Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Читинский государственный университет
(ЧитГУ)

Кафедра Строительных и дорожных машин

Курсовая работа

Чита 2006

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Читинский государственный университет
(ЧитГУ)

Кафедра Строительных и дорожных машин

Пояснительная записка
к курсовой работе

Выполнил: студент группы СДМ-03
Нижегородцев А.Г.
Проверил: научный руководитель
Чебунин А.Ф.

Чита 2006

Реферат

Пз. – 25стр., илл. – 2, табл. – 4, библ. – 2.

Устройство ходовое, движитель гусеничный, масса эксплуатационная, радиус динамический, коэффициент сопротивления передвижению тягача, КПД трансмиссии, коэффициент загрузки ведущих колес.

Целью курсовой работы является приобретение необходимых навыков в выполнении тягового расчета тягачей строительных и дорожных машин и анализа полученных основных параметров. При выполнении курсовой работы использовалась методическая литература. В результате выполнения курсовой работы были определены тягово-сцепные свойства, скоростные и экономические качества тракторного тягача, обеспечивающие заданные тягово-динамические характеристики.

Содержание

Введение
Тяговый расчет
Определение массы тягача, номинальной мощности и
момента двигателя
Определение динамического радиуса колеса
Определение передаточных чисел трансмиссии
Построение регуляторной характеристики двигателя
Построение тяговой характеристики
Заключение
Список использованной литературы

Введение

Двигатели внутреннего сгорания – наиболее распространенный тип тепловых двигателей. На их долю приходится более 80% всей вырабатываемой в мире энергии. Благодаря компактности, высокой экономичности, надежности, долговечности они используются во всех областях народного хозяйства и являются единственным источником энергии на строительных и дорожных машинах, на которых применяются в основном дизели автотракторного типа.
Для строительных и дорожных машин требуются двигатели мощностью 2.9 – 730 кВт. Они длительное время эксплуатируются на режимах, близких к номинальному, при значительном и непрерывном изменении внешней нагрузки, повышенной запыленности воздуха, нередко безгаражном хранении машин и в существенно различных климатических условиях.

Тяговый расчёт. Определение массы тягача, номинальной мощности и момента двигателя

При определении массы тягача следует различать конструктивную (сухую) и эксплуатационную (полную) массу.
Под конструктивной подразумевается масса тягача в незаправленном состоянии, без водителя, инструментов, дополнительного оборудования.
В эксплуатационную массу входит масса топливо-смазочных материалов, охлаждающей жидкости, инструмента, а также масса водителя.
Значение эксплуатационной массы  определяется исходя из предположения, что среднее сопротивление при работе тягача равно номинальному усилию на крюке

, (1)

где  – коэффициент возможной перегрузки, ;
 – номинальное усилие на крюке (равно тяговому сопротивлению), ;
 – коэффициент загрузки ведущих колес (или доля эксплуатационной массы, приходящейся на ведущие колеса тягача) при равномерном движении, для гусеничных тягачей ;
 – коэффициент сцепления базовой машины с оборудованием, для промышленных тракторов ;
 – коэффициент сопротивления передвижению тягача, определяемый характером поверхности передвижения, ;
 – ускорение свободного падения, .

Вычисленное значение эксплуатационной массы необходимо сопоставить с массой тягачей соответствующего класса тяги

 (2)

где  – масса базовой машины (Т-180), .

