Дипломная работа: Исследование способов повышения эффективности работы гусеничного движителя

Применение новых конструктивных решений при создании современных ходовых систем гусеничных машин, а также необходимость улучшения их эксплуатационных показателей не могли не вызвать постановки и решения отдельных вопросов теории гусеничного движителя, разработки новых методов расчета его узлов и деталей. Это позволило развивать данную теорию в новых направлениях, позволяющих более полно и глубоко изучить динамическое нагружение гусеничного движителя, обосновать пути снижения его нагруженности и повышения надёжности.

Как часть данного направления можно рассматривать и текущую работу, основными задачами которой являлись изучение путей увеличения к. п. д. гусеничного движителя, экономичности и экологичности его работы путем введения новых конструктивных элементов, в частности ведущего колеса с внутренним подрессориванием, служащего одновременно ведущим и опорным элементом. Это позволяет при несущественном увеличении длины гусеничного обода увеличить базу, навесоспособность и устойчивость трактора от опрокидывания назад, а также значительно улучшить условия труда тракториста на рабочем месте путем улучшения характеристик плавности хода и шумности.

2. Аналитический обзор и состояние вопроса

2.1 Анализ литературных источников

Интерес к проблемам общей экологичности машины, и почвосбережения в частности, экономичности разрабатываемых конструкций, увеличения КПД никогда не ослабевал, а новые задачи, поставленные «Федеральной программой машиностроения для АПК России», утвержденной постановлением Правительства РФ от 19 апреля 1994 года №738 [1], увеличили круг затрагиваемых вопросов.

В аспекте создания новых типов гусеничных движителей, а также модернизации старых, с целью увеличения КПД движителя следует в первую очередь обратиться к работам [8, 9, 10]. В них широко рассматриваются как теоретические вопросы работы гусеничного движителя, так и практические задачи по решению проблем потери мощности в движителе, долговечности гусеничного движителя, динамики взаимодействия гусениц с направляющим и опорными катками, ведущим колесом, устойчивости обвода и пр.

Труды [8, 10, 14] показывают, что в последнее время использование гусеничных тракторов в сельском хозяйстве стало больше, чем колесных. В таблице 2.1 приведены результаты исследования уплотнений почвы после проходов тракторов с различными типами движителей. Из таблицы следует, что средине и максимальные давления на почву гусеничных сельскохозяйственных тракторов находятся с пределах, соответственно, 0,04–0,06 МПа и 0,154–0,240 МПа [16].

Машина, воздействующая на почву	Кратность воздействия при сплошном укатывании	Плотность почвы ´ 103 кг/м3 в слое почвы, см			Показатель воздействия, кН/м
		0–10	10–20	20–40
Без уплотнения	0	1,31	1,45	1,5	—
ДТ–75	1 3	1,35 1,40	1,48 1,49	1,52 1,52	112 165
Т–150К	1 3	1,38 1,41	1,48 1,49	1,54 1,54	184 270
ʖ700	1 3	1,38 1,44	1,52 1,52	1,56 1,56	240 354

Таким образом, гусеничные тракторы обладают меньшим показателем воздействия и удельным давлением, большей проходимостью, позволяя на одну-две недели раньше начинать полевые работы, что даёт возможность получать более высокие урожаи не только за счёт меньшего уплотнения почвы, но и за счёт повышения качества технологического процесса.

Эксперименты НАТИ [16, 23–26]показали, что при изменении давления на почву весьма значительно снижается прирост удельного сопротивления вспашке. По следу трактора Т–150 он в 4,34 раза меньше, чем по следу трактора К–150К, при этом производительность труда в 1,18–1,4 раза больше, а погектарный расход топлива снизился, соответственно, в 1,38–1,07 раза. В среднем, по всем видам работ, производительность МТА с допустимым давлением на почву возрастает в 1,27 раза, а расход топлива снижается в 1,22 раза (экономия до 4000 кг топлива в год только одной машиной).

Благодаря этому и другим, описанным ниже, преимуществам, в современном зарубежном тракторостроении также наметилась тенденция использования гусеничных тракторов в сельском хозяйстве.

Стоит также упомянуть и о затронутом в различных источниках, как зарубежных, так и отечественных, анализе развития современных технологий, указывающем на постоянно возникающий дисбаланс масс в конструкциях создаваемых машин и о путях его устранения.

Как видно из таблицы 2.2, основные массы трактора— это двигатель и навесные устройства. Исторически сложилось так, что при компоновка узлов машины эти две основные массы уравновешивают друг друга. Однако, современная наука не стоит на месте. Начинают применяться новые материалы, новые технологии, новые энергоносители, что в контексте развития двигателе- и тракторостроения приводит к парадоксу, из которого, казалось бы, нет выхода.

Составляющая	Трактор						Среднее значение, %
	Т-38М	Т-74	ДТ-75М	Т-150	Т-4	Т-108
Трактор без водителя	4100	5880	6570	7000	8140	11510	105
Балласт	—	130	200	—	—	—	—
Топливо	100	180	210	270	260	195	—
Возимые ЗИП	20	25	25	30	30	80	—
Вода системы охлаждения	30	45	60	45	50	75	—
Конструктивный вес	3950	5500	6100	6655	7750	11160	100
Двигатель в сборе с муфтой сцепления и воздухоочистителем	750	760	1050	1130	1290	2400	17,0
Радиаторы (водяной и масляный	70	150	180	90	105	110	1,6
Коробка передач	160	250	340	660	300	350	5,0
Задний мост и редуктор ВОМ	410	480	450	430	600	1010	8,5
Конечные передачи со звёздочками (две)	570	370	540	340	610	960	8,5
Рычаги управления и приборы	40	60	85	100	95	90	1,1
Рама	—	750	750	640	—	—	7,9
Полурама	190	—	—	—	310	370
Тележки с опорными катками	390	—	—	—	1410	2010	14,2
Каретки эластичной подвески	—	760	720	420	—	—
Поддерживающие ролики	30	90	110	130	120	180	1,5
Гусеницы	530	860	880	980	1500	2120	16,7
Кабина с оборудованием	110	130	130	340	260	315	3,0
Сидение, пол, крылья	80	100	100	105	120	105	1,5
Облицовка и капот	60	70	70	85	110	125	1,2
Прицепное приспособление	—	50	50	60	120	260	1,2
Механизм навески с цилиндром	230	270	270	320	350	—	5,0
Бак гидросистемы с маслом	30	65	65	60	60	—	1,4
Распределитель и арматура	20	25	30	25	30	—
Топливный бак	40	50	50	50	70	165	0,9

Напомню, что положение центра тяжести, согласно [11], определяется координатами: горизонтальной— от оси ведущего колеса , вертикальной от поверхности почвы и поперечным смещением по горизонтали от плоскости симметрии .

Координаты центра тяжести для вновь проектируемого трактора находят графически или графоаналитически. На боковой проекции трактора выделяют контуры основных узлов и механизмов и наносят векторы их веса, приложенные к центрам тяжести. При графическом методе построением веревочных многоугольников находят вертикальную и горизонтальную равнодействующие суммы весов, точка пересечения которых определит положение центра тяжести. При графоаналитическом методе находят координаты центра тяжести каждого узла или механизма , , а затем общие координаты центра тяжести: