Лесовозный автопоезд 6х6 с мощностью двигателя 161,5 кВт

Перечень чертежей:

1. Лист рессоры А3 из материала сталь 65Г ГОСТ 70854-84
2. Сборочный чертеж передней подвески А1 с габаритными размерами
3. Кинематическая схема трансмиссии А1 с тягово-динамической характеристикой и внешней скоростной характеристикой двигателя. Указаны позиции:

• Передний ведущий мост автомобиля
• Шестицилиндровый рядный двигатель
• Двухдисковая муфта сцепления
• Автомобильная 6-ступенчатая коробка передач
• Раздаточная коробка с дифференциальным приводом ведущих мостов
• Средний ведущий мост
• Задний ведущий мост

4. Рабочий чертеж детали кронштейн А2 с допусками
5. Чертеж стремянки А3 в двух проекциях с указанием размеров

Дополнительные материалы: Пояснительная записка на 36 стр.

         В пояснительной записке было рассмотрено основное назначение проектируемой машины и условий ее работы.

Для вывозки древесины используются автомобили-тягачи, образующие вместе с прицепным составом автопоезда средней и большой грузоподъемности массой до 50–70 т. Как правило, это автомобили повышенной проходимости с колесной формулой 4×4, 6×6, 6×4. Реже используются автомобили ограниченной проходимости с колесной формулой 4×2 и 6×2.

Основное назначение лесовозного транспорта – это транспортировка деревьев, хлыстов или сортиментов от пункта заготовки древесины (верхнего склада, погрузочного пункта) до места переработки древесины (нижнего склада, цеха и т.д.). Как правило, расстояние вывозки достаточно большое, при этом, лесовозный транспорт используется в различных дорожных условиях. Часть пути он проезжает по дорогам общего пользования, часть же движется по лесным дорогам (магистрали, усы, ветки), которые отличаются от первых более сложными дорожными условиями. Кроме того, эти условия довольно изменчивы под влиянием целого ряда факторов. Переувлажнение грунта, например, может привести к снижению его несущей способности, что в свою очередь может затруднить движение автопоезда (полное или частичное буксование). Обледенение поверхности грунта может вызвать потерю управляемости.

Рельеф местности и сложность трасы оказывают интенсивное вредное воздействие на элементы ходовой части автопоезда, вызывают резкие изменения им сопротивления движению, что сказывается на работе двигателя. Также лесовозный транспорт имеет достаточно большие габариты (ширина, длина, вес), что вызывает повышенную опасность и трудность движения (управления) особенно на дорогах общего пользования.

В связи с указанными выше особенностями работы лесовозный транспорт для эффективной работы должен удовлетворять следующим требованиям:

• высокая надёжность и экономичность;
• хорошие динамические свойства и приспособляемость к неустановившимся режимам работы;
• необходимы тягово-степные и скоростные свойства, обеспечивающие эффективную работу в тяжёлых условиях эксплуатации;
• высокая проходимость и устойчивость;
• экологическая совместимость системы «машина – лесная среда».

Для эффективной и безопасной работы на автомобиль устанавливают специальное технологическое оборудование:устанавливаемая на тягаче рама с буксирной балкой; коники со стойками, размещаемые как на тягаче, так и на прицепе-роспуске; ограждение кабины; сцепные приборы и дышло; устройство для погрузки прицепа-роспуска на шасси тягача; лебедку.

Для вывозки хлыстов лесовозные автомобили работают с прицепами-роспусками различных марок, в зависимости от грузоподъёмности.

Прицеп-роспуск состоит из рамы с коником, колесных осей с подвеской, дышла и сцепки. Одноосные роспуски имеют рессорную подвеску. На двухосных роспусках применяется жесткобалансирная или рессорно-балансирная подвеска. Роспуски в обязательном порядке оборудуются тормозной системой. Для соединения роспуска с тягачом используют складывающееся дышло и крестообразную сцепку, которая обеспечивает вписывание автопоезда в кривые при поворотах.

         Осуществлен выбор двигателя. Мощность двигателя определена  для трёх характерных условий:

По итогу подобран двигатель по наибольшей расчетной мощности модели Д-260.5C. (N_e = 161,5 кВт).

         Определены основные параметры двигателя, а именно: диаметр цилиндра d = 138 мм, рабочий объем одного цилиндра V_h = 2168,78 см³, ход поршня S = 145 мм, литровая мощность N_л = 12,41 кВт/л, число цилиндров    i = 6, удельная масса двигателя G_у = 3,03 кг/кВт, средняя скорость поршня C_m =10,15 м/с.

