Выходцев, Горич

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ МИНИ-ТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ.
Выходцев С.А, Горич Р.С.
Научный руководитель: к. с .х. н., доцент Бердникова Л.Н.
ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»
Цель: Повышение безопасности мини тракторной техники совершенствованием
конструктивных особенностей.
Задача: Сделать безопасный мини-трактор с недорогой конструкцией.
Работа в деревне всегда требует физических усилий, а тем-более когда человек в
возрасте, то без транспортной и земле-обрабатывающей техники не обойтись. Была такая
техника и у моего дедушки. Сначала он для обработки почвы использовал мотоблок с
фрезами, но здоровье человека не безгранично и увидев схему безопасного мини-трактора
сделал его.
Рисунок 1. Общий вид трактора.
Рисунок 2. схема мини-трактора.
1) Двигатель; 2) коробка «Урал» соединены ведущей цепью; 3) с редуктором моста
через ведущие звездочки.
Мы посмотрели много вариантов мини-тракторов у которых имелась слабая
конструкторская недоработка, которая вела к травматизму и решили сделать мини трактор
своими руками с более безопасной схемой
Прежняя конструкция привода не выдерживала нагрузки и ломалась, что приводило к
травме водителя так как не была защищена и укреплена, было решено переделать привод на
более крепкую и защищенную схему. Четырёхтактный силовой агрегат от мотоцикла «Урал»
лучше всего подошел к трактору. Который приводил к движению агрегат.
Рисунок 3. Схема полурам
Основа — две прямоугольные рамы (1; 4): передняя размерами в плане 800x400 мм и
задняя — 700x350 мм. Они были обе сварены из стального швеллера (стенка — высотой 70
мм и толщиной 4 мм. Концы отрезков швеллеров для стыковки обрезал под углом 45°.
На передней раме имеются две поперечины из отрезков профильной трубы 50x30 мм и
являющихся подрамником (7) силового агрегата. На ней установлена стенка из стального
листа толщиной 20 мм и приварены несколько площадок и кронштейнов (8) для крепления
агрегатов, механизмов и узлов. Мост взят с «жигули» с последующим обрезанием поло-осей
для рамы
Подвески всех колёс трактора зависимая и рессорная (5; 6), чтобы колёса какого-либо
из мостов амортизировали при движении трактора через бугры и ямы. Рама и поворотный
механизм имеет возможность «вращаться» как на тракторе Т-150. Происходит это за счёт
применённого в сцепке двух рам и поворотного кулака(3), изготовленного из кулака
переднего моста автомобиля УАЗ и установленного, по середине задней и передней рамы. А
чтобы не происходило большого излома двух частей которые могли придавить водителя на
раме, предусмотрено защита возле поворотного кулака(2).
Цилиндры двигателя оборудованы принудительным воздушным охлаждением.
Поначалу охлаждение было воздушное, а потом осуществлялось от одного центрального
(общего) вентилятора, но оказалось не столь уж эффективным. А потому его
модернизировали, снабдив каждый цилиндр своей крыльчаткой и защитой чтобы уменьшить
вероятность травматизма(ожога).
Вывод: Конструкция мини-трактора слишком тяжела. Так как имеет складную раму.
Во-первых, уменьшается радиус поворота, а во-вторых — повышается сцепление колёс с
грунтом, что немаловажно при использовании мини-трактора на пахоте, в третьих повысило,
безопасность использования за счет усиления конструкции. Мини-трактор эксплуатируется
на обработке приусадебного хозяйства, перевозке грузов до 500 кг на прицепе, таскает
косилку при заготовке сена, зимой чистит снеги делает многое другое, что нужно по
хозяйству.
Расчёт тяговый трактора выполняется из расчёта вспашки плугом, как самой
энергоёмкой операции.
Расчет плугов общего назначения выполняется по формуле В. П. Горячкина.
R  Gм  ft  sin  ko  a  b  e  a  b  v2  Rz  1  ft)
(1)
где: R - сопротивление плуга при работе, кН;
Gм - вес плуга, кН;
ft - коэффициент трения почвы о сталь;
 - угол наклона местности;
ko - коэффициент сопротивления деформации почвы, кН/м2;
a - глубина обработки почвы, м;
b - ширина захвата плуга, м;
e - коэффициент динамичности, кН/м4 e = 1, 1;
v - скорость движения агрегата, м/с;
Rz – сопротивление от затупления лезвия лемеха.
