БелорусскийГосударственный Аграрный
ТехническийУниверситет
КафедраТракторы и автомобили
Расчетно-пояснительнаязаписка к дипломному проекту
натему: Доработка конструкции главного сцепления трактора класса 1,4 с цельюулучшения разгонных показателей агрегатов.
Дипломник:Ращинский Н. В.
Консультант:Воробьев А.С.
Руководительпроекта: Солонский М.А.
Минск2009
Содержание
Введение
1. Выбортемы дипломного проекта и обоснование ее актуальности
1.1Основание проекта модернизации
1.2Наименование изделия и область применения
2. Сравнительныйанализ схем аналогов систем управления коробкой передач
3. Расчетэлементов управления коробкой передач
3.1 Анализтенденций и развития мирового тракторостроения в области конструкций задних ипередних ВОМ
3.2 Обзорконструкций муфт сцеплений тракторов зарубежных фирм
4. Тяговыйрасчет
4.1 Расчетчисла пар терния фрикционной муфты сцепления
4.2 Тепловойрасчет
4.3 Расчеттарельчатой пружины
4.4 Тяговыйрасчет
5. Технологическаячасть
6. Безопасностьжизнедеятельности
6.1Безопасность жизнедеятельности на производстве
6.2Безопасность жизнедеятельности и экологически неблагоприятные ситуации
7.Технико-экономические показатели дипломного проекта
7.1 Расчетпроизводительности машинно-тракторного агрегата и годового объема работ
7.2 Расчеттрудозатрат и роста производительности.
7.3Материалоемкость процесса (работы)
7.4Энергоемкость процесса (работы)
7.5 Расходтоплива
7.6Капиталоемкость процесса (работы)
7.7 Расчетэксплуатационных затрат и их экономии
7.8 Расчетэффективности капитальных вложений (инвестиций) в приобретениесельскохозяйственной техники
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Сложившиеся в последние годы новые условия хозяйствования вРБ, когда механизация тех или иных процессов должна осуществляться преимущественносредствами, создаваемыми непосредственно в республике, потребовали существеннойпереориентации отрасли тракторостроения. Выпускавшийся серийно в республике наРУП «Минский тракторный завод» колесный трактор тягового класса 1.4не мог удовлетворить всех потребностей сельскохозяйственного производства.Сейчас же РУП МТЗ поставит перед собой стратегическую задачу построенияпервоклассного предприятия XXI века, прежде всего стать общепризнанным мировымлидером в тракторостроении, гарантирующим изготовление и поставку качественнойи добротной продукции. Как результат, в последние годы на РУП МТЗ ведутсяработы по расширению номенклатуры выпускаемых тракторов, по созданиюуниверсально-пропашных тракторов в тяговых классах 0,2...2, 3 и 5, новыхмоделей гусеничных тракторов в тяговом классе 3 и промышленных тракторов.
Повышение эффективности народного хозяйства непосредственносвязано с развитием машиностроительного комплекса, важную часть которогосоставляет автотракторостроение.
В современных автомобилях, тракторах и других транспортных итяговых машинах одним из агрегатов трансмиссии является фрикционное сцепление(ФС). Долговечность данного агрегата не всегда в полной мере отвечает требованиямсегодняшнего дня.
Разносторонние и разноплановые исследования различных авторовпоказывают, что ограниченность ресурса ФС связана с тем, что их расчеты ипроектирование ведутся без детального учета взаимосвязанных динамических,тепловых и фрикционных процессов, возникающих на парах трения (ПТ) ФС.
За последние несколько лет выполнено значительное число работпо теории, расчету и испытаниям ФС. Наличие большого количества разрозненныхнесистематизированных публикаций приводит к затруднениям инженерно-техническихработников при создании и внедрении в производство высокоэффективных, технологичныхи надежных в эксплуатации ФС.
В настоящее время большинство моделей тракторов класса 1,4марки Беларус, а это трактора серии 800, 900, 100 имеют классическую схему и устройствотрансмиссии. На тракторах этих сериях применяется однодисковая, сухая, фрикционная,постоянно замкнутая, с радиальным расположением пружин.
В данном же дипломе будет предложена однодисковая, мокрая,фрикционная, постоянно замкнутая, с тарельчатой пружиной конструкция муфтысцепления для тракторов тягового класса 1,4.
1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
1.1 Основания проекта модернизации
В настоящее время как в СНГ, так и за рубежом все большеевнимание уделяется вопросам повышения надежности трансмиссий тракторов,облегчению управления трактором, снижению трудоемкости техническогообслуживания в процессе эксплуатации.
Одним из наиболее нагруженных узлов тракторной транс миссии,лимитирующим ее ресурс и наработку между регулировками и ремонтами, являетсямуфта сцепления. Увеличение энергонасыщенности и единичной мощности тракторовприводит к ужесточению условий работы муфты сцепления (буксованию) при троганиитрактора с места.
В настоящее время многие зарубежные фирмы для обеспечениявысокой надежности и долговечности муфты сцепления тракторов в качестве фрикционногоматериала вместо традиционных асбофрикционных накладок применяют накладки изметаллокерамики сухого трения. По данным испытаний» такая металлокерамикаобладает в 4-5 раз большей износостойкостью в сравнении с асбофрикционнымиматериалами, применяемыми, в частности, в муфтах сцепления отечественныхтракторов. Допуская значительно большие удельные давления, фрикционные накладкииз металлокерамики позволяют уменьшить размеры фрикционных дисков, а в рядеслучаев и сократить их количество, чем обеспечивается снижение материалоемкостимуфты сцепления и уменьшение приведенного момента инерции ее ведомых частей.
Фрикционные диски этих муфт обычно имеют лепестковую форму сразличным в зависимости от размеров и передаваемого крутящего момента числомлепестков, с обеих сторон которых приклепаны металлокерамические накладкитрапецеидальной формы. Применение фрикционных накладок в виде отдельных элементовсоздает благоприятные условия для охлаждения муфты за счет внутреннейвентиляции, что также способствует повышению долговременности и износостойкоститрущихся пар.
Многие отечественные и зарубежные ФС имеют периферийно расположенныенажимные пружины, равномерно размещенные по одной или двум концентрическимокружностям нажимного диска.
Так как нажимные пружины располагаются между кожухом и нажимнымдиском, то, учитывая потери в направляющих последнего, их усилие передаетсянепосредственно на ПТ (пары трения). Цилиндрические винтовые пружины,применяющиеся в таких конструкциях, имеют линейную характеристику. Этоозначает, что при износе ПТ деформация Пружин и их усилие РНЖ будутуменьшаться. Этот недостаток менее заметен, когда применяют пружины пониженнойжесткости. Однако такие пружины имеют большие габариты (длину), что, кромезатруднений в компоновке, приводит к тому, что может быть потеряна ихпродольная устойчивость под действием значительных центробежных сил. При этомвитки пружин могут касаться или направляющих выступов нажимного диска, или стакановкожуха, в результате чего дальнейшее снижение усилия Рн при частоте вращения6000 мин-1 может достичь 10%. Поэтому часто применяют сдвоенныецилиндрические пружины различной жесткости.
Нажимные пружины должны обладать высокой прочностью прициклических нагрузках и температурах до 150°С. Такие свойства имеют материалы свысокими значениями допускаемых напряжений [τ] и с низким модулемупругости G. Наиболее часто используются стали 50ХФА, 68ГА, имеющие [т]=830...860 МПа и 42,..50 HRCЭ.
Конструкции ФС с периферийным расположением пружин имеютмного общего. Наиболее важная особенность заключается в способе передачикрутящего момента от маховика или кожуха ФС к нажимному диску. Для этого восновном используют два типа соединений: паз — шип и тангенциальные упругиепластины. Паз—шип применяют в двух вариантах: для соединения нажимного диска скожухом и нажимного диска с маховиком.
Первый вариант предусматривает передачу крутящего момента отмаховика на кожух и далее на нажимной диск. Одно из наиболее распространенныхрешений: в кожухе делаются окна, в которые входят приливы нажимного диска. Такоесоединение способно передавать и большие значения крутящего момента, если кожухФС имеет достаточную толщину. Другое конструктивное решение: в нажимном диске делаютсяотверстия (не менее трех), в которых при скольжении диска проходят направляющие,закрепленные в кожухе. Такое решение применимо лишь для ФС с весьма жестким(лучше литым) кожухом, работающим при умеренных скоростях и нагрузках.
Общий недостаток этого соединения заключается в значительныхпотерях на трение. Особенно это заметно у ФС, работающих с чашеобразныммаховиком. Из-за неодинакового нагрева (охлаждения) маховика и нажимного дискаих размеры изменяются по-разному, в результате чего нарушаются зазоры всоединении и нормальная работа ФС. Поэтому наиболее распространенной являетсяпередача крутящего момента с помощью тангенциально расположенных пластин, одинконец которых соединен с кожухом, а другой— с нажимным диском (рис. 1.4).Достоинства соединения заключаются в ликвидации потерь на трение, высокойнесущей способности, устранении опасности заедания нажимного диска и предотвращенииповышенных вибраций в связи со стабилизацией эксплуатационного дисбалансаведущих частей ФС.
В последнее время появилась тенденция в установке МС старельчатыми пружинами. В первых конструкциях такого типа применялись винтовыенажимные пружины цилиндрической или конической формы. Такие ФС включали системурычагов, передающих усилие от пружины к нажимному диску. Они обладалиповышенной плавностью включения, так как система тяг и рычагов имела определеннуюупругость. У них меньшее усилие на выжимной подшипник и лучшаяуравновешенность, чем у ФС с периферийно расположенными пружинами. Однакокардинальное улучшение характеристик ФС связано с применением центральнорасположенных тарельчатых (цельных или разрезных) пружин.
Для производства тарельчатых пружин используются холоднокатаныекалиброванные листы из стали 85 или 50ХГФА. Типичная технология включает в себявырубку заготовки на многопозиционном прессе, шлифование (при необходимости) еес обеих сторон, закалку с формообразованием и отпуск до 42… 48 HRCЭ,дробеструйную обработку в течение 6… 12 мин, фосфатирование с промасливанием.Кроме того, часто применяется термофиксация (например, одночасовая выдержка притемпературе 200°С) и нанесение износостойкого покрытия (например,молибденового) на поверхность контакта пружины с выжимным подшипником. Все пружиныподвергаются контролю по нагрузке, причем отклонение от номинального значенияне должно привышать 5…7%.
Главная особенность тарельчатой пружины заключается в еенелинейной характеристике (рис.1.1).
Это имеет решающее значение для сохранения в течениезаданного срока службы необходимого момента трения, который прямо пропорционаленнажимному усилию Рнж.
