Расчёт лесотранспортного автомобиля

                                                              РЕФЕРАТ 

  Курсовой  проект состоит из:

1. Пояснительной записки, содержащей:

• 37 страниц текста;

• 12 таблиц;
• 4 рисунка.

2. Графической части, состоящей из двух чертежей формата А1. 
   

  Ключевые  слова: ЛЕСНЫЕ МАШИНЫ, ЛЕСОВОЗНЫЙ АВТОМОБИЛЬ, ЛЕСОВОЗНАЯ ДОРОГА, ДВИГАТЕЛЬ, ТРАНСМИССИЯ, СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ТЯГОВАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА, ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, СЦЕПЛЕНИЕ. 

  В данном курсовом проекте представлен  расчет лесовозного автомобиля с  колесной формулой ; произведен выбор двигателя; построены скоростная, тяговая и динамическая характеристики двигателя; выбраны передаточные числа трансмиссии, определены углы продольной и поперечной устойчивости автомобиля, рассчитана производительность и сцепление.

  В результате получены оптимальные расчетные  данные по лесовозному автомобилю, согласно заданию на курсовое проектирование. 
 
 
 
 
 
 
 

  СОДЕРЖАНИЕ

  ВВЕДЕНИЕ 

  Транспортировка леса является наиболее энергоемкой  частью производственного процесса лесозаготовительного производства и  включает в себя трелевку и вывозку  хлыстов или сортиментов. Условия  эксплуатации лесных машин сложнее  и многообразнее, чем тракторов  и автомобилей различного назначения. Характерные особенности взаимодействия лесной машины с предметами труда  приводят к возникновению весьма сложных процессов в её механизмах и в контакте движителя с опорной  поверхностью, которые влияют на эксплуатационные свойства и эффективность применения машин. Для повышения технического уровня машины необходимо иметь представление  о законах, положенных в основу функционирования механизмов и машин.

  Так как в лесных машинах преобладают  неустановившиеся режимы работы, большое  значение приобретают следующие  требования: высокая надежность и  топливная экономичность, высокие  динамические показатели и приспособляемость  к неустановившимся режимам работы, необходимые тягово-сцепные свойства, обеспечивающие эффективную работу. 

  1. Выбор двигателя 

1. Определение максимальной мощности

  Мощность  двигателя ( ) лесотранспортной машины /2, с. 4/:

  где касательная сила тяги на ведущих органах тягача,

         скорость передвижения,

         механический коэффициент полезного действия трансмиссии (для автомобилей с колесной формулой   ). 

  Для транспортировки древесины с  полуприцепом или роспуском:

  где вес тягача,

         вес части пачки, размещённой на тягаче и увеличивающей её сцепной вес,

         вес части пачки, размещённой на полуприцепе или роспуске,

         полный вес пачки древесины;

         вес полуприцепа (роспуска),

        коэффициенты сопротивления качению тягача и полуприцепа (роспуска)                                       соответственно;

         уклон дороги;

         коэффициент обтекаемости

         лобовая поверхность машины  

  Для автомобилей с колесной формулой /2, с.5/:

  Отсюда  следует, что масса части пачки, расположенной на полуприцепе равна

  Выбираем  лесовозный прицеп-роспуск так, чтобы  его грузоподъёмность была не меньше теоретической массы пачки, расположенной  на прицепе.

  Принимаем прицеп-роспуск  с грузоподъёмностью и собственной массой

  Рассчитаем  значения мощности для трёх вариантов  движения, а для последующих расчётов принимаем наибольшую.

Условия для  определения мощности двигателя  сведены в таблицу 1.1 

                                                                                                                                       Таблица 1.1 – Условия для определения мощности двигателя 

  Условия для определения мощности двигателя при первом варианте движения:

  Условия для определения мощности двигателя при втором варианте движения:

  Условия для определения мощности двигателя при третьем варианте движения:

  Принимаем мощность двигателя  . Правильность определения мощности проверяется по величине удельной мощности /2, с.6/:

  где максимальная расчётная мощность двигателя,

         масса автомобиля без груза,  

  Значения  удельной мощности проектируемых лесотранспортных машин должны находиться в следующих пределах, заданных в таблице 1.2

Таблица 1.2 – Значения удельной мощности лесотранспортных машин 

  Полученная  удельная мощность удовлетворяет рекомендуемым  значениям. 

2.  Выбор типа двигателя

  В настоящее время степень совершенства поршневых карбюраторных и дизельных  двигателей достигла высокого уровня. 

  По  ряду показателей дизели несколько  уступают карбюраторным двигателям. Они имеют большие габариты и  массу, затруднённый запуск при низких температурах, более высокую стоимость  изготовления, трудоёмкость обслуживания и ремонта по сравнению с карбюраторными двигателями той же мощности.

  Однако  топливная экономичность дизельных  двигателей на выше экономичности карбюраторных.

  Исходя  из полученной мощности, выбираем дизельный  двигатель – ЯМЗ-236 (дизельный, 6-цилиндровый  с V-образным расположением цилиндров) /2, прил. 3/: 
 
 

      Таблица 1.3 – Параметры двигателя  ЯМЗ-236 

  Мощность  данного двигателя удовлетворяет  требованиям, так как отклонение её от необходимой составляет менее 5%. 

