Проектирование лесовозного автопоезда. Определение весовых параметров автопоезда. Определение коэффициента распределения тормозных сил между мостами тягача

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Расчёт и построение внешней скоростной характеристики двигателя............................................................................................... 14

8.1 Расчётная мощность, кВт.......................................................... 14

8.2 Расчётный крутящий момент, Н*м......................................... 14

8.3 Удельный расход топлива, кг/(кВт*ч).................................... 14

8.4 Определяем часовой расход топлива, кг/ч............................. 15

8.5 Максимальные обороты, мин-1, коленчатого вала на холостом ходу.................................................................................... 15

9 Передаточные числа трансмиссии.................................................. 17

9.1 Скорости движения.................................................................... 17

    9.2 Коэффициент приспособляемости по частоте вращения..... 17

    9.3 Номинальная скорость движения на I передаче, км/ч......... 17

9.4 Скоростной диапазон................................................................. 17

9.5 Минимальное число ступеней трансмиссии........................... 17

9.6 Знаменатель прогрессии............................................................ 18

9.7 Передаточное число трансмиссии на I передаче.................... 18

9.8 Передаточные числа трансмиссии........................................... 18

10 Тягово-скоростная характеристика автопоезда......................... 19

10.1 Расчётные формулы................................................................. 19

11 Динамический паспорт автопоезда.............................................. 22

11.1 Расчётные формулы................................................................. 22

12 Топливная экономичность............................................................. 24

12.1 Мощность необходимая для движения по горизонтали порожнего автомобиля, кВт............................................................ 24

12.2 Мощность, потребляемая для движения груженого автопоезда, кВт................................................................................. 24

12.3 Коэффициент использования мощности............................... 24

12.4 Путевой расход топлива.......................................................... 24

13 Показатели приёмистости машины............................................. 26

13.1 Ускорение................................................................................... 26

14 Тормозные свойства автопоезда................................................... 28

14.1 Определение расстояния от центра до осей.......................... 28

14.2 Определение силы тяги на колёсах........................................ 29

14.3 Определение коэффициента распределения тормозных сил между мостами тягача..................................................................... 30

14.4 Определение остановочного пути порожнего автопоезда.. 31

14.5 Определение остановочного пути гружёного автопоезда... 31

15 Устойчивость................................................................................... 33

15.1 Продольная устойчивость....................................................... 33

15.2 Поперечная устойчивость....................................................... 34

15.3 Курсовая устойчивость............................................................ 37

Заключение............................................................................................ 38

Список использованных источников................................................ 39


Введение

Многообразие машин, используемых в лесозаготовительной промышленности и лесном хозяйстве, требует специфики в оценке их эксплуатационных свойств.

База большинства машин – шасси автомобилей и тракторов, работающих в агрегате с лесозаготовительным, лесохозяйственным, транспортным, погрузочным, землеройным и другим специальным оборудованием. Причём однотипные шасси могут  оснащаться различным технологическим оборудованием.

Под эксплуатационными свойствами автомобиля понимают функциональные свойства, определяющие степень приспособленности транспортных и тяговых машин к выполнению технологических процессов в конкретных условиях эксплуатации. К ним относят групповые тягово – скоростные и тормозные свойства, топливную экономичность, приемистость, устойчивость, проходимость, а также управляемость, манёвренность и плавность хода.


Исходные данные

Заданно:

               Категория дороги IV;

               Автопоезд КрАЗ – 643721+ ГКБ – 9362;

               Собственная масса тягача, кг ;  mот = 12400 ;

               Собственная масса прицепного звена, кг ; mоп = 4100;

               Масса груза, mг = 25500;

               Минимальная скорость, км/ч Vmin = 2,4 .

Принято:

               Тип покрытия : асфальтобетонное

               Коэффициент сопротивлению перекатывания ƒ = 0,02

               Коэффициент сцепления j = 0,8

               Коэффициент  обтикаемости Сх = 1,12

               Высота, м, сцепного устройства (крюка) hc = 1,0

               Габаритная высота, м, тягача Hг = 3.435

               Колея, м, задних колёс тягача  к// = 1,83

               Максимальная скорость, км/ч, автопоездаVa max = 60 

               Колёсная формула, ошиновка 6*6 двухрядная;

               Высота центра тяжести груженого поезда м , hg = 1,8               


 2 Определение весовых параметров автопоезда

2.1 Масса груза, кг, перевозимого тягачом

mгт=(0,7…0,8)*mот,                                                                                                (2.1)

          где mот – масса тягача, кг.

          Принимаем mот=12400 кг.

          Подставляя это значение в формулу (2.1), получим

mгт = 0,8*12400 = 9920 кг.

2.2 Масса груза, кг, перевозимого прицепным звеном

mгп = mг - mгт,                                                                                                          (2.2)

          где    mг – масса груза, кг.

          Принимаем mг = 25500 кг.

          Подставляя это значение в формулу (2.2), получим

mгп = 25500 – 9920 = 15580 кг.

2.3 Полная масса, кг, тягача

mт = mот + mгт,                                                                                                         (2.3)

          Подставляя значение в формулу (2.3), получим

mт = 12400 + 9920 = 22320 кг.

2.4 Полная масса, кг, прицепного звена

mп = mоп + mгп,                                                                                                         (2.4)

          где     mоп – масса прицепного звена, кг.

          Принимаем mоп=4100 кг.

          Подставляя это значение в формулу (2.4), получим

mп = 4100 + 15580 = 19680кг.

2.5 Полная масса, кг, автопоезда

mа = mт + mп,                                                                                                           (2.5)

mа = 22320 + 19680 = 42000 кг.

2.6 Полный вес, Н, тягача

Gт = mт * g,                                                                                                              (2.6)

          где g – ускорение свободного падения, м/с2.

          Принимаем mт = 22320 кг.

          Подставляя это значение в формулу (2.6), получим

Gт = 22320 * 9,81 = 218959,2Н.

2.7 Полный вес, Н, прицепного звена

Gп = mп * g,                                                                                                              (2.7)

          Принимаем mп = 19680 кг.

          Подставляя это значение в формулу (2.7), получим

Gп = 19680 * 9,81 = 193060,8Н.

2.6 Полный вес, Н, автопоезда

Gа = mа * g,                                                                                                              (2.8)

          Принимаем mа = 42000 кг.

          Подставляя это значение в формулу (2.8), получим

Gа = 42000 * 9,81 = 412020Н.

Условие Gа ≤ [G] выполняется, так как Gа = 412 кН и [G] = 500 кН


3 Определение осевых нагрузок, кН

G1 = 0,25 * Gт,                                                                                                         (3.1)

G1=0,25 * 218959,2 = 54739,8Н.

G2 =  G3 =  0,5 * 0,75 * Gт,                                                                                      (3.2)

G2 =  G3 = 0,5 * 0,75 * 218959,2  = 82109,7Н.

G4 =  G5 = 0,5 * Gп,                                                                                                  (3.3)

G4 =  G5 = 0,5 * 193060,8 = 96530,4 Н.

Условие Gmах ≤ [G] выполняется, так как Gmax = 82.1 кН и [G] = 100 кН


4 Выбор шин

4.1 Нагрузка осей на шины, кН

·  Передней GШ.1;

GШ.1 =  G1 / Ш,                                                                                                         (4.1)

          где  Ш – число шин на одной оси.

          Принимаем Ш = 2.

          Подставляя это значение в формулу (4.1), получим

GШ.1 = 54.74 / 2 = 27.37 кН.

·  Задней (средней) GШ.2, GШ.3;

GШ.2 = GШ.3 =  G2 / Ш =  G3 / Ш,                                                                              (4.2)

          где  Ш – число шин на одной оси.

          Принимаем Ш = 4.