/>
Рис.1.1 Упругие характеристики нажимных устройств с пружинами:1-разрезной тарельчатой; 2-винтовыми; WНЖ– перемещение нажимного диска.
Из рис. 1.1 следует, что при одинаковом износе накладокΔh сравниваемых ФС у конструкции с винтовымипружинами нажимное усилие ΔР'нж снижается до 80… 70% первоначальногозначения, в то время как у конструкций с тарельчатой пружиной оно можетостаться таким же или даже стать больше. Из графиков также видно, чтоэнергозатраты на выключение ФС с тарельчатой пружиной меньше, чем у ФС свинтовыми пружинами.
1.2 Наименование изделия и область применения
Дипломный проект по характеру решаемой задачи являетсяконструкторско-исследовательским и решает не только конструкторские задачиразработки и применения муфт сцепления с тарельчатой пружиной, но ирассматривает влияние установки данного узла на технические и эксплуатационные показателитрактора в целом.
Трактора класса 2 мощностью 120 л.с. предназначены для выполненияполного спектра сельскохозяйственных работ от подготовки почвы под посев доуборочных и транспортных операций. Может быть использован в лесном икоммунальном хозяйствах, строительстве, промышленности. Трактор приспособлендля работы в различных почвенно-климатических зонах и на всевозможных видах почв,в том числе и на почвах с низкой несущей способностью. Имея широкий наборразличных приспособлений и узлов дополнительного оборудования, а такжетягово-сцепных средств, трактор способен агрегатироваться со множествомсельскохозяйственных машин и оборудования, в полной мере используя своифункциональные возможности в агрегате с широкозахватными и комбинированнымимашинами как класса 2 так и некоторыми машинами класса 3 с переналадкойэлементов сцепки механизмов передней и задней навески.
Тракторы имеют традиционную простоту конструкции, высокуюнадежность и производительность, экономны в расходах горюче-смазочныхэксплуатационных материалов, запасных частей, приспособлены к различным видамконтроля и диагностирования технического состояния, могут быть оборудованы дляработы в режимах оперативного и длительного времени на реверсе.
Обширная сфера использования тракторов класса 2 в агрегате сразличными машинами удовлетворяет потребности взыскательного потребителя, выполняяразличные виды работ:
1. Растениеводство
o основнаяобработка почвы;
o поверхностнаяобработка почвы;
o внесениеудобрений;
o химизациярастений и защита;
o возделывание иуборка зерновых;
o возделывание иуборка картофеля;
o возделывание иуборка кукурузы;
o возделывание иуборка овощей;
o уборка свеклы,льна, рапса и др. технических культур;
o заготовка кормов;
o транспортные ипогрузоразгрузочные работы.
2. Животноводство
o вывоз и внесениев почву жидких и твердых органических удобрений;
o заготовка кормовна силос и сенаж;
o подвоз к фермамзаготовленных кормов в зимний, весенний и осенний периоды по труднопроходимымместам для обычных средств доставки;
o приготовление иизмельчение кормов.
3. Мелиорацияи поливное земледелие
o осушениепереувлажненных земель
o планировкаосушенных земель и их обработка
o подача водынасосами с приводом от ВОМ в оросительные системы
4. Коммунальноехозяйство
5. Дорожноестроительство
6. Лесноехозяйство
7. Промышленныесредства
8. Транспорт
Перечень навесных и приводных машин для агрегатирования стракторами класса 2.№ п/п Наименование машин и оборудования, марка 1. Погрузчик сельскохозяйственный ПФС-0,75 2. Погрузчик сельскохозяйственный ПС 3. Погрузчик ПУ-Ф-0,5 4. Полуприцепы тракторные ПСТ-7 «Бизон», ПСТ-6, 2ППТ-6 5. Прицеп-емкость специальная ПСЕ-Ф-12.5Б 6. Плуги навесные 3-корпусные для каменистых почв ПГП-3-40Б-2, ПГП-3-40Б, ПГП 3-35-2, ПГП-3-35Б-2, ПГП-3-35Б, ПКМ-3-35В 7. Плуги навесные 3-корпусные ПЛН-3-35П, ПЛН-3-35Б-2, ПЛН-3-35, Л-108 8. Плуг навесной поворотный ПНГ-3-43 9. Агрегат комбинированный почвообрабатывающий АКШ-3,6 10. Бороны дисковые садовые ДС-40, БДСТ-2,5 11. Бороны зубовые посевные ЗБП-0,6А, Л-301 12. Борона сетчатая БСН-3 13. Агрегаты бороновальные прополочные АБ-5, АБ-9 14. Культиваторы для сплошной обработки почвы КП-4, КНС-4, КПН-4, КПН-4М, КНС-3 15. Агрегат чизельный универсальный АЧУ-2,8 16. Культиватор для междурядной обработки почвы КМС-5,4-01 17. Агрегат комбинированный почвообрабатывающий-посевной АПП-3 18. Сеялка пневматическая универсальная СПУ-6М «Берестье» 19. Сеялка универсальная С-6 20. Сеялка навесная пневматическая СПУ-6Л, СПУ-6ЛД 21. Сеялки пневматические для посева зерновых культур и трав СПУ-3, СПУ-3ДЦ 22. Сеялки пневматические для посева зерновых культур и трав СПУ-4, СПУ-4ДЦ, СПУ-6, СПУ-6ДЦ 23. Сеялки точного высева для посева зерновых и овощных культур СТВ-6, СТВ-12 24. Машина для внесения органических удобрений ПРТ-7А-1 25. Машина для внесения жидких органических удобрений МЖТ-6 26. Машина для внесения жидких органических удобрений РЖУ-4М 27. Машина транспортно-технологическая МТТ-4У 28. Распределитель минеральных удобрений РШУ-12 29. Машина прицепная штанговая МТТ-4Ш 30. Разбрасыватель минеральных удобрений Л-116 31. Агрегат для внесения удобрений АВУ-0,7 32. Сеялки удобрений СУ-12М 33. Машина для внесения жидких минеральных удобрений АПЖ-12 34. Опрыскиватели тракторные: Мекосан-2000-12, Мекосан-2000-18, Мекосан-2500-18, ОТН-2-3 35. Косилка-плющилка прицепная КПП-4,2 36. Косилка навесная КС-Ф-2,1Б-4 37. Косилка дисковая КДН-210 38. Косилки роторные навесные Л-501, Л-501Д, Л-502 39. Косилка навесная «Белка-210» 40. Косилка садовая ротационная 41. Косилки-измельчители КИП-1,5, КИН-Ф-1500 42. Грабли-ворошилка роторные ГВР-6 43. Грабли-ворошилка ГВР-630 44. Грабли-ворошилка Л-503 45. Пресс-подборщик рулонный ПРФ-180 46. Пресс-подборщик рулонный ПРФ-145 47. Пресс-подборщик рулонный ПРФ-110 48. Фуражир ФРС-1,4 49. Стогометатель С-401 50. Стоговоз СТП-2 51. Картофелесажалка навесная четырехрядная Л-202 52. Культиватор-окучник ОКГ-4 53. Окучник картофельный АК-2,8 54. Окучник овощной УК-0,7 55. Окучник овощной УК-0,45 56. Окучник чизельный ОЧ-2,8 57. Культиватор-грядообразователь КГО-3,0, КГО-3,6 58. Картофелекопатель навесной двухрядных КТН-2В, КСТ-1,4А, КЭП-1,4 59. Картофелекопатели однорядные Л-651, КТН-1Б 60. Буртоукрывщик навесной БН-100 61. Картофелеуборочный комбайн однорядный Л-601 62. Подборщик корнеплодов ППК-6 63. Агрегат точечного высева АТВ-4 64. Агрегат точечного высева АТВ-6 65. Подборщик-очесыватель-оборачиватель ПОО-1 66. Оборачиватели лент льна ОД-1 67. Вспушиватель лент льна ВЛ-3 68. Вспушиватель-порциеобразователь ВПН-1 69. Пресс-подборщик льна ПРФ-110Л
2. АНАЛИЗКОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ МОДЕРНИЗИРУЕМОГО УЗЛА
Чтобы проанализировать все недостатки и преимущества модернизированногоузла (муфты сцепления), рассмотрим устройство и принцип работы муфты сцеплениядо модернизации.
/>
Рис. 2.1 Сцепление. 1,1а-диск ведомый, 2,2а-накладка, 3-дискнажимной, 4-палец, 5-шайба, 6-шплинт, 7-рычаг отжимной, 8-вилка, 9-пружина,10-диск опорный, 11-гайка регулировочная, 12-шайба стопорная, 13-шайба,14-болт, 15-шайба, 16-гайка, 17-заклепка, 18-ступица, 19-демпфер, 20-втулка,21-заклепка, 22-шайба, 23-стакан, 24, 24а-пружина, 25-шайба изолирующая,26-шайба, 27-болт, 28-пластина, 29-втулка, 30-заклепка.
Силовая передача включает в себя сцепление, коробку передач,привод ПВМ и задний мост. Она служит для передачи крутящего момента от коленчатоговала дизеля к передним и задним колесам.
Одной из составляющих силовой передачи и является наш объектмодернизации – сцепление.
На рис.2.1 показано сцепление фрикционное, однодисковое,постоянно замкнутое. Ведущей частью муфты сцепления является маховик, нажимнойдиск 3, имеющий три шипа, которые входят в специальные пазы маховика. К ведомойчасти сцепления относятся ведомый диск 1 с гасителем крутильных колебаний 19,установленный на силовом валу. Необходимое усилие прижатия трущихсяповерхностей ведущей и ведомой частей сцепления для передачи крутящего моментаот дизеля к трансмиссии обеспечивается девятью пружинами 24.
Диск 3 имеет рычажные механизмы 7, обеспечивающие автоматическуюрегулировку его положения при выключении сцепления.
Опорами отжимных рычагов служат вилки 8, закрепленные надиске с помощью регулировочных гаек 11.
Такая муфта сцепления широко применяется на тракторах Беларуссерии 800, 900, 1000. Он неплохо себя зарекомендовала в работе, выдерживаласложные режимы работы. Однако и имела ряд нареканий. При частых включениях ивыключения муфты повышался тепловой режим, фрикционные диски теряли своифизико-химические свойства, что приводило к повышенному износу фрикционногослоя, в следствие чего приводило к буксованию сцепления.
Наша модернизация больше коснется нажимного устройства муфтысцепления. На рис.2.2 показан эскиз модернизированной муфты сцепления.
/>
Рис. 2.2 Муфта сцепления с тарельчатой пружиной
В данной конструкции муфты сцепления вместо радиально расположенныхнажимных пружин установлена одна тарельчатая пружина поз.12 рис.2.2. Такженужно учесть, что данная муфта сцепления работает в масле. Одним из основныхпреимуществ ФС, работающих в масле «мокрых», по сравнению с «сухими» ФС,является их надежность и долговечность, отсутствие частых эксплуатационныхрегулировок. Это связано с меньшим изнашиванием пар трений(ПТ), лучшим отводомтеплоты от них и большей стабильностью их коэффициентов трения.
Применение смазывания пар трений фрикционного сцепления (ФС)уменьшает их коэффициент трения до 0,07…0,09 вместо 0,25…0,3 у сухих ФС, но приэтом позволяет почти десятикратно увеличить давление на них и примерно в 2 разасократить площадь контакта дисков из-за наличия канавок на их поверхности.
Смазывание ПТ ФС качественно меняет на трибологическиепроцессы при буксовании «мокрых» ФС, обеспечивая жидкостное и полужидкостное(граничное) трение. Под последним обычно понимают такой режим работы мокрогоФС, когда трущиеся поверхности ПТ разделены тончайшей масляной пленкой(толщиной менее 0,1 мкм), фактически на молекулярном уровне, препятствующейнепосредственному контакту ПТ. Этим обеспечивается малое изнашивание ПТ привысоких усилиях сжатия и постоянный их коэффициент трения. Увеличение толщиныразделительной масляной пленки ведет к нежелательному снижению коэффициента трения,а ее разрыв — к резкому увеличению изнашивания ПТ. Следовательно, положительныекачества мокрых ФС зависят от определенных внешних условий, обеспечивающихименно граничное трение на фрикционных парах, что неизбежно ведет ксущественному усложнению конструкции мокрых ФС по сравнению с сухими.
Повышенная сложность мокрых ФС предопределила более широкоеприменение сухих ФС, отличающихся относительной конструктивной простотой идостаточной надежностью работы в прошлые годы, когда энергонасыщенностьтракторов и других тяговых машин и их рабочие и транспортные скорости резко отличалисьот современных.
Вместе с тем опыт эксплуатации сухих ФС показал, что ониимеют ряд недостатков, обусловленных главным образом непостоянствомкоэффициентов трения при изменениях температур ПТ и их повышенным износом,связанным с ростом энергонасыщенности машин.
Непрекращающийся поиск наиболее долговечных фрикционных материалов,совершенствование конструкций сухих ФС и другие научные исследования,проводимые в нашей стране и за рубежом, значительно повысили их ресурс;особенно это коснулось ФС для сельскохозяйственных тракторов, комбайнов, легковыхи большинства грузовых автомобилей. Одновременно стало выясняться, что длятяжелых промышленных тракторов, вследствие специфики их работы и повышенных силтяги, сухие ФС не могут обеспечить при заданных геометрических размерах необходимойдолговечности ПТ.
Отсюда правомерен все нарастающий интерес к применению намощных тракторах мокрых ФС, потенциально более надежных и долговечных, о чембыло сказано ранее. В автомобилях их использование весьма ограничено.
Тенденция повышения энергонасыщенности и тяги тракторов,особенно промышленных, четко прослеживается и в том, как растет количествозарубежных патентов мокрых ФС по десятилетиям, начиная с 30-х годов. Если в30-е и 40-е годы были зарегистрированы соответственно только один и три патентаи все они были американских фирм, производящих ФС, то в 50-е гг. появились 34патента Великобритании и 40—Франции. Значительный рост числа патентовпрослеживается в 60-е гг., когда во всем мире начался период более резкогороста энергонасыщенности тракторов и других тяговых машин. Особенно большоечисло патентов зарегистрировано в 70-е гг. — 41, и среди них появились патентыФРГ, Японии и других стран. В начале 80-х годов также появились новые патенты вФРГ и США.
Наибольшее число патентов в области создания мокрых ФС имеетфирма «Борг Уорнер» (США), разработавшая разнообразные их конструкции, включаяуспешно применяемый унифицированный ряд мокрых ФС «Рокфорд Клач».
Фирмы «Катерпиллер» и «Джон Дир» (США) на все выпускаемыетракторы с механическими трансмиссиями устанавливают мокрые ФС с дискамиодинакового диаметра, число которых зависит от передаваемого крутящего момента.Фирма «Лайп Рол-лвей» (США) изготовляет мокрые ФС диаметром от 300 до 380 мм пяти типоразмеров. По данным фирмы, долговечность этих ФС примерно в 30 раз больше, чем у сухихФС того же типоразмера. Вопросами совершенствования подачи масла в зону трениямокрых ФС занимаются фирмы «Дженерал моторе», «Дэй-на» (США) и др.
Ведущей западногерманской фирмой по разработке и производствусухих и мокрых ФС является фирма «Фихтель и Сакс», совершенствующая в основномспособы подвода масла в зону трения. Разработкой мокрых ФС занимаются также«Даймлер Бенц», «Зюдойч Кюхль-фабрик» и другие фирмы ФРГ.
В Великобритании фирмами, владеющими патентами по мокрым ФС,являются «Дэвид Браун» «Аутомотив Продактс» и «Г. К. Н. трансмишн», также совершенствующиеподачу масла в зону трения.
Японские фирмы «Нисан Мотор», «Дэйкин Сейсакушо» и «Ей-синСейкин Кабушики Каиша» тоже работают над совершенствованием подачи масла в зонуПТ, от которой в значительной степени зависит надежная и долговечная работамокрого ФС.
Использование масла в мокром ФС, выполняющего функции жидкостногоохлаждения и смазывания ПТ, влечет за собой появление целого комплекса проблем,которые в большей или меньшей степени влияют на надежность самого ФС. К ним впервую очередь надо отнести подбор фрикционных материалов ПТ, способы ихохлаждения и смазывания и ряд других, включая способы, обеспечивающие «чистоту»размыкания дисков и повышающие надежность применяемых уплотнений.
Следует отметить, что применение мокрых ФС стало возможнымтолько после создания фрикционных материалов, стойких к воздействию масла.
Наиболее высокой стойкостью к минеральным маслам обладаютспеченные материалы, пористая структура которых способствует адсорбированию иудержанию масляной пленки, обеспечивающей граничное трение во фрикционной паре.
Из асбофрикционных материалов на органическом связующем дляработы в масле используются в основном эластичные тканые материалы с маслянойпропиткой, пластмассы и фрикционные материалы на комбинирующем связующем.
Иногда в мокрых ФС применяются чисто металлическиефрикционные пары, поверхность трения которых сульфацианируется Для улучшенияпротивозадирности и прирабатываемости. а также для повышения износостойкости иусталостной прочности.
Основные фрикционные материалы, применяемые в мокрых ФС, атакже принципиальные конструктивные решения достаточно подробно рассмотреныранее.
Для правильной оценки мокрых ФС необходимо указать, что их преимуществареализуются только в определенном диапазоне температур на ПТ. Повышение температурывыше определенного предела резко отрицательно сказывается на материалах ПТ исостоянии масляной разделительной пленки. Металлические фрикционные дискиначинают подвергаться короблению, усадке, растрескиванию и сватыванию.Фрикционные материалы других композиций начинают выкрашиваться, происходит их«золочение» и разъединение.
Разложение масла приводит к загрязнению ПТ, уменьшению ихпористости и уменьшению проходных сечений канавок для охлаждения и смазки.
Таким образом, тепловой режим мокрого ФС является одним изважнейших факторов его надежности и долговечности, стабильность которогозависит в основном от системы подачи масла на ПТ для их охлаждения исмазывания.
Четкой классификации конструкций системы охлаждения исмазывания поверхностей трения мокрых ФС пока нет. Однако анализ патентнойдеятельности зарубежных фирм и небольшого еще опыта отечественногоконструирования, проводимого в НПО НАТИ и СКБ по сцеплениям и гидротрансформаторам,позволяет наметить основные ее ориентиры: по месту подвода масла в зону трения;по месту действия системы охлаждения и смазывания; по способу подачи масла взону трения; по направлению подачи масла; по характеру подачи; по способуохлаждения масла и по форме масляных канавок на поверхностях трения, имеющих существенноевлияние на их охлаждение и смазывание.
Подвод масла в зону трения возможен от ведущих деталей ФС, отведомого вала и от MB.
По месту действия системы охлаждения и смазки все существующиемокрые ФС имеют сухой или мокрый картер.
По способу подачи масла в зону трения, являющемуся основнымконструктивным признаком системы охлаждения и смазывания, различают подачи спомощью системы разбрызгивания, трубок Пито и насосов. Разбрызгивание можетосуществляться различными способами: простым погружением деталей ФС в маслолибо с использованием приспособлений, обеспечивающих улавливание разбрызгиваемогомасла и направления его на ПТ. Трубки Пито служат для непосредственной подачимасла к фрикционным дискам ФС и для вывода масла из рабочего картера в масляныйрезервуар, из которого оно посредством других приспособлений подается в зонутрения.
Больше половины конструкций систем охлаждения и смазывания мокрыхФС содержат масляные насосы. Их привод осуществляется или от ведущих деталейФС, или они независимы (могут быть использованы насосы смазочных системдвигателя или коробки передач).
По направлению подачи масла различают системы с подачей егоот внутреннего диаметра БД к внешнему, в обратную сторону или комбинированные,когда масло вначале подается внутрь ФС а затем под действием центробежных силвновь отбрасывается наружу.
По характеру подачи встречаются системы с прерывным или непрерывнымпотоком масла в зону трения. В первом случае масло подается только в моментвключения или только в выключенном состоянии ФС; во втором масло течетпостоянно или в определенный период работы ФС.
По способу охлаждения масла различают системы с охлаждением вмаслосборнике ФС, маслосборниках двигателя и коробки передач, в водяном радиаторе,а также в маслосборнике картера за счет системы охлаждения двигателя.
По форме масляных канавок на поверхностях трения их рисунокбывает спиральным, радиальным, спирально-радиальным, наклонным, тангенциальным,концентрическим, сетчатым («бриллиантовым», типа «квадрат», дифференциальным),в виде отверстий и др. Иногда используются поверхности трения без канавок дляохлаждения и смазывания.
Достоинства соединения с помощью тарельчатой пружины заключаетсяв ликвидации потерь на трение, высокой несущей способности, устранениеопасности заедания нажимного диска и предотвращения повышенных вибраций в связистабилизацией эксплуатационного дисбаланса ведущих частей ФС. Что касаетсяуправления, то для этой муфты сцепления применим гидравлическое управление.Управление показано на рис.2.3
/>
Рис. 2.3 Управление муфтой сцепления.
В подведении итогов по предлагаемой конструкции можносказать, что муфта сцепления с тарельчатой пружиной, работающая в масле и сгидравлическим управлением является прогрессивным решением для устранения ряднедостатков и устаревших схем муфт сцепления и управления.
3. ПАТЕНТНЫ ПОИСК. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМ АНАЛОГОВ РАЗРАБАТЫВАЕМОГОУЗЛА
3.1 Анализ тенденций и развития мирового тракторостроения вобласти конструкций задних и передних ВОМ
В настоящее время как в СНГ, так и за рубежом все большеевнимание уделяется вопросам повышения надежности трансмиссий тракторов,облегчению управления трактором, снижению трудоемкости техническогообслуживания в процессе эксплуатации.
Одним из наиболее нагруженных узлов тракторной трансмиссии,лимитирующим ее ресурс и наработку между регулировками и ремонтами, являетсямуфта сцепления. Увеличение энергонасыщенности и единичной мощности тракторовприводит к ужесточению условий работы муфты сцепления (буксованию) при троганиитрактора с места.
В настоящее время многие зарубежные фирмы для обеспечениявысокой надежности и долговечности муфты сцепления тракторов в качестве фрикционногоматериала вместо традиционных асбофрикционных накладок применяют накладки изметаллокерамики сухого трения. По данным испытаний» такая металлокерамикаобладает в 4-5 раз большей износостойкостью в сравнении с асбофрикционнымиматериалами, применяемыми, в частности, в муфтах сцепления отечественныхтракторов. Допуская значительно большие удельные давления, фрикционные накладкииз металлокерамики позволяют уменьшить размеры фрикционных дисков, а в рядеслучаев и сократить их количество чем обеспечивается снижение материалоемкостимуфты сцепления и уменьшение приведенного момента инерции ее ведомых частей.
3.2 Обзор конструкций муфт сцеплений тракторов зарубежныхфирм
Фрикционные диски этих муфт обычно имеют «лепестковую» формус различным в зависимости от размеров и передаваемого крутящего момента числомлепестков, с обеих сторон которых приклепаны металлокерамические накладкитрапецеидальной формы (рис, 3.1). Применение фрикционных накладок в видеотдельных элементов создает благоприятные условия для охлаждения муфты за счетвнутренней вентиляции, что также способствует повышению долговременности иизносостойкости трущихся пар.
Как показал анализ применения различных фрикционныхматериалов в муфтах сцепления зарубежных колесных сельскохозяйственных тракторов,металлокерамика сухого трения наибольшее распространение получила на тракторахмощностью свыше 75 кВт (100 л.с), хотя отдельные фирмы («Фиат», Италия,«Интернешнл Харвестр», США) применяют ее и на тракторах меньшей мощности порядка50-60 кВт (70-80 л.с.) и менее.
Еще более эффективным с позиций повышения износостойкости идолговечности оказывается применение так называемых муфт «мокрого»типа, работающих в масле. Помимо повышения износостойкости, охлаждение трущихсяповерхностей маслом позволяет этим муфтам работать с неполным включением придлительной пробуксовке, что обеспечивает возможность более плавного троганиятрактора с места и более тонкого маневрирования при подъезде к орудиям, априменение гидравлического привода управления для включения муфты в рядеслучаев исключает необходимость ее регулировок в процессе эксплуатации. Хотятакие муфты конструктивно сложнее и дороже ‘сухих’, их применение на сельскохозяйственныхтракторах, особенно гусеничных, постепенно расширяется и в настоящее времямуфты сцепления «мокрого типа применяются на тракторах фирм ‘Джон Дир’, ‘Катерпиллар’(США), 'Фиат' (Италия). По утверждению зарубежных фирм, муфты этого типаобладают большой долговечностью и не требуют регулировки в процессеэксплуатации, Такэнапример, фирма ‘Катерпиллар’ гарантирует потребителю срокслужбы ‘мокрой’ муфты сцепления, устанавливаемой на гусеничныхсельскохозяйственных тракторах моделей Д-5 и Д-6 (мощностью соответственно 89 и123 кВт) в течение трех лет.
/>
Рис. 3.1 Ведомый диск муфты сцепления с металлокерамическиминакладками тракторов фирмы «Форд» США
На рис. 2 показано устройство многодисковой муфты сцепления ‘мокрого’типа ‘Перма Клатч’ фирмы ’Джон Дир’, устанавливаемой на всех тракторах этойфирмы мощностью от 82 кВт (110 л.с,) и выше.
/>
Рис.3.2 Муфта сцепления ‘Перма Клатч’ ‘мокрого’ типа фирмы ‘ДжонДир’
Ведущие 1 и ведомые 2 с накладками из органическогоматериала) диски расположены в заполненном маслом пространстве, образованномполостью маховика и крышкой 6, Масло в полость маховика поступает изобъединенной гидросистемы трактора после его очистки и охлаждения.
Управление муфтой сцепления гидравлическое, посредствомклапана, золотник которого через тягу соединен с педалью. Включение муфты осуществляетсядавлением масла, подаваемого в кольцевое пространство за плунжером 8, Усилиеплунжера через нажимные рычаги 7 и регулировочные болты 4 передается нажимномудиску 3, сжимающему пакет фрикционных дисков. При выключении муфты золотникклапана управления перекрывает подвод масла к плунжеру 8, давление под нимпадает и под действием пружин 5 нажимной диск 3 отходит от фрикционных дисков.Все муфты сцепления этого типа имеют один типоразмер ведомых дисков (305 мм) и в зависимости от передаваемой мощности различное их количество (2, 4 или 5).
Представляет интерес конструкция муфты сцепления сухоготрения фирмы 'Спайсер’ (США), применяемой на мощных сельскохозяйственныхтракторах со всеми ведущими колесами ряда фирм (‘Версатайл’, ‘Стейгер’, 'Форд'США). Основной отличительной особенностью муфты является наклонное расположениецилиндрических нажимных пружин, установленных попарно по окружности междукорпусом муфты и нажимной втулкой (рис, 3.3).
/>
Рис.3.3 Муфта сцепления фирмы ‘Спайсер’ США.
Такое расположение нажимных пружин обеспечивает постоянствоусилия сжатия ведомых дисков, а следовательно, и коэффициент запаса муфтысцепления и сохранение ее работоспособности практически до полного износафрикционных накладок. Тем самым исключается необходимость в частых еерегулировках.
По утверждению фирмы 'Спайсер', допустимый износ фрикционныхнакладок, при котором сохраняется нормальная работоспособность муфты, на 25%выше, чем у муфт с обычным расположением пружин.
4. РАСЧЕТ МУФТЫ СЦЕПЛЕНИЯ
Большинство фрикционных муфт сцепления работают в условиях сухоготрения, предполагающего отсутствие смазки между поверхностями. В последние годыначинают все шире применяться фрикционные устройства, работающие в масле вусловиях граничного или полужидкостного трения.
В обоих случаях исходными данными при оценке свойств парытрения являются коэффициент трения и износостойкость. Трение и износ, какизвестно, неотделимые процессы, в большей мере зависящие как от материалов исостояния поверхностей, так и от условий работы фрикционных элементов в узлетрактора.
Условия работы фрикционной муфты сцепления определяются нетолько видом трения, но и нагрузочными, скоростными и тепловыми режимами.
Коэффициент трения и износостойкость зависят от многихфакторов, основными из которых являются удельное давление, скорость скольженияи температура поверхностей.
4.1 Расчет числа пар терния фрикционной муфты сцепления
Исходные данные:
максимальный момент двигателя — 386 Нм
Коэффициент запаса – β=2,0
Средний радиус поверхности трения RC=14 см
Ширина поверхности трения b=7 см
Пара трения сталь по металлокерамике. q=2.5 Мн/м2. µ=0,082.Полагаем что на поверхностях металлокерамических дисках имеются спиральные ирадиальные каналы, занимающие 50% площади трения
/> (4.1)
Принимаем Z=1.Значит Муфта сцепления однодисковая, работающая в масле.
4.2 Тепловой расчет
Определение температуры поверхностей дисков фрикционной муфтыработающей в масле. Работа буксования L=120000дж, время буксования τ=2 с,начальная температур дисков t = 50ºC, толщина дисков 4 мм. Теплофизические коэффициенты металлокерамики берем λ=15,5 вт/м*град, (сγ)м=1,68*106дж/м3*град, а=0,393*10-5 м2/сек, удельный расход маслаω=0,12*10-2м3/м2*сек, для спиральных и радиальных каналов на поверхностяхξ=0,78.
Полагаем, что диски с металлокерамическим покрытием имеют наповерхности трения спиральные и радиальные каналы. Толщина слоя металлокерамикиравна 1,0 мм, а толщина стальной основы диска 3 мм. Теплофизические коэффициенты для таких дисков необходимо определять как для многослойнойконструкции, т.е. необходимо найти их эквивалентные значения по известным изтеории теплопроводности уравнениям:
/> /> (4.2)
В нашем случае λэкв=27,2 вт/м*град (сγ)экв=3,97*106дж/м3*град, аэкв=0,685*10-5 м2/сек
Температура поверхностей трения определяется по формуле:
/>(4.3)
Находим расчетные коэффициенты:
Коэффициент распределения тепловых потоков
/>(4.4)
Коэффициент теплоотдачи
ам=(сγ)мωξ=1580 дж/м2*град*сек
При том же тепловом потоке θ температураtn=221(1-е-0,174)+60=95 ºС.
Из теплового расчета видно, что при малой продолжительностибуксования (однократное включение муфты) эффект охлаждения дисков масломнезначителен. Определяем время охлаждения дисков до начальной температуры послевключения фрикционной муфты, работающей в масле, а также величину потерьмощности на разбрызгивание.
/>(4.5)
Величину потерь мощности на разбрызгивание находим поуравнению при условии, что зазор между дисками будет 0,5 мм, а относительная скорость вращения дисков 25 м/сек.
Nб=4,3*10-2-2,61*10-2*7*25/5*10-4=390 вт
4.3 Расчет тарельчатой пружины
/>
Рис. 4.1 Разрез тарельчатой пружины.
На рис.4.1 показан разрез тарельчатой пружины по основномурабочему участку (перья, идущие к центру на рисунке не показаны). При расчетеэтой пружины исходим из предположения, что под воздействием нагрузки Рпрямоугольное сечение пружины не изменяет своей формы, а лишь поворачиваетсявокруг точки О.
Рассмотрим в сечении пружины точку А с координатами х и у.После поворота сечения эта точка переместится в положение А1 и приблизится коси симметрии пружины на величину Δ:
Δ=[х cos (α-φ)- y sin (α-φ)] – (xcos α – y sin φ).(4.6)
Углы α и φ практически невелики, поэтому можнопринять
/>
/>
/>
/>
Тогда
/>/>
Относительное удлинение пружины равно:
/>/>(4.7)
Нормальное напряжение:
/>/> (4.8)
Номинальная сила в осевом сечении пружины будет
/>(4.9)
После интегрирования
/>
Рассматривая условие равновесия полукольца (рис.4.2)убеждаемся, что N=0, тогда
/>
Максимальное напряжение будет при х=с-а и />
Подставляя эти значения в уравнение (4.7), находиммаксимальное напряжение:
/>
Учитывая, что
/> />
где ωn – деформация пружины в направлении действующейсилы Р, находим:
/>
Рис.4.2 Условие равновесия полукольца.
/>(4.10)
Находим изгибающий момент относительно оси х (относительнооси у пренебрегаем)
/>
/>
Рис.4.3 Примерная характеристика пружины
Используя все предыдущие выражения находим уравнение характеристикипружины:
/>
Примерная характеристика пружины приведена на рис. 4.3. Припроектировании пружины следует выбирать ее предварительную осадку привключенной фрикционной муфте, на следующей части характеристика с такимрасчетом, чтобы в процессе износа дисков трение пружины не уменьшалось.
4.4 Тяговый расчет
Целью тягового расчета является определение тягово-сцепных,скоростных и экономических качеств трактора при прямолинейном поступательномдвижении. Тяговый расчет выполняется в процессе подготовки техническогозадания. Конструктор, как правило, получает от заказчика заявку, содержащуюобоснованные технико-экономические требования к продукции, подлежащейразработке. В эту заявку включается назначение машины (функция машины),например, обеспечение механизации процессов выращивания пропашных культур илипроцессов осушения и освоения болот и заболоченных земель, горных склонов и др.
При проведении тягового расчета определяют массупроектируемого трактора и мощность двигателя, характеристику последнего имоменты, подводимые к ведущим колесам, коэффициенты полезного действия, тяговыйи мощностной балансы, диапазоны скоростей движения и соответствующиепередаточные числа (при применении ступенчатых трансмиссий), уточняют пределысопротивления машин и орудий, агрегатируемых с трактором, а также оцениваютразгонные качества проектируемой машины, т.е. способность трактора обеспечитьстабильное движение агрегата на заданной скорости за определенный моментвремени. В заключение тягово-сцепные, скоростные и экономические качестватрактора при различных установившихся режимах работы (номинальных и частичных).
Тяговые характеристики строят применительно к установившимсярежимам работы трактора и при движении его по горизонтальному участку. Тяговуюхарактеристику можно построить путем использования данных испытаний трактора ирасчетным путем. В первом случае ее называют экспериментальной тяговойхарактеристикой и она предназначена для оценки показателей тягово-сцепных иэкономических качеств реального трактора. Во втором случае ее называюттеоретической тяговой характеристикой, и она предназначена для определенияуказанных выше качеств проектируемого трактора. Тяговые характеристики строятдля конкретных типичных почвенных фонов: для сельскохозяйственного тракторатипичным фоном является стерня суглинка нормальной влажности, для промышленного— суглинок со снятым дерновым покровом.
Для построения теоретической тяговой характеристикинеобходимы следующие исходные данные.
1. Агротехническиетребования, предъявляемые к трактору. К ним относятся условия работы трактора —типичные грунты и почвы, их физико-механические характеристики (s0— предел прочности грунта на одноосное сжатие; fп, fск— коэффициентытрения грунта; kt — коэффициент деформации; k —коэффициент объемного смятия грунта; tср — напряжение среза; v — влажность); набор агрегатируемых машин и орудий (диапазон тяговыхсопротивлений Fкр. max— Fкр. min); диапазон скоростей движения(пониженный, рабочий, транспортный).
2. Данные тяговогорасчета проектируемого трактора: масса трактора (эксплуатационная и сцепная),тип движителя с параметрами ходового аппарата (колесный r0, b, pш hг, t); передаточные числа трансмиссии (для ступенчатоймеханической передачи) или характеристики бесступенчатых передач (объемнойгидропередачи, гидродинамической, электрической и др.); коэффициенты полезногодействия ходовой части hг,трансмиссииhтр и др.
3. Регуляторнаяхарактеристика двигателя. В случае установки на проектируемый трактор новогодвигателя эту характеристику строят методами теории двигателя и ее можнопредставить аналитически, графически или в виде табличных данных. При установкесерийного двигателя используют характеристику, полученную при тормозныхиспытаниях двигателя. Она также может быть представлена графически или табличнымиданными.
4. Буксованиедвижителя. Если имеется прототип проектируемого трактора одинакового класса,массы и м подобным движителем, то используют зависимость коэффициентабуксования от силы тяги на крюке (тяговая характеристика), полученной пригосударственных испытаниях прототипа.
Методика расчета тяговой характеристики трактора
Регуляторной характеристикой двигателя называется зависимостькрутящего момента Me, частоты вращения вала двигателя n, часового Gт иудельного ge расходов топлива от эффективной мощности Pe.
На основании регуляторной характеристики определяютсянекоторые параметры, характеризующие двигатель.
Степень неравномерности регулятора (в процентах)
/> (4.1)
где nx — максимальная частота вращения на регуляторе; np — частота вращения в начале действиярегулятора.
Для тракторных дизелей d = 4..6 %.
Коэффициент запаса крутящего момента (в процентах)
/> (4.2)
где MeM — максимальный крутящий момент; MeN — момент при номинальной частотевращения.
Для оценки приспособляемости тракторных двигателей используюттакже коэффициент приспособляемости
/> (4.3)
Коэффициент снижения частоты вращения двигателя, характеризуемыйотношением частоты вращения коленчатого вала nM на режиме максимального крутящегомомента к частоте вращения nN на номинальном режиме работы,
/> (4.4)
У современных тракторных двигателей a = 0,65..0,75.
У дизелей без турбонаддува коэффициент приспособляемости, какправило, не превышает 1,15. Дизели с турбонаддувом обеспечивают такие же илинесколько меньше коэффициенты приспособляемости. Однако при соответствующихмероприятиях (повышение давления наддува, снижение коэффициента избытка воздухапри работе на режиме MeM, оптимизация работы компрессора) можно обеспечить такойхарактер изменения крутящего момента, при котором обеспечивалась бы постояннаямощность на внешней характеристике двигателя. У существующих двигателейпостоянной мощности (ДПМ) коэффициент приспособляемости составляет 1,35-1,45.
При тяговом расчете трактора регуляторную характеристику двигателянеобходимо перестроить, поскольку использование в качестве аргумента мощности Pe неудобно. Это объясняется тем, что утрактора основным показателем является тяговое усилие, непосредственносвязанное с крутящим моментом. Поэтому в перестроенной регуляторной характеристикев качестве аргумента принимается крутящий момент Me, в зависимости от которогоопределяются частота вращения n,эффективная мощность Pe, часовой Gт и удельный ge расходы топлива.
Для расчета теоретической тяговой характеристики трактора наЭВМ желательно регуляторную характеристику двигателя представить в виде функциональныхзависимостей. Такие зависимости при использовании осредненных эмпирическихкоэффициентов позволяют также приближенно построить регуляторную характеристикудля вновь проектируемого двигателя.
На регуляторном участке характеристики частота вращениядвигателя линейно зависит от крутящего момента
/> (4.5)
Найденной частоте вращения в мин-1 и заданномукрутящему моменту соответствует мощность
/> (4.6)
Часовойрасход топлива на регуляторном участке характеристики можно представитьлинейной функцией мощности
/> (4.7)
где GТ.Х. и GТN — часовой расход топлива соответственно на режиме холостогохода и на номинальном режиме; PeN — эксплуатационная мощность двигателя.
Рабочие участки корректорных ветвей характеристики можнопостроить по следующим формулам:
/> (4.8)
где g —степень изменения удельного расхода топлива при максимальном моменте; b — показатель корректурной ветвирегуляторной характеристики двигателя.
Обычно g=1..1,1; = 0,5..0,6, для обычных двигателей и = 1..1,1 для ДПМ.
Для обоих участков регуляторной характеристики удельныхрасход топлива рассчитывается по формуле
/> (4.9)
Здесь ge в г/(кВт×ч); GТ в кг/ч; Pe в кВт.
Тягово-экономические показатели трактора рассчитываются взависимости от тяговой нагрузки Fкр. Значения Fкр в кН задаются шагом Fкр от нуля до максимального значенияограниченного либо по сцеплению движителя с почвой либо максимальным моментомдвигателя.
Касательная сила тяги Fк в кН рассчитывается по формуле
/> (4.10)
где Ff — сила сопротивления качению трактора, кН.Момент в кН×м, развиваемый двигателем
/> (4.11)
где rк0 — расчетный радиус качения ведущегоколеса, м; Uj — передаточное число трансмиссии на j-ой ступени регулирования; h — механический КПД трансмиссии.
Удельная сила тяги на крюке
/> (4.12)
где Gсц — сцепной вес трактора, кН; hкр — высота крюка, м; L — база трактора, м.
Для гусеничного и колесного полноприводного трактора сцепнойвес равен весу трактора, а отношение hкр/L здесь условно принимается равнымнулю.
Коэффициент буксования рассчитывается по формуле А.Греченко.
/> (4.13)
где jкр max —максимальная удельная сила тяги на крюке; B и C —эмпирические коэффициенты.
Действительная скорость трактора, м/с
/> (4.14)
Крюковая мощность, кВт
/> (4.15)
Тяговый КПД трактора
/> (4.16)
В результате расчета на каждой j-ой ступени регулирования получаем ряд значений , u, hТ,Pкр и GТ, соответствующий ряду значений Fкр.
Расчет тяговой характеристикитрактора ведем с помощью программы «tractor».
