Компоновка прототипа. Компоновка проектируемого тягача. Определение параметров рулевой трапеции. Расчет характеристик системы двигатель – гидротрансформатор

   /                                    

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 2

Задание. 3

1.Компоновка прототипа. 4

2. Компоновка проектируемого тягача. 6

3.Определение параметров рулевой трапеции. 7

4.Расчет характеристик системы двигатель – гидротрансформатор. 11

Введение

Большинство машин, тракторов предназначенные для различных работ как правило базируются на одном конкретном прототипе.

Базой является шасси прототипа, работающих в агрегате с лесозаготовительным, лесохозяйственным, транспортным, погрузочным, землеройным и другим специальным оборудованием. В данной работе необходимо разработать автомобиль-тягач для перевозки древесины на базе стандартного автомобиля УРАЛ.

Задание

Автомобиль прототип                                                                   Урал 4320

Колесная формула                                                                                   6*6

Число управляемых колес                                                                         2

Расположение кабины                                                                            КПД

Вариант гидротрансформатора                                                              10

Коэффициенты а                                                                                                      0,5

b                                                                                                      1,11

c                                                                                                      0,62

Двигатель ЯМЗ 238     Nе = 176,5 кВт при 2100 об/мин

 

                            1.Компоновка прототипа

1.1 Определение суммы известных весов агрегатов

Gагр = ∑Gагр,

Развесовка агрегатов приведена в таблице 1

Таблица 1.1

Наимениваеие	Масса	Вес
Двигатель с оборудованием и сцеплением	770	7546
Раздаточная коробка	178	1744,4
Коробка пнредач	246	2410,8
Карданные валы	100	980
Передний мост	655	6419
Средний мост	590	5782
задний мост	590	5782
рама	760	7448
Кузов	860	8428
Радиатор	40	392
Кабина	360	3528
Колесо в сборе с шиной	165	1617
Количество колес	7	11319
Итотго		63396,2

1.2Определение суммарного веса неучтенных агрегатов

G_н.агр= G_а - G_агр,

Таблица 1.2 весовая характеристика прототипа

Наименование	Масса	Вес
Собственная масса	8020	78596
Масса на переднюю ось	4020	39396
Масса на тележку	4000	39200
Полная масса	13245	129801
Полная на переднюю ось	4300	42140
Полная на тележку	8945	87661

G_н.агр= 78596 – 63396,2 = 15199,8 Н

     После проведенных расчетов наносим на чертеже положение центров тяжести учтенных агрегатов.

1.3 Определение нагрузки на переднюю ось

Для того чтобы определить нагрузку на переднюю ось необходимо знать плечо на котором действует суммарный вес неучтенных агрегатов. Для этого составляем уравнение моментов относительно задней оси.

∑М =0

Gд*Lд + Gкпп*Lкпп + Gкв*Lкв + Gпм*Lпм +Gр*Lр + Gкуз*Lкуз +  +Gкаб*Lкаб + Gкол*Lкол +Gрад*Lрад +Gрк* Lрк+ Gсрм*Lсрм- Gзм * Lзм + Gкол срм*Lколсрм-Gколзм*Lколзм+G н агр*Lн агр – Gпо*Lпо = 0,

Lн агр = Gд*Lд + Gкпп*Lкпп + Gкв*Lкв + Gпм*Lпм +Gр*Lр + Gкуз*Lкуз +                                                                 +Gкаб*Lкаб + Gкол*Lкол +Gрад*Lрад+Gрк*Lрк +Gсрм*Lсрм- Gзм * Lзм + Gкол срм*Lколсрм-Gколзм*Lколзм – Gп.о * Lп.о  / G н агр,

Lнагр=7546*4400 + 1744,4*3200 + 2410,8*3625 +980*2375+ 6419*4225+ 5782*700+5782*700+7448*1875+8428*250+392*5050+3528*3175+3234*4225+3234*700-3234*700+1617*1500 – 39396 * 4225/15199,8 = 3270 мм

После определения плеча действия сил неучтенных агрегатов определим вес приходящийся на передний мост.