3.  Определение основных параметров двигателя

  К основным параметрам двигателей относятся /2, с. 9/:

  1) Литровая мощность:

  где максимальная мощность двигателя;

          объём цилиндра;

          диаметр цилиндра;

          расстояние хода поршня;

          количество цилиндров. 

  2) Удельная масса двигателя:

  где сухая масса двигателя.

  3) Средняя скорость поршня:

  где частота вращения коленчатого вала.

  Допустимые  интервалы значений основных параметров дизельных двигателей для автомобилей отразим в таблице 1.4

Таблица 1.4 – Допустимые интервалы основных параметров

 дизельных двигателей  

  Отсюда  следует, что значения основных параметров находятся в допустимых пределах, и применение данного типа двигателя является экономически целесообразным. 

4.  Построение скоростной характеристики

  Скоростная  характеристика двигателя с некоторым  приближением может быть построена  по эмпирическим формулам С.Р. Лейдермана /2, с. 10/:

  где максимальная мощность двигателя,

         выбранная частота вращения коленчатого вала,

          частота вращения, соответствующая максимальной мощности,

         крутящий момент двигателя,

        удельный расход топлива при максимальной мощности,

        постоянные коэффициенты Лейдермана. 

  Значения  коэффициентов Лейдермана сведены в таблицу 1.5 

  Таблица 1.5 – Значения коэффициентов Лейдермана 

  Значения  частот вращения коленчатого вала принимаем  из допустимого диапазона  /2, с. 10/:

  Расчёт  параметров скоростной характеристики производим в Microsoft Office Excel и полученные данные отразим в таблице 1.6

                          Таблица 1.6 – Параметры скоростной характеристики

  По полученным значениям построим скоростную характеристику рисунок 1 

  Рисунок 1 – Скоростная характеристика двигателя 

  2. Выбор передаточных чисел трансмиссии. Тяговая и динамическая характеристики. Выбор основных узлов 

  2.1 Выбор  передаточного числа трансмиссии 

  Общее передаточное число силовой передачи на первой передаче вычисляется из условия преодоления груженой машиной максимальных дорожных сопротивлений /2, с. 15/:

  где динамический радиус колеса,

  Определим нагрузку на одно колесо:

  По нагрузке на колесо подбирается соответствующая  шина /2, прил. 6/. Принимаем шину с максимальной допускаемой нагрузкой

  Исходя  из этих данных, определим динамический радиус колеса:

  где ширина колеса (приблизительно равна высоте профиля шины),

         посадочный диаметр колеса,

          коэффициент деформации шины (  

  Отсюда  определим общее передаточное число  силовой передачи на первой скорости:

  Общее передаточное число трансмиссии на первой передаче из условия сцепления колес с  дорожным покрытием определяется по зависимости:

  где сцепной вес (равен весу груженого автомобиля для полноприводных автомобилей),

       коэффициент перераспределения массы автомобиля (для полноприводных автомобилей равен 1);

       коэффициент сцепления колес с дорожной поверхностью (для снежной укатанной дороги );

       угол наклона дороги ( , отсюда ). 

  Окончательный выбор передаточного числа трансмиссии  на первой передаче производится из условия: ; Принимаем

  Передаточное  число трансмиссии на высшей передаче определяется из условия обеспечения  движения машины без груза с максимальной скоростью:

  Для получения высокого КПД и скорости движения передаточное число на высшей передаче в коробке передач обычно принимают (с дизельными двигателями) , а в раздаточной коробке . Принимаем

  Передаточное  число главной передачи можно  определить по формуле:

  Значения  передаточных чисел главной передачи у выполненных моделей автомобилей  находятся в пределах: одинарные  передачи , двойные передачи .

  Определим минимальное число ступеней в  коробке передач:

  Число ступеней округляется до большего целого значения, т.е. принимаем 

  Определим знаменатель прогрессии для разбивки передаточных чисел в коробке  передач:

  Определим передаточные числа в коробке  передач:

  Расчётные значения передаточных значений коробки  передач обязательно корректируются с соблюдением условия:

  Корректированием  передаточных чисел удаётся обеспечить перекрытие кривых тяги на высших передачах, что особенно трудно достигнуть на автомобилях с дизельными двигателями.

  Принимаем откорректированные передаточные числа  коробки передач:

  Передаточное  число понижающей передачи раздаточной  коробки рассчитаем по зависимости:

  где знаменатель прогрессии передач.

  Зная  состав трансмиссии и передаточные числа её агрегатов, перед расчётом тяговой характеристики необходимо рассчитать фактический КПД трансмиссии, используя приведенные в таблице 2.1 данные по КПД трансмиссии. 
 
 
 

 Таблица 2.1 – Величины КПД трансмиссии лесовозных автомобилей

  2.2 Анализ  и построение характеристик 

  Тяговая характеристика представляет собой  графическую зависимость на различных  передачах  и является основным документом, характеризующим тягово-динамические качества машины. Для построения кривых необходимо определить на каждой передаче скорость движения и свободную силу тяги при соответствующей частоте вращения коленчатого вала двигателя.

  Скорость  движения машины определяется по формуле /2, с. 18/:

  где динамический радиус колеса,

          частота вращения вала двигателя,

          общее передаточное число трансмиссии на данной передаче. 

  Свободная сила тяги ( ) определяется:

  где касательная сила тяги,

  Сопротивление воздушной среды, (учитывается при ):

  Найденные значения занесем в таблицы 2.2 и 2.3 

Таблица 2.2 – Параметры тяговой характеристики на понижающей передаче