Proiect de an la TRACTOARE

Tractor universal 4X4, avind urmatoarele caracteristici:

motor DIESEL Pn= 43 kW;

nn= 2400 rot/min;

numarul treptelor: 8+8

inainte 8

inapoi 8

priza de putere independenta si sincrona

Calculul de tractiune

1.Determinarea vitezelor tractorului

1.1.Determinarea ratiei progresiei geometrice

0.755 q=0.75…0.85;

vmin= 2.8 km/h 2…3 km/h

vmax= 20 km/h 20…27 km/h

1.324

1.2.Stabilirea vitezelor tractorului

v=vmini-1

i=1…8 -nr treptei respective

game

Treapta km/h m/s I II III

1 2.80 0.78 2.80

2 3.71 1.03 3.71

3 4.91 1.36 4.91

4 6.50 1.81 6.50

5 8.61 2.39 8.61

6 11.40 3.17 11.40

7 15.10 4.20 20.00

8 20.00 5.56 27.00

1 km/h = 1000 m/ 3600s = 0.277777778 m/s

raportul intre game: 2.32244334070824 <2.5

Se adopta: iIII= 1.00

iII=iIIIr4= 3.08

iI=iIIr4= 7.14

== -1

max

minn

v

vq

==q

r1

=== 4ri

i

i

i

III

II

II

I

1.3.Alegerea vitezei principale de lucru

Pentru tractoare pe roti viteza principala de lucru este intre: vtn=7…9km/h

Se alege: vtn= 8.61 km/h= 2.39 m/s

2.Determinarea fortei de tractiune la viteza principa de lucru(treapta nominala)

Din relatia de definitie a randamentului de tractiune:

14891.12192 N

vn -viteza reala la treapta nominala

vtn -viteza teoretica la trepta nominala (principala)

0.155 -patinarea la treapta nominala 0.15…0.16

0.7 -randamentul de tractiune 0.7

3.Determinarea greutatii tractorului

3.1.Greutatea constructiva

Gc=gc*Pn= 24547.60 N

570.87 N/kW

gc=400…650 -greutatea specifica constructiva, [N/kW]

cr=2000…2200 -coef de regresie care depinde de perioada de fabricatie a tractorului, [N/(kW)2/3

]

Se adopta: cr= 2000 N/(kW)2/3

3.2.Greutatea de exploatare a tractorului

34630.52 N

0.40…0.45 -pentru tractoare 4X4

0.45 -pentru tractoare cu roti egale;

0.43 -pentru tractoare cu roti neegale;

Se adopta: 0.43

4.Determinarea fortei de tractiune la celelalte trepte

Se foloseste ipoteza de calcul, conform careia puterea la rotile motoare e constanta la

toate treptele;

155076.92

Se adopta: f= 0.09 -coef de rezistenta la rulare

0.08….0.1

=tnh

=nd

=-

==)1( ntn

tnn

n

tnntn

v

P

v

PF

d

hh

==3

n

rc

P

cg

='

tnj

='

tnj

='

tnj

=='

tn

tnFG

j

ctAvfGFvfGF tktktntn ==+=+ )()(

=+= tntn vfGFA )(

Treapta Vt Ft

1 2.800 52267.869

2 3.708 38705.508

3 4.910 28464.243

4 6.503 20730.817

5 8.612 14891.122

6 11.404 10481.428

7 15.102 7151.562

8 20.000 4637.100

5.Trasarea caracteristicii

5.1.Caracteristica motorului

se traseaza in cadranul III

- Puterea motorului

- Momentul motorului

- Consumul specific

- Consumul orar

n=0.5nn…nn;

cn=cmin*1.05=(224…245)*1.05=225*1.05= 236.25 g/kWh

ng=(1.06…1.1)*nn=1.06*nn= 2567.44176 rot/min -turatia de mers in gol

nmin=0.5*n= 1200 rot/min;

nmax=nn= 2400 rot/min;

Cg=0.3*cn= 0.3*8.3= 3.047625 kg/h

nM=1.13*nn/2=1.13*2400/2= 1356 rot/min

n Pe(kW) Me(Nm) c(g/kWh) C(kg/h)

