 |
Динамический расчет двигателя
|
|
|
|
Исходные данные: угловое ускорение кривошипа: 
, угловая скорость кривошипа 
, постоянная кривошипно-шатунного механизма 
; приведенные массы деталей кривошипно-шатунного механизма: 
площадь поршня F п =0,009498м²
1) Определение значения избыточного давления газов на поршень по формуле 
, полученные значения вносим в таблицу.
2) Центробежная сила инерции:
3) Расчетные значения сил инерции поступательно движущихся масс Pj также приведены в таблице.
4) Расчетные значения сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндра за один рабочий цикл дизеля, приведены в таблице. При этом соответствующие значения тригонометрических функций для постоянной 
также приведены в таблице.
5) Для контроля правильности сил рекомендуются сделать проверку сравнения среднего значения потенциальной силы T, определенным по данным таблицы, со средним значением тангенциальной силы, полученного по данным теплового расчета. Разница в полученных расчетов не должна превышать 5%.
Для рассматриваемого дизеля: расчет сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндра двигателя Д-248.
| φ | Pги | 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| 0 | 0 | 0 | -7,83234 | -7,83234 | 0 | 0 | 1 | -7,83234 | 0 | 0 | 1 | -7,83234 | 5,80766 | 7,83234 |
| 30 | 0 | 0 | -6,15576 | -6,15576 | 0,137 | -0,84334 | 0,797 | -4,90614 | 0,619 | -3,81041 | 1,009 | -6,21166 | 8,73386 | 6,212039 |
| 60 | 0 | 0 | -2,20272 | -2,20272 | 0,242 | -0,53306 | 0,29 | -0,63879 | 0,987 | -2,17409 | 1,029 | -2,26617 | 13,00121 | 2,265992 |
| 90 | 0 | 0 | 1,713099 | 1,713099 | 0,283 | 0,484807 | -0,283 | -0,48481 | 1 | 1,713099 | 1,039 | 1,780768 | 13,15519 | 1,780379 |
| 120 | 0 | 0 | 3,916054 | 3,916054 | 0,242 | 0,947685 | -0,71 | -2,7804 | 0,745 | 2,91746 | 1,029 | 4,028862 | 10,8596 | 4,030161 |
| 150 | 0 | 0 | 4,44266 | 4,44266 | 0,137 | 0,608644 | -0,934 | -4,14944 | 0,381 | 1,692653 | 1,009 | 4,483007 | 9,49056 | 4,481398 |
| 180 | 0 | 0 | 4,405909 | 4,405909 | 0 | 0 | -1 | -4,40591 | 0 | 0 | 1 | 4,405909 | 9,23409 | 4,40591 |
| 210 | 0 | 0 | 4,44266 | 4,44266 | -0,137 | -0,60864 | -0,934 | -4,14944 | -0,381 | -1,69265 | 1,009 | 4,403033 | 9,49056 | 4,481397 |
| 240 | 0,05 | 0,474 | 3,916054 | 4,391429 | -0,242 | -1,06273 | -0,71 | -3,11791 | -0,745 | -3,27161 | 1,029 | 4,267666 | 10,52209 | 4,51938 |
| 270 | 0,12 | 1,139 | 1,713099 | 2,853999 | -0,283 | -0,80768 | -0,283 | -0,80768 | -1 | -2,854 | 1,039 | 2,746871 | 12,83232 | 2,966085 |
| 300 | 0,31 | 2,944 | -2,20272 | 0,744602 | -0,242 | -0,18019 | 0,29 | 0,215935 | 0,987 | 0,734923 | 1,029 | 0,723617 | 13,85594 | 0,765989 |
| 330 | 1,05 | 9,972 | -6,15576 | 3,827114 | -0,137 | -0,52431 | 0,797 | 3,05021 | -0,619 | -2,36898 | 1,009 | 3,792977 | 16,69021 | 3,862104 |