Таблица 4.1Исходные данные для трактора 922
МАРКА ТРАКТОРА МТЗ-922
Агрофон Стерня
Нагрузка на переднюю ось, кН 23
Нагрузка на заднюю ось, кН 34,5
База трактора, м 2,45
Высота крюка, м 0,4
Включение переднего моста Принудительное
КОЛЕСА ПЕРЕДНИЕ ЗАДНИЕ
Марка 360/70R24 18,4R34
Радиус R, м 0,586 0,829
Коэффициент сцепления ф max 0,75 0,85
Параметр р 12,5 7,3
Коэффициент сопротивления качению f 0,075 0,09
Передаточные числа и КПД трансмиссии
Номер передачи Передние колеса Задние колеса
i
/> i
/> 1 251,15 0,8084 330,78 0,8417 10 58,45 0,8084 76,99 0,8417 16 37,87 0,8417 49,88 0,8764 ДВИГАТЕЛЬ МАРКА Д-245.5 n, об/мин Ne, кВт Me, кН м gt, кг/ч gе г/кВт ч 1500 84,666 539,000 18,110 213,900 1550 87,326 538,000 18,665 213,740 1600 89,975 537,000 19,220 213,614 1650 92,053 532,750 19,700 214,008 1700 94,085 528,500 20,180 214,486 1750 96,074 524,250 20,660 215,043 1800 98,018 520,000 21,140 215,675 1850 98,125 506,500 21,253 216,586 1900 98,091 493,000 21,365 217,808 1950 97,916 479,500 21,478 219,347 2000 97,599 466,000 21,590 221,212 2050 97,892 456,000 21,850 223,205 2100 98,081 446,000 22,110 225,427 2150 79,177 351,667 18,597 234,875 2200 31,102 135,000 9,830 316,059 2220 0,000 0,000 5,240 - /> /> /> /> /> /> />
Сила тяги, кН Буксование Касательная сила тяги, кН
Нагрузка
на ось, кН Сопротивление перекатыванию, кН Ркр
/>
/> Рк1 Рк2 Рк N1 N2 Pf1 Pf2 Pf 0,000 -0,008 0,061 -6,378 16,223 9,844 20,600 36,900 6,432 3,415 9,847 1,000 -0,005 0,064 -5,755 16,462 10,707 20,483 37,017 6,271 3,436 9,707 2,000 -0,003 0,066 -5,123 16,684 11,561 20,366 37,134 6,103 3,457 9,561 3,000 0,000 0,069 -4,481 16,890 12,409 20,251 37,249 5,929 3,480 9.409 4,000 0,002 0,071 -3,836 17,090 13,254 20,137 37,363 5,751 3,502 9.254 5,000 0,005 0,073 -3,197 17,299 14,101 20,022 37,478 5,575 3,526 9.101 6,000 0,008 0,076 -2,565 17,517 14,952 19,906 37,594 5,400 3,551 8,952 7,000 0,010 0,079 -1,939 17745 15,806 19789 37,711 5,228 3,578 8,806 8,000 0,013 0,081 -1,320 17,983 16,663 19,671 37,829 5,057 3.606 8,663 9,000 0,016 0,084 -0,707 18,232 17,524 19,553 37,947 4,888 3,637 8,524 10,000 0,020 0,087 -0,103 18,492 18,390 19,433 38,067 4,721 3,669 8,390 11,000 0,023 0,090 0,495 18,764 19,259 19,313 38,187 4,556 3,703 8,259 12,000 0,026 0,093 1,086 19.048 20 134 19,191 38,309 4,394 3,740 8,134 13,000 0,030 0097 1,669 19,346 21,014 19,068 38,432 4,235 3,779 8,014 14,000 0,034 0 100 2,244 19,657 21,901 18,942 38,558 4,078 3,822 7,900 15,000 0,038 0 104 2,811 19,983 22,793 18,816 38,684 3,925 3,868 7,793 16,000 0,042 0 108 3,369 20,324 23,693 18,687 38,813 3,775 3,918 7,693 17,000 0,046 0 112 3,920 20,682 24,602 18,557 38,943 3,628 3,973 7,601 18,000 0,051 0,116 4,461 21,058 25,519 18,423 39,077 3,486 4,033 7,519 19,000 0,056 0.121 4,994 21,453 26,447 18,287 39,213 3,348 4,099 7,446 20.000 0,061 0,126 5,516 21,869 27,386 18,149 39,351 3,215 4,171 7,386 21,000 0,067 0,131 6030 22,309 28,339 18,006 39,494 3,087 4,252 7,339 22,000 0.073 0,137 6,533 22,775 29,308 17,859 39,641 2,965 4,343 7,308 23,000 0,080 0,143 7,025 23,270 30,295 17,708 39,792 2,850 4,445 7,295 24,000 0,087 0,150 7.506 23,797 31,304 17,550 39.950 2,742 4,562 7304 25,000 0,095 0,157 7,976 24,364 32,340 17,384 40,116 2,644 4,696 7,340 26,000 0,104 0,166 8,434 24,976 33,410 17,211 40,289 2,557 4,853 7,410 27,000 0,114 0,175 8.878 25,645 34,523 17,024 40,476 2,482 5,041 7,523 28,000 0,126 0,186 9,309 26,388 35,697 16,822 40,678 2,425 5,271 7,696 29,000 0,140 0,200 9,724 27,232 36,957 16,595 40,905 2,391 5,565 7,957 30,000 0,159 0,217 10,125 28,236 38,361 16,328 41,172 2,393 5,968 8,361 31.000 0,186 0,242 10.512 29,567 40,079 15,972 41,528 2,467 6,612 9,079
/>
/>
/>
/>
В результате проведенного анализа тягового расчета трактораБеларус-922 класса 1,4 с модернизированным муфтой сцепления видно, что при такоймуфте сцепления скоростная характеристика трактора незначительно улучшилась силатяги возросла на 2%. Это позволяет нам сказать, что модернизация несет с собойтехнико-экономический эффект.
5. РАСЧЕТ ОПЕРАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ НА ВСПАШКУ
/>Организационная технология – этокомплекс агротехнических, технических, организационных и экономических правилпо высокопроизводительному использованию машинных агрегатов обеспечивающих высокоекачество полевых механизированных работ. Для конкретных условий разрабатываютоперационные технологии по отдельным видам работ и рабочим участкам, и представляютих в форме операционно-технологических карт. Разработаем операционно-технологическуюкарту для вспашки почвы. Исходные данные представлены в табл. 5.1.
Таблица 5.1 Исходные данныеПоказатели Значения
Площадь поля, га
Длина гона, м
Тип почвы
Удельное сопротивление, кПа
Средний уклон местности, град.
Сроки и продолжительность работ
Влажность почвы, %
Состав агрегата
100
400
Дерново-подзолистая
43
3
17.08 – 21.08 Др=5дней
27
MTЗ-922+ПГП-3-35
Скоростной режим устанавливают с учетом загрузки двигателя,пропускной способности машины и количества выполняемых работ. Рабочая скоростьдвижения должна находиться в интервале агротехнических возможных скоростей т.е.
/>
По табл. 2.5 ([3], стр. 49) выбираем агротехническидопустимую скорость движения для вспашки, которая составит />
Рабочую скорость движения агрегата определим по формуле 5.1([3] стр.74)
/>(5.1)
где /> - теоретическая скоростьдвижения, м/с; /> - буксование движителей, %. Этиданные берутся из годовой характеристики для данного фона при /> (табл. 1.8…1.28 [3]стр. 30); /> -радиус качения колесами (табл. 1.2 [3] стр. 10), м; /> - номинальная частота вращенияколенчатого вала двигателя (табл. 1.2…1.3 [3] стр. 10), с-1; /> - передаточное числотрансмиссии по данной передаче, /> на IV передаче.
Действительная частота вращения коленчатого вала />определяется поуравнению 5.2 ([2], стр. 74)
/>(5.2)
где /> - максимальная частота вращенияколенчатого вала двигателя на холостом ходу, /> = 39,7/>(табл. 1.1 [3]); /> - сила, не используемаяпо сцеплению, кН; /> - сила, не используемая поусловиям загрузки трактора, кН; /> - сопротивление агрегата, кН.
Тяговое сопротивление плуга определим по формуле 5.3 ([3]стр. 69).
/>(5.3)
где /> - удельное сопротивление почв привспашке, />=43кН/м2, /> -глубина вспашки, />=0,22м, /> — ширина захвата плужного корпуса,/>=0,35м; /> -числокорпусов, />=3;/>-поправочный коэффициент, учитывающий вес почвы на корпусах плуга, />=1,2 ([3], с.69); /> -вес плуга, />=7,65кН;/>=3 градуса– уклон местности.
Подставляя исходные данные в формулу 5.1, получим
/>кН
Номинальная касательная сила тяги подсчитывается по формуле 5.4([3], стр. 9)
/>,(5.4)
где /> — номинальная эффективная мощностьдвигателя, />=58,9кВт; />-передаточное отношение трансмиссии от коленчатого вала двигателя к оси ведущихколёс трактора, />=49; /> — механический КПД трансмиссиитрактора, />-радиускачения колеса или радиус начальной окружности ведущей звездочки />=0,483м; /> — частота вращенияколенчатого вала двигателя при номинальном скоростном режиме, />=36,7с-1.
Все необходимые для расчета />значения исходных данных принимаемпо техническим характеристикам трактора МТЗ-922 из табл. 1.2 ([3] стр. 10).
Механический КПД трансмиссии определяется по следующей зависимости
/>(5.5)
где /> - соответственно механические КПДодной пары цилиндрических и конических зубчатых колёс трансмиссии трактора, />=0,98, />=0,96 (табл.1.4 [3] с. 18); /> - соответственно число парцилиндрических и конических зубчатых колёс, находящихся в зацеплении, /> (табл. 1.2 [3]с. 10)
Тогда
/>
Номинальная касательная сила тяги
/> кН
Сила сцепления /> (кН) для колесных тракторов совсеми ведущими колёсами определяется по формуле 5.6 ([3] с. 15)
/>,(5.6)
где /> — эксплуатационный вес трактора, />= 37 кН (табл.1.2 [3] стр. 10): /> — угол наклона местности, />=3о; /> - коэффициентсцепления движителей с почвой, />=0,5 (табл. 1.7 [3] стр. 30).
Подставляя данные в формулу 3.34 получим
/>кН
При недостаточном сцеплении движителей трактора (/>, т.е. />) пределомдвижущей силы является номинальная сила сцепления трактора с почвой />, т.е. />=18,47 кН.
Сила /> не используется по сцеплению
/> кН.
Сила /> (кН) не используется по условиямзагрузки, трактора определяется по формуле 3.35 ([3] стр. 20)
/>,(5.7)
где /> — номинальное тяговое усилиетрактора при движении на заданной передаче, кН; /> — сопротивление рабочих машинагрегата, т.е. />, кН.
При недостаточном сцеплении двигателей трактора с почвой /> определяетсяпо формуле 5.8 ([3] стр. 20)
/>,(5.8)
где /> - номинальная касательная силатяги, кН; /> -сопротивление качению трактора, кН; /> - сопротивление подъему, кН.
Сопротивление /> (кН) качению трактораопределяется по формуле 3.37 ([3] стр. 19)
/>,(5.9)
где /> — эксплуатационный веем трактора,кН; />-коэффициент сопротивления качению трактора, />=0,10 (табл. 1.7 [3] стр. 19).
Подставляя эти данные в формулу 6.9 получим
/> кН
Сопротивление /> (кН) подъему трактораопределяется по формуле 6.10 ([3] стр. 20)
/> кН(5.10)
Подставляя исходные данные в формулу 6.8 получим
/> кН.
