристики трактора расчетные показатели заносятся в таблицу №2. 

    Таблица №2. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    II. 1. Подсчитаем поперечную составляющей центробежной силы автомобиля МАЗ-500 при радиусе поворота 150м в зависимости от скорости движения.

    Допустим, что центр поворота О ([2] стр.254, рис. 102)  расположен в точке пересечения  геометрических осей всех колес машины. При повороте возникает результирующая центробежная сила Р_ц, приложенная к центру тяжести машины и направленная по радиусу от центра поворота. Определим ее по формуле:                              

    Р_ц = G*ω_п²*R_цт/g = (G/g) * (v²/R_цт), где

    G – сцепной вес автомобиля, G = λ*m*g,

    m – масса автомобиля, m = 6500 кг, [3] стр. 30, табл. 3,

    G = 1,0*6500*9,81 = 63765 кг,

    R_цт – радиус поворота центра тяжести машины, R_цт = 200м,

    Р_ц = (63765/9,81) * (v²/150) = 6500/150*v² = 43,33*v² Н. 
 

    2. Определим, при какой скорости  этот автомобиль потеряет поперечную устойчивость, если полотно дороги имеет поперечный уклон 4^о.

    а) Если поперечный уклон дороги направлен  в сторону центра закругления, то скорость на повороте не должна превышать  значения, которое мы рассчитаем по следующей формуле:

    V ≤ √g*R*((tgβ_п+tgβ)/(1-tgβ_п*tgβ)), где

    g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²,

    R – радиус поворота, R = 150 м,

    β_п – угол поперечного уклона, на котором машина начинает опрокидываться, в грузовых автомобилях при полной нагрузке, равномерно распределенной по платформе, β_п ≈ 35^о,

    β – угол поперечного уклона, β = 4^о,

    V ≤ √ 9,81*150*((tg35^o + tg4^o)/(1-tg35^o*tg4^o)) = 74 м/с, (272 км/ч). 

    б) Если поперечный уклон дороги направлен  в сторону, противоположную центру закругления, то скорость на повороте не должна превышать значения, которое мы рассчитаем по другой формуле: 

    V ≤ √ g*R*((tgβ_п – tgβ)/(1+tgβ_п*tgβ)),

    V ≤ √ 9,81*150*(tg35^o – tg4^o)/(1+tg35^o*tg4^o)) = 23 м/с, (98 км/ч).

    [2] стр. 250-256. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Список  используемой литературы

1. Ефимов М.А., Акимочкин А.В.: «Курсовое проектирование по тракторам и автомобилям», учебное пособие. – Орел: Издательство Орел ГАУ, 2003.–130с
2. Скотников В.А. и др., «Основы теории и расчета трактора и автомобиля», В.А. Скотников, А.А. Мащенский, А.С. Солонский. Под ред. В.А. Скотникова, - Москва, «Агропромиздат», 1986 – 383с., ил. – (Учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).
3. «Тракторы и автомобили». Раздел 3. «Теория, основы расчета и анализ работы тракторов и автомобилей»: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы/ Всеросс. с.-х. ин-т заоч. обучения; Сост. В.В.Груздев, П.В.Федоров. М., 1994. 57 с.