1000 20.91 199.7 254.6 5.3

1100 23.21 201.5 248.0 5.8

1200 25.48 202.8 242.2 6.2

1300 27.69 203.4 237.2 6.6

Mmax 1400 29.82 203.4 233.0 6.9

1500 31.86 202.9 229.6 7.3

1600 33.79 201.7 227.1 7.7

1700 35.60 200.0 225.3 8.0

1800 37.25 197.6 224.4 8.4

1900 38.73 194.7 224.4 8.7

2000 40.03 191.2 225.1 9.0

2100 41.13 187.0 226.7 9.3

2200 42.00 182.3 229.0 9.6

2300 42.63 177.0 232.2 9.9

Mn 2400 43.00 171.1 236.3 10.2

fGv

AF

tk

tk -=

])(13.187.0[ 2

nnn

nen

n

n

n

n

nPP -+=

n

PM e

e 9550=

])(55.155.1[ 2

nn

nn

n

n

ncc +-=

1000

ecPC =

1.5.2.Caracteristica vitezelor teoretice

se traseaza in cadranul II

- viteza teoretica r- raza rotii

n- turatia motorului

itr- raportul de transmitere al transmisiei

vtn au fost stabilite la punctul 1.1.2.

1.5.3.Caracteristica fortelor motoare

se traseaza in cadranul IV

bilantul de tractiune

la punctul 1.4.s-au determinat toate fortele de tractiune pentru fiecare treapta

Acestea corespund regimului nominal si se masoara valorile respective pe

dreapta ajutatoare dusa prin punctul Mn.

Treapta Ft Fm

f= 0.090 1 52267.87 55384.62

G= 34630.516 N 2 38705.51 41822.25

Mn= 171.104 Nm 3 28464.24 31580.99

4 20730.82 23847.56

5 14891.12 18007.87

6 10481.43 13598.17

7 7151.56 10268.31

8 4637.10 7753.85

Rr=f*G

Rr= 3116.746448

1.5.4.Caracteristica teoretica de tractiune

se traseaza in cadranul I

cuprinde urmatoarele functii: a) d=f1(Ft) - patinarea

b) v=f2(Ft) - viteza reala

c) Pt=f3(Ft) - puterea de tractiune

d) ct=f4(Ft) - consum specific raportat la

puterea de tractiune

a) 0<=d<=1

0<=ft<=0.65

- forta de tractiune specifica

lm = 1 - pentru 4X4

n=0 => vt=0

n=nn => vt=vtn

tr

ti

rnv

30

p=

r

iMF trtre

m

h=

fGFF tm +=

304.31

246.0

t

t

j

jd

-=

G

F

m

tt

lj =

Ftf=0.65* lm*G= 22509.83546 forta de tractiune maxima

Ft (N) ft d

1 22510 0.65 1.000

2 20000 0.58 0.343

3 18500 0.53 0.245

4 16400 0.47 0.172

5 15000 0.43 0.142

6 12680 0.37 0.106

7 9850 0.28 0.075

8 6420 0.19 0.047

b) viteza reala: v=vt(1-d)

pentru treptele la care se asigura aderenta v poate fii trasat in 3 pct.

pct. a-regimul de mers in gol al tractorului Ft=0

pct. b-Ft corespunzator regimului nominal

pct. b'1-corespunde vitezei teoretice la regimul respectiv vb1=vt1*(1-db1)

pct. c-Ft corespunde regimului Mmax, Vc=Vtc*(1-dc)

pentru treptele la care nu se asigura aderenta trasarea se va face prin mai multe pct.

viteza corespunzatoare regimului a (pct. a1) se considera const. Pentru tot intervalul a4-d4

pct.b1 pct.c1

db vt1 [km/h] vb1 [km/h] dc

vtc [km/h] vc1 [km/h]

1 1 2.80 0.00 - - -

2 1 3.71 0.00 - - -

3 1 4.91 0.00 - - - fara aderenta

4 0.33 6.50 4.36 0.42 2.31 0 cu aderenta

5 0.27 8.61 6.29 0.31 3.49 2.41

6 0.12 11.40 10.04 0.23 4.3 3.31

7 0.092 15.10 13.71 0.11 5.44 4.84

8 0.072 20.00 18.56 0.09 6.8 6.19

db,dc,vtc se citesc din diagrama

Pentru treptele la care nu se asigura aderenta vitezele teoretice se calculeaza in mai multe pucte si se repre-

zinta numai doua trepte

Punctul a1 se considera constanta

se vor utiliza d folosite la punctul a).