          Подставляя это значение в формулу (4.2), получим

GШ.2 = GШ.3 = 82.1/4 = 20,525кН.

·  Оси прицепного звена GШ.4, GШ.5;

GШ.4 =  GШ.5 =  Gп / 2 * Ш,                                                                                       (4.3)

          где Ш – число шин на одной оси.

          Принимаем Ш = 4.

          Подставляя это значение в формулу (4.3), получим

GШ.4 =  GШ.5 = 193,0608 / 2 * 4 = 24,1326 кН.

Принемаем шины по ( ГОСТ 5513 – 97 ) 12,00 R 20 (320 R 508) стр.26 [1]

    Условие Gmах ≤ [G]Ш  выполняется, так как Gmах = 27,34 кН и [G]Ш = 31.88 кН.

    Условие Vmах ≤ [V]max выполняется, так как Vmax = 60 км/ч. и [V] = 100 км/ч


5 Радиус качения колеса

·  Расчётное значение радиуса качения колеса, м:

r = rст  = ( 0,5 * d + Δ * λсм* B ) * 10-3,                                                                    (5.1)

         где   d – посадочный диаметр обода;

                 Δ – отношение высоты H к ширине профиля B шины; Δ = H / B;

                 λсм – коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой;

          Принимаем d = 508 мм; Δ = 0,89; λсм = 0,92;  B = 320 мм;

          Подставляя эти значения в формулу (5.1), получим

r = rст  = ( 0,5 * 508 + 0,89 * 0,92 * 320 ) * 10-3 = 0,516 м.


6 Механический КПД трансмиссии

ηт =  ηх * ηцпц * ηкпк * ηкарпкар * ηппп,                                                                             (6.1)

          где     ηх – КПД холостого хода.

                     ηц – КПД цилиндрической пары передач, ηц = 0,99. стр.38. [1]

                     ηк – КПД конической пары передач, ηк = 0,98. стр.38. [1]

                     ηкар – КПД карданной  передачи γ ≤ 7˚, ηкар = 0,99. стр.38. [1]

                     ηп – КПД планетарного ряда, ηп = 0,98. стр.38. [1]

 п – число пар шестерён, число карданных передач и планетарных 

       рядов в трансмиссии, пц = 7; пк = 3; пкар = 4; пп = 1.

ηх = ( 1- ξ / Кз ),                                                                                                     (6.1.1)

          где    ξ – доля номинального крутящего момента двигателя, затрачиваемая 

                         на прокрутку трансмиссии при установившихся тепловом и    

                         скоростном  режимах; Мкх / Мкн = 0,03; ξ = 0,03 стр.38. [1]

                    Кз = Мк / Мкн – коэффициент нагрузки ДВС по крутящему моменту,

                         Кз = 0,92 [1] стр.38.

          Подставляя значения в формулу (6.1.1), получим

ηх = (1 - 0,03 / 0,92) = 0,97.

          Подставляя значения в формулу (6.1), получим

ηт = 0,97 * 0,997 * 0,983 * 0,994 * 0,98 = 0,8.


7 Определение потребной мощности двигателя внутреннего сгорания, Н

          Эксплуатационные условия лесовозных автопоездов охватывают широкий спектр дорожных сопротивлений. Эти поезда предназначены для движения, как по дорогам общей транспортной сети, так и по лесным специальным с заходом на лесосеки, состояние которых позволяет груженому автопоезду двигаться самостоятельно. Поэтому требуемую мощность ДВС желательно определять для нескольких характерных условий движения гружёного автопоезда, указанных в таблице 7.1, принять наибольшее расчётное значение.