Gп.м = Gд*Lд + Gкпп*Lкпп + Gкв*Lкв + Gпм*Lпм +Gр*Lр + Gкуз*Lкуз +  +Gкаб*Lкаб + Gкол*Lкол +Gрад*Lрад +Gрк*Lрк+ G н агр*Lн агр + Gп.м *Lп.м +Gсрм*Lсрм- Gзм * Lзм + Gкол срм*Lколсрм-Gколзм*Lколзм / Lпм

Gп.м = 7546*4400+1744,4*3200+2410,8*3625+980*2375+5782*70-5782*700+7448*1875+8428*250+392*5050+3528*3175+3234*700-3234*700 +1617*1500 +15199,8 *3270/4225 = 35951,5 мм

2. Компоновка проектируемого тягача

После определения нагрузки на передний мост прототипа выполняем схему расположения агрегатов на проектируемом тягаче в соответствии с заданием.

2.1 Определение суммы весов агрегатов

Gагр = ∑Gагр,

Таблица 2.1

Наимениваеие	Масса	Вес
Двигатель с оборудованием и сцеплением	770	7546
Коробка передач	246	2410,8
Раздаточная коробка	178	1744,4
Карданные валы	100	980
Передний мост	655	6419
Средний мост	590	5782
задний мост	590	5782
рама	760	7448
Радиатор	40	392
Кабина	560	5488
Колесо в сборе с шиной	165	1617
Количество колес	7	11319
Итотго		56928,2

Определяем нагрузку на передний мост, приняв значение Gн агр = 15199,8  Н

Gп.м = 7546*3125+1744,4*1500+2410,8*2050+980*1075+5782*700-5782*700+7448*2050+392*5200+5488*4550+3234*700-3234*700 +1617*3400 +15199,8 *3270/4370 =  35678,73 Н

2.2 Определяем процент разности нагрузки после перекомпоновки

К= (35951,5 – 35678,73 / 35951,5 ) * 100 = 0,75%

2.3 Определяем нагрузку на заднюю тележку в порожнем состоянии

Gт =Gа –Gп.м,

Gт =  78596 – 35678,73  =  42917,27  Н

2.4 Определяем грузоподъемность

Gгр = Gгр. авт – Gа,

Gгр =129801  - 78596 = 51205 Н

2.4 Определим положение коника на тягаче

Gп.м гр авт  - Gп.м порож = Gп.м гр,

Gп.м гр = 42140 – 39396 = 2744 Н

∑М = 0

Gгр * Lкон – Gп.м гр * L = 0,

Lкон =  2744 * 4370 / 51205 = 234 мм

3.Определение параметров рулевой трапеции

3.1 Определение теоретически необходимой зависимости между    углами   поворота внутреннего и наружного колеса

α = frcctg (L/B* ctg α_вн), где В – расстояние между осями шкворней, В = 2000 мм;

L – база машины, L = 4370 мм;

α принимаем для определения углов от 0 до 40⁰. Расчет сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1

Градусы	α
40	31,25
35	28,65
30	25,34
25	21,98
20	18,75
15	14,82
10	10,27
5	5,38

3.2 Определение параметров рулевой трапеции

L^/ = L * К₁,

К₁ принимаем равным 0,9

L^/ = 4370 * 0,8 = 3496 мм

α_нач = arctg * L^/ / (0,5*В), где α_{нач –} начальный угол наклона рычагов;

α_{нач =} arctg * 3496 / ( 0,5*2000) = 74,04⁰

3.3 Определение размеров рычагов рулевой трапеции и поперечной рулевой тяги

n = В/ (1+2*К₂* cos α_нач ), где n – длина поперечной рулевой тяги;

К₂ - принимаем равным 0,14;

n = 2000 / (1 + 0,15 * 2 * cos74,04⁰ ) = 1847,57 мм

m = К₂ * n, где m -  длина рычага рулевой трапеции;

m = 1847,57 * 0,15 = 277,14 мм

3.4. Определение зависимости между углами поворота внутреннего и наружного колес, связанных рулевой трапецией

α₁ = α_нач – α_вн,

Определяем при угле равным 40⁰

α₁ = 74,04 – 40 = 34,04⁰

α₂ = arctg  (m – sinα₁ / В – m* cosα₁ ) + arcos ((В² +2*m² –n² – 2* В * m * cosα₁)/

