Дипломный проект - Разработка муфты сцепления трактора Беларус-922

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ОБОСНОВАНИЕ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТРАКТОРА 9
1.1. Компоновка проектируемого трактора 9
1.2. Выбор прототипа проектируемого трактора 11
2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 14
2.1. Обзор патентной деятельности зарубежных фирм 14
2.2. Обзор конструкций муфт сцепления тракторов зарубежных фирм 18
2.3. Обоснование проектирования фрикционной муфты 21
2.4. Конструкция и работа проектируемой муфты 25
2.5. Расчет муфты сцепления 29
2.5.1. Расчет числа пар терния фрикционной муфты сцепления 29
2.5.2. Выбор гидроцилиндра сцепления
2.5.3. Тепловой расчет 30
2.5.4. Расчет тарельчатой пружины 32
2.6. Расчеты тягово-скоростных и топливо-энергетических характеристик 35
2.6.1. Тяговый диапазон трактора 35
2.6.2. Масса трактора 36
2.6.3. Номинальные скорости движения 37
2.6.4. Номинальная мощность двигателя, устанавливаемого на тракторе 40
2.6.5. Тяговая характеристика трактора 41
2.6.5.1Определение передаточных чисел трансмиссии трактора и уточнение его расчетных скоростей движения 41
2.6.5.2. Построение теоретических характеристик двигателя 44
2.6.5.3. Построение нижней вспомогательной части тяговой характеристики 48
2.6.5.4. Построение верхней части тяговой характеристики трактора 50
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 57
3.1. Описание и техническая характеристика детали «Ступица» 57
3.2. Выбор способа изготовления поковки 59
3.3. Разработка чертежа поковки и чертежа горячей поковки 60
3.3.1. Выбор поверхности разъема штампа 61
3.3.2. Определение исходного индекса поковки 61
3.3.3. Назначение припусков, допусков и напусков на размеры детали 63
3.4. Определение размеров исходной заготовки 68
3.5. Выбор и расчет переходов штамповки 70
3.6. Выбор типа и мощности оборудования 72
3.6.1. Выбор оборудования для резки заготовок 72
3.6.2. Выбор оборудования для нагрева заготовок 73
3.6.3. Выбор штамповочного оборудования для штамповки поковок 74
3.6.4. Выбор оборудования для прошивки отверстия и обрезки облоя 76
3.6.5. Выбор оборудования для очистки поковок от окалины 79
3.7. Термообработка поковок 80
4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 81
4.1. Расчет производительности машинно-тракторного агрегата и годового объема работ 81
4.2. Расчет трудозатрат и роста производительности 82
4.3. Материалоемкость процесса (работы) 83
4.4. Энергоемкость процесса (работы) 83
4.5. Расход топлива 84
4.6. Капиталоемкость процесса (работы) 85
4.7. Расчет эксплуатационных затрат и их экономии 86
4.8. Расчет эффективности капитальных вложений (инвестиций) в приобретение сельскохозяйственной техники 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ 94

В качестве прототипа выбираем колесный трактор МТЗ-922 (Беларус-922).
МТЗ-922 («Беларус-922») – колесный многофункционально-пропашной трактор, относящийся к 1,4-му тяговому классу. Данная модель – одна из последних разработок Минского тракторного завода. МТЗ-922 является усовершенствованной вариацией популярных моделей МТЗ-80/82.
Производитель заметно изменил конструкцию трактора, что позволило улучшить технические параметры в соответствии с новыми запросами потребителей.
«Беларус-922» применяется для выполнения широкого спектра задач на транспорте, в животноводстве, растениеводстве, на складах и в сельском хозяйстве. МТЗ-922 эффективно справляется с подготовкой, пропашкой, обработкой почвы и с погрузочно-разгрузочными работами. опять же спецтехника применяется в коммунальном и лесном хозяйстве, строительстве и промышленности. Минский тракторный завод предлагает к «Беларусу-922» широкий ассортимент прицепных, полунавесных и навесных машин и орудий.
При этом МТЗ-922 довольно прост в техническом обслуживании и вполне может использоваться круглогодично, что положительно сказывается на окупаемости техники. «Беларус-922» имеет колесную формулу четыре на четыре и сертификат II-ой ступени Директивы 2000/25/ЕС.
Технические характеристики
Масса и размеры МТЗ-922:
• длина – 4320 мм;
• ширина – 1970 мм;
• высота – 2550 мм;
• колесная база – 2450 мм;
• колея по задним колесам – 1800-2100 мм;
• колея по фронтальным колесам – 1410-2000 мм;
• наименьший радиус поворота – 4500 мм;
• дорожный просвет – 560 мм;
• масса – 4400 кг.

В МТЗ-922 установлен 4-цилиндровый 4-тактный дизельный двигатель модели «Д-245.5» с непосредственным впрыском топлива, турбонаддувом и воспламенением от сжатия.
Мотор имеет рядное вертикальное расположение цилиндров.
Параметры агрегата «Д-245.5»:
• рабочий объем – 4,75 л;
• номинальная мощность – 65 (89) кВт (л.с.);
• максимальный крутящий момент – 386 (39) Нм (кгсм);
• номинальная частота вращения – 1800 об/мин;
• коэффициент запаса крутящего момента – 15%;
• диаметр цилиндра – 110 мм.

Муфта сцепления – это один из наиболее нагруженных узлов тракторной трансмиссии. От нее зависит в большей части лимит ресурса  и наработка между регулировками и ремонтами этой системы. Увеличение энергонасыщенности и единичной мощности тракторов приводит к ужесточению условий работы муфты сцепления (буксованию) при трогании трактора с места.
Предлагаемая модернизация больше коснется нажимного устройства муфты сцепления. 
В данной конструкции муфты сцепления  вместо радиально расположенных нажимных пружин установлена одна тарельчатая пружина –поз.12.  Также нужно учесть, что данная муфта сцепления работает в масле. Одним из основных преимуществ «мокрых» ФС, работающих в масле, по сравнению с «сухими» ФС, является их надежность и долговечность, отсутствие частых эксплуатационных регулировок.
Это связано в первую очередь с меньшим изнашиванием пар трений, лучшим отводом теплоты от них и большей стабильностью их коэффициентов трения. Применение смазывания пар трений фрикционного сцепления (ФС) имеет следующие преимущества:
- уменьшение коэффициента трения до 0,07…0,09 вместо 0,25…0,3 у сухих ФС;
- возможность почти десятикратного увеличения давления на них;
- сокращение примерно в 2 раза площади контакта дисков из-за наличия канавок на их поверхности.
В итоге можно сделать вывод: муфта сцепления с тарельчатой пружиной, работающая в масле и с гидравлическим управлением, является прогрессивным решением для устранения ряда недостатков у устаревших схем муфт сцепления и управления.

Деталь «Ступица» предназначена для передачи крутящего момента с каретки дискового сцепления на вал заднего привода трактора МТЗ. Деталь испытывает постоянные напряжения кручения. Ступица  постоянно вращается совместно с кареткой дискового сцепления, на внутреннем отверстии имеются шлицы,   следовательно, в процессе эксплуатации возможны предполагаемые повреждения: усталостные изломы, местное изнашивание шлицев, трещины. Крепится ступица к корзине каретки  восьми винтами, для чего на фланцевой части выполнены крепежные отверстия.
Масса детали 0,9 кг (по конструкторскому чертежу детали).
Исходной заготовкой для изготовления детали служит штампованная  поковка. 
Деталь изготовлена из конструкционной стали 45 ГОСТ 1050-88.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Во время работы над дипломным проектом решались вопросы повышения надежности и долговечности фрикционной муфты за счет замены «сухого» трения на «мокрое», что в конечном итоге сказалось на повышении производительности трактора, агрегатируемого с орудиями для обработки почвы. 
В 1-ом разделе рассматриваются вопросы компоновки проектируемого трактора, выбор прототипа и его характеристики. В результате обзора была принята улучшенная компоновка проектируемого трактора, В качестве аналога выбран колесный трактор МТЗ – 922. 
2-ой раздел (конструкторский) посвящен обзору патентной деятельности зарубежных фирм по конструктивному исполнению муфт сцепления и применению их на тракторах. Выполнено обоснование проектирования фрикционной муфты. Для проектируемого трактора выбрана муфта сцепления с тарельчатой пружиной, работающая в масле и с гидравлическим управлением. Для данной муфты выполнены расчеты. Произведены расчеты тягово-скоростных и топливно-энергетических характеристик проектируемого трактора с построением графических зависимостей.
В 3-ем разделе  (технологическом) разработан технологический процесс изготовления одной из деталей сцепления (ступицы). Был выполнен выбор способа изготовления ее поковки, определены размеры, осуществлен выбор и расчет переходов штамповки, подобрано штамповочное оборудование.
4-ый раздел (экономический) посвящен вопросам определения трудозатрат, материалоемкости и энергоемкости процессов при выполнении сельскохозяйственных работ трактором с модернизированным сцеплением. Выполнен расчет эксплуатационных затрат и определена эффективность капитальных вложений. Годовая экономия эксплуатационных затрат на один агрегат составляет 66926,8 руб., годовой доход – 79980,6 руб., чистый дисконтированный доход – 34400,8 руб., срок возврата инвестиций – 0,8 года.