В результате полученное значение массы округляется до целой сотни килограммов

Массу рабочего оборудования, агрегатируемого с тягачом, вычисляют в зависимости от эксплуатационной массы. В случае бульдозерного оборудования на гусеничном тягаче

 (3)

Номинальная мощность двигателя определяется из условия получения номинального тягового усилия при движении с заданной скоростью  по выражению
, (4)

где  – тяговый КПД;
 – коэффициент учета буксования движителя;
 – номинальная рабочая скорость, 
Коэффициент учета буксования для предварительных расчетов принимают для гусеничных тягачей . Тяговый КПД определяется по формуле
, (5)
где  – КПД трансмиссии;
 – КПД движителя.
Для выяснения значения КПД трансмиссии необходимо знать тип трансмиссии (механическая, гидродинамическая, гидромеханическая). Для механической трансмиссии
, (6)
где  – КПД пары цилиндрических шестерен, равный ;
 – КПД конических шестерен, равный ;
 – КПД планетарной передачи, определяемый из выражения
, (7)
где  – КПД пары шестерен с внутренним зацеплением, принимаемый равным 0.99;
 – КПД пары шестерен с наружным зацеплением, принимаемый равным 0.985.

КПД движителя для гусеничного тягача принимается .

Вычисленное значение мощности по формуле (4) округляется до целого числа

Из технической характеристики отечественных двигателей выбираем двигатель ЯМЗ-240 со следующими техническими данными:

Марка двигателя	Номинальная
Мощность, кВт	Частота вращения
коленчатого
вала, об/мин	Степень
сжатия	
ЯМЗ-240	264.8	2100	16.5	
Рабочий
объем
цилиндров,
дм3	Максимальный
крутящий
момент,
Нм	Число
цилиндров	Удельный
расход
топлива,
г/кВтч	
22.29	1834	12	238	

Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая номинальной мощности, у современных дизелей изменяется в пределах 1600-2500об/мин при тенденции к росту. Из указанного диапазона назначается частота вращения коленчатого вала и определяется номинальный момент по формуле
,  (8)
где  – частота вращения коленчатого вала, .

Определение динамического радиуса колес

Динамическим радиусом называют расстояние от оси движущегося колеса до горизонтальной составляющей равнодействующей реакций грунта. Для гусеничного движителя динамический радиус определяется по формуле
, (9)
где  – шаг звена гусеничной ленты, ;
 – число звеньев, укладываемых ведущей звездочкой за один оборот, .

Определение передаточных чисел трансмиссии

Общее передаточное число трансмиссии на первой передаче определяется по заданному номинальному тяговому усилию

, (10)

Передаточное усилие трансмиссии на высшей (транспортной) передаче определяется из условия обеспечения движения тягача с максимальной скоростью

 (11)

Для гусеничных движителей с упругой подвеской рекомендуется выбирать максимальную скорость в диапазоне 4-5.5м/с.

Передаточные числа промежуточных передач определяются по закону геометрической прогрессии

,  (12)

где  – индекс, соответствующий порядковому номеру передач;
 – знаменатель геометрической прогрессии. Для основных рабочих передач рекомендуется принимать .

Для транспортных передач знаменатель геометрической прогрессии определяется по формуле

, (13)

где  – общее число передач, ;
 – число рабочих передач, ;
 – передаточное число высшей рабочей передачи, ;
 – передаточное число высшей транспортной передачи, 

Построение регуляторной характеристики двигателя

Регуляторной называют скоростную характеристику дизеля при наличии всережимного регулятора. Регуляторную характеристику обычно называют экспериментальным путем, снимая с дизеля на тормозном стенде. Однако ее можно построить и аналитически.
Ветвь характеристики в интервале частот вращения коленчатого вала от  до  определяется работой регулятора. Закон изменения крутящего момента на этом участке можно представить в виде уравнения прямой линии

, (14)

где  – значения эффективного крутящего момента и частоты вращения коленчатого вала в диапазоне от .
Частота вращения  определяется степенью неравномерности регулятора 

 (15)

Степень неравномерности регулятора рекомендуется выбирать в интервале .