| 360 | 4,25 | 40,366 | -7,83234 | 32,57453 | 0 | 0 | 1 | 32,57453 | 0 | 0 | 1 | 32,57453 | 46,21453 | 32,57453 |
| 390 | 7,01 | 66,580 | -6,15576 | 60,4918 | 0,137 | 8,287377 | 0,797 | 48,21197 | 0,619 | 37,44443 | 1,009 | 59,95223 | 61,85197 | 61,0449 |
| 420 | 2,75 | 26,119 | -2,20272 | 23,9429 | 0,242 | 5,794181 | 0,29 | 6,94344 | 0,987 | 23,63164 | 1,029 | 23,26812 | 20,58344 | 24,63059 |
| 450 | 1,43 | 13,582 | 1,713099 | 15,30882 | 0,283 | 4,332396 | -0,283 | -4,3324 | 1 | 15,30882 | 1,039 | 14,73419 | 9,3076 | 15,91005 |
| 480 | 0,93 | 8,833 | 3,916054 | 12,75803 | 0,242 | 3,087442 | -0,71 | -9,0582 | 0,745 | 9,50473 | 1,029 | 12,39847 | 4,5818 | 13,12977 |
| 510 | 0,77 | 7,313 | 4,44266 | 11,76343 | 0,137 | 1,61159 | -0,934 | -10,987 | 0,381 | 4,481868 | 1,009 | 11,65851 | 2,653 | 11,86597 |
| 540 | 0,71 | 6,743 | 4,405909 | 11,15623 | 0 | 0 | -1 | -11,1562 | 0 | 0 | 1 | 11,15623 | 2,4838 | 11,1562 |
| 570 | 0 | 0 | 4,44266 | 4,44266 | -0,137 | -0,60864 | -0,934 | -4,14944 | -0,381 | -1,69265 | 1,009 | 4,403033 | 9,49056 | 4,481397 |
| 600 | 0 | 0 | 3,916054 | 3,916054 | -0,242 | -0,94768 | -0,71 | -2,7804 | -0,745 | -2,91746 | 1,029 | 3,805689 | 10,8596 | 4,030161 |
| 630 | 0 | 0 | 1,713099 | 1,713099 | -0,283 | -0,48481 | -0,283 | -0,48481 | -1 | -1,7131 | 1,039 | 1,648796 | 13,15519 | 1,78038 |
| 660 | 0 | 0 | -2,20272 | -2,20272 | -0,242 | 0,533059 | 0,29 | -0,63879 | -0,987 | 2,174087 | 1,029 | -2,14064 | 13,00121 | 2,265989 |
| 690 | 0 | -6,15576 | -6,156 | -0,137 | 0,843372 | 0,797 | -4,90633 | -0,619 | 3,810564 | 1,009 | -6,10109 | 8,73367 | 6,212284 |
Тяговый расчет двигателя
|
|
|
Имеем трактор ЛТЗ-60,номинальнальная мощность 74,8кВт, частота врашения 2000об/мин, удельный расход топлива 166 г/кВт ч.
Расчетная сила тяжести трактора:
где Р кр.оп = 9000 Н - оптимальная сила тяги, φ кр.оп = 0,25 оптимальное значение коэффициента использования сцепления, λ = 0,85.
Находим расчетную эксплутационную массу.
где g=9,8м/с - ускорение свободного падения.
Механический КПД трансмиссии определяется из формулы:
где ηц= и ηк – КПД цилиндрических и конических шестерен трансмиссии, работающих на 1 передаче.
|
|
|
ξ – коэффициент, учитывающий, какая часть номинального крутящего момента двигателя затрачивается на холостое прокручивание двигателя.
Теоретическая скорость трактора на основной передаче;
Конструктивная масса трактора:
Где my = 60кг/кВт удельная масса трактора, Nе =74,8кВт- мощность двигателя. Минимальная эксплутационная масса:
Основные параметры ходовой системы. Радиус качении колес рассчитывают по формуле:
Где d и b наружный диаметр обода и ширина профиля покрышки, 0,8…0,85- коэффициент, учитывающий радиальную деформацию шин.
