Курсовая работа (т): Расчёт основных параметров лесотранспортной машины

Расчёт основных параметров лесотранспортной машины

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.М. КИРОВА

Кафедра: Лесных колёсных и гусеничных машин

Курсовой Проект

по дисциплине: Теория и конструкция лесных машин

на тему: Расчёт основных параметров лесотранспортной машины

Санкт-Петербург

г

Содержание

Введение

. Обоснование выбора двигателя. Расчёт и построение скоростной характеристики

.1 Определяем максимальную мощность двигателя

.2 Выбираем тип двигателя

.3 Определение основных параметров двигателя

.4 Построение скоростной характеристики двигателя

. Выбор передаточных чисел трансмиссии. Построение и анализ тяговой и динамической характеристик машины. Выбор основных узлов трансмиссии

.1 Обоснование и выбор основных узлов трансмиссии

.2 Выбор передаточных чисел трансмиссии

.3 Расчёт и построение тяговой и динамической характеристики машины

.4 Анализ тяговой и динамической характеристики машины

Заключение

Список литературы

Введение

Дисциплина «Теория и конструкция лесных машин» является одной из основных специальных дисциплин при подготовке инженеров-механиков по специальности «Машины и механизмы лесной промышленности». Инженер-механик принимает участие не только в создании и испытаниях лесных машин, но и руководит их повседневной эксплуатацией и ремонтом, должен глубоко понимать процессы, происходящие в отдельных механизмах, знать возможности машин при эксплуатации их в специфических условиях лесозаготовительных предприятий. Цель изучения дисциплины - помочь студенту освоить теоретические основы и конструктивные особенности лесных машин; понять процессы, протекающие в отдельных механизмах и системах лесных машин, и взаимодействие их с внешней средой; оценить влияние различных факторов на эксплуатационные свойства; обосновать исходные данные для расчета и выбора деталей, узлов, механизмов и систем.

Данная курсовая работа является заключительным этапом изучения курса «Лесотранспортные машины».

Она посвящена обоснованию выбора двигателя, схемы трансмиссии и расчёту тягово-скоростных и сцепных параметров лесотранспортных машин.

В наше время созданы системы машин для лесотранспортных работ, которые устраняют тяжёлый ручной труд на лесозаготовках, повышают производительность и значительно улучшают условия труда лесозаготовителей.

Условия эксплуатации лесных машин сложнее и многообразнее, чем тракторов и автомобилей, используемых для других целей. Свойства трелёвочного волокна, расположение и состояние дорожных усов и веток, атмосферно-климатические и производственные условия изменяются в широком диапазоне и довольно часто.

Определённый характер распределения древостоя в зависимости от рельефа местности и свойств лесных почв усложняет задачу повышения универсальности применения лесных машин для различных видов производственных операций, однако, не делает её невозможной.

Лесная машина состоит из сложных систем и механизмов, включающих большое количество крупногабаритных, имеющих большую массу деталей со многими степенями свободы и связями. Характерные особенности взаимодействия лесной машины с предметом труда приводят к возникновению весьма сложных процессов в её механизмах, которые влияют на эксплуатационные свойства и эффективность применения этих машин. Для повышения технического уровня машин и грамотного их использования необходимо иметь представление о законах, положенных в основу функционирования отдельных систем и механизмов, а также машины в целом.

1.Обоснование выбора двигателя.

.1Расчёт и построение скоростной характеристики

Определяем максимальную мощность двигателя.

;  ,

где  - касательная сила тяги на ведущих органах машины, потребная для преодоления сил сопротивления движению, кН;

- скорость движения, км/ч;

- коэффициент загрузки двигателя по мощности, для автомобилей

- КПД трансмиссии;

- коэффициент, учитывающий потери на ведущем участке гусеницы, в нашем случае отсутствует, т.к. мы рассматриваем автомобиль.

Касательная сила тяги определяется из уравнения тягового баланса:

 (1)

где -сумма сил сопротивления движению;

- сила тяги, затрачиваемая на преодоление сопротивления соответственно качению, подъёму, инерции, воздушной среде;

- крюковая сила тяги.

Раскроем значения составляющих уравнения (1) для характерных способов транспортирования древесины. Тогда получим:

,

где  - коэффициент, учитывающий увеличение касательной силы тяги на преодоление трения покоя в момент трогания с места, для автопоезда ;  - коэффициент обтекаемости лесовозного автопоезда: ; - площадь проекции лобовой поверхности автопоезда на плоскость, перпендикулярную дороге: ;  и  участвуют в расчетах только в тех случаях когда скорость движения автопоезда превышает 25 км/ч.