По формуле 6.7определим />,получим
/> кН
Действительная частота вращения коленчатого вала />по формуле 5.2будет ровна
/> с-1
Теоретическая скорость /> (м/с) движения трактора ровна
/>м/с
Рабочая скорость движения агрегата по формуле 6.1 будет ровна
/>м/с
Коэффициент использования тягового усилия трактора по формуле5.4 ([3] стр. 78) будет равен
/>(5.11)
Коэффициент загрузки двигателя по мощности по формуле 5.12([2] стр. 79)
/>(5.12)
Мощность на которую загружен двигатель на рабочем режиме, определяетсяпо формуле 5.13 ([3] стр. 79)
/> кВт(5.13)
Тогда по формуле 5.12 получим
/>
Коэффициент загрузки двигателя при движении на холостом ходуагрегата
/>(5.14)
/>(6.15)
где /> — сопротивление качению машины нахолостом ходу с учетом затрат на преодоление подъема, кН
/> - скорость холостого ходаагрегата, м/с (обычно/>)
/> — КПД, учитывающий потери набуксование при холостом ходе агрегата, />
Сопротивление /> (кН) качению определим по формуле
/>(5.16)
Получим
/> кН
/> кВт
Коэффициент загрузки двигателя при движении на холостом ходуагрегата
/>
Способ движения выбираем вразвал. Радиус поворота агрегата /> (м) принимаем5м ([3] стр.94).
Определим длину выезда агрегата />по формуле
/>(5.17)
где /> - кинетическая длина агрегата, м.
/>(5.18)
где /> — кинематическая длина трактора,м;
/> - кинематическая длина сцепки, м.
/> — кинематическая длина машины, м.
По таблице 3.6 ([3] стр. 93) выбираем />=1,2 м, />=2,6 м
Длина выезда
/>м(5.19)
Ширину поворотной полосы определим по формуле
/>(5.20)
получим
/>/> м
Принимаем /> кратным />, т.е. /> м
Рабочая длина гона определяется по выражению
/>(5.21)
где /> — общая длина гона (участка), м
/> м
Оптимальная ширина загона /> м
/>(5.22)
где /> - рабочая длина гона, м;
/> - рабочая ширина захвата, м;
/> - радиус поворота, м.
/>(5.23)
/> — конструктивная ширина захватамашины, м;
/> - коэффициент использованияконструктивной ширины захвата, />
/>м
/> м
Принимаем /> кратным />, т.е. /> м
Важнейшей характеристикой выбранного способа движения,влияющий на производительность агрегата, является коэффициент рабочих ходов.
Коэффициент рабочих ходов /> определяем по формуле
/>(5.24)
/>
Средняя длина холостого поворота
/>(5.25)
/> м
Подготовка поля заключается в определении количества загоновна участке, разбивка участка на загоны, отбивка поворотных полос, установленииместа заезда.
Показатели организации выполнения заданной операции включают:производительность за час и смену; расход топлива и затраты труда на единицу выполненнойработы. При определении указанных показателей применяют: длительность смены />ч,подготовительно-заключительное время
/>(5.26)
где /> — время на проведение ежесменногоТО трактора или машины (/>=0,52 ч);
/> — время подготовки агрегата кпереезду (/>=0,05ч);
/> — время на переезды в начале и вконце смены (/>=0,43 ч);
/> — время на получение наряда исдачу работы (/>=0,07 ч);
/> — время на техническоеобслуживание агрегата в период смены (/>=0,17…0,5 ч в зависимости отсменности агрегата);
/> — время регламентированныхперерывов на отдых и личные надобности обслуживающего персонала />=0,42…0,67 ч.
/> ч
Время цикла одного круга в часах определяем по формуле
/>(5.27)
где /> — время остановок натехнологическое обслуживание агрегата, приходящегося на один круг, ч.
/> ч
Количество циклов работы агрегата за смену определяют поформуле
/>(5.28)
/>
Принимаем />=49
Действительное время смены по элементам может бытьпредставлено в следующем виде:
/>(5.29)
/>(5.30)
— чистое рабочее время смены, для кинематического цикла, ч.
/> ч
/>(5.31)
— время холостых поворотов за смену для кинематическогоцикла, ч.
/> ч
/> ч
Коэффициент использования времени смены
/>(5.32)
/>
Производительность агрегата за цикл
/>(5.33)
/> га
Производительность агрегата за час
/>(5.34)
/> га
Производительность агрегата за действительное время смены
/>(5.35)
/> га
Производительность агрегата за смену
/>(5.36)
/> га
Расход топлива на единицу выполненной агрегатом работыопределяется отношением количества израсходованного за смену топлива /> (кг/см) к производительностиагрегата за действительное время смены />.
Таким образом, погектарный расход топлива кг/га на работуагрегата
/>(5.37)
где />, />, /> - значение среднего часовогорасхода топлива соответственно при рабочем ходе, на холостых поворотах ипереездах во время остановок агрегата с работающим двигателем, кг/ч;
/>, />, /> - соответственно за смену рабочеевремя, общее время на повороты и время на остановки агрегата, ч.
Продолжительность остановок в часах:
/>(5.38)
Часовой расход топлива по режимам работы двигателя, кг/ч:
/>(5.39)
/>(5.40)
/>(5.41)
/> — часовой расход топлива приноминальной эффективной мощности двигателя, /> кг/ч;
/> — при холостом ходе двигателя, />
/> кг/ч
/> кг/ч
/> кг/ч
/> ч
Погектарный расход топлива
/> кг/га
Затраты труда на единицу выполненной работы определяется извыражения
/>(5.42)
где />, /> — количество механизаторов ивспомогательных рабочих, обслуживающих агрегат, чел.
/> ч.
7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
В результате проведенной модернизации муфты сцепленияизменились технико-экономические показатели трактора. Благодаря внедрению новогонажимного механизма и применению в ней тарельчатой пружины появиласьвозможность проводить некоторые сельскохозяйственные операции на более повышенныхскоростях, что ведет к увеличению производительности, а это в свою очередь даетэкономический эффект.
7.1 Расчет производительности машинно-тракторного агрегата игодового объема работ
Производительность мобильной машины (агрегата) на механизированныхполевых работах за 1 час времени WЧ рассчитывают по формуле
/>(7.1)
где Вр – рабочая ширина захвата, м;
Vр – средняя рабочая скорость движения агрегата, км/ч;
τ – коэффициент использования времени смены, исчисляемыйкак отношение времени чистой (основной) работы к времени смены. Принимаем егозначение равным 0,75 из [3] приложение 1.
Трактор Беларус –922 агрегатируется с плугом ПЛН -3-35,трактор Беларус – 922 модернизированный агрегатируется с плугом ПГП-3-35-Б2.Индекс 1 присваиваем базовой модели, индекс 2 трактору с гидроподжимной фрикционнойдисковой муфтой.
Рабочая ширина захвата плуга ПЛН-3-35 составляет 1,05 м. Рабочая ширина захвата плуга ПГП-3-35-Б2 составляет 1,12 м. Скорость вспашки базовой конструкции:
Vp1 = 7 км/ч
скорость вспашки с улучшенной конструкцией трактора
Vp2 = 9 км/ч
тогда:
Wч1 = 0,1·1,05·7·0,75 = 0,55 га/ч
Wч2 = 0,1·1,12·9·0,75 = 0,76 га/ч
Годовой (сезонный) объем работы Wг исчисляется по формуле
Wг = Wч·Тг(7.2)
где Тг – годовая (сезонная) наработка агрегата, часов.
Тг = 150 часов для плуга из [3] приложение 2
Wг1 = 0,55·150 = 82,5 га
Wг2 = 0,76·150 = 114 га
7.2 Расчет трудозатрат и роста производительности.
Прямые затраты труда tп в расчете на единицуработы машины (агрегата) определяют по формуле
/>(7.3)
Где Л – количество работников, обслуживающих машину(агрегат), чел
Л = 1, из [3] приложения 1
тогда
/> ч/га
/> ч/га
Экономия затрат труда (ч) рассчитывают по формуле
Эт = (tп1 — tп2)·Wг2(7.4)
Эт = (1,81-1,31)·114 = 57 ч
Рост производительности труда исчисляют по формуле
/>(7.5)
/>
7.3 Материалоемкость процесса (работы)
Материалоемкость рассчитывают по формуле
/>(7.6)
где Mj –масса j – ой машины, участвующей впроизводственном процессе, кг
Масса плуга ПЛН-3-35 составляет 450 кг, плуга ПГП-3-35-Б2 составляет 760 кг, масса трактора Беларус-922 составляет 4400 кг
/> кг/га
/> кг/га
Снижение материалоемкости производственного процесса определяютпо формуле
/>(7.7)
/>
7.4 Энергоемкость процесса (работы)
Величина энергоемкости процесса (работы) определяется как отношениеэффективной мощности двигателя (Nеэф) к часовой производительностимашины (агрегата):
/>(7.8)
где α – коэффициент использования мощности двигателя наданной работе (α = 0,8). Эффективная мощность двигателя Д-245.5 Nеэф= 65 кВт
/>кВт/га
/>кВт/га
Снижение энергоемкости процесса (работы) исчисляют по формуле:
/>(7.9)
/>
7.5 Расход топлива
Расход топлива (G) на единицу работы определяют по формуле:
/>(7.10)
где Ne – номинальная мощность двигателя, 65 кВт
q – удельный расход топлива на единицу мощности двигателя, 0,217кг/(кВт·ч)
/>кг/га
/>кг/га
Снижение расхода топлива исчисляется по формуле:
/>(7.11)
/>
Экономия основного топлива на годовой (сезонный) объем работыпроектируемой (новой) машины рассчитывают по формуле:
Эт = (G1-G2)·Wг2(7.12)
Эт = (20,5-14,8)·114 = 649,8 кг
7.6 Капиталоемкость процесса (работы)
Удельные капитальные вложения (Куд) на единицу работу определяютпо формуле:
/>(7.13)
где Бсi – балансовая или восстановительная стоимость i – оймашины, участвующей в процессе работы, руб.
Стоимость плуга ПЛН-3-35 составляет 2320000 руб., плугаПГП-3-35-Б2 составляет 5500000 руб., трактора Беларус-922 — 52630000 руб, трактораБеларус-922 с модернизированной муфтой сцепления – 52120000 руб.