Передаточные числа трансмиссии. Знаменатель геометрической прогрессии определяют по формуле:
;
где 
- оптимальная касательная сила тяги на 1 основной передаче, z- число передач, 
-минимальна касательная сила тяги на высшей основной передачи.
σ Т =2,25- диапазон рабочих тяговых усилий проектируемого класса, для универсально пропашных тракторов (σ Т =2…2,5).
Передаточное число соответствующая первой передаче:
Передаточное число для второй передачи:
Передаточное число для третьей передачи:
.
Расчет для построения тяговой характеристики.
Частота вращения холостого хода:
где δр=(0,06…0,08)- степень неравномерности регулятора числа оборотов.
Частота вращения при максимальном крутящем моменте:
где К 0 =(1,3…1,6)-коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам.
Максимальный крутящий момент:
где К М =1,12- коэффициент запаса крутящего момента, 
-номинальный крутящий момент.
Эффективная мощность при максимальном крутящем моменте:
Часовой расход на номинальном режиме загрузки:
Часовой расход топлива при холостой работе:
Часовой расход топлива при максимальном крутящем моменте:
где 
-удельный расход топлива.
Результаты расчета по двигателю заносим в таблицу.
| Режимы работы | Основные показатели | ||||
| n1 об/мин | M2,Нм | Ne,кВт | GТ,кг/ч | g, г/кВт | |
| Холостой ход | 2140 | 0 | 0 | 3,35 | 0 |
| Номинальная мошность | 2000 | 357,23 | 74,8 | 18,2 | 166 |
| Максимальная перегрузка | 1428 | 400 | 58,8 | 17,5 | 199,2 |
По данным таблицы строим регуляторную характеристику двигателя (рис. 8)
|
|
|
Построение кривой буксования ведущих колес.
Определяем сцепную силу тяжести:
Задаемся значениями φ кр от 0,1 до 
, 
Результаты заносим в таблицу:
| Pкр | 3599,99 | 7199,98 | 10799,97 | 14399,96 | 17999,95 |
| Gсц | 35999,9 | 35999,9 | 35999,9 | 35999,9 | 35999,9 |
| φкр | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 |
| δ | 1 | 3 | 8 | 14 | 25 |
По полученным данным строим график буксования (рис 9).
Определение тягово-динамических и топливно-экономических показателей трактора.
Касательная сила тяги на режиме максимальной перегрузки определяется по формуле:
Касательная сила тяги при нормальном режиме для первой передачи:
Определяем усилие на крюку:
;
В режиме максимальной перегрузки;
Для номинального режима:
Определяем теоретическую скорость движения трактора:
При холостой работе трактора;
Для номинального режима:
Для режима максимальной перегрузки:
Действительная скорость движения трактора: 
:
Действительная скорость трактора на холостом ходу равна теоретической т.к. (δ=0). Номинальный режим:
Максимальная нагрузка:
Тяговая мощность трактора:
Для максимального режима;
;
;
;
Номинальный режим;
;
;
;
Тяговый КПД. Номинальный режим;
; 
; 
.
Максимальная перегрузка;
; 
; 
.
Удельный расход топлива;
Номинальный режим:
Максимальная перегрузка:
| Режим работы. | Передача | Основные тягово-динамические показатели и экономические показатели трактора. | |||||
| Pкр | Vд | Nкр | Gт | gкр | δ | ||
| Холостой ход. | 1 2 3 | 0 0 0 | 15,1 17,9 21,34 | 0 0 0 | 3,35 3,35 3,35 | - - - | 0 0 0 |
| Номинальная тяговая мощность. | 1 2 3 | 9046,22 6384,72 4148,22 | 13,49 16,41 19,74 | 33,89 29,1 22,74 | 18,2 18,2 18,2 | 5370,3 6254,2 8003,5 | 0,05 0,03 0,018 |
| Максимальная сила тяги. | 1 2 3 | 11042,08 8061,91 5557,57 | 9,4 11,59 13,94 | 28,83 25,95 21,52 | 17,5 17,3 17,5 | 6312,9 7013,49 8457,25 | 0,078 0,04 0,02 |
|
|
|