 - полный вес автопоезда;  - вес тягача, кН;  - вес пачки, кН;  - вес прицепа;

=86+230+41,25=357,5 кН (для 1-2 случаев),=86+41,25=127,25 кH (для 3 случая);

 - коэффициент сопротивления качению, ;

 - руководящий подъём .

случай - с грузом и минимальной скоростью 17 км/ч:

; ;

;

случай - скорость движения с грузом рабочая 40 км/ч:

; ;

случай - скорость движения без груза максимальная 54 км/ч:

; ;

Правильность определения мощности двигателя лесотранспортной машины следует проверять по величине удельной мощности:

,

 находится в необходимых пределах, т.е. для лесовозных автомобилей с дизельным двигателем .

.2 Выбираем тип двигателя.

Дизельный КамАЗ-741.

 (8 цилиндров, V-образное расположение цилиндров)

.3 Определение основных параметров двигателя

Рассчитываем прототип и вычисляем объём в литрах и диаметр цилиндра проектируемого двигателя по формулам:

где  - номинальная мощность, литраж, диаметр цилиндра двигателя.

Литровая мощность:

Удельная масса двигателя:

,

где  - сухая масса двигателя, кг.

Средняя скорость поршня:

Полученные значения параметров сравним с соответствующими показателями у существующих двигателей:

.4 Построение скоростной характеристики двигателя

На стадии проектирования, когда фактическая внешняя характеристика поршневого двигателя неизвестна и задана только одна её точка, расчётную внешнюю характеристику дизельного двигателя можно определить ориентировочно, используя таблицу 1.

Расчёт  осуществляется по формулам или на ЭВМ с помощью специальных программ.

Крутящий момент:

Часовой расход топлива:

Параметры рассчитаны на ЭВМ и представлены в таблице 1.

Таблица 1

Построение “Внешней скоростной характеристики” смотрите в Приложении 1.

Регуляторная ветвь внешней характеристики (при a=100% - максимальном угле наклона педали подачи топлива) представляет собой прямую линию, проведённую через две точки с координатами .

Значения  при  рассчитывают по формуле:

,

где -скоростной диапазон устойчивой работы двигателя

Точка, соответствующая минимальной частоте вращения вала двигателя , может быть определена по формуле:

,

где

Величину максимально эффективного момента можно уточнить по выражению:

,

где - коэффициент приспособляемости двигателя.

.1 Обоснование и выбор основных узлов трансмиссии

Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам и изменение его по величине и направлению.

В автомобилях с колёсной формулой  крутящий момент ко второму заднему мосту подводится от коробки передач непосредственно через карданную передачу.

Сцепление.

Назначение сцепления - разъединять двигатель и коробку передач во время переключения передач и вновь плавно соединять их, не допуская резкого увеличения нагрузки.

Подавляющее большинство сцеплений применяемых на отечественных автомобилях, относятся к фрикционным сцеплениям.

Сцепление состоит из ведущей и ведомой части нажимного механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика крутящий момент двигателя, а детали ведомой части передают этот крутящий момент ведущему валу коробки передач.

Нажимной механизм обеспечивает плотное прижатие ведущей и ведомой частей сцепления для создания необходимого момента трения. Механизм выключения служит для управления сцеплением. Привод сцепления может быть механическим или гидравлическим. Для обеспечения выключения сцепления в некоторых конструкциях применяют пневмонический усилитель.

По числу ведомых дисков сцепления делятся на одно и двухдисковые. Однодисковые сцепления получили наибольшее распространение благодаря простоте конструкции, надёжности, «частоте» выключения и плавности включения, а также удобству при эксплуатации и ремонте.

Двухдисковые сцепления применяют в тех случаях, когда необходимо передать большой крутящий момент.

В нашем случае выбираем сухое двухдисковое сцепление с демпфером.

Коробка передач.

Назначение - изменять крутящий момент, скорость и направление движения автомобиля. У автомобильных двигателей с изменением частоты вращения коленчатого вала крутящий момент незначительно возрастает, допустимое максимальное значение при дальнейшем снижении частоты вращения также уменьшается. Однако при движении автомобиля на подъёмах, по плоским дорогам, при трогании с места и быстром разгоне необходимо увеличение крутящего момента, передаваемое от двигателя ведущим колёсам. Для этой цели и служит коробка передач, позволяющая автомобилю двигаться задним ходом. Кроме того, коробка передач обеспечивает длительное разъединение двигателя с трансмиссией.