Ft d vt1 vt4 v1 v4

1 20000 0.343 2.52 4.93 1.66 3.24

2 18500 0.245 2.54 5.02 1.92 3.79

3 16400 0.172 2.6 5.06 2.15 4.19

c) puterea de tractiune Pt=Ft*v

viteza in m/s

vx,Fx,Ftc se citesc din diagrama

vx vb1 vc1 Fx Ftb Ftc

4 1.36 1.21 0.00 13000 15000.00 22509.835

5 1.94 1.75 0.67 10000 14155.00 17400

6 2.95 2.79 0.92 7550 9876.00 13450

7 4.2 3.81 1.34 5600 5341.00 10200

8 6.1 5.70 1.72 3200 2235.00 7650

Px Ptb Ptc

4 17680 18153.8 0.0

5 19400 24718.1 11639.2

6 22272.5 27531.4 12370.3

7 23520 20344.8 13717.9

8 19520 12739.5 13149.5

Pentru treptele neaderente se vor trasa 2 curbe

Ft v1 v4 P1 P4

20000 0.46 0.90 9201 17999

18500 0.53 1.05 9856 19479

16400 0.60 1.16 9807 19085

0 0.00 0.00 0 0

d) consumul specific de tractiune

ct=(1000*C)/Pt [g/kWh]

Cx Ctb Ctc cx ctb ctc

5 20.24 27.2 18.1 1144.8 1498.3 -

6 21.91 27.2 18.1 1129.4 1100.4 1555.1

7 20.55 27.2 18.1 922.7 988.0 1463.2

8 21.15 27.2 18.1 899.2 1336.9 1319.4

4.Regimul de calcul(la solicitari statice si la oboseala) pentru elementele principale

ale C.V.

4.1.Determinarea rapoartelor de trasmitere pentru C.V. principal si pentru reductor

itr=icvk*ir*ic*if

Transmisia finala: if=4…7;

Se adopta if= 5.14

Transmisia centrala: ic=3…6;

Se adopta ic= 4.08

Rapoartele de transmitere al reductorului:

ir1= 7.14

ir2= 3.08

ir3= 1.00

Raza dinamica a rotii r= 0.806 m;

Rapoartele de trasmitere al C.V.

Treapta vit [km/h] vit [m/s] Ftk Fm itr icvk

1 2.80 0.78 #REF! 55384.62 233.20 1.56

2 3.71 1.03 #REF! 41822.25 176.09 1.18

3 4.91 1.36 #REF! 31580.99 132.97 0.89

4 6.50 1.81 #REF! 23847.56 100.41 0.67

5 8.61 2.39 #REF! 18007.87 75.82 1.18

6 11.40 3.17 #REF! 13598.17 57.26 0.89

7 15.10 4.20 #REF! 10268.31 43.24 0.67

8 20.00 5.56 #REF! 7753.85 32.65 0.51

9 0.00 0.00 #REF! 0.00 #DIV/0! #DIV/0!

10 0.00 0.00 #REF! 0.00 #DIV/0! #DIV/0!

11 0.00 0.00 #REF! 0.00 #DIV/0! #DIV/0!

12 0.00 0.00 #REF! 0.00 #DIV/0! #DIV/0!

4.2.Determinarea momentelor de calcul pentru stabilirea modulului angrenajului

treapta I din C.V. si din Reductor

Pentru determinarea momentului de calcul la solocitari statice se procedeaza astfel:

a)se determina Mcm transmis de motor, organului care se calculeaza

Mcm=Mn*i'*eta'

Mn-momentul nominal al motorului

i'-raportul de trasmitere de la motor pamna la piesa de calcul

eta'-randamentul transmisiei

b)se determina momentul de torsiune Mcfi, determinat din conditia de aderenta

Mcfi=(Z*fi*r)/(i''*eta'')

Z-greutatea aderenta

fi-coeficientul de aderenta

r-raza dinamica a rotii

i''-raportul de trasmisie de la roata pana la piesa care se calculeaza

eta''-randamentul transmisiei

c)Mc=min(Mcm,Mcfi)

Momentul de calcul pentru reductor:

Mcm=Mn= 187.0 Nm;

Mcfi=(G*fi*r2)/(itr2*etatr2)=756.0939315 Nm;

fi= 0.7

itr2=icv1*ic*if= 32.647836

etatr2=etacv1*etac*etaf= 0.79152

etacv1= 0.97

etac= 0.85

etaf= 0.96

Mc=min(Mcm,Mcfi)= 187.0 Nm;

Momentul de calcul pentru C.V.:

Mcm=Mn*ir*etar= 1295.907821 Nm;

etar= 0.97

Mcfi=(G*fi*r2*icv1*etacv1)/(itr2*etatr2)= 1141.769939

Mc=min(Mcm,Mcfi)= 1141.8 Nm;

Stabilirea modulului angrenajului treptei I

pentru CV

Se adopta modulul m=8 conform N.Tecusan,E.Ionescu, Tractoare si automobile

pag 231 si conform STAS 821-75

pentru R

Se adopta modulul m=8 conform N.Tecusan,E.Ionescu, Tractoare si automobile

pag 231 si conform STAS 821-75

Gama modulilor, in mm (extras din STAS 821-75)