/ 2* m * (В² + m² – 2 * B* m * cosα₁)^1/2),

Расчеты сводим в таблицу 3.2

Градусы	αтеор	αнач	α 1	α 2	α нар
40	31,25	34,04	109,32	35,28	34,04
35	28,65	39,04	105,80	31,76	39,04
30	25,34	44,04	101,97	27,94	44,04
25	21,98	49,04	97,89	23,85	49,04
20	18,75	54,04	93,57	19,53	54,04
15	14,82	59,04	89,05	15,01	59,04
10	10,27	64,04	84,33	10,29	64,04
5	5,38	69,04	79,42	5,38	69,04

После проведения расчетов строим график 1 зависимости углов поворота.

 

4.Расчет характеристик системы двигатель – гидротрансформатор

4.1 Определение значения коэффициента нагрузки гидротрансформатора   прототипа в зависимости от его передаточного отношения

М = λ_н * γ * n² * D⁵ , где  γ – кинематическая вязкость жидкости;

λ_н - коэффициент учитывающий момент от нагрузки;

D – максимальный рабочий диаметр гидротрансформатора;

N – частота вращения ротора гидротрансформатора;

λ_н = М / γ * n² * D⁵,

λ_н = 1,19 * 10³ / 827 * 9,81 * 2000² * 0,51⁵ = 0,0000011

Так как момент постоянный коэффициент будет тоже постоянным..

 

 

 

4.2 Определение профильного диаметра гидротрансформатора

Dа = (Мн расч / λ_н * γ * n² расч)^1/5,

n расч – 0,75-0,9 * nе Nmax,

Данные о двигателе:

Марка ЯМЗ -238

Nе – 176,5 кВт

nе N – 2100 об/мин

Расчетнуя мощность двигателя.

N_e= N_eн * [ а * ( n / n_н ) + в * ( n / n_н )² – с * ( n / n_н )³ ], где N_eн и n_н – соответственно, номинальная мощность и номинальная            частота вращения коленчатого вала;

N_e и n - соответственно, мощность и частота вращения в искомой      точке характеристики;

а, b, с,– эмпирические коэффициенты.

Расчётный крутящий момент, Н*м

М_к = 9550 * ( N_e / n ),                                                                                             

Все расчеты сводим в таблицу 4.1

Таблица 4.1

N ,об /мин	Nе	Mе Нм
1000	74,63	712,74
1100	84,25	731,47
1200	93,98	747,94
1300	103,75	762,16
1400	113,48	774,12
1500	123,11	783,82
1600	132,57	791,26
1700	141,78	796,45
1800	150,67	799,38
1900	159,17	800,05
2000	167,22	798,47
2100	174,74	794,63

 

Dа = (800 / 0,0000011*8112,87 *1890² )^1/5 = 0,48 м

4.3. Определяем характеристику входа гидротрансформатора

М = λ_н * γ * n² * D⁵ ,

Определяем зависимость крутящего момента от оборотов насоса. Расчет сводим в таблицу 4.2

Таблица 4.2

N, об/мин	I = 0	I =0.2	I = 0.4	I = 0.6	I = 0.8	I = 0.9
1000	223,96	223,96	223,96	223,96	223,96	223,96
1200	322,50	322,50	322,50	322,50	322,50	322,50
1400	438,96	438,96	438,96	438,96	438,96	438,96
1600	573,33	573,33	573,33	573,33	573,33	573,33
1800	725,62	725,62	725,62	725,62	725,62	725,62
2000	895,83	895,83	895,83	895,83	895,83	895,83
2100	987,65	987,65	987,65	987,65	987,65	987,65

4.4. Расчет выходной характеристики системы двигатель гидротрансформатор

Мт = Мн * К,

nт = n н * i.

Расчет сводим в таблицу 4.3  

Таблица 4.3

i	nт	Мт
0	0	3840
0,1	189	3440
0,2	378	2720
0,3	567	2160
0,4	756	1600
0,5	945	1200
0,6	1134	880
0,7	1323	560
0,75	1512	480

 

 

Федеральное агентство по образованию

ГУИП ВПО «Сибирский Государственный Технологический Университет»