Таблица 7.1

Условия эксплуатации

V,

км/ч

f

i

Расчётная формула

Ne,

кВт

Лесосека

(1 – 1,3) * Vmin

fmax для принятого грунта

лесосеки

0,15

imax  для горных дорог V категории

0,07

Ne=(ma*g*ψmax*Vmin)/(3600*ηтд)

=(42000*9,81*0,22*2,88)/

(3600*0,8*0,85)

106,6

Подъём с твёрдой опорной поверхностью

(1 – 1,3) * Vmin

fср для твёрдого грунта

0,030

0,18

Ne=(ma*g*(fср+0,18) *Vmin)/(3600*ηT)

=(42000*9,81*(0,030+0,18) *2,88)/

(3600*0,8)

86,5

Лёгкий участок бездорожья

Vср = kv * Vmax

fmax  для принятого участка

 0,1

0,2*iоси для принятой категории  дороги

0,2 * 0,06

Ne=(ma*g*( fmax +0,2 * iоси) *Vср)/(3600*ηТд)

=(42000*9,81*(0,1+0,2*0,06) *12)/

(3600*0,8*0,85)

226,2

Дорога  принятой категории

Vср = kv * Vmax

fср

0,02

0,2*

iосн

0,2 * 0,06

Ne=([ma*g*( fср +0,2 * iоси)+Pв]* Vср)/(3600*ηT)

=([42000*9,81*(0,02+0,2*0,06)

+388,7]*30)/(3600*0,8)

141,4

  Дорога I - й категории

Vmax

fmin

0,014

0

Ne=((ma*g* fmin +Pв)*Vmах)/(3600*ηT)

=((42000*9,81*0,014+1554,93)*60)/

(3600*0,8)

152,6

·  Определение силы сопротивления воздуха:

Рв = 3.85 * 10-2  * β * Сх * ρв * F * V2,                                                                      (7.1)

          где     β – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления.

                    Сх – безразмерный аэродинамический коэффициент, зависящий от  

                            формы и состояния поверхности машины;

                    ρв – плотность воздуха, кг/м3;

                    F –  площадь лобового сопротивления, м2.

F = k// * Hг,                                                                                                               (7.2)

          где     k// - колея задних колёс, м;

                    Hг – габаритная высота, м;

F = 1,83 * 3,435 = 6,29 м2

                    .

          Принимаем Сх = 1,12; ρв = 1,225 кг/м3; β = 1,3; V = 30 км/ч.

          Подставляя эти значения в формулу (7.1), получим

          При V = 30 км/ч.

Рв30=3,85 *10-2 *1,3*1,12*1,225*6,29*302 = 388,7 Н.

При V = 60 км/ч.

Рв60=3,85 *10-2 *1,3*1,12*1,225*6,29*602 = 1554,93 Н.

7.1 Определение номинальной мощности, кВт

Neн = Ne max / Kp,                                                                                                       (7.3)

где     Neн – номинальная мощность двигателя, кВт;

           Кр – коэффициент коррекции, учитывающий разную комплектацию 

                  ДВС.

Принимаем Кр = 0,96.

Подставляя полученное значение в формулу (7.3), получим

Ne = 226,2 / 0,96 = 235,6 кВт.

Принимаем в качестве прототипа ДВС: ЯМЗ – 238Ф: Тип DV8H                     ( дизельный , V – образный , с турбонадувом ); Nен=235кВт;

gен = 0,245 кг/кВт*ч; nн = 2100 мин-1.


8 Расчёт и построение внешней скоростной характеристики двигателя

          Внешняя скоростная характеристика представляет собой зависимость основных показателей ДВС от частоты вращёния коленчатого вала при максимальном положении органа регулирования подачи топлива

8.1 Расчётная мощность, кВт

Ne= Neн * [ а * ( n / nн ) + в * ( n / nн )2 – с * ( n / nн )3 ],                                         (8.1)

          где Neн и nн – соответственно, номинальная мощность и номинальная           

                                  частота вращения коленчатого вала;

                Ne и n - соответственно, мощность и частота вращения в искомой     

                              точке характеристики;

                а, b, с,– эмпирические коэффициенты.


          где kM  и  kw - коэффициенты приспособляемости по крутящему моменту

Похожие материалы

Информация о работе