Мощность двигателя в интервале от  до  пропорциональна крутящему моменту

 (16)

Часовой расход топлива при работе двигателя с регулятором можно приближенно выразить нелинейной функцией мощности
, (17)

где  – часовой расход топлива при номинальной мощности;
 – коэффициент пропорциональности, для современных дизелей .
Часовой расход топлива при номинальной мощности определяется по следующей зависимости

, (18)

где  – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, принимается по двигателю прототипа, 

Регуляторную ветвь характеристики удельного эффективного расхода топлива можно построить, вычислив значения по формуле

, (19)

Безрегуляторные ветви характеристики можно построить, используя следующие зависимости

, (20)
, (21)
, (22)
, (23)

где  – степень изменения удельного расхода топлива на безрегуляторной ветви характеристики, для современных дизелей . Величины коэффициентов  и  для дизелей неразделенной камерой сгорания равны:  и .

Построение тяговой характеристики

Тяговая характеристика тягача представляет собой графическое выражение реальных выходных тяговых параметров тягача, определяемых результатами совместной работы колесного и гусеничного движителя, трансмиссии и двигателя.
Тяговую характеристику строят применительно к установившимся режимам работы тягача и при движении его по горизонтальному участку. Тяговую характеристику можно построить путем использования данных испытаний тягача и расчетным путем. В первом случае ее называют экспериментальной, во втором – теоретической тяговой характеристикой.
Более удобно строить тяговую характеристику в четырех квадрантах координатной плоскости. Для этого на листе миллиметровой бумаги формата А3 наносят систему координат, предусмотрев первый квадрант несколько больше остальных. В третьем квадранте размещают регуляторную характеристику двигателя, построенную в функции от крутящего момента двигателя. В четвертом квадранте по горизонтали наносят шкалу силы тяги на крюке и из полюса, смещенного влево от начала координат на величину , строят лучевую диаграмму касательных сил тяги

 (24)

откладывая на шкале значения сил тяги на крюке

 (25)

 (26)
 (27)

Во втором квадранте по вертикали наносят шкалу скорости и строят лучевую диаграмму теоретических скоростей

 (28)

В первом квадранте по вертикали наносят шкалу буксования и строят кривую буксования, используя приближенные зависимости. Для гусеничных тягачей

 (29)

Затем в первом квадранте строят кривые действительных скоростей, используя для расчетов соответствующие значения  из кривой буксования

 (30)

Далее строят в первом квадранте кривые тяговой мощности для всех передач

 (31)

Показатели, полученные при расчете курсовой работы

Таблица 1
Тип ходового
оборудования	Тип рабочего
оборудования	Марка
тягача	,
т	,
т	,
т	,
м			
Гусеничное	Бульдозерное	Т-180	30.125	24.1	6.025	0.23	0.94	0.95	

Таблица 2
Тип
камеры
сгорания	,
	,
	,
	,
кВт						,
	
Неразде-
ленная
камера
сгорания	1050	2100	2275	264,8	0,08	0,7	1,05	1,16	0,18	238	

Таблица 3
Число
передач	Число
рабочих
передач	Число
транс-
портных
передач									
7	5	2	38,09	1,058	29,87	23,43	18,38	14,42	8,53	5,05	

Таблица 4
					, 	,	
1,3	1	0,13	0,9	0,93	4	12.6	

Заключение

На сегодняшний день развитие двигателей дорожных машин направлено на обеспечение роста производительности машины, на которой этот двигатель установлен; сокращение энергозатрат на их выполнение; уменьшение затрат труда на изготовление, техническое обслуживание и ремонт двигателя, снижение расхода металла, эксплуатационных материалов; облегчение условий труда персонала и управления двигателем; улучшение экологических характеристик. Достижение более совершенных показателей возможно на основе применения прогрессивных конструктивных схем, рабочих процессов, конструкций систем узлов и деталей.

Список литературы

1.	Двигатели внутреннего сгорания и базовые тягачи: Метод. указ. – Чита: ЧитГТУ, 1998. – 31с.
2.	Двигатели внутреннего сгорания: Учеб. для вузов по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование»/ Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др.; Под ред. В.Н. Луканина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 311 с., ил.