I 2 2.5 3 4 5 6 8

II 2.25 2.75 3.5 4.5 5.5 7 9

Modulii din rindul I sunt de preferat

Se admite folosirea modulilor 3.25;3.75;4.25 mm pentru automobile si 6.5 mm pentru tractoare

4.3.Determinarea numarului de dinti pentru rotile dintate din C.V.

treapta I

icv1= 1.56

icv1=z2/z1= 1.56

Se adopta z1= 19

z2=z1*icv1= 29.58

Se adopta z2= 39

Se va recalcula icv1= 2.05

Se calculeaza distanta dintre axe aw=1/2*m*(z1+z2)

aw= 232

pentru celelalte trepte

icv2= 1.18

icv3= 0.89

icv4= 0.67

icv2=z4/z3= 1.18

aw=1/2*m*(zn+1+zn)

zn=2*aw/(m*(ik+1))

zn+1=zn+1

icv2= icv3= icv4=

1.18 0.89 0.67

z3= 26.65964966

z4= 27.04

z5= 30.72517194

z6= 23.08027864

z7= 34.72376289

z8= 19.43945068

icv1rec= icv2rec= icv3rec= icv4rec= icvMI=

2.05 1.65 1.31 1.07 1.5789474

z1= 19 - - -

z2= 39 - - -

z3= - 23 - -

z4= - 38 - -

z5= - - 26 -

z6= - - 34 -

z7= - - - 29

z8= - - - 31

z9= 30

z10= 14

4.4.Algoritm de calcul pentru un arbore din C.V.

Fortele care actioneaza asupra rotilor unui angrenaj sunt:

forte tangentiale

forte radiale

forte axiale

Ft1=Ft2=Mmax*is/rd

Mmax-momentul maxim al motorului

is-raportul de trasmitere de la arborele motor pina la arborele calculat

rd-raza cercului de divizare

Fr1=Fr2=Ft1*tg(alfawn)/cos(beta)

Fa1=Fa2=Ft1*tg(beta)

alfa-unghiul de angrenare

beta-unghiul de inclinare a dintilor

Se va efectua algoritmul de calcul al arborelui secundar din CV

a)determinarea reactiunilor din lagare

Arborele secundar este incarcata cu o singura forta datorita faptului ca in timpul cit

schimbatorul de viteze se afla intr-o treapta oarecare numai printr-o roata dintata de pe

acest arbore se primeste miscarea de la arborele primar.

Determinarea reactiunilor din lagarele C si F.

in plan orizontal:

RCH=Fti*l2/l

RFH=Fti*l1/l

in plan vertical:

RCV=(Fri*l2-Fai*rdi)/l

RFV=(Fri*l1+Fai*rdi)/l

reactiunile rezultante in lagare vor fii:

RC=RCH+RCV

RF=RFH+RFV

b)calculul arborelui secundar la incovoiere si rasucire

G-sigma=efortul unitar

Ge= Gi+4*bt

Gi=Mi/Wi

Wi-modul de rez. la incovoiere

Mi=MiV+MiH

bt=Mt/Wt

Wt=2*Wi

Wt=0.2*d

Wi=0.1*d

Ge= Mi+Mi/Wi<=Ga

d=0.45*aw

d/l=0,18…0,21*l

Ge/Gai=5…7

c)verificarea la strivire a canelurilor arborelui secundar

Asamblarile canelate ale arborelui secundar se calculeaza la presiunea specifica de strivire ps

ps=Mmax*iCVk/(0.75*h*lC*z*rm<=psadm

Mmax-momentul motor maxim

iCVk-raportul de trasmitere pentru treapta considerata

h-inaltimea canelurilor

lC-lungimea asamblarii canelate

z-numarul de caneluri

rm-raza medie a parti canelate

h=(de-di)/2

de-diametrul exterior al partii canelate

di-diametrul interior al partii canelate

rm=(de+di)/4

Coef. 0.75 tine seama de neuniformitatea distributiei eforturilor unitare de strivire intre caneluri

d)verificarea rigiditatii la incovoiere a arborelui secundar

Solicitarile de incovoiere si rasucire ale arborilor dau nastere la deformatii elastice.

Calculul deformatiilor:

Formula deformatiei: y1=F*l1*l2/3*l*E*I

Sageata totala a arborelui secundar, in locul dispunerii rotii dintate:

fs=fV+fH

fs=0,13…0,15 mm pentru treptele superioare

fs=0,15…0,25 mm pentru treptele inferioare

1

2

3

10

11