5. Поверхность охлаждения радиатора.

Требуемая площадь поверхности охлаждения радиатора опреде­ляется по формуле:

, м³

где к - коэффициент теплопередачи, Вт/м²°С, принимаемый для легковых автомобилей 140...180 Вт/м²°С ; для грузовых автомоби­лей 100...130 Вт/м²°С;

для колесных тракторов 80...90 Вт/м² °С; для гусеничных тракторов 60...80 Вт/м²°С. Большие значения при­нимаются для машин с высокой максимальной скоростью движения

- средняя температура жидкости в радиаторе.

Средняя температура жидкости в радиаторе для современных двига­телей находится в пределах от 85 до 95°С и зависит в основном от максимально допустимой температуры в двигателе. Максимальная температура в закрытых системах охлаждения с высоким избыточным давлением может быть больше 100 °С (в двигателях ЗИЛ-130 t_жmax = 115°С, ЗМЗ-53 t_жmax=I05°C). При низких избыточных давлени­ях в системах максимальную температуру можно принимать 95…98°С;

t_жвх - температура жидкости на входе в радиатор,°С ;

- перепад температуры в радиаторе, °С, ∆t принимают 8...10°С;

- средняя температура воздуха в радиаторе, °С;

t_{воз вх} - температура воздуха на входе в радиатор,°С принима­ют при умеренном климате +40°С, при тропическом и жарком клима­те +50°С. При отсутствии указаний о расчетных климатических ус­ловиях проектирование ведется для умеренного климата;

- подогрев воздуха в радиаторе, принимаемый в зависи­мости от глубины радиатора и других факторов от 20 до 30°С.

Полученное значение теплоотдающей поверхности радиатора ок­ругляется и сравнивается с прототипом (табл.13).

В трубчато-пластинчатых радиаторах коэффициент оребрения на­ходится в пределах = 3...6.

Задаваясь значением можно определить поверхность тру­бок радиатора , м².

Данные расчета используются для разработки элементов конст­рукции системы охлаждения.

4.3. Система питания двигателя

Система питания двигателя принимается такой же, как у задан­ного прототипа. В курсовом проекте расчет ее не производится. Следует лишь начертить упрощенную схему системы питания на мил­лиметровой бумаге по размеру листа расчетно-пояснительной запис­ки и дать краткое описание этой системы.

Глава 5. Расчет и построение тяговой характеристики трактора, тяговых и динамических характеристик автомобиля.

5.1. Расчет и построение тяговой характеристики трактора.

Тяговую характеристику строят в функции силы тяги на крюке при установившейся работе трактора, на горизонтальном участке для заданных почвенных условий. Должны быть построены графичес­кие зависимости скорости движения V , тяговой мощности N_кр , буксования , тягового КПД и удельного расхода топли­ва g_кр от силы тяги на крюке P_кр. Кривые характеристики рассчитываются и строятся для всех основных передач. Расчеты производятся для скоростных режимов работы двигателя от минима­льно устойчивой до максимальной частоты вращения холостого хода. При этом обычно принимают следующие допущения и ограничения:

1) коэффициент сопротивления движению принимается постоянным, не­зависящим от скорости движения трактора; 2) механический КПД трансмиссий для всех передач принимается одинаковым, постоянным и независящим от степени нагрузки двигателя; 3) рассматривается движение трактора по горизонтальному пути при установившихся ре­жимах работы.

Для выбранных скоростных режимов работы рассчитываются:

1. Касательная сила тяги

, кН

где M_к, кНм и N_e, кВт - крутящий момент и мощность дви­гателя при данном (расчетном) режиме работы, определяемые по регуляторной характеристике;

i_тр=i_к ·i₀ - передаточное число трансмиссии на расчетной передаче;

- механический КПД трансмиссии (/1/ с.31);

r_к - радиус ведущих колес, м;

n - частота вращения, мин^-1

2. Теоретическая и действительная скорости движения

, км/ч

, км/ч

Здесь r_к в метрах, - буксование.

Величина буксования может быть определена по прототипу или по эмпирическим зависимостям, приводимым в справочной литерату­ре. Может быть использована зависимость

3. Сила тяги на крюке:

P_кр=P_к-P_f=P_к-fG, кН

где f - коэффициент сопротивления движению, принятый в тяго­вом расчете трактора (1. приложение 1);

G - сила тяжести трактора, определяемая в тяговом расче­те трактора, кН.

4. Тяговая мощность на крюке

, кВт

5. Удельный расход топлива и тяговый КПД трактора

,

где G_т - часовой расход топлива, кг/ч соответствующий работе трактора на данной передаче с тяговой мощностью N_кр;

N_е - эффективная мощность двигателя в этих условиях. Тяговая характеристика трактора может быть построена по резуль­татам расчета на ЭВМ или графоаналитическим методом.

В курсовом проекте тяговая характеристика рассчитывается на ЭВМ по программе "Расчет тяговой характеристики гу­сеничного трактора" (Шифр программы TEAKI.BAS).