         Произведен тепловой расчет двигателя.

         Выполнен расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Внешней скоростной характеристикой называют зависимость эффективной мощности N_e(кВт), крутящего момента M_e (кН∙м), часового G_T (кг/ч) и удельного эффективного g_e (г/кВт∙ч) расходов топлива от частоты вращения коленчатого вала n (об/мин). Результаты расчета сведены в общую таблицу.

         На основании данных расчетов определен коэффициент  приспособляемости по крутящему моменту К_М  = 1,2.  Данный коэффициент оценивает возможность двигателя приспосабливаться к изменению внешний нагрузки и характеризует его способность преодолевать кратковременные перегрузки без увеличения передаточного числа трансмиссии.

         Осуществлен выбор основных узлов и передаточных чисел силовой передачи лесовозного автопоезда. Они приведены ниже.

Передаточные числа силовой передачи колесных машин. Определены: общее передаточное число трансмиссии на низшей передаче k₁^Д = 24, нагрузка на одно колесо Z_k = 23,4 кН, динамический радиус колеса R = 0,48 м, максимальная касательная сила тяги Р_k^max = 31228,48 Н, номинальный крутящий момент М_ен = 734,4405Н∙м, наибольшая скорость движения V_a^max = 65 км/ч, вес машины G_м = 85 кН, Q₁ = 55,4 кН, передаточное число трансмиссии на высшей передачи k_выс = 5,8. Подобрана шина обычного профиля, размерностью 9,00R20(260R508). Ее основные параметры: диаметр D = 1018 мм, ширина профиля В = 258 мм, статический радиус равен 437 мм.

Выбрано сцепление с числом ведомых дисков, а следовательно поверхностями трения i = 4, так как N_е > 132,5 кВт. Привод управления подбирается исходя из принятого усилия на педали выключения муфты сцепления: для автомобилей Р_п = 150 – 200 Н. Допустимый полный ход педали сцепления S_п = 0,15 – 0,2 м. Для проектируемой лесовозной машины выбрана 2-х дисковая муфта сцепления.

Коробка передач. Здесь найдены: минимальное число ступеней в коробке передач – 6, передаточное число главной передачи – 8,01, передаточные числа в синхронизированной коробке передач: на 1-ой – 3,52, на 2-ой – 2,57, на 3-ей – 1,87, на 4-ой – 1,37, на 5-ой – 1,0 и на 6-ой – 0,73 передаче.

Выбрана раздаточная коробка с дифференциальным приводом ведущих мостов.

Подобрана карданная передача с двумя шарнирами на игольчатых подшипниках.

Для данной машины используется одинарная главная передача.

Приняты цилиндрические колесные редукторы и полуразгруженная полуось.

Для данного лесовозного автомобиля подобрана зависимая подвеска колес на продольных листовых рессорах и дисковые колеса с пневматическими шинами.

Подобран рулевой механизм типа «винт-гайка».

В данном случае используются фрикционные дисковые тормоза и гидравлический тормозной привод.

Также в записке были построены тяговая и динамическая характеристики лесовозного автопоезда и проведен их анализ.

        Определены опорные реакции колесных машин. Построена расчетная схема для определения нагрузок на оси трехосной ма­шины типа 6x4 и 6x6. Приведены результаты расчета:

• Нагрузка на переднюю ось – 56,5 кН
• Статистические нагрузки на оси для порожней машины – 64,1 кН
• Статистические нагрузки на оси для гружёной машины – 63,9 кН
• Предельные углы продольной статической устой­чивости по опрокидыванию для порожней машины – 74°
• Предельные углы продольной статической устой­чивости по опрокидыванию для гружёной машины – 64°
• Статистический угол поперечной устойчивости машины по опрокидыванию – 47°

Разработана передняя подвеска. Для данного лесовозного автомобиля выбрана зависимая подвеска колес на продольных листовых рессорах и дисковые колеса с пневматическими шинами. Найдены: статическая расчетная нагрузка на рессору – 25274 кН, статический прогиб – 0,08 м, эффективная длина рессоры – 1,35 м, момент инерции – 0,1 м⁴, жесткость рессоры – 315925 Н/м, напряжения в коренном листе рессоры – 475 МПа.

         В пояснительной записке выполнено общее описание и расчет лесовозного автопоезда с двигателем мощностью в 161,5 кВт, 6-ступенчатой коробкой передач и колесной базой повышенной проходимости 6×6.

Прилагается таблица передачи КПД в Excel на 1 листе.

В программе: Компас 3D v и Автокад