Подставляя численные значения с учётом коэффициента сопротивления качению fк колеса
0,15 получим.
R  0,010,15  0,060,5 + 50  0,20  0,25  1,1  0,2  0,25  0,82  0,85 = 2,1 кН.
На данное тяговое сопротивление производятся расчёты
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ТРАКТОРА
Эффективная мощность двигателя трактора e, кВт, равна всем затратам энергии
двигателя:
Ne= Nтр + Nf + Nv  N + Ni (1)
Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды, при
скоростях движения меньше 10 км/ч существенно, мала и поэтому не учитывается.
Большинство технологических процессов в лесном и садово-парковом хозяйстве
выполняется на скоростях меньше 10 км/ч.
Для пассивных навесных орудий рассчитывается тяговое усилие на крюке трактора
Pкр, кН, которое можно реализовать при работе. Принимая во внимание, что Nвом = 0,
формула (1) принимает следующий вид:
Pкр = (Ne - Nтр - Nf - Nv - Ni ) / Vp
где: Nе — эффективная мощность двигателя трактора, кВт, находится по формуле:
Ne= 0.8 · Nпасп
где: Nпасп — мощность двигателя по технической характеристике трактора, кВт;
Nтр — потери мощности в трансмиссии, находятся по формуле :
Nтр = Nе · (1 - )
где: - КПД трансмиссии
= 0.85...0.88 - для гусеничных тракторов
 = 0.91...0.92 - для колесных тракторов
Nтр = 20 · (1 – 0,85)= 3 кВт
Nv — потери мощности на буксование и извилистый ход, находится по формуле:
Nv = (Nе – Nтр) ·  = (20 – 3)∙0,1=1,7 кВт
где:  - коэффициент буксования, принимаем =10...20 %
Nf— потери мощности на передвижение, находятся по формуле:
Nf = (Gт + Gм ·   f ± sin   Vр
где: Gт - вес трактора, кН;
Gм - вес навесной машины, кН;
 - коэффициент догрузки, показывающий какая часть навесного орудия нагружает трактор
f - коэффициент сопротивления качению тракторов
 - угол наклона местности, причем
знак «+» - при движении вверх по склону;
знак «-» - при движении вниз по склону;
 = 0 - при движении поперек склона (кроме случая холостого переезда трактора с одной
полосы на другую;
Vр - рабочая скорость агрегата, находится по формуле:
Vр = Vт · (1 - 
где: Vт - теоретическая скорость агрегата на выбранной передаче трактора (см. табл. 14- 17).
Nf = (4 + 0,5  0,1  1 = 0,45 кВт.
Ni — мощность, затрачиваемая на преодоление сил инерции, находится по формуле:
Ni = (M · u · Vт · i · Vр) / Gа
где: M - приведенная масса агрегата, тс2/м, находится по формуле:
M = (Gт + Gм) /g
где: Gт - вес трактора, кН (см. табл. 14 - 17);
Gм - вес навесной машины, кН (см. табл.10);
g - ускорение свободного падения, м/с2, g=9.81м/с2;
u - коэффициент, принимается в пределах 7...14 кН/с;
i - коэффициент приведения масс, м/с2, i = 1.1... 2.1 м/с2;
Gа - полный вес агрегата, кН, находится по формуле:
Gа = Gт+ Gм
Ni = (0,45 · 10 · 1,1 · 1,5 · 1) / 4,5 = 1,65 кВт.
Pкр = (20 – 0,15 – 0,45 – 1,7 – 1,65)/ 1 = 16,05 кН
Fmax — сила сцепления трактора с почвой, кН, находится по формуле:
Fmax =  Gт · 
где:  — коэффициент, показывающий долю силы тяжести трактора, приходящийся на
ведущие колеса,
= 2/3 - для колесных с одним ведущим мостом;
Gт— вес трактора, кН;
— коэффициент сцепления трактора с почвой.
Fmax = 0,66 4,5 · 0,7 = 2,08 кН
Список литературы:
1: Технологические и эксплуатационные методы обеспечения качества машин, Альгин В.Б.,
Витязь П.А., 2010.
2: Безопасность жизнедеятельности в машиностроении
В. Г. Еремин, В. В. Сафронов, А. Г. Схиртладзе, Г. А. Харламов