Кроме рассмотренных зависимостей, в программеиспользованы эмпирические формулы для определения мощности и удельного расхо­да топлива дизеля:

, кВт

, г/кВтч

Часовой расход топлива определяется по выражению:

G_т=N_ех ·10^-3 ·g_ex, кг/ч

Для использования программы должны быть определены и выпи­саны:

N_н = кВт - номинальная мощность дизеля;

n_н = мин^-1 - номинальная частота вращения дизеля;

g_ен = г/кВт ч - удельный расход топлива при N_н;

P_н = кН - номинальная сила тяги на крюке (по заданному тяговому классу);

=0,05 - коэффициент буксования при P_н;

r_к - м - радиус качения ведущих колес;

G = кН - сила тяжести трактора;

- КПД трансмиссии принимаемой одинаковым для всех передач;

f - коэффициент сопротивления движению трактора;

z - число основных передач;

i_к1, i_к2 - передаточные числа коробки передач;

i_о – передаточное число главной передачи

a, b, c, a₁, b₁, c₁ - опытные коэффициенты для определе­ния N_ех и g_ex.

В таблице расчета приняты следующие обозначения:

N_x - расчетная мощность двигателя, кВт;

P_x - касательная сила тяги, кН;

W_x - скорость движения трактора, км/ч;

P1_x - сила тяги на крюке, кН;

N1_x - тяговая мощность на крюке, кН;

G_ex - удельный расход топлива на крюке

E1(I) - тяговый КПД трактора.

При невозможности использования ЭВМ кривые тяговой харак­теристики рассчитываются для 10...12 скоростных режимов двигате­ля n_xx, n_н и от n_м через 200...300 мин^-1 до скоростного режима на 200...400 мин^-1 меньше n_м.

По регулярной характеристике для этих частот вращения опре­деляются крутящий момент и мощность двигателя. Определяется сила сопротивления движению трактора P_f=f·G. Коэффициент f принимается постоянным для всех режимов работы трактора. Для выбранных скоростных режимов определяются значения:

P_к, V_T, V, P_кр, N_кр, g_кр, и

В записке приводится расчет одного из режимов работы двига­теля. Результаты всех расчетов вносятся в табл.14.

Таблица 14.

Данные расчетов для построения тяговой характеристик трактора

n мин-1

Mk Нм

Ng кВт

Pк кН

Pкр кН

VT км/ч

V км/ч

Nкр кВт

GT кг/ч

gкр г/кВтч

δ

nxx

I передача (ik1= )

nн

. . nmax

nxx

II передача (ik2= ) и т.д.

По результатам расчета строится тяговая характеристика на втором листе курсового проекта (рис.13). Тяговая характеристи­ка может быть построена графоаналитическим методом. Существует несколько методов построения. Рассматривается один из них. Для уяснения зависимостей между показателями выполняются вспомога­тельные построения. Поэтому только верхняя правая часть графика является тяговой характеристикой трактора. Остальные три четвер­ти являются вспомогательными и служат для нанесения исходных па­раметров двигателя и промежуточных расчетных данных. Построения следует начинать с выбора масштабов, исходя из максимальных зна­чений P_кр, V, M, N_е и нанесения координатных осей. При этом начало координат при расчете трактора с большими тяговыми усилиями целесообразно смещать влево и вниз от центра листа.

В левой нижней четверти (квадрат III) строятся кривые регуля­рной характеристики двигателя n, N_е, G_т в функции его момента. В нижней правой четверти (квадрат IV) строятся линейные зависимости касательной силы тяги P_к от величины крутящего момента M для всех основных передач. Начало отсчета P_к смешается влево от точки 0 на величину силы сопротивле­ния движению P_f. В этом случае точка 0 - начало отсчета P_кр.δ

Для построения кривых P_к достаточно нанести точки соответствующие касательной силе тяги при номинальном крутящем моменте двигателя (точки А, В, С) и соединить их прямыми с точкой начала отсчета P_к (точка 0₁).

Левая верхняя четверть графика используется для построения линейных зависимостей теоретической скорости от частоты вращения двигателя для всех основных передач. Для построения прямых целесообразно нанести точки теоретических скоростей при номинальной частоте вращения двигателя и соединить их прямыми с началом координат.

Далее следует построить кривые тяговой характеристики, используя данные расчета и проверяя правильность построения по действительной скорости, снимаемой с графика. Проверка правильности взаимного расположения кривых N_кр может быть произведена проведением огибающей к кривым N_кр, которая является потенциальной тяговой характеристикой. Обычно только на низших передачах вследствие большого буксования максимальная тяговая мощность лежит ниже потенциальной тяговой характеристики.

Кривые тягового КПД можно нанести в нижней правой четверти, как это показано на графике. Кривые тягового КПД на всех передачах должны располагаться близко одна к другой. В правильности построения и расчетов можно убедиться, определив графически N_кр и N_е для любого значения P_кр. Отношение N_кр/N_е должно соответствовать значению тягового КПД на его кривой. На графике показана схема отсчета N_кр и N_е для одного значения P_кр (точка Д). Кривые удельного расхода g_кр можно не строить.