/> руб/га
/> руб/га
7.7 Расчет эксплуатационных затрат и их экономии
Прямые затраты (Uэ) на единицу работы, которые связаны сэксплуатацией сельскохозяйственной техники рассчитывают по формуле:
Uэ = Uз+Uсоц+Uгсм+Uр+Uа+Uпр(7.14)
где Uз – затраты на оплату труда обслуживающего персонала,руб
Uсоц – отчисления на социальные нужды, руб
Uгсм – стоимость горючего и смазочных материалов, руб
Up – затраты на ремонт и техническое обслуживаниесельскохозяйственной техники, руб
Uпр – прочие затраты, руб
Затраты на оплату труда обслуживающего персонала в расчете наединицу работы определяют по формуле:
/>(7.15)
где nj – количество обслуживающего персонала j – го разряда,чел
Сtj – тарифная часовая ставка оплаты труда обслуживающегоперсонала по j – му разряду, руб
Кув – коэффициент увеличения тарифного заработка,
Ставка IVразряда составляет 791,42 руб.
/> руб/га
/> руб/га
Расчет отчислений на социальные нужды проводятся в соответствиис законодательными актами РБ и составляет 30% от заработной платы.
Uсоц = 0,3·Uз
Uсоц1 = 0,3·2877=863 руб.
Uсоц2 = 0,3·2082=624 руб.
Затраты на горючее и смазочные материалы исчисляют исходя израсхода топлива на единицу работы и комплексной цены 1 кг основного топлива:
Uгсм = G·Цкомпл
Цкомпл – комплексная цена 1 кг основного топлива.
Цкомпл = 1200 руб
Цгсм1 = 20,5·1200 = 24600 руб
Цгсм2 = 14,8·1200 = 17760 руб
Затраты на ремонт и техническое обслуживание сельскохозяйственнойтехники определяется по нормативам от балансовой стоимости или восстановительнойстоимости по формуле:
/>(7.17)
где rт – норматив затрат на техническое обслуживание и ремонттрактора, %
rм – норматив затрат на техническое обслуживание и ремонтсельскохозяйственной техники, участвующей в производственном процессе, %
/> руб/га
/> руб/га
Амортизационные отчисления на восстановление сельскохозяйственнойтехники в расчете на единицу работы определяют по формуле:
/>(7.18)
где αт – норма ежегодных амортизационных отчислений отбалансовой стоимости трактора, %
αм — норма ежегодных амортизационных отчислений отбалансовой стоимости машины, участвующей в производственном процессе, %
/> руб/га
/> руб/га
В прочие затраты Uпр включаются издержки на страхование ихранение сельскохозяйственной техники. Эту статью затрат рассчитывают по формуле:
/>(7.19)
где Нхст – норматив затрат на страхование трактора, %
Нхсм – норматив затрат на страхование сельскохозяйственной машины,%
/> руб
/> руб
Табл. 7.1. Состав и структура эксплуатационных издержекСтатьи затрат 1 (базовый) 2(проектируемый) руб/га в % к итогу руб/га в % к итогу 1. Оплата труда 2877 5,1 2082 4,15 2. Отчисления на социальные нужды 863 1,5 624 1,24 3. Стоимость горючего и смазочных материалов 24600 44 17760 35,45 4. Техническое обслуживание и ремонт с/х техники 16590 29,7 17509 34,95 5. Амортизационные отчисления 10340 18,5 10831 21,6 6. Прочие затраты 589 1,15 1293 2,58 7. Итого затрат (1+2+3+4+5+6) 55859 100 50099 100
По результатам таблицы 7.1 исчисляют снижениеэксплуатационных издержек, используя формулу:
/>/>(7.20)
/>
Годовая экономия эксплуатационных затрат Эиг определяется поформуле:
Эиг = (Uэ1 – Uэ2)Wг2(7.21)
Эиг = (55859-50099)114=656640 руб.
7.8 Расчет эффективности капитальных вложений (инвестиций) вприобретение сельскохозяйственной техники
В рыночной экономике эффективность капитальных вложений наприобретение сельскохозяйственной техники определяется системой следующихпоказателей:
1. Годовой доход
2. Чистый дисконтированный доход
3. Коэффициент возврата инвестиций
4. Срок возврата инвестиций.
Годовой доход Дг рассчитывают по формуле:
Дг = Эиг + (Uа2·Wг2 – Uа1·Wг1)(7.22)
Дг = 656640 + (10831·114 — 10340·82,5) = 1038324 руб.
Чистый дисконтированный доход Чдд определяют по формуле:
ЧДД = Дг·αт – ΔК(7.23)
где />αт –коэффициент приведения во времени к началу расчетного периода.
ΔК – дополнительные капитальные вложения (инвестиции),руб.
Коэффициент αт рассчитывают по формуле:
/>(7.24)
где Е – банковская ставка за долгосрочный кредит; Е = 0,15
т – средний амортизационный срок службы сельскохозяйственнойтехники, лет т = 10 лет
/>
Сумму дополнительных капитальных вложений (ΔК) исчисляютпо формуле:
ΔК = К2-К1(7.25)
где К1 и К2 капиталовложения(инвестиции) соответственно в базовом и проектируемом вариантах, руб
/>(7.26)
/> руб.
/> руб.
ΔК=11,5-8,4=3,1 млн. руб.
тогда
ЧДД=1,03·5,0188-3,1=2,05 млн. руб.
Коэффициент возврата капитальных вложений (инвестиций) определяютпо формуле:
/>(7.27)
/>
Срок возврата капитальных вложений (инвестиций) исчисляют поформуле:
/>(7.28)
/>
В результате произведенных экономических расчетов видно, чторост производительности труда возрос на 38%, годовой доход составит 1,03 млн.руб., чистый дисконтированный доход составит 2,05 млн. руб., а срок возвратаинвестиций 4,6 лет.
Технико-экономические показатели проектаПоказатели Варианты
Откл
+/- 1(базовый) 2(проектируемый) 1.Технико-экономические показатели 1.1 Производительность, га/ч 0,55 0,76 +0,21 1.2 Годовой объем работы, га 82,5 114 +31,5 1.3 Материалоемкость процесса, кг/га 18,46 22,56 +4,1 1.4 Энергоемкость, кВт/га 94,5 68,4 -26,1 1.5 Расход топлива, кг/га 20,5 14,8 -5,7 1.6 Экономия топлива на годовой объем работ, кг 649,8 2. Показатели затрат труда 2.1 Прямые затраты труда, ч/га 1,81 1,31 -0,5 2.2 Рост произво-ти труда, % 38 3. Показатели экономической эффекстивности 3.1 Эксплуатационные затраты – всего, руб/га 55859 50099 -5760 3.2 Годовая экономия эксплуатационных затрат, руб/га 656640 3.3 Капиталоемкость, руб/га 101730 100998 -732 3.4 Годовой доход, млн. руб. 1,03 3.5 Чистый дисконтированный доход, млн. руб. 2,05 3.6 Коэффициент возврата 0,18 3.7 Срок возврата инвестиций, лет 4,6
ЛИТЕРАТУРА
1. АниловичВ.Я., Водолащенко Ю.Т. “Конструирование и расчет сельскохозяйственныхтракторов”. – М.: «Машиностроение», 1976.
2. БарскийИ.Б. “Конструирование и расчет тракторов”. – М.: «Машиностроение», 1980.
3. Технико –экономические расчеты и обоснование выбора средства механизации врастениеводстве. Методические указания. Мн. 1994.
5. ГуськовВ.В. Тракторы. ч.2. Теория. – Мн.: Выш. школа, 1977.
6. Тракторыч.3. Конструирование и расчет. Под ред. В.В.Гуськова. — Мн.: Выш. школа, 1981.
7. ЦитовичИ.С. Анализ и синтез планетарных коробок передач автомобилей и тракторов. — Мн.: Выш. школа, 1987.
8. Юдин Т.Я.Охрана труда в машиностроении. — М.: Машиностроение. 1983.
9. ТопленкинЛ.Е. Механизация сельского хозяйства. Дипломное и курсовое проектирование.Учебное пособие. Мн.: БАТУ, 2002.
10. И.С.Цитович, Б.Е. Митин Надежность трансмиссий автомобилей и тракторов. – Мн.:Наука и техника, 1985.
11. В.Я.Анилович Прогнозирование надежности тракторов. – Москва: Машиностроение, 1986.
12.Методические указания по выполнению проекта для студентов-заочников поспециальности С.03.01.00 «Механизация сельского хозяйства». Сост. Будько Ю.В.,Томкунас Ю.И., Мн.: Ротапринт БГАТУ. 2001.
13. ЛяховА.П., Новиков А.В., Будько Ю.В. Эксплуатация машинно-тракторного парка.-Мн.:Ураджай, 1991.
14.Комаристов В.Е., Дунай Н.Ф. Сельскохозяйственные машины.- Москва: Колос, 1984.
15. Каталогсельскохозяйственных машин производимых в Республике Беларус. – Мн.: Ураджай,2001.
16. МТЗ-320.Технические параметры и характеристики. – Мн.: Ураджай, 2001.
17. ПостникМ.И. Защита населения и объектов народного хозяйства в чрезвычайных ситуациях.Мн.: Университет. 1997.
18.Будницкий А.Н. Производственная санитария на ремонтных предриятиях.Мн.:Ураджай. 1985.
20. ГуськовВ.В., Васильев Н.Н., Атаманов Ю.Е. Тракторы. Теория. –М.: Машиностроение, 1988.
21. ГОСТ24055, ГОСТ 24059 Методы эксплуатационно-технологической оценки. — М.:Издательство стандартов, 1988.
22. Созданиеи освоение производства нового семейства тракторов Беларус 30-300 л.с. РУП МТЗ г.Минск, 2002 г
23.Техника всельском хозяйстве. – Москва: Международный центр научной и техническойинформации. 2001 г.
24. Тракторыи сельскохозяйственные машины. – Москва: Машиностроение. 2002 г.
25. Сельскиймеханизатор. – Москва: Красная звезда. 2001 г.
26. Инженер– механик. Мн.2003 г.
27.Проектирование полноприводных колесных машин. В 2-х томах. Т1. Учебник длявузов./ Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов, и др. Под. общ. ред. А.А.Полунгяна. — М. Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.—640 с.
28.Проектирование полноприводных колесных машин. В 2-х томах. Т2. Учебник длявузов./ Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов, и др. Под. общ. ред. А.А.Полунгяна. — М. Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.—640 с.
30. DeutzFahr Agrotron. Рекламный проспект. 91 301 01 Printed in Germany 0102 LD77.0.092.
31. FendtFavorit 700 Vario. Рекламный проспект. AGCO GMBH&Co Fendt-Marketing, D-87616Marktoberdorf.
32.Zahnradfabrik Passau GMBH. Рекламный проспект. ZFP/Ty 02.11.99 d – DruckOSTLER. Printedin Federal Republic of Germany.